Šta su računarski sistemi

Transcription

1 Šta su računarski sistemi Informacioni sistemi Promene u poslovanju preduzeća se mogu podeliti u tri grupe: pojava i jačanje globalne ekonomije, transformacija industrijskih ekonomija i transformacija poslovanja preduzeća. Prema tradicionalnom pristupu, informacioni sistem se može definisati kao skup medjusobno povezanih komponenti koje prikupljaju, obradjuju, čuvaju i distribuiraju informacije za podršku donošenju odluka i upravljanju organizacijom. Pored podrške donošenju odluka, koordinaciji i kontroli, informacioni sistemi pomažu rukovodstvu i radnicima da analiziraju problem, vizuelizuju složene celine i formiraju nove proizvode. Informacija predstavlja formalnu reprezentaciju saznanja prihvatljivog za žive ogranizme ili mašine. Podatak može definisati kao re-interpretabilna reprezentacija činjenice ili ideje na formalni način pogodan za komunikaciju, interpretaciju ili obradu. Operacije nad podacima mogu da vrše ljudi ili mašine. (prema IBM Dictionary of Computing, November 2000.) Računarski sistem predstavlja tehnološku podršku informacionim sistemima.

2 2 Računarski sistemi Ne postoji jedinstvena definicija pojma računarski sistem. U obradi podataka, reč sistem označava skup ljudi, mašina i metoda organizovanih radi ostvarenja odredjenih funkcija (The American National Standard Dictionary for Information Systems, ANSI X , New York 1990.) Saglasno ovoj definiciji, računarski sistem predstavlja skup mašina i pridruženih metoda (realizovanih u obliku softvera) organizovanih radi vršenja automatske obrade podataka.

3 3 Funkcije računarskog sistema Svaki računarski sistem, poseduje četiri osnovne funkcije (slika 1): Prenos podataka. Obrada podataka. Čuvanje podataka. Kontrola obavljanja prenosa, obrade i čuvanja podataka. Operativno okruženje Prenos podataka Kontrola Čuvanje podataka Obrada podataka Slika 1: Funkcije računarskog sistema

4 4 Struktura računarskog sistema Savremeni računarski sistem se sastoji od različitih hardverskih komponenti (centralne jedinice za obradu, unutrašnje i spoljašnje memorije, ulazno/izlaznih uredjaja, komunikacionih uredjaja) i softvera (slika 2). Centralna jedinica za obradu Ulazni uredjaji Softver 3 Izlazni uredjaji Komunikacioni uredjaji Kanal veze (magistrala) 7 Spoljašnja memorija Unutrašnja memorija Slika 2: Struktura računarskog sistema

5 5 Organizacija i arhitektura računarskog sistema Arhitektura računarskog sistema se odnosi na atribute sistema koji su vidljivi za korisnika tog sistema i koji direktno utiču na logiku programa koji piše korisnik. Na primer, logika programa koje piše korisnik zavisi od toga da li računarski sistem poseduje instrukciju za deljenje realnih brojeva. Organizacija računarskog sistema označava veze izmedju operativnih delova sistema. Na primer, u odnosu na instrukciju za deljenje realnih brojeva, organizacija se odnosi na način implementacije instrukcije (npr. da li se isplati hardverska implementacija ove instrukcije), brzinu obavljanja operacije, itd.

6 Istorijat razvoja računarskih sistema Sve informacione tehnologije razvijene kroz istoriju rešavaju probleme na isti način: postoje ulazni podaci koji se obradjuju; rezultat obrade se vraća onome ko je zahtevao rešenje problema. Razvoj informacionih tehnologija se može podeliti, u zavisnosti od nivoa tehnologije koja je upotrebljavana za rešavanje problema ulaza, obrade, izlaza i komunikacije, u četiri perioda: premehanički, mehanički, elektromehanički i elektronski. U svakom od perioda upotrebljavala su se i kontinualna i diskretna računska sredstva.

7 2 Kontinualna i diskretna računska sredstva Računsko sredstvo predstavlja svako pomagalo izgradjeno u cilju izvršavanja računskih operacija. Način izvršavanja operacije od strane računskog sredstva može biti: 1. manuelni (npr. šiber), 2. poluautomatski (npr. registar kasa, stoni kalkulatori), 3. automatski ( računar).

8 3 Kontinualna računska sredstva Ideja za konstrukciju kontinualnog računskog sredstva se može opisati na sledeći način: potrebno je konstruisati računsko sredstvo čiji je matematički model ekvivalentan matematičkom modelu problema koji se rešava. Komponente kontinualnog računskog sredstva se medjusobno povezuju na način analogan nekom realnom sistemu ( analogna računska sredstva) U/I podaci su predstavljeni preko (neprekidnih) fizičkih veličina. Operacije se izvode obradom tih veličina. Kontinualno računsko sredstvo mehaničko U/I vrednosti se obično izražavaju preko pozicije različitih točkića ili zupčanika; elektronsko a u elektronskom U/I vrednosti se obično izražavaju preko napona električne struje.

9 4 Primeri analognih računskih sredstava Antikythera Mehanizam (Rodos, 87.g.p.n.e.) astronomski uredjaj koji se koristio za prikaz sinodičkih meseci u godini odnosno vremena izmedju pojavljivanja dva mlada meseca. klizajući lenjir (Viljem Outred godine) diferencijalni analizator (Vanevar Buš, godina, slika 1) mehanički analizator za rešavanje opštih diferencijalnih jednačina šestog reda. Izlaz je prikazivan preko automatizovane štampe grafikona na ploterima. Figure 1: Diferencijalni analizator

10 5 Rokfelerov diferencijalni analizator (Vanevar Buš, godina, slika 2). Konstrukcija finansirana od strane Rokfelerove fondacije. Ulazni podaci su učitavani preko bušenih traka Težina 100 tona; mašina je imala 2000 vakuumskih cevi, preko 360km žice, 150 motora i hiljade releja. Rešava isti problem kao i prvobitni diferencijalni analizator, ali preciznije za red veličine. Figure 2: Rokfelerov diferencijalni analizator

11 6 Analogni računari izvode matematičke operacije nad kontinualnim promenljivim umesto korišćenja cifara. Vrednosti ulaznih promenljivih se izražavaju preko voltaže pri čemu se predstavljanje vrši proporcionalno, u zavisnosti od intervala voltaže koja može da se unese. Elektronski analogni računari se izgradjuju od osnovnih blokova koji mogu da obavljaju osnovne matematičke operacije: sabiranje, oduzimanje, množenje, deljenje, inverziju integraciju. čijim se povezivanjem modeliraju matematičke jednačine. Figure 3: Analogni računar 1960 tih godina

12 7 Opšte karakteristike analognih računskih sredstava, odnosno analognih računara, su: 1. Matematičke veličine se prikazuju sa onom tačnošću koja odgovara mogućnosti preciznog merenja odgovarajuće fizičke veličine. 2. Tačnost dobijenog rezultata zavisi od preciznosti izrade računskog sredstva. 3. Analogna računska sredstva ne mogu da rešavaju opšte probleme, odnosno nisu programibilna. 4. Složenost matematičkog modela ne utiče na brzinu dobijanja rezultata.

13 8 Diskretna računska sredstva Diskretna računska sredstva obavljaju operacije isključivo sa diskretnim podacima. Sve vrednosti sa kojima se barata (ulazne, izlazne, rezultati medjuizračunavanja) predstavljaju se u obliku brojeva koji se zapisuju pomoću pojedinačnih cifara. Primeri diskretnih računskih sredstava su abakus različite vrste računaljki, registar kase, savremeni (cifarski) računari, itd. Neke osobine diskretnih računskih sredstava su: 1) Svaka cifra broja se registruje u odvojenom objektu kao jedno od njegovih diskretnih stanja. Obično se objekat koji poseduje diskretna stanja naziva ćelija. Diskretna stanja objekta moraju da budu stabilna i moraju medjusobno da se razlikuju. Za diskretno stanje se kaže da je stabilno ako se prelazak u drugo diskretno stanje dešava isključivo kao rezultat spoljašnjeg uticaja. 2) Tačnost dobijenog rezultata ne zavisi od preciznosti izrade računskog sredstva. 3) Diskretna računska sredstva mogu da rešavaju opšte probleme, odnosno mogu da se programiraju. 4) Brzina izračunavanja rezultata kod diskretnih računskih sredstava zavisi od složenosti problema koji se rešava.

14 9 Premehanički period: 3000.g.p.n.e g.n.e. Pisanje i alfabet Oko godine pre nove ere Sumeri u Mesopotamiji su ustanovili sistem za pisanje. Na glinenim pločicama su oštrim predmetom urezivani znaci koji su odgovarali govornom jeziku. Njihovo pismo je danas poznato pod nazivom klinasto pismo i još uvek nije dešifrovano (slika 4). Oko godine pre n.e. Feničani su pojednostavili proces pisanja raskinuvši vezu izmedju reči i slika u zapisu. Formirali su prvi alfabet koji je sadržavao simbole koji su odgovarali pojedinačnim slogovima i suglasnicima. Grci su prihvatili feničanski alfabet i dodali mu samoglasnike. Rimljani su preuzeli grčki alfabet, dali su slovima latinska imena i tako formirali alfabet koji se i danas koristi. Figure 4: Klinasto pismo

15 10 Papir, pero i knjige Egipćani su, oko 2600.g.p.n.e. otkrili mogućnost pisanja na posebno pripremljenim listovima biljke papirus. Za pisanje se koristila i kora od drveta, lišće ili štavljena koža (najpoznatiji je pergament. Oko 100. godine n.e. u Kini je pronadjen način za proizvodnju papira koji se, neznatno modifikovan, koristi i danas. U ovom periodu se javljaju i prve biblioteke: U Mesopotamiji su postojale lične biblioteke koje su sadržavale veliki broj glinenih pločica u specijalno označenim sanducima. Egipćani su čuvali svitke papirusa tako što su ih umotavali u rolne oko štapova od drveta. Oko 600.g.p.n.e. kada su Grci počeli da spajaju listove papirusa po vertikali i da ih povezuju u jednu celinu. U to vreme se javlja i prvi rečnik (skup sortiranih reči), kao i prva enciklopedija. Prva prava javna biblioteka se javlja tala u Grčkoj, negde oko 500.g.p.n.e.

