Architektura systemów komputerowych zima 2013 Wykład 1 (cz. a) Wprowadzenie dr inż. Wojciech Bieniecki Instytut Nauk Ekonomicznych i Informatyki 1

Warunki zaliczenia Ćwiczenia: -Obecność i aktywność na zajęciach -Sprawdzian pisemny – zadania rachunkowe Wykład: - Test wielokrotnego wyboru + zadania otwarte o krótkiej odpowiedzi. 2

Czym jest informatyka? Informatyka zajmuje się całokształtem przechowywania, przesyłania, przetwarzania i interpretowania informacji. Wyróżnia się w niej dwa działy, dotyczące sprzętu i oprogramowania. /Encyklopedia/ 3

Czym jest informatyka Informatyka (ang. computer science) dziedzina nauki i techniki zajmująca się gromadzeniem, przetwarzaniem i wykorzystywaniem informacji. Informatykę można rozpatrywać jako: samodzielną dyscyplinę naukową narzędzie wykorzystywane przez inne nauki gałąź techniki przemysł wytwarzający sprzęt i oprogramowanie 4 W języku polskim termin informatyka zaproponował w 1968 r. prof. Romuald Marczyński na konferencji poświęconej maszynom matematycznym wzorem nazwy były francuskie informatique i niemieckie Informatik

Definicja architektury komputera Architektura komputera zdefiniowana jest poprzez atrybuty komputera widoczne dla programisty piszącego program w języku maszynowym. Ta definicja obejmuje listę instrukcji, format instrukcji, kody operacji, tryby adresowania, oraz wszystkie rejestry i lokacje pamięci, które mogą być bezpośrednio modyfikowane przez program napisany w języku maszynowym. Implementacja jest zdefiniowana poprzez rzeczywistą strukturę sprzętu, organizację układów logicznych i organizację dróg przepływu danych. G.M. Amdhal, G.A. Blaaw, F.P. Brooks Architecture of the IBM System/360, IBM Journal of Research and Development, vol.8 no , pp

Architektura i organizacja Architektura komputera opisuje te atrybuty systemu, które widziane są dla programisty lista rozkazów liczba bitów wykorzystywanych do prezentacji różnych typów danych mechanizmy we/wy, metody adresowania pamięci Organizacja komputera odnosi się do jednostek operacyjnych i ich połączeń rozwiązań sprzętowych niewidzialnych dla programisty takich, jak sygnały sterujące, interfejsy między komputerem a urządzeniami peryferyjnymi oraz wykorzystywana technologia pamięci operacyjnych i ich połączeń. 6

Architektura i organizacja Architektura może przeżyć wiele lat, organizacja zmienia się wraz z technologią Rodzina Intel x86 ma tą samą architekturę System/370 IBM ma tą samą architekturę Zmiany technologii nie tylko wpływają na organizację, ale także umożliwiają budowanie komputerów o potężniejszej i bogatszej architekturze 7

Architektura Na architekturę wpływ mają: uwarunkowania historyczne technologia języki programowania systemy operacyjne aplikacje 8

Architektura Cechy przejrzystej architektury: ortogonalność – niezależna (rozłączna) specyfikacja funkcji zaliczanych do odrębnych klas spójność – możliwość rekonstrukcji na podstawie nie pełnej specyfikacji. W szczególności rozkazy powinny mieć taką samą strukturę kodu, używać takich samych typów i formatów danych. Jednakowe dla wszystkich rozkazów powinny być reguły zaokrąglania wyniku, reakcji na błędny argument, reguły obsługi wyjątków 9

Architektura Cechy przejrzystej architektury: trafność – specyfikacja i implementacja tylko tych funkcji które są logicznie spójne z definicją architektury. Przejawami trafności są: Ekonomiczność – wyeliminowanie funkcji logicznie niespójnych Przeźroczystość – oddzielenie architektury od organizacji ogólność – pełny zakres działania specyfikowanych funkcji, wyznaczonych tylko ich dziedziną i nie ograniczony aspektami organizacyjnymi. Cechami ogólności są: Kompletność – funkcjonalna pełność w obrębie klas funkcji, której ubocznym skutkiem jest nieoszczędne wykorzystanie przestrzeni kodowej Otwartość – możliwość rozwoju w ramach architektury 10

Struktura i działanie 11 Struktura to sposób wzajemnego powiązania składników Funkcje określają działanie poszczególnych składników jako części struktury

Działanie Podstawowe funkcje, które realizuje komputer: przetwarzanie danych przechowywanie danych przenoszenie danych sterowanie 12

Przegląd funkcji Obraz funkcjonalny komputera 13

Operacje które może realizować komputer Przenoszenie danych od jednego urządzenia peryferyjnego ( linii transmisyjnej ) do drugiego 14

Operacje które może realizować komputer Przechowywanie danych dane przenoszone z urządzenia do komputera i odwrotnie (np. Internet) 15

Operacje które może realizować komputer Przetwarzanie zarchiwizowanych danych Obróbka danych z pomiarów 16

Operacje które może realizować komputer Przetwarzanie danych będących w drodze między miejscem przechowywania a otoczeniem (np. drukowanie rachunków bankowych) 17

Struktura komputera 18