Uvodne vježbe - FSR web : www.fsr.ba

SVEUČILIŠTE U MOSTARU
FAKULTET PRIRODOSLOVNO-MATEMATIČKIH I ODGOJNIH ZNANOSTI
ARHITEKTURA RAČUNALA
Nastavnik: Prof.dr.sc. Sven Gotovac
Asistent: Goran Kraljević, dipl.ing.rač.
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
1
O predmetu
Web
http://www2.fsr.ba/nastava/adr
Pitanja, primjedbe, dogovor za konzultacije ...
 To: goran.kraljevic@hteronet.ba
 Subject: ADR
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
2
Polaganje ispita kroz kolokvije ...
1. kolokvij
100 bodova
2. kolokvij
100 bodova
Vježbe (asembler Intel 8086)
100 bodova
Ukupno :
300 bodova
 Potrebno je osvojiti min. 50 bodova (50%) iz svakog kolokvija
i min. 50 bodova iz vježbi da bi se uspješno položio ispit iz
“Arhitekture digitalnog računala”.
 Svi studenti koji polože ispit putem kolokvija oslobođeni su
usmenog dijela ispita.
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
3
Uvod
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
4
Funkcijski model von Neumannova računala
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
5
Vrste sabirnica
•
•
Dijelovi računala su povezani pomoću posebne skupine vodiča koji se nazivaju
sabirnice (engl. Bus)
Sabirnice su redovito izvedene kao vodiči na površini tiskane pločice, a izvedene
su i na priključnice (konektore) unutar računala kako bi se mogli priključiti
dodatni sklopovi.
•
S obzirom na vrstu informacija koje prenose postoje tri osnovne vrste sabirnica:
Sabirnica podataka (engl. Data Bus)
– je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju podatke.
– Broj tih vodiča redovito odgovara količini bita koju odjednom može obraditi CPU.
Tako, npr. 32-bitna računala redovito imaju sabirnicu podataka koja se sastoji od
32 vodiča.
Adresna sabirnica (engl. Address Bus)
– je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju adrese, a njihov broj
ovisi o građi računala (npr. 20 linija).
Nadzorno-upravljačka sabirnica (engl. Control Bus)
– je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju nadzorne i
upravljačke signale, a njihov broj i funkcija pojedinog vodiča razlikuje se od
računala do računala.
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
6
Ciklus izvoĎenja operacije
(čitanje podataka iz memorije)
Procesor (CPU)
Upravljačka
jedinica
ALU
Upravljačka sabirnica
(upravljački signali)
Adresna sabirnica
(adresa mem.lokacije)
Memorija
U/I
uređaji
Registri
Podatkovna sabirnica
(podatak iz memorije)
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
7
Ciklus izvoĎenja operacije
(zapisivanje podataka u memoriju)
Procesor (CPU)
Upravljačka
jedinica
ALU
Upravljačka sabirnica
(upravljački signali)
Adresna sabirnica
(adresa mem.lokacije)
Memorija
U/I
uređaji
Registri
Podatkovna sabirnica
(podatak u memoriju)
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
8
Vrste sabirnica
•
•
Širina podatkovne sabirnice podataka (npr. 32 bita, 64 bita) utiče
na količinu podataka koja se u jednom memorijskom ciklusu može
prenijeti preko podatkovne sabirnice.
̶
Ukoliko je širina podatkovne sabirnice npr. 32-bita onda je u jednom
memorijskom ciklusu moguće preko podatkovne sabirnice prenijeti 32 bita
podataka (4B).
̶
Ukoliko je širina podatkovne sabirnice npr. 64-bita onda je u jednom
memorijskom ciklusu moguće preko podatkovne sabirnice prenijeti 64 bita
podataka (8B).
Širina adresne sabirnice podataka (npr. 32 bita, 36 bita) utiče na
veličinu izravno adresirljivog memorijskog prostora.
̶
Ukoliko je širina adresne sabirnice npr. 32-bita onda je moguće izravno
adresirati 232 memorijskih lokacija. Ukoliko je veličina jedne memorijske
lokacije 8 bita (1B), onda možemo reći da je ukupna količina izravno
adresirljivog memorijskog prostora 232 B, odnosno 4 GB.
̶
Ukoliko je širina adresne sabirnice npr. 36-bita onda je moguće izravno
adresirati 236 memorijskih lokacija. Ukoliko je veličina jedne memorijske
lokacije 8 bita (1B), onda možemo reći da je ukupna količina izravno
adresirljivog memorijskog prostora 236 B, odnosno 64 GB.