16 11 Razvoj brojčanih sistema nepozicioni brojčani sistemi (egipatski, rimski,...) pozicioni brojčani sistemi devetocifreni Indusi izmedju 100.g.n.e. i 200.g.n.e. desetocifreni Arapski, oko 875.g.n.e.

17 12 Razvoj sredstava za računanje Figure 5: Kosti za brojanje Figure 6: Abakus Figure 7: Japanska verzija abakusa

18 13 Mehanički period: 1450.g g. Štamparska presa sa pokretnim slogovima od metala (Johan Gutenberg, godine) Logaritmi i pisanje decimalne tačke u zapisima brojeva (Džon Neper, godine). Neper je konstruisao i različita sredstva za računanje od kojih su najpoznatija Neperove kosti i kalkulator u obliku šahovske table. Figure 8: Neperove kosti

19 14 Klizajući lenjir (tzv. šiber ili logaritmar) Viljem Outred godine. Figure 9: Outredov šiber Figure 10: Šiber sa pokretnim kursorom (deo)

20 15 Šikardova mašina (1623.g.) je kombinovala koncept Neperovih kostiju u cilindričnom obliku. Mašina je mogla da dodaje i oduzima šestocifrene brojeve i imala je zvono koje je upozoravalo na pojavu prekoračenja. Figure 11: Šikardova mašina Figure 12: Pascaline Paskalova mašina (1642. godine) je mogla da sabira i oduzima osmocifrene brojeve.

21 16 Lajbnicova mašina (1673. godine) koja je mogla da sabira, oduzima, množi i deli brojeve koji su imali izmedju 5 i 12 cifara, dok je njihov proizvod mogao da ima do 16 cifara. Figure 13: Lajbnicova mašina Žakardov automatski razboj (1801. kontrolu šare na tkanini. godine) je koristio bušene kartice za

22 17 Bebidžova mašina Nacrt diferencijske mašine Čarls Bebidž godine. Prototip napravljen godine. Mašina je mogla da izračunava kvadrate i kubove šestocifrenih brojeva i razlike drugog reda (tj. kvadratne polinomijale). Dobijeni rezultati su prikazivani u obliku dijagrama i tabela. Mašina se sastojala od zupčanika i poluga i pokretana je ručno. Figure 14: Diferencijska mašina Kompletna mašina nikada nije napravljena zbog nedostatka sredstava. Bebidž je godine projektovao analitičku mašinu.

23 18 Elektromehanički period: 1840.g g. Razvoj telekomunikacija g. telegraf, Podmorskim telegrafskim kablom su g. spojene Evropa i Amerika telefon g. radio g.

24 19 Elektromehaničko izračunavanje Džordž Bul g. Matematička analiza logike. Herman Holerit je godine patentirao automatsku mašinu za tabeliranje zasnovanu na bušenim karticama; usavršena verzija mašine korišćena je pri obradi podataka iz popisa godine u SAD. Figure 15: Holeritov tabulator

25 20 Različita elektromehanička sredstva: IBM 601 (1935.g.) mašina sa bušenim karticama koja je koristila elektromehaničke releje i mogla da obavlja množenje brojeva za 1 sekundu. Z1 - prvi elektromehanički kalkulator u Nemačkoj (Konrad Zuse godine). Z3 - programibilni elektromehanički kalkulator (1941.g.) Elektromehanički računari specijalizovane namene - za šifrovanje odnosno dešifrovanje (npr. nemačka Enigma ili poljska Bomba) Obrada podataka u udaljenom okruženju Džordž Stibic godine.

26 21 MARK I - prvi elektromehanički programibilni kalkulator Hauard Ejken, g. * dužina oko 17 metara item visina oko 2,5 metra * 800km žice * delova * oko 3 miliona električnih spojeva. * 72 akumulatora sa svojim posebnim aritmetičkim jedinicama kao i mehaničke registre sa kapacitetom od 23 cifre plus znak. * Koristila je brojače za čuvanje brojeva i elektromehaničke releje kao pomoć u beleženju rezultata. * Aritmetičke operacije su obavljane u fiksnom zarezu - sabiranje za 1/3 sekunde a množenje za 1 sekundu. * Instrukcije za izvršavanje (program) su učitavane sa papirne trake a podaci sa druge papirne trake, bušenih kartica ili registara. * Izlaz se mogao dobiti na bušenim karticama ili na papiru, preko pisaće mašine. Figure 16: Automatic Sequence Control Calculator (ASCC) MARK I

27 22 Elektronski period: 1939.g. danas elektronsko logičko kolo nazvano prekidač ili vrata Nikola Tesla 1903.godine elektronska vakuumska cev (1906. g.) i dizajn prvog flip-flop elektronskog kola (1919.g.) Li de Forest televizija g. ekran sa katodnom cevi Vladimir Zvorikin godine Prvi 16-bitni sabirač sa vakuumskim cevima Džon Atanasof i Kliford Beri godine ABC (Atanasoff-Berry-Computer) isti autori, leto kalkulator za rešavanje sistema simultanih linearnih jednačina korišćen isti princip kao kod prethodno konstruisanog sabirača šezdeset 50-bitnih reči koje su se nalazile na dva rotirajuća doboša učestanost časovnika 60Hz sabiranje vršeno za 1 sekundu nije zahtevao množenje, pa ova operacija nije bila ni realizovana). oko 300 vakuumskih cevi.

28 23 Kolos (1943. godina, V. Britanija) Figure 17: Rekonstruisana verzija Kolosa korišćena je za dekriptovanje nemačkih šifrovanih poruka 2400 vakuumskih cevi 5 čitača papirne trake brzine od po 5000 karaktera u sekundi napravljeno je preko 10 ovakvih mašina koje su sve uništene posle drugog svetskog rata samo postojanje Kolosa je bilo tajna do godine, dok su algoritmi dekriptovanja predstavljali tajnu i godine.

29 24 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) konstruktori Ekert i Mušli na Murovoj školi univerziteta u Pensilvaniji fizičar Džon Mušli objavio članak pod naslovom The Use of High Speed Vacuum Tube Devices for Calculating godine sredstva dodeljenja a računar završen godine. karakteristike: težina 30 tona, dužina preko 30 metara, visina oko 3 metra i širina nešto manje od metra vakuumskih cevi, potrošnja izmedju 130 i 174KW električne energije sabiranja u sekundi, množenje je trajalo oko 3 milisekunde. radio u dekadnom sistemu memorija od akumulatora koji su mogli da čuvaju 10-cifrene brojeve. učestanost ENIAC-ovog časovnika je bila 100KHz. Figure 18: ENIAC

30 25 Figure 19: ENIAC Figure 20: Programiranje ENIAC-a Figure 21: Programiranje ENIAC-a

31 26 Džon fon Nojman objavio je 30. juna godine nacrt izveštaja u kome je izložio ideju za konstrukciju računara koji bi imao mogućnost čuvanja programa i njegovog kasnijeg izvršavanja EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer) prvi operativni računar koji je mogao da čuva progam u memoriji (Moris Vilkis, Kembridž univerzitet, Velika Britanija, juna godine) Figure 22: EDSAC U/I je obavljan pomoću čitača/bušača papirne trake 256 reči dužine 35 bita unutrašnje memorije napravljene od tzv. ultrasoničnih odloženih linija memorija sa konstantnim sadržajem koja je služila za inicijalno pokretanje računara. brzina časovnika oko 500KHz izvršavanje najvećeg broja instrukcija je trajalo oko 1500ms

32 27 IAS računar (Institute for Advanced Study Machine) Fon Nojman, Prinston univerzitet, godine Figure 23: Džon fon Nojman pored IAS računara

33 28 EDVAC (Murova škola univerziteta u Pensilvaniji, kraj 1951 početak 1952.g.) 4000 vakuumskih cevi kristalnih dioda 1024 reči dužine 44 bita realizovanih pomoću ultrasonične memorije brzina casovnika 1MHz

34 29 Mančester Mark I (Maks Njumen i Fredi Vilijams, univerzitet u Mančesteru, 1949.g.) Figure 24: Mančester Mark I prototip SSEM (Small Scale Electronic Machine) ili Beba, jun godine memorija sa katodnim cevima ( Vilijamsove cevi ) Mark I je imao mogućnost unošenja programa u binarnom obliku preko tastature izlaz je ispisivan u binarnom obliku na katodnoj cevi u kasnijoj fazi je Tjuring razvio primitivni asemblerski jezik za ovu mašinu.

35 30 BINAC (Binary Automatic Computer), Ekert i Mušli 1949.g. prvi računar sa dualnim procesorom drugi procesor redundantan i služio je da preuzme rad u slučaju otkaza prvog 700 vakuumskih cevi 512 reči dužine 31 bit 3500 sabiranja ili 1000 množenja u sekundi Vihor (Džej Forester, MIT, decembar 1950.g.) prvi računar namenjen radu u realnom vremenu konstruisan za istraživački institut ratne mornarice SAD i puštan je u pogon do punog opterećenja u etapama, počev od godine originalna verzija je imala 3300 vakuumskih cevi (kasnije 5000) i 8900 kristalnih dioda reči dužine 16 bita, za koje su troškovi održavanja (zamene pregorelih vakuumskih cevi) iznosili 32000USD mesečno sabiranja ili množenja u sekundi.

