• C.1.1. Põhiriistvara C.1.1.1 Arvutisüsteemi põhikomponendid
  • Arvutisüsteemi struktuur
  • Töötlemisseade
  • C.1.1.2 Lihtsama arvutisüsteemi välisseadmete põhitüübid
  • Järjestik- ja paralleelport
  • Klaviatuurid
  • Võrguseadmed
  • Raadioseadmed
  • USB-seadmed
  • Arvuti komponendid ja arhitektuurid




    Download 145.06 Kb.
    bet1/6
    Sana21.03.2017
    Hajmi145.06 Kb.
      1   2   3   4   5   6













    Projekt EE/06/B/FPP-169000

    Õppematerjalid infotehnoloogia erialale (EUCIP-Mat)
    ARVUTI KOMPONENDID JA ARHITEKTUURID
    Koostajad: P. Prinetto, Politecnico di Torino, A. Cilardo, L. Coppolino ja N. Mazzocca, Napoli Ülikool “Federico II”, Itaalia

    1. Õppetundide arv: 15 õppetundi

    2. Kursuse lühikirjeldus:

    See õppemoodul esitab kaasaegse arvuti arhitektuuri põhialused. Moodul annab tavaliselt arvutisüsteemides olevate riistvara komponentide ning arvutisüsteemide ja protsessorite sisearhitektuuri üksikasjalikud kirjeldused. Lõviosa moodulist on pühendatud sisend- ja väljundseadmetele ning komponentidele, mis on seotud kasutaja suhtlemisele arvutiga.

    Nii näiteks käesolev moodul



    • kirjeldab arvutisüsteemide arhitektuuride võtmeomadusi

    • tutvustab protsessori struktuuri, andes sissejuhatuse säärastele mõistetele nagu registrid, mälud, juhtimisloogika jne

    • selgitab programmide elukaart

    • annab nii teoreetilist kui praktilist teavet arvutites enimkasutatavate mälude kohta

    • tutvustab mehhanisme, mida kasutatakse sisend- ja väljundseadmetega suhtlemise toetamiseks

    • annab üksikasjaliku üheprotsessoriliste süsteemide struktuuri seletuse

    • tutvustab massmäluseadmeid

    • kirjeldab peamiste kaasaegsetes arvutites tavaliselt kasutatavate välisseadmete omadusi

    • annab ülevaate kaasaegsete erinevat tüüpi arvutisüsteemidest




    1. Sihtrühm: IT valdkonna tudengid ja baastaseme professionaalsed töötajad

    2. Eeldused: EUCIP haldussektsiooni esimese moodulina ei sisalda see mingeid nõudeid lugeja varasematele tehnilistele teadmistele.




    1. Kursuse eesmärk: Selle mooduli väljundiks on see, et lugeja saab teadmisi protsessori arhitektuuri kõigist põhiaspektidest, alama taseme programmeerimisest, arvuti sisemisest ülesehitusest ja eri komponentide rollist arvutisüsteemis, koos erilise rõhuga sisend- ja väljundseadmete tööle.


    C.1 Arvuti komponendid ja arhitektuurid

    C.1.1. Põhiriistvara

    C.1.1.1 Arvutisüsteemi põhikomponendid


    Arvuti on seade, mis võimaldab täita programme, st. ette määratud tööoperatsioonide järjestust (juhiseid), suhtlema välismaailmaga sisendinfo saamiseks (sisendandmed) ja toota vastavat väljundinformatsiooni (väljundandmeid).

    Nende süsteemide põhiomaduseks on nende võime lahendada erineva iseloomuga probleeme kasutades mitmesuguseid, spetsiaalselt selleks loodud programme (tarkvara), samas kui füüsiline struktuur (riistvara) jääb samaks.

    Programmi kirjeldatakse keele vahenditega (programmeerimiskeel), mida iseloomustab süntaktiliste ja semantiliste reeglite kogum. Kuigi iga keel on potentsiaalselt võimeline kirjeldama operatsioonide järjestust, siis suurema arvu programmeerimiskeelte olemasolu võimaldab meil valida spetsiifilise probleemi lahendamiseks kõige paremini sobiva keele.

    Arvutisüsteemi struktuur


    Arvutisüsteem sisaldab tavaliselt järgmisi funktsionaalseid üksusi:

    • sisend/väljundseadmed, mis võimaldavad vahetada infot välismaailmaga (kasutajad, lisaseadmed, teised arvutid jne), mis suhtlevad arvutiga. Need teisendavad sellise informatsiooni vajadusel teatavasse formaati, mis sobiks kokku süsteemi siseselt kasutatava formaadiga.

    • Mäluseade, mis on vajalik programmide ja töötlemiseks mõeldud andmete (sisend- ja väljundandmete, vahetulemuste) hoidmiseks.

