Operatív memória (belső tár)

1. Operatív memória(belső tár) Az alaplap funkcionális egységei

2. 112 A bemutató tartalma • Az adattárolás elméleti alapjai • Az operatív memória jellemzése • Adatőrző tárak (...ROM) • Adatfelejtő tárak (...RAM) • A belső tárak munka közben

3. Az adattárolás elméleti alapjai

4. Az adattárolás elméleti alapjai 63 Neumann-gép (1945. tavasz) • Program, adat végrehajtáskor legyen egy elektronikus, belső tárban > memória (memory) • A szükséges adatokat (és részeredményeket) elektronikusan a gép a memóriájában, digitálisan, logikailag számjegyként tárolja. A tárolás alapja a kettes számrendszer (bináris tárolás). • A gép belső programvezérlésű legyen, vagyis a működéséhez nélkülözhetetlen programot is tárolja. • Általános célú számítógép > központi vezérlőegység (CPU) • Szükséges egy számolómű > központi aritmetikai egység (ALU) • Szükséges beviteli (input) és kiviteli (output) egység.

5. Az adattárolás elméleti alapjai Az adattárolás fogalmai • memory (angol) – tároló(egység) • operative memory • operatív memória, operatív tár • központi memória, memória • (elektronikus) belső tár • munkatár • főtár • elsődleges tár • ROM (read only memory): csak olvasható memória, ami része a belső tárnak, de a CD-ROM, DVD-ROM háttértáraknál is ezt jelenti • secondary memory: háttértár

6. Az adattárolás elméleti alapjai 112 Belső tár • Adatok, programok tárolása a műveletvégzés idejére • Felépítése: Cím: 0 1 2 ... N-1 1 rekesz – 1 byte rekeszek

7. Az adattárolás elméleti alapjai A helyiértékes számrendszerek I. • Decimális (tízes) számrendszeralapszám: 10számjegyek: 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9.helyiértékek:olvasása: 3 százas 4 tízes (negyven) 2 egyes

8. Az adattárolás elméleti alapjai A helyiértékes számrendszerek II. • Bináris (kettes) számrendszeralapszám: 2számjegyek: 0; 1.helyiértékek:olvasása: 1 négyes, 0 kettes, 1 egyes

9. Az adattárolás elméleti alapjai Konverzió (binárisból decimálisba) • A bináris egész szám: 10110.Váltsuk át decimális számrendszerbe!1x16 + 0x8 + 1x4 + 1x2 + 0x1 = 22 • 101102 = 22

10. Az adattárolás elméleti alapjai Konverzió (decimálisból binárisba) • A decimális egész szám: 37.Váltsuk át bináris számrendszerbe! 37 = 1001012 VÉGE

11. Az adattárolás elméleti alapjai Tárolható kódok száma • 1 biten: 21 = 2 • 2 biten: 22 = 4 • 3 biten: 23 = 8 • 4 biten: 24 = 16 • 5 biten: 25 = 32 • 6 biten: 26 = 64 • 7 biten: 27 = 128 • 8 biten: 28 = 256 • 9 biten: 29 = 512 • 10 biten: 210 = 1024

12. Az adattárolás elméleti alapjai Belső adatábrázolás • Számokfixpontos – egész számok ábrázolása(>16 bit)lebegőpontos – törtek ábrázolása (>32 bit) • Karakterek ábrázolása – mai kódrendszerek:ASCII (7/8 bites)UNICODE (jelenleg 16 bites) • Logikai adatok tárolása (1 bájt, de 1 bit szükséges) • Utasítások ábrázolása – gépi kód

