Innehållsförteckning

Vi går på kursen FK:DA fortsättningskurs på dator arkitektur.Vi har fått i uppgift att besvara och förklara frågor angående datorer och dess system. För att kort förklara vad uppgiften omfattar förklarar vi de olika typer av dokument som vi har möjlighet att använda.

1.1 Problem

1:
Integrera äldre användare i nya IT-tekniken . Inom IT sektorn används mycket förkortningar så fortsättningsvis kallas de PU som är en förkortning av PRO-medlems User.

Du står inför följande situation: Min gamla mor, (89 år gammal) har börjat intressera sig för det där med ”interné”, ”imeil” och ”chatteo” som hon kallar det. Hon läser tidningar, lyssnar på nyheter och tittar på dokumentära filmer. Hörsel är en aning nedsatt men till skillnad från sin jämnåriga Augusto Pinochet Ugarte kommer hon ihåg de mest otroliga fakta, data och andra situationer. (den siste kommer inte ihåg någonting). Morsan vill ha en dator för att bl. a. chata med mig och mina barn (stakars oss), vad skulle du rekommendera för utrustning?,

2:
Hdd lagrings metoder /mekanik skivor, läshuvud, varvtal och lagring i sektorer i följd helst på samma cylinder

Förklara varför en dator vill lagra en fil i sektorer som följer på varandra och allra helst i samma cylinder på hårddisken? Ert svar skall innehålla en beskrivning av hur en hårddisk fungerar

(3A)CPUns delar samt hur man utför (3B)subtaktion av negativa tal med bolskalgebra. (3C) Varfö låta CPU arbeta i CPU Clock Rate.

Beskriv CPU'ns delar och hur de arbetar för att utföra program, så som t.ex. subtraktioner av negativa tal. Processorn är dessutom mycket snabbare än övriga datorn, beskriv hur man kommer runt det problemet och kan låta processorn jobba i sin egen takt (CPU Clock Rate).

4:
Skillnad verkliga och virtuella resurser i ett os. Varför båda ?

Beskriv och diskutera skillnaden mellan verkliga och virtuella resurser i ett operativsystem. Varför finns bägge typerna?

Frekvens,amplitud,fasskifts-modulering hur fungerar dessa samt hur man tolkar mängden info som överförs per tidsenhet med hjälp av moduleringsteknik. Beskriv hur de fungerar. På vilka sätt kan man tolka mängden information som överförs per tidsenhet med hjälp av moduleringstekniker? Finns det några risker med de tekniker som ni beskriver för att öka överföringsmängden

Interrup Request IRQ till CPU hantering av avbrottshantering.

Hur hanterar den flera. En CPU använder avbrottshantering (IRQ) för att hantera ett antal funktioner. Beskriv de olika typerna av funktioner och hur det går till när processorn hanterar ett avbrott. Hur hanterar processorn flera avbrott?

OSI modellen hantering av nätverksprotokoll TCP/IP
OSI där varje lager ser ut att prata med samma lager nerifån fysisk nivå till applikation. Skillnad OSI TCP/IP

Beskriv hur ett meddelande från en applikation på en dator skickas till en annan dators applikation utifrån de två modellerna för nätverksstackar (TCP/IP och OSI). Redogör dessutom för de olika lagrens funktion. Samt skillnader mellan modellerna.

Multi-tasking i moderna os från cpu nivå till användarnivå.
upptickning av process .

Beskriv hur multi-tasking fungerar i moderna operativsystem. Ta upp hur det fungerar från CPU-nivå till användarnivån

Skillnad pekare och adress i minneshanteringssammanhang

Diskutera skillnaden mellan en pekare (pointer) och en adress i minneshanteringssammanhang. Exemplifiera hur de används.

1.2 Syfte

Syftet med undersökningen är att uppgifts lämnare skall ha en schematisk grund för att hjälpa PU med anskaffandet av datorsystem.

1.3 Metod

Metoden vi använder i vår undersökning förutom böcker och Internet är gruppdiskussion utifrån de erfarenheter vi har.

