Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./1. lHardver alapismeretek lSzámítástechnikai alapfogalmak lA számítógép funkcionális.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./1. lHardver alapismeretek lSzámítástechnikai alapfogalmak lA számítógép funkcionális."— Előadás másolata:

1 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./1. lHardver alapismeretek lSzámítástechnikai alapfogalmak lA számítógép funkcionális rendszervázlata lFőbb komponensek egy alaplapon lHardverhez kötődő alapfogalmak lA számítógép működése lA mikroprocesszor lA busz lMemória, tárak lPerifériák lNapjaink digitális számítógépeinek kifejlődésében meghatározó szerepet játszó tudósok és elméleteik.

2 lInformáció (Claude E. Shannon,1939.) Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./2. lSzámítástechnikai eszközök lA számítástechnika tárgy a a dolog kerek 1. információ narancs labda nap a dolog ehető 3. információ narancs labda nap a dolog 1m-nél kisebb 2. információ narancs labda nap Oskar Jursa: Kibernetika, 60.old.

3 lAdat Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./3. lInformatika  Az informatika és a számítástechnika viszonya Informatika Számítás- technika lAdatfeldolgozás Bemenő- adatok Feldolgozás Eredmények

4 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./4.  Számítógép Forrás: Byte, Michelle Campanale: Power Platforms: 233- and 266 MHz Pentium IIs Compared Hütőborda és ventillátor A processzorventillátor jobban felmelegszik, mint a korábbi egymagos Processzor esetében. A sokmagos processzorok komoly hűtéstigényelnek. Memória A memóriabövítés könnyen elvégezhetö a kábelekbe való akadás nélkül. Rendszerint 4-6 DIMM aljzat van legfeljebb 24Gbyte DDR RAM számára. Flash interfész és merevlemez 1 TB a szokásos. Meghajtó- rekeszek DVD, CD-ROM, rack és szalagos egységek részére. Bövítörekeszek PCIe, PCI A PCI busz 100 Mhz-en üzemel. A cache az adatok és utasítások gyors processzorba jutását szolgálja. Az első szintű a processzorban, a másod és esetleg harmadszintű az alaplapon található. Socket 1366 foglalat A CPU a Socket 1366 jelü aljzatba illeszkedik. ATX formaszabványú alaplapok befogadására alkalmas. Egyik jellemzője a kb. 500 watt teljesítményű tápegység. ATX ház Alaplap A képen látható ATX szabványú, de lehet NLX chip-készletre épülö, vagy egyedi tervezésü is.

5 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./5.  Hardver: a számítógéprendszert alkotó fizikai egységek összefoglaló neve. lSzoftver: a hardvert működtető programok összessége. lKompatibilis számítógépek: amelyek egymás programjait változtatás nélkül tudják futtatni. lPerifériák: adatbeviteli (input), adatkihozatali (output) eszközök és tömegtárolók. Forrás: Acer

6 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./6. l A számítógép funkcionális rendszervázlata L2 CACHE MEMÓ- RIA RAM MODULOK ROM (BIOS) MIKRO- PROCESSZOR + MATEMATIKAI PROC. + L1 BELSŐ CACHE BUSZVEZÉR- LÖ LOGIKA, ÓRAJEL- GENERÁTOR + DMA-LOGIKA BÖVÍTÖKÁRTYÁK CSATLAKOZÓI PCI, PCIe ADATBUSZ CÍMBUSZ VEZÉRLÖBUSZ

7 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./7. ADATBUSZ CÍMBUSZ VEZÉRLŐBUSZ TÁP- EGY- SÉG WINCHESTER-, CD ÉS DVD VEZÉRLÖ PÁR- HUZA- MOS ILLESZ- TÖ USB IL- LESZ- TÖ INFRA VÖRÖS ILLESZ -TÖ USB ILLESZ- TÖ BILLEN- TYŰZET VEZÉRLÖ CENTRONICS USB MONITOR NYOMTATÓ EGÉR BILLENTYŰZET PCI ILLESZ- TÖ MONITOR- VEZÉRLÖ KÁRTYA

