A hardver A szoftver architektúrája - WordPress.com...A hardver elemei: a ház és a tápegység • Háztípusok 2. Mini torony • Az előlapon találhatók a kezelőszervek. Általában

Készítette: Csatlós István

A hardver

architektúrája

A szoftver

architektúrája

../../../Users/István/Desktop/Hardver-Szoftver modul/[email protected]

2

Mit értsünk architektúra alatt?

• Egy digitális számítógép bizonyos szintű általános specifikációja, beleértve az utasításkészletének, társzervezésének és címzési módjainak, az I/O műveleteknek (és vezérlésüknek) a felhasználói leírását is. (Ebben az értelemben lehetnek hasonló architektúrával rendelkező számítógépcsaládok, melyeknél a megvalósítás különbözhet. A felhasználó, programozó szempontjából az architektúra azonossága biztosítja a kompatibilitást.)

• Egy másik (villamosmérnöki, hardvertervezői) szempontból az architektúra egy számítógép (rendszer) lényeges részeinek, fő elemei kapcsolódásának leírását jelenti. Ez lehet blokkdiagram, kapcsolási rajz (különböző részletességben), de lehet a felépítés (részben) szöveges leírása is.

Mi a tanulmányaink első (nagyobbik) részében az un. Neumann-architektúrájú

számítógépekkel foglalkozunk.

3

A számítógépes hardver szerkezete

• A számítógép feladatai:

– Adatok bevitele

– Adatok tárolása

– Adatok feldolgozása

– Adatok kivitele

Számítógép blokkvázlata

4

A számítógépes szoftver szerkezete

• Azon programok összessége, amelyek a felhasználó feladatait oldják meg:

• Hasznos segédprogramok, melyek a felhasználó

munkáját könnyítik meg:

• Azok a programok, pontosabban az a

programrendszer, amely a gép egyes berendezéseit

működteti:

Felhasználói szoftver

Rendszerközeli szoftver

Rendszerszoftver

5

A különböző architektúrák

elkészítésének alapelve

• Rétegezettség (Layered architecture) elve, lényege:

– Egy alsóbb réteg szolgáltatásokat biztosít a felső rétegnek.

Biztosít egy magasabb absztrakciós szintű virtuális

utasításkészletet.

– A felső réteg nem látja az alatta lévő réteg megvalósítását,

annak részleteit, csak a virtuális utasításkészletét. A még

lejjebb lévő rétegek részletei pedig teljesen el vannak rejtve a

felső réteg elől: a közvetlen alatta lévő réteg elszigetel.

– Jól meghatározott protokollok és interfészek kellenek az

egyes rétegek között.

6

A hardver elemei: a ház és a tápegység • Háztípusok

1. Baby ház

– Fekvő elrendezésű ház. A meghajtó bővítő-helyek száma

gyártófüggő. A számítógépház alján különböző furatok teszik

lehetővé az alaplap biztonságos rögzítését.

– A fedél rögzítése háromféleképpen történhet:

1. Csavarok tartják, melyek kicsavarása után a fedél az előlappal

együtt lehúzható a fém tartóvázról.

2. Csavarok rögzítik a fedelet, ez azonban nincs összeépítve az

előlappal, így a fedél felfelé egyszerűen leemelhető a házról.

3. A fedél hátsó részét csavarok, míg az első részt két retesz

rögzíti.

A reteszeket benyomva a ház fedele felnyitható.

7

A hardver elemei: a ház és a tápegység

• Háztípusok

2. Mini torony

• Az előlapon találhatók a kezelőszervek. Általában két meghajtó építhető bele, de ez gyártótól függ. Az alaplap függőlegesen helyezkedik el és egy fémlemezre van szerelve. Ezt a lemezt csavarok rögzítik a ház keretéhez. Így a kártyák vízszintesen

helyezkednek el. A fedél csavarokkal van rögzítve a kerethez.

3. Midi torony

• Hasonló, mint a mini torony, azonban a bővítő-helyek számát megnövelték és a doboz méretei nagyobbak. Általában három meghajtó szerelhető bele.

8


• Háztípusok

4. Torony, vagy nagytorony

• A toronyházak közül a legnagyobb méretű. Általában a nagyteljesítményű szerverekhez használják. Minimum öt meghajtó építhető bele.

5. Slim (vagy baby) ház

• Ez is egy fekvő ház, azonban a magassága pontosan akkora, hogy egy 3,5” floppy függőlegesen elfér benne. Az alaplap vízszintesen fekszik benne, de a bővítőkártyák nem férnek el függőlegesen. A megoldás egy olyan bővítőkártya használata, melyen két kártyacsatlakozó hely van és az alaplap csatlakozójába dugható. Így a bővítőkártyák is vízszintesen helyezkednek el.

9


• Háztípusok

6. ATX ház

• A mai legkorszerűbb házak. Kialakításukkor megalkottak egy szabványt, melyet ATX szabványként ismerünk. Ez kimondja, hogy minden csatlakozó az alaplapra kerüljön előre rögzített helyre. Az alaplap méreteit is és a felfogatás helyeit is meghatározták. Az ATX alaplapoknak új típusú tápcsatlakozójuk van, melyen keresztül kihasználhatják az ATX ház intelligens tápjának tulajdonságait.

• Ezek közül a szolgáltatások közül a legfontosabb, hogy az előlapon lévő POWER kapcsoló közvetlenül nem a tápot kapcsolja le, hanem csak takarék üzemmódba helyezi azt. (Általában ezeknek a házaknak a tápegységeit is kikapcsolhatjuk a ház hátulján található kapcsolóval.)

10


• Tápegység

Követelmények a tápegységgel szemben:

– A rendelkezésre álló tápforrás feszültségének átalakítása a készülék üzemeltetéséhez szükséges egyenfeszültséggé.

– Az előállított feszültség stabilizálása.

– Rövid időtartamú bemeneti feszültség-kimaradás esetén a kimeneti feszültség szünetmentes biztosítása.

– A táplált áramkör védelme a bemenetről származó tranziensektől vagy a tápegység meghibásodásától.

– A tápegység kimenetének a bemenettől való galvanikus leválasztása.

11


• Tápegység (elektromos)

Üzemmód szerinti csoportosítás:

– Lineáris tápegység: kisebb elektronikus eszközökben használják.

– Kapcsolóüzemű tápegység: a számítógépekben ezt a típust alkalmazzák.

– Előszabályozott tápegység: csak ritkán, speciális esetekben használatos.

A kapcsolóüzemű (stabilizált) tápegység a számítógép

áramkörei részére 4 féle feszültséget állít elő: +5 V, -5 V,

+12 V, -12 V, valamint a hűtőventillátor számára egy külön

+12 V-os feszültséget.

12


• Tápegység – kapcsolóüzemű tápegység vázlata:

• Egyenirányító

• DC-DC konverter

– A kapcsolóval néhány tíz

kHz-es négyszögjelet

képezünk.

– Nagyfrekvenciás trafó, mely a

galvanikus elválasztást is

biztosítja.

– Az átalakított feszültséget újra

egyenirányítjuk és szűrjük. - A stabilizálást a szabályozó és a meghajtó

áramkör végzi. (Power-Good jel)

13

A hardver

elemei: az

alaplap

AT (spec.) alaplap

felépítése

14

A hardver elemei: az alaplap

• Mikroprocesszor (µP):

NMOS, ill. CMOS technológiával készülő nagy bonyolultságú és magas integráltsági fokú félvezető lapka. Pl. egy Pentium II-es chip, melynek mérete 15x15 mm, 7,5 millió tranzisztort tartalmaz, a rajta lévő vezető vonalak mérete 0,25 µm. Ugyanakkor a belső tápfeszültsége 2 V, így igen nagy a hőfejlődés (disszipáció), amelytől a processzort védeni kell.

(Erre a célra hűtőbordákat és hűtőventillátort alkalmaznak.)

15


• Mikroprocesszorok csoportosítása:

- szóhosszúság 4 .. 128 bit;

- utasításformátum CISC, RISC,

MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3;

- utasításkészlet 100 .. 1000;

- ciklusidő 4,77 .. >2 GHz;

- címezhető memória 64 kB .. 64 GB;

- buszrendszer 8 .. 256 bit , 8 .. 533 Mhz.

16


• Mikroprocesszorok részei, működése:

17


• Mikroprocesszorok részei: Regiszterek

- A mikroprocesszor regiszterei nagyon gyors működésű átmeneti tárolók.

- Statikus RAM-ok ból alakítják ki őket, így elérési idejük ns nagyságrendű, ez 10-szer, 100-szor gyorsabb, mint a számitógép operatív táráé.

- A processzor típusától függően 8, 16 … 512 db regisztertárat tartalmaz.

- Egy regiszter tárolókapacitása általában egy szó (32 bit).

- Léteznek rendszerregiszterek, melyekhez a felhasználó nem férhet hozzá, és általános célú regiszterek, melyeket a programok is használhatnak.

18

A hardver elemei: az alaplap • Mikroprocesszorok részei: Regiszterek

Tipikus regiszterek:

- Akkumulátor (A): Az akkumulátor tárolja az aritmetikai/logikai műveletek operandusait, és általában az eredmény is ide kerül.

- Az akkumulátoron kívül a processzornak van még B, C, D, E, H és L regisztere, a H és L regiszter a memória címzésére szolgál, a többi rendeltetése tetszőleges.

- Utasításregiszter (IR): Itt tárolja a processzor a végrehajtandó utasítás műveleti kódját, tartalmát a vezérlőegység értelmezi és előállítja a műveletek végrehajtásához szükséges vezérlő jeleket.

- Utasításszámláló (PC): Mindig a következő végrehajtandó utasításra mutat, tartalma automatikusan inkrementálódik, értéke programozottan módosul, a megcímzett rekesz tartalma általában az utasításregiszterbe kerül.

