ifin811/ea1 C Programozás: Hardver alapok áttekintése CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 ifin811/ea1 C Programozás: Hardver alapok áttekintése Lecture 1: Computer Systems Overview

Algoritmus: Program: C Számítógép hardver CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Heuréka! Algoritmus: Egy feladat vagy folyamat végrehajtásához szükséges utasítások listája Program: C Számítógép hardver Lecture 1: Computer Systems Overview

Hardver alapok CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Lecture 1: Computer Systems Overview

Tranzisztor Bináris digit = “bit”: 0  ki 1  be Kollektor Bázis CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Tranzisztor Bázis Kollektor Emitter “félvezető” Bináris digit = “bit”: 0  ki 1  be Lecture 1: Computer Systems Overview

Tranzisztor ki : 0 Kollektor Bázis Emitter CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Tranzisztor Kollektor Bázis Emitter ki : 0 Lecture 1: Computer Systems Overview

Tranzisztor be : 1 Kolletor Bázis Emitter CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Tranzisztor Kolletor Bázis Emitter be : 1 Lecture 1: Computer Systems Overview

Tranzisztor Bázis Kollektor Emitter A modern chipek (kb, 3 x 3 mm) több millió tranzisztort tartalmaznak

Kapuk Kapu: tranzisztorokból áll CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Kapuk Kapu: tranzisztorokból áll A kapuk két feszültségszintet ismernek: Alacsony szint (Low) => 0 Magas szint (High) => 1 Típusok: ÉS (AND) (VAGY) OR (NEM) NOT Lecture 1: Computer Systems Overview

Példa: ÉS kapu A B A AND B A AND B A B A B A AND B 1 1 1 1 1

Bool Algebra Bitek sorozata egyszerre : A = 1 1 0 0 1 1 0 1 B = 0 1 1 0 0 1 1 0 A AND B = 0 1 0 0 0 1 0 0 8 bit: kettes számrendszer 0-255 Tipikus PC processzor 32 bit, 64 bit Opteron, Itanium, szuperszámítógépek még több

A pocesszor kapukból épül fel CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 0 or 1 A pocesszor kapukból épül fel Lecture 1: Computer Systems Overview

A számítógép hardver elemei Perifériák Processzor (CPU) Memória "Buszok„ kötik őket össze

A számítógép hardver elemei: CPU CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 A számítógép hardver elemei: CPU Memória Perifériák Processzor (CPU) Processzor (CPU) Műveleteket végez az adatokon 3 részből áll: Arithmetikai / Logikai Egység (ALU) - adat manipuláció Vezérlő egység – koordinálja a tevékenységeket Cache : - gyors belső memória Lecture 1: Computer Systems Overview

A számítógép hardver elemei: Memória Perifériák Processzor (CPU) Memória programok és adatok tárhelye a biteket fix adagokban tárolja: “szavak” (8, 16, 32, ill. 64 bit) a tárolt adatok mindegyikének saját címe van tetszőlegesen címezhető => véletlen hozzáférésű memória (random-access memory) “RAM”

Bit, Byte, Kilo-, Mega-, Giga-, … CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Bit, Byte, Kilo-, Mega-, Giga-, … bit: 0 ill. 1 word (szó): gépfüggő (8, 16, 32 vagy 64 bit) byte = 8 bit kilobyte = 210 byte = 1024 byte (!) megabyte = 1024 KB = 220 byte = 1,048,576 byte gigabyte = 1024 MB = 230 byte terabyte = 1024 GB = 240 byte Lecture 1: Computer Systems Overview

A számítógép hardver elemei: Perifériák CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 A számítógép hardver elemei: Perifériák Perifériák Processzor (CPU) Memória Perifériák – kommunikáció a külvilággal hosszú távú adattárolás: háttértárak Lecture 1: Computer Systems Overview

Hardver elemek: kommunikáció a külvilággal CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Hardver elemek: kommunikáció a külvilággal Perifériák Processzor (CPU) Memória Be-/kimenet (Input/Output, I/O) Input: billentyűzet, egér, mikrofon, szkenner, infra port, kamera, lyukkártya Output: képernyő, printer, hangszóró Kommunikáció modem, ethernet kártya Lecture 1: Computer Systems Overview

Hardver elemek: hosszú távú adattárolás Háttértárak Hosszú idejű, áramforrástól független fizikai adattárolás, fájlok (adat-állomány) formájában Példa: harddiszk (winchester), floppy, mágnesszalag, CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), DVD

Számítógépek paraméterei: processzor sebesség CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Számítógépek paraméterei: processzor sebesség CPU órajel: műveleti ciklus másodpercenként ("hertz") Pl: 2 GHz Pentium de: különböző CPU architektúrák: egy-egy ciklus alatt nem azonos az elvégzett feladat “flops” (floating-point operations per second) “mips” (million instructions per second) Lecture 1: Computer Systems Overview

Számítógépek paraméterei: sebesség CPU/busz CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Számítógépek paraméterei: sebesség CPU/busz Buszok: a CPU, memóriák és perifériák kommunikációja Alaplaptól függ Pl.: Intel 1.50GHz Pentium-4, 400MHz busz (FSB) PCI: 32 bit/33 Mhz – 64 bit/133Mhz Lecture 1: Computer Systems Overview

Számítógépek paraméterei: sebesség memória/cache CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Számítógépek paraméterei: sebesség memória/cache RAM kb. 60ns (1 nanosecundum = egy milliárdod másodperc ), egyre gyorsul az FSB-hez kapcsolódik (pl. PC-100, DDR-400) Cache memória Processzorra integrálva Gyorsabb mint a külső memória (kb. 20ns elérési idő), jóval drágább Kiélezett helyzetben programok optimalizálhatóak Lecture 1: Computer Systems Overview

Számítógépek paraméterei: sebesség perifériák CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Számítógépek paraméterei: sebesség perifériák Háttértárak Pl.: 3.5in 1.4MB floppy: cca. 500kb/sec, 300 rpm (revolutions per minute) 3.5in hard disk: tipikus keresési idő 8.5 microsecundum, 7200 rpm Kommunikáció Pl: modem 56 kilobit/sec, ethernet 10/100/1000 megabit/sec, WLAN 11-54 Mbit/sec, I/O ISA, PCI, IDE, SCSI, ATA, USB, stb.... Lecture 1: Computer Systems Overview

Számítógépek paraméterei: megbízhatóság CSE1301 Sem 2-2003 July 24, 2003 Számítógépek paraméterei: megbízhatóság Fontos faktorok: hő, szellőzés, “over-clocking”, túláramvédelem A legtöbb hiba szoftver problémákból adódik Lecture 1: Computer Systems Overview

Összefoglalás Tranzisztorok, kapuk, chipek Számítógép = CPU + Memória + I/O Tipikus paraméterek