Embed Size (px)
Citation preview
Gr. 12 Notas Mind Action Series
Die rekenaar verwerking siklus
Wanneer 'n rekenaar werk, is daar 3 stappe. Dit is die toevoer, verwerking en afvoer. Kom ons kyk nou na 'n bietjie verder na wat gebeur wanneer die rekenaar 'n opdrag verwerk. Dit staan bekend as die rekenaar verwerking siklus en word verdeel in 4 dele.
1. Gaan haal
2. Dekodeer
3. Uitvoer
4. Skryf of stoor
Oorweeg die volgende: 'n woordverwerkingsprogram is op die hardeskyf gestoor word en jy, die gebruiker besluit om die program te gebruik. Die rekenaar kode word in die RAM gelaai, gereed vir die rekenaar om te gebruik. Elkeen van die instruksies wat deel van die program uitmaak moet deur die SVE uitgevoer word. So, wat gebeur?
In stap 1 word die eerste opdrag van die RAM gehaal en gelaai in die registers van die Sentrale Verwerkingseenheid (SVE).
Stap 2: Wanneer die instruksie in die SVE gestoor word moet dit vertaal word in die taal van die SVE. Dit staan bekend as die Instruksiestel van die SVE en is uniek aan elk van die verskillende vervaardigers van die SVEs.
In stap 3 voer die SVE die opdrag uit, of verwerk dit wat gedoen moet word.
In die finale stap, stap 4, word die resultate van die opdrag teruggeskryf en gestoor in die geheue vir gebruik deur die res van die program.
Die hele siklus begin nou weer met die volgende opdrag. Eenvoudig is dit nie? In die volgende afdeling sal ons kyk na nuwe tegnologie wat hierdie stappe bespoedig en dus die rekenaar vinniger en meer doeltreffend maak.
1
Dit is een van die redes waarom jy nie 'n program wat geskryf is vir, sê, 'n Apple rekenaar, op 'n IBM rekenaar kan gebruik nie. Hulle het verskillende Instruksiestel in die SVE. Deesdae kan jy ‘n emulator kry wat "voorgee" dat die SVE iets anders is.
Onthou:
Primêre geheue is die RAM en ROM skyfies, Sekondêre geheue is die toestelle waarop ons inligting stoor, soos die hardeskyf, DVD, geheuestokkies ens.
Gr. 12 Notas Mind Action Series
Die Moederbord
http://www.pchardware.co.uk/siteimages/motherboard.jpg
Die heel belangrikste skyfie is die “brein” van die rekenaar is die Sentrale Verwerkingseenheid (SVE) Hierdie skyfie pas in die Socket A connector en beheer elke aspek van die werking van die rekenaar.
Die SVE word in 3 of 4 dele verdeel.
1. Die Control Unit (CU)2. Die ALU (Arithmetic Logic Unit) [(RLE)Rekenkundige Logiese Eenheid]3. Die registers
2
Gr. 12 Notas Mind Action Series
4. Soms cache memory (kasgeheue). Ons sal hierdie gedeelte later in die module bespreek.
http://www.internetblog.org.uk/post/614/is-dual-core-the-same-as-dual-processor/
'n Skematiese diagram van die SVE volg
CU ALU
cache registers
Die Control Unit bevat die stroombane wat al die funksies van die rekenaar beheer en bedryf! Dit is die "Big Boss" van die SVE.Die Rekenkundige Logiese Eenheid is 'n digitale stroombaan wat rekenkundige en logiese bedrywighede uitvoer. Die RLE is 'n fundamentele boublok van die Sentrale Verwerkingseenheid van 'n rekenaar, en selfs die eenvoudigste mikroverwerkers bevat een vir doeleindes soos die instandhouding van timers.Die registers van die SVE is klein stukkies geheue wat gebruik word deur die SVE om die instruksies wat dit besig is om te werk te stoor.
Hoe verskil dit van die gewone geheue van die rekenaar? Die gewone RAM bevat al die instruksies wat nodig is om 'n spesifieke program uit te voer en soos elke instruksie deur die SVE benodig word, word dit oorgedra word via die drade (busse in 'n rekenaar) na die registers in die Masjien Siklus om verwerk te word.