36 31 Generacije elektronskih računara četiri ili pet (zavisno od autora) faza koje se nazivaju generacije računara pripadnost računara odredjenoj generaciji se utvrdjuje na osnovu tehnologije upotrebljene za izradu osnovnih elektronskih komponenti koje se koriste za čuvanje i obradu informacija. Prva generacija računara: 1939.g g. vakuumske cevi kao logički elementi U/I uredjaji su bušene kartice, papirne i magnetne trake unutrašnju memoriju čine odložene linije, magnetne trake i magnetni doboši Za programiranje se koristi mašinski jezik, a na kraju perioda i assembler Na kraju perioda u upotrebi je bilo oko 2500 računara U ovom periodu IBM tim na čelu sa Džonom Bekusom je razvio FORTRAN prvi viši programski jezik (1957.g.) Sperry-Rand sa UNIVAC serijom mašina i IBM sa serijom računara 700. prva globalna računarska mreža u svetu projekat SAGE (eng. Automatic Ground Environment) g. Semi-

37 32 Figure 25: Vakuumske cevi Figure 26: Konzola računara UNIVAC I Figure 27: UNIVAC I

38 33 Druga generacija računara: 1959.g g. Tranzistori g. od germanijuma 1954.g od silicijuma Funkcija kao i vakuumske cevi čvrst provodnik, pouzdaniji, manji, manje struje i toplote od g. svi računari koriste tranzistore Figure 28: Tranzistor

39 34 Magnetna jezgra konstruisana 1951.g. čuvaju sadržaj i po prestanku napajanja Figure 29: Magnetna jezgra Prvi magnetni diskovi (IBM RAMAC) 1957.g. Poboljšan softver: viši programski jezici (Fortran, Lisp, Algol-60, Cobol) početak razvoja operativnih sistema Na kraju perioda oko računara

40 35 Projekat Stretch (1955.g g.) uvodi pojmove bajt i sistemska arhitektura priraštaj pri adresiranju u stepenima broja 2 reč 64 bita za aritmetiku i 8 bita za U/I operacije reč u memoriji 72 bita, od toga 8 bita za ECC koristi magnetne diskove umesto doboša podela unutrašnje memorije koja omogućuje istovremeno izvršavanje više programa faze dohvatanja, dekodiranja i izvršavanja instrukcije Figure 30: Stretch računar

41 36 Treća generacija računara: 1965.g g. integrisano kolo umesto pojedinačnih tranzistora pojavljuju se SSI čipovi (small-scale-integration circuits) novi programski jezici različitih karakteristika dalji razvoj operativnih sistema razvoj telekomunikacija - lansiranje telekomuniakcionih satelita na kraju ovog perioda pojavljuje se i disketa veličine 8 inča Figure 31: Integrisano kolo Figure 32: Disketa Figure 33: SSI čip sa iglicama

42 37 IBM System/360 objavljen 1964.g. u razvoj uloženo 5 milijardi dolara prva unapred planirana familija računara: 1. svi računari familije su imali identičan ili sličan skup instrukcija. 2. svi računari u familiji su imali identičan ili sličan operativni sistem 3. svaki od jačih modela je u odnosu na slabije za veću cenu nudio i veću brzinu, zbog veće brzine izvršavanja instrukcija; veći broj kanala na koje je moglo da se priključi veći broj U/I jedinica; veću količinu unutrašnje memorije. Figure 34: Konzola sistema IBM System/360 Figure 35: IBM System/360

43 38 CPU Upravljač kanala Centralna memorija Kanal 0 Kanal 1... Kanal n Ostala periferija Štampači Mrežni kontroleri Klaster kontroleri Terminali Kontroleri diskova Disk jedinice Kontroleri traka Jedinice traka Figure 36: Osnovna topologija arhitekture S/360 i prvih modela S/370

44 39 PDP-8 objavljen 1964.godine, proizvod kompanije Digital Equipment Corporation PDP-8 (Programmed Data Processor - 8) je prvi miniračunar koji se pojavio na tržištu relativno jeftin oko dolara ugradjivan od strane OEM proizvodjača u njihove sisteme za dalju prodaju uveden koncept magistrale Figure 37: PDP-8i Figure 38: PDP-8i ugradjen u uredjaj Konzolni kontroler CPU Centralna memorija U/I uredjaj... U/I uredjaj Omnibus Figure 39: Struktura magistrale računara PDP-8

45 40 Četvrta generacija računara: 1972.g. danas dalja minijaturizacija LSI (1971), VLSI (1979) poluprovodnič ka memorija pojava mikroprocesora (Intel 4004, 1971.g.) PC rač unari (Altair 8800, 1975.g.) Figure 40: Prvi PC računar MITS Altair 8800 dalji razvoj softvera i operativnih sistema

46 41 razvoj komunikacija i rač unarskih mreža povećava se korišćenje superrač unara Figure 41: CRAY-I Početak projekta 1972.g. Završetak projekta 1976.g. Brzina: 166MFLOPS-a Tehnologija: integrisana kola Učestanost časovnka: 83MHz Dužina reči: 64 bita 128 instrukcija Težina računara: oko 2,4 tone

47 Globalna struktura računarskog sistema Fon Nojmanova mašina Delovi fon Nojmanovog izveštaja o EDVAC-u:... pošto je takav uredjaj prvenstveno računar, on bi trebao dosta često da izvodi osnovne aritmetičke operacije. Te operacije su sabiranje, oduzimanje, množenje i deljenje. Stoga je razumljivo da treba da sadrži specijalizovane organe koji obavljaju te operacije... U svakom slučaju, kao poseban deo treba da postoji centralni aritmetički (eng. central arithmetical) organ, CA računara. Logička kontrola uredjaja, tj. redosleda mogućih operacija može da bude izvedena mnogo efikasnije od strane centralnog organa za upravljanje. Kako uredjaj treba da bude prilagodljiv, tj. da bude za opšte namene, mora da postoji razlika izmedju specifičnih instrukcija koje definišu pojedinačni problem i služe za njegovo rešavanje, i opštih, za upravljačke organe koji nadgledaju kako se izvode te specifične instrukcije... Pod centralnim upravljanjem (eng. central control), CC podrazumevamo drugu od prethodnih funkcija, a organi koji je sprovode formiraju drugi specifičan deo računara. Bilo koji uredjaj koji izvodi dugačak i komplikovan niz operacija (posebno izračunavanja) mora da ima odgovarajuću memoriju... Instrukcija koja upravlja specifičnim problemom može da sadrži odgovarajući materijal... Ovaj materijal mora da se pamti... U svakom slučaju, ukupna memorija (eng. memory), M čini treći specifični deo računara... Specifični delovi CA, CC (dalje označeni sa C) i M odgovaraju asocijativnim neuronima ljudskog nervnog sistema. Ostaje još da se govori o ekvivalentu

48 2 senzora i motorike neurona. Taj ekvivalent predstavlja ulazne i izlazne organe uredjaja... Uredjaj mora da podržava ulaz i izlaz preko kontakta sa nekim specifičnim medijumom tog tipa. Taj medijum koji ćemo nazvati medijum za spoljašnje snimanje (eng. recording) uredjaja, R... Uredjaj mora da ima organe za prenošenje informacija od R ka specifičnim delovima C i M. Ti organi formiraju četvrti specifični deo računara, ulaz, I. Videće se da je najbolje vršiti sve transfere iz R (preko I) u M, a nikada direktno iz C... Uredjaj mora da ima organe za prenošenje... iz specifičnih delova C i M u R. Ti organi formiraju peti specifični deo računara, izlaz, O. Videće se da je opet najbolje vršiti sve transfere iz M (preko O) u R, a nikada direktno iz C... Kao što se iz teksta vidi, fon Nojman je pokušao da napravi analogiju izmedju čoveka i predložene strukture svoje mašine.

49 3 Centralna procesorska jedinica Glavna memorija Aritmetičko logička jedinica Upravljačka jedinica U/I uredjaji Slika 1: Struktura IAS računara Centralna procesorska jedinica Aritmetičko logička jedinica AC MQ Aritmetičko logička kola Glavna memorija M Instrukcije i podaci PC PRM PRI Instrukcije i podaci U/I uredjaji Adrese RMA Kontrolni Signali... IR Kontrolna kola Upravljačka jedinica Slika 2: Detaljnija struktura IAS računara

50 4 Karakteristike IAS računara: IAS je imao 1000 lokacija u memoriji koje su nazvane reči. Reč je sadržavala 40 binarnih cifara. Pošto su u memoriji čuvani i instrukcije i podaci, brojevi su bili predstavljeni u binarnom obliku pri čemu je jedan bit označavao znak a ostalih 39 vrednost. Instrukcije su bile predstavljene u obliku binarnih kodova; svaka reč je sadržavala dve 20-bitne instrukcije. Instrukcija je posedovala 8-bitni kod operacije i 12-bitnu adresu reči u memoriji (u intervalu 0-999). Centralni procesor je sadržavao registre definisane na sledeći način: Prihvatni registar memorije (PRM). Ovaj registar je sadržavao reč koja je trebalo da se sačuva u memoriji, ili se koristio kao prijemno polje pri prenosu reči iz memorije. Registar memorijskih adresa (RMA). Sadržaj ovog registra je bio adresa reči u memoriji iz koje je trebalo preneti sadržaj u PRM ili u koju je trebalo preneti sadržaj iz PRM. Instrukcioni registar (IR). Ovaj registar je sadržavao 8-bitni kod operacije koja se trenutno izvršava. Prijemni registar instrukcija (PRI). U njemu je privremeno čuvana instrukcija iz desne polovine reči. Brojač instrukcija (PC). Oznaka PC je akronim od naziva na engleskom: program counter. Ovaj registar je čuvao adresu sledećeg para instrukcija koje je trebalo preneti iz memorije. Akumulator (AC) i Množilac/Delilac (MQ) (oznaka MQ je akronim od naziva na engleskom: multiplicator/quotient). U njima su se privremeno čuvale operacije i rezultati operacija koje su izvodjene u aritmetičko logičkoj jedinici (eng. arithmetic logic unit, ALU). Npr. ako je rezultat množenja dva 40- tocifrena broja bio 80-tocifreni broj tada se 40 bitova veće težine čuvalo u AC a 40 bitova manje težine u MQ registru.

