Magyar Gyorsírók és Gépírók Országos Szövetsége

Egy kis informatika

Leltár a házban

Hardver alapfogalmak

Bit - Az információ alapegysége, a 0 vagy 1 értéket veheti fel.

Bájt - Az információfeldolgozás alapegysége. A legkisebb címezhető egység, 8 bitből áll, amellyel 256 karakter állítható elő. A mértékegység váltószámai nem a 10, hanem a 2 hatványai, így

1025 B = 2¹⁰ B 1 kB (kilobájt)

1024 kB = 2¹⁰ kB 1 MB (megabájt)

1024 MB = 2¹⁰ MB 1 GB (gigabájt)

Hardver - a számítógép és részei mint műszaki és technikai eszköz.

Szoftver - A számítógéphez tartozó programok és program jellegű tevékenységek összessége, valamint a kapcsolódó dokumentációk.

Cache - Átmeneti tárolóterület az operatív tár és a processzor között, adatelérési ideje jóval kisebb, mint az operatív táré.

PC - Azokat a számítógépeket, amelyeket azok a felhasználók üzemeltetnek - minden komolyabb szakmai előképzettség nélkül -, akiknek az eredményekre szükségük van, valamint a gépek mérete és működési igénye nem haladja meg egy hagyományos elektronikai eszközét: személyi számítógépeknek (personal comuternek vagy röviden PC-nek) nevezzük.

Címbusz - A címbusz továbbítja az operatív tár és buszra csatlakozó berendezések címét. A címbusz szélességétől függ, hogy mekkora nagyságú területet tudunk megcímezni. Mivel minden címvezetéken kétféle információ lehet, így a 2 megfelelő hatványa adja a címezhető terület maximumot. Pl. 20 címvezeték esetén 2²⁰=1 MB, 24 címvezeték esetén 2²⁴=16 MB, 32 címvezetéknél 2³²=4 GB címezhető.

Adatbusz - Az adatbusz a címbusszal együtt működik, feladata, hogy adatokat továbbítson a számítógépen belül. Ha a busz 8 bites, ez azt jelenti, hogy egyidejűleg 1 bájt továbbítására képes, 16 bites adatbusz esetén az adatokat 16 bites (szavas) egységekben tudjuk továbbítani. Az adatbusz szélessége a számítógép működési sebességének meghatározó része.

Vezérlővonal - szerepe az adatbuszon és címbuszon elküldött információ irányítása, szinkronizálása.

Belső adatbusz - a processzor és cache, valamint az operatív tár közötti kommunikációban vesz rész.

Külső adatbusz - a processzor és a bővítőkártyák, valamint a tároló perifériák között továbbítja az adatokat.

Órajel - Az órajel-generátor szolgáltatja a mikroprocesszor és a perifériák működéséhez szükséges többfázisú órajelelet. A többi eszköz vagy vezérlő ennek általában valamilyen egész számmal osztott (a processzor általában szorzott) részét használja fel. A processzornak az egyes hardverutasítások végrehajtásához egy vagy több órajelciklusra van szüksége. Általánosságban elmondható, hogy két azonos típusú és azonos gyártótól származó processzor közül az a gyorsabb, amely nagyobb órajellel képes dolgozni.

Regiszter - A regiszterek a processzorok névvel rendelkező belső tárolóelemei. Tartalmuk igen gyorsan elérhető. Ideiglenes tárolóterületként használhatóak, részt vesznek a címek képzésében, állapotokat tárolhatnak.

Fájl (állomány) - nem más, mint adattárolón elhelyezkedő logikailag összefüggő adatok rendezett halmaza, ami egy egyértelmű azonosítóval rendelkezik.

Mi van a házban?

A számítógép megjelenésében több részre osztódik. A "gép" vagyis a processzor, memória, háttértárak, valamint a különböző perifériák vezérlői a számítógépházban helyezkednek el.

A házban található legnagyobb méretű elem az alaplap. További elemek még a buszcsatlakozókra elhelyezett perifériavezérlő kártyák. Feltűnő eszköze még a gép belsejének a nagyfeszültségű tápegység, a jellegzetes hangot adó hűtőventillátorral. A gép logikai szerkezete ettől kismértékben eltér. Az IBM PC-k követik a Neumenn-elvet, azaz rendelkeznek processzorral, operatív tárral és perifériákkal.

