Informatika | Számítógép-architektúrák » Mikroszámítógépek, szigorlati összefoglaló

Szigorlati Vizsgakérdések Mikroszámítógépek 1. A számítógép logikai elve, a működés szükséges feltételei, műveletek (a Neumann elv lényege, működésének alapelve) A számítógépek algoritmus alapján a programutasítások által vezérelve működnek. Primitív eszközök, ugyanis csak azt hajtják végre, amire az ember által készített programok előírást adnak számukra. A számítógép logikailag tehát egy olyan automata, amely bemenettel és kimenettel rendelkezik Működési feltételek: − tárolóegység. − vezérlő egység. − aritmetikai logikai műveletvégző egység. A Neumann elv lényege hogy az utasítások és az adatok ugyanabban a tárban találhatók. Emiatt először az utasítást kell onnan kikeresni, majd ezt követően a szükséges adatokat. Működés alapelve: A gép memóriájához tartozik két regiszter. Az egyik a címregiszter (MAR = Memory Address Register), amely a kiválasztandó tárolóhely címét fogadja be a

kiválasztó dekóder vezérléséhez. A másik regiszter az adatregiszter (MBR = Memory Buffer Register), amely a tároló bemenete / kimenete gyanánt szolgál. Az adatok ezen keresztül kerülnek a tárolóba, illetve kiolvasáskor ezen keresztül jutnak el a gép más részeibe. 2. A számítógépek csoportosítási lehetőségei (teljesítmény kezelt folyamatok alapján): a kis és nagygépek közötti különbségek Számítógép csoportok: - Nagygépek (super computer, mainframe computer). - Középgépek (mini computer). - Kisgépek (small computer). Különbségek: - műveleti sebesség. - tárolók és perifériák kapacitása. - alkalmazási terület és formula. - adatfeldolgozás mértéke. - alkalmazott programok. 1 3. A hagyományos (Neumann elvű) számítógépek funkcionális felépítése, részei (jellemzői, funkcionális egységei - központi egység, tárolók, perifériák - jellemző tulajdonságok) Felépítése: - központi egység (CPU) - vezérlő

egység (CU). - aritmetikai és logikai műveleteket végző egység (ALU). - központi tár illetve memória. - másodlagos vagy háttértárolók. - perifériák (I/O). - beviteli egységek (IU). - kiviteli egységek (OU). - ember gép kapcsolat eszközei. Központi egység: A számítógép lelke mely irányítja a tárolt program alapján a műveletek végrehajtását, az aritmetikai egység munkáját és az I/O egységek közötti adatátvitelt (kivéve egyes perifériák saját vezérlőit). A perifériák és a processzor közötti adatátvitelre a gép buszrendszere szolgál Tárolók: A számítógépek legfontosabb erőforrása a processzor mellett a memória. Itt található a végrehajtás alatt levő program, és a feldolgozásra használt adat is Típusai: - RAM (Random Access Memory) tároló mely írható és olvasható, azaz általános tárolási célra használható. - DRAM (Dynamic Random Access Memory) tároló mely szintén írható és olvasható. Alacsony

teljesítményű és hamar elveszti a tartalmát (ezt ciklikus frissítéssel késleltetni lehet). - SRAM (Static Random Access Memory) tároló mely írható és olvasható jelleggel bír. Nem igényel állandó adatfelújítást, és magasabb működési sebességű, mint a dinamikus változata. - ROM (Read Only Memory) tároló mely csak olvasható, azaz a felhasználó nem tudja közvetlenül módosítani. Egyszer írható csak, mely általában a gyártás során zajlik le - PROM (Programmable Read Only Memory) tároló mely a felhasználó által egyszer tölthető fel. - EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) tároló mely a felhasználó által egyszer törölhető illetve tölthető fel. - EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) tároló, mely a felhasználó által többször törölhető és tölthető fel. 2 Perifériák: − mágnesszalag: Hasonló a hagyományos magnószalaghoz. Mindössze annyi különb- − − − − − − −

