Mikroszámítógépek felépítése
- CPU, regiszterek
- ALU
- Operatív tár (RAM, ROM)
- Buszrendszerek
- Prifériaillesztő
- Perifériák
Mikroszámítógép felépítés (blokkvázlat):
A számítógép teljesítményét alapvetően a CPU és belső busz sebessége (a belső 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 többrétegű nyomtatott áramköri lap, amelyen különböző méretű és alakú csatlakozók helyezkednek el, melyek biztosítják az összeköttetést a hardvereszközök és a processzor között.
CPU:
A számítógép „agya” a Központi Vezérlő Egység (CPU: Central Processing Unit). Két fő része a Vezérlő Egység (CU: Controll Unit), ami a memóriában tárolt program dekódolását és végrehajtását végzi, valamint az Aritmetikai és Logikai Egység (ALU: Arithmetical and Logical Unit), ami a számítási és logikai műveletek eredményének kiszámításáért felelős. A Központi Vezérlő Egységet processzornak is nevezzük. Feladata a gép irányítása, a feldolgozási folyamatok vezérlése, az adatok feldolgozása, számítások elvégzése, a memóriában tárolt parancsok kiolvasása és végrehajtása, illetve az adatforgalom vezérlése.
A számítógép működése nem folytonos, az események (műveletek, adatok átvitele) meghatározott időpontban mennek végbe. Ezeket az időpontokat egy nagy pontosságú beépített "óra" szolgáltatja. Az óra pontosan egyenlő időközökben úgynevezett órajelet bocsát ki, ekkor "történhet" valami a gépben. Két órajel között áll a gép. Az órajelek gyakorisága a gép sebességének egyik fő meghatározója. Az órajelek frekvenciáját Herz-ben mérjük, Gigaherz-es nagyságrendű. (3 GHz = 3 milliárd órajel másodpercenként).
Regiszterek:
A regiszterek a számítógépek központi feldolgozó egységeinek (CPU-inak), illetve mikroprocesszorainak gyorsan írható-olvasható, ideiglenes tartalmú, és általában egyszerre csak 1 gépi szó (rövid karakterlánc, 1-2 szó ált. 2-4 bájt) raktározására alkalmas tárolóegységei.
A regiszterek felépülhetnek statikus memóriaelemekből (pl.: billenőáramkörökből (= flip-flop áramkör) vagy egy RAM memória részeként. Néhány géptípusnál egyetlen chipben mind a két megoldást alkalmazzák. Egy-egy regiszter hozzáférési ideje általában kb. néhányszor 10 ns (10-8 másodperc).
A legtöbb mai processzor tartalmaz 10-1000 általános regisztert, és ezen kívül jó néhány féle, szigorúan adott funkciót ellátó, speciális célú dedikált regisztert. A főbb dedikáltvregisztertípusok: akkumulátorregiszter (a processzor által végzett művelet bemenő adatait tárolja), címregiszterek vagy számláló regiszterek, állapotregiszterek (stb.!).
ALU:
Az aritmetikai logikai egység (angolul arithmetic and logical unit – ALU) az informatikában használatos betűszó. Az ALU a számítógépek központi adatfeldolgozó egységének (CPU) részét képezi.
Az ALU feladata a CPU-n belüli a számítási és logikai műveletek végzése. Az ALU logikai műveleteket (ÉS, VAGY, NEM stb.), bitléptetési műveleteket, bináris, és decimálisösszeadásokat, illetve összehasonlításokat végez. Az összetettebb aritmetikai műveleteket le lehet bontani az alábbi műveletekre, amelyet az ALU el tud végezni.
MEMÓRIA:
A memória elektronikus adattárolást valósít meg. A számítógép csak olyan műveletek elvégzésére és csak olyan adatok feldolgozására képes, melyek a memóriájában vannak. Az információ tárolása kettes számrendszerben történik. A memória fontosabb típusai a RAM, a ROM, a PROM, az EPROM, az EEPROM és a Flash memória. Minden bevitt adat először a RAM-ba íródik, és ott kerül feldolgozásra. Itt helyezkednek el és ezen a területen dolgoznak az aktuálisan működő programok is. A RAM azonban nem alkalmas adataink huzamosabb ideig való tárolására, mert működéséhez folyamatos áramellátásra van szükség.
A ROM (Read Only Memory) csak olvasható memória, amelynek tartalmát a gyártás során alakítják ki, más szóval beégetik a memóriába. Az elkészült ROM tartalma a továbbiakban nem törölhető és nem módosítható. Előnye azonban, hogy a számítógép kikapcsolásakor sem törlődik, a beégetett adatok bekapcsolás után azonnal hozzáférhetőek.
A memóriák fajtái, és jellemzőik
A memória elektronikus adattárolást valósít meg. A számítógép csak olyan műveletek elvégzésére és csak olyan adatok feldolgozására képes, melyek a memóriájában vannak. Az információ tárolása kettes számrendszerben történik. A memória fontosabb típusai a RAM, a ROM, a PROM(Programmable ROM), az EPROM(Erasable PROM), az EEPROM(Electrically Erasable PROM) és a Flash memória.
A memóriákat fizikailag két nagy csoportra oszthatjuk:
- ROM (Read Only Memory-Csak olvasható memória)
- RAM (Random Access Memory- Véletlen elérésű memória)
Jellemző mennyiségei:
- memóriakapacitás,
- memóriarekesz mérete,
- elérési idő.
