P4: Teorijske osnove i opšta organizacija računarskih sistema

1. Рачунари са концентрисаном обрадом су они рачунарски системи код
којих су једна или више централних процесних јединица (процесори)
компактно распоређени и за размену података користе унутрашње
магистрале.
4.4.1. Архитектура затвореног типа
Рачунари прве и друге генерације имали су архитектуру тзв. затвореног
типа, која је имала ограничене могућности повезивања спољашњих
уређаја. Оваква архитектура је била карактеристична за рачунаре
засноване на логичким компонентама реализованим у дискретној
техници (електронске цеви и транзистори). Увођење било каквог додатног
функционалног блока било је спрегнуто са повећањем потрошње,
заузећем простора и значајним увећањем цене самог система. Рачунар
са оваквом архитектуром готово да није имао могућности прикључења
допунских уређаја.
4.4. Архитектуре система са
концентрисаном обрадом

2. 4.4.1. Архитектура затвореног типа
4.4. Архитектуре система са
концентрисаном обрадом

3. 4.4.1. Архитектура затвореног типа
Оперативна меморија чувала је команде и податке, аритметичко
логичка јединица се није бавила само обрадом основних података,
већ је учествовала и у процесу улаза и излаза информација
омогућавајући њихово допремање у оперативну меморију.
Канал улаза и излаза представљао је специјализовану јединицу која
је извршавала команде добијене од управљачке јединице. Овај канал
је омогућавао прикључење одређеног броја спољашњих уређаја.
Управљачка јединица је обезбеђивала извршење команди и
управљала је свим компонентама система.
Рачунари са оваквом архитектуром били су ефикасни приликом
решавања чисто рачунских задатака. Слабо су могли да учествују у
решавању проблема који су захтевали прикључење већег броја
спољашњих уређаја и интензивнију размену информација са тим
уређајима.
4.4. Архитектуре система са
концентрисаном обрадом

4. 4.4.2. Архитектура отвореног типа
Почетком седамдесетих година двадесетог века фирма DEC (Digital Equipment
Corporation) предложила је архитектуру која се значајно разликовала од до тада
постојећих. Ова архитектура омогућавала је слободно прикључење било каквог
периферијског уређаја.
Главна иновација код овакве архитектуре огледала се у могућности
прикључења уређаја на општу магистралу (сабирницу, шину) која се користила
за размену информација. Уређаји су могли да буду прикључени на магистралу
захваљући дефинисању стандарда магистрале, који су поштовали произвођачи
периферијских уређаја.
4.4. Архитектуре система са
концентрисаном обрадом

5. 4.4.2. Архитектура отвореног типа
Укупно управљање целим системом обављао је централни процесор. Он је
управљао магистралом распоређујући време које је додељивано одређеним
уређајима за размену информација преко магистрале.
Меморијски уређај чувао је програме који се извршавају и податке и имао је
усаглашене нивое својих сигнала са нивоима магистрале.
Спољашњи уређаји, чији су се нивои сигнала разликовали од нивоа сигнала
магистрале, прикључивани су на магистралу преко посебног уређаја –
контролера. Контролер је омогућавао усаглашавање сигнала уређаја и
магистрале и омогућавао управљање преко команди које је издавао централни
процесор. Контролер се повезивао на магистралу преко улазно-излазних
портова којим је процесор могао да приступа као што је приступао меморијским
локацијама.
Поред велике предности архитектура отвореног типа је имала и одређене
недостатке. На општу магистралу су се прикључивали уређаји чија је брзина
размене података могла да буде различита и то је доводило да спорији уређаји
успоравају рад оних бржих. Тај проблем је решен увођењем локалних
магистрала на које су прикључивани бржи уређаји.
4.4. Архитектуре система са
концентрисаном обрадом

6. 4.4.2. Архитектура отвореног типа
Конструкционо контролер локалних магистрала је смештен на матичној плочи
заједно са процесором, а уколико се ради о нестандардном уређају, смешта се
на посебну картицу која се на матичну плочу повезује посредством
експанзионих прикључака (слотова).
Даљи развој микроелектронике омогућио је размештај већег броја
функционалних рачунарских компоненти и контролера стандардних уређаја у
једно интегрисано коло.
То је смањило број кола на плочи и дало могућност да се уведу две додатне
локалне магистрале – једна за повезивање меморијских система и друга за
повезивање система за приказ (видео контролера). Ова два система иначе
имају највећи обим размене података, како са процесором тако и између себе.
4.4. Архитектуре система са
концентрисаном обрадом

7. 4.4.2. Архитектура отвореног типа
4.4. Архитектуре система са
концентрисаном обрадом
Архитектура савременог персоналног
рачунара

8. 4.4.2. Архитектура отвореног типа
4.4. Архитектуре система са
концентрисаном обрадом
Централни контролер распоређује проток
информација између процесора, меморије,
уређаја за приказ и осталих компоненти. У
састав овог контролера улазе и остали делови
који обезбеђују рад рачунара, као што су
системски сат, контролер директног приступа
меморији (који обезбеђује да спољашњи уређаји
комуницирају са меморијом у интервалима када
то не чини процесор), јединица за обраду
прекида (која омогућава брзу реакцију процесора
на захтев спољашњих уређаја за преносом
података) и тако даље.
Функционални контролер омогућава приључење
стандардних периферијских уређаја као што су
миш, тастатура, штампач, модем и тако даље.
За прикључење специфичних уређаја преко
опште магистрале користе се експанзиони
прикључци.