− − − − séggel bír, hogy az adatokat digitális úton rögzítik rajta (ilyen periféria: − a DAT (Digital Analog Tape) kazetta, − a TAPE (Streamer) kazetta, − a VIDEO TAPE (Kép Streamer) kazetta). − a mágnesszalagot többféle kivitelben és kapacitásban gyártják. mágneslemez:Egy mágnesezett réteg helyezkedik el a lemez felületén. A lemez lehet merev (Hard Disk) vagy cserélhető (Floppy Disk).Az adattárolás a lemezeken koncetrikus körökön (sávokon) történik. A sávok szektorokra vannak felbontva, melyek egyenként 512 Byte hosszúságúak. Merevlemez esetén több lemez alkot egy csomagot, és az így egymás alatt elhelyezkedő sávokat együttesen cilindereknek nevezzük. merevlemez: Állandó sebességgel forog, és az adatok kezelése a felülettől pármikronynyira levő fejek segítségével történik. Így minden lemezfelülethez tartozik egy fej A winchestereket zárt tokban, pormentesen használják mind a nagygépeken és mind a

mikroszámítógépeken A merevlemezek kapacitása 20 Mega Byte és 10 Giga Byte között mozog hajlékonylemez: Mágnesezhető réteggel ellátott vékony műanyag lemezek, melyek műanyag védőtokkal vannak ellátva. A lemez adatainak a kezelésekor a fej hozzáér a lemezhez, és a meghajtó motorja addig forgatja a lemezt, amíg az írás illetve az olvasás tart Így a hajlékony lemez elérési ideje több mint a merev lemezé. Mérete 5, 25 illetve 3, 5 colos lehet, még kapacitása 360 Kilo Byte és 1.44 Mega Byte (288 Mega Byte) között mozog (a hajlékony lemezek segédprogramok segítségével le-, illetve felformázhatók). optikai lemez: Felülete egy vékony speciális ritkafémmel van ellátva, melyet mágnesezhető réteg borít. Ezt lézerrel helyileg felmelegítik, és egyúttal mágnesezik is A fém lehűlte után a rögzített adatsor bármikor visszaolvasható. Kapacitása 21 Mega Byte CD (Compact Disk) lemez: Felületén az adatrögzítés a hanglemezekhez

hasonló módon spirális pálya mentén történik. Az adatok felvitele először a mesterlemezre kerül, melyre lézersugárral kicsiny lyukakat égetnek. Erről a lemezről készül a nyomólemez, illetve az adatlemez. A műanyag réteg felületére egy igen vékony fémréteg kerül, melyet egy újabb áttetsző műanyag réteggel védenek a sérülésektől. Eme lemezek alapértelmezés szerint egyszer írhatóak, de léteznek többször írható változatok is. Kapacitása 550-750 Mega Byte között mozog. zip drive. Hasonlóan működik, mint a mágneslemez Annyi különbséggel bír csak, hogy külön program szükséges a kezeléséhez, melyben automatikusan használatra kerül minden adatrögzítéskor a Zip nevű tömörítőprogram. képernyős kijelző: A szükséges adatok jeleníthetők meg rajta mind karakteres és mind grafikus formában. Így tehát alkalmas a szöveg mellett ábrák megjelenítésére is Különböző felbontásban és színszámban gyártják.

adatkivetítő: Írásvetítőre téve a monitor helyettesíthető vele. Segítségével az adott kép többszörösére nagyítható. billentyűzet: Kisebb mennyiségű adat bevitelére, valamint a gép közvetlen vezérélésére szolgál. Normál és mikrokapcsolós kivitelben gyártják különböző betűkészletekkel nyomtató: Az adatok papíron történő megjelenítésére szolgál, mely szintén alkalmazható normál és grafikus üzemmódban is. Különböző típusokban gyártják rajzgép: Az adatok papíron történő megjelenítésére szolgál, mindössze annyi különbséggel hogy elsősorban rajzok készítésére hivatott. Szintén többféle kivitelben van forgalomban 3 − szkenner: Segítségével kész képeket, fotókat vihetünk be a számítógépbe viszonylag gyorsan és megbízhatóan. Kézi és asztali kivitelben gyártják, különböző felbontással − egér, hátegér. Mindkettőnek ugyanaz a funkciója Segítségükkel a képernyőn levő