1.4 Målgrupp

Rapporten vänder sig till lärare och elever på kursen FK:DA – Dator Arkitektur, 5 p, vt 2005 vid IT Universitetet i Kista.

2 Resultat

Utrustning till PU.

Förklaring och motivering.
Hastighet på cpu och storlek på minne är inget som vi direkt behöver titta på eftersom hon inte spelar tunga spel men grafikkortet skall klara av tv mottagning.
Det som kan vara viktigt är att hon behöver någorlunda Internet uppkoppling med fast pris eftersom hon troligen kommer att glömma att stänga av dator.
Klart att hon skall ha platt skärm med inbyggda högtalare så att det blir mindre prylar på bordet.
För att ladda program och för att barnen skall hålla sig lugna så skall hon ha en dvd läsare så att barnen kan titta på sina favorit dvd filmer vid besök.
För att det skall bli mer tid att umgås och äta kakor så behöver du någon form av backup, antingen en cd-brännare för att göra en kopia efter första gången du installerade program och lade upp ikoner så att hon lätt hittar sina program. Sedan bränna en skiva på det som ändrats sedan sist du var där, alternativt en hårddiskkassett typ de vi har på dsv som du tar med dig varje gång ni besöker henne. Självklart skall datorn ha usb.

Spec.

 TFT 17” prisvärd (Större om synen har blivit sämre och om pensionen räcker)

 Dator Standard Pentium med 512 mb ram.

 Hårddisk minsta möjliga dagsstandard..

 Mus optisk så att inte barnsens kak-smulor skapar problem i kul-mus.

 Tangentord.

 Och självklart skall hon ha en enkel laser skrivare så att hon kan göra utskrifter och påminnelse lappar till sin glömska vän. Eftersom hon troligen inte kommer att skriva ut varje dag så kanske hon inte bör använda bläckstråle skrivare, eftersom de har en tendens att torka ihop när de inte används kontinuerligt.

Hårddisken som även kallas sekundärminne är oftast uppbyggd av flera runda aluminium skivor med en yta bestående av någon form av magnetiskt material som te. X. järnoxid. Ytan på skivorna magnetiseras i olika riktningar med hjälp av skriv/läshuvuden som sitter på en rörlig arm. Skriv/läshuvudena ligger mycket nära skivorna men de är konstruerade så att det bildas en luftkudde mellan huvudena och skivorna som roterar med en hastighet mellan 3600-10000varv per minut. Tre steg för att Läsa från bestämt ställe 1.Ställa läs/skriv huvudena på rätt spår 2. invänta rätt det av spåret passerar 3.läsa in efterfrågad data

Hårddisken är organiserad i sektorer spår och mönster.

Kontakten mellan informationen som är lagrad på skivorna överförs till systembussen via ett kretskort.Den linjära adresseringen som visas mot systembussen är internt omvandlad. Linjär adressering kan uppnås genom att man i lagringen använder olika mönster vid sparning på diskarna dessa lagringsmönster är till för att inte det skall bli så mycket extra arbete för läshuvudet .

Mönstret för tilldelning av logiska sektorer för att minimera huvud till huvud bytning och att minska hoppen från spår till spår.

När en CPU utför en läs instruktion till en specifik sektor på en hårddisk behöver den inte skicka information om hur informationen ligger lagrad. Parametrarna som informationen om mönster spår och sektornummer sköts av hårddiskens kretskort. Detta gör att det räcker för CPU att tro att lagrade filer ligger i följd sekvens.

Tiden det tar att läsa data från hårddisken inklusive tiden att förflytta armen som läshuvuden sitter på och att invänta att rätt sida av skivan har roterat fram till rätt läge kallas medelsöktid och räknas i millisekunder.

Hjärnan som styr datorns handlingar är processorn eller vanligen kallat CPU (Central Prosseing Unit) .

Den innehåller delar som gör den bland annat mycket bra på matematiska beräkningar såsom multiplikation och addition samt subtraktion genom addition.

