CS111 - Lesson 1 - Lecture Book

Računar je sistem koji se sastoji iz više komponenti; čine ga hardverske i softverske komponente. Ako se prisećate nekog dobrog filma koji ste gledali, vi razmišljate o nečemu što je konceptualno. Film je nešto što se ne može opipati; ne možete ga uzeti i okačiti na zid ili prelomiti na pola; znači, on fizički ne postoji. Mogli biste da ga snimite na video traku – traka je fizička. Kada govorite o filmu, obično mislite na konceptualni film, a ne na traku na kojoj je on snimljen. Televizor koji koristite za gledanje filmova ima fizičku predstavu. Na njemu možete gledati tv program koji je opet konceptualan. Televizija znači kombinuje opipljive (televizijski aparat) i neopipljive predstave (tv program).

Računarski sistemi rade slično kao televizija. Oni kombinuju opipljive komponente koje nazivamo hardverom i konceptualne komponente, koje nazivamo softverom.

Hardverske komponente računarskog sistema su njegovi elektronski i mehanički delovi.

Softverske komponente sistema su podaci i programi koji postoje na tom računaru.

Osnovne hardverske komponente računarskog sistema su:

procesor

glavna memorija
sekundarna memorija
ulazni uređaji
izlazni uređaji

Hardverske komponente

Termini ulaz i izlaz ukazuju na tok podataka u i iz sistema. Na sledećoj slici su prikazane osnovne hardverske komponente računarskog sistema. Strelice ukazuju na tok podataka.

Slika 1: Osnovne komponente računara

Magistrala predstavlja grupu žica na matičnoj ploči računara. Preko nje teku podaci između komponenti. Većina uređaja je sa magistralom povezana preko kontrolora koji koordinišu aktivnosti uređaja i magistrale.

Procesor je elektronski uređaj koji u sebi sadrži milione drugih elektronskih uređaja – tranzistora. Procesor je mozak računara. On obavlja osnovne računske operacije u sistemu direktno, ili indirektno kontroliše sve ostale komponente. Procesor se često naziva centralnom procesorskom jedinicom (CPU - Central Processor Unit). Konkretan računar ima konkretan tip procesora. Personalni računari na primer, najčešće koriste procesore tipa ’’Pentium’’.

Memorija

Procesor je mozak računara. Sve računske operacije se obavljaju u njemu. Druge komponente učestvuju u radu (na primer, prebacuju podatke u i iz procesora), ali je procesor mesto gde se obavljaju osnovne akcije.

Za razliku od ljudskog mozga koji kombinuje memoriju sa mogućnošću obrade, procesor računara ima veoma malo memorije. On se zbog toga mora osloniti na druge komponente koje će skladištiti podatke i programe, kao i rezultate njegovih izračunavanja. Kod računarskih sistema postoje dva osnovna tipa memorije:

Glavna memorija

tesno povezana sa procesorom;
sadržaj se brzo i lako menja;
sadrži programe i podatke sa kojima procesor trenutno radi;
interakcija sa procesorom se obavlja u milionitim delovima sekunde.

Sekundarna memorija

sa glavnom memorijom povezana preko magistrale i kontrolora;
sadržaj se lako menja, ali je to u poređenju sa glavnom memorijom, vrlo sporo;
koristi se za dugotrajno skladištenje programa i podataka;
sa ovom memorijom procesor komunicira samo povremeno.

Glavna memorija je mesto gde se podaci i programi nalaze kada ih procesor aktivno koristi. Kada programi i podaci postaju aktivni, oni se kopiraju iz sekundarne memorije u glavnu. Ta kopija ostaje u glavnoj memoriji. Ova memorija je blisko povezana sa procesorom, tako da je prebacivanje instrukcija iz programa i podataka do procesora vrlo brzo. Glavna memorija se često naziva RAM memorijom. To je skraćenica za Random Access Memory. "Random" (slučajno) znači da se memorijskim ćelijama može pristupiti bilo kojim redosledom.

Kada ljudi kažu da računar ima "256 megabajta RAM-a", oni govore o njegovoj glavnoj memoriji. U glavnoj memoriji se ništa ne čuva za stalno. Ponekad se podaci tu nalaze samo nekoliko sekundi, odnosno samo onoliko vremena koliko su bili potrebni.

Sekundarna memorija je mesto gde se podaci i programi trajno skladište. Najčešće se kao uređaji za skladištenje koriste diskovi i diskete. Razlog postojanja dve vrste memorije se može ustanoviti iz sledeće tabele koja daje uporedan pregled karakteristika glavne i sekundarne memorije.