8 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./8. lFőbb komponensek egy alaplapon Forrás: IC7-G User Manual, Abit Processzor foglalat Tápcsatlakozó 1. ATX 12V Tápcsatlakozó 2. ATX Power (Floppy csatlakozó) Gombelem Memória foglalat, DIMM3, DIMM4 Memória foglalat, DIMM1, DIMM2 CD, DVD csatlakozók Videokártya aljzat Billentyűzet és egér csatlako- zó PS/2 USB, hang, soros, párhuzamos csatlakozók Soros ATA csatlakozók Bővítőkártya aljzatok, PCI Intel vezérlő chip+hűtő Infravörös érzékelő csatlakozója

9 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./9. lAz alaplap fényképe Forrás: IC7-G User Manual, Abit Processzor foglalat Tápcsatlakozó 1. ATX 12V Tápcsatlakozó 2. ATX Power (Floppy csatlakozó) Gombelem Memória foglalat, DIMM3, DIMM4 Memória foglalat, DIMM1, DIMM2 CD, DVD csatlakozók Videokártya aljzat Billentyűzet és egér csatlako- zó PS/2 USB, hang, soros, párhuzamos csatlakozók Soros ATA csatlakozók Bővítőkártya aljzatok, PCI Intel vezérlő chip+hűtő Infravörös érzékelő csatlakozója

10 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./10. lAlaplapi csatlakozópanel, Abit IC7-G alaplap lAlaplapi csatlakozópanel, Gigabyte GA-M85M-US2H AM3 alaplap HDMI csatlakozó DVI csatlakozó Hang csatlakozók Hangszóró, vonal be, mikrofon USB csatlakozók PS2 csatlakozó Egér csatlakozó Billentyűzet csatlakozó Hálózati csatlakozó LAN Párhuzamos csatlakozó Centronics, PRN, LPT1 IEEE1394 szabványú csatlakozó Hatcsatornás hangkimenet, Vonali és mikrofon bemenet Soros csatlakozó Optikai csatlakozó, S/PDIF USB csatlakozók Egér csatlakozó Billentyűzet csatlakozó Hálózati csatlakozó LAN

11 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./11. lSzámítógépkategóriák: mikroszámítógép, személyi számítógép (PC), munkaállomás, nagyszámítógép (mainframe), szuperszámítógép. lBináris jel: két állapotot különböztet meg. lAnalóg, digitális jel, jelfeldolgozás. lFélvezető alapú integrált áramkörök: IC, LSI, VLSI lA számítógép működése: kvarckristály rezgéseiből származtatott, különféle frekvenciájú órajelek által szinkronizáltan, a programutasítások szerint végbemenő bináris állapotváltozások folyamata.

12 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./12. lNeumann-ciklus: (Forrás:Knapp G.:Operációs Rendszerek, 16. o.) lA mikroprocesszor: a számítógép számolási, logikai műveleteit ellátó, adatmozgatási és vezérlési feladatait irányító, egyetlen IC-n megvalósított központi egysége. Utasítás végrehajtása Vége ? Vége Utasítás lehívása Utasításmutató léptetése Program betöltése Utasításmutató beállítása Első: i4004 (Intel, 1971, 2300 tranzisztor) Ma: Core 7, (Intel, 2009, 700 millió tranzisztor) Holnap: ? (a hardver teljesítménye másfél évente megduplázódik)

13 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./13. lEgy mikroprocesszor vázlatos felépítése Működés: A vezérlőegység ciklusban előveszi a memóriából az IP utasítás­mutató által kijelölt soronkövetkező programutasítást, értelmezi és végrehajtja. Ezenkívül adatmozgatást is végez a memória és a regiszterek között. Az Aritmetikai-logikai egységgel (ALU) végezteti a matematikai és logikai műveleteket, melyekhez az a memóriából a regiszterekbe betöltött, vagy közbenső eredményként ott tárolt adatokat használ fel.

14 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./14. lKorszerű mikroprocesszorok további részei: lUtasítás cache és adat cache (gyorsítótár, L1,L2 szintű), lUtasításdekódoló, -előrendező és optimáló egység, lLebegőpontos számító egység (FPU), lPipeline (csatorna), lMegsokszorozott belső egységek (szuperskalár felépítés), lVektorfeldolgozó egység (SIMD), lCISC->RISC konverter, lMultimédia kiterjesztés (MMX) és 3D grafikai utasítások, lSpekulatív betöltő és elágazás-előrejelző egység, lHyper-Threading (belső többszálúság). lIntel Core I7 8 szál, párhuzamosság ( > 3 GHz )