- Adatszámláló regiszter (DC): A beolvasandó adatra mutat, a megcímzett rekesz tartalma általában az akkumulátorba kerül, értéke programban módosítható.

- Címregiszterek - Adatregiszterek

- Rendszerregiszterek: - Címbusz regiszter (Memory Address Register)

- Adatbusz regiszter (Memory Data Register)

19

A hardver elemei: az alaplap • Mikroprocesszorok részei: Aritmetikai és logikai egység

ALU feladatai:

1. Bináris összeadás

2. Boole-algebrai

műveletek: (AND, OR, XOR, NOT)

3. Léptetés jobbra-balra

4. Komplemens képzés

5. Állapotjelzők előállítása

(Flag)

20


Boole-algebra műveletei:

- Tagadás (INVERTÁLÁS, NOT): F=A

- ÉS (AND) : F2=A B ( Ha a változók egyidejűleg egyeznek, akkor igaz ! )

- VAGY (OR) : F2=A+B ( Ha legalább az egyik igaz, igaz a függvény is ! )

- NAND (NEM-ÉS) : F2=A B ( Akkor hamis a függvény, ha mindkettő igaz ! )

- NOR (NEM-VAGY) : F2=A+B ( Akkor igaz, ha mindkettő hamis ! )

- XOR, (ANTIVALENCIA, KIZÁRÓ VAGY) : F2= +

( Akkor hamis, ha mindkettő ugyanaz ! )

- MEGENGEDŐ ÉS : F2= + ( Akkor igaz, ha mindkettő azonos ! )

21


Az aritmetikai műveletek mind visszavezethetők az előbb látott

logikai műveletekre. Ezeket a műveleteket az ALU belsejében

kapuáramkörökkel valósítják meg.

AND NAND OR NOR NOT XOR MEGENGEDŐ VAGY

Például a bináris összeadást visszavezetjük egy bináris XOR,

valamint AND műveletre, mely utóbbi az „átlépést” végzi.

22


• Mikroprocesszorok részei: Aritmetikai és logikai egység Boole-algebra azonosságai:

23

A hardver elemei: az alaplap • Mikroprocesszorok részei: Vezérlőegység (CU)

-A vezérlőegység kiolvassa a

memóriából a szükséges adatokat,

utasításokat, értelmezi és

végrehajtja az utasításokat, vezérli

az ALU-t, engedélyező jeleket

generál.

-Összehangolja a CPU többi

egységének működését.

-Tartalmazza a mikroprogram-

tárat. (Utasításkészlet függ tőle.)

- A vezérlőegység feladata, hogy a

megfelelő adatok a megfelelő

helyen és a megfelelő időben

rendelkezésre álljanak.

24


• Az Intel Pentium Pro – az első 6. generációs processzor mikroarchitektúrája

- 64 bites adatsín és 36 (32+4) bites címsín így 64 GB a max. címezhető

memória.

- 2,9 V-os tápfeszültséget igényel.

- Socket7, majd Socket8 foglalatba helyezhetők voltak.

- Három utas szuperskalár architektúrájú, vagyis 3 utasítást tud egy órajel

alatt végrehajtani.

-2 db 8 kB-os L1 cache, és 1 db 256 kB-os L2 cache (,mely 1 MB-ig

bővíthető)

- Először 0,6 m (P54-esben), majd 0,35 m-es technológia (P54C-ben).

- Teljesen CMOS gyártástechnológiával készült.

25


• Az Intel Pentium II processzor architektúrája

-MMX bővített utasításkészlettel rendelkezik a Pentium Pro alapokra

épülő Pentium II processzor (P55C), melyet már SLOT1 csatlakozóval

láttak el, utasításkészlete kiegészül 57 MMX utasítással.

- E processzorban megnövelték az L1 cache méretét 32 kB-ra.

- Tápfeszültsége 2,8 V.

- S 512 kB külső cache is elhelyezésre került benne.

- A 0,35 m-es technológiára épül, és 7,5 millió tranzisztort tartalmaz.

- A Celeron processzor a PII egyszerűsített változata, nincs benne L2

cache.

- A Xeon jelzésű felső kategóriás processzort szerverekbe szánták.

26


• Az Intel Pentium III processzor architektúrája

-Az első ilyen processzor magja Katmai kódnéven jelent meg 1999

februárjában. Nagyon hasonlított az elődjeihez.

- A legszembetűnőbb változás az SSE utasításkészlet támogatása, mely a

multimédiás és 3D grafikát segítette.

- Az L1 cache méretét 32 kB, melyből 16 kB az adatoké, 16 kB az

utasításoké. A másodlagos cache 512 kB méretű.

- A buszsebesség 100 MHz

-Először 0,25 m-es, majd 0,18 m-es (1999 – Coppermine), végül 0,13

m-es technológia (Tualatin). (Átlépik az 1 GFLOPS-os álomhatárt.)

- A Celeron processzor a PIII egyszerűsített változata.

- A Xeon jelzésű felső kategóriás processzort szerverekbe szánták.

27


• Az Intel Pentium IV processzor architektúrája

-A Pentium szériát a PIV követte, melyben a Tualatin kódnevű mag

dolgozott. Ami alapul szolgált egy másik processzorcsaládhoz, a Pentium

M-hez is.

- A 0,13 m-es technológia esetében, mely 2001-ben került piacra, 1

GHz – 1,4 GHz-es órajel mellett, 133 MHz-es FSB (Front Side Bus)-t

használ, s Socket 370-es foglalatba helyezhető.

- A másik vonal a Pentium 4-nél a NetBurst, ami az energiatakarékos

Intel Core architektúra alapjává vált.

28

A hardver elemei: az alaplap • Az Intel Pentium Dual-Core processzor

architektúrája - Core 2 alapú, kétmagos processzor, 1 v. 2 MB L2 cache-sel, később 3

MB, 4MB, ill. 6MB

- Az első változat, az (Allendale) csökkentett 200 MHz-es FSB-vel jelent

meg. A későbbi változatokban ezt megnövelték 266 MHz-re, majd 333

MHz-re. E változat neve: Core 2 Duo.

- A 65 nm-es gyártástechnológiának és egyéb architektúrális

változtatásoknak köszönhetően gyorsabb, mint egy azonos órajelű

Pentium D processzor, és a hőtermelése is kisebb. A technológia további

fejlődésével 45nm-re csökkentették a méretét. E változat neve: Core 2

Duo (Merom ill. Conroe kódnévvel, rendkívül energiatakarékosak).

- Az új változat további nagy újítása, hogy hardver szinten támogatja a

Virtualizációs Technológiát (Intel VT).

29


• Chipset - chipkészlet

-1996-ban az új PII-höz kifejlesztették az FX jelzésű chipsetet, mely sok

tekintetben megegyezik az előzővel HX ill. VX-szel.

- Az LX jelűtől kezdődően e chipek közül az egyik feladatai: processzor,

memória, PCI slot-ok, grafika (AGP) kezelése, valamint a Power

Management megvalósítása.

- a másiké pedig: az EIDE vezérlése (Ultra DMA, PIO Mode, Bus

Master IDE adatátvitel), USB portok kezelése, ISA busz és slot-ok

megvalósítása, valamint a billentyűzet, az RTC (Real Time Clock), és a

BIOS kezelése.

- Az RS232-es soros, ill. az LTP párhuzamos port-okat, valamint az IrDa

infra port-ot, egy újabb chip valósítja meg.

Párhuzamosság fejlődése

30

Temporal parallelism(by pipelining)

20001980 1985 1990 1995 20051978

Issue parallelism(by superscalar issue)

Intra-instr. parallelism(by SIMD instr.)

SMP

SMP/w. SMT

8086 286

386

4861. G.

2. G.

SMT/HT

1. G.

2. G.

Pentium

PPro

2.5 G.

3. G.

PII

PIII

1. G.

2. G.

3. G.

P4

ILP

TLP

PLP Level of parallelism

(IPC/OPC)

Performance

Complexity

Memory Bandwidth

Branch prediction

accuracySMT: Symmetrical Multithreading SMP: Symmetric Multiprocessing OPC: Operations per CycleIPC: Instructions per Cycle

Sequential

processoringt

(Smithfield)

*

*

*

*

*

**

*

*

*

PD*

P EE 840

Proci_gen.ppt

31


• Intel 440LX, Intel 440EX és Intel 440ZX

- Használható PII-vel, vagy Celeronnal

- Támogatja a 2 processzoros rendszert.

- Használható 100 és 66 MHz-es buszfrekvencián.

- 1 GB SDRAM-ot támogat.

- Az EX az LX Celeronra optimalizált változata.

- A ZX a BX kisöccse. Nem támogat

2 processzort, és csak 256 MB

SDRAM kezelésére alkalmas.

32


• Intel 440GX és Intel 450NX

- Kétprocesszoros PII Xeon rendszerekre került kifejlesztésre.

- Frekvencia: 250 MHz, max. 2 GB operatív RAM támogatás.

- Négyprocesszoros Xeon rendszer támogatására fejlesztették ki a

450NX chipset-et. Max. 8 GB EDO/DRAM-ot kezel. Az AGP-t nem

támogatja, csak a PCI-t.

33


• Intel 810

- Új grafikus chippel (i752) integrált chipset (1999 április). A 440BX

AGP chipset-re épül.

- Támogatja a PII, PIII processzorokat, 64 bites 100 MHz-es SDRAM-

ból 2 modult támogat.

- Rendszerbusz frekvenciája 66 és 100 MHz között lehet.

- Két I/O vezérlőt ajánl, a 82810AA chip-et, ill. a 82810AB jelűt.

- A chipset 3. alkotó eleme a 82802AB (ill. 82802AC) chip, mely a

rendszer és a videó BIOS-t tartalmazza.

34

A hardver elemei: az alaplap • Intel 845

- Az Intel Pentium 4 processzorhoz tervezték. Ezt a processzort

eredetileg Intel 850 chipset támogatással vezették be, de a 845-ös chipset

kiegészíti a 850-est, hiszen támogatja a költség hatékony PC133

SDRAM-okat, és a nygy sávszélességű DDR200/266 SDRAM-okat is.