I och med att den är mycket snabbare än utrustning runtomkring har den har den numera inbyggt cache-minne som är en tillfällig lagringsplats där information ligger som den vill ha snabbt tillgänglig.

Delar (se bild)

CU Controll Unit : Styrenhet som har huvuduppgifter kontrollera flytten av data till och från CPU registren och annan hårdvara.

ALU Aritmetic Logic Unit: Utför matematiska och logiska instruktioner/ beräkningar elektroniskt som t ex heltals operationerna addition, subtraktion och multiplikation samt de vanligaste binära logiska AND, OR, NOT och XOR.

Processor Centralenhet, vanligtvis CPU, (Central Processing Unit), är den, eller de, kretsar som styr datorns handlingar.

3b)

Datorn arbetar bara med nollor och ettor och för att t ex utföra addition av negativa tal så kan den använda sig av något som heter 2-komplement metoden.

För att få lite bättre förståelse hur datorn kan utföra subraktion med addition börjar vi med att visa hur det går till i det decimala tal systemet med 10-komplement.

Exempel 1: Decimala talsysmet med basen 10.

10-komplement till talet får man genom att subtrahera talet från en högre tio potens av talet.

7-4=3 är samma sak som 7+(-4)

10-komplementet av talet tre får vi genom att subtrahera tre från en högre tio potens av talet.10,100,1000	Talet	7+)
.	7
Tres tio komplement 100-4=96, 6, 1996	(+)6	tres-tio-	komplement
	-----
	(1)3	Ettan är en spillsifra och räknas ej till talet.

2-Komplementmetoden

Regler för 2-komplementmetoden . Signed 2-komplement.

Komplementet till ett komplement ger det ursprungliga talet.

Den negativa presentationen av talet får man fram genom att addera 1 till

komplementet av dess positiva värde.

Enligt kurslitteraturen(s77) så använder man sig av etta som MSB

”Most Signifikant Bit” att representera positiva tal vi har i våra undersökningar ej lyckats klargöra om detta är praxis då den information vi hittat i annan litteratur använder 0 för att representera positva tal.

Exempel 2: Binära talsysmet med basen 2. Ordlängd 4 bitar där MSB representerar tecken, 0 representerar positiva tal.

7-4 7 binärt 0111 minus 4 binärt 0100
Komplementet till fyra
11 Inverteringsmetoden
10000 1011 (Inverteringen ger 1-komplementet till talet,falskkomplementet)
- 0100 + 1 (addera 1 till falskkomplementet så får vi sannkomplementet till talet)
------- -----
1100 1100 = (-4binärt )
Beräkning: 7-4 binärt
1
0111 (7 tio)
+ 1100 (2-Komplement till 4)
-----
1.0011 MSB =0 ger plusvädet 3

Hur datorn utför subtraktioner av negativa tal sker numera genom subtraktion av talens 2-komplement tidigare för att spara kretsar i CPU använde datorn sig enbart av addition. Boolesk algebra:

För att utföra subtraktioner som addition adderar man med subtrahentens 2-komplement.

Negativa tal har vanligtvis 1 som MSB

Lättaste sättet att få fram 2-komplementformen:1-komplementet + 1

Carry vid 4 bitars ordlängd är den ”femter biten”, minnessiffran från den sista bit-additionen.

Carry vid 8 bitars ordlängd är den ”nionde biten”, minnessiffran från den sista bit-additionen.

Overflow uppstår om summan av två positiva tal blir negativt, alternativt om summan av två negativa tal blir positivt.

Vid kontroll av overflow betraktar man talen som om de har inbyggt tecken oavsett om de är positiva eller negativa.

Ur overflows egen synvinkel är alla tal som börjar på en etta negativa.

Exempel 3:

(-88)-(-100)=12 enligt matematikens regler blir två minus efter varandra plus.