hozzájuk rendelt kurzort mozgathatjuk Több féle kivitelben gyártják − fényceruza: Segítségével a képernyőre látszólag írhatunk, melyet a gép érzékel és feldolgoz. − modem: Telefonos csatlakozóegység, mellyel a számítógép telefonvonalon keresztül csatlakozhat más gépekhez. − hálózati csatlakozó: Segítségével helyi számítógép hálózatokhoz csatlakoztatható a számítógép. − egyéb kártyák: A számítógép rendszeregységében elhelyezkedő módosítható áramköri lapok. Segítségével különböző perifériák kezelhetők 4. A hagyományos rendszerű számítógépek jellemzői és korlátjai Jellemzői: - a gép tartalmaz egy közös tárolót, amely egyaránt tárolja a végrehajtandó program utasításait, valamint az utasítások által feldolgozandó adatokat is. - a gép vezérlő egysége a tárolt program utasításait egyenként sorra véve oldja meg a kívánt feladatot. - a program utasításai által megkívánt

aritmetikai és logikai műveletek elvégzésére egy önálló egység szolgál. - az adatok és a program bevitelére illetve kihozatalára önálló egységek szolgálnak. Korlátok: A hagyományos felépítésű számítógép eredeti formájának hibája, hogy a rendelkezésre álló erőforrásokat rosszul használja ki, és egyidejűleg csak egy program hajtható végre, így tehát az erőforrások nem megoszthatók. Ezt küszöböli ki az operációs rendszer 4 5. A központi egység feladatai, főbb részei, regiszterei A központi egység feladata a tárolt program alapján a műveletek végrehajtása, az aritmetikai egység és az I/O perifériák közötti kapcsolat. Részei: - vezérlő egység (CU = Control Unit) melynek feladata a program utasításai vagy külső kérelmek alapján a gép részeinek az irányítása. Ez az egység az aritmetikai egység műveleteinek az irányítást, az egyes adatvonalak nyitását illetve zárását és a külső egységek

vezérlését végzi - aritmetikai egység (ALU = Arithmetic Logical Unit) mely az utasításokban előírt aritmetikai vagy logikai műveleteket hajtja végre. A bináris műveletek elvégzésére alkalmaz és a kettes számrendszer alapján történő műveletvégzés mellett többnyire a decimális aritmetika szerint is képes műveleteket végrehajtani. Amennyiben az elvégzendő aritmetikai műveletek száma nagy, vagy lebegőpontos számokkal kell számolnunk úgy erre a célra a főprocesszor mellé matematikai társprocesszort is elhelyezhetünk (az új Intel 80486-os processzorok ezt magukba foglalják). Regiszterek: - utasításszámláló regiszter (PC = Program Counter vagy IP = Instruction Pointer) amely mindig a soron következő utasítás memóriabeli címét tartalmazza. A kezdő értékét az operációs rendszeren keresztül kapja a program indítása előtt - utasításregiszter (IR = Instruction Register) mely a vezérlő egység fontos része, és a tárból

kikeresett utasítást fogadja be arra az időre, amíg a vezérlő egység az utasítás műveleti jelrésze alapján meghatározza az elvégzendő műveletet, és ennek alapján elindítja a végrehajtást vezérlő mikroprogramot. - állapotregiszter (SR = Status Register) és vezérlőregiszter (FR = Flag Register és CR = Control Register) melyek egy vagy több regiszteren belül tárolnak vezérlő és ellenőrző jeleket. A műveletek végrehajtásának eredménye alapján bekövetkező állapot jellemzőit tükrözi viszsza a regiszter egy-egy helyértéke. - veremmutató regiszter (SP = Stack Pointer) mely a veremtároló legfelső elemét jelöli ki. Adatokat csak a verem tetejére lehet tenni, és onnan is lehet kivenni (ez a LIFO = Last In First Out módszer). A veremmutató mindig arra a tároló helyre mutat, ahová a következő adatot elhelyezi (push művelet) vagy onnét leveszi (pop művelet). - bázis regiszter (BR = Base Register) mely az operandusok címéhez