    • Töötlemisseade (protsessor), mis dekodeerib ja teostab mäluseadmes salvestatud programmi juhendeid.

    • Sidumisseade (siin), mis on vajalik ülalnimetatud seadmete ühendamiseks, et võimaldada nõutud informatsiooni vahetust.



      Arvutisüsteemi arhitektuur

    Töötlemisseade


    Kui programmi teostatakse, siis töötlemisseade ehk protsessor itereerib sama põhisammude järjestust (tuntud ka Von Neumanni tsükli nime all):

    • Mälu lugemine ja järgmise protsessoris teostamisele kuuluva juhendi salvestamine (Juhendi väljakutse samm)

    • Väljaarvutamine, milliseid elementaaroperatsioone peab protsessor tegema selleks, et teostada äsja laetud juhendit (Dekodeerimise samm)

    • Kohaste juhendite operandide kindlaksmääramine ja laadimine (Operandi väljakutse sammud)

    • Juhendite rakendamine elementaaroperatsioonide jadana, mis on määratud dekodeerimise sammul (Rakendamise samm)

    • Tulemuste salvestamine, kui seda nõutakse juhendis (Salvestamise samm)

    • Määrab kindlaks järgmisena teostatava juhendi koha mäluseadmes..

    Üksikasjalik protsessori struktuuri ja töö kirjeldus on toodud käesoleva mooduli 2. ja 3. peatükis.

    C.1.1.2 Lihtsama arvutisüsteemi välisseadmete põhitüübid


    Sisend/väljundseade, mida on nimetatud ka välisseadmeks, teeb võimalikuks sisend- ja väljundandmete vahetuse arvutisüsteemi ja väliskeskkonna (kasutaja, andurid, aktuaatorid, teised arvutisüsteemid jne) vahel. Sisend/väljundseadmed võimaldavad suhtlemist paljude seadmetega ja need vastutavad ka informatsiooni konverteerimise eest protsessori jaoks arusaadavasse formaati.

    Infovahetuseks välisseadmetega protsessor vajab:



    • liidest, mis võimaldaks saata signaale välisseadmetesse ja neid välisseadmetelt vastu võtta

    • füüsilise ühenduse vahendajat, mida nimetatakse siiniks

    • signaalide jada ("protokoll"), mis juhib protsessori ja välisseadmete vahelist suhtlemist.

    Välisseadmed omakorda hõlmavad kaht liiki osi:

    • osa haldavad protokolli koos protsessoriga ja välisseadme enda käitumist, enamasti sõltumatut spetsiifilisest välisseadme poolt täidetavast funktsioonist

    • osa, mis teostab välisseadme spetsiifilist funktsiooni.

    Järgnevalt on toodud peamiste arvutisüsteemis leiduvate välisseadmete kirjeldus.


    Järjestik- ja paralleelport


    Arvutisüsteemis on tavaliselt kaht tüüpi pordid, mida nimetatakse "järjestikpordiks" ja "paralleelpordiks", mis võimaldavad erinevat andmevahetust välismaailmaga.

    Sisemiselt kasutab arvutisüsteem andmete edastamiseks paralleelühendusi: andmed on organiseeritud gruppidesse, milles on teatud arv bitte, tavaliselt on see arvu 8 kordne. Järjestikport järjestab väljuvad või sissetulevad andmed, võimaldamaks andmevahetust välise seadmega ühe juhtme kaudu.

    Paralleelport aga võimaldab sissetulevate ja väljuvate andmete vahetust paralleelselt. Paralleelport oli algselt juurutatud printeritega suhtlemiseks, järjestikport aga loodi aeglaste seadmete nagu klaviatuuride, hiirte, modemite jne jaoks.


    Paralleelpistmik ja järjestikpistmik
    Kummagi pordi nähtavaks osaks on pistmik e konnektor, mis koosneb 9 klemmist järjestikpordis ja 25 august paralleelpordis. RS232 standard määrab pistmiku kuju, iga signaali tähenduse ja järjestikühenduse protokolli.

    Klaviatuurid


    Klaviatuur on kogum klahvidest, mis vastavad tähtedele ja sümbolitele. Klahvi vajutades saadab seade vastava klahvi numbrilise väärtuse arvutisüsteemile.

    Niinimetatud QWERTY klaviatuurid on kõige enam levinud klaviatuuritüüp. Nime on nad saanud ülemise tähestiku rea esimese kuue klahvi järgi. Eri keelte jaoks on olemas erinevaid klaviatuure (näit. itaalia Macintoshi klaviatuuril QZERTY konfiguratsioon).