A processzor (CPU)

A processzor a számítógép "agya", két elvi részre osztható: vezérlőmű, valamint aritmetikai és logikai egység. Fizikailag nem válik szét a két funkció szerint. A vezérlőmű látja el az utasítások megfelelő sorrendű végrehajtását (címszámítási mechanizmus), az utasítások kiválasztását, valamint a külső várt és nem várt eseményekre való reagálást. Maga az aritmetikai egység végzi el az utasításokban kijelölt műveleteket a processzorban elhelyezett regisztereken keresztül. Ezekhez társulhatnak még egyéb társprocesszorok, amelyek segítik valamely funkciók elvégzését.

Koprocesszor (FPU)

A 8088, 8086, 80286, 80386-os processzorok csak egész számokkal tudnak műveleteket végezni. A lebegőpontos számok kezelése különleges eszközt igényel. Ez az eszköz egy szubrutin (programeljárás), ami ugyan elvégzi a feladatot, azonban ez a lebegőpontos számításoknál a sebességet erősen lecsökkenti, ugyanis a számolás nem hardver, hanem szoftver úton (több hardver művelet egymás utáni végrehajtásával) történik. Létezik egy hardver eszköz is a lebegőpontos számítások elvégzésére, ez a matematikai társprocesszor (koprocesszor). Segítségével a lebegőpontos számítások sebessége 20-50-szeresére gyorsul fel.

Az alaplap

A számítógép legfontosabb (és legterjedelmesebb), processzort kiszolgáló alkatrésze az alaplap. Minden IBM-PC kompatibilis számítógép tartalmaz alaplapot.

Ezen helyezkednek el:

- a processzor(ok) foglalata, ide csatlakoztatjuk a processzorokat,

- memóriafoglalat (RAM-bank),

- órajel-generátor,

- az alaplap működéséért felelős chipkészlet (chipset),

- buszrendszer,

- CMOS RAM: A hibátlan működéséhez az alaplap bizonyos működési jellemzőit be kell állítani. Ezen jellemzők beállítását az operációs rendszer betöltése előtt a Del (bizonyos alaplapok esetén a Ctrl-Alt-Esc) billentyű lenyomása után lehet elvégezni.

- akkumulátor, melynek feladata a gép kikapcsolt állapotában CMOS tartalmának megőrzése,

- bővítőkártya helyek: Előfordulhat, hogy az alaplapunkra épített és annak részét képező (integrált) funkciók (videokártya, hangkártya, modem, hálózati csatoló) valamelyike nem található, annak minőségével nem vagyunk megelégedve, vagy olyan eszközt szeretnénk csatlakoztatni, amely speciális vezérlést igényel.

- periféria csatlakozók. Egy részük a számítógépen belül elhelyezkedő eszközök csatlakozását biztosítja: merevlemez vezérlő csatlakozó (IDE), flopivezérlő csatlakozó, hűtőventillátor csatlakozó. Más részük a házon kívül elhelyezkedő eszközök csatlakozását biztosítja: monitor, hangkártya, modem csatlakozók, hálózati csatoló (intergrált alaplap esetén), valamint a soros, párhuzamos, PS/2 portok csatlakozói, USB csatlakozó.

A memória

A memória jellegét tekintve két típusú lehet: ROM és RAM.

ROM - Read Only Memory, csak olvasható memória, adattartalma nem módosítható, tartalma a számítógép kikapcsolása után is megmarad. Speciális változatai:

PROM - Egyszer írható (programozható) ROM.

EPROM - törölhető PROM, amely erre a célra készült egységgel írható, a felhasználó számára csak olvasható. Az írás előtt a tartalmát UV-fénnyel törölni kell, majd ezután történhet a nagy íróárammal történő adattárolás. Mivel a nappali fény is tartalmaz UV-sugarakat ezért az IC tetején elhelyezkedő törlőablakot fekete vagy fényvisszaverő réteggel le kell ragasztani a véletlen törlés megakadályozására.

FLASH-ROM - Elektronikus úton törölhető, hátránya a lassú írási sebesség. Leggyakrabban adatgyűjtő rendszerekben használatos.

RAM - Random Access Memory (véletlen elérésű tár) a memória nagy része, írható és olvasható, a gép kikapcsolásával tartalmát elveszti. Fajtái:

DRAM - Dinamikus RAM, kis méretű, viszonylag lassú, 60-80 ns adatelérésű tároló eszköz. Operatív memóriaként használják.

