BAZA ZNANJA

Kurs: - Informacione i internet tehnologije

Modul: Hardver

Autor: Goran Radić, dipl.ing

Naziv jedinice: Procesor i memorija

U ovoj lekciji ćemo obrađivati:

• Pojam procesora
• Brzina procesora
• Binarni jezik
• Pojam memorije
• Kapacitet memorije

Šta je procesor?

Procesor ili CPU (Central Procesor Unit) je komponenta od koje u najvećoj meri zavisi brzina rada računara. Procesor obavlja sve aritmetičko-logičke operacije kao i sva druga izračunavanja koja se zahtevaju u radu pa se ponekad sa pravom naziva “mozak“ računarskog sistema. Procesor izvršava program koji se sastoji od izvršavanja pojedinih instrukcija.

Procesor je malih dimenzija, tanka pločica od svega nekoliko centimetara, nastala kroz izrazito složen tehnološki proces, sa više miliona integrisanih tranizistora i performansama neuporedivim sa bilo kojim drugim proizvodom danas.

Slika 1. Primer procesora – Intel Core 2 Duo

Brzina procesora

Brzina rada procesora izražava se u hercima (Hz). Pošto je to danas veoma malo, koriste se veće jedinice od herca. Tako u jednom kilohercu (1 KHz) ima 1000 Herca, u jednom megahercu (1 MHz) ima 1000 kiloherca (KHz) i u jednom gigahercu (1 GHz) ima 1000 megaherca, odnosno 10⁹ Herca. Brzina današnjih procesora prelazi 1 GHz, što se naravno svakim danom menja u smislu sve većeg rasta takta procesora. Formule f = 1 / T i T = 1/ f iskazuju zavisnost brzine i vremena izvršavanja. Na primer, 1/10⁹ će nam dati delić sekunde u kome se izvršava neka radnja od strane procesora. Ovaj podatak nam govori koliko je procesor brži od svih ostalih komponenti u računaru. Sve ostale radnje u računaru, kao što su dovlačenje podataka sa hard diska ili iz memorije, znatno su sporije u odnosu na interni rad procesora, za koji se može reći da je najviše napredovao po pitanju brzine rada i tehnologije izrade. Dovoljno je reći da je procesor 8086, osnova danasnje x86 arhitekture, koji se pojavio 1978. godine, imao 29 hiljada tranizistora, dok Intel-ov procesor Core 2 Yorkfield, koji se pojavio 2007. godine, ima neverovatnih 820 miliona tranizistora.

Slika 2. Intel-core2duo arhitektura

Procesorska ležišta

Tokom razvoja procesora, svaka nova generacija imala je posebno ležište, odnosno način kako se ubacivala na matičnu ploču. Ležišta procesora zovu se soketi (engl. Socket) i zavise od samog modela i vrste procesora. Neki od tipova ležišta za procesore su socket 478, socket 7, slot 1, socket A i drugi.

Proizvođači procesora

Na tržištu danas postoje dva velika proizvođača procesora: Intel i AMD. Intel je prema ostvarenom prihodu, najveći svetski proizvođač poloprovodničkih čipova. Osnovan je 18. jula 1968. godine kao Integrated Electronics Corporation, sa sedištem u Santa Klari (Santa Clara) u Kaliforniji, SAD.

AMD (Advanced Micro Devices) je drugi najveći globalni snabdevač mikroprocesora zasnovanih na x86 arhitekturi. Bavi se proizvodnjom mikroprocesora, čipsetova, grafičkih procesora. Osnovana je 1969. godine, sa sedištem u mestu Sanivejl, Kalifornia, SAD.

Modeli procesora 

Neki od Intelovih modela procesora, dati po hronološkom redu razvoja bili su: 8086, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Pentium Celeron, Pentium III, Pentium IV, Dual Core i Core 2. Pentium Celeron procesori prvi put su se pojavili kod Pentiuma II i glavni razlog je bila konkurencija od strane AMD-a, koji je tada proizvodio dosta jeftinije procesore. Celeron je osiromašeni procesor koji ima smanjen set instrukcija i nema karakteristike kao pravi Pentium, ali je cenom bio konkurentniji i mogao je da parira AMD-u.

