Opracowanie: Maria W ą sik

Pierwsze komputery budowano w celu rozwi ą zywania konkretnych problemów. Gdy pojawiało si ę nowe zadanie, nale ż ało przebudowa ć komputer. Logiczny model komputera opracowany przez Johna von Neumanna umo ż liwił odseparowanie programów u ż ytkowych od sprz ę tu. Wg modelu von Neumana: programy i dane maj ą tak ą sam ą posta ć, Programy i dane s ą przechowywane w tej samej pami ę ci.

Szyna sterowania Pami ęć BIOS-u Pami ęć obrazu cz.1 Dysk twardy, Czytnik CD Procesor Rejestry danych Rejestry rozkazów arytmometr Układ sterowania Licznik rozkazów Obszar pami ę ci Pami ęć obrazu cz.2 System operacyjny Programy dane Pami ęć stała Pami ęć operacyjna Pami ęć masowa Szyna danych Szyna adresowa Sterowniki urz ą dze ń we / wy wej ś cie wyj ś cie

Przetwarzanie danych w komputerze odbywa si ę dzi ę ki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pami ę ci komputera i ich wykonywaniu przez procesor. Ka ż da instrukcja programu, który wykonuje komputer, musi by ć rozbita na elementarne operacje: rozkazy z listy rozkazów procesora. Rozkazy procesora s ą kodami informacji w postaci zero- jedynkowej. Fizycznie reprezentowane s ą jako impulsy elektryczne. Wykonanie skomplikowanych programów jest mo ż liwe dlatego, ż e komputery wykonuj ą operacje bardzo szybko, np. procesor o cz ę stotliwo ś ci 2,5 GHz wykonuje 2,5 mld operacji na sekund ę. Praca komputera sterowana jest taktowaniem zegara systemowego.

Cykl maszynowy to cykl, podczas którego nast ę puje wymiana danych mi ę dzy procesorem a pami ę ci ą lub układem wej ś cia wyj ś cia (odczyt albo zapis). Typowy cykl maszynowy składa si ę z nast ę puj ą cych etapów: Pobranie rozkazu z pami ę ci i przesłanie go do rejestru rozkazów, Dekodowanie rozkazu oraz pobranie z pami ę ci i umieszczenie w rejestrze jego argumentów, Wykonanie rozkazu przez arytmometr, Zapisanie wyniku w rejestrze lub w pami ę ci komputera.

Sekwencyjna praca procesora mo ż e by ć przerwana przez sygnały lub zdarzenia zewn ę trzne, np. naci ś ni ę cie klawisza, ruch myszki. Przerwanie (interrupt) lub żą danie przerwania (IRQ – Interrupt ReQuest) jest to sygnał powoduj ą cy zmian ę przepływu sterowania, niezale ż nie od aktualnie wykonywanego programu. Pojawienie si ę przerwania powoduje wstrzymanie aktualnie wykonywanego programu i wykonanie przez procesor kodu procedury obsługi przerwania (interrupt handler).

Sprz ę towe. Zewn ę trzne – sygnał przerwania pochodzi z zewn ę trznego układu obsługuj ą cego przerwania sprz ę towe. Przerwania te słu żą do komunikacji z urz ą dzeniami zewn ę trznymi, np. z klawiatur ą, myszk ą itp. Wewn ę trzne (wyj ą tki) – zgłaszane przez procesor dla sygnalizowania sytuacji wyj ą tkowych (np. dzielenie przez zero): 1) faults (niepowodzenia) – aktualnie wykonywana instrukcja powoduje bł ą d. Procesor powracaj ą c do wykonywania przerwanego kodu wykonuje t ę sam ą instrukcj ę, która wywołała wyj ą tek; 2) traps (pułapki) – sytuacja, która nie jest bł ę dem, jej wyst ą pienie ma na celu wykonanie okre ś lonego kodu; wykorzystywane przede wszystkim w debugerach. Procesor powracaj ą c do wykonywania przerwanego kodu wykonuje instrukcj ę nast ę pn ą w kolejno ś ci po tej, która wywołała wyj ą tek. 3) aborts – bł ę dy, których nie mo ż na naprawi ć. Programowe – procedura obsługi przerwania wywoływana jest z kodu programu