- A 845-ös chipset 1. fő része a 82845-ös memóriavezérlő, mely

támogatja a 400 MHz-es rendszerbusz frekvenciát, s a fent leírt

memóriamodulok használatát, valamint az AGP 4X (1,5 V) interface-en

keresztül a grafikát.

- A másik fő része a 82801BA I/O controller hub, mely a perifériákhoz

való gyorsabb hozzáférést biztosítja. (E termék támogatja az i815, i810,

i850-es chipset-eket is!)

- Egyéb szolgáltatásai: LAN Connect Interface, Dual USB, Ultra

ATA/100, Intel Alkalmazás Gyorsító, AC97, Alvó üzemmód (Pov. Man.)

35

A hardver elemei: az alaplap • Intel 850

- Az Intel Pentium 4 processzorhoz tervezték. Az Internet és különféle

üzleti alkalmazások támogatására. Az Intel kezdetben a RAMBUS-ban

látta a PIV-esekhez szükséges nagy sávszélességű RAM-ok egyetlen

megoldási lehetőségét.

- Direkt audió és videó pipeline

- A másik fő része a 82801BA I/O controller hub, mely a perifériákhoz

való gyorsabb hozzáférést biztosítja. (E termék támogatja az i815, i810,

i850-es chipset-eket is!)

- Egyéb szolgáltatásai: LAN Connect Interface, Dual USB, Ultra

ATA/100, Intel Alkalmazás Gyorsító, AC97, Alvó üzemmód (Pov. Man.)

36


• További rendszereszközök: Órajelgenerátor

• A számítógép digitális elektronikára épül.

• Képzeljük csak el milyen kavarodás lehetne abból, ha a különböző

egységek össze-vissza küldenék jeleiket, hiszen egyik előbb

elkészülne mondjuk, mint a másik. Ez persze csak az egyik gond

ami miatt a számítógép un. szinkron módon működik. Ez azt

jelenti, hogy a különböző egységek egyazon "ütemre" működnek.

• Ez az ütem az órajel, amely egy állandó frekvenciájú impulzus

sorozatot jelent. Ezt a jelet állítja elő az órajelgenerátor. E jel

sebességétől, gyorsaságától függ elsősorban a számítógép

műveletvégző sebessége.

• Ez az eszköz az összes elemre be van kötve, de csak egy irányban.

Ez az egyetlen egység amelyet nem vezérel a CPU.

37


• További rendszereszközök: BIOS -A BIOS tartja a kapcsolatot a

hardver és az operációs rendszer

között.

-Az operációs rendszerre épülnek

a felhasználói programok.

-A BIOS teszi lehetővé, hogy az

operációs rendszer elérhesse a

számítógép áramköreit

(erőforrásait).

-A BIOS-t az alaplap gyártója

készíti el az alaplapra integrált

áramköröket figyelembe véve. A

BIOS tehát önálló

programmodulok gyűjteménye.

Boot folyamat:

- Bekapcsolási önteszt,

feladata a tápfeszültség

vizsgálata, ha rendben tápjel

küldés az alaplapnak.

- Működésbe lép az alaplap

órajel generátora.

- A processzor, s a többi áramkör működni kezd.

- A processzorban megtalálható az a cím, ahonnan az 1.

utasítást be kell olvasni. Itt egy ugró utasítás van, amely

átadja a vezérlést a ROM-BIOS-nak.

- BIOS kiolvas egy jelzőbitet, amely alapján eldönti,

hogy hideg-, vagy melegindítás történt-e.

- Hidegindításkor lefut egy diagnosztikai program,

(Post: Power-On Self Test), hibaüzenet (POST kód).

- Majd megkeresi az aktuális lemezen a Boot rekordot.

38

A hardver elemei: az alaplap • További rendszereszközök: Belső tároló (memória)

Félvezető memóriákkal szembeni elvárások:

- Növekszik az igény a kapacitás növelésére (egyben a címtartomány növelésére), méghozzá az egységnyi költségre eső kapacitás növelésére.

- Még jelentősebben növekszik az igény az elérési idő csökkentésére. A mai processzorok általában sokkal gyorsabbak, mint a kommerciálisan beszerezhető memóriák: pl. nem különleges egy 30 MHz-es órajelű, ezzel 33 ns ciklusidejű processzor, míg egy átlagos dinamikus RAM elérési ideje nagyobb, mint 100 ns.

39

A hardver elemei: az alaplap •További rendszereszközök: Belső tároló (memória)

–Memóriatípusok

DRAM (Dynamic Random Access Memory) csipek. Ezeknél a tároló kialakítása folytán magához a tároláshoz megkövetelt a tárolt adatok "mozgatása", ciklikus kiolvasása és "frissítése" (jelszintek megemelése). Jó példa ezekre a MOS (Metal Oxid Semiconductor), ill. MOS alapú (CMOS, NMOS stb.) technológiákkal megvalósított tároló család. Továbbfejlesztése az SDRAM.

Az SRAM-ok (Static RAM) külön említést érdemelnek. Ezek "random elérésűek" és írható olvasható memóriák, kiolvasási idejük hallatlanul gyors, szinte nulla idejű. Viszont relatíve drágák és jelentős az energiaigényük. Kialakításuk nemcsak drága, hanem különleges hűtési viszonyokat is igényelnek. Mindenesetre ilyenekből szokás kialakítani az ún. cache tárakat, a gyorsítótárakat.

SDRAM (Synchrounus DRAM)

• RDRAM (Rambus DRAM)

• DDR RAM (Doubel Data Rate SDRAM)

•

40

A hardver elemei: az alaplap •További rendszereszközök: Belső tároló (memória)

–Memóriatípusok

ROM (Read Only Memory) típusú félvezető tárolólapkák nem vesztik el adataikat a gép kikapcsolásakor sem. Ezekbe a tartalmat a gyártásuk során töltik be Elérésük szintén "random" jellegű, azaz rekeszeik, byte-jaik véletlenszerűen címezhetők és kiolvashatók, viszont nem írhatók. Címezhetőségük, címtartományuk megegyezhet a DRAM-ok címezhetőségével, címtartományával.

PROM-oknak (Programable Read Only Memory) nevezzük azokat a lapkákat, melyeknél a felhasználó is elvégezheti a "beégetést, EPROM-oknak (Erasable PROM) azokat, melyeket ultraviola (UV) fénnyel törölni, majd újraégetni lehet.

EEPROM (Electrically EPROM) esetében elektromosan lehet ugyanezt elvégezni. Ezeket nevezzük másképpen Flash memóriáknak. Jellemzőjük, hogy az írási, ill. olvasási idejük viszonylag lassú.

41

A hardver elemei: az alaplap • További rendszereszközök: DMA

• Közvetlen memória hozzáférést (Direct Memory Access) lehetővé

tevő elektronikus áramköri egység.

• Erre az áramkörre azért van szükség, mert a processzor úgy

dolgozik, hogy minden adatot beolvas a regisztereibe.

• A DMA maga is egy vezérlőegység, méghozzá speciális esetek

(memóriaműveletek) végrehajtására kiképezve. E műveleteket

gyorsabban végzi, mint a processzor.

• Ha egy ilyen művelet bekövetkezik, akkor a DMA átveszi az irányítást. A

processzor ilyenkor "lekapcsolódik" a sínekről, majd várakozó állapotba

helyezkedik. Ezek után a DMA végrehajtja a két egység közötti memória

műveletet, és visszaadja az irányítást a CPU-nak.

• A PC-s alaplapokon két darab DMA vezérlő van, és ezek egymással sorba

vannak kötve, méghozzá úgy, hogy az egyik DMA egy erre a célra kijelölt

speciális kimenete a másik DMA egyik bemenetére van kötve. Mivel a

DMA-knak egyenként 4 darab bemenetük van, ezért a két DMA összes

bemenete 7 darab lesz. Ezt nevezzük kaszkádosításnak.

42

A hardver elemei: az alaplap • Adatátviteli rendszer: csatornarendszerű

– Az információ átvitele csatornarendszer mellett mindig a központi egységben lévő operatív tár és a periféria között zajlik le.

– Ennek a folyamatnak a vezérlése sok művelettel jár, ezért a csatornarendszert különválasztották a mikroprocesszortól, ezzel megszabadítva a CPU-t egy sor nem közvetlenül belső művelettől.

– Az átviteli folyamat vezérlésére a gépekbe külön processzort építenek be, ez a csatorna.

– A perifériák munkáját a perifériavezérlő szervezi és irányítja. A perifériavezérlő áll közvetlen kapcsolatban a csatornával, értelmezi annak utasításait és végrehajtatja azokat a rákötött perifériákkal.

– A csatorna technikailag ugyanolyan programozható eszköz, mint a központi processzor. A különbség abban rejlik, hogy a felhasználónak a csatorna programozására nincs lehetősége, a csatornaprogram a gép része.

– Működhet monopol és multiplex üzemmódban is.

43

A hardver elemei: az alaplap + • Adatátviteli rendszer: csatornarendszerű

•Az adatátvitel irányítása az ún. felügyelőprogram feladata. A felügyelőprogramot az

operációs rendszer központi magja tartalmazza. Feladata a különböző programokban a

különböző perifériákkal kezdeményezett adatátvitel megindítása, a beérkező megszakítások

kezelése, ezen keresztül a műveletek koordinálása, az esetleges hibák jelzése, illetve

javítása.

•A processzor utasításkészletében a be/kiviteli utasítások 32 bit hosszúságúak, kétcímesek. A

cím két összetevőből áll, a csatorna és a periféria címéből, mindkettő nyolcbites, így

összesen 256 periféria címezhető.

44

A hardver elemei: az alaplap + • Adatátviteli rendszer: sínrendszerű

• A sínrendszerű átvitel

alapelveiben lényegesen

különbözik a csatornarendszertől.

