Az IBM kompatibilis személyi számítógép (PC) hardverismeretei Központi egység és az alaplap Processzor (CPU) Belső tárak (RAM, EEPROM-BIOS)

A Neumann elvű számítógépek logikai felépítése Központi egység processzor (vezérlőegység, aritmetikai és logikai egység) operatív tár Perifériák bemeneti egységek kimeneti egységek háttértárak bemeneti egységek (input) kimeneti egységek (output)

IBM kompatibilis PC-k logikai felépítése ma Alaplap processzor operatív tár ... Perifériák bemeneti egység kimeneti egység háttértárak kommunikációs eszközök ... Alaplap kimeneti egységek (output) bemeneti egységek (input)

Periféria csatlakozók Az alaplappal a perifériák kapcsolata lehet vezetékes, vagy vezeték nélküli. A vezetékes kapcsolathoz az alaplapra helyezett csatlakozókat (pl.: a billentyűzet esetén), vagy az alaplap egyik bővítőhelyébe (slot) illesztett bővítőkártya csatlakozóját kell használni. A vezeték nélküli kapcsolathoz is szükség van egy berendezésre ami az alaplap felé továbbítja az adott jelet, illetve a adatokat elküldi a periféria számára.

Az alaplap szerepe Integrált áramkörökből (IC) álló lap, egy nyomtatott áramkör, amely tartalmazza a számítógép központi egységének részeit, valamint a perifériákkal való kapcsolattartás elemeit, azaz a számítógép működése és vezérlése szempontjából meghatározó egységek csaknem mindegyikét. Az alaplaphoz adott füzet tartalmazza a rajta elhelyezhető eszközöket, illetve az elhelyezés módját, valamint a beállítások (konfigurálás) lehetőségeit.

Integrált áramköri lapok Alaplap: alapvető áramköri elemek találhatók rajta Bővítő kártyák: egyes perifériák a segítségükkel csatlakoznak az alaplaphoz

Az alaplap főbb részei Processzor (CPU) RAM Adatmegőrző belső tár (BIOS) Operatív memória – belső tár Órajel-generátor I/O vezérlő Sínrendszer – buszrendszer, periféria csatlakozók (pl.: slot, port, …) Tápegység ...

Központi egység részei: A processzor (CPU) fő feladata A rendszer egészének vezérlése: a program utasításainak dekódolása után biztosítja a számítógép egyéb részeinek, illetve a csatlakozó perifériáknak a vezérlését. meghatározó jellemzői: típusnév busz mérete (bit) műveleti sebesség (MHz) …

Központi egység részei: Az operatív memória (belső tár) feladata A számítógép működése közben a végrehajtáshoz szükséges, valamint a végrehajtás alatt keletkező adatok tárolása. A belső tárakat a központi vezérlőegység közvetlenül eléri, ezért tartalmazza a végrehajtás alatt a program(ok) utasításait, és az ahhoz kapcsolódó adatokat.

A PC fizikai kiépítésének alapelemei Chip (lapka) Mikroprocesszor (CPU) Integrált áramköri lapok: alaplap, bővítőkártyák

A főbb egységek az alaplapon

Az alaplap funkcionális egységei A processzor (CPU)

A processzor helye az alaplapon

A processzor (CPU) fő részei Központi vezérlőegység Aritmetikai és logikai egység (ALU) Regiszter Gyorsítótár Társprocesszor

Központi vezérlőegység fő feladata A rendszer egészének vezérlése: a program utasításainak dekódolása után biztosítja a számítógép egyéb részeinek, illetve a csatlakozó perifériáknak a vezérlését. Figyelem! A processzort magát, valamint annak az itt tárgyalt részét is nevezhetik központi vezérlőegységnek.

Az aritmetikai és logikai egység feladata A központi vezérlőegység munkája során felmerülő aritmetikai (4 alapművelet) és logikai műveleteket hajtja végre korlátos nagyságú számokon. Az összeadásra vezeti vissza a többi műveletet is, amelynek helyességét az ilyen irányú, mélyebb matematikai ismerettel lehet belátni.

A regiszter feladata A vezérlőegység munkája közben szükséges adatokat tárolja. Egy processzor több regisztert tartalmaz. Az egyik regiszternek feladata lehet pl.: megjegyezni a következő végrehajtandó utasítás operatív tárbeli (memória) címét.

A gyorsítótár (cache memory) feladata Kisebb tárkapacitású, átmeneti adattároló egység Az operatív memória nagy kapacitású, de adatcserére lassú (memóriával való kommunikáció). A gyorsítótár segítségével a processzor folyamatosan dolgozhat.

A társprocesszor feladata Képes önállóan műveleteket végrehajtani, ezáltal gyorsabban működhet a számítógép. A matematikai társprocesszor alkalmas arra, hogy bonyolult matematikai számításokat rövid idő alatt elvégezze. A mai processzorokban az aritmetikai és logikai egység foglalja magába a matematikai társprocessztort.

A processzor (CPU) jellemzői Típusnév: A fejlesztők vagy a gyártók által adott egyedi elnevezés Órajel frekvencia (Hz): Az órajelet az alaplapon található órajel-generátor állítja elő. A mai GHz (gigahertz) mértékegység azt mutatja meg, hogy másodpercenként hány milliárd műveletet kezdhet el a processzor. Belső/külső sínszélesség (bit) (buszszélesség): Az egységek közötti kommunikációt valósítja meg. Az egyszerre, párhuzamosan elküldhető elemi adatok száma. Utasításkészlet: A processzor számára rendelkezésre álló utasítások. CISC (Complex Instruction Set Computing) RISC (Reduced Instruction Set Computer)

Órajel-generátor Az alaplapon lévő órajel-generátor állítja elő a vezérlő áramkör órajelét, hiszen ezen ütemezett áramkörök csak az ütemező jel hatására képesek működni, két jel között az áramkör nem végez feladatot, így a működési sebességet nagy mértékben befolyásolja az órajel frekvenciája. Az értékét Hz-ben (hertz) adják meg, ami megmutatja, hogy másodpercenként hány műveletet kezdhet el a processzor, valamint az összes többi vezérlő számára meghatározza a munkavégzés sebességét.

