2.2. A számítógép felépítése 1

1

2.2.2. A számítógép főbb részei és jellemzői

Számítógép ház tápegységgel

Alaplap

Processzor (CPU)

Memóriák (RAM, ROM)

Háttértárolók (merevlemez, CD/DVD, flash-memóriás tárolók)

Illesztőkártyák (video, hang, hálózat)

Beviteli eszközök (billentyűzet, egér, lapolvasó, mikrofon, webkamera, játékvezérlők, digi-

talizáló tábla)

Kiviteli eszközök (monitor, projektor, nyomtató, hangszóró)

Be- és kimeneti eszközök (modem, érintőképernyő, interaktív tábla)

A CPU és a RAM együttesét központi egységnek nevezzük, a többi eszközt a perifériák közé so-

roljuk.

Központi feldolgozó egység (Central Processing Unit: CPU):

A processzor, melyet a számítógép „agyának” is szoktak nevezni, egy szilíciumlapkára épített nagy

integráltságú komplex áramköri egység, mely műanyag tokozásban készül és az alaplapon egy

foglalatba illesztve helyezkedik el. A processzor több, különböző feladatot ellátó részből áll:

Vezérlő egység (Control Unit: CU): A vezérlő egység a számítógépek központi része, ösz-

szehangolja és irányítja a számítógép többi egységének munkáját a végrehajtandó programnak

megfelelően. Ütemezi a számítógép működését, érzékeli és felügyeli a megszakításokat.

Szükség esetén vezérlőjelet küld az Input/Output vezérlő egységnek, az operatív tárnak, az

ALU-nak.

Aritmetikai-logikai egység (Aritmetical and Logical Unit: ALU): Feladata matematikai

(aritmetikai műveletek(+,-,*,/), inkrementálás(1-gyel növelés), dekrementálás (1-gyel csök-

kentés) és logikai műveletek (és-AND, vagy-OR, tagadás-NOT, kizáró vagy-XOR) elvégzése

a memóriában tárolt adatokkal, relációkat értékel ki. A processzorokban általában kétféle mű-

veletvégző egység található. Az egyik csak egész számokkal végez műveleteket, a másik pe-

dig lebegőpontos számokkal (valós számokkal).

Regiszterek: A processzorok a műveletben résztvevő operandusokat átmenetileg regiszterek-

ben tárolják. Ezek kis elérési idővel rendelkező kisméretű (8, 16, 32, 64, stb. bites) átmeneti

tárolók, melyek különböző feladatokat látnak el. Például: adatok, memóriacímek, vezérlési

jelek, utasítások átmeneti tárolására alkalmasak.

Cache: Mivel a számítógépen belül a processzorok rendelkeznek a legmagasabb órajellel,

ezért előfordulhat, hogy ha egy köztudottan lassú memóriából adatot akar beolvasni a pro-

cesszor, akkor a sebességkülönbségek miatt várnia kell az adatra. Ennek a várakozásnak a

csökkentésére a processzorokba beépítenek egy átmeneti tárolásra alkalmas gyors me-

móriát, ami a processzorral azonos sebességgel működik. Amikor egy adatot a processzor

megkap a memóriától, azt ebbe az úgynevezett cache memóriába helyezi el. Ha legközelebb

szükség van ugyanerre az adatra, azt már ebből a gyorsítótárból tudja elővenni. A programok

futásának sebességét tehát nemcsak a processzor órajele határozza meg, hanem a pro-

cesszorba épített cache memória mérete is. (3 Mb).

2.2. A számítógép felépítése 2

2

Sebesség: Minden utasítás elemi lépésekre van felosztva, amit ütemnek nevezünk. Valamennyi ütem

végrehajtása azonos ideig tart, ezt az időt ütemidőnek nevezzük. Az ütemidő a processzor

sebességére jellemző, hiszen ez minél rövidebb, a processzor annál gyorsabban működik.

A processzor gyorsaságát mégsem az ütemidővel jellemezzük, hanem annak reciprokával,

amit órajel frekvenciának hívunk. A processzor órajel frekvenciája az egy ütem végre-

hajtásához szükséges idő reciproka, azaz az egy másodperc alatt végrehajtott ütemek

száma. Mértékegysége a Hz és többszörösei.