Míg a csatornarendszerben

központi, hierarchikus irányítás

vezérli a műveleteket, a

sínrendszer esetén bármely, a

rendszerre kapcsolódó

funkcionális egység vezérelheti a

rendszert.

• A központi vezérlőegység, a

perifériavezérlők és egyéb

csatlakozó egységek egy közös

adatátviteli berendezésre, a

sínrendszerre kapcsolódnak. A

sínrendszer címvonalak,

adatvonalak, vezérlők összessége.

A vezérlés elve itt bonyolultabb, mint a

csatornarendszer esetén, de számos előnye miatt

korszerűbbnek mondható: - Lehetőség van a központi processzor és/vagy a perifériák

közötti közvetlen adatátvitelre.

- Nincsenek I/O utasítások.

- Átvitel koordinálása a megszakítási rendszerrel történik.

45

A hardver elemei: az alaplap + • Adatátviteli rendszer: sín-, vagy buszrendszerű

PC-k buszrendszereinek fejlődése:

PC AT (1984) rendszerbusza a később ISA (Industry Standard

Architecture) néven elnevezett és szabványosított busz: -16 bites adatbusz, de 8 bites kártyák is csatlakoztathatók.

- Címbusza 24 bites, ami 16 Mbyte címtartomány kezelhet.

- Külső egység is vezérelheti.

- Eredetileg 6 MHz-es, később 8,33 MHz-es órajelet továbbított az

adaptereknek, de a sínen folyó adatátvitelnek nem kell ehhez az órajelhez

igazodnia, vagyis az ISA aszinkron sín.

- Átviteli sebességének elvi maximuma 8 MB/sec, a gyakorlatban 4-6 MB/sec

érhető el rajta.

EISA (Extended Industry Standard Application) busz. - 32 (16, 8) bites adatszélességű, 33 Mbyte/sec sebesség érhető el.

- 32 bites címbusz, 4 Gbyte a címtartomány.

- Szinkron sín, az átvitelét az órajele ütemezi.

46



Az IBM PS/2 személyi számítógépeihez kidolgozott

buszrendszer az MC (Micro Channel) busz: -32 bites adat és címszélességű.

- Nem kompatibilis az ISA-val, EISA-val.

- Nem nyílt szabvány, azaz alkalmazásához jogdíjat kell fizetni.

- Nem terjedt el, végül az IBM is lemondott róla.

A leginkább elterjedt local busz a VESA local busz: -A local (helyi) busz az alaplapra épített, gyors busz,

- Elsősorban a grafika, másodsorban gyors merevlemezek kiszolgálására.

- Erősen processzorfüggő, közeli kapcsolatban van a mikroprocesszorral.

Az Intel többszáz számítógépgyártó céggel összefogva új,

iránymutató koncepciót dolgozott ki 1992-ben. Ez a PCI

(Peripheral Component Interconnect) local busz. (Szabványa folyamatosan fejlődik.)

47



A PCI (Peripheral Component Interconnect) local busz:

- A PCI busz illesztőhelyeire merevlemez-vezérlő, hálózati kártya,

grafikus kátrya, multi-média bővítő stb. csatlakozhat.

- Az összes jel- és tűkiosztás szabványos.

- A mikroproceszor ugyanolyan sebességgel tudja kezelni az eszközöket,

mint a memóriát.

- Egyszerűbben kezelhető, mint a hagyományos PC buszok, egy-egy

bővítőkártya beépítése során nem kell "jumperelni", "setup"-olni: minden

bővítőkártyához rendeltek egy ún. konfigurációs regisztert, amit bootoláskor

a mikroprocesszor kiolvas, és felismeri, milyen kártya van az illesztőhelyen,

s azonnal le is futtat egy installáló, inicializáló programot.

- Nem processzorfüggő, nemcsak Intel processzorokkal, hanem bármilyen

RISC processzorral is. Így nemcsak az "asztali" gépeknél, hanem

munkaállomásoknál, szervereknél is jól alkalmazható. Az 5 V-ot és a 3 V-ot

is képes kezelni, így a hordozható gépeknél is jó megoldás (PCIe).

48

A hardver elemei: az alaplap + • Adatátviteli rendszer: csatoló- és bővítőkártyák

Monitorvezérlő kártyák fejlődése:

VGA és SVGA kártya:

- Az emberi szem 16 millió színárnyalatot képes

megkülönböztetni. Erre a régebbi (CGA, Hercules,

EGA) grafikus kártyák nem képesek.

- A videomemória mérete a felbontás miatt

igencsak megnőtt. A memóriaigényt

kiszámíthatjuk, ha adott felbontásban a pixelek

számát megszorozzuk a megjeleníteni kívánt

színek számának ábrázolásához szükséges bitek

számával.

- Minden VGA kártyának van saját BIOS-a. Ez a

bejelentkező üzenetet kiírja a képernyőre a

számítógép indulása esetén.

- Természetesen lehetőség van a színmélység

növelésére is, a videomemória megnövelésével.

Felbontás

Színmély-

ség

640x480

16,7 millió

800x600

32768

1024x768

256

1280x1024

16

49



Videó gyorsítókártyák:

- A grafikus rendszerek elterjedésével a videokártyák sebessége már nem

megfelelő. Ennek az a magyarázata, hogy az ablakok megnyitása, a

menüpontok kiválasztása esetén mindig újra kell rajzolni a képet. A műveletet

gyorsítani kell, melynek egyetlen hatékony módja a hardveres gyorsítás.

- 1992-ben jelent meg az első gyorsítókártya. Az elképzelés szerint egy

intelligens processzor átveszi a számítógép CPU műveleteinek azon részét,

mely a képalkotással foglalkozik. A grafikus operációs rendszerek gyakori

eljárásait hardveresen oldják meg.

- A kártya központi eleme a grafikus gyorsító áramkör. Ez egy speciálisan erre

a célra optimalizált processzor.

- A gyorsítás érdekében a grafikus kártyákon elhelyeztek ún. videó RAM-ot is

(VRAM). A VRAM és a DRAM között nincs túl nagy különbség, a működés

elve azonos. Azonban a VRAM két adatporttal rendelkezik (Dual Port RAM).

50



Videó gyorsítókártyák:

- Továbbá a monitorok analóg

jelekkel működnek, viszont a

számítógépek digitálisak. Ezt

hidalják át a digitális-analóg

átalakítók (DA konverter). Ezek a

digitális jeleket RGB analóg

jelekké alakítják.

- Valamint ahhoz, hogy a kártyát

képes legyen a CPU elérni,

szükség van egy áramkörre, amely

a címdekódolást elvégzi.

- Beépített grafikus eljárások.

51



Az AGP (Accelerated Gpaphics Port) gyorsított videó kártyák:

- Előnye, hogy nem kell csak a kártya memóriájával megelégednünk. Ha

szükség van a nagy méretű 3D-s képek kirajzolásához memóriára, akkor a kártya

képes a rendszer memóriáját is használni.

- Másik előnye, hogy erre közvetlenül, késleltető elemek közbeiktatása nélkül is

képes. (DIME – Direct Memory Execute)

- Az adatátvitel sebessége a rendszer órajelével egyezik meg.

- A memóriának gyorsnak kell lennie, ezért erre csak az SDRAM megfelelő.

52

A hardver elemei: az alaplap + • Kommunikációs rendszer: I/O kártyák

A perifériáknak is van architektúrája.

Valamilyen módon az I/O-val kapcsolatosak, adatáramlás van az eszköz-sín-memória (CPU) között, ami rendszerint kétirányú adatforgalom.

• Aktív és passzív elektronikai elemekből épülő

nyomtatott áramkörök.

• Kapcsolódó felületet (interface) biztosítanak a

rendszerbuszhoz.

• Lehet saját "intelligenciájuk", saját

mikroprogramjuk.

• Rendszerint van saját memóriájuk: saját

regisztereik (adatregiszterek, vezérlő

regiszterek), puffereik (átmeneti tárolóik).

Egy vezérlő rendszerint több eszközt is

képes vezérelni, többször különböző

eszközöket (multicontroller kártyák).

• Sokszor ipari szabvány a kapcsolódó

felület a vezérlő és az eszköz között.

53


A controller, vagy vezérlő feladatai:

• Interface biztosítás a buszon keresztül a számítógép többi

részéhez, oda-vissza adatforgalom biztosítás.

• Képesség a busz vezérlésére (néha).

• Kiadni a jeleket, melyek az eszköz(ök) mozgatásához

szükségesek (pl: diszk fordulatszám szabályozás,

író/olvasó fejek pozícionálása stb.)

• Ellenőrzött adatforgalmat biztosítani a vezérlő bufferei és

az eszköz között. Szükség esetén hibakezelés: adott

számban ismételt írás/olvasás.

• A szinkronizálás megoldása: interrupt (megszakítás)

generálása.

54


Multi IO kártyák fejlődése:

1. AT buszos Multi IO, vagy másképpen IDE (Integrated Device Electronic),

integrált eszköz-elektronika kártya A kártya feladata a rendszer IO

eszközeinek összekapcsolása a rendszersínnel és ezzel együtt a

processzorral. Az alaplapra integrált IDE vezérlők már 32 bites

PCI-s EIDE (Enhanced IDE) csatolók, Az EIDE vezérlő lényege, hogy

megszüntette a hagyományos IDE merevlemezek 504 MB-os maximálisan

kezelhető kapacitását, és ezt a korlátot 8,4 GB-ra növelte. Ezt úgy érte el,

hogy az alaplapon lévő BIOS kezelni tudja az úgynevezett LBA (Logical

Block Addressing) rendszert, melynek segítségével az 1024 cilinder, 16 fej

és 63 szektor címzési korlátot feloldja oly módon, hogy 16 helyett 256

látszólagos író/olvasó fejet tudjon kezelni. Az IDE kártya az alábbi

részegységeket tartalmazhatja:

merevlemez vezérlő, hajlékonylemez vezérlő,

soros port, párhuzamos port,

játékport.