51 5 IAS je instrukcije izvršavao u instrukcionim ciklusima. Svaki instrukcioni ciklus je imao dva podciklusa: Ciklus pripreme u kome se operacioni kod naredne instrukcije smeštao u IR, dok se adresni deo smeštao u RMA. Instrukcija je uzimana iz PRI ili iz memorije odakle se prvo smeštala u PRM, a zatim njeni delovi prenosili u PRI, IR i RMA. Ciklus izvršavanja u kome su kontrolna kola u upravljačkoj jedinici interpretirala operacioni kod instrukcije i slala odgovarajuće kontrolne signale koji su označavali da treba preneti podatke ili izvršiti operaciju od strane ALU. IAS računar je imao ukupno 21 mašinsku instrukciju koje su bile podeljene u pet grupa: 1. instrukcije za prenos podataka 2. instrukcije bezuslovnog grananja 3. instrukcije uslovnog grananja 4. aritmetičke instrukcije 5. instrukcije za modifikaciju adrese Pri opisu značenja instrukcija iz naredne tabele korišćena je sledeća notacija: S(L) označava sadržaj lokacije L. X Y označava upisivanje vrednosti X u lokaciju Y. X označava apsolutnu vrednost X. Pri tome lokacija može biti AC (akumulator), MQ registar ili memorijska lokacija.

52 6 Tip instrukcije Operacioni kod Instrukcija Opis Prenos LOAD M(X) podataka Sadržaj memorijske lokacije X se prenosi u akumulator: S(X) AC LOAD -M(X) -S(X) AC LOAD M(X) S(X) AC LOAD - M(X) - S(X) AC LOAD MQ,M(X) S(X) MQ LOAD MQ S(MQ) AC STOR M(X) S(AC) X Bezuslovni skok JUMP M(X,0:19) Izvršava se instrukcija zapisana u levoj polovini sadržaja memorijske lokacije X JUMP M(X,20:39) Izvršava se instrukcija zapisana u desnoj polovini sadržaja memorijske lokacije X Uslovni skok JUMP+ M(X,0:19) Ako je sadržaj akumulatora nenegativan izvršavanje se prenosi na instrukciju zapisanu u levoj polovini sadržaja memorijske lokacije X JUMP+ M(X,20:39) Ako je sadržaj akumulatora nenegativan izvršavanje se prenosi na instrukciju zapisanu u desnoj polovini sadržaja memorijske lokacije X Aritmetičke instrukcije ADD M(X) S(AC) + S(X) AC ADD M(X) S(AC) + S(X) AC SUB M(X) S(AC) - S(X) AC SUB M(X) S(AC) - S(X) AC MUL M(X) Pomnoži S(MQ) sa S(X). Polovinu rezultata veće težine upiši u AC, a polovinu manje težine u MQ Modifikacija adrese DIV M(X) Podeli S(MQ) sa S(X). Količnik se upisuje u MQ a ostatak u AC LSH S(AC)*2 AC, tj. pomeri sadržaj akumulatora ulevo za jedno mesto RSH S(AC)/2 AC, tj. pomeri sadržaj akumulatora udesno za jedno mesto STOR M(X,8:19) Zameni adresno polje u levom delu sadržaja na memorijskoj lokaciji X sa 12 krajnje desnih bitova AC STOR M(X,28:39) Zameni adresno polje u desnom delu sadržaja na memorijskoj lokaciji X sa 12 krajnje desnih bitova AC Tabela 1: Instrukcije IAS računara

53 7 Izgled savremenog računarskog sistema Najveći broj današnjih računarskih sistema je zasnovan na fon Nojmanovoj arhitekturi računarskog sistema. Osnovni koncepti ove arhitekture su: 1. Računarski sistem poseduje samo jednu memoriju u kojoj se čuvaju i podaci i instrukcije. Izmedju zapisa podataka i instrukcija ne postoje razlike, tj. jedino od načina interpretacije zavisi koji sadržaj će biti shvaćen kao podatak a koji kao instrukcija. 2. Memorija računara je adresibilna po lokacijama kojima se može pristupiti bez obzira kakav im je sadržaj. 3. Izvršavanje instrukcija se izvodi strogo sekvencijalno, sem ukoliko drugačije nije eksplicitno naglašeno (npr. izvršavanjem instrukcije skoka se može modifikovati redosled izvršavanja instrukcija). Diskovi Štampač Jedinice traka CPU Kontroler diskova Kontroler štampača Kontroler traka Kontroler memorije Sistemska magistrala Memorija Slika 3: Savremeni računarski sistem

54 8 Sistem prekida Na slici 4 je prikazan rad aplikacije koja iza svakog koraka obrade štampa dobijene rezultate. Segmenti koda označeni sa (1), (2) i (3) predstavljaju niz instrukcija koji ne uključuje ulaz ili izlaz. WRITE predstavlja poziv U/I programa koji treba da obavi tekuću U/I operaciju. U/I program čine tri komponente: Niz instrukcija označen sa (4) na slici, koji vrši pripremu tekuće U/I operacije. Uključuje prepisivanje podataka koji treba da se odštampaju u posebni bafer i pripremu parametara za izdavanje komande uredjaju. Stvarna U/I komanda. U njoj se izdaje komanda uredjaju koji obavlja zahtevanu akciju. Niz instrukcija označen sa (5) na slici, koji kompletira zahtevanu operaciju.

55 9 Korisnički program U/I program (1) (4) write(...) U/I komanda (2) write(...) (5) END (3) write(...) (a) Bez sistema prekida Korisnički program U/I program (1) (4) write(...) (2a) U/I komanda (2a) write(...) (3a) (3a) write(...) Interrupt handler (5) END (b) Sa sistemom prekida (kratka U/I operacija kompletira se pre pojave novog U/I zahteva) Slika 4: Tok izvršavanja programa sa i bez sistema prekida Korisnički program U/I program (1) (4) write(...) U/I komanda (2) write(...) Interrupt handler (3) write(...) (5) END (c) Sa sistemom prekida (duga U/I operacija ne kompletira se pre pojave novog U/I zahteva)

56 10 U višekorisničkom sistemu u istom trenutku može da se javi više prekida koje su generisali različiti programi ili uredjaji. Načini obrade višestrukih prekida su: 1. Onemogućivanje prekida, kada se ostali prekidi onemogućuju dok se ne završi obrada tekućeg. Onemogućivanje se vrši tako što procesor ignoriše novonastale prekide koji se odlažu u red. Po završetku obrade tekućeg, procesor proverava stanje u redu i počinje obradu prekida koji je prvi u redu. 2. Definisanje prioriteta prekida, uz davanje dozvole prekidima višeg prioriteta da prekinu izvršavanje (sistemskog) programa koji vrši obradu prekida sa nižim prioritetom.

57 11 Brzina obrade podataka Jedan način merenja brzine računara (odn. procesora) je prema broju mašinskih instrukcija u sekundi koje CPU može da obradi. Jedinica mere se naziva MIPS (eng. millions of instructions per second): Intel Pentium mikroprocesor (na 100MHz) ima oko 100 MIPS-a Intel Pentium mikroprocesor (na 200MHz) ima oko 280 MIPS-a Intel Pentium Pro mikroprocesor (na 200MHz) ima oko 400 MIPS-a Intel Pentium II mikroprocesor (na 400MHz) ima oko 830 MIPS-a Intel Pentium 4 mikroprocesor (na 1.5GHz) ima oko 1700 MIPS-a, Intel Pentium 4 mikroprocesor (na 2GHz) ima oko 3900 MIPS-a, IBM PowerPC 750CX mikroprocesor (na 400MHz) ima oko 930 MIPS-a Motorola PowerPC MPC7450 mikroprocesor (na 733MHz) oko 1300 MIPS-a. Motorola PowerPC MPC7457 mikroprocesor (na 1GHz) oko 2310 MIPS-a. Brzina superračunara se meri u FLOPS-ima (eng. floating point operations pre second) Na primer, prvi superračunar CRAY-1 je imao brzinu od 166MFLOPS-a, dok IBM ASCI White (objavljen juna godine) ima brzinu od 12.3TFLOPS-a. Drugi način merenja brzine računara je vreme potrebno za izvršavanje jednog instrukcionog ciklusa. milisekunde (10 3 ) za vrlo spore mašine, mikrosekunde (10 6 ) za uobičajenu klasu mikroračunara, nanosekunde (10 9 ) za mainframe računare i servere, pikosekunde (10 12 ) kod najbržih eksperimentalnih računara. Propustnost (eng. throughput) predstavlja broj programa koji mogu da završe obradu u nekom vremenskom intervalu. Merenje snage na ovaj način je komplikovaniji jer zavisi i od operativnog sistema i od programa sa kojima se merenje vrši. Postoje i drugi načini za merenje snage računarskog sistema kao što je broj transakcija u sekundi, itd.

