A személyi szamítógépek felépítése (részegységek, jellemzöik). Processzorok jellemzöi, fajtai. Memória jellemzöi, típusai.

A személyi számítógépek felépítése (részegységek, jellemzöik).

Processzorok jellemzöi, fajtái.

Memória jellemzöi, típusai.

A számítógép vázlatos felépítése

A számítógép müködésének megértéséhez szükséges, hogy ismerjük a hardver felépítését, és tisztában legyünk a hardverelemek funkcióival. A következö ábra a számítógép részeinek vázlatos felépítését mutatja.

A számítógép teljesítményét alapvetöen a CPU és belsö busz sebessége (a belsö kommunikáció sebessége), a RAM mérete és típusa, a merevlemez sebessége és kapacitása határozza meg. A gyakorlatban a CPU és a memória az alaplapon helyezkedik el. Az alaplap egy többrétegü nyomtatott áramköri lap, amelyen különbözö méretü és alakú csatlakozók helyezkednek el, melyek biztosítják az összeköttetést a hardvereszközök és a processzor között.

Processzor

( = CPU, Central Processing Unit, központi feldolgozó egység, központi vezérlö egység, processzor, mikroprocesszor, mP).

A processzor mindig a következöt végzi: Veszi a memóriából a soron következö utasítást és az esetlegesen szükséges adatokat. Elemzi az utasítást és végrehajtja. Eredményét a processzorban tartja vagy átviszi a memóriába, majd folytatja a müködését a soron következö utasítás feldolgozásával. Egy utasítás végrehajtása tehát a processzor számára általában több elemi lépésböl áll.

Regiszterek

A processzornak vannak belsö tároló elemei, melyeket "munkamemóriaként" használ, ezek a regiszterek. Az aktuális utasításhoz éppen szükséges adatok (és memóriacímek) tárolódnak itt, így ezek azonnal a processzor rendelkezésére állnak. A regiszterek különbözöek lehetnek nagyságuk (hány bites) és szerepük szerint, van nevük, így ezeket egy assembly programozó kezelheti.

A processzor vezérlöegységböl és aritmetikai- logikai egységböl áll, amelyek fizikailag nem válnak el:

Vezérlöegység

( = CU, control unit, vezérlömü) összehangolja a CPU elemeinek müködését, reagál az eseményekre. Gondoskodik az utasítások lehívásáról, értelmezéséröl, müvelet minden részletének kidolgozásáról és végrehajtásáról. A vezérlö egységhez tartozik az órajel-generátor is.

Aritmetikai- logikai egység

( = ALU, arithmetic logical unit) végzi el a processzor regisztereiben elhelyezett adatokkal az utasításokban kijelölt aritmetikai (számtani) és logikai müveleteket. Képes összeadásra, kivonásra, fixpontos szorzásra és osztásra, és lebegöpontos müveletekre, logikai müveletekre.

Processzortípusok

Processzorgyártók: Intel, AMD.

A mai személyi számítógépek többségében az Intel által kifejlesztett celeron és pentium processzorokat (pentium II, pentium III, pentium IV, újabban Dual core) vagy az AMD processzorait (Athlon, Duron, Opteron) találjuk. Müveletvégzési sebességük 3 Ghz körül van.

Memória

Információtárolásra alkalmas egység. A memóriában az információt sorszámozott rekeszekben tárolják, egy adott rekesz sorszámát (memória)címnek nevezzük. (Tehát a memória legkisebb megcélozható - "címezhetö" - egysége a rekesz. Ezt a címet küldik el a címbuszon, ha a rekesz tartalmát olvasni vagy írni akarjuk.)

Azt az idötartamot, amely az olvasási parancs kiadása és az információ megjelenése között eltelik, hozzáférési (elérési) idönek nevezzük és (memóriák esetén) nanosecundumban mérjük.

