Back to site
Since 2004, our University project has become the Internet's most widespread web hosting directory. Here we like to talk a lot about web servers, web development, networking and security services. It is, after all, our expertise. To make things better we've launched this science section with the free access to educational resources and important scientific material translated to different languages.

Poglavlje 1. PC, istorija i logika


PC je fascinantan predmet, i želim da vas odvedem kroz ilustrovani obilazak njegovih delovanja. Ali prvo ću vam reći nešto o poreklu i istoriji računara. Takođe ću morati da uvedem određene termine i izraze, s obzirom da je informatika predmet sa sopstvenom terminologijom. Onda, počeću da prolazim kroz stvarnu arhitekturu PC- ja.

1. Istorijski PC


Na osnovu tradicionalne podele računara prema veličini, PC je mikroračunar.

Mikroračunari


Više niko ne koristi izraz mikroračunar, ali to je ono što je PC zaista. Ako pogledamo računare na osnovu veličine, nailazimo na to da je računar na dnu hijerarhijske lestvice.
  • Centralni računari i super računari su najveći računari - mašine od milion dolara, veličine frižidera ili veće. Primer je IBM Model 390.

  • Mini računari su velike, moćne mašine koje se često nalaze u centru mreža "dumb" terminala PC- jeva. Na primer, IBM-ov AS/400. Definicija koja je korišćena u prošlosti, bila je da mini računari koštaju između $ 10.000 i $ 100.000..

  • Radne stanice su veoma moćne mašine. One imaju sposobnost da izvrše tehničke / naučne programe i proračune, i obično koriste varijantu UNIX ili Windows NT kao svoj operativni sistem. Radne stanice su opremljene moćnim RISC procesorima, kao što su Digital Alpha i Sun Sparc ili MIPS, ali danas se radne stanice mogu konfigurisati sa jednim ili više Intelovih moćnih procesora..

  • PC je beba porodice: mali, jeftin, masovno proizvedeni kompjuteri koji obično pokreću Windows, i koje se koriste za standardne programe koji mogu biti bilo gde kupljeni.
Poenta priče je da kada beba poraste, zapravo je u vodjstvu. Danas, računari su snažni kao mini računari i centralni računari pripadaju prošlosti. Moćni računari sada mogu da se takmiče sa znatno skupljim radnim stanicama. Kako je računar tako daleko dogurao?


Sl. 1. Obrada 1970. Digitalni PDP 11/20

Detinjstvo PC-a


Bacimo kratak pogled na istorijsku pozadinu modernog računara, koji potiče iz 1981. Za manje od 20 godina, PC prošao kroz tehnološki razvoj koji je prevazišao sve što smo ranije videli. PC je jednostavno uneo revoluciju u društvenu proizvodnju i komunikaciju u skoro svakom sektoru. A revolucija izgleda da je podešena da se nastavi još mnogo godina.

Danas je PC industrijski standard. Više od 90% svih mikrokompjutera su zasnovani na softveru kompanije Microsoft (Windows) i standardizovanom hardveru koji je primarno dizajniran od strane kompanije Intel. Ova platforma ili dizajn se ponekad naziva Vintel, kao kombinacija ova dva imena proizvoda.

Ali u vreme kada je PC je predstavio IBM, to je bio samo jedan od mnogih 16- obitnih mikrokompjutera. Na primer, kompanija ‘Digital’, prodala je mnoge od njihovih "Duga" mašina sredinom 1980-ih, sa kojima sam i sam radio. Ove druge mašine nisu bile IBM- kompatibilne, ali nisu se ni mnogo razlikovale od IBM mašina, jer su sve zasnovane na Intelovom procesoru 8088. Zapravo, postojao je broj različitih tipova računara 1980- ih.


Sl. 2. Dec. ‘Duga’ iz 1982. Tada je koštala oko 8.000 evra.

Ali, tokom samo nekoliko godina, krajem 1980-ih godina, tržište je zaostajalo za IBM-ovim standardom PC arhitekture. Koristeći Intel 8086 i 8088 procesore i Microsoftove operativne sisteme (DOS u početku, kasnije Windows), revolucija PC je postala ozbiljna. Od tog vremena, razgovarali smo o IBM kompatibilnim računarima, a kako su godine prolazile, PC se razvio do te mere da je postao trijumfalni industrijski standard.

Paralelno sa IBM / Intel ® projektom, Apple je razvio popularne Macintosh računare, koji su od samog početka bili vrlo prijatni za korišćenje, sa grafičkim korisničkim interfejsom. Macintosh platforma je potpuno drugačija platforma od Windows platforme, zasnovano na računarima koje sam opisao u ovom uputstvu.

Macintosh je takođe objavljivan iz generacije u generaciju, ali nije kompatibilan sa IBM / Intel / Microsoft-ovim standardom PC- a.


Sl. 3. Skoro IBM kompatibilan PC iz 1984.

