Šios knygos "Kompiuterių sandara. Procesoriaus ir atminties įrenginių veikimo pagrindai" tikslas – išaiškinti bendrus principus ir terminus, taikomus kuriant skaitmenines technologijas ir skaitmeninius prietaisus, išmokyti jais naudotis sprendžiant tikrovėje kylančias problemas.
Daugiausia knygoje rašoma apie skaitmeninių kompiuterių komponentus, aptariami jų veikimo pagrindai.
Vadovėlyje pateikiama medžiaga apie skaičiavimo sistemas ir kodus, komandų sistemos atributus, procesoriaus ir atminties įrenginių veikimo pagrindus.
Principai ir terminai nagrinėjami ir aiškinami sprendžiant pavyzdžius, kurie yra knygos pagrindas. Aiškinama, kodėl aprašomieji dalykai buvo sukurti, įvardijami jų privalumai ir trūkumai, nurodomos taikymo sritys. Tuo stengiamasi lavinti kritinį mąstymą.
Turinys
Įvadas / 7
1. Skaičiavimo sistemos ir kodai / 11
1.1. Dvejetainė skaičiavimo sistema / 11
1.2. Aštuonetainė ir šešioliktainė skaičiavimo sistemos / 19
1.3. Kartotiniai gretiniai / 21
1.4. Duomenų formatai / 23
1.5. Logikos algebra / 43
1.6. Klaidas aptinkantys bei aptinkantys ir ištaisantys kodai / 51
Savarankiško darbo užduotys / 60
Kontroliniai klausimai / 65
2. Procesorius / 67
2.1. Pagrindinės kompiuterių architektūros / 67
2.2. Kompiuterio kaip baigtinio būvio automato metafora / 71
2.3. Procesoriaus sandara / 73
2.4. Komandos ciklas / 74
2.5. Pertrauktis ir įtaisų apklausa / 81
2.6. Komandų konvejeris / 83
2.7. Komandų konvejerio sąryšiai / 84
Savarankiško darbo užduotys / 89
Kontroliniai klausimai / 92
3. Komandų sistema / 93
3.1. Komandų skirstymas / 93
3.2. Trijų operandų komandos / 94
3.3. Dviejų operandų komandos / 96
3.4. Vieno operando komandos / 97
3.5. Komandos be operandų / 98
3.6. Adresavimo būdai / 101
Savarankiško darbo užduotys / 105
Kontroliniai klausimai / 108
4. Atminties sistema / 109
4.1. Loginė atminties sandara / 109
4.2. Atminties įtaisai / 117
4.3. Fizinė atminties sandara / 119
4.4. Spartinančioji atmintis / 130
Savarankiško darbo užduotys / 145
Kontroliniai klausimai / 149
5. Standieji ir puslaidininkiniai diskai / 151
5.1. Standieji diskai / 151
5.2. Puslaidininkiniai diskai / 161
5.3. RAID technologija / 165
Savarankiško darbo užduotys / 171
Kontroliniai klausimai / 173
Priedai / 175
A. Dešimtainės, dvejetainės, aštuonetainės ir šešioliktainės skaičiavimo sistemos simboliai / 175
B. C standarto duomenų tipo rėžiai / 176
C. C kalbos duomenų tipo rėžiai, kai kompiuteris 32-jų bitų / 176
D. C kalbos duomenų tipo rėžiai, kai kompiuteris 64-ių bitų / 177
E. Dažniausiai naudojamos komandos / 177
F. Unikodo ženklų kodai / 178
Dalykinė rodyklė / 179
Literatūra / 183
Įvadas
Šios knygos tikslas - paaiškinti bendruosius principus ir terminus, vartojamus kuriant skaitmenines technologijas ir skaitmeninius prietaisus, bei išmokti jais naudotis ir taikyti sprendžiant tikrovėje kylančias problemas. Čia tai daroma rašant apie kompiuterių sandarą.
Kai reikia aiškinti teoriją, turbūt vienas iš geresnių sprendimų būtų teoriją iliustruoti praktiniais uždaviniais, todėl šioje knygoje pateikiama daug uždavinių, kuriais autorius skaitytojui sudėlioja akcentus nagrinėdamas tam tikrą temą. Daugiau ar mažiau tai yra nuoseklus procesas, todėl ši knyga turėtų būti skaitoma ištisai - skyrius po skyriaus. Dar viena priežastis knygą skaityti skyrius po skyriaus yra terminai, kurių paaiškinti visų iš karto nesistengiama. Nepaisant to, kai kurie skyriai gali būti lengvai suprasti neperskaičius pirmesnių skyrių. Vertinga knygos dalis yra skyrius, kuriame pateikta literatūra. Knygoje cituojama tik dalis literatūros. Kita dalis nurodyta asmeninėms studijoms. Mano manymu, dauguma šios literatūros yra tokia, dėl kurios verta gaišti savo laiką.