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
9
Isječak iz Intelove porodice procesora
Tip procesora
Godina
Data/Adress Bus
4004
1971.
4/12 bit
2.250
8008
1972.
8/14 bit
2.500
8080
1974.
8/16 bit
5.000
8086
1978.
16/20 bit
29.000
286
1982.
16/24 bit
120.000
386
1985.
32/32 bit
275,000
486 DX
1989.
32/32 bit
1,180.000
Pentium
1993.
64/32 bit
3,100.000
Pentium Pro
1995.
64/36 bit
5,500.000
Pentium II
1997.
64/36 bit
7,500.000
Pentium III
1999.
64/36 bit
24,000.000
Pentium 4
2000.
64/36 bit
42,000.000
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
Br. tranzistora
10
Mooreov zakon
•
•
Gordon Moore, suosnivač Intela
1965. uočava trend – dupliranje broja tranzistora po kvadratnom inču
svakih godinu dana (4 godine nakon izuma); danas – svakih 18 mjeseci
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
11
Glavni dijelovi procesora ...
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
12
Hijerarhijska organizacija memorije
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
13
Hijerarhijska organizacija memorije
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
14
Pentium – hijerarhijske razine memorije
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
15
Matična ploča za Pentium 4
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
16
U/I sučelja
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
17
Uvod u asembler
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
18
Različiti pogledi na računalo
31
0
1.10 Looking Ahead
PC
that comes from viewing
The intellectual synthesis
ectives
each the three persp
a computer system from
puter design. It
ient, effective com
leads to an effic
ine functions
rstand how a mach
leve l
is when you unde
ture
itec
arch
tem
, and the sys
r
at the gate, ISA
Viđenje programskog brojila
sa stajališta programera
. Whethe
the machine
y understand
,
that you full
puter Science
ective is in Com
your career obj
asp ect of
r
othe
e
, or som
Eng ineering
book
Computer
e that this
erest hop
sinc
r
.
ou
ding
it is
computers
t understan
viding tha
you by pro
will serve
32
B bus
32
D
32
A bus
Q
PCout
clk
PCin
clk
Viđenje programskog brojila sa
stajališta projektanta logičkih vrata
 Korisnički pogled
na računalo
Ak.god. 2011/2012.
 Pogled projektanta
arhitekture računala
 Pogled programera
 Pogled projektanta
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
logičkih sklopova
19
Hijerarhijski model arhitekture računala
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
20
Pogled na računalo programera u simboličkom jeziku
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
21
Pogled na računalo programera u simboličkom jeziku
Programer koji programira u strojnom (odnosno simboličkom jeziku)
izrađuje temeljnu programsku podršku potrebnu kako bi procesor mogao
obavljati svoje zadatke.
•
Strojni jezik (engl. Machine language)
je skup temeljnih naredbi koje procesor može izvoditi, a izražen je kao niz 0 i 1.
•
Simbolički jezik (engl. Assembly language)
je alfanumerički ekvivalent strojnog jezika. Programeru je puno lakše koristiti
skraćenicu naredbe koje ga podsjeća na operaciju koju procesor mora izvesti
nego binarni zapis iste naredbe.
•
Program za prevoĎenje simboličkog jezika (engl. Assembler)
je program koji translatira (preslikava jedan na jedan) simbolički jezik u strojni
jezik procesora.
Napomena: Svi viši programski jezici (npr. C, C++, ...) su prenosivi s
procesora na procesor, dok su strojni odnosno simbolički jezici vezani
uz odreĎeni procesor.