58 Ulazno/izlazni podsistem Obezbedjuje vezu računarskog sistema sa ulazno/izlaznim (perifernim) uredjajima. U/I moduli Periferni uredjaji su priključeni na računarski sistem preko uredjaja koji se naziva U/I modul. U/I modul komunicira direktno sa procesorom i procesor preko njega obavlja svu potrebnu komunikaciju sa U/I uredjajima. Razlog ovakvog povezivanja: performanse, svaki periferni uredjaj radi u skladu sa odredjenim pravilima čije bi uključivanje u procesor znatno usporilo operacije procesora, dok bi sa druge onemogućilo dodavanje novih tipova U/I uredjaja Glavne funkcije U/I modula su: 1. Kontrola i uskladjivanje saobraćaja. 2. Komunikacija sa procesorom. 3. Komunikacija sa uredjajima. 4. Prihvatanje podataka. 5. Otkrivanje grešaka. Kod ličnih računara i radnih stanica, ako uredjaj komunicira sa računarom preko veze u samo jednoj tački, ta tačka priključka se naziva port. U/I port se najčešće sastoji od četiri registra koji se nazivaju registri statusa, kontrole, primljenih i poslatih podataka (eng. status, control, data in, data out).

59 2 Tehnike izvršavanja U/I operacija Programirani U/I Kada CPU izvršava program i naidje na zahtev za U/I operacijom, on odredjuje potrebne adrese, spoljašnji uredjaj na kome se izvodi U/I operacija i šalje komandu odgovarajućem U/I modulu. Prekidima upravljan U/I Prekidima upravljan U/I se primenjuje na skoro svim računarskim sistemima, bez obzira na njihovu veličinu. Izuzetak mogu da budu jedino računarski sistemi sa vrlo ograničenom funkcijom (npr. u sistemu postoji samo jedan uredjaj i procesor je zadužen samo za njegovu kontrolu).

60 3 DMA Direktan pristup memoriji (eng. direct memory access, DMA) je tehnika kojom se eliminiše potreba za intervencijom CPU-a pri prenosu podataka izmedju memorije i U/I modula. DMA zahteva dodatni modul priključen na sistemsku magistralu koji se naziva DMA kontroler specijalizovani procesor koji može da izvršava programirani U/I. DMA kontrolni blok: adresa uredjaja sa koga se vrši prenos ili na koji treba upisati podatke pokazivač na lokaciju u memoriji gde treba preneti podatke u slučaju unosa, odnosno odakle treba preneti podatke u slučaju izlaza informacije o broju bajtova koje treba preneti i identifikaciju akcije (čitanje ili pisanje) koja se zahteva. CPU formira DMA kontrolni blok, predaje njegovu adresu DMA kontroleru i prelazi na druge poslove. Po završetku operacije, DMA šalje prekid procesoru kojim ga obaveštava da je operacija izvršena.

61 4 U/I procesori i kanali Kanal je U/I modul koji uključuje U/I procesor koji može da izvršava U/I instrukcije u memoriji. U/I modul koji ima iste mogućnosti kao i kanal i uz to poseduje sopstvenu memoriju se naziva periferni procesor. Varijante u kojima se javljaju kanalski procesori su: selektor kanal, koji omogućuje povezivanje više brzih perifernih uredjaja; bajt multipleksor kanal, koji se koristi za prenos podataka do (više) sporih uredjaja; blok multipleksor kanal, koji se koristi za prenos podataka do (pojedinačnih) brzih uredjaja.

62 5 Pitanja i zadaci 1. Opišite tehnike izvršavanja U/I operacija. 2. Koja tehnika se najčešće primenjuje u PC računarima, koja u radnim stanicama, a koja u mainframe računarima?

63 Ulazni uredjaji Tastatura Slika 1: Tastatura

64 2 Miš i trackball Slika 2: Miš Slika 3: Miš sa kuglicom Slika 4: Različiti oblici trackball-a

65 3 Površine osetljive na dodir Uredjaji zasnovani na perima za označavanje 1. Uredjaji koji se koriste kao elektronska tabla za pisanje i koji dozvoljavaju korisniku da putem menija izabere željenu opciju. 2. Uredjaji koji se koriste u notebook računarima sa elektronskim perom za zapisivanje i tablet ekranom koji je osetljiv na dodir. Korisnik unosi podatke pisanjem po ekranu. Specijalizovani softver prepoznaje i transformiše unete podatke u oblik kucanog teksta. Na takav sistem obično može da se priključi i spoljašnja tastatura (npr. IBM Thinkpad objavljen godine). 3. Treću grupu uredjaja čine tzv. lični digitalni pomoćnici (PDA, personal digital assistant). Slika 5: PDA

66 4 Ekrani osetljivi na dodir Ekrani osetljivi na dodir Slika 6: Ekrani osetljiv na dodir

67 5 Digitajzeri, tableti za digitalizovanje Slika 7: Tableti za digitalizovanje

68 6 Sistemi za prepoznavanje govora Sadrži mikrofon priključen na računarski sistem. Procesor signala analizira reči izgovorene u mikrofon i konvertuje ih u skup zapisa u digitalnom obliku. Svaki zapis predstavlja zapis svuka u veoma kratkom trajanju (obično oko 1/1000 deo sekunde). Računar zatim poredi izgovorene reči sa uskladištenim oblicima. Kada se upare odgovarajuće vrednosti, računar prepoznaje reč. Za odredjivanje kategorija i značenja zvukova koriste se neuronske mreže, ekspertni sistemi kao i rasplinuta (eng. fuzzy) logika.

69 7 Ulazni uredjaji zasnovani na biološkoj povratnoj sprezi Odeća od elastične likre koja se tesno pripija uz telo ili ruku. Senzori u odeći otkrivaju i mere pokrete i prenose dobijene podatke preko optičkih kablova do računara koji odredjuje poziciju nosioca odeće. Ovakva odeća se koristi u aplikacijama zasnovanim na virtuelnoj stvarnosti (slika8). Slika 8: Uredjaj za prikaz virtualne stvarnosti Rukavice, koje se prave od istog materijala i rade na istom principu kao i odeća. Rukavice su opremljene i dodatnim senzorima koji pokušavaju da predstave čulo dodira. Robotske šake (takodje nazvane i egzoskeleti) od laganog metalnog materijala koji formira skelete koji se montira oko ruke korisnika.

70 8 Uredjaji koji prepoznaju zapis magnetnim mastilom Slika 9: Cek koji sadrži zapis magnetnim mastilom

71 9 Sistemi za optičko prepoznavanje Skener osvetljava karakter (kod, oznaku) i konvertuje šrafuru formiranu refleksijom u digitalni format. Dobijeni digitalni format dešifruje sistem za optičko prepoznavanje. Prepoznavanje optičkih oznaka čitači optičkih oznaka skeniraju posebno napravljeni obrazac tražeći tragove olovke u obliku kruga ili ispunjenog kvadrata. Sistem za optičko prepoznavanje karaktera (eng. recognition). OCR - optical character POS terminali (eng. point-of-sale) Bar kodovi

72 10 Čitači magnetnih kartica Kartice: papirne plastične... Magnetne kartice poseduju odredjen broj kanala za zapis podataka. Podaci se mogu čitati različitim vrstama skenera, bilo pokretnim bilo nepokretnim. Sistemi koji uključuju slike Senzori A/D konvertor

73 Izlazni uredjaji Ekrani Video terminal (eng. video display terminal, VDT), monitor, CRT (eng. cathode ray tube),...

74 2 CRT-ovi Slika 1: Izgled CRT ekrana i načina na koji formira sliku

75 3 Ekrani sa ravnim panelom Slika 2: LCD ekran Slika 3: Gas-plazma ekran

76 4 Karakteristike ekrana alfanumerički/grafički monohromatski/u boji. Grafika 8-bitna 256 različitih boja 16-bitna boja 24-bitna preko 16 miliona boja rezolucija (jasnost i oštrina) slike na ekranu veličina prostora izmedju piksela (engl. dot pitch - povezanost tačaka) učestalost osvežavanja slike (eng. refresh rate). formiranje nove slike sa ili bez preplitanja (eng. interlace) sa starom slikom jednofrekvencijski/višefrekvencijski ekrani (eng. multiscan odnosno multisinc). širina propusnog opsega (brzina uključivanja i isključivanja elektronskog mlaza) veličina dijagonale

77 5 Standard Komentar MDA (Monochrome Display Adapter) CGA (Color Graphics Adapter) HGC (Hercules Graphics Card) EGA (Enhanced Graphics Adapter) VGA (Video Graphics Array) SVGA (Super VGA) Uveden godine. Prikazuje 25 linija sa po 80 karaktera teksta na monohromatskom ekranu. Takodje je uveden god. Podržava grafiku u rezoluciji 640x200 (monohromatski) i u rezoluciji 320x300 (sa 4 boje). Uveden god. Podržava grafiku u rezoluciji 720x348 na monohromatskim ekranima. Uveden je god. Podržava grafiku rezolucije 640x350 u 16 boja. Zamena je za CGA standard. Uveden je sa PS/2 serijom računara. Podržava grafiku u rezoluciji 640x480 sa 256 boja. Verzija VGA sa višom rezolucijom. Podržava grafiku u rezoluciji 800x600 sa više od 16 miliona boja. XGA (extended Graphics Array) Podržava grafiku u rezoluciji 1024x768. SXGA (Super XGA) Podržava grafiku u rezoluciji 1240x1024. UXGA (Ultra XGA) Podržava grafiku u rezoluciji 1600x1200. QXGA (Quad XGA) Podržava grafiku u rezoluciji 2048x1536. QSXGA (Quad SXGA) Podržava grafiku u rezoluciji 2550x2048. QUXGA (Quad UXGA) Podržava grafiku u rezoluciji 3200x2400. QUXGA-W(Wide QUXGA) Podržava grafiku u rezoluciji 3840x2400. Tabela 1: Različiti standardi prikazivanja za ekrane PC računara