RAM en ROM
Laat ons nou voortgaan met ons bespreking van RAM. Onthou, dit is die tydelike (vlugtige) geheue van
3
Gr. 12 Notas Mind Action Series
die rekenaar wat gebruik word om die instruksies van die programme wat in gebruik is te stoor.
Die twee belangrikste vorms van moderne RAM is statiese RAM (SRAM) en dinamiese RAM (DRAM).Met SRAM, word 'n bietjie van die data gestoor word met behulp van transistors. Hierdie vorm van RAM is duurder om te produseer, maar is oor die algemeen vinniger en vereis minder krag as DRAM, en in die moderne rekenaars, word dit dikwels gebruik as cache memory (kasgeheue) vir die SVE.
DRAM stoor 'n bietjie van die data met behulp van 'n transistor en kapasitor paar, wat saam 'n geheue sel vorm. Omdat hierdie vorm van geheue is goedkoper om te produseer as statiese RAM, is dit die oorheersende vorm van rekenaar geheue wat gebruik word in die moderne rekenaars. Maar, omdat kapasitors gebruik word, is die data is geneig om weg te lek en verlore gaan. Dit beteken dat die DRAM geheue gereeld verfris moet word deur die SVE en is dus stadiger as SRAM.
Ten einde die werking van die e-RAM te bespoedig, is die volgende nuwe ontwikkelings gemaak:
SDRAM - Synchronized Dynamic RAM. Die chip word verkwik slegs wanneer die SVE is vry om dit te doen. Dit is dus vinniger, maar duurder as DRAM.EDORAM - Extended Data Output RAM wat 10-15% vinniger is as DRAM.
Die nuutste RAM skyfies is die DDRSDRAM - Double Data Rate Synchronized Dynamic RAM. Hierdie skyfie verdubbel die spoed van die oordrag van data deur SDRAM. Die heel nuutste DDR skyfie is die DDR3 skyfie met 'n data-oordrag spoed van meer as 1 GHz.
Virtuele geheue
Wat gebeur as jy probeer om te veel programme gelyktydig te gebruik? Byvoorbeeld, jy luister na jou nuutste musiek CD, terwyl 'n video te laai vanaf die Internet, en terselfdertyd is jy besig met ‘n woordverwerkingsdokument vir die skool en die skep van 'n sigblad met die resultate vir jou projek.
Die RAM word gevul kry met al die aktiewe programme. Wanneer die RAM vol is maak die bedryfstelsel gebruik van 'n gedeelte van die hardeskyf wat dien as 'n bietjie ekstra RAM.
Hierdie virtuele of voorgee geheue verhoog die grootte van die beskikbare RAM. Die bedryfstelsel sal die ekstra program instruksies in die geheue laai wanneer dit benodig word deur die SVE, die instruksies word uitgeruil met die instruksies in die geheue wat nie meer benodig word nie. Dit word genoem "page swapping" tussen RAM en die hardeskyf. Dit word outomaties gedoen deur die bedryfstelsel wanneer dit nodig is. Die grootte van hierdie Virtuele Geheue kan gestel word, maar dit is beter as die bedryfstelsel dit beheer. Hierdie stelsel is die omgekeerde van caching. Die nadeel is dat hardeskyf stadiger is as die vinniger RAM vol is. So boet jy spoed in om voort te gaan met al jou programme, selfs as die RAM vol is.
4
Gr. 12 Notas Mind Action Series
http://microsofthelpnow.com/wp-content/uploads/2011/11/virtualMem.png
ROM Skyfies (Leesalleengeheue)
ROM skyfies word gebruik vir die stoor van permanente inligting, bv. ASCII tabel, BIOS, CMOS.
Die eerste ROM skyfie was onveranderlike wat nuttig is vir die stoor van data wat nooit verander was nie, maar as jy data moes verander vir een of ander rede, dan kon hierdie skyfie nie gebruik word nie.
Die PROM (Programmeerbare ROM) is toe ontwikkel, wat toegelaat het dat die inhoud een keer verander kon word.