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
22
Razine programskih jezika
•
Strojni jezik (engl. Machine language)
-
•
jedino što računalo “može” razumijeti
sastoji se od kombinacija 0 i 1
direktno povezan s arhitekturom računala
efikasan, ali je u njemu teško programirati
Simbolički jezik (engl. Assembly language)
- također direktno ovisi o arhitekuri računala
- napredak jer se umjesto 0 i 1 koriste mnemonički kodovi
- treba se prevesti u strojni kod prije izvršenja
•
Programski jezici više razine (engl. High level languages)
- dobro definirani, nalikuju pravom jeziku (uglavnom engleskom)
- fundamentalna razlika je u tome što više nisu vezani uz arhitekturu
računala
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
23
Razine programskih jezika – Primjer
Programski jezik više razine:
a=b+c;
Asembler:
ld r6,24
ld r7,28
add r5,r6,r7
st r5,32
Strojni oblik:
00001 00110 00000 00000000000011000
00001 00111 00000 00000000000011100
01100 00101 00110 00111 000000000000
00011 00101 00000 00000000000100000
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
24
Prikaz informacija u računalu
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
25
Prikaz informacija u računalu
 Brojevni sustavi
• Binarni brojevni sustav
• Oktalni brojevni sustav
• Heksadecimalni brojevni sustav
 Pretvaranje brojeva između različitih brojevnih sustava
 Aritmetičko – logičke operacije
• Zbrajanje, oduzimanje
• Aritmetika dvojnog komplementa
 Prikaz brojeva i znakova u računalu
•
•
•
•
Prikaz cijelih brojeva
Prikaz brojeva u pomičnom zarezu
Prikaz znakova u računalu
ASCII kod
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
26
Brojevni sustavi
• Je li dekadski sustav prikladan za ugradnju u računalo?
– Trebalo bi načiniti elektronički element koji je u stanju
prikazati 10 diskretnih stanja
– Moguće, ali komplicirano i skupo, možda i sporo.
• Jednostavno, brzo, jeftino i pouzdano rješenje: bistabil
– Elektronički element koji je u mogućnosti spremiti dva
diskretna stanja
– Pouzdano i neosjetljivo na manje promjene napona. Npr.
0 – 2,5 V  znamenka 0
2,51 – 6 V  znamenka 1
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
27
Binarni brojevni sustav
• Znamenke su 0 i 1, dakle baza brojanja B=2 što određuje
binarni brojevni sustav
• Iz engleskog BInary digiT nastalo je ime za najmanju količinu
informacije, znamenku binarnog brojevnog sustava BIT.
• Broj od n znamenki u brojevnom sustavu s bazom 2:
– zn-1 ∙ 2n-1 + zn-2 ∙ 2n-2 + ... + z1 ∙ 21 + z0 ∙ 20, zi  { 0, 1 }
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
28
Registar
•
•
•
Binarni broj se sastoji od više znamenki (bitova) – tako da za prikaz broja
moramo upotrijebiti nekoliko bistabila. Takva grupa bistabila čini registar.
Registri su sastavni dio svih dijelova računala. Broj bistabila u registru
nekog računala određuje njegovu duljinu. Duljina većine registara u
nekom računalu je određena duljinom riječi računala.
Riječ je količina informacija koju računalo može obraditi u jednoj operaciji,
pohraniti u memoriju, odnosno dobaviti iz memorije. Najčešće duljine riječi
(pa prema tome i registara) su 8, 16, 32 i 64 bita.
qn-1
D
qn-2
Q
D
q0
Q
D
Q
...
dn-1
Ak.god. 2011/2012.
dn-2
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
d0
29
Pretvorba dekadskog broja u binarni
Binarni broj tvore ostaci dijeljenja s 2, odozdo prema gore:
57 : 2 = 28
1
1
1
0
0
1
1
28 : 2 = 14
0
14 : 2 = 7
0
7:2=3
1
3:2=1
1
1:2=0
1
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
30
Primjer svih sadržaja u registru od tri bita
U registru s 3 bita mogu se prikazati sljedeći brojevi:
Dekadski broj Binarni broj
0
000
0
1
001
2
010
3
011
4
100
5
101
6
110
7
111
23 -1
+1
• Za n=3 dobije se interval [0, 23 - 1], općenito [0, 2n - 1]
• Za n=8 dobije se interval [0, 28 - 1], tj. [0, 255]
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
31
Kontrola rezultata u digitalnoj aritmetici
Rezultat operacije u digitalnoj aritmetici može se
provjeravati s da li je:
• Negativan (negative)
• Nula (zero)
• Prekoračio opseg brojeva (overflow)
• Ima prijenos (carry)
• Ostali uvjeti
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
32
Kontrola rezultata u digitalnoj aritmetici
• Negativan rezultat (negative)
– Ako je operacija nad cijelim brojevima ispravno provedena,
tj.nije došlo do preljeva tada je predznačni rezultat negativan
ako i samo ako mu je najznačajniji bit postavljen u 1 (ne
vrijedi za kod s posmakom)
• Rezultat je nula (zero)
– Rezultat X=0 ako i samo ako su svi njegovi bitovi 0
• Preljev (overflow)
– Preljev je prekoračenje rezultata računskih operacija u
digitalnoj aritmetici van dozvoljenog opsega brojeva
– Ako je došlo do preljeva, rezultat računske operacije je
pogrešan
• Prijenos (carry)
– Prijenos označava pojavu bita prijenosa
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
33
Zbrajanje binarnih brojeva
• Primjer 1.
