Teleksov tečaj za začetnike - OSNOVE RAČUNALNIŠTVA Teleksov tečaj za začetnike — M'MO: Zadnjič smo se sprehodili po kratki, a burni zgodovini razvoja ra- čunalnikov od elektronskih cevi do tehnologije VLSJ, ki je že omogočila izdelavo celotnega računalnika na eni sami ploščici silicija. Obenem smo ugotovili, da se je silicijeva doba prevesi- la v drugo polovico in da bodo verjetno kmalu izde- lovali vezja za računalnike po novih tehnologijah. Arhitektura procesne enote Podobno kot arhitekti»s svinčnikom na papirju za- snujejo bodoče zgradbe, tu- di izdelovalci računalnikov izhajajo iz idejnih shem, ki določajo, kako bodo funk- cionalne enote računalnika delovale med seboj. Poseb- no je to pomembno za pro- cesno enoto, najpomemb- nejši del računalnika. Taki idejni zasnovi pravimo arhi- tektura računalnika. Ta v veliki meri tudi določa, ka- ko bo računalnik rabil upo- vrabniku. V. današnjem nadaljeva- nju bomo predstavili poe- nostavljeno arhitekturo preprostega mikroproce- sorja. Arhitekture različnih mikroprocesorjev se: med | seboj razlikujejo, glavne značilnosti pa so podobne. Zanimivo je, da se veliko, računalnikov (vsaj približ- no) še vedno drži arhitektu- re, ki jo je že pred 40 leti izoblikoval matematik von Neumann. Le nekaj redkih proizvajalcev se je radikal- no oddaljilo od te klasične arhitekture ter zastavilo po- vsem drugačne koncepte. Osnovna von Neuman- nova arhitektura sestoji iz petih funkcijskih enot: arit- metično — logične (ALE), vhodne, izhodne, pomnilne in nadzorne enote, ALE je Informacije prihajajo prek vhodne enote ali podatkov. KO ALE izvaja kak pro- gram, črpa navodila za delo iz pomnilnika, podatke pa ali iz pomnilnika ali iz vho- dne enote. Rezultati se shranjujejo v pomnilnik ali v izhodno enoto. Nadzorna enota skrbi za pravilno, de- lovanje vseh drugih enot. Shamatično je to predstav- ljeno na sliki 1. EA EA OTA Slika x- Osnovna von Neumanno- va arhitektura Sestavimo si sedaj eno- stavno shemo arhitekture preprostega mikroproce- sorja, Izhajamo iz škatlice ALE, ki smo jo opisali v drugem nadaljevanju. Škat- Jlica ima dvoje vhodnih vrat za podatke, nadzorna vrata, na katera j je potrebno zapi- sati, kaj naj škatlica naredi, ter izhodna vrata za podat- ke. Podatke je treba od ne- kod privesti. Rezultate po operaciji odvedemo dru- gam in jih shranimo: Zato vpeljemo pojem VODILO. Po njem se bodo pretakali podatki: Ker govorimo o vodilu v mikroprocesorju, ga imenujemo NOTRA- NJE VODILO. Njegova naloga je, da povezuje vse dele mikroprocesorja, ki si morajo izmenjavati podat- ke. V angleščini mu pravijo kar internal bus. Kar smo zgradili, je narisano na sliki 2: | VRATA, če? ALE in notra Slika 2 jo Program, ki ga bo izpe- ljevala procesna enota, mo- ra priti vanjo iz pomnilnika. V ta namen dogradimo skozi katera bo prek zunanjega podatkov- nega vodila (angl... External Data Bus) centralna proce- sna enota (CPE) izmenja- vala podatke s pomnilni- kom, Ker so v pomnilniku program in podatki, CPE pa mora ločiti programske kode od podatkov, dogradi- mo še INŠTRUKCIJSKI DEKODER. Program je napisan. v obliki inštrukcij- skih kod, ki vsebujejo poleg navodil, kaj naj CPE dela, tudi podatke ali pa vsaj nji- Teleksov tečaj za zače... ARENO ENOTA N | umoga | | umoga | IZHODNA ENOTA "hove naslove v pomnilniku ali registrih. Inštrukcijski dekoder kode razvozla in pove nadzorni enoti CPE, kaj naj naredi s prihajajoči- mi podatki. Nadzorna enota bedi nad vsemi deli CPE. Novi elementi so narisani na sliki 3. ALE, vodilo, vrata, inštruk- cijski dekoder in nadzor Slika 3 | kanal, Teleksov tečaj za začetnike - Te Če hočemo jemati podat- ke iz pomnilnika nadzoro- vano, moramo imeti kaza- lec; pokazal bo na »škatli- co« v pomnilniku, iz katere ' bi radi številko. Ker želimo ločiti med programskimi kodami in čistimi podatki, vpeljemo dva kazalca. Pr- vemu pravimo PRO- GRAMSKI ŠTEVNIK . (angl. Program Counter, PC) in njegova naloga je, da kaže na škatlico, v kateri je inštrukcijska koda, ki je nostni na, vrsti. Druge- Po eno PODATKOV- TEVNIK (angl. Data Polnken DP) in kaže na po-' datek v pomnilniku, ki smo ga sami izbrali. S tema dve- ma kazalcema lahko uspeš- no kažemo na podatke in programske kode v pomnil- niku. Potrebujemo pa še po katerem bomo Piše: Tom Erjavec 4 pomnilniške naslove prena- šali v pomnilnik. Za to po- trebujemo še ena vrata, ki bodo naslove pripeljala na NASLOVNO. VODILO (angl. Address Bus); to je zunanje vodilo, saj povezu- je CPE s pomnilnikom. Na- slov je potreben vsakokrat, ko želimo podatek prebrati iz pomnilnika ali pa ga vanj zapisati. Vodilo, ki smo ga zgradili že prej za prenos podatkov, pa je PODAT- KOVNO VODILO. Tudi to je zunanje vodilo. Vse opisano je skicirano na sliki 4. Ker. vsaka operacija po- seganja v, pomnilnik traja nekaj časa, je laže imeti ne- kaj delovnih pomnilnih »škatlic« kar v:'CPE. Zato dogradimo še registre, s ka- terimi si pomagamo pri za- časnem shranjevanju po- datkov med računanjem. Prvi register naj bo AKU- MULATOR (A) in ga bo- mo najpogosteje uporablja- li pri računanju, seg pa bo