Subtraktionen blir med 2-komplementet till 88 + 100

01011000=88D		01100100=100D
10100111=1-komplementet		10011011=1-komplementet
(+)1		(+)1
10101000=2-komplementet till 88		10011100=2-komplementet till 100


	(-88)-(-100)	Eller alterrnativt.
	10101000 (-88)	10101000=2-komplementet till 88
(+)	01100100 (100)	(-)10011100=2-komplementet till 100
	00001100 =12D	00001100=12D

3C)

Farten på datorn beskrivs i svängningar per sekund vilket är ett teoretiskt värde eller snarare värdet som processorn arbetar i. Numer när vi uppnått värden på flera Giga HZ klockfrekvens kan man inte som tidigare använda sig av metalliskt inkapslad klockkristall utan man förlitar sig helt på digitala kretsar som genererar klockpulser.

Processorn vill helst arbeta i sin egen höga takt klockfrekvens ”clock rate” denna är betydligt högre än enheterna runt omkring i datorn, tiden som den inte utför något direkt arbete utan väntar på långsammare utrustning kallas ”wait states”.

Systemklockan kan liknas vid en pace maker .

Frekvensen som systemklockan skapar är systemets clock rate där varje pulstickning är en klockcykel, clockcycle.

För att processorn inte skall ägna för mycket tid åt att vänta på instruktioner från långsammare utrustning bygger man in mer och mer funktioner i processorn som t ex buffertminne cacheminne där den kan hämta väntande instruktioner.

Hur snabbt det går för processorn att utföra en enkel instruktion som tex en bolean instruktion som bara behöver ett värde av Ja/Nej och nästan klarar uppgiften på 1 klock puls .Tiden beräknas med antal klockcykler dividerat på frekvensen i giga Hz som ger svaret i nanosekunder .

Verkliga och virtuella resurser i ett operativsystem

Virituellt minne, ett sätt att lura användare(prog) att datorn har mer minne än den har. Använder sekundärminne för tillfällig lagring av primärminne, lagringsfilen på hårddisk har en minnes bild av ram minnet.

Man kan även använda sig av virtuella diskenheter lagrade i det fysiska RAM minne som är betydligt snabbare tex hårddisk. Detta sätt vore det prestanda mässigt bästa sättet men begränsas av bland annat jämförelsevis höga minnespriser.

De huvudsakliga moduleringssätten är frekvensmodulering, amplitudmodulering och fasskiftsmodulering.

Vid amplitudmodulering förändrar man den analoga signalens höjd (amplitud) så att ettor och nollor har olika amplitud. Denna teknik används i de första modemen.

Med amplitudmodulering har man olika höjd på den analoga signalen för att markera etta och nolla.

Vid Frekvensmodulering förändrar man den analoga signalens frekvens, dvs antalet svängningar per sekund (som mäts i hertz HZ)

Med frekvensmodulering förändrar man den analoga signalens svängningstid (frekvens) för att markera etta och nolla.

Vid fasskiftsmodulering gör man avancerade moduleringar med den analoga signalen.. och man koncentrerar sig på är att ”bocka” till den analoga signalen i olika lägen(faser). Och denna teknik är effektiv vad gäller att få höga överförningshastigheter med så bra överförningskvalitet som möjligt.

Med fasskiftsmodulering förändrar man den analoga signalens fas vid givna lägen(grader). Dessa förändringar kan markera mer än endast en nolla eller etta. Tex kan en fasändring vid ett visst läge markera en överföring av bitgruppen 10(allså en etta och nolla)

Ju högre överförnings hastigheter vi försöker uppnå med de olika moduleringsätten desto större risk för störning och att slutresultatet blir felaktigt.

Avbrottsförfrågan till processorn kan vara av tre olika huvudgrupper I/O event , Error Conditions ,Service request vissa avbrottsförfrågningar prioriteras högre än andra.