55



1. IDE kártya jellemzői:

A csatoló két merevlemezes egység kezelését teszi lehetővé. Az egyik

meghajtót MASTER-nek, míg a másikat SLAVE-nek kell beállítani. Az

illesztőkártya egy 40 eres szalagkábellel van összekötve a merevlemezes

meghajtóval. Az IDE meghajtók 1-4 Mbyte/s adatátviteli sebességre képesek.

A kártyával 120, 300 és 500 Kbit/s adatátvitel valósítható meg. Egy kártya

négy meghajtó csatlakoztatását teszi lehetővé.

A lemezes egységek kapacitásának és átviteli sebességének a növelését a

tárolási sűrűség fokozásával, a forgási sebesség, a mágneslemezek, és a

fejegységek számának növelésével lehet elérni. A nagyobb tárolási sűrűség

érdekében a fejeknek a lehető legközelebb kell kerülniük a lemezek

mágneses felületéhez. Ennek eléréséhez a lemezeket merev anyagokból kell

készteni és tiszta, pormentes, zárt rendszerben üzemeltetni. A meghajtók

kapacitásának és sebességének növekedésével együtt növelni kellett a

meghajtó-áramkörök átviteli sebességét is!

56



2. Az SCSI csatolón folyó adatforgalom jellemzői:

Az adatforgalom a sínen megadott ütem szerint történik, ezeket fázisoknak

nevezzük.

• Szabad fázis: A sín szabad, nincs kijelölt egység, nincs adatforgalom.

Ez a sín alapállapota.

• Sínhozzáférési fázis: Ez alatt veheti át egy egység a sínvezérlési jogot.

• Választási fázis: A győztes kezdeményező kiválaszt a rendszer eszközei

közül egy célt.

• Újraválasztási fázis: A fázisban a célegység újra felveheti a kapcsolatot

egy korábban megkezdett művelet befejezése céljából.

• Parancsfázis: Ebben a fázisban kap a cél (target) eszköz parancsot a

kezdeményezőtől. Összesen 40 parancs van különböző paraméterekkel.

• Adatfázis: Tulajdonképpen ebben a fázisban történik az adatok továbbítása,

vagy fogadása.

• Állapotinformáció fázis: Az állapotfázisban a célegység állapotáról kap

információt a kezdeményező. (Good Status, Check Condition, Busy Status)

• Üzenetfázis: Hasonló az előzőhöz, de néhány üzenet ellentétesen is futhat.

57



2. Az SCSI (Small Computer System Interface), melyhez szükség van egy

viszonylag drágább vezérlő kártyára is. A vezérlő elektronika az egységen

található, mivel így lehet elérni a legnagyobb adatátviteli sebességet. Ez a

kártya azonban nem csak a merevlemezünk vezérlésére képes, sokkal több

annál. Egy SCSI kártyához hat egység csatlakoztatható, melyet a vezérlő, a

"host adapter„ kezel. Ezek az egységek lehetnek: szalagos archiváló egységek

(streamerek), digitális DAT szalagok, lapolvasók (scannerek), CD olvasók,

CD írók, stb. Mivel az SCSI kártyákon külső csatlakozó is található, így

bármelyik külső, hordozható eszköz is lehet. A legnagyobb kapacitású,

leggyorsabb archiváló eszközök általában SCSI rendszerűek. Majdnem

minden CD író SCSI rendszerű. A SCSI egységek gyakran tartalmaznak

saját gyorsító memóriát, amelyben az adatokat átmenetileg tárolni lehet. Az

adatok tényleges felhasználása alatt, melyet már az eszköz végez el, a többi

egység már kommunikálhat a számítógéppel. A szabványos SCSI csatoló 50

pólusú szalagcsatlakozó, amelyben 9 vezérlővezeték és 9 adatvezeték fut.

58



3. ATA, ill. SATA vezérlő felépítése

Az illesztőkártyák

(interfaces) fejlődése

napjainkig!

../E-books/SATA.pdf

C:/Oktatás/Akkreditáció/PPT-s/Interfaces.ppt

C:/Oktatás/Akkreditáció/PPT-s/Interfaces.ppt

59


Soros (serial) kommunikációs port fejlődése:

1. A soros vonali illesztőt Amerikában az RS-232C, míg Európában a CCITT

V24/V28 szabvány jelöli. (Az előbbi terjedt el.).

Egy vezetéken egyirányú átvitel valósítható meg. Az adatátvitelnek szigorú

szabályai, ún. protokollja van. Az interfész nem TTL szintű jeleket használ.

Az RS-232-ben a 0 logikai szintnek +3 és +15 V, a logikai 1 szintnek –3 és

–15 V közötti értékek felelnek meg. Az RS-232 interfész táplálása +5 V-ról

történik, a –12 és +12 V-ot használja fel segédfeszültségnek. A gyakorlatban

a kimeneteken 9 és 12 V közötti értékeket tudunk mérni. Az átviteli

sebesség a soros átvitelnél csak diszkrét értékeket vehet fel. Tipikus

értékek:

56 75 110 300 600 1200 2400 4800 9600 19200 38400 bit/s.

A PC BIOS-a négy soros interfész használatát támogatja. Ezek neve rendre

COM1-COM4.

60

A hardver elemei: az alaplap • További rendszereszközök: Megszakításvezérlő egység

• A számítógép hardverének megszakításait speciális kezelő áramkör végzi.

• Az eszköz ilyenkor egy aszinkron esemény bekövetkezésére utaló

jelzést küld a CPU-nak.

• Az aktuális utasításfolyam végrehajtása ideiglenesen

felfüggesztődik (megszakad), és az IT-től függő utasítássorozat

hajtódik végre.

• Az IT kezelő (Interrupt Handler) lekezeli a megszakítási

instrukciósorozatot, s ezután folyatódik az eredeti

instrukciófolyam végrehajtása.

• Megszakítási okok prioritás szerinti sorrendben:

1. Géphiba: A számítógépen belüli áramköri hiba (pl. szakadás), melynél a

megszakítási rutin megpróbálja megtalálni a hiba okát. Az eredményt kijelzi, vagy

eltárolja a memóriában, és a számítógépet várakozó állapotba kapcsolja.

2. Programhiba: Olyan utasítás kiadása amelyik nem is létezik, vagy hibásan lett

megadva, vagy un. védett területet sért meg.

3. Külső okok miatti megszakítás: Pl. amikor a dinamikus memóriát kell frissíteni.

61



2. USB (Universal Serial Bus).

Az USB szabványt nagy számítástechnikai cégek hozták létre, mint a Compaq, a Digital

Equipment, az IBM, az Intel, a Microsoft, az NEC és a Northern Telecom 1995-ben. A

szabványt arra találták ki, hogy csökkenthetők legyenek mind a hardware gyártók, mind

a felhasználók költségei, hiszen így a szabványos csatlakozók segítségével elkerülhető

például egyes kiegészítő kártyák megvásárlása. Ezenkívül elhagyható a sok egyéb

periféria által igényelt hálózati adapter használata is, mivel az USB kábeleken nem csak

adatok közlekednek, hanem áram is folyik. A két utas adatcsatornával rendelkező USB

eszközök támogatják a hot-swapping technológiát, így a gép üzemelése közben minden

gond nélkül ki-be csatlakoztathatók új eszközök. Az USB port maximálisan 12

megabit/másodperc-es adatátviteli sebességre képes, mely sávszélességből a lassabb

eszközök, mint például a billentyűzet csak 1.5 Mbps-t foglalnak el. Az úgynevezett USB

hub-ok segítségével többszintes csillag topológiával maximum 127 darab USB eszköz

csatlakozhat egyetlen személyi számítógépre. A biztos működés és a nagyobb sebesség

miatt öt méternél hosszabb USB kábeleket nem szokás használni. Az USB 2.0-s

szabvány már 480 megabit/sec-os adatátviteli sebességet jelent.

62



2. USB (Universal Serial Bus).

USB porttal már a legtöbb mai asztali számítógép rendelkezik, így a továbbfejlesztett

USB támogatással rendelkező Windows 98, vagy az ennél újabb operációs rendszerek

segítségével ki is használhatók az USB technológia által nyújtott, az eddigieknél sokkal

egyszerűbb külsőperiféria-csatlakoztatási megoldások. Mivel manapság már a legtöbb

periféria USB-s csatlakozó felülettel kerül forgalomba, könnyen abba a helyzetbe

kerülhetünk, hogy akár több mint négy USB portra is szükségünk lehet (ennél több

csatlakozási pont általában nincs a gépen). Ebben az esetben az USB hub-ok használata

jelentheti a megoldást, melyek segítségével több USB-s eszköz is ráfűzhető egy gépre.

Két fajta USB hub létezik; az egyikhez nem kell külön tápegység, a másiknál szükség

van erre. A külön tápegység nélküli hub-ok az USB csatorna által biztosított 500

milliamperes árammal működnek, ez gátat szabhat a csatlakoztatható eszközök

számának. Jobb megoldásnak számítanak az AC adapteres USB hub-ok. Egy négy

portos USB hub AC adaptere 2 amperes, míg egy hét portos USB hub adaptere legalább

3,5 amperes. Kiegészítő USB kábel vásárlás esetén fontos, hogy minél rövidebb és

megfelelő szigeteléssel ellátott kábeleket vegyünk.

63


Párhuzamos (paralel) kommunikációs port fejlődése:

• A régebbi interfészek csak egyirányú adatátvitelre alkalmasak, az újabb

párhuzamos csatolók már két irányban képesek kommunikációra.

• A páthuzamos interfész párhuzamosan küldi az adatokat a vevő felé, az

adatszélesség 8 bit. A párhuzamos interfészek minden jele TTL kompatíbilis.