100
+ 10
110
• Primjer 2.
111
+ 101
1100
• Zbrajanje u registru s ograničenim brojem bita
1 1 1 1
+ 0 0 1 0
1 0 0 0 1
Preljev
(overflow)
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
34
Negativni binarni brojevi
• Negativni brojevi se prikazuju tzv. tehnikom dvojnog komplementa.
Nule pretvaramo u jedinice, a jedinice u nule (komplement do baze – 1),
a zatim tom komplementu dodajemo 1 (komplement do baze – dvojni
komplement).
• Primjer: -37 u registru s 8 bita
37
0 0 1 0 0 1 0 1
1 1 0 1 1 0 1 0
+
-37
1
1 1 0 1 1 0 1 1
+
37
0 0 1 0 0 1 0 1
1 0 0 0 0 0 0 0 0
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
35
Oduzimanje binarnih brojeva
Operacija 7 - 5 u računalu s registrom od 4 bita obavit će se kao
7 + (-5). Binarni prikaz broja -5 je: 0 1 0 1
1111
(jedinični komplement) - 0 1 0 1
1010
(dvojni komplement)
Dokaz da je dobiveni broj - 5
1 0 1 1 (- 5)
+ 0 1 0 1 (+5)
0000
Operacija oduzimanja: 7 - 5
0 1 1 1 ( 7)
+ 1 0 1 1 (-5)
0010
Komplement do baze-1
Preljev 1
Ak.god. 2011/2012.
Komplement do baze
1010
+0001
1011
Preljev 1
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
36
Primjer svih sadržaja u registru od tri bita
(ako je prvi bit predznak)
U registru s 3 bita, ako je prvi bit predznak mogu se prikazati
sljedeći brojevi:
Dekadski broj Binarni broj
0
000
1
001
-22
2
010
3
011
0
+1
-4
100
-3
101
22 -1
-2
110
-1
111
• Za n=3 dobije se interval [-22, 22 - 1], općenito [-2n-1, 2n-1 - 1]
• Za n=8 dobije se interval [-27, 27 - 1], tj. [-128, 127]
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
37
Oktalni brojevni sustav
•
Baza sustava je B=8 a znamenke su 0,1,2,3,4,5,6,7
– Koristi se za skraćeno zapisivanje binarnih sadržaja kada je to
spretno
– Zapis se može dobiti iz dekadskog sukcesivnim dijeljenjem s 8 i
zapisivanjem ostataka s desna na lijevo, ali i direktno iz binarnog
zapisa grupiranjem po tri znamenke (zdesna nalijevo – lijevo od
decimalne točke, a slijeva nadesno – desno od decimalne točke)
•
Primjeri:
36-bitni broj
001 110 000 101 111 001 010 011 111 000 100 001
oktalni ekvivalent 1 6 0 5 7 1 2 3 7 0 4 1
11 001 . 110 01
3
1 . 6
Ak.god. 2011/2012.
(2)
= 31.62
(8)
2
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
38
Heksadecimalni brojevni sustav
• Baza sustava je B = 16, a znamenke su:
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
– Koristi se za skraćeno zapisivanje binarnog sadržaja.
– Zapis se može dobiti iz dekadskog sukcesivnim dijeljenjem s 16 i
zapisivanjem ostataka s desna na lijevo, ali i direktno iz binarnog
zapisa grupiranjem po 4 znamenke (zdesna nalijevo – lijevo od
decimalne točke, a slijeva nadesno – desno od decimalne točke)
• Primjeri:
16-bitni broj
heksadecimalni ekvivalent
0111 1011 0011 1110
7
B
3
E
11001.11001(2) = 1 1001 . 1100 1000 = 19.C8
1
Ak.god. 2011/2012.
9 .
C
(16)
8
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
39
Brojevi u različitim bazama
Ak.god. 2011/2012.
Bin.
Dec.
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Hex.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
Okt.
0
1
2
3
4
5
6
7
10
11
12
13
14
15
16
17
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
40
Razlomljeni binarni brojevi
• Razlomljeni binarni brojevi sadrže "binarnu točku",
analogno decimalnom zarezu, odnosno točki u angloameričkoj notaciji.
Primjer prikaza razlomljenih brojeva:
5.75
Ak.god. 2011/2012.