15 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./15.  Intel Core i7 architektúra : A Nehalem kialakítás a modularitásnak köszönhetően skálázható: négymagos, vagy nyolcmagos kialakítás is lehetséges. •IA Core: Intel architektúra mag •iGraphics: Intel integrált grafika •QPI: Intel quick path interconnect, processzor öszekötő a processzormagok összekapcsolásához, helyettesíti az FSB-t •Cache: puffermemória •IMC: integrated memory controller, integrált memóriavezérlő. Forrás:

16 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./16. lNehalem jellemzők: •A négy mag egyetlen szilíciumlapkán kerül kialakításra •Mindegyik magnak saját L1 és L2 cache-e van •Közösen használt 8MB-os L3 cache •Beleintegrált három csatornás DDR3 memória kontroller. Forrás:

17 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./17.  További Nehalem jellemzők: •Új SSE4 utasítások •Továbbfejlesztett elakadás támogatás •Kiemelkedő cache hierarchia •Továbbfejlesztett cikluskezelés •Jobb elágazás előrejelzés •Egyidejű többszálúság •Nagyobb bufferek Forrás:

18 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./18.  További Nehalem jellemző: Forrás: Egyidejű többszálúság, 4 szál, 8 szál

19 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./19. lA busz : egyezményben rögzített funkciókiosztású, adott számú vezeték együttese, melyre a számítógép­egységek rákapcsolódnak és rajta a busz órajel­frekvenciájától függő sebességgel kommunikálnak. A továbbított jelek funkciója szerint lehet ladat-, lcím- és lvezérlőbusz. Működési helye szerint lehet: llokális és lrendszerbusz. A működésmód lehet: lszinkron, vagy  aszinkron. lA busz szélessége = vezetékek száma. Adat- és címbusz: 8, 16, 32, 64, 128 bit széles lehet. "www.projectappleseed.org/ bus.gif"

20 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./20. lRendszer blokkdiagram processzor, memória, vezérlőcsipek Északi híd Déli híd

21 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./21. lMemória, tárak szükségesek az adatok és a programutasítások tárolására Tárolók a számítógépben: merevle- mez, stb. merev- lemez periféria NYÁK alaplap CPU-tok, v. alaplap CPU-ban Helye: Neve: Háttértár Virtuális memória Perifériák memóriái Központi memória L2 cache L1 cache Regisz- terek Gbyte Gbyte Mbyte Gbyte <1 nsec <1 nsec 1-3 nsec 3msec- 5min 3-6 nsec 3-10 msec 3-6 nsec ~0.5 Kbyte Mbyte 1-16 Mbyte Mérete: Elérési ideje: A számítógép memóriája alatt szűkebb értelemben a központi memóriát értjük. A gyors írás/olvasás félvezető memóriákkal néhány nsec alatt zajlik. Két fő kategória: ROM - üzemszerűen csak olvasható és RAM - üzemszerűen írható és olvasható. Fajtáik: PROM, EPROM, EEPROM, illetve: SRAM, DRAM, SDRAM, RDRAM, stb.

22 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./22. lPerifériák: az adatbevitel, az eredménykinyerés és nagytömegű adattárolás eszközei. Fontosak az ember-számítógép interakcióban. Kapcsolódó fogalmak: lMegszakítás, IT, interrupt: egy periféria, vagy egy programutasítás által az operációs rendszernek küldött, azonnali kiszolgálást igénylő kérés, amelynek kiszolgálása idejére az eredetileg futó program futása felfüggesztődik. A kiszolgálást a megszakításhoz rendelt alprogram végzi. IRET PRG INT IT SUB- RU- TIN lPlug & Play, "csatlakoztasd és használd", automatikus perifériakonfigurálásra vonatkozó szabvány  DMA, Direct Memory Access, közvetlen memóriaelérés.

23 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./23. lPerifériacsatlakozók, aljzatok, portok: lIDE, EIDE ►, SCSI, lSATA (Serial ATA) ►, lSoros (COM) port, RS232 csatlakozó, lPárhuzamos (nyomtató) port: Centronics, EPP, ECP, lPS/2 csatlakozó, lUSB (Universal Serial Bus) ►, lIEEE1394 (FireWire) csatlakozó ►, lHDMI csatoló ► "www.cableliquidation.com/ images/cabliq/cable.gif"

24 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./24. lAdatbeviteli (input) eszközök: billentyűzet, egér, botkormány, fényceruza, lapolvasó, mikrofon, digitalizáló, digitális kamera, adatkesztyű, vonalkódolvasó, stb. lEredménykiviteli, megjelenítő (output) eszközök: képernyő, nyomtató, rajzgép, hangszóró, stb.