Norint perprasti knygoje pateiktą medžiagą svarbu suprasti, kad dalykus galime grupuoti. Pavyzdžiui, skaitmeninės technikos pagrindas yra tranzistorius. Iš tranzistorių sudaromi elementarūs loginiai elementai IR, ARBA, NE ir t. t. Iš elementarių loginių elementų sudaromi kombinaciniai skaitmeniniai įtaisai, pavyzdžiui, tankintuvai, išskirtuvai, pussudėtuvai ir t. t. Naujai sudaryta schema yra sudėtingesnė už prieš tai buvusią ir paprastai jai priskiriama kokia nors konkreti funkcija. Taip aptariamą dalyką išskaidome į hierarchinius lygmenis. Tada dažnai vartojame tokius terminus kaip aukščiausias lygmuo, aukštesnis lygmuo, aukštas lygmuo ir t. t. Tai pasitelkiama šioje knygoje. Pradėtą pavyzdį su tranzistoriais galime tęsti, kol gausime tai, kas vadinama tipiška aukščiausio hierarchinio lygmens kompiuterio struktūra, kurią sudaro keturi pagrindiniai komponentai: centrinis procesorius, pagrindinė atmintis, įvesties ir išvesties sistema bei sisteminės magistralės. Išsamiausiai knygoje aprašyti tik centrinis procesorius ir pagrindinė atmintis. Apie magistrales bei įvesties ir išvesties sistemą beveik nekalbama. Dažnai trūkumai ar privalumai daro įtaką kokio nors dalyko taikymo sričiai. Skaitytojas pamatys, kad dalykas, dėl savo trūkumų netinkamas taikyti vienoje srityje, puikiai pasitarnauja kitoje. Norint akcentuoti tai, kas svarbiausia, šioje knygoje gausu sąrašų - svarbiausi dalykai išdėstomi papunkčiui, o kai kurie papildomai pateikiami pilkame fone. Teorija dažnai nesuveikia todėl, kad ji netaikoma praktikoje, dėl to skaitytojas prašomas šios knygos uždavinius išspręsti, o ne peržiūrėti. O kalbant dar konkrečiau, tai, kad kuri nors tema išmokta, žinosite tada, kai galėsite ją paaiškinti kitam. Norėdamas keliauti, neklausi, kaip keliauti, tiesiog pradedi keliauti. Kad keliauti būtų smagiau, prie kai kurių savarankiško darbo užduočių pateikti paaiškinimai ir atsakymai.
Rašant šią knygą lietuviški žodžių atitikmenys angliškiems buvo imami iš Dagienė et al. (2012) „Enciklopedinio kompiuterijos žodyno". Salia išversto termino ar sąvokos angliškas atitikmuo pateikiamas išnašoje. Atkreipkite dėmesį į tai, kad tiek lietuvių kalba, tiek anglų kalba tie patys dalykai gali būti vadinami skirtingai, todėl knygoje šalia pateikto angliško termino ar sąvokos papildomai nurodomas jo sinonimas. To priežastys įvairios, pavyzdžiui, skirtingi gamintojai naudoja skirtingus pavadinimus. Išnašos taip pat naudojamos paaiškinti dėstomai medžiagai nereikšmingą, tačiau įdomią informaciją. Toliau aptarkime medžiagą, kuri pateikiama knygos skyriuose.
Turbūt daugelis skaitytojų yra susidūrę su pirmajame vadovėlio skyriuje pateikta medžiaga apie skaičiavimo sistemas, tačiau skyriaus medžiaga apie kodus greičiausiai bus nauja, todėl tai, kas žinoma, galima praleisti, tai nesutrukdys suvokti kituose skyriuose pateiktą medžiagą. Siame skyriuje iliustruoti aiškinamus dalykus pasirinkti pavyzdžiai yra iš kompiuterių tinklų.
Antrajame skyriuje rašoma apie tai, kaip kokia nors konkreti architektūra įgyvendinama aparatine įranga. Iš esmės aptariami tik pagrindai ir tik tie aspektai, kurių reikia norint suprasti, kaip veikia kompiuteris.
Trečiasis skyrius skirtas paaiškinti dalykams, susijusiems su kompiuterių architektūra. Architektūra, kalbant apie kompiuterius, reiškia dalykus, kuriais gali naudotis asmuo, programuojantis asemblerio kalba, t. y. komandų sistema, adresavimo būdai ir registrai.
Ketvirtajame skyriuje aprašoma atmintis, į kurią įrašyti duomenys dingsta nutraukus įtampą. Nagrinėjama atminties hierarchija. Sis skyrius papildo tas žinias, kurios pateiktos antrajame ir trečiajame skyriuose. Technologijos moksluose nesistengiama sukurti ką nors naujo, jeigu galima pritaikyti sena, todėl, prieš pradedant skaityti penktąjį skyrių, vertėtų perskaityti ketvirtąjį, nes jame atkartojamos kai kurios sąvokos.
Penktasis skyrius skirtas atminčiai, į kurią įrašyti duomenys nedingsta nutraukus įtampą. Aprašomi standieji ir puslaidininkiniai diskai. Taip pat aprašoma RAID technologija. Lyginant su kituose knygos skyriuose pateikta medžiaga, šiame skyriuje pateikta medžiaga yra nauja, todėl ji nėra būtina norint suprasti kituose skyriuose pateikiamą medžiagą.