10
= 5 * 100 + 7 * 10-1 + 5 * 10-2 =
= 1*22 + 0*21 + 1*20 + 1*2-1 + 1*2-2 =
=101.112
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
41
Primjer pretvaranja dekadskog razlomka u binarni
• Cjelobrojni dio dekadskog broja pretvara se u binarni uzastopnim
dijeljenjem, a decimalni uzastopnim množenjem s 2, gdje
cjelobrojni dio dobivenih produkata tvori znamenke binarnog
razlomka.
1.25 = 1 + .25
.25 * 2
0.50
1.0 1
.5 * 2
1.0
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
42
Množenje s 2n i 2-n
• Binarni broj se množi s potencijama baze 2 tako da se binarna
točka pomakne odgovarajući broj mjesta desno ili lijevo, zavisno
od toga da li je predznak potencije pozitivan ili negativan.
Na primjer:
1 . 1 1 * 22 = 1 1 1
1 . 1 1 * 2-2 = 0 . 0 1 1 1
Kako u registar pohraniti točku?
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
43
Realni brojevi standardne preciznosti
•
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) standard
754 za prikaz realnih brojeva u standardnoj točnosti:
Deklaracija u programskom jeziku C: float
31 30
23 22
P Karakteristika
•
•
•
0
Mantisa
P je predznak ( P=1 negativan, P=0 pozitivan)
Karakteristika je binarni eksponent + 127 (da se izbjegne prikaz
negativnog eksponenta)
Mantisa je normalizirana (samo jedan bit ispred binarne točke).
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
44
Realni brojevi standardne preciznosti – Primjer
Primjer: Prikazati broj 5.75 kao realni broj
5.7510 = 101.112 * 20 = 1.01112 * 22
•
Normalizacijom svakog binarnog broja (osim nule) postiže
se oblik:
1.xxxxx
•
Zbog toga se vodeća jedinica ne pohranjuje u računalu i
naziva se skrivenim bitom (hidden bit).
Time se uštedi jedan bit što povećava preciznost.
•
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
45
Realni brojevi standardne preciznosti – Primjer
• Predznak = 0 (pozitivan broj)
• Binarni eksponent = 2
• Karakteristika K = 2 + 127 = 129 = (1000 0001)2
• Mantisa (cijela) .......................... 1.0111
• Mantisa (bez skrivenog bita) ...... 0111
Rezultat: 0 10000001 01110000000000000000000
ili hex. 0100 0000 1011 1000 0000 0000 0000 0000
4
0
B
8
0
0
0
0
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
46
Raspon i preciznost prikazivanja realnih brojeva
• Karakteristike
Raspon karakteristike: K  [0,255]
K = 0 rezervirana je za prikaz nule
K = 255 rezervirana je za prikaz 
BE = K - 127
Raspon binarnog eksponenta: BE  [-126,127]
– Najmanji pozitivni broj  0 koji se može prikazati je:
1.02 * 2 -126 = 1.175494350822*10 -38
a najveći je:
1.111111111111111111111112 * 2127 2128 =
3.402823669209*1038
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
47
Realni brojevi dvostruke preciznosti
•
Deklaracija u programskom jeziku C: double
63 62
52 51
P Karakteristika
•
•
•
0
Mantisa
P je predznak ( P=1 negativan, P=0 pozitivan)
Karakteristika je binarni eksponent + 1023 (11 bita)
Mantisa je normalizirana (52 + 1 bit).
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
48
Raspon i preciznost prikazivanja realnih brojeva
dvostruke preciznosti
• Karakteristike
Raspon karakteristike: K  [0,2047]
K = 0 rezervirana je za prikaz nule
K = 2047 rezervirana je za prikaz 
BE = K - 1023
Raspon binarnog eksponenta: BE  [-1022,1023]
– Najmanji pozitivni broj  0 koji se može prikazati je:
1.02 * 2 -1022 = 2.225073858507*10 -308
a najveći je:
1.1111.....1111112 * 21023 21024 =
1.797693134862316*10308
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
49
Razlika izmeĎu preciznosti i točnosti
• Preciznost (precision)
- broj znamenki koji opisuje neku veličinu
• Točnost (accuracy)
- točnost je bliskost stvarnoj (nepoznatoj) vrijednosti
• Za dovoljnu točnost potrebna je adekvatna preciznost, ali
preciznost ne implicira automatski točnost jer su iskazane
znamenke mogle nastati na temelju npr. pogrešnog
mjerenja.