Az adatátvitel nyugtázása két módszer szerint történhet. Ennek megfelelően

két- és háromvezetékes protokollt alkalmazhatunk.

• Ha a vevő rendelkezik egy átmeneti tárral, addig az átvitel nagyon gyors, ha

azonban ez megtelik, meg kell várni míg kiürül.

• A BIOS négy párhuzamos port használatát támogatja. Ezek elnevezései:

LPT1-LPT4.

64


Játék (game) port fejlődése:

• A PC botkormányok csak olyanok lehetnek, melyek elmozdulását

potenciométer érzékeli.

• A kártya négy kitérés és négy kapcsoló bemenettel rendelkezik.

• Ezzel a módszerrel két kétdimenziós vagy egy négydimenziós egység kezelését

oldja meg. A kétdimenziós botkormány két kapcsolóval rendelkezik és egy-egy

érzékelő bemenetet használ fel az X és az Y irányba történő elmozdulás

érzékeléséhez. A kapcsoló bemenetekre érkező logikai szint közvetlenül

kiolvasható. A potenciométerek pillanatnyi értékét egy multivibrátorral

impulzussorozattá alakítja a kártya. A kiadott impulzus ideje arányos az

ellenállás értékével.

• A potenciométerek 100 k értékű, középmegcsapolásos kialakításúak.

65


Hangkártya (sound card) fejlődése: • A számítógép digitális működéséből következik, hogy a hangot is digitális formában

kell tárolni. Ehhez szükség van egy analóg-digitális átalakítóra. Ha viszont a

számítógépen tárolt vagy előállított hangot szeretnénk megszólaltatni, akkor egy

digitális-analóg átalakítót kell használnunk. Az analóg-digitális és a digitális-analóg

átalakítást a CODEC végzi el.

• A Wavetable (hullámtábla) elnevezésű egység végzi el a hangmintákkal kapcsolatos

műveleteket és átadja a feldolgozott mintákat a CODEC-nek.

• A ROM tartalmazza a beépített hangmintákat. Mivel ezt csak olvasni tudjuk, ezért itt

nincs lehetőségünk saját mintákat eltárolni. Ha szeretnénk ilyet készíteni és azokat

később a hangalkotásnál majd felhasználni, akkor el kell tárolnunk a hangkártya saját

RAM-jában.

• Az FM jelzésű blokk az FM szintézis megvalósításáért felelős.

• A Mixer elnevezésű egység feladata kettős: a különböző forrásból származó jeleket a

CODEC-re kapcsolja, s a CODEC kimeneti jelét a meghatározott kimenetre kapcsolja.

• Rendszerint a hangkártyák tartalmaznak egy kis teljesítményű erősítőt, melyre

közvetlenül hangszóró (vagy aktív hangfal) kapcsolható.

66


Hangkártya (sound card) fejlődése: • Ma már a legtöbb esetben a hangkártya funkcióit az alaplapra integrálják.

• E funkciók meglétéről árulkodnak a hangkártya és a külvilág közötti be- és kimenetek:

• Természetesen a

Házi mozi rendszerű

többcsatornás

hangvisszaadáshoz

ma is különálló

hangkártyát kell

beszereznünk.

Line Out - Vonali, tehát kis szintű kimenet. A kimeneti feszültség általában maximum 0,745 V, mely

alkalmas erősítő eszközre csatlakoztatásához.

Speaker Out - Egy erősített kimenet, mely lehetővé teszi hangszórók közvetlen meghajtását.

Aux In - Nagyjelű bemenet, mely külső eszközről származó analóg jelek feldolgozását teszi lehetővé.

Mic In - Mikrofon bemenet. Mivel a mikrofonnak a kimeneti jele meglehetősen alacsony, ezért a bemenet

tartalmaz egy erősítőt.

Joystick/MIDI - Botkormány vagy elektronikus hangszer csatlakoztatását teszi lehetővé.

67

A hardver elemei: háttértárak • Mágneses elven működő adattárolók

Mágnesszalagos adattároló fejlődése:

•Az adatok a szalagon kilenc

hosszanti sávon, ún. csatornán

kerülnek felírásra. A kilenc

csatornán egymás mellett lévő

kilenc bitből nyolc egy byte-ot

alkot, a kilencedik az

ellenőrzési célra használt

paritásbit.

• A mágnesszalag nem

címezhető adathordozó, azaz

magán a szalagon nincsenek

olyan fizikai jelek, amelyeket a

berendezés a felírt

adattartalom olvasása nélkül

megkereshetne (soros elérésű).

68


Mágnesszalagos adattárolók:

•A szalagon az adatokat ún. adatblokkokban tároljuk, a blokkok között üres hézagot

hagyunk, ezt gap-nek nevezzük. A blokk több byte-ból áll, méretét a programozó

határozza meg.

• A blokkon belül a karaktereket a gép egymás után rögzíti. A mágnesszalagnál az

írás és olvasás blokkonként történik, azaz a blokk az a legkisebb adatmennyiség,

amelyet a szalagra a CPU-ból kivihetünk, vagy amelyet onnan a CPU-ba

bevihetünk. A hézag nagysága nem állandó, mérete normál körülmények között

kb. 15 mm.

69


Mágnesszalagos adattárolók:

Műveletvégzés a mágnesszalagon: blokk írása, blokk törlése, blokk olvasása,

szalagmozgatás. • Az írás, törlés és olvasás műveletét az író-, olvasó- és törlőfej végzi, miközben a

szalagtovábbítási mechanizmus a szalagot folyamatosan mozgatja.

• A szalagon megkülönböztetünk értékes adatokat és tájékozódást segítő, szalagjel

(tape mark, TM) blokkokat. A szalagjelblokk speciális jelkombináció, ami

elkülöníthető a tartalmi jelentéssel bíró adatoktól. Szalagjeleket a programozó bárhova

írhat a szalagra.

• A blokkok törlése nulla értékű jelek felvitelét jelenti a szalagra.

• A blokk olvasása a blokk megkeresésével kezdődik, s az adatok kiolvasásával

folytatódik.

• A szalag mozgatása a szalagkezdet jel, a szalagjelek és az adatblokkok alapján

történik.

(A mágneskazettás adattárolásnál a tárolás elve megegyezik a mágnesszalagos

adattárak működési elveivel, a különbség a méretekben, a meghajtó-mechanikában és

a szalagformátumokban van.)

70

A hardver elemei: háttértárak •Mágneses elven működő adattárolók

Mágneslemezes adattárolók:

1. A merevlemezes tároló (winchester) nagy sebességű és nagy tárolókapacitású

háttértároló. Fizikailag egy vagy több közös tengelyen elhelyezett lemezből áll,

melynek bevonata mágneses mezőre érzékeny.

• Minden lemez mindkét oldala írható és olvasható, ez alól csak a két szélső lemez

burkolat felőli oldala a kivétel. Minden oldalhoz tartozik egy író- és egy

olvasófej. Ezeket általában egybeintegrálva készítik el. Az összes fej egyszerre

mozdul el, a fejmeghajtó elektronika biztosítja, hogy az összes lemezoldalra

egyszerre történjen meg az írás vagy olvasás.

• A fej típusa nyitott lágyvas, melyen egy tekercset helyezünk el. Ha a tekercsre

váltakozó feszültséget kapcsolunk, akkor a vasmag két vége közti nyílásban

mágneses mező indukálódik. A mágneses erővonalak „kigyűrődnek” a vasmag

síkjából. Ezek az erővonalak érintkeznek tulajdonképpen a lemezzel. Az

erővonalak iránya a lemezbevonat részecskéit a megfelelő irányba állítják.

• Mivel a számítógép digitális működésű és bináris kódolást használ, ezért a

jeleknek csak két állapota lehet, 0 és 1.

71


Mágneslemezes adattárolók – Fizikai lemezkezelés I.

• A lemezeket forgató motor fordulatszáma azonban nem állandó, bizonyos

tűrési tartományon belül mozog. Ennek az eredménye, hogy a lemez forgási

sebessége is ingadozni fog. Ez a beolvasásnál is és az írásnál is komoly

probléma, mert így a szektorhatárokat nehéz megtalálni. Ennek

kiküszöbölésére az információt kódoljuk és a kódolásba beépítünk olyan

információt, mely megoldja a szinkronizációt.

• A lemez kezelésében különböző részeket különböztetünk meg:

1. A lemezeket koncentrikus körökre osztjuk, ezeket nevezzük sávoknak. A sávok

a fejek sugárirányú elmozdulásával érhetők el.

2. Minden sávot megadott számú, egyenlő hosszúságú részre osztunk, ennek az

elnevezése szektor. Ez a kezelhető legkisebb adategység.

3. Az egymás fölött elhelyezkedő sávokat nevezzük cilindernek.

• A merevlemezes tárolóba beépítettek egy hibafelismerő és egy hibajavító

áramkört. Ezek használatával felismerhetők az adatátvitel során bekövetkező

hibák, valamint ki is javíthatók.

72


Mágneslemezes adattárolók – Fizikai lemezkezelés II.

• A szektorokat felépítésük alapján két részre oszthatjuk: a szektorfejre és az

adatblokkra. Ez utóbbi a lemezre írt adatokat tartalmazza.

• A szektorfej adminisztratív célokat szolgál. Tartalmazza a sáv számát, a fej

sorszámát, a szektor számát és a hosszának kódját.

• Mindkét részt egy speciális jel előzi meg, hogy a különválasztás megbízható

legyen. Az adatblokkot az adatjel (Data Mark, DM), míg a szektorfejet az

azonosító jel (Identifier Mark, IM) vezeti be. A DM értéke normál és törölt

állapotot tartalmazhat. Ha írunk a lemezre, a vezérlő ezt a jelzést felülírja.

• Ahhoz, hogy a lemezen létrejöjjenek a sávok és a szektorok, egy speciális

műveletet kell végrehajtanunk, amit formázásnak hívunk. A formázásnak két

része van: az alacsony szintű (Low Level Format) és a logikai formázás.

