DIGITALNI RAUNARI Nastavnik Doc dr Novica Nosovi novica

DIGITALNI RAČUNARI Nastavnik: Doc. dr Novica Nosović novica. nosovic@etf. unsa. ba 11/21/2020 Asistent: Dušanka StanićBošković 1

Nastavni plan t. Semestar: V + IV t. Opterećenje: P t - prosječno sedmično 3 t - ukupno 90 11/21/2020 AV LV 0 3 0 90 2

SADRŽAJ t Osnovni principi rada digitalnih računara. Von Neumann-ov model. Funkcionalni dijelovi, odnos hardvera i softvera. Logičko projektovanje. Kombinacione strukture. Složena sekvencijalna kola. sabirnice i sistemi prekida. Procesor i njegovo funkcionisanje. Upravljačke funkcije procesora. Ogeledni procesor. Instrukcijski skup. Tipovi arhitekture procesora. Memorije i njihovo funkcionisanje. Periferne memorije. Funkcionisanje računarskih sistema. Ulaznoizlazni sistemi i uređaji. 11/21/2020 3

Poglavlja knjige t Uvod t Osnovni pojmovi digitalne tehnike, istorijat digitalnih računara t Brojni sistemi, operacije i kodovi t Decimalni brojevi. binarni brojevi, konverzija t Kompl. kodovi, brojevi sa predznakom, aritmetičke operacije sa njima t Brojevi sa pokretnim zarezom t Oktalni, heks, BCD, Grey, excess-3, alfanumerički ASCII. . . , paritet t Primjeri zadataka za vježbu 11/21/2020 4

Boole-ova algebra t Operacije i iskazi, Pravila, De. Morganova teorema t Standardne forma Boole-ovih (logičkih) izkaza (izraza) t Tabele istine, Karnaugh-ove mape (do 5 varijabli) t Primjeri zadataka za vježbu t Logička kola t Ne. i. ili. ni, nili, xor, xnor t Kombinacione strukture t Projektovanje ks, Osobine univerzalnosti NILI kola t I u ILI, ILI u I, HA, FA, ripple carry i LA carry, Koderi, dekoderi, konvertori, MUX/demux, party gen/check, barrell šifter, ALU t Primjeri zadataka za vježbu 11/21/2020 5

t Sekvancijalne strukture t Tipovi automata, Memorijski elementi - Latch-evi, ivicom okidani F/F, M/S t Projektovanje, Asinhroni brojači, sinhroni/paralelni, naviše-naniže, t Registri, shift ser/par, bidirekcionalni, Kružni brojač, Johnsonov brojač t Primjeri zadataka za vježbu t Sabirnice t Sinhrone, asinhrone, serijske, paralelne, protokoli, arbitriranje, prekidi t Primjeri zadataka za vježbu 11/21/2020 6

Memorijske strukture t Bit-bajt-riječ, adresiranje, Vrste memorijskih komponenti, Pojektovanjememorijskih struktura, dekodiranje, Memorijski ciklusi, Keš memorija, Primjeri zadataka za vježbu t Ogledni procesor t put podataka, uloge registara, skup instrukcija, cilkus na putu podataka, mikroinstrukcija, mikroprogramiranje, mikroprogram, Primjeri zadataka za vježbu t Blok-struktura personalnog računara t Procesori, sabirnice, memorije, U/I, Podsistem masovne memorije (FD, CD, DVD, HD, trake), Primjeri zadataka za vježbu 11/21/2020 7

Obavezna literatura t“Osnove digitalnih računara”, dr Novica Nosović, MAG Plus, Sarajevo, 2003. god. 11/21/2020 8

Preporučena literatura t. Andrew S. Tanenbaum, "Structured Computer Organization", Prentice Hall, New Jersy, 1976/84/90/99 t. Thomas L. Floyd, “Digital Fundamentals”, Prentice-Hall, 1997 t. Vincent P. Heuring, Harry F. Jordan, “Computer Systems Design and Archtecture”, Addison Wesley Longman, Inc. , 1997 11/21/2020 9

Pravila ponašanja t Predavanja su obavezna (prostor? ) t Vježbe su obavezne Više od 3 neopravdana izostanka -> PROBLEM!!! 11/21/2020 10

OCJENJIVANJE t Zadaće 30% t. Testovi 30% t. Pismeni ispit 40% --------------------Usmeni ispit (neuspjeh na usmenom povlači ponovno polaganje pismenog dijela) 11/21/2020 11

Nagrada za uspješne t. Nakon zanjeg testa, najuspješnijih 10% stiču pravo na seminarski rad umjesto pismenog dijela ispita! 11/21/2020 12

RAČUNARI tanalogni, tdigitalni (od lat. digitus, -i, m. i thibridni - prst) 11/21/2020 13