A tárolás jellege szerint lehetnek:

csak olvasható memóriák (Read Only Memory, ROM : A benne lévö adatok "beégetve" találhatók; csak olvasni lehet azokat, így azok a gép kikapcsolása után is megmaradnak. Mivel csak olvasni lehet öket, az adatbuszán csak egyirányú adatforgalom zajlik.

változtatható tartalmú memóriák (Read-Write Memory, RWM): Az adatait nemcsak olvasni, hanem (felül)írni is lehet. (Így az adatbuszán már szükség van az adatok áramlási irányának kiválasztására.) A gép kikapcsolásakor a tartalma elvész.

ROM-fajták : PROM, EPROM, FLASH-ROM

RAM-fajták

A DRAM (Dynamic RAM) viszonylag lassú, de olcsóbb memóriafajta, a tartalmát folyamatosan frissíteni kell.

Az SRAM (Static RAM) gyorsabb, de drágább, a tartalmát frissítés nélkül is megörzi.

Az EDORAM (Extended Data Out RAM) a DRAM egy gyorsabb változata. Az SDRAM (Synchronous DRAM) az EDORAM továbbfejlesztett változata, melyet a mai korszerübb gépekben is megtalálunk. Az SDRAM továbbfejlesztése a DDR-SDRAM (Double Data Rate-SDRAM), amely az SDRAM-hoz képest dupla sebességü adatátvitelt biztosít. Ez a RAM típus kisebb energiafelvétele miatt különösen alkalmas a hordozható számítógépekben való használatra. Napjaink egyik leggyorsabb RAM típusa az RDRAM (Rambus DRAM) , mely az ismertetett RAM típusokhoz képest nagyságrendekkel nagyobb adatátviteli sebességre képes.

Memóriák (feladatuk szerint)

Operatív tár

(operatív memória, elsödleges tár, központi tár). Olyan írható - olvasható, közvetlen elérésü (tehát RAM) memória, amely a számítógép müködéséhez aktuálisan szükséges adatokat, utasításokat tárolja. Rekeszei 1 bájtosak. Az operatív tár fizikailag dinamikus RAM, elérése viszonylag lassabb, de nagyobb tárkapacitású és olcsóbb[1], így az operatív memória lassabb, de nagyobb tárkapacitású és olcsóbb, mint a cache.

Az operatív tár (kártya formájú) memóriamodul(ok) alakjában létezik, amelyek tárkapacitása 4, 8, 16, 32, 64, 128, ., 1024 MB lehet. Egy memóriamodul-típus például: 72 érintkezös SIMM (Single Inline Memory Module). Ez(eke)t a modul(oka)t az alaplapon lévö foglalat(ok)ba; memóriabank(ok)ba kell belehelyezni.

Cache

(cache memory, gyorsítótár). A processzor sokkal gyorsabban képes dolgozni, mint ahogyan az operatív memória elérési idejétöl kitelik. Ezért a memória és a processzor közti adatáramlás gyorsítása céljából közéjük illesztenek egy plusz átmeneti memóriát, a cache-t.

A cache fizikailag statikus RAM, elérése gyorsabb, de kisebb tárkapacitású és drágább[2], így a cache gyorsabb, de kisebb tárkapacitású és drágább, mint az operatív tár.

Gyorsítótárból is többféle lehet:

Belsö (elsö típusú, elsö szintü, L1, Level1) cache: ami a processzorban helyezkedik el,

Külsö (második típusú, második szintü, L2, Level2) cache: az alaplapon helyezkedik el,

harmadik típusú (L3,Level3) cache.

A belsö cache is kétféle lehet:

lehet egységes, vagyis nem választja szét az adatokat és az utasításokat (pl. 486-os), de lehet

külön adat- és utasítás cache-böl álló (pl. Pentium, ld. a processzortáblázatot, mivel a belsö cache fontos jellemzöje a processzornak).

BIOS

(Basic Input Output System, ROM-BIOS). A bekapcsolás után lefutó tesztprogramot és az alapvetö hardverkezelö rutinokat ("beégetve") tartalmazó, alaplapon elhelyezett ROM. Ez tartalmazza a setup programot is, amivel módosíthatjuk a CMOS RAM tartalmát.