78 6 Emisioni standardi MPR II TCO 95 MPR III TCO 99

79 7 Štampači štampači sa dodirnim mehanizmom (eng. impact printers) i štampači bez dodirnog mehanizma (eng. non-impact printers). Štampači sa dodirnim mehanizmom Ova vrsta štampača formira otisak u neposrednom fizičkom dodiru mehanizma za štampanje sa papirom. Pritiskom na traku sa specijalnim mastilom (eng. ribbon) mehanizam za štampanje ostavlja trag na papiru. iglični (ili matrični) štampači (eng. dot matrix printers) štampači sa lancem štampači sa trakom Štampači bez dodirnog mehanizma laserski štampači ink-jet štampači štampači sa toplotnim prenosom (eng. thermal transfer) otiska

80 8 Laserski štampači Slika 4: Laserski štampači Ink-jet štampači Štampači sa toplotnim prenosom otiska

81 9 Ploteri Slika 5: Ploteri

82 10 Uredjaji za audio izlaz Uredjaji koji proizvode glas konvertuju digitalne podatke u zvuk koji ljudsko uho poistovećuje sa govorom: Elementarniji metod se zasniva na čuvanju digitalnog zapisa stvarnog ljudskog glasa kojim su izgovorene reči i njegovom konvertovanju u zvuk prema potrebama. Ovaj metod je ograničen brojem reči koje su prethodno smeštene u računaru. Složeniji metod koristi govorni (zvučni) sintetizator za formiranje veštački generisanih zvukova. Korišćenjem softvera koji prevode tekst u zvuk, sintetizator konvertuje sačuvan tekst u oblik pogodan za zvučni izlaz. Zatim se vrši translacija reči u foneme od kojih se formira kompletna zvučna reč.

83 11 Uredjaji za prikaz virtuelne stvarnosti Slika 6: HMD ekrani Slika 7: Naočare sa ekranom u boji koji projektuje sliku direktno u oko

84 12 D/A konvertori Multimedijalni sistemi Audio ulaz i izlaz Video ulaz/izlaz Memorija jedan minut svuka = 600KB jedan kadar (slika u boji) = oko 1MB Kompresija slike (i do 170:1) bez gubljenja kvaliteta.

85 Unutrašnja memorija Karakteristike memorije Stalnost zapisa Fizički tip medijuma Kapacitet Jedinica prenosa Adresivost. Adresivost predstavlja svojstvo memorije da joj se može pristupiti pomoću adrese. Memorije mogu biti: adresive, ako se pomoću adrese može pristupiti jednom bajtu ili jednoj reči; poluadresive, ako se pomoću adrese može pristupiti grupi bajtova (većoj od reči); neadresive, ako se posredstvom adrese ne može prići sadržaju memorije. Mogući način pristupa Cena 1. Sekvencijalni pristup 2. Direktan pristup 3. Slučajni pristup 4. Asocijativni pristup Performanse. Performanse memorije su odredjene sledećim parametrima: 1. Vreme pristupa 2. Vreme memorijskog ciklusa 3. Brzina prenosa Mogućnost promene sadržaja

86 2 Hijerarhija memorija Slika 1: Hijerarhija nekih memorija u računarskom sistemu

87 3 Glavna memorija Tipovi Tip memorije Kategorija Brisanje način upisa Samočitajuća Nije moguće Maska memorija (ROM) Memorija samo Programibilni ROM za čitanje (PROM) Izbrisivi PROM UV zraci, (EPROM) Memorija ceo čip Električno Izbrisivi najčešće Električno, PROM (EEPROM) za čitanje na nivou bajta Fleš memorija Električno, Električno na nivou bloka Memorija sa slučajnim upisno čitajuća Električno, Električno pristupom (RAM) memorija na nivou bajta Tabela 1: Tipovi poluprovodničke memorije RAM memorija Statička RAM memorija (eng. Static RAM, SRAM) za čuvanje podataka koristi flip-flop kombinatorne mreže. Dinamička RAM memorija (eng. Dynamic RAM, DRAM) se pravi od ćelija koje čuvaju vrednosti kao naboje u kondenzatorima. Prisustvo, odnosno odsustvo električnih naboja se interpretira kao 1 odnosno 0. Kako kondenzatori imaju prirodnu tendenciju da se isprazne, to je dinamički RAM ima potrebu za periodičnim osvežavanjem naboja da bi zadržao neizmenjen sadržaj.

88 4 Tehnologije izrade DRAM memorije FPM (eng. Fast Page Mode) EDO (eng. Enhanced Data Out) BEDO (eng. Burst EDO) ESDRAM i CDRAM (eng. Enhanced SDRAM i Cache DRAM) JEDEC SDRAM DDR SDRAM (eng. Double Data Rate SDRAM) SGRAM (eng. Synchronous Graphics RAM) RDRAM (eng. Rambus DRAM) SLDRAM (eng. Synchronous Link DRAM)

89 5 Keš memorija 1. L1 keš 2. L2 keš 3. L3 keš

90 Spoljašnja memorija Sadržaj spoljašnjem memorije je stalan po prestanku električnog napajanja ne gubi sadržaj. Magnetni diskovi Sastoje se od kružnih ploča Ploče su napravljene od metala ili plastike i prevučene supstancom koja poseduje magnetna svojstva. Podaci se upisuju preko posebnog provodnika sa navojnim kalemom koji se naziva upisno-čitajuća glava.

91 7 Slika 2: Izgled ploče diska

92 8 Slika 3: Disk jedinica sa više disk ploča

93 9 Formatiranje je proces upisa staza, sektora i kontrolnih podataka na disk. Kod medjusobnog odnosa cilindara, staza i sektora razlikujemo dve mogućnosti: 1. Kod disk uredjaja prethodnih generacija svaka staza sadrži istu količinu podataka. Zbog toga je gustina zapisa veća na unutrašnjim nego na spoljašnjim stazama. Ovi disk uredjaji su adresu podatka generisali kao uredjenu trojku koja je sadržavala broj cilindra, broj staze unutar tog cilindra i broj sektora unutar staze. 2. Disk uredjaji nove generacije se adresiraju kao jedan veliki jednodimenzioni niz logičkih blokova, pri čemu je logički blok najmanja jedinica prenosa. Veličina logičkog bloka je obično 512 bajtova, mada na nekim diskovima može biti i drugačija. Jednodimenzionalni niz logičkih blokova se redom preslikava u sektore diska. Sektor 0 je prvi sektor na prvoj stazi cilindra sa najvećim poluprečnikom. Proces preslikavanja se nastavlja u okviru ove staze, zatim kroz ostale staze na tom cilindru i posle toga kroz ostale cilindre idući od spoljašnjih cilindara ka unutrašnjim. Savremeni diskovi su organizovani u zone cilindara. U svakoj od tih zona broj sektora po stazi je konstantan, pri čemu zone na obodu imaju veći broj sektora od zona koje su bliže središtu diska. Uobičajeno je da spoljašnje zone imaju do 40% više sektora od unutrašnjih zona.

94 10 Formatiranje diska 1. Formatiranje niskog nivoa (eng. low-level formating, physical formating) upisuje na disk specijalne strukture koje se nazivaju sektori. Obično se radi u fabrici kao deo proizvodnog procesa. Omogućuje proizvodjaču da testira disk i inicijalizuje preslikavanje izmedju brojeva logičkih blokova i sektora diska koji nemaju oštećenje. Moguće je izabrati različite veličine sektora (256, 512 ili 1024 bajta). Veći sektor manji broj sektora na stazi manje zaglavlja i završnih slogova više prostora za podatke. Neki operativni sistemi rade samo sa diskovima koji imaju sektore veličine 512 bajta. Ne preporučuje se krajnjim korisnicima. 2. Logičko formatiranje. Da bi formatiran disk mogao da čuva podatke, potrebno je da operativni sistem upiše svoje strukture podatka na disk. Deljenje diska (particionisanje) u jednu ili više grupa cilindara. Logičko formatiranje u kome operativni sistem upisuje strukture podataka koje mu omogućuju rad sa datotekama. Ove strukture mogu da uključe preslikavanja izmedju praznog i zauzetog prostora na disku, kao i početne prazne direktorijume.

95 11 Karakteristike diska Broj upisno/čitajućih glava Jednostrani/dvostrani Fiksni/izmenjivi Vreme pristupa disku Vreme traženja (eng. seek time) koje predstavlja vreme potrebno za pomeranje ruke sa glavom na cilindar koji sadrži željeni sektor. Rotaciono kašnjenje (eng. rotational latency) je vreme čekanja da se usled rotacije diska željeni sektor pozicionira ispod glave. Opseg diska je ukupan broj prenetih bajtova podeljen sa ukupnim vremenom izmedju prvog zahteva za prenosom i završetka poslednjeg prenosa.