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
50
Prikaz slova i ostalih znakova
•
•
•
•
•
Kombinacijom jedinica i nula – kôdom
Koliko ima znakova?
– 26 velikih slova engleske abecede
– 26 malih slova engleske abecede
– 10 znamenaka
– operatori, interpunkcije, upravljački znakovi
Dovoljan je 1 byte
ASCII (ISO-7 standard): 7 bita za informaciju + 1 bit za paritet 
27 = 128 različitih znakova
Paritet
ako je u informaciji neparan broj bita, bit pariteta postavlja se na 1, inače
na 0 (može i obratno: odd/even parity). Omogućuje otkrivanje jednostruke
pogreške pri prijenosu informacija
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
51
ASCII kod
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
52
Problem prikaza internacionalnih znakova
• 8-bitni ASCII kôd  28 = 256 različitih znakova
• Naši su znakovi smješteni u područje 128-255
• Osobna računala koja rade pod Windowsima imaju nekoliko
načina prikaza naših slova.
– Starije verzije koristile su CE - varijantu za Centralnu i Istočnu
Europu. Sada se to postiže automatski odabirom hrvatske tipkovnice,
međutim ipak može doći do zbrke jer su u uporabi dva standarda;
Central European (Windows 1250) i Central European (ISO 8852).
• 8-bitni ASCII kôd nije dovoljan za prikaz znakova svih jezika u
svijetu, a pogotovo za kineska i japanska slova
• UNICODE
1 znak  16 bita  216 = 65536 različitih znakova
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
53
UNICODE
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
54
Memorija računala (spremnik)
• Skup registara jednake duljine
• Današnja računala: 8-bitni registri – bajtovi (byte)
• Kratica: B
• Veličina spremnika izražava se kao višekratnik od 210 ili 220
 210 B = 1024 B = 1 kB
 220 B = 1024·1024 B = 1.048.576 B = 1 MB
• Do svakog se bajta može pristupiti direktno, navođenjem
rednog broja – adrese.
0
1
2
3
4
...
n-2
n-1
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
55
Memorija računala (spremnik)
• Kojim redom pohraniti bajtove 32 bitnog registra u spremnik?
• Dvije mogućnosti:
– oktet najmanjeg značaja (LSB) pohranjuje se na najnižu
adresu cijelog podatka – Little Endian
– oktet najvećeg značaja (MSB) pohranjuje se na najnižu
adresu cijelog podatka – Big Endian
• PC: Little Endian
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
56
Potencije broja 2
• Neke potencije broja 2 ...
20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
Ak.god. 2011/2012.
210 = 1024 = 1K
211 = 2048 = 2K
212 = 4096 = 4K
213 = 8192 = 8K
214 = 16384 = 16K
215 = 32768 = 32K
216 = 65536 = 64K
...
220 = 1048576 = 1024K = 1M
...
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
57
Pitanja i zadaci za ponavljanje
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
58
Pitanja i zadaci za ponavljanje
1) Objasnite osnovnu razliku između računala koji imaju:
• 32-bitnu i 64-bitnu podatkovnu sabirnicu
• 32-bitnu i 36-bitnu adresnu sabirnicu
2) Navedite stanje na vanjskim sabirnicama: adresnoj, podatkovnoj i
upravljačkoj sabirnici (sve sabirnice su 32-bitne) pri ciklusu izvođenja:
•
čitanja podataka iz memorije
(sa mem.lokacije 10000000h, podatak je broj 7)
•
zapisivanja podataka u memoriju
(na mem.lokaciju 10000000h, podatak je broj 7)
3) Objasnite osnovne razlike između strojnog jezika, simboličkog jezika
(asembler) i programskih jezika više razine (npr. C, C#, Java, ...)
Ak.god. 2011/2012.
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
59
Pitanja i zadaci za ponavljanje
4) Broj 27.75 prikazan decimalno prikažite u binarnom, oktalnom i
heksadecimalnom brojevnom sustavu.
5) Broj 7A prikazan heksadecimalno prikažite u binarnom, oktalnom i
decimalnom brojevnom sustavu.
6) Na koji se način decimalni broj -11.5 pohranjuje u memoriji računala
kao realan broj standardne točnosti.
Organizacija riječi u memoriji je Little Endian, a veličina memorijske riječi
(memorijske lokacije) je 8 bita (1B).
31 30
Ak.god. 2011/2012.
23 22
0
ARHITEKTURA RAČUNALA – vježbe
60

Download Report