RAM (Random Access Memory) véletlen elérésű írható és olvasható memória. A RAM az a memóriaterület, ahol a processzor a számítógéppel végzett munka során dolgozik. Ennek a memóriának a tartalmát tetszőleges sorrendben és időközönként kiolvashatjuk, vagy megváltoztathatjuk. A RAM-ot más nevén operatív (működő) tárnak is nevezzük. Minden bevitt adat először a RAM-ba íródik, és ott kerül feldolgozásra. Itt helyezkednek el és ezen a területen dolgoznak az aktuálisan működő programok is. A RAM azonban nem alkalmas adataink huzamosabb ideig való tárolására, mert működéséhez folyamatos áramellátásra van szükség.
ROM (Read Only Memory) csak olvasható memória, amelynek tartalmát a gyártás során alakítják ki, más szóval beégetik a memóriába. Az elkészült ROM tartalma a továbbiakban nem törölhető és nem módosítható, a hibás ROM-ot egyszerűen el kell dobni. Előnye azonban, hogy a számítógép kikapcsolásakor sem törlődik, a beégetett adatok bekapcsolás után azonnal hozzáférhetőek. Mivel a számítógép működéséhez valamilyen program elengedhetetlen, a RAM memória viszont a bekapcsoláskor üres, ezért a számítógép „életrekeltését” szolgáló indítóprogramot, a BIOS-t (Basic Input Output System) egy ROM memóriában helyezik el. A BIOS-t ezért gyakran ROM BIOS-ként is emlegetik.
Buszrendszerek:
A számítógép egyes részei párbeszédet folytatnak egymással. Az üzeneteket az alaplapon található buszok (sínek, vezetékcsoportok) szállítják. A processzor buszokon keresztül csatlakozik környezetéhez. A buszrendszer előnye, hogy lehetővé teszi a CPU és a perifériák, valamint a memória és a perifériák közti közvetlen kapcsolatot. A buszrendszer minősége nagymértékben meghatározza a számítógép gyorsaságát, azaz, hiába van egy gyors processzorunk, ha a buszrendszerünk lassú. A buszrendszer sebességét MHz-ben adják meg.
Kétféle jelállapot jellemezhet egy vezetéket: logikai 1 (van áram), logikai 0 (nincs áram).
Tartalmilag három fő vezetékcsoport létezik:
- adatbusz: adatok küldésére és fogadására
- címbusz: a processzor ezeken közli, hogy hova küldi az adatot
- vezérlőbusz: itt haladnak a vezérlőjelek: megszakítás-vezérlés, órajel, adatátvitel-vezérlés stb.
Belső és külső buszrendszer:
- belső buszrendszer: a processzoron belüli adatátvitelt bonyolítja
- külső buszrendszer: a processzor és a perifériák közti adatátvitelt végzi (ez rendszerint lassúbb)
Perifériák osztályozása, jellemzőik:
Ahhoz, hogy a CPU a külvilággal kommunikálni tudjon, onnan információt kapjon, illetve a környezete számára információt küldjön, szükség van egy olyan elemre, mely a külvilág és a központi egység közötti adatcsere lebonyolítását teszi lehetővé. Ez a bemeneti/kimeneti egység (Input/Output unit), mely I/O vezérlő egységnek vagy periféria-illesztőnek is nevezhető. A perifériák a periféria-illesztőkön keresztül tartják a kapcsolatot a központi egységgel.
Perifériának nevezzük a számítógép központi egységéhez kívülről csatlakozó eszközöket, melyek az adatok ki- vagy bevitelét, illetve megjelenítését szolgálják. A felhasználók a munkájuk során kizárólag a perifériákon keresztül kommunikálnak a számítógéppel. A perifériákat három csoportra oszthatjuk:
Bemeneti egységek (input perifériák): Minden olyan eszköz, amellyel az emberi gondolat a rögzítés hagyományos formái elektronikus jellé alakíthatók. Pl.: személyi számítógép billentyűzete (elsődleges beviteli egység), egér, lapolvasó (scanner), mikrofon, vonalkód olvasó, fényceruza, stb.
Kimeneti egységek (output perifériák): A számítógépes feldolgozás eredményét az ember számára láthatóvá teszik. Pl.: monitor (elsődleges kiviteli egység), nyomtató, rajzgép (plotter), hangláda, stb.
Ki- és bemeneti egységek (io perifériák): A ki- és bemeneti egységek kétirányú adatcserére képesek. Ide soroljuk a háttértárakat is.
Pl: érintőképernyő, modem, hálózati csatoló kártya
Kérdések:
1. Melyik a kakukktojás: SD-RAM, DDR-RAM, EDO-RAM, HDD
2. Sorolj fel 5 bemeneti egységeket!
3: Sorolj fel a 2 CPU gyártót!
4. Sorolj fel 5 kimeneti egységet!
5. Sorolj fel 5 ki és bemeneti egységet!
6. Milyen 3 részre osztatóak tartalmilag a buszrendszerek?
| Témakör | Kulcsszavak, fogalmak | Pont |
| CPU, Regiszterek | CPU feladata, Regiszter fel. | 2 |
| Memória | Fajta(2), Típusok(min3) | 2 |
| Buszrendszerek | Tartalmi típusok,Külső-Belső | 2 |
| Perifériák | Csoportosítás, példák | 2 |
Megjegyzés küldése