96 12 RAID tehnologija 1. DASD uredjaji (eng. Direct Access Storage Devices) 2. RAID (niz redundantnih nezavisnih diskova, eng. Redundant Array of Independent Disks). Podržava veliki broj jedinica diskova sa kontrolerskim čipom i ugradjenim specijalizovanim sofverom. Umesto smeštanja podataka na jedinicu diska jednim putem RAID istovremeno razmešta podatke preko više paralelnih puteva i na ovaj način dobija kraće vreme odziva. RAID nivoi 1. RAID-0 komadanje podataka. Podaci se pišu sekvencijalno (u komadima) na nekoliko različitih diskova umesto na jedan disk u kontinuitetu. Obezbedjuje poboljšanje U/I performansi ali ne nudi zaštitu od otkaza pojedinih komponenti. 2. RAID-1 dvostruko pisanje ili uzimanje slike podataka (eng. data mirroring). Isti podaci se pišu na dve različite diske jedinice istovremeno. Najprostija i najefikasnija RAID implementacija sa stanovišta performansi. Nedostatak povećana cena za dupliranje kapaciteta diskova, kao i problemi sa zaštitom obe kopije podataka od neautorizovanog pristupa. 3. RAID-2 korišćenje svih diskova kao jednog uredjaja za sve vrste pristupa. Podaci se dele u vrlo male komade (obično bajtove ili reči). Da bi rad bio efikasan svi diskovi moraju zajedno da se sinhronizuju. Kodovi za korekciju grešaka se izračunavaju za sve diskove i čuvaju na dodatnim diskovima. Ima efekta jedino u slučaju pojave jako velikog broja grešaka na diskovima.

97 13 4. RAID-3 sličan RAID-2; umesto ECC koda koriste se informacije o parnosti podataka. Koristi jedan redundantni disk koji se naziva disk parnosti. Informacije sa diska parnosti se koriste za potrebe oporavka podataka u slučaju otkaza nekog od ostalih diskova. Informacije o parnosti se izračunavaju za pojedinačne skupove bitova koji se nalaze na istoj poziciji na svim diskovima. Disk parnosti predstavlja usko grlo. 5. RAID-4 omogućuje pristup pojedinačnim delovima podataka. Parnost se računa za svaki bit odgovarajućih delova podataka na diskovima i dobijene vrednosti se čuvaju na redundantnom disku. Jedan logički upis zahteva dva fizička upisa. Disk parnosti predstavlja usko grlo. Vrlo retko se implementira. 6. RAID-5 sličan RAID-4; deli informacije o parnosti. Informacije o parnosti se dele i zapisuju na dva ili više diskova koji sadrže i podatke. Višestruke operacije pisanja po više diskova odlaganje izvršavanja pojedinih operacija Izbegava stvaranje uskog grla kao kod RAID-3 7. RAID-6 se ne koristi često u komercijalnim aplikacijama. Istovremeno se koriste dve šeme za kontrolu parnosti. Omogućuje se rekonstrukcija podataka i u slučaju otkaza dva diska. Povećana kompleksnost RAID obrade duža odlaganja izvršavanja programa. 8. U RAID-7 nivou svi U/I prenosi su asinhroni i nezavisno kontrolisani i keširani. Sva čitanja i pisanja su centralno keširana. Komunikacione kanale kontroliše poseban operativni sistem koji radi u realnom vremenu. Bitovi potrebni za kontrolu parnosti se čuvaju u kešu. Nedostatak ovog nivoa podržan je od strane samo jednog proizvodjača.

98 14 9. RAID-10 tehnologija omogućuje vrlo visoku pouzdanost kombinovanu sa visokim performansama. Suština slika podataka (kao kod RAID-1) se deli na više komada (kao kod RAID-0). Implementira se kao skup segmenata koji se sastoje od RAID-1 nizova diskova. Zahteva minimalno 4 diska za rad. Nedostaci visoka cena, slaba iskorišćenost diskova (zbog uzimanja kopije podataka) i ograničena skalabilnost (dodavanje novih diskova zahteva kompletnu rekonfiguraciju). Preporučuje se za servere baza podataka koji zahtevaju visoke performanse i otpornost na greške. 10. RAID-53 je implementiran kao podeljen niz (RAID-0) čiji se segmenti sastoje od RAID-3 nizova diskova. Vrlo visoka brzina prenosa podataka (od RAID-3) i obezbedjuje vrlo malo vreme pristupa (od RAID-0). Zahteva minimalno 5 diskova za rad. Nedostaci vrlo visoka cena, potreba za sinhronizacijom svih grupa diskova i loša iskorišćenost kapaciteta zbog deljenja podataka na različite diskove. 11. RAID-1+0 se implementira kao slika niza čiji su segmeni nizovi RAID-0 diskova. Otpornost na pojavu grešaka je ista kao i kod RAID-5 nivoa, a U/I performanse su slične RAID-0 nivou. Nedostaci nepostojanje zaštite od otkaza pojedinih komponenti (otkaz jednog diska uzrokuje pad celog sistema jer se u suštini radi o diskovima sa RAID-0 nivoom), vrlo visoka cena i ograničena skalabilnost (dodavanje novih diskova zahteva kompletnu rekonfiguraciju). Preporučuje se u slučajevima kada su potrebne visoke performanse ali ne i visoka pouzdanost, npr. kod aplikacija koje rade sa grafikom ili klasičnih servera datoteka.

99 15 Optički diskovi Uvedeni su godine kao medijum koji omogućuje digitalni zapis muzike (kompakt disk audio, CD-DA). Podaci se čitaju tako što ploča diska rotira ispod mehanizma za čitanje. Čuvanje i čitanje podataka se može izvesti na dva načina: 1. Mehanizmom koji se naziva konstantna ugaona brzina (eng. constant angular velocity, CAV). Pri rotaciji disk ploče konstantnom brzinom podaci na obodu diska prolaze ispod mehanizma za čitanje sporije nego podaci koji se nalaze bliže centru. Da bi mehanizam za čitanje mogao da čita u odredjenom vremenskom intervalu jednake količine podataka sa sa različitih staza ova razlika u brzinama je morala da bude nadoknadjena. Prostor izmedju bitova na delovima diska koji su bliži obodu je veći što omogćuje čitanje istom brzinom bez obzira na kojoj stazi su podaci zapisani. Potrebna brzina rotacije diska se naziva konstanta ugaona brzina. Prednost CAV zapisa je mogućnost pristupa svakom pojedinačnom bloku podataka pomoću adrese staze i sektora. olakšan je slučajni pristup podacima. Nedostatak CAV zapisa je relativno neekonomično korišćenje prostora na disku zbog različite gustina zapisa u sektorima.

100 16 Slika 4: Izgled diska koji koristi konstantu ugaonu brzinu

101 17 2. Mehanizmom koji se naziva konstantna linearna brzina (eng. constant linear velocity, CLV). Podaci se pakuju na celom disku u segmente jednake veličine, koji se skeniraju i čitaju istim tempom rotiranjem diska različitim brzinama. Disk rotira sporije kada se čitaju podaci bliže obodu nego kada se čitaju podaci bliže centru diska. Kapacitet staze i rotaciono kašnjenje se povećavaju kako je staza bliža obodu diska. Na taj način se čitanje zapisa obavlja konstantnom linearnom brzinom. Umesto više koncentričnih staza moguće je da postoji samo jedna staza u obliku spirale. Komplikovaniji slučajan pristup podacima

102 18 Slika 5: Izgled diska koji koristi konstantu lineanu brzinu

103 19 Optički diskovi se dele u tri grupe: 1. Diskove koji su su nasnimljeni i čiji sadržaj ne može da se menja. U ovu grupu spadaju CD-ROM diskovi, CD-DA diskovi i DVD-ROM diskovi, laserdiskovi, itd. 2. Diskove na koje korisnik može jednom da upiše neki sadržaj i posle toga ne može da ga menja. U ovu grupu spadaju CD-R diskovi, DVD-R i WORM diskovi. 3. Diskove čiji sadržaj može da se upisuje i briše bez ograničenja. U ovu grupu spadaju magnetno optički, CD-RW i DVD-RW diskovi. Performanse današnjih optičkih diskova su zadovoljavajuće što se tiče brzine; njihov glavni nedostatak je osetljivost na strujanje vazduha, prašinu i prljavštinu.

104 20 Neke karakteristike CD diskova Od optičkih diskova danas se najčešće koriste različiti oblici CD diskova. Neke karakteristike CD diskova su: Prečnik standardnog diska je 120mm, a debljina 1.2mm. Podaci se smeštaju sekvencijalno u sektorima veličine 2KB. Širina staze je 0.6µm, a prostor izmedju staza 1.6µm. Za zapis i čitanje podataka koristi se infracrveni laser talasne dužine 780nm. Gustina zapisa je 1Mb/mm 2, odnosno oko staza/inču. Najčešći problem koji se javlja kod CD diskova je da disk nije perfektno ravan i moguća je pojava horizontalne devijacije pri okretanju. Podaci se na CD diskovima zapisuju u skladu sa sledećim standardima: Red Book - CD DA Yellow Book - CD ROM Green Book - CD I Orange Book - CD za nasnimavanje White Book - video CD Blue Book - CD E

105 21 CD-DA CD-DA (eng. Compact Disc Digital Audio) se koristi za zapis muzike. Kapacitet diskova je 74, 80 ili 90 minuta muzike. Zapis sadrži: specifikaciju zvuka, sistem za modulaciju i otklanjanje grešaka, kontrolni sistem i sistem za prikaz, specifikaciju diska koja sadrži početni i završni prostor i prostor za program. Program može da sadrši najviše 99 staza različite dužine, pri čemu svaka staza poseduje indeks za direktno pozicioniranje.