Istorija Tri vrste računaljki – abakusa (svi prikazuju vrijednost 2074) 11/21/2020 14

t. Blaise Pascal (1623 -1662) tmehanizacija prenosa kod sabiranja 11/21/2020 15

t. Gottfried Wilhelm von Leibnitz (1646 - 1716) t. Dodao zupčanike za direktno množenje, 1671. g. 11/21/2020 16

t. Charles Babbage (1791 -1871) tbušene pločice za unos instrukcija i podataka t 1823. godine -"Difference Engine" t 1833. g. - “Analytic Engine”-računar opšte namjene 11/21/2020 17

difference engine f(n)=n 2+n+41 d 1(n)=f(n)-f(n-1)=2 n d 2(n)=d 1(n)-d 1(n-1)=2 tpa je : f(n)=f(n-1)+d 1(n)=f(n-1)+(d 1(n-1)+2) 11/21/2020 18

11/21/2020 n 0 1 2 3 4. . . d 2(n) 2 2 2. . . d 1(n) 2 4 6 8. . . f(n) 41 43 47 53 61. . . 19

automatska obrada podataka t. Herman Hollerith (1860 -1929), t 1937. g. , Howard Aiken “Harward Mark I” t. Konrad Zuse (1910 -1995), t. Alana Turinga (1912 -1954), t. John Vincent Atanasoff (1903 -1995) tdr John Mauchly, Presper Eckert, ENIAC 1946. 11/21/2020 20

ENIAC t. Electronic Numerical Integrator And Computer t 18000 elektronskih cijevi + 1500 releja tzauzimao oko 130 m 2 ttežak oko 30 tona ttrošio 140 KW t 5000 decimalnih sabiranja u sekundi t 6000 višepozicionih prekidača za 11/21/2020 21

John von Neumann (1903 -1957) 11/21/2020 22

EDVAC t. Electronic Discrete Variable Automatic Computer t računar sa programom smještenim u memoriji t. Memorija mu se sastojala od 4096 40 bitnih riječi tdvije 20 -bitne instrukcije ili 40 -bitnu cjelobrojnu vrijednost sa predznakom 11/21/2020 t. Instrukcije - 8 -bitni kod operacije i 12 - 23

EDVAC -> IAS t The Institute for Advanced Studies (nastavak projekta) t ALU sa 40 -bitnim registrom zvanim akomulator t von Neumann je uveo i paralelnu binarnu aritmetiku ali ne i FP!!!? t tokom 1950 -tih, oštro protivio uvođenju asemblerskih jezika. . . !? t “ 10 K riječi jer je takve smatrao i više nego dovoljnim za tadašnji i sve buduće aplikacije” 24 11/21/2020

Whirlwind I (MIT) t 16 -bitni računar tnamijenjen procesnom upravljanju u realnom vremenu tmemorija na bazi magnetnih jezgri tsmatra se prvim komercijalnim miniračunarom 11/21/2020 25

EDSAC t. Electronic Delay Storage Automatic Calculator tuniverzitet u Manchesteru (Engleska) t. Maurice Wilkes sa Manchester-a glavni projektant takomulatorska mašina sa tipom skupa instrukcija koji je ostao popularan do početka 1970 -tih 11/21/2020 26 t 1951. pretstavio koncept

UNIVAC-I t. UNIVersal Automatic Computer , 1951. god. tprvi komercijalni elektronski digitalni računar tcijena 1. 000 $ tradio 12 godina!!! tprvi kupci? ? ? (zna se) tprva privatna firma koja je kupila - 11/21/2020 General Electric 27

IBM t 1948 model IBM 604 t 1953. model IBM-701 t 1956 IBM-704 (4 K 36 -bitnih riječi u memoriji od magnetnih jezgri i operacije sa pokretnom tačkom realizovane u hardveru ) t 1958 IBM-709 zadnji model baziran na elektronskim cijevima t paralelno 1954 manji i jeftiniji model IBM-650 (planirano 200 a prodato 1800 sistema) 11/21/2020 28

DEC t. Digital Equipment Corporation, 1957 tpravili manje i (mnogo) jeftinije sisteme tuveli terminale 512 x 512 tačaka tprvi primjerci poklonjeni MIT-u tprve računarske igre 11/21/2020 29

PDP-11 11/21/2020 30

Seymour Cray t 1925 -1996 t čuveni projektant superračunara t 1964. CDC 6600 (10 x brži od savremenika) t prva paralelna mašina 11/21/2020 31

Intel t. Robert Noyce, Endy Grove i Gordon Moore 1968 tjapanska firma Busicom tražila 12 integrisanih kola na jednoj štampanoj ploči (za kalkulator) tnastao Intel 4004 – prvi mikroprocesorski čip, sa 2300 tranzistora i procesorskom snagom od oko 60. 000 operacija u sekundi (kao ENIAC!) t 1972 Intel 8008 11/21/2020 32

personalni računari tveliki (IBM, DEC) ignorisali tržište računara baziranih na 8 -bitnim mikroprocesorima tnepoznati Apple, Microsoft i Lotus postali giganti (!!? ? ) t. Apple IIc, Macintosh t. Atari, Amiga, BBC, Sinclair, Commodore 11/21/2020 33

IBM-PC t 12. avgusta 1981, na velika vrata tod 2495$ (približno kao i Apple II) tkompletna podrška – dva operativna sistema (CP/M-86 ili IBM PC-DOS) tu prvoj godini prodato 65000 komada !!! totvoreni dizajn !!! tmali proizvođači većinom bankrotirali 11/21/2020 34