SVEUČILIŠTE U MOSTARU FAKULTET PRIRODOSLOVNO-MATEMATIČKIH I ODGOJNIH ZNANOSTI ARHITEKTURA RAČUNALA Nastavnik: Prof.dr.sc. Sven Gotovac Asistent: Goran Kraljević, dipl.ing.rač. Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 1 O predmetu Web http://www2.fsr.ba/nastava/adr Pitanja, primjedbe, dogovor za konzultacije ... To: [email protected] Subject: ADR Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 2 Polaganje ispita kroz kolokvije ... 1. kolokvij 100 bodova 2. kolokvij 100 bodova Vježbe (asembler Intel 8086) 100 bodova Ukupno : 300 bodova Potrebno je osvojiti min. 50 bodova (50%) iz svakog kolokvija i min. 50 bodova iz vježbi da bi se uspješno položio ispit iz “Arhitekture digitalnog računala”. Svi studenti koji polože ispit putem kolokvija oslobođeni su usmenog dijela ispita. Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 3 Uvod Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 4 Funkcijski model von Neumannova računala Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 5 Vrste sabirnica • • Dijelovi računala su povezani pomoću posebne skupine vodiča koji se nazivaju sabirnice (engl. Bus) Sabirnice su redovito izvedene kao vodiči na površini tiskane pločice, a izvedene su i na priključnice (konektore) unutar računala kako bi se mogli priključiti dodatni sklopovi. • S obzirom na vrstu informacija koje prenose postoje tri osnovne vrste sabirnica: Sabirnica podataka (engl. Data Bus) – je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju podatke. – Broj tih vodiča redovito odgovara količini bita koju odjednom može obraditi CPU. Tako, npr. 32-bitna računala redovito imaju sabirnicu podataka koja se sastoji od 32 vodiča. Adresna sabirnica (engl. Address Bus) – je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju adrese, a njihov broj ovisi o građi računala (npr. 20 linija). Nadzorno-upravljačka sabirnica (engl. Control Bus) – je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju nadzorne i upravljačke signale, a njihov broj i funkcija pojedinog vodiča razlikuje se od računala do računala. Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 6 Ciklus izvoĎenja operacije (čitanje podataka iz memorije) Procesor (CPU) Upravljačka jedinica ALU Upravljačka sabirnica (upravljački signali) Adresna sabirnica (adresa mem.lokacije) Memorija U/I uređaji Registri Podatkovna sabirnica (podatak iz memorije) Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 7 Ciklus izvoĎenja operacije (zapisivanje podataka u memoriju) Procesor (CPU) Upravljačka jedinica ALU Upravljačka sabirnica (upravljački signali) Adresna sabirnica (adresa mem.lokacije) Memorija U/I uređaji Registri Podatkovna sabirnica (podatak u memoriju) Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 8 Vrste sabirnica • • Širina podatkovne sabirnice podataka (npr. 32 bita, 64 bita) utiče na količinu podataka koja se u jednom memorijskom ciklusu može prenijeti preko podatkovne sabirnice. ̶ Ukoliko je širina podatkovne sabirnice npr. 32-bita onda je u jednom memorijskom ciklusu moguće preko podatkovne sabirnice prenijeti 32 bita podataka (4B). ̶ Ukoliko je širina podatkovne sabirnice npr. 64-bita onda je u jednom memorijskom ciklusu moguće preko podatkovne sabirnice prenijeti 64 bita podataka (8B). Širina adresne sabirnice podataka (npr. 32 bita, 36 bita) utiče na veličinu izravno adresirljivog memorijskog prostora. ̶ Ukoliko je širina adresne sabirnice npr. 32-bita onda je moguće izravno adresirati 232 memorijskih lokacija. Ukoliko je veličina jedne memorijske lokacije 8 bita (1B), onda možemo reći da je ukupna količina izravno adresirljivog memorijskog prostora 232 B, odnosno 4 GB. ̶ Ukoliko je širina adresne sabirnice npr. 36-bita onda je moguće izravno adresirati 236 memorijskih lokacija. Ukoliko je veličina jedne memorijske lokacije 8 bita (1B), onda možemo reći da je ukupna količina izravno adresirljivog memorijskog prostora 236 B, odnosno 64 GB. Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 9 Isječak iz Intelove porodice procesora Tip procesora Godina Data/Adress Bus 4004 1971. 4/12 bit 2.250 8008 1972. 8/14 bit 2.500 8080 1974. 8/16 bit 5.000 8086 1978. 16/20 bit 29.000 286 1982. 16/24 bit 120.000 386 1985. 32/32 bit 275,000 486 DX 1989. 32/32 bit 1,180.000 Pentium 1993. 64/32 bit 3,100.000 Pentium Pro 1995. 64/36 bit 5,500.000 Pentium II 1997. 64/36 bit 7,500.000 Pentium III 1999. 64/36 bit 24,000.000 Pentium 4 2000. 64/36 bit 42,000.000 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe Br. tranzistora 10 Mooreov zakon • • Gordon Moore, suosnivač Intela 1965. uočava trend – dupliranje broja tranzistora po kvadratnom inču svakih godinu dana (4 godine nakon izuma); danas – svakih 18 mjeseci Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 11 Glavni dijelovi procesora ... Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 12 Hijerarhijska organizacija memorije Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 13 Hijerarhijska organizacija memorije Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 14 Pentium – hijerarhijske razine memorije Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 15 Matična ploča za Pentium 4 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 16 U/I sučelja Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 17 Uvod u asembler Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 18 Različiti pogledi na računalo 31 0 1.10 Looking Ahead PC that comes from viewing The intellectual synthesis ectives each the three persp a computer system from puter design. It ient, effective com leads to an effic ine functions rstand how a mach leve l is when you unde ture itec arch tem , and the sys r at the gate, ISA Viđenje programskog brojila sa stajališta programera . Whethe the machine y understand , that you full puter Science ective is in Com your career obj asp ect of r othe e , or som Eng ineering book Computer e that this erest hop sinc r . ou ding it is computers t understan viding tha you by pro will serve 32 B bus 32 D 32 A bus Q PCout clk PCin clk Viđenje programskog brojila sa stajališta projektanta logičkih vrata Korisnički pogled na računalo Ak.god. 2011/2012. Pogled projektanta arhitekture računala Pogled programera Pogled projektanta ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe logičkih sklopova 19 Hijerarhijski model arhitekture računala Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 20 Pogled na računalo programera u simboličkom jeziku Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 21 Pogled na računalo programera u simboličkom jeziku Programer koji programira u strojnom (odnosno simboličkom jeziku) izrađuje temeljnu programsku podršku potrebnu kako bi procesor mogao obavljati svoje zadatke. • Strojni jezik (engl. Machine language) je skup temeljnih naredbi koje procesor može izvoditi, a izražen je kao niz 0 i 1. • Simbolički jezik (engl. Assembly language) je alfanumerički ekvivalent strojnog jezika. Programeru je puno lakše koristiti skraćenicu naredbe koje ga podsjeća na operaciju koju procesor mora izvesti nego binarni zapis iste naredbe. • Program za prevoĎenje simboličkog jezika (engl. Assembler) je program koji translatira (preslikava jedan na jedan) simbolički jezik u strojni jezik procesora. Napomena: Svi viši programski jezici (npr. C, C++, ...) su prenosivi s procesora na procesor, dok su strojni odnosno simbolički jezici vezani uz odreĎeni procesor. Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 22 Razine programskih jezika • Strojni jezik (engl. Machine language) - • jedino što računalo “može” razumijeti sastoji se od kombinacija 0 i 1 direktno povezan s arhitekturom računala efikasan, ali je u njemu teško programirati Simbolički jezik (engl. Assembly language) - također direktno ovisi o arhitekuri računala - napredak jer se umjesto 0 i 1 koriste mnemonički kodovi - treba se prevesti u strojni kod prije izvršenja • Programski jezici više razine (engl. High level languages) - dobro definirani, nalikuju pravom jeziku (uglavnom engleskom) - fundamentalna razlika je u tome što više nisu vezani uz arhitekturu računala Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 23 Razine programskih jezika – Primjer Programski jezik više razine: a=b+c; Asembler: ld r6,24 ld r7,28 add r5,r6,r7 st r5,32 Strojni oblik: 00001 00110 00000 00000000000011000 00001 00111 00000 00000000000011100 01100 00101 00110 00111 000000000000 00011 00101 00000 00000000000100000 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 24 Prikaz informacija u računalu Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 25 Prikaz informacija u računalu Brojevni sustavi • Binarni brojevni sustav • Oktalni brojevni sustav • Heksadecimalni brojevni sustav Pretvaranje brojeva između različitih brojevnih sustava Aritmetičko – logičke operacije • Zbrajanje, oduzimanje • Aritmetika dvojnog komplementa Prikaz brojeva i znakova u računalu • • • • Prikaz cijelih brojeva Prikaz brojeva u pomičnom zarezu Prikaz znakova u računalu ASCII kod Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 26 Brojevni sustavi • Je li dekadski sustav prikladan za ugradnju u računalo? – Trebalo bi načiniti elektronički element koji je u stanju prikazati 10 diskretnih stanja – Moguće, ali komplicirano i skupo, možda i sporo. • Jednostavno, brzo, jeftino i pouzdano rješenje: bistabil – Elektronički element koji je u mogućnosti spremiti dva diskretna stanja – Pouzdano i neosjetljivo na manje promjene napona. Npr. 0 – 2,5 V znamenka 0 2,51 – 6 V znamenka 1 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 27 Binarni brojevni sustav • Znamenke su 0 i 1, dakle baza brojanja B=2 što određuje binarni brojevni sustav • Iz engleskog BInary digiT nastalo je ime za najmanju količinu informacije, znamenku binarnog brojevnog sustava BIT. • Broj od n znamenki u brojevnom sustavu s bazom 2: – zn-1 ∙ 2n-1 + zn-2 ∙ 2n-2 + ... + z1 ∙ 21 + z0 ∙ 20, zi { 0, 1 } Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 28 Registar • • • Binarni broj se sastoji od više znamenki (bitova) – tako da za prikaz broja moramo upotrijebiti nekoliko bistabila. Takva grupa bistabila čini registar. Registri su sastavni dio svih dijelova računala. Broj bistabila u registru nekog računala određuje njegovu duljinu. Duljina većine registara u nekom računalu je određena duljinom riječi računala. Riječ je količina informacija koju računalo može obraditi u jednoj operaciji, pohraniti u memoriju, odnosno dobaviti iz memorije. Najčešće duljine riječi (pa prema tome i registara) su 8, 16, 32 i 64 bita. qn-1 D qn-2 Q D q0 Q D Q ... dn-1 Ak.god. 2011/2012. dn-2 ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe d0 29 Pretvorba dekadskog broja u binarni Binarni broj tvore ostaci dijeljenja s 2, odozdo prema gore: 57 : 2 = 28 1 1 1 0 0 1 1 28 : 2 = 14 0 14 : 2 = 7 0 7:2=3 1 3:2=1 1 1:2=0 1 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 30 Primjer svih sadržaja u registru od tri bita U registru s 3 bita mogu se prikazati sljedeći brojevi: Dekadski broj Binarni broj 0 000 0 1 001 2 010 3 011 4 100 5 101 6 110 7 111 23 -1 +1 • Za n=3 dobije se interval [0, 23 - 1], općenito [0, 2n - 1] • Za n=8 dobije se interval [0, 28 - 1], tj. [0, 255] Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 31 Kontrola rezultata u digitalnoj aritmetici Rezultat operacije u digitalnoj aritmetici može se provjeravati s da li je: • Negativan (negative) • Nula (zero) • Prekoračio opseg brojeva (overflow) • Ima prijenos (carry) • Ostali uvjeti Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 32 Kontrola rezultata u digitalnoj aritmetici • Negativan rezultat (negative) – Ako je operacija nad cijelim brojevima ispravno provedena, tj.nije došlo do preljeva tada je predznačni rezultat negativan ako i samo ako mu je najznačajniji bit postavljen u 1 (ne vrijedi za kod s posmakom) • Rezultat je nula (zero) – Rezultat X=0 ako i samo ako su svi njegovi bitovi 0 • Preljev (overflow) – Preljev je prekoračenje rezultata računskih operacija u digitalnoj aritmetici van dozvoljenog opsega brojeva – Ako je došlo do preljeva, rezultat računske operacije je pogrešan • Prijenos (carry) – Prijenos označava pojavu bita prijenosa Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 33 Zbrajanje binarnih brojeva • Primjer 1. 