13. Az adattárolás elméleti alapjai Karakterek ábrázolása - ASCII • American Standard code for Information Interchange – Amerikai Kódszabvány az Információcseréhez • Alfanumerikusés vezérlőkarakterek kódolásához használt kódrendszer • Az egész világon elfogadott szabvány a karakterek kódolásához. • 128 karakter 7 bites kódolását valósítja meg. • megegyezik az ISO-7 kódrendszerrel • az ISO-7-ben a karakterek cserélhetőek > nemzeti kódkészletek • a számítógépek többsége a 8 bites kiterjesztett változatot használta. • a kódrendszerből hiányoznak azok a vezérlő kódok, amelyek a már csaknem kizárólagosan használt képernyő orientált rendszerekben használatosak • kialakítása a mechanikus működésű adatmegjelenítő (teletype, telex, géptávíró) perifériák idején

14. Az adattárolás elméleti alapjai Karakterek ábrázolása - UNICODE • 16 bites kódrendszer • Azért hozták létre, hogy ábrázolni lehessen minden létező nyelv minden létező betűjét (beleértve a kínai, japán stb. nyelveket is, ahol minden szó egy írásjel). • Az UNICODE rendszer felülről kompatíbilis az ASCII kódrendszerrel.

15. Az adattárolás elméleti alapjai Adatmennyiség mérése Legkisebb tárolható adat: 1 bit 5,25” 3,5” HD, DD CD DVD HDDVDvagyBlueRay HDD

16. Az adattárolás elméleti alapjai Prefixumok, de melyik? • SI mértékegység rendszer(1000x) • kilo, k • Mega, M • Giga, G ... • Informatika – ajánlás a bináris prefixumokhoz • Kilo, K >> KiB (ejtsd: kibi bájt) • Mega, M >> MiB (ejtsd: mebi bájt) • Giga, G >> GiB (ejtsd: gibi bájt) • Tera, T >> TiB (ejtsd: tebi bájt) • ...

17. Operatív memória(belső tár) Az alaplapfunkcionálisegységei

18. Operatív memória (belső tár) 112 Az operatív memória fogalma, feladata • Olyan tár, melyet a központi vezérlőegység közvetlenül elér. • A számítógép működése alatt tartalmazza a program(ok) utasításait, és az ahhoz kapcsolódó adatokat, azaz a végrehajtáshoz szükséges, valamint a végrehajtás alatt keletkező adatok tárolását biztosítja.

19. Operatív memória (belső tár) 112 Az operatív memória legfőbb jellemzői • Tárkapacitás.Ma már GBájtban mérhető. • Adatelérési idő: az olvasási parancs kiadása és az adat megjelenése között eltelt idő a hozzáférési vagy elérési idő. A tár annál gyorsabb, minél kisebb ez az idő.Nanoszekundumban (ns, nsec) mérjük.1 ns = 10-9 sec. • Adatátviteli sebesség

20. Operatív memória (belső tár) 113 Belső tárak technológiai csoportosítása • Adatfelejtő tárak: a számítógép kikapcsolásakor adattároló képességük megszűnik. • Dinamikus RAM – DRAM • alaplapon • különböző hardver egységekben (nyomtató...) • Statikus RAM – SRAM: nagyobb méretű memóriacellákat használ, gyors az elérési ideje • A CPU-ban lévő tárak: regiszter, cache • CMOS • Adatőrző tárak: a számítógép kikapcsolt állapotában is tárolja az adatokat. • ROM • PROM • EPROM • EEPROM • EEPROM-Flash

21. Operatív memória (belső tár) 253 A legfőbb tárak az alaplapon

22. Adatőrző tárak ROM PROM EPROM EEPROM EEPROM-Flash

23. Adatőrző tárak 113 Az adatőrző belső tárak jellemzése • olyan véletlen elérésű operatív tár, ahová a gyártás után soha (ROM), egyszer (PROM)vagycsak speciális körülmények esetén lehet írni (EPROM, EEPROM, EEPROM Flash ) • mérete állandó • tartalmát a ROM és a PROM kivételével a felhasználó is felülírhatja. • az adatokat kikapcsolás után is képes tárolni • véletlen elérésű tár • az alaplapra integrált adatőrző tár a BIOS

24. Adatőrző tárak 113 Megvalósítás I. (ROM, PROM) • ROM(Read Only Memory - csak olvasható tár):törlése, újraírása nem volt lehetséges • PROM(Programmable ROM - programozható ROM)Félvezető típusú memória, amelyet a ROM-tól eltérően nem a gyártása során, hanem utólag, programoznak be egy speciális eszközzel. Csak egyszer írható.