A másik mérőszám a teljesítmény oldaláról közelít: azt adja meg, hogy időegység alatt

hány utasítást hajt végre a processzor. Mértékegysége: MIPS (Million Instruction Per

Second)

Adatszó-hossz: Meghatározza, hogy hány biten ábrázolt adatot képes a processzor egyszerre feldol-

gozni.

Címtartomány: Mekkora a processzor által egyszerre megcímezhető rekeszek száma. Ha a címtar-

tomány 32, akkor a fizikailag megcímezhető memóriakapacitás

232 bájt=230*22 bájt=4 Gbájt.

Hűtőventillátorok: A processzorok a hatalmas számítási teljesítményt jelentős áramfelvétellel képe-

sek megoldani. Ennek mellékhatása, hogy a felhasznált elektromos energia egy része hővé

alakul. Ezt a processzortól el kell vezetni, mert az túlmelegedés hatására tönkremehet. A

hűtést hűtőventillátorokkal oldják meg.

2.2. A számítógép felépítése 3

3

Memóriák: A memória elektronikus adattárolást valósít meg. A számítógép csak olyan műveletek

elvégzésére képes, melyek a memóriájában vannak. A memória azonos méretű tároló re-

keszek összessége. Minden rekesznek van egy sorszáma (memóriacíme), amivel azono-

sítani tudjuk. Amikor a processzor megcímez egy memóriarekeszt, akkor ez azt jelenti,

hogy a rekeszhez rendelt sorszám segítségével megkeresi azt a rekeszt, amellyel dolgozni

akar.

Memóriák

RAM ROM

(Random Access Memory)

Véletlen elérésű memória

Írható-olvasható memória.

Felejtő memória: tartalma kikapcsoláskor törlő-

dik

Olyan tárolóegység, melyben az éppen futó

programok utasításai és a feldolgozás alatt

lévő adatok a processzor számára elérhetőek.

A gyorsítótár (cache) is RAM típusú.

(Read Only Memory)

Csak olvasható memória

Nem felejtő memória, tartalma kikapcsolás után

megmarad.

Ilyen memória a ROM BIOS, ami a gép műkö-

déséhez szükséges BIOS-t (Basic Input Output

System, alapvető ki-és bemeneti rendszer) tar-

talmazza, ami a hardveres és szoftveres részek

közötti kapcsolat megvalósítására alkalmas.

Statikus RAM, SRAM (Static Random Access

Memory). Minden memóriacellát egy kétálla-

potú tároló alkot, amelyet több tranzisztor alkot,

ezért bonyolultabb, és drágább kivitelű.

Előnyei: fogyasztása rendkívül kicsi

nagyságrendekkel nagyobb a sebessége, mint a

dinamikus RAM-nak.

nem szükséges a tartalmat frissíteni, tápener-

gia meglétéig tárol.

Dinamikus RAM, DRAM (Dynamic Random

Access Memory). Egy memória cellát egy kon-

denzátor és egy tranzisztor épít fel.

Az információt addig tárolja, amíg a kondenzá-

tor ki nem sül.

Az információ elvesztését kiküszöböli a memó-

ria frissítése.

Előnye az olcsósága, kis mérete, hátránya a

frissítés szükségessége, valamint kisebb sebes-

sége.

ROM: tartalmát gyártáskor nyeri el, ami már

nem változtatható.

PROM: programozható ROM, egyszer írható

memóriatípus.

EPROM: törölhető és programozható ROM,

tartalma UV fénnyel törölhető, majd újraírható.