U tabeli ispod možete videti razvoj računara i njegove povezane operativne sisteme. PC je zapravo dalji razvoj 8- bitnih mikroprocesora (kao što je Commodore 64, itd), koji su bili vrlo popularni do kasnih 1980-ih.

Računar prikazan na sl. 2. je vrlo interesantan hibrid. To je označilo prelaz sa 8- bitne na 16-bitnu arhitekturu. Računar sadrži dva procesora: 8- bitni Z80 i 16- bitni 8088. Ovo je omogućilo da se pokrene nekoliko različitih operativnih sistema, kao što su CP/ M i MS-DOS 2. Dva procesora, svaki sa sopstvenim busom, podelio je 128 KB RAM-a. To je bila posebno napredna mašina.


Sl. 4. Mikroprocesor je ušao u četvrtu deceniju.

Uspeh IBM-a i računara


Ako se osvrnemo na ranije računare, postoji niz faktora koji su doprineli njegovom uspehu:
  • Od samog početka računar je imao standardizovanu i otvorenu arhitekturu.

  • Računar je bio dobro dokumentovan i imao je izvanredne mogućnosti proširenja.

  • PC je bio jeftin, jednostavan i robustan (ali definitivno nije napredna tehnologija).

    U početku, PC je bio proizvod IBM- a. To je bio njihov dizajn, izgrađen na Intel procesoru (8088) i prilagođen jednostavnom Microsoftovom operativnom sistemu MS-DOS.

    Ali i druge kompanije su se brzo priključile. Oni su ustanovili da slobodno mogu kopirati važan BIOS sistemski softver i centralnu ISA magistralu. Nijedna od komponenti nisu patentirane. To se ne bi desilo danas! Ali, upravo zbog ove otvorene arhitekture, čitav niz kompanija postepeno se pojavljivao, i one su je razvile i isporučivale IBM- kompatibilne računare i delove.

Klonovi



U kasnim 1980- im bilo je dosta priča o klonovima. Klon je plagijat mašina. Mašina koja može da uradi tačno iste stvari kao originalni PC (iz IBM- a), i gde pojedinačne komponente (npr. hard disk) mogu biti identične sa originalom. Klon samo ima drugo ime, ili se prodaje bez imena.

Mi ne razlikujemo koliko danas ima različitih proizvođača računara, ali oni se i dalje mogu podeliti u dve grupe:
  • Brand ime računara od IBM- a, Compaq, Dell, Fujitsu- Siemens, itd. Kompanije koje su dovoljno velike da razviju (potencijalno) svoje hardverske komponente.

  • Klonovi, koji su izgrađeni od standardnih komponenti. Svako može da izgradi svog sopstvenog klona, poput onog prikazanog na slici. 15 na strani 10.
Međutim, tehnologija je u suštini ista za sve PC- jeve - bez obzira na proizvođače. A ova uobičajena tehnologija je predmet koji ću da izlažem.

Na kraju, samo želim da pomenem terminske servere. Oni su posebni računari izgrađeni da služe mreži. Serveri mogu, u principu, biti izgrađeni korišćenjem iste komponente koje se koriste u normalnim PC računarima. Međutim, ostale matične ploče i drugačiji tip RAM-a i ostalih kontrolera se često koriste. Moj pregled će se pre svega koncentrisati na standardne PC računare.

Širina bita


Prvi mikroprocesor koji je Intel proizveo (model 4004, takođe govoreno na strani 26) je 4- bitni. To je značilo da u jednoj operaciji, procesor može da obradi brojeve koji su dugi 4 bita. Može se reći da je dužina mašinske reči bila 4 bita. Intel 4004 je 4- bitni procesor sa 4- bitnom arhitekturom. Kasnije su se pojavili procesori koji su mogli da obrade 8 bita istovremeno, kao što je Intel 8008, 8080, a ne i najmanje važan, Zilog Z80 (veoma veliki broj je prodat). Oni su korišćeni u velikom broju 8- bitnih računara tokom 1970-ih i 1980-ih.

PC računar (1980) prvobitno je bio 16- bitni. Sa razvojem procesora 80386, došlo je do promene u 32- bitnu arhitekturu koja se još uvek danas koristi.

Sada postoji 64- bitna arhitektura na putu, oba iz Intela (sa Itanium procesorom) i iz AMD ( sa različitim Athlon 64 procesorima). Ali, još uvek je suviše rano da bi se predvidelo koliko će se 64-bitna arhitektura normalno proširiti na računare bazirane na Windows- u.

Sirina

Procesor

Aplikacija

4 bit

4004

Pocket kalkulatori

8 bit

8080

Mali CP / M bazirani kućni računari

16 bit

8086, 8088, 80286

IBM kompatibilni PC-running MS-DOS

32 bit

80386 - Pentium 4

32- bitne verzije operativnog sistema Windows
(Windows 95/98/2000/XP)

64 bit

Athlon 64
Pentium 4 Itanium

Server softvera
64 bita verzije operativnog sistema
Windows, Linux itd.