• Az alacsony szintű formázásnál a merevlemez vezérlő a szektorokat

megszámozza 1-től kezdve folytonosan egyesével növelve. Az ideális az lenne,

ha a vezérlő a szektorokat folyamatosan növekvő sorszám szerint olvasná be,

de ...

73


Mágneslemezes adattárolók – Logikai lemezkezelés I.

• Megoldást a logikai formázás jelent, melyet az operációs rendszer végez el.

• A merevlemez fizikai kezelése tulajdonképpen a következő sáv- és

szektorszintű műveleteket jelenti: szektorok írása és olvasása, törölt jelzésű

szektorok írása és olvasása, azonosító olvasása.

• A logikai lemezkezelés alapja a több szektorból álló szektorcsoport, idegen

szóval cluster.

• Ebben a blokkcsoportban tartja nyilván az operációs rendszer a lemezterületek

foglaltságát, a file-ok elhelyezkedését. Annak érdekében, hogy kezelni tudjuk a

clustereket, azok számozására van szükség. Ez a számozás azonban független

a lemezegység fizikai paramétereitől. Az átvitel gyorsaságának növeléséhez a

szektorokat nem folyamatosan számozzuk, hanem két egymást követő szektor

között annyi távolságot hagyunk, hogy ennyi idő alatt a vezérlő fel tudja

dolgozni az adatokat.

• A fizikai és a logikai sorszámok közötti kapcsolatot az átlapolási tényező

(Interleave Faktor) adja meg, az alacsony szintű formázásnál lehet beállítani.

74


Mágneslemezes adattárolók – Logikai lemezkezelés II.

• A merevlemez vezérlő elektronikája írni és olvasni a merevlemezt csak

clusterenként tudja. Ez azt jelenti, hogy a legkisebb írható vagy olvasható

méret a clustermérettel egyenlő.

• Minél nagyobb a lemez mérete, annál nagyobb a cluster mérete is. Hogy ez ne

okozzon problémát, a lemezt logikai részekre, partíciókra kell felosztani.

Minden merevlemez egy fizikai partícióból áll, ennek mérete a lemez teljes

területével egyenlő. A fizikai partíciót osztjuk fel logikai partíciókra.

• Kétféle logikai partíciót különböztetünk meg, az elsődleges és a másodlagos

logikai partíciót. A logikai partíciókat úgy látjuk, mintha külön merevlemez

volna, külön-külön tudjuk írni és olvasni őket. A partíciók felhasználásával

több operációs rendszer futtatására is lehetőségünk nyílik. A partíciók

információit a merevlemezen el kell tárolni, hogy azokat az operációs rendszer

képes legyen felismerni és kezelni. Erre a célra szolgál a merevlemez partíciós

táblája.

75


Mágneslemezes adattárolók – Logikai lemezkezelés III.

• A partíciós tábla mindig a 0. számú logikai szektor, a 0. sávon a 0. fejjel

elérhető 1. fizikai sorszámú szektor. A partíciós tábla a szektor végén található.

• A szektor első részében egy programot találunk, ami az igazi partíciós táblát

értelmezi és a betöltésre kijelölt partíció betöltő szektorát beolvassa. A

program neve betöltő rekord (Master Boot Record, MBR). Ezt a szektort

ellenőrzi, és ha hibátlan, el is indítja. A szektornak körülbelül a fele üres

terület. Ide kerülnek azok a programok, melyek az MBR-rel kapcsolatosan

végeznek műveleteket.

• A ROM-BIOS program az önteszt és a kezdeti paraméterek beállítása után az

első fizikai szektort (MBR és partíciós tábla) betölti, majd átadja a vezérlést.

Ezután elindul az MBR-ben található program futása.

76


Mágneslemezes adattárolók – Logikai lemezkezelés IV.

• Az állomány-elhelyezési tábla (FAT, File Allocation Table) az állományok

rekordjainak lemezen történő elhelyezkedését tárolja. A lemez legkisebb

egysége a szektor, azonban az operációs rendszer által kezelt legkisebb egység

a cluster. Az ebben található szektorok száma mindig 2-nek valamelyik

hatványa, valamint összefüggésben van a partíció méretével. A FAT ezen

clustereknek a foglaltságát tárolja, vagyis innen tudjuk meg, hogy hol van

szabad hely a lemezen.

• Az állomány-elhelyezési tábla egy táblázat, melynek bejegyzései vannak.

Minden bejegyzésnek van száma, amivel azonosítjuk és természetesen van

tartalma is. A bejegyzések száma függ a bejegyzések méretétől.

• A bejegyzések száma tulajdonképpen egy clusterszám, vagyis a bejegyzések

száma és a hozzá tartozó lemezterület között közvetlen a kapcsolat.

• Az állománykezelési táblát két példányban tároljuk egymás mögött a lemezen.

77


Mágneslemezes adattárolók – Logikai lemezkezelés V.

• Az állományokat a lemezen katalógusokban tároljuk (könyvtárak, vagy

mappák). A katalógusrendszert mi (felhasználók) hozzuk létre, és fa

struktúrájú a felépítése. Ez azt jelenti, hogy a file-ok katalógusokban vannak,

melyek még egymásba is ágyazhatók. Egy állomány vagy katalógus helyét

megkapjuk, ha azokat a könyvtárakat, amelyeken át kell haladni, hogy elérjünk

oda, ahová szeretnénk, leírjuk egymás mögé \ jellel elválasztva.

• A főkatalógus, amely minden más alkatalógus (subdirectory) „szülő

könyvtára” a két FAT után következik a lemezen, és még a FAT szerkezetnek a

része.

78


Mágneslemezes adattárolók – Hajlékony lemezek

• Az AT típusú számítógépekhez egy új

5,25 ”-os floppyegységet fejlesztettek ki.

Erre a lemezre már nem 40 hanem 80 sávot

lehet felírni, így az elérhető kapacitás 720

Kbyte. Megfelelő floppy lemezeknél ez az

egység képes sávonként 15 szektort felírni a

lemezre, ekkor a kapacitás 1,2 MB.

• Ezek mellet megjelent egy új floppyegység

is. Ez 3,5 ”-os lemezzel dolgozik. Ezek a

lemezek rendelkeznek a legnagyobb

kapacitással. Sávonként 18 szektort írnak a

lemezre, az így elérhető kapacitás 720 KB,

illetve 1,44 MB attól függően, hogy DD

(Double Density) vagy HD (High Density)

technikát alkalmaznak (Ma már csak az

utóbbi van forgalomban, ill. a 2,88 MB-os

változata.).

79

A hardver elemei: háttértárak •Optikai elven működő adattárolók

Optikai lemezes adattárolók - Lézertechnika

• A LASER rövidítés a Light Amplification by Simulated Emission of Radiation

kifejezésből származik.

• A közönséges fénysugarak szétszóródnak a tér minden irányába, szakszóval nem

koherensek. Ez azt eredményezi, hogy nem tudjuk semmilyen eszközzel egy megadott

pontba fókuszálni. A lézerfény alapjában különböző a látható fehér fénytől. Ennek a

fénynek egyetlen színe van, ami koherens. Ilyen például a piros és a sárga szín.

• CD-ROM lemez szerkezeti felépítése:

•A szabványos CD-ROM lemez 4,75” (120 mm)

átmérőjű és 1,2 mm vastag.

•Átlátszó polikarbonát műanyag hordozóra alumínium

(vagy arany) réteget, majd egy lakkréteget visznek fel.

•A tükröző réteg felületét land-nek, a bemélyedéseket

pedig pit-nek hívják. A pitek spirál alakban

sorakoznak a lemezen belülről kifelé.

•A lézersugár a pitekről és land-ekről különböző

módon verődik vissza, ami gyakorlatilag megfelel az

„egyeseknek” és „nulláknak”.

80


Optikai lemezes adattárolók – CD meghajtók I.

• A CD meghajtó a mágneslemez egységgel szemben olyan technikát használ, amely

képes megváltoztatni a forgási sebességet attól függően, hogy éppen a lemez mely

részét olvassa. Így biztosítani lehet, hogy a lemez és a lézerfej egymáshoz viszonyított

sebessége állandó maradjon. Mivel az adatsűrűség állandó, a tárolható információ

mennyisége sokkal nagyobb, mint a mágneslemezeknél. Ugyanakkor a hozzáférési idő

valamelyest nő, mivel a lemez szögsebességét a lézersugár helyzetének függvényében

állandóan változtatni kell. •Míg a tömegben gyártott CD-ken a pit-eket a gyártás

során hozzák létre, a CD-R lemezek üresek. A CD-R

lemezek polikarbonát hordozója hasonló a CD-ROM -

okéhoz, de a gyártás során felvisznek a lemezre egy

spirális sávot, ami az íráskor a lézersugár

pozicionálását segíti.

•Az alumíniumréteg helyett egy szerves festékréteget

használnak, majd erre egy vékony aranyréteg kerül.

Az aranyréteg jó visszaverő képességű és nem

korrodál a festékréteggel érintkezve. Ezután

védőlakkréteget visznek fel.

81


Optikai lemezes adattárolók – CD meghajtók II.

• A CD-ROM-ok fejlődésével egyre gyorsabb és gyorsabb meghajtókat hoztak

forgalomba. Alapsebességnek az audio CD sebességét tekintjük, a CD-ROM-ok

sebességét az ehhez viszonyított szorzószámmal fejezzük ki. Az audio CD sebessége

150 kbyte/s, ez az 1x sebesség.

• A 8x-nál nagyobb sebességű CD-ROM-ok egy speciális tulajdonsággal rendelkeznek.

Ahhoz, hogy ezt a sebességet nyújtani tudják, a fordulatszámot nagyon meg kellett

növelni. Sok energiapazarlással járna, ha a lemez mindig forogna. Azért, hogy ez ne

legyen így, ha nincs lemezművelet, a forgást leállítják a meghajtók.

