Datorsystem

pic01b-datorystem
Bild 1: Datorsystem

Ett datorsystem omfattar flera elektroniska komponenter som arbetar tillsammans som en enhet. Ett datorsystem kallas ofta dator men inte ”data”.
DATOR syftar till maskiner medan DATA syftar till ettor och nollor datorer jobbar med.

Datorns arkitektur

Med datorns arkitektur menas hur datorns hårdvara och mjukvara fungerar tillsammans som ett system. Sedan 1940-talet har uppfattas ett datorsystem enligt modellen som matematikern John von Neumann tog fram.

Neumanns datorarkitektur är en konceptuell modell som visar hur en dator fungerar. Datorn är programmerbar, kan bearbeta information, kan tillhandahålla resultat och kan behålla det. En sådan dator består av tre hårdvarusystem:

  • En central processorenhet (CPU) med en styrenhet, en aritmetisk logikenhet (ALU), register (små lagringsområden) och en programräknare (Program Counter).
  • Ett huvudminnessystem som innehåller program som styr datorns funktioner.
  • Ett I / O-system.
Bild 2: Von Neumann datorarkitektur

En Von Neumann datormodell har kapacitet att genomföra sekventiella instruktionsexekveringar, det vill säga instruktion efter instruktion. Dock modellen innehåller en enda väg, antingen fysiskt eller logiskt, mellan primärminnet och CPU:ns styrenhet (Control Unit), vilket tvingar växling av instruktions- och exekveringscykler. Denna enda väg (gemensamt för instruktioner och data) kallas ofta för Von Neumanns flaskhals.

En Von Neumann datormodell kör program i cykler bestående av stegen Fetch – Decode – Execute samt Store. Arbetet kan beskrivas så här:

  1. Fetch – Styrenheten (Control Unit) hämtar nästa programinstruktion från minnet med hjälp av programräknaren som hjälper att bestämma var instruktionen finns.
  2. Decode – Instruktionen avkodas till ett språk som ALU kan förstå.
  3. Execute – Alla datakoder för operationer som krävs för att utföra instruktioner hämtas från minnet och placeras i register i CPU: n.
  4. Store – ALU enheten utför instruktionen och placerar resultaten i register eller minne.

Systembuss

De finna metalliska trådar som finns på ett moderkort kallas ”buss” och de sammanbinder hårdvarukomponenter såsom processor, minne, hårddisk, etc. Allt hårdvara i en dator jobbar tillsammans i ett system därför namnet ”systembuss”. Datorns systembuss omfattar Kontrollbuss, Adressbuss, och Databuss.

  • Databussen flyttar data från huvudminnet till CPU-registren (och vice versa).
  • Adressbussen innehåller adressen till de data som databussen för närvarande har åtkomst till.
  • Kontrollbussen bär nödvändiga styrsignaler som anger hur informationsöverföringen ska ske.
3: Datorns systembuss