Die volgende ontwikkeling was die EPROM chip (Erasable Programmable ROM). Hier, kon data skoongemaak word met behulp van ultraviolet lig. Kan jy die probleem hier sien? Ja, sonlig bevat UV-
lig met ander woorde as die rekenaarkas oop is, kan die EPROM skyf uitgevee word.
http://qcwo.com/technicaldomain/iat-resistor-mods-vs-performance-modules-vs-real-chips
5
Daar is ander maniere om die rekenaar se werking te versnel. Dit sluit in trashing, pipelining en hyperthreading. Ons sal in die volgende afdeling daarna kyk.
Gr. 12 Notas Mind Action Series
Die mees moderne vorm van die ROM skyfie is die EEPROM (Electrically Erasable Programmable Prom) wat uitgewis word deur elektriese seine en deesdae meestal in gebruik is.
Die Laai proses (boot)
Die beste plek om te sien waar die ROM skyfies gebruik word is wanneer jy die rekenaar aanskakel. Dit staan bekend as die selflaai van die rekenaar.
Wanneer jy die rekenaar aanskakel gebeur die volgende:
1. Die SVE doen ‘n POST (Power op Self-toets) wat kontroleer dat alle hardeware werk. Dit kry die lys uit die register van hardeware wat gestoor is in die CMOS (Complementary Metal Oxide Semi-dirigent) skyfie.
2. Die volgende stap word genoem die bootstrap loader. Die term bootstrap kom uit die ou frase "Trek jouself op aan jou skoenveters." Die BIOS (Basic Input Output System), deesdae gewoonlik gestoor in dieselfde skyfie as die CMOS, neem nou tydelik beheer van die rekenaar oor. Sy belangrikste funksie is om die bedryfstelsel te laai. Die BIOS laai die kern van die bedryfstelsel in die RAM. Die kern is 'n klein stukkie van die bedryfstelsel en sy enigste funksie is om die volle Bedryfstelsel wat in die sekondêre stoorspasie is, op te spoor.
3. Die bedryfstelsel is gelaai en neem beheer van die rekenaar. Die BIOS help die bedryfstelsel met toevoer en afvoer van data.
6
Aah, nou verstaan ek waarom daar 'n battery op die moederbord is. Aangesien hierdie "lys" toestelle in die CMOS sal verander as jy randapparatuur byvoeg of verwyder van jou rekenaar, moet die data kan verander maar dan permanent gestoor bly. Net so, moet die datum en tyd instelling behoue bly. Die CMOS battery verskaf 'n klein straaltjie krag na die skyfie om te keer dat al hierdie data verlore gaan as die rekenaar afgeskakel word.
Gr. 12 Notas Mind Action Series
Cache Memory (Kasgeheue)
SRAM word gebruik vir kasgeheue. Terwyl die opdrag oorgedra word, is die SVE ledig, daarom voeg ons 'n spesiale geheue wat SRAM gebruik in, die sogenaamde Kasgeheue. Dit dien as 'n tipe "halfweg" huis vir die instruksies en dit versnel die proses.
Daar is 3 tipes cache:
L1 (vlak 1, intern) binne die SVE. Dit is die duurste vorm cache en daarom is daar slegs 'n klein hoeveelheid van L1 cache in 'n standaard rekenaar.
L2 (vlak 2, ekstern) buite die SVE, maar kan óf in die verwerker of op die moederbord wees.
L3 (vlak 3, ekstern) buite die SVE. Hierdie cache is ook op die moederbord tussen L2 en RAM.
Ander vorme van Cache
Daar is 2 ander tipes cache waarmee jy vertroud moet wees:
1. Disk Cache 2. Web Cache
Disk cache
Disk cache is 'n hardeware meganisme wat die tyd wat dit neem om na of van ‘n harde skyf te lees en skryf verspoedig. Deesdae word die disk cache gewoonlik ingesluit as deel van die harde skyf. Die disk cache kan ook 'n bepaalde gedeelte wees van die RAM. Die disk cache stoor data wat onlangs gelees is en, in sommige gevalle, aangrensende data gebiede wat waarskynlik volgende gelees gaan word. Write caching word ook voorsien saam met sommige disk caches.