Na slici 3 prikazani su procesori iz familije Core 2, sa svojim kodnim nazivima, tehnologijom izrade i datumom pojavljivanja.

Slika 3. Intel Core 2 procesorska familija

Što se tiče AMD-a, neki poznatiji modeli procesora su: AMD K5, AMD K6, Duron, Athlon, Sempron, Phenom, Turion i Opteron. Na slici 4 prikazani su modeli procesora iz serije Phenom sa svojim kodnim nazivima, tehnologijom izrade i datumom pojavljivanja.

Slika 4. AMD Phenom procesorska familija

Hladnjak (eng. Cooler)

Na svakom procesoru postoji hladnjak. Procesor se sastoji od više miliona tranzistora, sa velikim stepenom integracije, što uzrokuje njegovo veliko zagrevanje. Iz tog razloga na svaki procesor se postavlja hladnjak. Kvalitet hladnjaka je od velike važnosti pa treba obratiti pažnju pri kupovini procesorskog hladnjaka. Hladnjak se takođe koristi i za neke druge hardverske komponente, kao npr. čipset, grafičku kartu, hard disk i sl. Mana hlednjaka je što je to mehanički deo, podložan otkazima i uticaju prašine što prouzrokuje slabije hlađenje. Ovo nije toliko izraženo kod procesorskog hladnjaka, koliko kod hladnjaka napajanja koji je više izložen spoljnim uticajima.

Slika 5. Primer procesorskog hladnjaka

Višejezgreni procesori

Višejezgreni procesori su procesorski sistemi koji se sastoje od dva ili više nezavisnih jezgara. Dual-core procesori sadrže dva jezgra, dok Quad-core procesori sadrže četiri jezgra. Višejezgreni procesori od strane svih glavnih proizvođača su već na tržištu. Intel najavljuje i više desetina jezgara u bliskoj budućnosti.

Trka u brzini i hercima na jednom jezgru je na taj način prebačena na polje primene novih tehnologija, virtuelizaciju i istovremno izvođenje nekoliko nezavisnih operativnih sistema na jednom računaru.

Binarni jezik

Bit je najmanja jedinica informacije koju računar može da prepozna. Drugim rečima, šta god da se radi na računaru, sam računar to sve vidi kao niz nula ili jedinica. Bilo da je u pitanju neka slika, tekst ili podatak neke druge vrste, u računaru se to mašinski tretira kao niz nula i jedinica. Naredbe ili instrukcije (procesoru) su binarne reči pomoću kojih se definiše vrsta operacije koja se izvršava. Podaci su binarne reči nad kojima se vrši obrada. Često se u praksi koristi termin binarno označavanje jer se koriste samo dva broja, nula i jedinica.

Broj bita za predstavu

Ako imate jedan bit na raspolaganju, možete predstaviti samo dve različite kombinacije: ili je nula ili jedan, ili je isključeno ili uključeno, odnosno samo dva stanja možete da opišete sa jednim bitom. Ako imate 2 bita, možete predstaviti 4 stanja: 00, 01, 10 i 11, ili 2 na kvadrat (2²). Broj mogućih kombinacija sa 3 bita, znači sa 3 mesta, je maksimalno 8 kombinacija, odnosno 2 na treći (2³), kao što je prikazano u sledećoj tabeli.

Tabela 1. Binarni prikaz sa 3 bita

Sa 4 bita moguće je predstaviti 16 kombinacija, odnosno 2 na četvrti (2⁴) itd. Zaključak je da se broj mogućih kombinacija sa određenim brojem bita može izračunati po formuli 2 na n (2ⁿ), gde je n broj raspoloživih bita.