25 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./25. lEgyesített (input/output) eszközök: hangkártya, modem, hálózati kártya, erővisszacsatolásos kormány, botkormány és egér, érintőképernyő, stb. lHáttértárak: merevlemez, SSD, flash-tárolók, CD-ROM, újraírható CD, DVD-ROM, újraírható DVD, mágnesszalagegység, stb.

26 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./26. lSSD (Solid-tate drive) meghajtók: Integrált áramkör alapú adattárolók, tartós adattárolás feszültségforrás nélkül, a merevlemezek kiváltására. A méretek és a csatlakozás a merevlemez szabványokkal azonos: 1,8”, 2,5”, 3,5”. Tárolás technológiája: Flash-alapú (létezett RAM alapú is, ritka) Felépítés: NAND flash tárolóáramkörök és vezérlőelektronika.

27 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./27.  A flash: az EEPROM-ból kifejlődött, az adattárolást külső feszültségforrás nélkül megvalósító áramkör, törölhető és újraírható. Használatos memóriakártyákban, USB pendrájvokban, SSD meghajtókban. A DRAM-tól kissé lassabb, a merevlemezektől gyorsabb működés. Működési elv: lebegő-kapus tranzisztorokból álló tárolócellák, SLC (single levell cell), egy cella egy bitet tárol, MLC (multi level cell) több bit cellánként. Forrás és további részletek: Robert Hallock: The hows and whys of SSDs

28 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./28.  A flash működése: A Bit Line feszültsége töltéseket mozgat a Source forrásból a Drain nyelő felé. A Word Line-ra adott írófeszültség néhány töltést a Floating Gate rétegbe kényszerít, melyek a szigetelő oxid réteg miatt ottragadnak, tárolva a bitet a Fowler-Nordheim csatornahatás révén. A kiolvasás a tárolt töltésnek egy állandó áramhoz való hasonlításával történik, ha a töltés meghaladja az áram erejének felét, akkor a cella kapu „zárt”, mely nullát jelent, egyébként „nyitott”, mely bináris egyet jelent. Forrás és további részletek: Robert Hallock: The hows and whys of SSDs

29 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./29. lA vezérlőelektronika köti össze a flash memóriát az interfésszel. Feladatai: • Hibajavítás • Elhasználódás kiegyenlítés – az írási ciklusok száma korlátozott, kb ezer. • Hibás blokkok kezelése, nyilvántartása • Hibás bitek feltárása és a ritkán írásból eredő olvasási hiba megelőzése rendszeres megelőző írással • Olvasási és írási pufferelés (cache) • Szemétgyűjtés – garbage collection – Az egy lépésben törölhető blokkok részei, az üres lapok írhatók. Egy blokk nem törölhető addig, amíg egyetlen érvényes lapja van. Ezért a GC átírja ezt az egy lapot egy mások blokkba hogy törölhesse a teljes blokkot. • Titkosítás – encryption Az interfész szolgál a számítógéphez való csatlakoztatásra: SATA, PCIe, USB.

30 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./30. lNapjaink digitális számítógépeinek kifejlődésében meghatározó szerepet játszó tudósok és elméleteik: Turing-gép tetszőleges végesszámú belső állapot tetszőleges problémák megoldhatók.. lAlan Turing 1936-ban kidolgozta a róla Turing-gépnek elnevezett matematikai modellt: David Hilbert (1900) Eldönthetőségi probléma: van-e általános, mechanikus eljárás a matematika... összes problémájára ? A Turing-gép a mai digitális számítógép modellje.

31 Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./31. lA Neumann-elv : Neumann János, aki 1903-ban született Budapesten, élete nagy részét az Egyesült Államokban élte le. Jelentős szerepet játszott az első amerikai digitális elektronikus számítógép létrehozásában. Több eredeti javaslata közül a legfontosabb a tárolt program elve. Azt javasolta, hogy a programot is műveleti kódsorozat formájában, adatként tárolják a központi memóriában.


Letölteni ppt "Alkalmazott Informatikai Tanszék SZÁMÍTÁSTECHNIKA I. dr.Dudás László 1./1. lHardver alapismeretek lSzámítástechnikai alapfogalmak lA számítógép funkcionális."

Hasonló előadás


Google Hirdetések