Glavna memorija	Sekundarna memorija
Brza	Spora
Skupa	Jeftina
Mali kapacitet	Veliki kapacitet
Povezana direktno sa procesorom	Nije povezana direktno sa procesorom

Ulazni i izlazni uređaji

Ulazni i izlazni uređaji omogućavaju računaru da komunicira sa spoljašnjim svetom. Tom prilikom se podaci prenose u i iz sistema. Ulazni uređaj se koristi za unos podataka u sistem. Neki ulazni uređaji su na primer, tastatura, miš, mikrofon, čitač bar koda.

Izlazni uređaji se koriste za slanje podataka iz sistema. Neki izlazni uređaji su, na primer, monitor, štampač i sl.

Softver

Softver obuhvata programe i podatke koje računar koristi; nalazi se na nekom uređaju, na primer, na disku, ali je sam po sebi neopipljiv. Softver se sastoji od programa i podataka. Programi su lista instrukcija koje procesor treba da izvrši. Podaci mogu biti bilo koje informacije koje program koristi. To mogu biti brojčani podaci, tekst, zvučni ili neki drugi podaci. Razlika između programa i podataka nije baš tako jasna kako bismo možda zaključili.

I programi, i podaci se u memoriji računara predstavljaju na isti način. Elektronika memorije računara ne pravi razliku između programa i podataka. Upravo ta činjenica da se i programi, i podaci skladište na isti način, jedna je od najvažnijih ideja u računarskim naukama. Računarski sistemi svoju memoriju koriste za ono što potrebe nalažu.

Tipovi programa

Postoje dve kategorije programa: Aplikacioni programi (aplikacije) su programi koje ljudi koriste za obavljanje nekog konkretnog posla. Računari i postoje upravo zato što ljudi imaju potrebu da koriste takve programe. Sistemski programi omogućavaju da hardver i softver jednog računarskog sistema rade kako treba. U sledećoj tabeli su dati primeri jedne i druge vrste programa.

Aplikacioni programi	Sistemski programi
Programi za obradu teksta	Operativni sistem
Igre	Sistem za kontrolu mreže
Sistemi za upravljanje bazama podataka	Program za izvršavanje nekog programskog jezika
Pretraživači web-a

Operativni sistemi

Najvažniji sistemski program je operativni sistem. Ovaj program je uvek prisutan kada računar radi. On koordinira rad svih hardverskih i softverskih komponenti sistema. Operativni sistem je odgovoran za pokretanje aplikacionih programa; za pronalaženje resursa koji su potrebni za rad tih programa. Tokom rada nekog aplikacionog programa operativni sistem rukuje detaljima vezanim za hardver koji su, tom prilikom - potrebni. Na primer, kada na tastaturi unesete neki karakter, operativni sistem određuje kojem programu je to namenjeno.

Savremeni operativni sistemi obično imaju grafički korisnički interfejs koji korisnicima omogućava da lako komuniciraju sa aplikacionim programima. Komunikacija se obično obavlja preko prozora, dugmadi, menija i tastature. Primeri operativnih sistema su ''Unix'', ''Windows'', ''Linux'', ''Solaris'' itd.

Operativni sistem je program. Isti hardver se može koristiti sa više operativnih sistema. Ponekad se operativni sistem može oštetiti; u tom slučaju ga morate ponovo instalirati. Sve dok operativni sistem ponovo ne bude u funkciji, ne možete koristiti druge programe na računaru.

Pokretanje programa

Šta se dešava kada korisnik pokrene neku aplikaciju? Pod pretpostavkom da je operativni sistem već pokrenut, dešava se sledeće:

1. Korisnik pokreće aplikaciju (klikom na ikonu, izborom iz menija ili na neki drugi način);

2. OS oodređuje ime aplikacije;

3. OS pronalazi deo na disku gde se nalazi taj aplikacioni program i negovi podaci;

4. OS pronalazi deo glavne memorije koji se ne koristi i koji je dovoljno velik za tu aplikaciju;

5. OS pravi kopiju aplikacije i njenih podataka i smešta to u glavnu memoriju;

6. Operativni sistem definiše resurse potrebne za rad te aplikacije;

7. OS pokreće aplikaciju.

Tokom rada aplikacije operativni sistem u pozadini rukuje resursima, obavlja ulazne i izlazne operacije i omogućava rad cele aplikacije.