A számítógép felépítése
A számítógép felépítése
A számítógép teljesítményét alapvetően a CPU és belső busz sebessége (a belső kommunikáció sebessége), a RAM mérete és típusa, a merevlemez sebessége és kapacitása határozza meg. A gyakorlatban a CPU és a memória az alaplapon helyezkedik el. Az alaplap egy többrétegű nyomtatott áramköri lap, amelyen különbözp méretű és alakú csatlakozók helyezkednek el, melyek biztosítják az összeköttetést a hardvereszközök és a processzor között.
Központi vezérlőegység: A számítógép agya a központi vezérlőegység (CPU: Central Precessing Unit). Két fő része a vezérlőegység (CU: Control Unit), ami a memóriában tárolt program dekódolását és végrehajtását végzi, valamint az aritmetikai és logikai egység (ALU: Arithmetical and Logical Unit), ami a számítási és logikai műveletek eredményének kiszámításáért felelős. A központi vezérlőegységet processzornak is nevezzük. Feladata a gép irányítása, a feldolgozási folyamatok vezérlése, az adatok feldolgozása, számítások elvégzése, a memóriában tárolt parancsok kiolvasása és végrehajtása, illetve az adatforgalom vezérlése. Az utasítások végrehajtásához a CPU átmeneti tárolóhelyeket, úgynevezett regisztereket használ, amelyek gyorsabban elérhetőek, mint a memória. A CPU-t sínrendszer köti össze a memóriával és a perifériavezérlőkkel. Megkülönböztetünk cím-, adat-, valamint vezérlősíneket. A vezérlősínen jelenik meg az órajel, amely a processzor ütemezéséhez használt jelforrás. Az egyes utasítások végrehajtására előre meghatározott számú óraütés áll rendelkezésre, a processzor csak hiba esetén figyel a tényleges végrehajtás befejezésére. A CPU sebességét megahertzben (Mhz) mérik. Az áramköröket vezérlő órajel frekvenciája a processzor sebességének mérőszáma. Ha az órajel például 300 Mhz, akkor a processzor 300 millió műveleti ciklust végezhet el másodpercenként. A mai személyi számítógépek többségében az – eredetileg az Intel által kifejlesztett – x86-os (286, 386, stb.) elvek alapján működő processzorokat találunk.
Memória: A memória elektronikus adattárolást valósít meg. A számítógép csak olyan műveletek elvégzésére és csak olyan adatok feldolgozására képes, melyek a memóriájában vannak. Az információ tárolása a kettes számrendszerben történik. A memória fontosabb típusai A RAM, a ROM, a PROM, az EPROM, az EEPROM és a FLASH memória.
A RAM (Random Acces Memory) véletlen elérésű írható és olvasható memória. A RAM az a memóriaterület, ahol a processzor a számítógéppel végzett munka során dolgozik. Ennek a memóriának a tartalmát tetszőleges sorrendben és időközönként kiolvashatjuk vagy megváltoztathatjuk. A RAM-ot más néven operatív tárnak is nevezzük. Minden bevitt adat először a RAM-ba íródik, és ott kerül feldolgozásra. Itt helyezkednek el és ezen a területen dolgoznak az aktuálisan működő programok is. A RAM azonban nem alkalmas adataink huzamosabb ideig való tárolására, mert működéséhez folyamatos áramellátásra van szükség.
A RAM-nak két fajtája van: a statikus és a dinamikus. A statikus RAM-ok (SRAM) belsőleg hasonló áramköröket használnak. Ezeknek a memóriáknak az a tulajdonságuk, hogy a tartalmuk addig tárolódik, amíg tápellátást biztosítunk. A statikus RAM-ok nagyon gyorsak és nem igényelnek frissítést sem. A tipikus elérési idejük néhány nanoszekundum. Emiatt a statikus RAM-ok jól használhatók cache memóriaként. A dinamikus RAM (DRAM) egy bitcella tömb, minden cellában egy tranzisztorral és egy kicsi kapacitással. A kapacitásokat fel lehet tölteni, ezzel két eltérő állapotot tudunk biztosítani a 0 és 1 tárolására. A dinamikus RAM-oknál ciklikusan ki kell olvasni az egyes bitcellák tartalmát és vissza kell írni. Ezt a frissítést 200-500 alkalommal kell megismételni. Ezt a folyamatot a dinamikus RAM-ok frissítésének nevezzük. Mivel a dinamikus RAM-oknak csak egy tranzisztor és egy kapacitás kell bitenként, a dinamikus RAM-ok kialakításakor sokkal nagyobb sűrűséget érhetnek el chippenként. Többféle dinamikus RAM létezik. A legrégibb típus az FPM DRAM.
Belsőleg bitek mátrixaként szervezett tömb, melyben külön címezzük a sort és az oszlopot és a megfelelő késleltetés után a bitmátrix adott cellájának tartalmát megkapjuk a kimeneten. Az EDO DRAM megengedi a második memóriahivatkozás elkezdését mielőtt még az előző eredménye megjelenne a kimeneten. Mind az FPM mind az EDO chipek aszinkronok, ami azt jelenti, hogy a cím és az adatvonal nem ugyanazzal az órajellel működik. Ezzel szemben az SD RAM hibridje a statikus és a dinamikus RAM-nak és egy órajel alatt végzi mindkét műveletet. A PROM ugyanolyan mint a ROM azzal a különbséggel, hogy felhasználó írhatja be a tartalmát egyszerre. E vonalban a következő találmány az EPROM volt, amit nem csak írni, hanem törölni is lehetett. Itt a chip egy kvarcablakon keresztül pár percig tartó erős ultraviola sugárzás hatására minden bitet 1-be állít és a beprogramozást ismét el lehet végezni. Az EPROM-nál még fejlettebb az EEPROM, amit impulzusokkal lehet törölni ahelyett, hogy be kelljen tenni egy speciális kamrába és ultraviola sugárzásnak kelljen kitenni. Ráadásul az EEPROM-ot helyben lehet programozni, míg az EPROM-ot csak egy külön erre kifejlesztett EPROM-programozó készülékkel. Az EEPROM-ok nem vehetik fel a versenyt a DRAM-okkal vagy az SRAM-okkal, mert azoknál 10-szer lassabbak és 100-szor kisebb kapacitásúak, ráadásul többe is kerülnek. Általában akkor használják őket mikor a feszültség nélküli tároló tulajdonságuk elengedhetetlen, illetve a fejlesztés során a még nem végleges állapotot tesztelik. De ezekkel a tárolókkal találkozunk a gyorsan változó szabványoknak és protokolloknak köszönhetően a készülékek többségében. A szervizekben egy erre alkalmas berendezéssel az újraprogramozás elvégezhető