EEPROM: elektromosan törölhető és újraírható

ROM. Ilyen flash memória pl. a pendrive és a

memóriakártyák

2.2. A számítógép felépítése 4

4

Buszrendszer:

A processzor, a memóriák, valamint a perifériák közötti adatátvitelt a buszrendszer (vagy sínrendszer)

biztosítja. A számítógépen belül a legfontosabb adatáramlási útvonalak a következők:

processzor – memória (írás és olvasás)

processzor – perifériák (input és output)

memória – perifériák (közvetlen memória elérés)

A számítógép sínrendszere olyan sok vezetékből álló szabványos vezetékrendszer, amelyen az

adatok, a címek és a vezérlőjelek meghatározott, rögzített módón vihetők át. A buszrendszernek

az alábbi feladatokat kell elvégeznie:

ki kell választani az adatátvitelben szereplő két egységet

meg kell határozni az adatátvitel irányát (írás vagy olvasás, input vagy output)

szinkronizálni kell az érintett egységek működését

át kell vinni az adatokat

A sínrendszeren az adatátvitelt a kiválasztott két egység egyike kezdeményezi. Az adatátvitelt kez-

deményező részegységet aktív eszköznek, míg a másikat passzív eszköznek nevezzük. Aktív eszköz

a processzor, vagy valamelyik periféria lehet, passzív eszköz a memória vagy valamelyik periféria

lehet.

Címbuszon a számítógép eszközeinek regisztercímei és memóriacímek áramlanak. Az adatátvitelben

résztvevő egységek (memóriarekeszek, perifériák) kiválasztását biztosító jelek. A vezetékeinek

száma meghatározza a címezhető memória méretét. (Egy 32 vezetékből álló (32 bites) címbusz

232 rekesz megkülönböztetését biztosítja. Egy rekesz mérete 1 bájt, így a címezhető memória mérete

232 bájt=4 Gbájt.)

Adatbusz a feldolgozás adatainak továbbítását végzi. Vezetékeinek száma az egyszerre továbbít-

ható adatmennyiséget határozza meg. Leggyakrabban az adatok mindkét irányú átvitelét azonos

vonalak végzik.

Vezérlőbuszon különböző vezérlőjelek haladnak. A vezérlőjelek küldésére és fogadására szolgáló

vezérlő vonalakat tartalmaz. A vezérlőjeleket több csoportba sorolhatjuk:

Adatátvitelt vezérlő jelek: az adatok küldését és fogadását végző részegységek közötti össze-

hangolt működést biztosítják.

Megszakítás1 vezérlő jelek: a perifériák program megszakításra vonatkozó kérelmeit juttatják

el a processzorhoz, illetve a processzor nyugtázó jelét továbbítják a perifériák felé.

Alaplap:

Az alaplapok a számítógép működéséhez nélkülözhetetlen nyomtatott áramköröket tartalmazzák.

A PC-k fejlődése során egyre több áramkör került az alaplapra.

Az alaplapon helyezkednek el:

ROM-BIOS: A BIOS (Basic Input Output System - Alapvető ki és bemeneti rendszer) az

alaplap lelke, a hozzá csatlakoztatott eszközök felismerésében, valamint a hardveres-szoftve-

res kommunikációban játszik kulcsfontosságú szerepet.

Memóriafoglalatok: Az SDRAM-okból (Synchronous Dynamic Random Acces Memory -

Szikron átvitelű dinamikus közvetlen memória) álló kis memória kártyácskákon megvalósí-

tott operatív tár helyezkedik itt el.

1 Megszakításokra a számítógép párhuzamosan működtethető egységei miatt van szükség. Ezek legtöbbször perifériák,

melyek csak az indítást kérik a CPU-tól, majd valamilyen intelligens vezérlő gondoskodik a feladat végrehajtásáról. Meg-

szakítás jöhet létre pl: nyomtatóból kifogyott a papír; kivettük a CD-t, pedig még a pr. használni szeretné; a pr. 0-val oszt,

vagy negatív számból szeretne négyzetgyököt vonni; vagy csak egyszerűen lenyomunk egy billentyűt, kattintunk az egér-

rel.

2.2. A számítógép felépítése 5

5

Integrált videokártya és csatlakozói: HDMI csatlakozó (High Definition Multimedia

Interface), mely az audio és videoanyagot tömörítetlen, veszteségmentes formában képes to-

vábbítani; valamint VGA csatlakozó (Video Graphic Array) és a DVI csatlakozó (Digital Vi-

sual Interface).

Integrált hangkártya és csatlakozói: S/PDIF (Sony/Philips Digital Interconnect Format - A

Sonyi és Philips cég közös digitális interfésze).