25. Adatőrző tárak 113 Megvalósítás II. (EPROM) • EPROM(Eraseable PROM) • külön erre a célra készült eszközzel a tetején elhelyezett lencsén át UV-fénnyel törölhető a tartalma, ezután elhelyezhető benne a frissítés.

26. Adatőrző tárak 113 Megvalósítása III. (EEPROM) • EEPROM(Electrically EPROM - elektronikus EPROM) • Az EPROM-hoz közeli félvezető memória, amelynek tartalma elektronikus úton könnyen változtatható. • Az írást, olvasást tekintve a RAM-hoz hasonló elven használható. • Lassan írható, ezért háttértárnak vagy BIOS-ként alkalmazzák • A digitális képműveletek szempontjából az EEPROM a digitális fényképezőgépek memóriaközegeként, jut szerephez.

27. Adatőrző tárak 113 Az adatőrző belső tárak frissítési módja • ROM:törlése, újraírása nem volt lehetséges • PROM:speciális eszközzel egyszer írható, utána csak olvasható tár • EPROM:UV-fénnyel törölhető a tartalma, ezután írható • EEPROM:elektronikus úton írható (ahogyan a RAM is). • EEPROM-Flash: Az írás, olvasás sebességét tekintve RAM-hoz hasonlóan működő tár.

28. Adatőrző tárak 113 Flash • újraírható félvezető memória. • megőrzi az adatokat kikapcsolás után is • példák • digitális fényképezőgép • BIOS (alaplapon) • PenDrive

29. BIOS

30. BIOS 49 Mi a BIOS? • basic input output system– alap be- és kiviteli rendszer • A PC különböző hardveregységeit kezelő szubrutinok gyűjteménye, amit firmware-nek is neveznek. • (szubrutin: a program egy speciális része, ami általában a program futása során többször is végrehajtásra kerül.) • az alaplapra integrált • ma használt technológiai:Flash-EEPROM

31. BIOS 49 A BIOS jellemzői • tartalmazza: • a hardverelemeket kezelő szubrutinokat • POST • az operációs rendszer betöltéséhez szükséges rutin • Bekapcsoláskor megjelenik a monitoron a BIOS • készítésének dátuma, verziószáma, és a fejlesztő cég neve

32. BIOS 49 Hogyan működik a BIOS? • Az egyes perifériákhoz, illetve feladatokhoz rendelt rutinok megszakítások által érhetők el, kiszolgálják az operációs rendszert, valamint a felhasználói programokat. • A megszakításhoz a megszakítási táblázatban elfoglalt helyük alapján egy szám rendelhető, így a BIOS megszakításai is számozottak. • Ha egy pl. egy szövegszerkesztő program figyelni szeretné a billentyűzetet, akkor ezt a BIOS segítségével oldhatja meg.

33. BIOS 49 A BIOS két fő feladata bekapcsolás után • POST (power on-self test)– bekapcsolási önteszt • bekapcsolás után a hardverelemek ellenőrzése • a hibát különféle (rövid, hosszú) sípolással (bip) jelzi • a hibajelzései nem egységesek • az operációs rendszer kulcselemeinek betöltése az adatfelejtő tárba (dinamikus RAM-ba)

34. BIOS 49 A jelentősebb BIOS-t gyártó cégek • AWARD • AMI • PHOENIX

35. BIOS 49 A BIOS, CMOS setup az alaplapon ALAPLAP FLASH – EEPROM - integrált chip * BIOS * POST CMOS – RAM -órajelgenerátor chip része + gombelem az adattároláshoz * BIOS SETUP * TIMER Beállítások Programrutinok

