HW – Architektura počítačů

Architektura počítače je konkrétní způsob realizace počítače.

Pojmy

  • Informatika – vědní obor, který se zabývá výpočetní technikou a zpracováním dat na počítačích
  • Počítač – technický prostředek určený ke zpracování informací elektronickou cestou
  • Hardware – technické vybavení umožňující elektronické zpracování dat
  • Software – programové vybavení – postupy a příkazy definující způsob zpracování dat
  • Informace – sdělení určené ke zpracování a přenosu – text, tabulka, obraz, zvuk, video
    • možnosti zpracování – přenos, uložení, zobrazení, tisk, třídění, výběr, aritmetické a logické operace

 

Zpracování dat

Zpracování informací v procesoru ve dvojkové soustavě. 1 a 0 jsou rozlišeny podle napětí (V). Data jsou převáděná na elektrické impulsy – digitální zpracování, což umožňuje vysokou rychlost zpracování informace. Vývoj započal v 30. letech (0. generace).

Informační jednotky

  • 1 b – 1 bit – základní jednotka informace – hodnota 0 nebo 1
  • 1 B – 1 Byte (bajt) – nejmenší adresovatelná jednotka – 1 B = 8 b

 

kilobajt 1 kB 103 B kibibajt 1 kiB 210 B 1024 B
megabajt 1 MB 106 B mebibajt 1 MiB 220 B 1 048 576 B
terabajt 1 TB 109 B tebibajt 1 TiB 230 B 1 073 741 824 B

Kódování informace

  • změna popisu informace podle zadaných pravidel
  • nejčastěji převod informace na binární (strojový) kód
  • kódování barev – barevný model RGB – úroveň složek kódována jedním bajtem – 256 úrovní
  • kódování zvuku – rychlé vzorkování úrovní signálu – 256 úrovní
  • kódování znaků – použití kódovacích tabulek
  • binární kód se dá převést na skupinu elektrických impulzů a zpracovat elektronicky na počítači

Číselné soustavy

  • běžně používané soustavy – desítková (decimální), dvojková (binární) a šestnáctková (hexadecimální)
  • převod číselných soustav
Bajt = 0 – 255
HEX C 7
DEC | DEC 12 7
23  22 21 20 23  22 21 20
 8  4  2  1  8  4  2  1
 BIN  1  1  0  0  0  1  1  1
 27  26  25  24 23  22  21  20
128 64 32 16 8 4 2 1
128 64 0 0 0 4 2 1
DEC 199
HEX F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
DEC 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Kódovací tabulky

  • dohodnutá pravidla pro kódování a dekódování znaků do/z binárního kódu

Základní znaková sada

  • ASCII (1964)- American Standard Code for Information Interchange
    • 27=128 – 95 znaků anglické abecedy, 33 řídících kódů, délka kódu 7 bitů
  • ASCII+ (1967) – rozšířená
    • 28=256 – 95 znaků + 33 řídících kódů + 127 národních znaků, délka kódu 8 bitů – 1 Byte
  • znak A je zapsán (kódován) pod desítkovým číslem 65
  • hodnota 65(10) je převedena na binární číslo 0100 0001(2)

České znakové sady

  • PC Latin2 – standard firmy IBM pro systém MS DOS
  • KEYBCS – bratří kamenických – český standard pro systém MS DOS
  • ISO 8859-2 – ISO Latin2 – mezinárodní norma z roku 1987
  • Windows-1250 – CP1250 – standard firmy Microsoft pro systém Windows

Univerzální znaková sada

  • postupný vývoj dvou standardů
    • UNICODE – ISO UCS – Universal Charakter Set – délka kódu až 6 bajtů
    • UTF-8Universal Transformation Format – nejpoužívanější na www – délka kódu 1 – 4 bajty

Von Neumannovo schéma

Von Neumannovo schéma je první koncepce dnešních počítačů. Skládá se z aritmeticko-logické jednotky, která provádí instrukce; řadiče, který řídí postup zpracování dat; společné paměti pro data a programové instrukce; vstupů a výstupů. Schéma bylo zveřejněno v roce 1945.

Von_Neumannovo_Schema

Von Neumannovo schéma

Von Neumannova architektura popisuje počítač se společnou pamětí pro instrukce i data a je řízená řadičem. To znamená, že zpracování je sekvenční oproti například harvardské architektuře, která je typickým představitelem paralelního zpracování. Řadič načítá jednu instrukci po druhé, dekóduje je a postupně je provádí. Každou instrukci lze rozdělit na jednodušší operace. Způsob, jak je instrukční sada implementována nazýváme mikroarchitektura.

 

 

 

Generace

Generace Období Využití Stavební prvek Označení
0. generace 30.-40. léta elektromechanické stroje elektro-magnetická relé Z1,Z2,Z3
1. generace 40.-50. léta sálové počítače vakuové elektronky EINAC, MANIAC
2. generace 50.-60. léta skříňové počítače polovodičové prvky UNIVAC, IBM
3. generace 70.-80. léta minipočítače integrované obvody Sinclair, Atari
4. generace 80.-90. léta osobní počítače čipy INTEL, IBM

 

3. generace byla o přiblížení běžným uživatelům – programovatelné kalkulátory a minipočítače

(4)

Sdílet na

FacebookTwitterGoogleTumblrLinkedInRedditPinterest


Napsat komentář