Web cache
Die web cache is 'n sagteware meganisme vir die tydelike berging (caching) van web dokumente, soos HTML bladsye en beelde, om bandwydte verbruik en bediener belading te verminder, en ook die tyd wat gemors word deur te wag vir bladsye wat afgelaai word. Die web cache stoor afskrifte van dokumente wat daardeur gaan; daaropvolgende versoeke kas bevredig word uit dit wat in die cache is, indien sekere voorwaardes nagekom word. Google se cache-skakel bied 'n manier van die herwinning van inligting van webwerwe wat onlangs afgegaan het en 'n vinniger manier om data te herwin as deur op die direkte skakel te kliek. Dit is soos die stoor van dele van die Internet in 'n boks op jou rekenaar.
7
Sjoe, is dit raak ingewikkeld. Die maklikste manier om te oorweeg verskillende vlakke van die cache iselke tipe oorweeg as 'n manier stasie vir die data op die Oordrag van RAM na die SVE. Hoe nader aan die SVE dit is, die vinniger en duurder is dit.
Gr. 12 Notas Mind Action Series
8
Gr. 12 Notas Mind Action Series
Die kragbron (PSU)
Al die verskillende toestelle en randapparatuur wat aan die moederbord gekoppel word benodig krag om te kan werk. Die krag word vanuit die hooftoevoer elektrisiteit voorsien. Maar daar is 'n probleem. Die elektrisiteit wat voorsien word deur Eskom in Suid-Afrika is 240 volts wat veels te hoog vir die rekenaar en sy toestelle. Binnekant die PSU is 'n transformator wat die hooftoevoer verminder na 'n kragtoevoer wat gebruik kan word deur die toestelle. Daar is ook gewoonlik die een of ander stroombaan wat die rekenaar beskerm teen flutuasies in die krag. Dit sluit trip skakelaars en fuses in.
Randapparatuur
Wanneer 'n nuwe toestel in 'n rekenaar geïnstalleer word, sal dit óf verbind deur middel van 'n poort of 'n gleuf.
'n Gleuf is direk op die moederbord gemonteer en laat jou toe om ‘n rekenaarkaart direk op die moederbord te koppel. Dit word geklassifiseer as 'n interne verbinding en wanneer jy 'n nuwe kaart, insit moet jy die rekenaar eers afskakel om enige skade te vermy. ‘n Poort is 'n eksterne verbinding en dit laat jou toe om 'n toestel te koppel aan die buitekant van die rekenaarboks. Hierdie poort verbind dan na die moederbord, so dit is 'n indirekte verbinding.
Die bedryfstelsel ken twee hulpbronne toe aan die nuwe toestel. Vandag se bedryfstelsels, maar ken hierdie hulpbronne outomaties toe. Dit staan bekend as Plug & Play. Die rekenaar word afgeskakel, die toestel word ingeprop en as die rekenaar weer aangeskakel word sal die bedryfstelsel outomaties die nuwe toestel raaksien, sy drywers laai en rekenaar hulpbronne toeken. Die toestel is nou gereed om gebruik te word.
Indien dit ‘n hot swappable toestel is, kan dit aan die rekenaar gekoppel word sonder om die rekenaar af te skakel en jy sal dalk die rekenaar moet herlaai. Die beste voorbeeld van hierdie soort toestelle is 'n geheue stokkie wat jy aan die USB-poort koppel.
Sodra die nuwe drywer gelaai is sal die bedryfstelsel die volgende 2 rekenaar hulpbronne toewys.
a. IRQ (Interrupt Request) is 'n nommer wat aan die toestel toegeken word en die manier waarop die SVE versoeke van daardie toestel sal hanteer bepaal. Byvoorbeeld, die muis het 'n IRQ van 3 en jou sleutelbord het 'n IRQ van 5 Wanneer hulle albei onderbreek waarnee die SVE (CPU) besig is, sal die SVE eers die versoek van die muis en daarna die sleutelbord se versoek hanteer.b. DMA (Direct Memory Access) is 'n klein stukkie van RAM wat spesifiek gereserveer is vir die nuwe toestel. Die toestel gebruik hierdie geheue met die SVE te kommunikeer.