Integrált hálózati kártya és csatlakozója: Csatlakoztatásra RJ45-ös aljzat áll rendelkezésre.

USB (Universal Serial Bus- Univerzális soros busz) vezérlők és portok: USB portok a plug

and play technika népszerűséges és egyszerűsége miatt szintén az alaplapok állandó elemei.

4-8 felszerelt port, és további 4-6 elő vagy hátlapi bővítés valósítható meg.

Egyéb perifériás csatlakozók:

PS/2: A ma használatos egér és billentyűzetaljzat. Szabványosított színkódja szerint a lila a

billentyűzet, a zöld az egér csatolópontja. Az USB-s eszközök megjelenésével kezd kiszo-

rulni.

RS-232 (soros port): Ritkán használatos port, régen az egeret, modemet és konzolokat csat-

lakoztattak hozzá. Lassú átviteli sebessége miatt az USB felváltotta.

LPT (nyomtató vagy párhuzamos port): Céges alkalmazásban lévő régebbi mátrix és tinta-

sugaras nyomtatók olcsósága miatt ma is használatban van.

Firewire: Szokás IEEE 1394-nek is nevezni a hivatalos szabványa miatt. Nagy sávszélű, az

USB-hez hasonlóan soros átvitelű rendszer, leggyakrabban digitális kamera csatlakoztatá-

sára használható.

eSata: A belső Sata csatlakozó külső kompakt kivezetése, melyre külső adattároló eszközök

illeszthetőek. Előnye, hogy az eszközök az operációs rendszer újraindítása nélkül is fel és

lecsatlakoztathatóak (hot plug).

Alaplapi bővítő foglalatok:

PCI (Peripheral Component Interconnect) aljzat: alkalmas különféle hang, hálózati, USB és

egyéb átalakító kártyák befogadására.

AGP foglalat: (Accelerated Graphics Port) gyorsított grafikus csatoló videokártyák számára.

PCI Express foglalatok: Olyan állandó bővítő foglalat, mely soros átvitelt valósít meg és

igen nagy adatátviteli sebességre képes.

Processzorfoglalat + ventilátor csatlakozó

Háttértárak csatolófelületei: merevlemezes és optikai meghajtók kapcsán három típus ne-

vezhető meg:

SCSI port ritkán található alaplapra szerelve, speciális szerveralaplapok esetén fordul elő,

ezért szükséges adapterkártya használata. Valójában egy sínrendszer, amely a különböző pe-

rifériák (maximum 16 db) csatlakoztatására szolgál.

PATA szabvány optikai meghajtók esetén még ma is használatos, merevlemezek már inkább

SATA szabványt követnek.

SATA szabvány egy-két optikai meghajtó és nagykapacitású winchesterek során használatos.

Az alaplapok jellemző adatátviteli pontjai az északi és déli hídnak is nevezett chipek, melyek

összeköttetést biztosítanak minden fontos port és foglalatba helyezett eszköz között. Az északi

híd biztosítja a kapcsolatot a legfontosabb hármas, a processzor, az operatív memória és a

videokártya között. A két híd kapcsolatban áll egymással, mivel a déli híd nem áll közvetlen

kapcsolatban a processzorral, ezért az lassabb, az északi híd által közvetetten kommunikál

vele, ezért az gyorsabb.

2.2. A számítógép felépítése 6

6

CMOS RAM + elem az ellátásához: BIOS beállításait is egy 3 V-os lítium-elemről működő

CMOS memória (SRAM) tárolja, akár több évig is.

Tápfeszültség csatlakozó: 220 V-ot transzformálja le.

2.2. A számítógép felépítése 7

7

S/PDIF: (Sony/Philips Digital Interconnect Format

RJ45 adapter

USB 3.0

2.2. A számítógép felépítése 8

8

PS/2

RS 232

LPT port

2.2. A számítógép felépítése 9

9

PCI-Express

2.2. A számítógép felépítése 10

10

2.2. A számítógép felépítése 11

11

Két SCSI csatlakozó

2.2. A számítógép felépítése 12

12

BIOS

2.2. A számítógép felépítése 13

13

CMOS-RAM

Tápegység és csatlakozói