100 + 10 110 • Primjer 2. 111 + 101 1100 • Zbrajanje u registru s ograničenim brojem bita 1 1 1 1 + 0 0 1 0 1 0 0 0 1 Preljev (overflow) Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 34 Negativni binarni brojevi • Negativni brojevi se prikazuju tzv. tehnikom dvojnog komplementa. Nule pretvaramo u jedinice, a jedinice u nule (komplement do baze – 1), a zatim tom komplementu dodajemo 1 (komplement do baze – dvojni komplement). • Primjer: -37 u registru s 8 bita 37 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 + -37 1 1 1 0 1 1 0 1 1 + 37 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 35 Oduzimanje binarnih brojeva Operacija 7 - 5 u računalu s registrom od 4 bita obavit će se kao 7 + (-5). Binarni prikaz broja -5 je: 0 1 0 1 1111 (jedinični komplement) - 0 1 0 1 1010 (dvojni komplement) Dokaz da je dobiveni broj - 5 1 0 1 1 (- 5) + 0 1 0 1 (+5) 0000 Operacija oduzimanja: 7 - 5 0 1 1 1 ( 7) + 1 0 1 1 (-5) 0010 Komplement do baze-1 Preljev 1 Ak.god. 2011/2012. Komplement do baze 1010 +0001 1011 Preljev 1 ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 36 Primjer svih sadržaja u registru od tri bita (ako je prvi bit predznak) U registru s 3 bita, ako je prvi bit predznak mogu se prikazati sljedeći brojevi: Dekadski broj Binarni broj 0 000 1 001 -22 2 010 3 011 0 +1 -4 100 -3 101 22 -1 -2 110 -1 111 • Za n=3 dobije se interval [-22, 22 - 1], općenito [-2n-1, 2n-1 - 1] • Za n=8 dobije se interval [-27, 27 - 1], tj. [-128, 127] Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 37 Oktalni brojevni sustav • Baza sustava je B=8 a znamenke su 0,1,2,3,4,5,6,7 – Koristi se za skraćeno zapisivanje binarnih sadržaja kada je to spretno – Zapis se može dobiti iz dekadskog sukcesivnim dijeljenjem s 8 i zapisivanjem ostataka s desna na lijevo, ali i direktno iz binarnog zapisa grupiranjem po tri znamenke (zdesna nalijevo – lijevo od decimalne točke, a slijeva nadesno – desno od decimalne točke) • Primjeri: 36-bitni broj 001 110 000 101 111 001 010 011 111 000 100 001 oktalni ekvivalent 1 6 0 5 7 1 2 3 7 0 4 1 11 001 . 110 01 3 1 . 6 Ak.god. 2011/2012. (2) = 31.62 (8) 2 ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 38 Heksadecimalni brojevni sustav • Baza sustava je B = 16, a znamenke su: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F – Koristi se za skraćeno zapisivanje binarnog sadržaja. – Zapis se može dobiti iz dekadskog sukcesivnim dijeljenjem s 16 i zapisivanjem ostataka s desna na lijevo, ali i direktno iz binarnog zapisa grupiranjem po 4 znamenke (zdesna nalijevo – lijevo od decimalne točke, a slijeva nadesno – desno od decimalne točke) • Primjeri: 16-bitni broj heksadecimalni ekvivalent 0111 1011 0011 1110 7 B 3 E 11001.11001(2) = 1 1001 . 1100 1000 = 19.C8 1 Ak.god. 2011/2012. 9 . C (16) 8 ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 39 Brojevi u različitim bazama Ak.god. 2011/2012. Bin. Dec. 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Hex. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F Okt. 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 40 Razlomljeni binarni brojevi • Razlomljeni binarni brojevi sadrže "binarnu točku", analogno decimalnom zarezu, odnosno točki u angloameričkoj notaciji. Primjer prikaza razlomljenih brojeva: 5.75 Ak.god. 2011/2012. 