Elektronička računala i računalna oprema Predavanje 2: MARIE model procesora Video: https://www.youtube.com/watch?v=qcIBBN4gk8s&index=6&list=PLYqeapOP_CtQKuyzaHtJz16r5JaM4vs-w Snimljeno 13.10.2016 s TCL SVC 200, (zapis direktno iz kamere)

1. MODEL PROCESORA MARIE
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Elektrotehnički odjel
Stipe Predanić
13.10.2016
Elektronička računala i računalna oprema

2. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 2
1. Sadržaj
● Tema: građa računala, i primjeri kroz MARIE procesor
● Sadržaj
– Građa računala
● CPU
● arhitekture
– MARIE
● koriste se materijali mr.sc. Marka Radonića

3. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 3
1. Građa računala
Slika preuzeta s https://scs.senecac.on.ca/~ipc144/pages/content/probl_p.html

4. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 4
1. Građa računala
● Sabirnice u računalu
Slika preuzeta s http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Computer_system_bus.svg

5. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 5
1.1 CPU
● kontrolna jedinica (control unit – CU)
● dekoder instrukcija
● aritmetičko logička jedinica (arithmetic and logic unit)
● procesor za floating point (floating point accelerator)
● registri
Slika preuzeta s https://scs.senecac.on.ca/~ipc144/pages/content/probl_p.html

6. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 6
1.1 CPU : Intel 4004
Slika preuzeta s http://s181.photobucket.com/user/krit_keekek/media/2008-06-11_CPE326/793px-4004_archsvg.png.html

7. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 7
1.2 Arhitekture
● Von Neumann arhitektura
● tri sabirnice koje dijele sve komponente računala
– podatkovna sabirnica(data bus)
– adresna sabirnica (address bus)
– kontrolna sabirnica (control bus)
Slika preuzeta s http://www.talktoanit.com/A+/aplus-website/lessons-cpus.html

8. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 8
1.2 Arhitekture
● Harvard arhitektura
● programska memorija i podatkovna memorije su
razdvojene, i imaju zasebne sabirnice
– PM – program memory
– DM - data memory
Slika preuzeta s https://www.byclb.com/TR/Tutorials/dsp_appl_spc/ch3_1.htm

9. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 9
1.3 Mikroprocesor i mikroupravljač
● Za građu računala potrebni su:
– CPU
– ROM s programom (barem osnovnim za podizanje
operacijskog sustava, poput BIOS-a na PC računalima)
– RAM za privremeno spremanje podataka
– sklop za rad s vanjskim ulazno/izlaznim jedinicama
● Mikroupravljač (mikrokontroler, eng. microcontroller) ima
sve komponente ugrađene u sebe
– i još mnoge druge, poput timera, RTC-a, sklopova za serijsku
komunikaciju
● Mikroprocesor je često goli CPU, bez posebnih dodatnih
sklopova
– sve potrebno dodati u okruženje mikroprocesora

10. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 10
1.3 Mikroprocesor i mikroupravljač
● Svrha:
– mikroupravljač
● koristi se u dediciranim, specijaliziranim sklopovima
● jednostavna jedinstvena funkcija
● jeftin je za željenu svrhu
– mikroprocesor
● koristi se u sklopovima koji su multifunkcionalni, i gdje je
promjena programa željena karakteristika
● po procesorskoj snazi/brzini jači je i brži
● skuplji zbog svoje multipraktičnosti

11. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 11
1.4 CISC i RISC procesori
● CISC
– complex instruction set computer
– često velik broj instrukcija (>200) iako nije nužno
– za gotovo svaku željenu funkcionalnost postoji instrukcija
● instrukcije se sastoje od podinstrukcija, ali kojima ne možemo
pristupiti
● potrebno i po nekoliko taktova da se cijela instrukcija izvrši
● zbog pristupa memoriji i registrima kroz podinstrukcije smatra
se kako se radi o kompleksnom instrukcijskom setu
– ljudima teško programirati za ovaj tip procesora, nužna
upotreba dobrih prevoditelja (eng. compiler)
– programski kod je (uobičajeno) kratak, zbog velikog broja
instrukcija i raspona što se sve s njima može izvesti

12. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 12
1.4 CISC i RISC procesori
● RISC
– reduced instruction set computer
– malen broj često korištenih instrukcija (<150)
– instrukcije obavljaju isključivo minimalne potrebne aktivnosti
– instrukcije se (uobičajeno) izvršavaju u jednom ciklusu takta
– ljudima lako programirati u assembleru za ovaj tip procesora
– često jeftiniji zbog jednostavnije građe
– programski kod je dugačak, jer su sve instrukcije
jednostavne, te se mnogi algoritmi moraju softverski
raspisati

13. 14.05.17 Copyright Stipe Predanić, 2016 13
2.0 MARIE
● Kako bi se objasnio rad CPU-a, potrebno je uzeti školski
primjer nekog CPU-a
– postoji nekoliko mogućih opcija:
● ŠMIR / FRISC (FER, Sveučilište u Zagrebu)
● Minimal CISC (University of Iowa)
● Little Computer 3 / LC-3 (University of Illinois)
● MARIE (Penn State, Harrisburg)
● Nakon uvoda o mikroprocesorima, koristit će se materijali
mr.sc. Marka Radonića o školskom mikroprocesoru
MARIE
– navedeni materijali su prevod materijala pripremljenih za
MARIE edukaciju, prilagodio ih je Sukumar Ghosh s
University of Iowa, i dostupni su na stranici
http://homepage.cs.uiowa.edu/~ghosh/4.ppt