A számítógép működésének alapjai

Az előadások a következő témára: "A számítógép működésének alapjai"— Előadás másolata:

1 A számítógép működésének alapjai
Talata István

2 Alapfogalmak információ adat jel kommunikáció modellje:
zajos közlemény torzult hír hír közlemény Hírforrás Adó Csatorna Vevő Címzett zaj zaj zaj

3 Alapfogalmak (folyt.) adatmennyiség mérése: „bit”-ben (BInary digiT)
jele: b vagy „bájt”-ban („byte”) 1 bájt=8 bit jele: B 1 kB=1024 B, 1 MB=1024 kB, 1 GB=1024 MB

4 Jelfeldolgozás analóg jelek digitális (diszkrét) jelek
tipikusan használt: bináris jelek analóg - digitális jelátalakítás digitális – analóg jelátalakítás

5 Előforduló számrendszerek
tízes számrendszer kettes számrendszer tizenhatos számrendszer: A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15 átváltás közöttük egyszerűen megoldható

6 Bináris adatábrázolás
Számok fixpontos számok előjeles számok lebegőpontos számok

7 Bináris adatábrázolás II.
Szöveg ASCII kód: 1 bájt/karakter Unicode: 2 bájt/karakter Hangok digitalizálás

8 Bináris adatábrázolás III.
Képek színkódolás tárolása: high color (2 bájt/pixel) true color (3 v. 4 bájt/pixel) színkódolás módja: RGB (Red-Green-Blue): monitorok CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black): nyomtatók pixelek tárolása: algoritmus alapján

9 Matematikai logika Logikai alapműveletek: „NEM” művelet „ÉS” művelet
„VAGY” művelet Továbbiak: „KIZÁRÓ VAGY”, „MEGENGEDŐ ÉS”, „HA...AKKOR”, „NEM ÉS”, „NEM VAGY”

10 Matematikai logika II. Összetett logikai műveletek
logikai alapműveletek kombinálásával előállíthatók minden véges változós logikai függvény megkapható így (igazságtábla alapján) többféle előállítás is lehetséges kapuáramkörökkel megvalósíthatók

11 Összeadó áramkörök Félösszeadó (HA – Half Adder):
1-1 bitet ad össze nincs átvitel Teljes összeadó (FA – Full Adder): átvitelt, plusz 1-1 bitet ad össze két HA-ból és egy „HA...AKKOR” kapuból elkészíthető Pl: 4-bites összeadó elkészíthető 3 db FA-ból és egy HA-ból

12 Számolómű ALU – Arithmetic and Logic Unit
fixpontos számolást végez egész számokkal általában egybetokozzák a processzor egyéb részeivel főként kapuáramkörökből áll függvények értékét 4 alapművelettel közelítőleg ki lehet számolni

13 A számítógép működési sémája
Központi egység Operatív memória Interfészek Perifériák CPU

14 A központi vezérlőegység (CPU – Processzor)
Neumann-elv: adatok, parancsok ugyanabban a memóriában tárolódnak, bináris formában Felépítése Regiszterek – tárolóegységek (többféle regisztertípus van) Utasításdekódoló egység – utasításértelmező Vezérlőegység – ütemező (órajel alapján) Számolómű Csővezeték-elv: vezérlőmű nem vár a számolóműre

15 Utasításkészlet egy processzor által ismert utasítások halmaza
Fejlesztési irányok CISC – Complex Instruction Set Computer akár 300 utasítás is lehet processzorok többsége ilyen RISC – Reduced Instruction Set Computer tipikusan utasítás gyorsabb, drágább inkább speciális esetekben használják (pl. grafika)

16 Többprocesszoros rendszerek
segédprocesszor célfeladatra pl. - matematikai társprocesszor - videoprocesszor szimmetrikus multiprocesszoros rendszerek - két vagy több egyforma CPU pl. Intel Pentium Core Duo

17 Sínek (buszok) egyetlen vezetékköteg rákötve: részei:
CPU operatív memória további egységek (pl. videokártya) részei: adatsín címsín vezérsín (ütemezés órajellel) tápfeszültség-vezetékek több sín is lehet egy számítógépben közvetlen memória hozzáférés (DMA)