Számítógépek felépítése Emil Vatai
2014-2015
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
1 / 14
Outline
1
Alap fogalmak Bit, Byte, Word
2
Számítógép részei A processzor részei Processzor architektúrák Memória Támogatás
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
2 / 14
Alap fogalmak
Bit, Byte, Word
Mérték egységek Bit A legkisebb információ egység Értéke 0 vagy 1 Byte 1byte = 8bit A legkisebb címezhető része a memóriának Word (szó, gépi szó) 2, 4 vagy 8 byte Processzor függő Az amit a processzor egyszerre ("egy falatban") fel tud dolgozni Történelmi okok miatt, az Intel szóhasználata szerint 2byte = word, 4byte = double word, 8byte = quad word Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
3 / 14
Számítógép részei
A processzor részei
CPU - Central processing unit
Központi végrehajtó egység A programok és a többi, a számítógépben található eszköz, futását irányítja Több mag
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
4 / 14
Számítógép részei
A processzor részei
Óra
Clock Összhangba tartja a számítógép különböző részeit Megmondja milyen gyorsan hajtódnak végre az utasítások GHz-ben mérik
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
5 / 14
Számítógép részei
A processzor részei
Regiszterek GPR - Általános regiszterek Pici memória egységek a processzoron belül Tipikus méret manapság 32 de inkább 64 bit (4 azaz 8 byte) Van 8, 16 vagy 128 bit méretű is Regiszter méret = szó méret (általában) = sizeof(int) Adatok, címek tárolása Pontosabban műveletek eredménye és operandusai SPR - Speciális regiszterek IR - utasítás (instruction) regiszter BP, SP - bázis (base) illetve verem (stack) pointer Flag regiszter
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
6 / 14
Számítógép részei
A processzor részei
ALU, matematikai processzor
Segéd processzorok Aritmetikai és Logikai egység: egész számos és logikai műveletek Lebegőpontos egység: lebegő pontos műveletek További segédprocesszorok: pl vektor processzorok
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
7 / 14
Számítógép részei
Processzor architektúrák
Architektúrák
ISA (instruction set architecture) utasítás készlet architektúra = a processzor által támogatott utasítások pl van-e kávé főző utasítás? pl van-e osztás? pl van-e vektor összeadás?
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
8 / 14
Számítógép részei
Processzor architektúrák
Architektúrák RISC vs CISC
RISC = reduced instruction set kevés utasítás jellegzetesség: csak regisztereken tudunk utasításokat végrehajtani PowerPC (Macintosh, GameCube, Wii), ARM (mobil telefonok), Cell (PS3) CISC = complex (complete) instruction set sok utasítás valójában RISC mikroprogrammal jellegzetesség: vannak "közvetlen" memóriát elérő utasításai is példa x86: pl. átlagos PC
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
9 / 14
Számítógép részei
Memória
Memória (vagy tár, tároló)
Adatok (és programok) tárolására szolgáló eszköz. RAM - Random access memory (Általában) byte-onként címezhető. Nem ROM (read only memory), és nem is szallag, hogy csak szekvenciálisan érhető el nem is merev lemez, hogy szektorokat érjünk el.
Memória hierarchia Mint egy piramis A csúcson kicsi de gyors memóriák Alul nagy kapacitású de lassú tárolók
Regiszter, (L1, L2, L3) cache, RAM, merevlemez (backup szalagok)
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
10 / 14
Számítógép részei
Memória
Intel memória modell
Szegmentált memória modell Data, Code, Stack, Extra segment Régebbi, kis regiszterekkel rendelkező gépek használták Pl 16bit-es regiszter -> 216 byte címezhető = 26 Kbyte = 64Kbyte Több memória címezhető (és érhető el) ha nem csak 1 regisztert használunk pl Memória cím = (bázis regiszter)*10h + (cím regiszter) és így már van komoly 1Mbyte
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
11 / 14
Számítógép részei
Memória
DMA
Direct memory access Közvetlen memória elérés A CPU indítja a memória átvitelt egy eszköz (pl HDD vagy GPU) és a RAM között Amíg az adatok másolódnak, a CPU nincs lefoglalva (azaz teheti a dolgát)
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
12 / 14
Számítógép részei
Memória
Sín
Busz Northbridge, Front side bus vagy belső sín: CPU ↔ memória Southbridge, külső sín: CPU (és memória) ↔ a többi eszköz Például: PCIe
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
13 / 14
Számítógép részei
Támogatás
Programozó barát műveletek Ugrások és elágazások Az IR (utasítás regiszter) felülírása Nincsen „lokális változó” Verem Rekurzív függvény hívás megvalósítása veremmel pl Faktoriális hívás n=4-re Állapot váltás (Context switching) Multitasking Párhuzamos folyamatok egymagos gépen (vagy 10 folyamat 4 magos gépen) Hardver támogatott állapot mentés
Emil Vatai
Számítógépek felépítése
2014-2015
14 / 14