• A CD író a lézersugarat a festékrétegre fókuszálja és az írás során beégeti azt. Ilyen

módon a pit-hez hasonló elváltozás lép fel a rétegen. Ennek megfelelően gyakorlatilag

az összes szabványos CD-meghajtó képes az ilyen módon elkészített lemezeket

olvasni. A pit-ek 1,6 mikron távolságra vannak egymástól az egyes sávokon.

• A nagyüzemi gyártás során az adatokról elkészítik az első ún. one-off lemezt. Ez nem

más, mint egy tesztváltozat. Ha ez minden kívánalomnak megfelel, akkor erről

készítenek egy üvegből készült mesterlemezt. Ebbe lézerrel vágják bele az adatoknak

megfelelő pit-eket. Ezek után minden további változat erről a lemezről készül.

82


Optikai lemezes adattárolók – CD meghajtók vezérlése

A CD meghajtó 4 féle módon csatlakoztatható a

számítógéphez: Saját vezérlőkártyával. A vezérlőkártya általában nagyon egyszerű felépítésű. A

címdekóderen és az illesztő-leválasztó fokozaton kívül nem is tartalmaz mást.

A csatlakoztatást egy 40 pólusú csatlakozó teszi lehetővé. Ez az eljárás csak

régi 1x és 2x CD meghajtók esetén volt használatos.

EIDE interfészre csatlakozik. erre négy egység köthető rá, melyek lehetnek

CD-ROM-ok is. A CD-ROM tartalmazza a meghajtó elektronikát, a kábel

csak a rendszerjelek meghosszabbítását végzi el.

Hangkártya megfelelő interfésze végzi az illesztést. A hangkártyák is

tartalmaznak olyan meghajtó fokozatokat, melyek a CD-ROM meghajtását

lehetővé teszik.

SCSI interfészre kapcsolható egység. Léteznek ilyen meghajtók, de az áruk miatt

nem terjedtek el. A CD írók esetében viszont szinte kizárólagosnak mondható

ez a csatlakoztatási mód.

83


Optikai lemezes adattárolók – DVD meghajtók

• A DVD Digital Video Disk (Digitális Videó Lemez), vagy egy másik meghatározás

szerint Digital Versatile Disk (Digitális Sokoldalú Lemez).

• Olyan adattároló eszköz, mint a hagyományos CD csak a kapacitása lényegesen

nagyobb, legegyszerűbb változata is több mint 7-szer több adatot (4,7 GB) képes

tárolni, mint a CD lemezek. S ez még csak egyoldalú, egyrétegű! A létező

legbonyolultabb szabvány kétoldalú, kétrétegű lemezének kapacitása 17 GB.

• A DVD gyakorlati fejlesztése 80-s évek végén kezdődött. A fejlesztést az adathordozó-

gyártók kezdték (3M, Verbatim, Sony, IBM). 1995-ben a Sony, Philips és a Panasonic

vezérletével megalakult a DVD-Consorcium, amely 8 nagy céget olvasztott magába. 2

éves munka után hozták nyilvánosságra kutatási eredményeiket.

• Az igazi újdonság a klasszikus CD technikával szemben a nagyobb tárolókapacitás és

az olvasási gyorsaság volt. A megnövekedett tárolókapacitást kisebb pontmérettel és

sűrűbb sávszerkezettel sikerült elérni. Ezenkívül a lézerfény hullámhosszát is

csökkentették, míg a hagyományos CD-meghajtók 780 nanométeres infravörös

fénnyel dolgoznak, a DVD rendszer 635 nanométeren üzemel.

• A DVD-RAM ill. a többrétegű DVD és a Blue-Ray lemez az új fejlesztési irány!

84

A szoftver: processzor utasítások •A programok végrehajtása

• A számítógépet a program működteti. A processzor közvetlenül

csak a gépi kódú programokat képes értelmezni. A gépi kódú

utasítás az elvégzendő művelet kódjából és a művelet

operandusaiból áll. Maga az utasítás nem más, mint nullák és

egyesek sorozata.

• Az utasítások műveletikód-része adja meg a processzor

számára, hogy milyen műveleteket kell elvégezni. Az

operandusrész tartalmazza azt az információt, hogy a műveletet

mivel kell elvégezni. A processzor által értelmezhető műveletek

összességét a processzor utasításkészletének nevezzük.

85

A szoftver: processzor utasítások •A programok végrehajtása

• A gépi kódú utasítások

egy műveleti részből és

egy operandusrészből

állnak. Az

operandusrész

általában összetett.

• A 4 és 3 címes

utasításszerkezetek

nagy hibája a

helyfoglalás.

• A korszerű

számítógépek utasításai

kétcímesek, azaz két

operandushivatkozást

tartalmaznak.

86

A szoftver: processzor utasítások • Címzési módok

• Közvetlen adathivatkozás, vagy direkt címzés (immediate)

Az operandus helyén nem egy adat címe, hanem maga az adat áll.

• Közvetlen címzés, vagy

direkt rekesz címzés

Az operandus itt egy közvetlen

tárcím, azaz egy bináris szám.

../HTML-s/Címzési_módok.htm

87

A szoftver: processzor utasítások •Címzési módok

• Indirekt regiszteres címzés

Az indirekt címzés azt jelenti, hogy az utasítás operandusa egy olyan címre való

hivatkozás, amelyen a tényleges adat címe található. A regiszteres indirekt

címzésnél az operandus annak a regiszternek a címe, amelyben az adat tárbeli címe

található.

• Indirekt memória címzés

Ennél a címzési módnál az operandus olyan tárcímre mutat, amelyen az adat címe

található. Itt egy adat eléréséhez kétszer kell a tárhoz fordulni. Ez az utasítástípus

akkor használatos, ha a gép olyan, hogy az utasítás operandusrésze nem elég

hosszú a teljes tár címzésére.

88

A szoftver: processzor utasítások •Címzési módok

• Bázisregiszteres címzés

A bázisregiszteres címzési módnál az adat tárcíme két címkomponens összege. Az

egyik a vezérlőegység egy regiszterében, a bázisregiszterben található címkonstans,

az ún. báziscím, a másik az ún. eltolási cím. Az utasításban a bázisregiszteres

címzést alkalmazó operandus két részre oszlik. Az első részben található a

bázisregiszter címe, a másikban az eltolási érték. A tényleges cím kialakításához az

ALU összeadja a báziscímet és az eltolási értéket.

A bázisregiszteres címzés az alapja a programok áthelyezhetőségének. A

programok áthelyezhetősége, azaz a lehetőség, hogy a programok a tár bármely

részében azonosan működhetnek, a feltétele annak, hogy a gépet egyszerre több

program használhassa.

89

A szoftver: processzor utasítások •Utasításkészlet •Az INTEL 8088-as 16 bites µP, 4 különböző típusú regiszterrel rendelkezik

Általános regiszterek: Akkumulátor (AX) Bázisregiszter (BX)

Számolóregiszter (CX) Általános regiszter (DX)

Címzési regiszterek: Indexregiszter (SI) Indexregiszter (DI)

Verem-bázisregiszter (BP)

Vezérlő regiszterek: Verem-mutató (SP) Utasításmutató (IP)

Jelzőszó (flag)

Szegmensregiszterek: Kódszegmens-regiszter (CS)

Adatszegmens-regiszter (DS)

Második adatszegmens-regiszter (ES)

Veremszegmens-regiszter (SS) Az általános regiszterek különböző funkciók ellátására alkalmasak, általában adatok tárolására

használjuk őket. A BX bázisregiszteres utasítások bázisregisztere lehet, a CX számolóként

működhet. Az SI és DI indexregiszterek használhatók indexregiszterként, illetve adattömbben

mutatóként (indexként), a BP egy speciális rendeltetésű tárolórész, bázisregiszterként

használható. Az SP regiszter a verem elemeinek mutatója, IP az utasításszámláló. A flag 16

bitből áll, a bitek aritmetikai és egyéb műveletek végrehajtásánál használt jelzők.

90

A szoftver: processzor utasítások •Utasításkészlet

• IBM PC utasításformátuma (2 címes utasítás):

•Az utasításkészlet igen rugalmas, hiszen a második operandus címét a

veremmutató, a bázisregiszter, valamint az indexregiszterek együttes

felhasználásával lehet kialakítani. Azt, hogy a második operandus tartalmából

hogyan kell kiszámítani a tárcímet, azt a „mod” két bitje és az r/m három bitje

dönti el.

• Az utasítás első operandusa csak regiszterben lehet. A regiszter címét adja meg a

három „reg” bit. A „d” bit azt mutatja, hogy az operandust a regiszterből veszi-e

ki az utasítás (d=0), vagy oda teszi be (d=1). A „w” bit az operandus hosszát

jelöli, w=0 nyolcbites, w=1 pedig 16 bites operandust jelöl.

91

A szoftver: megszakítás •Szoftveres interrupt

• A számítógép a program igényeinek megfelelően

használja a különböző berendezéseket, a be/kiviteli

eszközöket, a processzort, a tárolókat, a gép ún.

erőforrásait. Ha a gépen egyszerre több program fut, az

egyszerre egy erőforrást tud használni, a gép többi része

kihasználatlanul áll.

• A futó programokat megszakítják a processzoron, ha a

processzort valamely okból egy fontosabb (erősebb)

program igényli. Amikor a futó program visszakapja a

vezérlést, ugyanonnan kell tudni indulnia, ahol befejezte

működését. Tárolni kell tehát a program állapotának

leírását. Ez a vezérlőegység egyik regiszterében történik

meg. Ez a regiszter az ún. programállapotszó (Program

Status Word – PSW) regiszter.

• A programok „erősségét” prioritásnak nevezzük.

Documents

A hardver A szoftver architektúrája - WordPress.com...A hardver elemei: a ház és a tápegység • Háztípusok 2. Mini torony • Az előlapon találhatók a kezelőszervek. Általában