Výrok „Vypadá to, že jsme narazili na hranici toho, čeho je možné dosáhnout s počítačovými technologiemi. Člověk by si ale měl dávat pozor na takováto tvrzení, protože do 5 let se obvykle ukáží jako pěkná pitomost." (John von Neumann, 1949) 2

Návrh počítače architektura – specifikace programového modelu, návrh vlastností a požadavků počítače organizace – logický popis vlastností, mapování architektury do funkčních jednotek implementace – volba vhodné technologie, vlastní zapojení, obvodový návrh 2

Architektura hlavní hledisko – co od počítače budeme chtít 1) reprezentace dat 2) velikost datových struktur 3) způsob adresování 4) formát instrukce 2

Von Neumannova koncepce 2

Von Neumannova koncepce  2

Von Neumannova koncepce operační paměť - slouží k uchování zpracovávaného programu i zpracovávaných dat a výsledků výpočtu ALU (aritmetickologická jednotka) - jednotka provádějící veškeré aritmetické výpočty a logické operace. Obsahuje sčítačky, násobičky (pro aritmetické výpočty) a komparátory (pro porovnávání) řadič - řídící jednotka, která řídí činnost všech částí počítače. Toto řízení je prováděno pomocí řídících signálů, které jsou zasílány jednotlivým modulům. Reakce na řídící signály, stavy jednotlivých modulů jsou naopak zasílány zpět řadiči pomocí stavových hlášení vstupní zařízení - zařízení určená pro vstup programu a dat výstupní zařízení - zařízení určená pro výstup výsledků, které program zpracoval procesor - řadič + ALU CPU - Central Processing Unit - procesor + operační paměť 2

Von Neumannova koncepce myšlenky charakterizující Von N. architekturu 1) instrukce a operandy v téže paměti 2) paměť = buňky stejné velikosti, očíslovány => adresy 3) program - posloupnost instrukcí(místo operandů adresy) 4) struktura počítače je nezávislá na typu řešené úlohy, počítač se programuje obsahem paměti => univerzálnost 5) změna pořadí instrukcí se provádí pomocí podmíněného či nepodmíněného skoku 2

Typy architektur společné prvky 1) všechny vycházejí z Von Neumannovy architektury 2) k procesoru je připojena řada jednotek, s nimiž má procesor spolupracovat 3) procesor (CPU) má řídící postavení důvod - odlehčení řídící práce procesoru jednotlivé architektury se liší v tom, jak je toto odlehčení, nebo-li převedení části řídící činnosti mimo procesor, provedeno 2

Způsoby řízení periferních operací 1) přímé řízení procesorem 2) přímý přístup do paměti (DMA) 3) kanálová architektura 2

1) Přímé řízení procesorem periferní zařízení (PZ) je vybaveno vlastním řadičem procesor komunikuje s tímto řadičem způsoby adresování PZ a) adresový prostor PZ oddělen od adresového prostoru hlavní paměti (HP). Určitý počet adres může být použit dvakrát, pro slovo v HP a pro registr PZ, adresa může být přijata na dvou místech, operace se provede podle příkazů čti HP, čti PZ b) společný adresový prostor HP a PZ. Pro registry PZ nutno vyhradit adresy, které již nelze užít v HP. Operační kód procesoru je jednodušší, protože odpadnou speciální operace pro styk s PZ. 2

1) Přímé řízení procesorem Cyklus přímého řízení 1) spuštění PZ 2) čtení stavové informace PZ 3) test stavu, umožňující procesoru zjistit, zda je PZ připraveno na přenos dat 4) není-li PZ připraveno, návrat na 1) 5) přenos slova mezi procesorem a registrem PZ 2

Oddělené adresové prostory HP CPU Registr PZ Datová sběrnice Adresová sběrnice Čti HP Čti PZ Piš HP Piš PZ 2

Společný adresový prostor pro PZ a HP Datová sběrnice Adresová sběrnice Čti Piš HP Registr PZ Registr PZ CPU 2

2) Přímý přístup do paměti (DMA) DMA = Direct Memory Access hodí se pro I/O operace, jejichž podstatou je prostý přesun informací z PZ do HP nebo naopak více o DMA viz. komunikace periférií 2

2) Přímý přístup do paměti (DMA) HP Adresová sběrnice Datová sběrnice Žádost o DMA Blok DMA CPU Čítač přesunů R dat R adresy DMA povoleno Žádost o přerušení R příkazu Řízení Data PZ R=registr 2

3) Kanálová architektura mezi procesor a řadič PZ vložen kanál Kanál = procesor řízený programem, schopný samostatně řídit I/O operace je připojen na systémovou sběrnici a řídí periferní sběrnici k níž jsou připojena PZ má více funkcí než DMA kanálový adaptér - zajišťuje všechny V/V operace a navíc pracuje jako řídící jednotka PZ (kanál a řadič dohromady) 2

3) Kanálová architektura V/V Sběrnice CPU Kanál Řadič HP PZ PZ Systém sběrnic 2

Jiné architektury jiné než Von Neuman => Non Von Neuman 1) harvardská architektura – instrukce nejsou uloženy ve stejné paměti jako data 2) neuronové počítače – založené na učení neuronových sítí 3) paralelní systémy – multiprocesorové systémy 2