Fig . 5. Današnji računari koriste uglavnom 32 -bitnu arhitekturu.

Praistorija računara


"Duhovni koreni" naših računara idu unazad 350 godina. Matematičari i filozofi kao što su Paskal, Lajbnic, Bebidž i Bul su postavili temelje svojim teorijskim radom.



Francuz, Blez Paskal, živeo je od 1623-1662, bio je matematički genije od veoma mladog uzrasta.
Kao 18-godišnjak, konstruisao je mašinu za računanje, a njegove matematičke teorije su imale ogroman značaj u svim kasnijim naučnim istraživanjima.



Englez, Džordž Bul (1815-1864), bio je i prirodni talenat. Odrastao je u veoma skromnoj okolini, i uglavnom je bio samouk.



Kada je imao 20 godina, Bul je osnovao školu matematike, a zatim počeo da razvija simboličku logiku koja je trenutno kamen temeljac svakog programa.


Još jedan Englez, Čarls Bebidž počeo je da razvija različite mehaničke mašine za računanje 1823, koji se danas smatraju za teorijske preteče računaru. Bebidžova "analitička mašina" može da vrši izračunavanje podataka pomoću bušenih kartica. Mašina nikada nije u potpunosti realizovana, a plan je bio da se pokrene koristeći paru.


Sl. 6. Crtež izgradnje za jedan od Bebidžovih računskih mašina, koji se sastojao od nekoliko tona mesinganih mašina.

 



Sl. 7. Čarls Bebidž (1791-1871) i njegovo osoblje izgradili su razne programe (softver) za svoje računske mašine. Bebidž je, danas, stoga nazvan "ocem računara".



Međutim, tek u 20. veku elektronika je dovoljno napredovala da bi došlo do praktične eksploatacije ovih zanimljivih teorija.



Bugarin, Džon Vinsent Atanasov (1903-1995) je pronalazač elektronskog digitalnog računara.
Atanasov je bio genije. Kada je imao devet godina, učio je algebru uz pomoć svoje majke Ive Lucene Purdi, koja je bila nastavnica matematike.

 



1930- te Atanasov je bio profesor matematike i fizike na Ajova državnom univerzitetu u SAD- u. Ovde je koristio postojeće alatke kao što su IBM tabulator i Monroe digitron za svoje računanje, ali je uočio da su ove mašine suviše spore i neprecizne. Godinama je radio na ideji da bi trebalo da postoje bolje mašine za računanje. Njegova misao je bila da proizvede digitalnu mašinu, s obzirom da je Atanasov zaključio da se matematički uređaji dele na dve klase, analogne i digitalne. Termin digitalni nije bio izmišljen, tako da je nazvao ovu klasu uređaja " odgovarajuće računske mašine".

U zimu 1939. Atanasov je bio veoma frustriran zbog nedostatka napretka. Posle duge vožnje kolima (Atanasov je ljubitelj brzih automobila) našao se u baru kako pije viski (on je bio sklon i viskiju). Odjednom, imao je rešenje. Mašina izgrađena na četiri principa. Trebalo bi da radi na bazi dva broja (binarnom) umesto na bazi 10 i da koristi kondenzatore za memoriju. Atanasov se udružio sa briljantnim mladim električarem Klifordom Berijem, i kasnije je razvijena mašina od 700 finti koja je nazvana Atanasov- Beri računar. To je bio prvi digitalni računar.

Drugi pionir je bio nemac, Konrad Zus (1910- 1995). Imao je samo 18 godina kada je izgradio svoj sopstveni mehanički binarni računar nazvan Z1.

Tokom Drugog svetskog rata, Zusov kompjuter Z3 korišćen je u nemačkoj avio- industriji. To je bio prvi računar na svetu koji je programiran sa softverom. Zanimljivo je, da su se Zusovi računari razvilli potpuno nezavisno od rada drugih savremenih naučnika.


Sl. 8. Konrad Zus. Jedan od prvih naučnika koji je radio na proizvodnji računara.

Tokom rata, Nemci su takođe koristili napredne kod mašine (sl. 8), na koje su Englezi utrošili mnogo napora da bi ih "hakovali". Bili su uspešni, i to je doprinelo postavljanju temelja za dalji razvoj računarstva.

Zanimljiv komad trivijalnosti: Godine 1947, američki kompjuterski stručnjak, Hauard Aiken, izjavio je da postoji potreba za samo šest računara u celom SAD- u. Istorija je pokazala da nije bio u pravu.


Sl. 9. Nemačka "Enigma" kod mašina.




Published (Last edited): 13-08-2012 , source: http://www.karbosguide.com/books/pcarchitecture/chapter01.htm