a számítógép felépítése

A számítógép felépítése

Készítette: Vígh Zoltán

2008

A számítógép felépítése 2

Neumann János (1903-1957)

Matematikus, fizikus

A számolás gépesítésével foglalkozott

Neumann elv (1945 – EDVAC)


Neumann elv

1. soros utasítás (utasítások végrehajtása időben egymás után történik)

2. kettes (bináris) számrendszer használata

3. belső memória (operatív tár) használata a program és az adatok tárolására

4. teljesen elektronikus működés

5. széles körű felhasználhatóság

6. központi vezérlőegység alkalmazása


A számítógép felépítése


CPU

Central Processing Unit Központi Feldolgozó Egység

CU (Control Unit) - vezérlőegységALU (Arithmetical and Logical Unit) –

aritmetikai logikai egységregiszterek – utasítások tárolása


CPU Feladata:

a belső, elektronikus adattárban lévő programok utasításainak beolvasása, értelmezése és végrehajtása

biztosítja a számítógép egységeinek a vezérlését Jellemzői:

sebesség: a végrehajtott utasítások száma másodpercenként(MIPS = Millions of Instruction Per Second)

órajel frekvencia (MHz, GHz) adat-, címbusz szélessége (bit) utasításkészlet (RISC, CISC) tokozás (lábkiosztás) - foglalat típusa hűtés (hűtőbordák, ventillátor)


CPU

Moore szabály: tranzisztorok száma 18

hónaponként megkétszereződik

azaz: változatlan áron évről évre egyre nagyobb teljesítményű számítógépet kaphatunk


CPU tokozás

PGA SPGADIP

SECLCC QFP


CPU hűtés


Processzortípusok

PC, PC/XT 1972, 8008-as, 8080-as 1978, 8086-os, 8088-as, 10 MHz 1983, 80168-as, 80188-as, 16 MHz

PC/AT (286) 1984, 80286-os, 20 Mhz

PC/AT (386) 1985, 80386-os, 4 Gbyte memória kezelése, 33 Mhz


Processzortípusok

PC/AT (486) 1989, 80486-os, párhuzamos végrehajtás, cache

beépítése, 50 MHz 1992, DX2 jelű változat, az órajel sebességének

duplájával működött 1994, DX4 jelű változat, az órajel sebességének

háromszorosával működött hűtés fontossága

Pentium, Pentium Pro, MMX 1995, 64 bites adatbusz, 200 MHz órajel frekvencia


Processzortípusok

Pentium II, Xeon 1997, Slot 1 foglalat, 2 cache gyorsítótár Xeon szerverekbe szánt változat

Celeron, Celeron A 1998, a Pentium II olcsóbb változata, L2 cache a

processzorba építve, teljesítménye jól tuningolható Pentium III, IV

2001, Pentium II továbbfejlesztése Pentium M

Noteszgépekhez készült processzor


Memória

Tartalmazza a végrehajtás alatt álló program utasításait, valamint adatait.

Jellemzői: tárkapacitás (Gbyte)memóriarekesz méreteadatelérési idő

(ns: nanoszekundum 1 ns = 10-9 sec)


Memória típusai

RAM: írható, olvasható (tápfeszültség nélkül tartalma elveszik)DRAM – dinamikus RAM

folyamatos frissítést igényel lassú olcsó

SRAM – statikus RAM nem kell frissíteni gyors drága cache


Memória típusai

ROM (Read Only Memory): véletlen elérésű tár gyárilag programozott (feszültség nélkül is

megőrzi az adatokat) PROM: a felhasználó által egyszer programozható EPROM: a felhasználó által programozható, UV

fénnyel újraírható EEPROM: felhasználó által programozható,

elektromosan törölhető EEPROM-Flash: írás, olvasás sebességét tekintve

RAM-hoz hasonlóan működik


Memória típusai

Cachegyorsítótár igen gyors működésűa processzor várakozó állapot nélkül eléri a

tartalmátma a processzorral egy tokban helyezkedik elL1 mérete 4-32 KBL2 mérete 128-512 KB