I/O event: Händelser skapade av för processorn externa händelser som kräver någon form av åtgärd av processorn. Processorn känner kontinuerligt av systembussen efter av brotts koder och när den får en sådan förfrågan läggs denna i ett avbrottsregister för åtgärd.Avbrotts registret är internt skiljt från processorns huvuddel som utför kontinuerligt utför sina F/E instruktioner. (F/E FETCH opkodhämtning / EXECUTE Verkställning)

Processorn pausar det pausar det den utför bearbetar sedan förfrågan samt nollställer avbrotts registret och återgår till det den gjorde innan förfrågan.

Error condition: Felaktigheter på grund av både mjukvara och hårdvara som t. Ex. att användare försöker att öppna fil som inte finns eller att datorn plötsligt tappar kontakten med Internet.

Service request: Program som körs av t ex operativsystem är i behov av att störa processorn . Operativsystem använder sig av en hierarki över hur viktiga de olika avbrottsförfrågningarna är.

(6B)

När processorn får flera avbrottsförfrågningar än den hinner utföra så staplar den förfrågningarna i en så kallad stack. Stacken kan man likna vid en fjäderbelastad tallriksautomat dit den trycker ”PUSH” förfrågningarna för att sedan plocka ”POP” den senast dit lagda.

Kommer det för många viktiga avbrottsförfrågningar sa att stapeln blir full och ej kan ta emot fler blir det något som heter ”stack overflow”.

TCP/IP är att bra exempel på en skiktad arkitektur där olika protokoll byggs på varandra (så kallade protokoll stack) och där varje protokoll har en speciell uppgift.

I TCP/IP är egentligen delad i två, så att IP ansvarar för att hitta rätt väg i nätverk medan TCP ansvarar för att data kommer fram på ett korrekt sätt.

Medan OSI ( open systems interconnect) är delat i 7 olika skikt och är numererade. Varje skikt har en speciall funktion och ska indirekt kommunicera med mottagarens motsvarande skikt.

Sändare Mottagare

1) Den fysiska skiktet behandlas som kablar, elektriska signaler osv

2) Datalänk skiktet ser till att data kommer fram på ett korrekt sätt

3) Nät skiktet ansvarar för vägval och vidare sändning av data i ett dator nät

4)Transport skiktet ansvarar för att data kommer fram på ett korrekt sätt till slutdestination

5) Sessionskiktet ansvarar för den logiska kopplingen mellan kommunicerade enheter

6) Presentationskiktet ansvarar för format konvertering, komprimering och kryptering

7) Applikationsskiktet tillämpningsskiktet

OSI modellen skapades/utvecklades 1978 av International Organization of

standard (ISO)

Detta för att olika tillverkares nätverksprodukter skulle kunna prata med

varandra (samverka).

Hur fungerar multitasking i moderna operativsystem.

Hur det går till när datorn uppför sig som om den kör flera program samtidigt eller snarare att datorn kör två eller flera fristående programdelar parallellt.

(Vi utelämnar inbyggd teknik HyperThreding: tekniken som är inbyggd fysiskt i en processor gör att systemet uppfattar processorn som om det skulle ha varit två stycken.)

Multitasking är ett begrepp när operativsystemet stödjer funktionen att köra flera program samtidigt. Detta görs genom att dela upp processorns tid, man pratar om cooperate multitasking där programmen själva måste kontrollera om någon annan behöver processorn samt preemptive multitasking där operativsystemet avbryter och undersöker status lite då och då ,NT använde sig av den senare tekniken som gjorde att kraschade program inte sänkte hela dator utan kunde avslutas separat.

En pekare är inom programmering är en variabel som pekar på en viss minnesadress eller en annan pekare. I minneshanteringssammanhang är en pekare närmast att likna med nummerupplysningen som kan hänvisa till rätt adress. Minnes adressering kan vara nog så komplex när vi inte bara använder raktadresserat stapelminne utan använder både segmenterat //grupperat minne för att tillgodose de nyare operativysystem.

1.1 Problem

1.2 Syfte

1.3 Metod

1.4 Målgrupp

2 Resultat

3 Slutsats och diskussion

4 Referensförteckning