36. BIOS 271 A BIOS setup program • A BIOS rutinok működését befolyásoló,a felhasználó által beállítható értékek megváltoztatására (megtekintésére)szolgáló program. • alaplapon CMOS-RAM, de a számítógép kikapcsolásakor is megőrzi tartalmát az elem használatával • A számítógép konfigurációjáról tárolt adatok mellett tartalmazza azt az óraáramkört (timer), ami folyamatosan méri az időt, és követi a dátumot. • A hardver elemek ezen kívül konfigurálhatók még az alaplapon található jumperrel vagy/ésDIP kapcsolókkal, illetve szoftverek segítségével. elem jumper DIP kapcsoló

37. BIOS 49 Hogyan érhető el a BIOS setup • A BIOS setup elérésének módja a számítógép bekapcsolása után pár másodpercig többnyire a képernyő bal alsó sarkában megjelenik. • pl.:AMI, AWARD:Press Del...(nyomd mega Del-t) • egyéb:Ctrl-Alt-EscCtrl-Alt-Ins,Ctrl-A,Ctrl-S,Ctrl-F1,F10F2

38. BIOS 49 AMI BIOS indításkor • American Megatrends

39. BIOS 49 AWARD BIOS egyik panelje • AWARD Software

40. BIOS 49 Phoenix BIOS menüi • Phoenix Technologies

41. BIOS 49 Egy konkrét BIOS setup bemutatása • AWARD BIOS főmenüi (2003): • MAIN – alapvető rendszerkonfiguráció beállítás • ADVANCED – haladóknak • POWER – energia gazdálkodás beállításai • BOOT – alapvető eszközök beállításai a bootoláshoz • EXIT - kilépés

42. BIOS 49 AWARD BIOS (2003) – MAIN menü

43. BIOS 49 AWARD BIOS (2003) – BOOT

44. Adatfelejtő tárak (RAM)

45. Adatfelejtő tárak (RAM) 113 Az adatfelejtő tárak • A felhasználó írhatja olvashatja, ide kerül a számítógépes munkavégzés során minden elindított program utasítása, valamint adat,részadat. Műveletek: írás, olvasás. • Angol elnevezéssel RAM (Random Acces Memory), azaz véletlen elérésű memória. • a gép kikapcsolásakor elveszti adattartalmát • megtalálható az alaplapon kívül más periférián ispl.: monitorvezérlő-kártya • két jelentős csoportra oszthatók: • statikus RAM • dinamikus RAM

46. Adatfelejtő tárak (RAM) 115 DRAM - SRAM • DRAM • működés közben is adatfrissítésre szorul(néhány ezred másodpercenként) • gyártása egyszerű • olcsó elektronikus tár • SRAM • működés közben megőrzi az adatokat • drága elektronikus tár • adatelérés jobb, mint a DRAM esetén

47. Adatfelejtő tárak (RAM) 115 A dinamikus RAM (DRAM család) • mivel dinamikus, így a tárolt tartalom egy nagyon rövid időn belül megsemmisül, ha nem frissítjük. • az állandó (másodpercenként többszöri) frissítés tulajdonképpen nem más, mint a tár kiolvasása • a felhasználó esetenként cserélheti (pl. alaplapon) félvezető kivitelezésű tárolóeszköz, cellánként egy bitnyi adatot képes tárolni • legkisebb címezhető egysége a rekesz • adat sorszámozott rekeszekben, a rekesz sorszáma:a memóriacím • a (memória)cím a címbuszon keresztüljut el a rekeszbe író, vagy abból olvasóműveleteknél.

48. Adatfelejtő tárak (RAM) 115 DRAM működése *

49. Adatfelejtő tárak (RAM) 118 DRAM a kezdetekben • DRAM chipek az alaplapra integrálva

50. Adatfelejtő tárak (RAM) 118 DRAM illesztőhelyek – SIMM 30 • a legelső memóriamodulok (9 bites elemek) • 386 - 486-os PC-nél jelentősek • kapacitásuk jellemzően 256KB-16MB. • 30 érintkezős • 8 bit