Memória típusai

Flashújraírható félvezető memóriamegőrzi az adatokat kikapcsolás után isszéleskörűen alkalmazható, pl:

digitális fényképezőgép BIOS PenDrive


BIOS

Basic Input/Output System Alapvető funkciókat biztosító szoftver a ROM-ban. Az alaplapba ültetett, nem törölhető ill. írható. Feladatai:

a számítógép egységeinek ellenőrzése a hibát különféle sípolással (bip) jelzi alapfunkcióinak irányítása gépi szintű folyamatok vezérlése kapcsolatot teremt a gép és az ember között az operációs rendszer kulcselemeinek betöltése


A jövő memóriái

egyre nagyobb tárolókapacitás(Tbyte – Tera)

egyre gyorsabb adatelérési sebesség Molekuláris és bio memóriák Bakteriohodopsin

A jelenleg már folyó kutatások alapján 1/2000 nanoszekundumra van csak szükségük a molekuláknak az állapotváltozásokhoz éskb. 30 Gbyte/cm3 -es lehet az adatsűrűség határa. Egyetlen hátrányuk, hogy a kb. 5 évig életképesek.


Alaplap

Az egyes eszközök közötti kapcsolatot biztosítja.

Rajta található:MikroprocesszorMemóriaROM BIOSBillentyűzetvezérlőslot-ok (bővítőkártyák fogadására szolgáló

csatlakozók)


Alaplap


Alaplaphoz csatlakoztatható kártyák

videokártya (felbontóképesség és színmélység)

hangkártya (hangok visszaadása, illetve hang digitalizálása)

hálózati kártya


Csatoló felületek

ISA (Industry Standard Architecture) régi, elavult

EISA videokártyákhoz, nem terjedt el

PCI 33 MHz, perifériák közvetlen kommunikációja

AGP (Accelerated Graphics Port) videokártyákhoz, adattal való folyamatos ellátásra


Csatoló felületek

IDE, ATA CD, DVD meghajtók csatlakoztatására, master - slave

SATA soros ATA, gyorsabb, kisebb feszültséggel működik

SCSI (Small Computer System Interface) rugalmas csatlakoztatás, nyomtatókhoz,

scannerekhez, gyors, drága USB (Universal Serial Bus)

általános célú csatolófelület, tápfeszültséget tartalmaz


Csatoló felületek

SATA kábel és csatlakozó

IDE/EIDE csatlakozó és kábel


Portok

Soros portAz adatok

bitenként sorban, egymás után áramlanak át rajta

9 és 25 tűs változatSzabványos neve:

RS-232


Portok

Párhuzamos portTöbb éren

egyszerre zajlik a bitforgalom

25 és 36 tűs változat

szkenner, nyomtató


Portok

PS/2, AT portPS/2: billentyűzet

és egér csatlakozóAT: régi

billentyűzet csatlakozó

PS/2-AT átalakítható


Portok

USB port Universal Serial Bus USB gyökérhub

maximálisan 127 eszközt tud kezelni

A és B típusú csatlakozók

Majdnem minden eszközt lehet rá csatlakoztatni


Portok

FireWire IEEE1394400, 800Mbps PnPDigitális kamerák

jellemző csatlakozója


Portok

Képernyő portokVGA: régi, analóg

monitorokhozDVI (digital Video Interface)Dvi-sub: TFT monitorokhoz,

átalakítható VGA-raTV-kimenetek: Composite, S-

video


Buszrendszer

Kapcsolatot teremt a CPU, a memória és a perifériák között.

címbusz, adatbusz, vezérlőbusz jellemzői:

címzésekadatszélességsebesség


Háttértárolók

Nagy adatmennyiség tárolására alkalmas Energia nélkül is megtartják a jeleket Adattárolási elv szerinti csoportosítás

Mechanikus – lyukszalag, lyukkártya Félvezető – RAM, ROM, pendrive, flash kártya Mágneses – szalag, merev-, hajlékony lemez Optikai – CD, DVD, BlueRay Elektronikus tárak Egyéb – LS-120, ZIP drive


Mechanikus tár

lyukkártya lukszalag


Mágnesszalagos tár

1960-as évek, BASF cég Tárolókapacitása: 60-525 Mbájt Működése hasonlít a

magnókazettához, az adatokat analóg vagy digitális módon rögzíti.