Az órajel-generátor chip az alaplapon

Sínrendszer (buszrendszer) Egy számítógéprendszer funkcionális elemei között kapcsolatot teremtő vezetékek összessége, amelyek segítségével valósul meg a különféle jelek átvitele. A jelek által hordozott kódolt adat természete alapján 3 sínt különböztetünk meg: adatsín, címsín, vezérlő sín.

A mai AMD processzorok Név Sebesség (MHz) Foglalat Technológia (mikron) Megjel. Plussz Mag Athlon (37,2) 1800 (2100+, 2200+) Socket 462 0,13 2000 Kevésbé melegszik 1,6-1,7V Thorough-bred Athlon (37,6) 2130 (2600+,2400+) 2001 84mm2 133 MHz buszsebesség Thorough-bred B 2117-2225 (2700+,2800+) 333 MHz buszsebesség 3000 (2500+,2800+) 2002 2x L2 cache Barton Athlon 2003 64 bites, DDR memóriavezérlő HiperTransport struktúra, SSE 2 Opteron

Az AMD processzorok

AMD XP-2600, 2133 Mhz

Összefoglaló az Intel processzorokról   Összefoglaló az Intel processzorokról Típus Év Tranzisz-torok száma Mikron Órajel (MHz) Sín (bit) MIPS 8080 1974 6,000 6 2 MHz 8 0.64 8088 1979 29,000 3 5 MHz 16 /8 0.33 80286 1982 134,000 1.5 6 MHz 16 1 80386 1985 275,000 16 MHz 32 5 80486 1989 1,200,000 25 MHz 20 Pentium 1993 3,100,000 0.8 60 MHz 32/64 100 Pentium II 1997 7,500,000 0.35 233 MHz ~300 Pentium III 1999 9,500,000 0.25 450 MHz ~510 Pentium 4 2000 42,000,000 0.18 1.5 GHz ~1700 2002 0.13 2.8 GHz

Pentium (Pro) Pentium II Pentium III Pentium 4

Intel processzorok Név Sebesség (MHz) Foglalat Technológia (mikron) Megjel. Plussz Mag Pentium III 1000-1400 Slot 2 0,18 0,13 1999 256 Kb L2 a magban Coppermine Tualatin Celeron II Slot 1 128 Kb L2 a magban Pentium 4 1400-2000 Socket 423 2000 nov Teljesen új struktúra Willamate 2 GHz felett Socket 478 512 L2 A és B változat 133 MHz FSB Nothwood 3,06 Ghz 2002 május HyperTreading tech. (2 virtuális processzor Prescott

A mai Intel processzorok

Az alaplap funkcionális egységei Operatív memória (belső tár) Várjon Fennség! Fél év múlva úgyis csak a felébe kerül! A legújabb számítógép 16 színű, egy merev lemezen, sőt még egér is van hozzá!

Az operatív memória (belső tár) feladata A számítógép működése közben a végrehajtáshoz szükséges, valamint a végrehajtás alatt keletkező adatok tárolása. A belső tárakat a központi vezérlőegység közvetlenül eléri, ezért tartalmazza a végrehajtás alatt a program(ok) utasításait, és az ahhoz kapcsolódó adatokat.

A belső tárak csoportosítása Adatfelejtő tárak Dinamikus RAM – DRAM (felhasználó adatai) Statikus RAM – SRAM Adatőrző tárak ROM EPROM EEPROM EEPROM-Flash (az alaplapon BIOS)

A belső tárak helye az alaplapon

Az adatfelejtő operatív tár A felhasználó írhatja olvashatja, ide kerül a számítógépes munkavégzés során minden elindított program utasítása, valamint adat, részadat. Műveletek: írás, olvasás. Angol elnevezéssel RAM (Random Acces Memory), azaz véletlen elérésű memória. A gép kikapcsolásakor elveszti tartalmát

Adatmennyiség mérése 1 bit = 1 bináris elemen tárolható adat 8 bit = 1 bájt (byte) 1024 Bájt = 1 KB (kilobájt) 1024 KB = 1 MB (megabájt) 1024 MB = 1 GB (gigabájt) 1024 GB = 1 TB (terabájt)

Az adatőrző belső tárak jellemzése Olyan véletlen elérésű operatív tár, ahová a felhasználó soha (ROM) vagy csak speciális körülmények esetén írhat (EPROM, EEPROM, Flash – speciális EEPROM). Mérete állandó, tartalma ritkán változhat Az adatokat a számítógép kikapcsolt állapotában is megőrzi. Az alaplapon lévő, azzal együtt forgalmazott kiemelten fontos ilyen tár: BIOS (basic input output system - alapvető bemeneti/kimeneti rendszer)

A BIOS feladatai hardverelemek ellenőrzése az operációs rendszer kulcselemeinek betöltése az adatfelejtő tárba (dinamikus RAM)

A számítógép kikapcsolt állapotban

Bekapcsoláskor az első program betöltődése

A felhasználó munka közben…

Adattárak az alaplapon II.

Adattárak az alaplapon III.