EDO RAM - Extended Data Output RAM, kisebb elérési idejű RAM, a DRAM továbbfejlesztése.

SDRAM - Syncrones DRAM, az alaplap órajelével képes működni, ezáltal gyorsabb adatelérést biztosít.

SRAM - Statikus RAM, kisebb kapacitású, de jóval gyorsabb, 5-30 ns adatelérésű tárolóeszköz. Tipikus felhasználási területe a cache-memória. Operatív memóriaként igen magas áruk miatt nem használjuk.

SGRAM - Videokártyákban alkalmazott RAM, elérési ideje 10-35 ns.

CMOS RAM - Az alaplapon található speciális memória, amely a számítógépünk legfontosabb beállításait tartalmazza. Tartalmát a gép kikapcsolása után sem veszíti el, erről az alaplapon található kisméretű akkumulátor gondoskodik.

Buszrendszer

A számítógép belső vezérlő áramköreit a busz köti össze. A busz az alaplapon lévő közösen használt vezetékrendszer, melyre rácsatlakoznak a számítógép vezérlő, irányító egységei. Az adaton kívül még címet és vezérlőinformációkat is továbbít. Részei: tápvonalak, vezérlővonal, címbusz, adatbusz.

A buszrendszer feltalálása megkönnyítette a számítógép bővítését, mivel a teljes adatforgalom a buszrendszeren keresztül bonyolódik, az új hardver elemet tartalmazó bővítőkártyát egyszerűen csatlakozatni kell a bővítő helyre, nincs szükség a számítógép újravezetékelésére. Az IB PC számítógépek fejlődésével együtt fejlődött a buszrendszer .

AT (ISA) Bus: az első buszrendszer továbbfejlesztett változata, 16 bites. Lassú sebessége (8 MHz órajel) miatt sajnos sokszor visszafogja a számítógép futását. Elméleti adatátvitele 5 MB/s. Az újabb alaplapokon már nem található meg az AT-Bus típusú csatlakozóhely.

VESA Local Bus: olyan 32 bites buszrendszer, amely a belső busz meghosszabbításának tekinthető. Elméleti adatátviteli sebessége 64 MB/s. Hátránya, hogy nem lehet gyorsabb, mint az alaplap órajele. Igen sok szinkronizálási gond adódott akkor, ha egyidejűleg több, VL buszra csatlakozó bővítőkártya (pl. 40-50 MHz órajellel) volt a számítógépben, a végeredmény sajnos az lett, hogy ha egy VL buszra helyezett eszközre várni kellett, az egész rendszer teljesítményét visszafogta. A pentiumos számítógépekben nem használható, ezért a 486-os számítógépek kihalásával szintén eltűnik.

PCI Bus: az Intel által kifejlesztett 32-64 bites buszrendszer. Független a processzor működési sebességétől, ezáltal pontosabban megoldott az adatok szinkronizálása. A vezetékek számának csökkenését úgy érték el, hogy egymás után ugyanazon a vezetéken küldik az adatokat és címüket. Az átviteli sebességet a burst üzemmód segítségével érték el (Az elméleti maximum 132 MB/s), ennek lényege, hogy a szekvenciális (egymást követő) adatokat nem csomagokban viszik át.

USB: Universal Serial Bus, az adatokat nem párhuzamosan, hanem sorosan viszi át, ezért kevesebb kábel szükséges az adatáramláshoz, azonban célszerű árnyékolt vezetéket használni, ekkor az adatátviteli határ 12 Mbaud (millió bit másodpercenként). Legnagyobb előnye az ún. Hot-Swap, azaz a hardver eszköz csatlakoztatását, leválasztását kikapcsolás nélkül is elvégezhetjük.

AGP: Accelerated Graphics Port, az előzőekkel ellentétben az adatátvitelnek csak egy részére specializálódott, mégpedig a grafikus megjelenítésre. Bár a szabvány még nem kiforrott, az AGP-vel rendelkező alaplapok és grafikus kártyák az előtérbe törtek. Ennek valószínű oka az, hogy átvitele többszöröse a PCI-nek.

Elbert Gyuláné

(A cikk megjelent a SzóVilág februári számában)