Ander toevoer/afvoer en stoor toestelle
Daar is 3 Controller kaarte wat aan jou moederbord gekoppel word.
1. Video Controller (Graphics Card) Beheer die monitor, TV Output ens. Let wel: Hoe meer geheue in die kaart ingebou is, hoe beter sal die beeld en resolusie wees. Dit is omdat die grafiese kaart nie nodig het om toegang te verkry tot die RAM op die moederbord nie. Die gleuf wat gebruik word vir hierdie kaart word die AGP (Advanced Graphics Port) genoem. Nuwer rekenaars het nie meer 'n aparte gleuf vir die grafiese kaart nie, aangesien hulle die PCIe gleuf effektief te gebruik.
2D accelerator Card: hierdie kaart het 'n ingeboude verwerker wat beheer hoe die grafika
9
Gr. 12 Notas Mind Action Series
vertoon, daarom is die grafiese beeld duideliker en vinniger. Dit is die sogenaamde Bus Mastering.
3D accelerator Card : Hierdie kaart is dieselfde as die 2D, maar dit het sy eie ingeboude in RAM. Daarom is die grafika nog duideliker en vinniger. Dit is die sogenaamde local bus.
2. Sound Controller- Sound Card stel jou in staat om luidsprekers, versterkers, ens. te koppel. Om stereo klank, kwaliteit klank, oorfone en mikrofone te hoor.
Soundblaster AW64 het 'n tegniek genoem wave table synthesis. Elke klank word afsonderlik gestoor in hierdie tabel. Dit het baie ROM en RAM nodig en is dus duur.
3. EIDE-(Extended Integrated Drive Electronics). Dit is die ouer weergawe van die Secondary Storage Controller (Dit sluit die hardeskyf kontroleerder, die Floppy drive Controller, die DVD-aandrywer kontroleerder ens. in). Dit stel jou in staat om sekondêre stoor toestelle op die moederbord te koppel. Die oorspronklike IDE het slegs toegelaat dat 2 toestelle gekoppel kan word. Die vervaardigers het toe die EIDE ontwikkel wat tot 4 toestelle toelaat. Aangesien hierdie gleuf altyd nodig is het die vervaardigers hierdie kaart direk op die moederbord ingebou. Die toestelle wat gekoppel word, word geklassifiseer as meester en slaaf toestelle. Dit stel ons in staat om 2 toestelle per kabel (gleuf) te koppel
4. Die nuutste metode om sekondêre stoortoestelle te koppel is met behulp van die SATA (Serial Advanced Technology Attachment) konneksie. Dit is baie vinniger as die ouer EIDE verbinding.
Lightscribe Devices
http://en.wikipedia.org/wiki/LightScribe
LightScribe is 'n optiese skyf opname tegnologie wat gebruik maak van spesiaal bedekte skryfbare CD's en DVD skywe om laser-geëtste etikette met teks of grafika te maak, eerder as om etikette en drukbare optiese skywe te produseer.Die LightScribe metode maak gebruik van die laser op 'n soortgelyk wyse as wanneer data na die skyf geskryf word, 'n swart en wit beeld van die etiket word op die bo-kant van die skyf in geëts. Vroeër was die skywe slegs beskikbaar in 'n sepia kleur, maar deesdae is dit beskikbaar in baie monochromatiese kleure.Die doel van LightScribe is om gebruikers toe te laat om direk-na-skyf etikette te skep, met behulp van
10
Gr. 12 Notas Mind Action Series
hul optiese skyf skrywer. Spesiale skyfies en 'n lightscribe CD-skrywer word vereis. Voor of nadat die data ingebrand is, draai die gebruiker die skyf om met die etiket na onder. Die skyf se laser ets dan ‘n beeld aan die etiket kant in.
USB Hubs
'n USB-hub is 'n toestel wat 'n USB-poort in verskeie USB-poorte uitbrei sodat daar meer poorte beskikbaar is. Dit is nuttig wanneer jy baie toestelle wat ingeprop moet word, het.
http://thivafotos.com/4-port-usb-hub/
11