Az adatok hosszú távú rögzítésére a jelek torzulása miatt nem alkalmas.


Cserélhető mágneslemezes tár

Kör alakú műanyag vagy fém lemezre felvitt, jól mágnesezhető réteg bitenként rögzíti az adatokat.

Az író olvasó fejet egy léptető motor mozgatja a lemezen sugárirányban.

A lemezen sávokat és szektorokat alakítanak ki, e kettő tartja nyilván az állományok fizikai helyét a lemezen. Sávok: koncentrikus gyűrűk Szektorok: a sávok kisebb ívdarabjai


Cserélhető hajlékonylemez meghajtó

FDD (floppy disk drive)

Két méret: 3 ½ inch – 1,44 Mbájt 5 ¼ inch – 1,2 Mbájt

Elavult, az új konfigurációk nem tartalmazzák.


Merevlemez HDD (hard disk drive) Mágneses elvű Partíciókra van osztva -

legkisebb egység a cluster

Fordulatszáma 5400, 7200, 10000 rpm

Kapacitása 80-600 GB Töredezhetnek a fájlok RAID – Redundant Array

of Inexpensive Disks


Merevlemez

zárt ténylegesen merev compact csomagolás, pára és pormentes nagy írássűrűség általában nem egy, hanem több

egymással párhuzamos lemezből áll


Merevlemez szerkezete


Merevlemez


Optikai tárak

CD-ROM, CD-R, CD-RW Tároló kapacitás:

650MB - 74min 700MB - 80min

Spirálban ír, ezért az adat helye:perc:másodperc:századmásodperc

Írásmód:mode1 (hibajavító)mode2 (nyers)


Optikai tárak

CD (Compact Disk) 1980, Philips és Sony fejlesztés nagy kapacitás, digitális tárolás az olvasó fej belülről kifelé halad az információt lézerfénnyel rögzítik, pit-ek (gödrök) és

land-ek (szigetek) polírozott üveglemezre fotólakkot visznek fel átmérő – 120 mm (létezik 80 mm-es is) kapacitás: 640 Mbyte (70 perc)


Optikai tárak

CD-ROMcsak olvasható

CD-Regyszer írható

CD-RWújraírható, törölhető (kb 2000-szer)a CD olvasók nehezebben olvassák


Optikai tárak

DVD (Digital Video Disc) eredetileg képek tárolására

készítették Sokoldalú digitális lemez (Digital

Versatile Disk): multimédia, mozgókép, zene, adat egyaránt rögzíthető

működése és felépítése hasonlít a CD lemezére

rövidebb hullámhosszú lézert használ, így több adat fér el rajta


Optikai tárak

DVD szabványok: DVD5

egyrétegű, egyoldalas lemez kapacitása: 4,7 Gbyte

DVD9 kétrétegű, egyoldalas lemez kapacitása: 8,5 Gbyte

DVD10 kétrétegű, kétoldalas lemez kapacitása: 9,4 Gbyte


Optikai tárak

Blue Rayaz adatokat (kék) lézersugár írja fel és

olvassa ki25-50 GB kapacitású.az adatok nem koncentrikus

körökben helyezkednek el,hanem körkörös spirálvonal mentén


Elektronikus tárak

USB tár Előnye, hogy az adatok parányi helyen elférnek és

külső ártalmakra sem érzékeny.

PenDrive USB key Flash Drive memóriakártyák


Elektronikus tárak

Memóriakártyák Fajtái:

CompactFlash (CF) xD Picture Card SmartMedia (SM) Secure Digital (SD) MultiMediaCard (MMC) Memory Stick (MS) Memory Stick PRO (MS PRO)


Egyéb tárak

ZipDrive (tárolókapacitása: 100 MB)ma már alig használják

LS-120 vagy a:drive (tárolókapacitása: 120 MB)


Összehasonlítás

Floppy-ra: 1 db színes kép, vagy 600 oldal gépelt szöveg fér

CD lemezre: 500 db színes kép, vagy 300 000 oldal gépelt szöveg 72 percnyi film, vagy 120 perc zene fér

DVD lemezre: Egy teljes mozifilm nyolcnyelvű szinkronnal és

menüvel fér

a számítógép felépítése

Documents