ASCII kod

ASCII kôd je skraćenica od American Standard Code for Information Interchange, odnosno kod za obradu i razmenu tekstualnih znakova u računaru. Obuhvata mala i velika slova, brojeve, dok proširena verzija obuhvata i specijalne i kontrolne znake. Osnovni ASCII kôd zauzima 128 znakova, a prošireni 256 znakova za šta je potrebno osam bitova, odnosno 1 bajt. 

Memorija

Treća najznačajnija komponenta računara uz matičnu ploču i procesor je radna memorija. Generalno posmatrano, pojam memorije koristi se za smeštanje i skladištenje podataka u računaru.

 
Vrste memorija

• RAM memorija (Random Access Memory), memorija sa slučajnim pristupom.
• ROM memorija (Read Only Memory), memorija iz koje je moguće samo čitanje.
• HDD (Hard Disk Drive), hard disk ili spoljašnja memorija.
• FDD (Floppy Disk Device), disketa, formata 3½ inča, danas gotovo povučena iz upotrebe zbog malog kapaciteta.
• CD (Compact Disk) mediji.
• DVD (Digital Versatile Disc) mediji.
• Blu-ray mediji.

ROM BIOS memorija

ROM memorija (Read Only Memory) je memorija iz koje se mogu samo čitati podaci. U ovoj memoriji, za razliku od RAM memorije, podaci ostaju i nakon isključenja napajanja. U ROM BIOS (Basic Input Output System) memoriji smeštene su informacije potrebne za pokretanje računara i pripremu i proveru hardverskog sistema za rad. Sam BIOS predstavlja softver smešten u ROM čipu i obično je veličine 16 KB ili 64 KB. Problem kod starih računara su bile hardverske promene koje su nekad povlačile i promenu kompletanog čipa radi ažuriranja informacija. Kod novijih računara moguće je izvršiti tzv. ispiranje BIOS-a, odnosno Flash BIOS-a, koje predstavlja softversko ažuriranje sadržaja. Treba biti oprezan prilikom flešovanja BIOS-a i raditi ga samo po potrebi.

Kapacitet memorije

Kapacitet radne memorije predstavlja količinu podataka koja može da se smesti u memoriju i izražava se u bajtovima (engl. Byte). Jedan bajt predstavlja osam bita. Postoji i manja jedinica od bajta: nibl (engl. Nibble) i iznosi 4 bita. Jedinica veća od bajta je jedna reč. Jedna memorijska reč može da ima 16 bitova, 32 bita, 64 bita i itd. Pošto je bajt veoma mala jedinica, koriste se i veće jedinice kao što su 1 kilobajt (1 KB) koji sadrži 1024 bajta, 1 megabajt (1 MB) koji sadrži 1024 kilobajta, 1 gigabajt (1 GB), koji sadrži 1024 megabajta i 1 terabajt (1 TB), koji sadrži 1024 gigabajta. Kapacitet hard diskova danas je reda veličine TB, radne memorije MB, dok diskete sadrže nešto više od 1 megabajta.

Postavlja se pitanje zašto 1 kilobajt nema 1000 već 1024 bajta? Odgovor leži u činjenici da 1000 nije stepen broja 2, već je to 1024.  Na primer, 2⁵ je 32, pa zatim 2⁶ je 64… i tako dalje sve do 2¹⁰ što iznosi 1024. Pri samom označavanju potrebno je voditi računa da se 1 bajt označava velikim slovom B, dok se malo b odnosi na bit. Drugim rečima, 8 KB nije isto što i 8 Kb.

Tabela 2. Prefiksi za označavanje u binarnoj aritmetici (izvor: wikipedia)

Takođe, u pojedinoj literaturi, upravo iz razloga što se sa označavanjem MB, GB, i dr. misli na uobičajeno značenje pojmova za M-Mega (10⁶), G-Giga (10⁹) i dr, koristi se drugi sistem MiB (MebiBajt), GiB (Gibibajt), itd… Time se naglašava pomenuta razlika: 1024/1000, kao što je prikazano u tabeli 2 i slici 6.

Slika 6. Prefiksi u označavanju prema International
Electrotechnical Commission i SI standardu (izvor: wikipedia)