10 = 5 * 100 + 7 * 10-1 + 5 * 10-2 = = 1*22 + 0*21 + 1*20 + 1*2-1 + 1*2-2 = =101.112 ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 41 Primjer pretvaranja dekadskog razlomka u binarni • Cjelobrojni dio dekadskog broja pretvara se u binarni uzastopnim dijeljenjem, a decimalni uzastopnim množenjem s 2, gdje cjelobrojni dio dobivenih produkata tvori znamenke binarnog razlomka. 1.25 = 1 + .25 .25 * 2 0.50 1.0 1 .5 * 2 1.0 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 42 Množenje s 2n i 2-n • Binarni broj se množi s potencijama baze 2 tako da se binarna točka pomakne odgovarajući broj mjesta desno ili lijevo, zavisno od toga da li je predznak potencije pozitivan ili negativan. Na primjer: 1 . 1 1 * 22 = 1 1 1 1 . 1 1 * 2-2 = 0 . 0 1 1 1 Kako u registar pohraniti točku? Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 43 Realni brojevi standardne preciznosti • IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) standard 754 za prikaz realnih brojeva u standardnoj točnosti: Deklaracija u programskom jeziku C: float 31 30 23 22 P Karakteristika • • • 0 Mantisa P je predznak ( P=1 negativan, P=0 pozitivan) Karakteristika je binarni eksponent + 127 (da se izbjegne prikaz negativnog eksponenta) Mantisa je normalizirana (samo jedan bit ispred binarne točke). Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 44 Realni brojevi standardne preciznosti – Primjer Primjer: Prikazati broj 5.75 kao realni broj 5.7510 = 101.112 * 20 = 1.01112 * 22 • Normalizacijom svakog binarnog broja (osim nule) postiže se oblik: 1.xxxxx • Zbog toga se vodeća jedinica ne pohranjuje u računalu i naziva se skrivenim bitom (hidden bit). Time se uštedi jedan bit što povećava preciznost. • Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 45 Realni brojevi standardne preciznosti – Primjer • Predznak = 0 (pozitivan broj) • Binarni eksponent = 2 • Karakteristika K = 2 + 127 = 129 = (1000 0001)2 • Mantisa (cijela) .......................... 1.0111 • Mantisa (bez skrivenog bita) ...... 0111 Rezultat: 0 10000001 01110000000000000000000 ili hex. 0100 0000 1011 1000 0000 0000 0000 0000 4 0 B 8 0 0 0 0 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 46 Raspon i preciznost prikazivanja realnih brojeva • Karakteristike Raspon karakteristike: K [0,255] K = 0 rezervirana je za prikaz nule K = 255 rezervirana je za prikaz BE = K - 127 Raspon binarnog eksponenta: BE [-126,127] – Najmanji pozitivni broj 0 koji se može prikazati je: 1.02 * 2 -126 = 1.175494350822*10 -38 a najveći je: 1.111111111111111111111112 * 2127 2128 = 3.402823669209*1038 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 47 Realni brojevi dvostruke preciznosti • Deklaracija u programskom jeziku C: double 63 62 52 51 P Karakteristika • • • 0 Mantisa P je predznak ( P=1 negativan, P=0 pozitivan) Karakteristika je binarni eksponent + 1023 (11 bita) Mantisa je normalizirana (52 + 1 bit). Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 48 Raspon i preciznost prikazivanja realnih brojeva dvostruke preciznosti • Karakteristike Raspon karakteristike: K [0,2047] K = 0 rezervirana je za prikaz nule K = 2047 rezervirana je za prikaz BE = K - 1023 Raspon binarnog eksponenta: BE [-1022,1023] – Najmanji pozitivni broj 0 koji se može prikazati je: 1.02 * 2 -1022 = 2.225073858507*10 -308 a najveći je: 1.1111.....1111112 * 21023 21024 = 1.797693134862316*10308 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 49 Razlika izmeĎu preciznosti i točnosti • Preciznost (precision) - broj znamenki koji opisuje neku veličinu • Točnost (accuracy) - točnost je bliskost stvarnoj (nepoznatoj) vrijednosti • Za dovoljnu točnost potrebna je adekvatna preciznost, ali preciznost ne implicira automatski točnost jer su iskazane znamenke mogle nastati na temelju npr. pogrešnog mjerenja. Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 50 Prikaz slova i ostalih znakova • • • • • Kombinacijom jedinica i nula – kôdom Koliko ima znakova? – 26 velikih slova engleske abecede – 26 malih slova engleske abecede – 10 znamenaka – operatori, interpunkcije, upravljački znakovi Dovoljan je 1 byte ASCII (ISO-7 standard): 7 bita za informaciju + 1 bit za paritet 27 = 128 različitih znakova Paritet ako je u informaciji neparan broj bita, bit pariteta postavlja se na 1, inače na 0 (može i obratno: odd/even parity). Omogućuje otkrivanje jednostruke pogreške pri prijenosu informacija Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 51 ASCII kod Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 52 Problem prikaza internacionalnih znakova • 8-bitni ASCII kôd 28 = 256 različitih znakova • Naši su znakovi smješteni u područje 128-255 • Osobna računala koja rade pod Windowsima imaju nekoliko načina prikaza naših slova. – Starije verzije koristile su CE - varijantu za Centralnu i Istočnu Europu. Sada se to postiže automatski odabirom hrvatske tipkovnice, međutim ipak može doći do zbrke jer su u uporabi dva standarda; Central European (Windows 1250) i Central European (ISO 8852). • 8-bitni ASCII kôd nije dovoljan za prikaz znakova svih jezika u svijetu, a pogotovo za kineska i japanska slova • UNICODE 1 znak 16 bita 216 = 65536 različitih znakova Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 53 UNICODE Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 54 Memorija računala (spremnik) • Skup registara jednake duljine • Današnja računala: 8-bitni registri – bajtovi (byte) • Kratica: B • Veličina spremnika izražava se kao višekratnik od 210 ili 220 210 B = 1024 B = 1 kB 220 B = 1024·1024 B = 1.048.576 B = 1 MB • Do svakog se bajta može pristupiti direktno, navođenjem rednog broja – adrese. 0 1 2 3 4 ... n-2 n-1 Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 55 Memorija računala (spremnik) • Kojim redom pohraniti bajtove 32 bitnog registra u spremnik? • Dvije mogućnosti: – oktet najmanjeg značaja (LSB) pohranjuje se na najnižu adresu cijelog podatka – Little Endian – oktet najvećeg značaja (MSB) pohranjuje se na najnižu adresu cijelog podatka – Big Endian • PC: Little Endian Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 56 Potencije broja 2 • Neke potencije broja 2 ... 20 = 1 21 = 2 22 = 4 23 = 8 24 = 16 25 = 32 26 = 64 27 = 128 28 = 256 29 = 512 Ak.god. 2011/2012. 210 = 1024 = 1K 211 = 2048 = 2K 212 = 4096 = 4K 213 = 8192 = 8K 214 = 16384 = 16K 215 = 32768 = 32K 216 = 65536 = 64K ... 220 = 1048576 = 1024K = 1M ... ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 57 Pitanja i zadaci za ponavljanje Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 58 Pitanja i zadaci za ponavljanje 1) Objasnite osnovnu razliku između računala koji imaju: • 32-bitnu i 64-bitnu podatkovnu sabirnicu • 32-bitnu i 36-bitnu adresnu sabirnicu 2) Navedite stanje na vanjskim sabirnicama: adresnoj, podatkovnoj i upravljačkoj sabirnici (sve sabirnice su 32-bitne) pri ciklusu izvođenja: • čitanja podataka iz memorije (sa mem.lokacije 10000000h, podatak je broj 7) • zapisivanja podataka u memoriju (na mem.lokaciju 10000000h, podatak je broj 7) 3) Objasnite osnovne razlike između strojnog jezika, simboličkog jezika (asembler) i programskih jezika više razine (npr. C, C#, Java, ...) Ak.god. 2011/2012. ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 59 Pitanja i zadaci za ponavljanje 4) Broj 27.75 prikazan decimalno prikažite u binarnom, oktalnom i heksadecimalnom brojevnom sustavu. 5) Broj 7A prikazan heksadecimalno prikažite u binarnom, oktalnom i decimalnom brojevnom sustavu. 6) Na koji se način decimalni broj -11.5 pohranjuje u memoriji računala kao realan broj standardne točnosti. Organizacija riječi u memoriji je Little Endian, a veličina memorijske riječi (memorijske lokacije) je 8 bita (1B). 31 30 Ak.god. 2011/2012. 23 22 0 ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe 60
© Copyright 2024 Paperzz