    Töökeskkondades kasutame sageli niinimetatud ergonoomilisi klaviatuure, millele on antud kasutajasõbralik kuju ning klahvide paigutus, et suurendada klahvivajutuste kiirust. Kaasaegsed klaviatuurid kasutavad traadita ühendusi, mis nõuavad autonoomset energiaallikat ja kasutavad seega patareisid või laetavaid akusid.

    Hiired


    Hiired on osutusseadmed, st seadmed, mis tõlgivad kasutaja füüsilised liigutused ekraanil oleva osuti liikumisteks.

    Kasutaja liigutuste tuvastamiseks kasutasid esimese põlvkonna hiired elektromehhaanilist lahendust: tasasel pinnal liikudes plastikkihiga kaetud metallkuul mõjutas sisemisi andureid, mis tõlgendasid liikumised elektrilisteks signaalideks ja need saadeti süsteemi. Korralikuks tööks vajas see lahendus karedat ja täiesti puhast pinda.

    Viimase 10 aasta jooksul on elektromehhaanilised lahendused asendatud optilistega: hiire alumisel pinnal on punane LED-lamp ja valgusdiood. LED-lamp annab valguskiire, mis peegeldub lauapinnalt ning seda loeb viivitamatult andur, tuvastades sel viisil liikumise suuna. Funktsionaalsuse tõhustamiseks kasutatakse uuemates seadmetes LED-lambi asemel laserkiirt. Nagu klaviatuurid, on ka hiired sageli varustatud raadioühendusega, mis kõrvaldab vajaduse juhtmete järele.



    Traadita klaviatuur/hiir

    Monitorid


    Monitor on seade, mis võtab vastu signaale ning edastab neid kujutise või teksti kujul. Traditsioonilisi monitore nimetatakse ka katoodkiiretoru (Cathode Tube Ray - CRT), neis kasutatud tehnoloogia järgi. Monitoril olevad kujutised moodustatakse niinimetatud pikslite kogumite abil. Iga piksel koosneb sellega seotud kolmest värvikanalist (punane, roheline ja sinine, inglise keele põhjal RGB), millest kokku moodustatakse esitatav punkt.



    TFT monitor

    Võrguseadmed


    Need seadmed võimaldavad kommunikatsiooni mitme süsteemi vahel võrgu kaudu. Seade peab haldama füüsilist ühendust ja informatsiooni tõlkimist süsteemi poolt kasutatavast formaadist võrgus kasutatavasse formaati.

    Ühenduste tüübid võivad olla erinevad, sõltuvalt võrgu olemusest, kuhu süsteem on ühendatud. Näiteks personaalarvuti ühendamiseks Ethernet LAN-iga on meil vaja võrguadapterit, kuid telefoniliinil sissehelistamisteenuse kasutamiseks vajame modemit.





    Ethernet RJ45 konnektor

    Modemid


    Modemid (tuleb ingliskeelsetest sõnadest (MOdulators DEModulators - modulaator/demodulaator) on seadmed, mida kasutatakse analoog-või digitaalandmete järjestikuliseks edastamiseks ja vastuvõtuks.

    Varasematel aastatel kasutati modemeid andmete edastamiseks sissehelistamise teel ja seega nende abil tuli tõlkida digitaalne informatsioon analoogsignaaliks, et seda oleks võimalik edastada telefoniliinide kaudu. Vastuvõtval poolel võttis modem vastu analoogsignaali ning muutis selle vastuvõtva personaalarvuti jaoks arusaadavaks digitaalsignaaliks.




    Modemülekande skeem

    Raadioseadmed


    Välisseadmete ühendamiseks arvutisüsteemiga vajame selleks sobivat meediumi. Üha enam kasutatakse selleks juhtmevabu sidevõimalusi.

    Traadita seadmete ühendamiseks on saadaval mitmesuguseid erinevaid tehnoloogiaid. IrDA (ehk infrapuna) ühendust kasutati algselt personaalarvutite ühendamiseks mobiiltelefonide ja pihuarvutitega. Tänaseks on kasutusele võetud siiski üha rohkem muid raadioühenduse tehnoloogiaid, nagu näiteks WiFi ja Bluetooth, mis tagavad parema töökindluse ja sooritusvõime.




    IrDA konnektor

    USB-seadmed


    USB-pordid on muutunud kõige enamlevinumaks viisiks välisseadmete ühendamisel personaalarvutiga.

    USB-porti ühendatud seadmed saavad toidet selle pordi enda kaudu ning ei vaja välist toiteallikat. USB-protokoll toetab käigultvahetust, st. seadmeid saab ühendada ja lahutada ilma arvuti taaskäivituseta.



    USB konnektor
      1   2   3   4   5   6


    Download 145.06 Kb.

    Bosh sahifa
    Aloqalar

        Bosh sahifa


    Arvuti komponendid ja arhitektuurid

    Download 145.06 Kb.