Számítógépek felépítése

Átírás

1 Számítógépek felépítése Emil Vatai Emil Vatai Számítógépek felépítése / 14

2 Outline 1 Alap fogalmak Bit, Byte, Word 2 Számítógép részei A processzor részei Processzor architektúrák Memória Támogatás Emil Vatai Számítógépek felépítése / 14

3 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 / 14

4 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 / 14

5 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 / 14

6 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 / 14

7 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 / 14

8 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 / 14

9 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 / 14

10 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 / 14

11 Memória Intel memória modell Szegmentált memória modell Data, Code, Stack, Extra segment Régebbi, kis regiszterekkel rendelkező gépek használták Pl 16bit-es regiszter -> 2 16 byte címezhető = 2 6 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 / 14

12 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 / 14

13 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 / 14

14 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 / 14