106 22 CD-ROM CD-ROM (eng. Compact Disc Read Only Memory) dizajniran je za čuvanje različitih tipova računarskih podataka. Pored specifikacije CD-DA, CD-ROM sadrži i strukturu sektora sa ECC kodom i EDC kodom (eng. error detection code). Neke karakteristike CD-ROM-a su: Uvodi 2 načina zapisa: Način 1 - za računarske podatke Način 2 - za različite tipove podataka (ravni podaci, audio, video,...) Format logičkih podataka (sistem datoteka) može da bude: 1. ISO 9660 koji uključuje (a) Sadržaj diska (sistemski prostor, opis) (b) Nivo 1 - omogućuje zapis imena datoteka u formatu 8+3 karaktera, uz upotrebu samo velikih slova (c) Nivo 2 - omogućuje zapis imena datoteka dužine do 31 karaktera. (d) Nivo 3 - dopušta nekontinualan zapis datoteka. 2. Joliet - Ovaj format je Microsoft-ova podrška za dugačka imena datoteka. Prepoznaju ga samo Windows 95/98/XP, WindowsNT i Windows 2000 operativni sistemi. 3. Rock Ridge - predstavlja proširenje ISO 9660 za POSIX sisteme datoteka (na Unix-olikim operativnim sistemima). 4. UDF (univerzalni format podataka). CD ROM-XA je proširenje Yellow Book standarda u kome se za zapis podataka koristi strukutra po načinu 2 (ravni podaci, audio, video,...)

107 23 CD-I Dizajniran je specijalno kao dodatak televizoru, a sadrži informacije o tzv. potrošačkoj elektronici. CD-I sadrži kompletan sistem, zasnovan je na CD-ROM formatu, a može da sadrži video zapis, dodatke za prikazivanje pokreta, itd. CD za nasnimavanje CD mediji ovog tipa mogu da se nasnimavaju uz mogućnost postojanja više sesija. Postoje tri različite specifikacije: za magnetno-optičke diskove, za CD-WO (eng. CD-Write Only) i CD-R (eng. CD-Recordable) diskove, kao i za CD-RW (eng. CD- ReWritable) diskove. Najčešće korišćeni ISO 9660 zapis je neodgovarajući za CD-R, CD-RW (kao i za DVD) tehnologiju. Umesto njega koristi se UDF ISO koji propisuje zapisivanje paketa i postojanje virtualne tabele alokacija koja se zapisuje na kraju svake sesije. Ova tabela sadrži fizičke lokacije svake datoteke, kao i podatke iz prethodne virtualne tabele alokacija.

108 24 Video CD Karakteristike Video-CD diskova su: Format diska uključuje staze, prosto za VideoCD informacije, prostor sa stavkama za izvodjenje po segmentima i staze sa audio/video i CD-DA zapisima. MPEG enkodiranje audio/video zapisa na stazama. Prostor sa podacima korisnika za brzo pretraživanje. Primere prikazivanja sekvenci i kontrole ponavljanja. CD E CD-E definiše proširenja specifikacije CD-a (npr. dve sesije sačinjene od audio zapisa i zapisa podataka). Specifikacija diska uključuje dve sesije (audio i podaci), strukturu direktorijuma koja uključuje dodatane informacije, slike i podatke, MPEG format podataka za kadar slike (zamrznutu sliku), itd.

109 25 DVD diskovi DVD (eng. Digital Video Disc, Digital Versatile Disc) su optički diskovi većeg kapaciteta ali fizički iste veličine kao i CD-ROM diskovi. Kapacitet DVD diskova je 4,7GB po jednom nivou zapisa na jednoj strani diska, odnosno 18GB kod diskova sa zapisom na dva nivoa na obe strane diska. DVD uredjaj koristi crveni laser dužine 650nm dok CD uredjaj koristi infracrveni laser dužine 780nm (slike 6, 7). DVD diskovi sadrže DVD zaštitu od dupliranja, CSS (eng. Content Scrambling System), regionalno kodiranje (npr. 1 - USA, Kanada, 2 - Japan, Južna Afrika i Bliski istok, itd. ). Ovo kodiranje garantuje ekskluzivnost tržišta kao i različite vrste kontrola. Postoje DVD diskovi različitih formata: DVD ROM DVD Video DVD Audio DVD R DVD RAM/DVD-RW/DVD+RW Namena im je slična kao kod CD diskova. Slika 6: Površina DVD diska Slika 7: Površina CD diska

110 26 Nasnimljeni optički diskovi CD-ROM CD-ROM i CD-DA diskovi se prave pomoću master diska, koji se koristi kao matrica pomoću koje se formiraju kopije. Master disk se formira pomoću laserskog snopa velikog intenziteta. Površine sa rupicama na kopijama se presvlače bezbojnim lakom da bi se zaštitile od prljavštine i oštećenja. CD-ROM i CD-DA diskovi koriste CLV. Kapacitet ovih diskova zavisi od gustine zapisa i rastojanja izmedju staza, tj. delova spirale. Kacitet jednog CD-ROM diska je obično 700MB podataka, a CD-DA diska 80 minuta muzike. Postoje i CD-ROM i CD-DA diskovi iste (fizičke) veličine na kojima može da se zapiše 800MB podataka odnosno 90 minuta muzike. Vreme trajanja zapisa na CD-ROM i CD-DA diskovima se procenjuje na oko 100 godina.

111 27 Optički diskovi za jednokratno nasnimavanje CD-R diskovi WORM WORM (eng. Write-Once, Read-Many-times) diskovi sadrže tanak sloj aluminijuma izmedju dve ploče od stakla ili plastike. WORM uredjaj upisuje podatke na disk koristeći laserski zrak kojim izbuši malu rupu u aluminijumu. Pošto prostor na kome je rupa ne može da se vrati u prethodno stanje, u bilo koji sektor na disku može da se upisuje samo jednom i promena već upisanih podataka nije moguća. Iako je moguće uništiti informacije na disku pravljenjem novih rupica na površini, nije moguće menjati podatke jer bi ECC kod koji je pridružen svakom sektoru otkrio grešku zbog dodatih rupica. WORM diskovi koriste CAV način zapisa radi omogućivanja što bržeg pristupa podacima. Kapacitet WORM diskova se kreće od 1,2GB do 9,1GB, uz različit broj bajtova po sektoru (od 512 do 4096).

112 28 Optički diskovi sa promenljivim sadržajem Magnetno optički diskovi Diskovi sa promenom faze Disk sa promenom faze se pravi od materijala koji može da se nalazi u kristalnom ili amorfnom stanju. U zavisnosti od stanja u kome se nalazi, materijal reflektuje laserski zrak različitom jačinom. Fazni sistem koristi laserski zrak različite jačine radi promene faze na površini diska, čime menja stepen refleksije. Najpoznatiji optički diskovi koji spadaju u ovu grupu su CD-RW (eng. CD ReWritable) diskovi. Diskovi sa obojenim polimerom Kod diskova sa obojenim polimerom plastična površina je prekrivena slojem boje koji apsorbuje lasersku svetlost. Pri zagrevanju odredjenog mesta laserom boja može da otekne sa zagrevanog mesta i da formira prazninu u pokrivaču. Takodje, zagrevanje može da dovede do omekšavanja boje u okolini i smanjenja kontrasta u odnosu na okolinu.

113 29 Diskete Diskete su vrsta izmenljivih diskova sa relativno ograničenim kapacitetom. diskete. Postoji više vrsta disketa koje primenjuju različitu tehnologiju za čuvanje podataka, npr. magnetne diskete, optičke diskete, itd. su Magnetne diskete Magnetna disketa je tanka i savitljiva (eng. floppy - savitljiv) ploča plastike pokrivena slojem magnetnog materijala. Prva magnetna disketa pojavila se godine i imala je veličinu 8 inča; danas su u upotrebi diskete veličine 3.5 inča. Podaci se beleže pomoću sektorske metode zapisa. Na disketi postoji 40 do 80 staza koje se dele u sektore. Podela staza na sektore se vrši na dva načina: Na IBM PC (i njima kompatibilnim) računarima svaka staza ima isti broj sektora tako da su podaci u stazama sa manjim poluprečnikom mnogo gušće spakovani nego u stazama sa većim poluprečnikom. Na Apple Macintosh računarima svaka staza ima konstantu gustinu zapisa, tako da staze sa većim poluprečnikom sadrže veći broj sektora. Faktori od kojih zavisi kapacitet diskete: Da li disketa može da čuva podatke samo na jednoj ili na obe strane. Od broja staza na disketi, kao i broj bitova po inču koji se mogu upisati na disketu. DS/DD DS/HD DS/QD K 1.2MB 2.4MB K 1.44MB 2.88MB

114 30 Magnetne trake Magnetne trake su napravljene od tanke plastične trake i prevučene su supstancom koja može da se namagnetiše. Tradicionalne magnetne trake sa koturovima upisuju svaki bajt podataka sekvencijalno u kolone koje sadrže odredjen broj kanala. Kanali na traci predstavljaju polja u kojima se mogu upisivati informacije, odnosno bitovi informacija. Broj kanala na trakama varira od 7 (kod najstarijih modela koji su radili na računarima u BCD kodu), 9 (klasiňe trake sa koturovima), 18,...128, 256. Slika 8: Zapis podataka na 9-kanalnoj traci Klasične trake sa koturovima mogu da sadrže i do MB, dok kasete (slika 9) sa 256 kanala mogu da sadrže do 40GB podataka, odnosno 120GB sa kompresijom. Procenjeno vreme trajanja arhiviranih podataka na kasetama je 40 godina. Slika 9: Kasete

115 31 U poslednjoj deceniji je razvijeno više novih modela magnetnih traka od kojih su najznačajniji: DAT (eng. Digital Audio Tape). DLT (eng. Digital Linear Tape). LTO trake (eng. Linear Tape Open). Slika 10: Ultrium LTO trake

116 32 Ostali oblici spoljašnje memorije Mehurasta memorija PCMCIA kartični memorijski uredjaji Pametne kartice USB fleš uredjaj Slika 11: USB fleš uredjaj Memorijska dugmad Slika 12: Memorijska dugmad Slika 13: Mikročip u memorijskom dugmetu Memorijske kocke