használt regiszter. Nem minden processzornál fordul elő, illetve egyes processzoroknál más néven fordul elő. - indexregiszter (IR = Index Register) amely az operandusok címzését segíti elő. Nem fordul elő az összes processzortípusnál. - pufferregiszter (PR = Puffer Register) amely a processzor belső adat és címsínjét választja el a külső sínrendszertől. Szintén csak bizonyos processzoroknál alkalmazható 5 6. Numerikus adatok tárolási formái (fixpontos, lebegőpontos, pozitív, negatív számok, IEEE 754 lebegőpontos szabvány) Fixpontos: A szám kettes számrendszerbeli együtthatóit kell elhelyezni a rendelkezésre álló véges hoszszúságú rekeszbe. A kettedes pontnak minden gépnél rögzített helye van, mégpedig a legértékesebb bit előtt, vagy a legértéktelenebb után Az első esetben a gép az értéket törtszámként, még a második esetben egész számként értelmezi. A kezelhető számtartomány erősen korlátozott és a

tárolóhely hosszától függ Felhasználható tárolóterülete 2-4 Byte Lebegőpontos: A számok tárolása hatványkitevős formában többnyire nullára normalizált alakban történik. Mivel a számrendszer alapszáma rögzített, ezért elegendő csak a mantissza és a karakterisztika tárolása. Tehát ez az adattárolási forma mindig egy számpár, ami a mantissza (fixpontos tört) és a karakterisztika (fixpontos egész) együttes tárolását és kezelését jelenti. Felhasználható tárterülete 4-6-8 Byte Pozitív / negatív számok: Nyilvánvaló hogy ezeket a számokat is ábrázolni kell valahogy. Erre a célra (mármint az előjelzésre) a tárolt jelsorozat legmagasabb helyértékű bitjét, az előjelbitet használjuk fel Ha az előjelbit értéke 0, akkor a szám pozitív. Ha pedig 1, akkor a szám negatív A negatív számok tárolására négyféle módszert használnak a számítógépeknél. Ezek: - előjeles abszolút értékes. Az előjelbiten ábrázolódik

a szám pozitív vagy negatív volta, még a többi helyi értéken a szám abszolút értéke áll. - egyes komplemens kódú. Az n-1 számbiten az előjeltelen tárolandó számérték, még az adott tároló hosszon ábrázolható legnagyobb számra a 2 n-1-1-re kiegészítő szám jelsorozata törölődik. - kettes komplemens kód. Az előjeltelen számadatot az adott tároló hosszon ábrázolható legnagyobb számnál egyel nagyobb számra tároljuk. - 2 n-1 többletes kódtárolás. A tárolandó számértékhez az adott tároló hosszon ábrázolható számnál egyel nagyobb számnak megfelelő értéket adunk hozzá. IEEE 754 lebegőpontos szabvány: A nyolcvanas években az amerikai villamosmérnökök szervezete (IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers) dolgozta ki. A szabvány az adatformátumokat és a lebegőpontos műveletek közét is definiálja. Három lebegőpontos formát definiál Ezek: - egyszeres pontosságú, 32 Bit hosszúságú. - dupla

pontosságú, 64 Bit hosszúságú. - kiterjesztett pontosságú, 80 Bit hosszúságú. 6 A lebegőpontos számokkal végzett műveletek problémája a túlcsordulás és az alulcsordulás megfelelő kezelése. A szabvány ezek kezelésére további adatformátumokat határoz meg Ezek: - normalizált adatformátum. - denormalizált adatformátum. - nulla számérték adatformátum. - végtelen érték adatformátum. - nem meghatározott számérték adatformátum. 7. Numerikus adatok tízes számrendszerbeli tárolása, nem numerikus adatok tárolási formái, egyéb tárolási formák Tízes számrendszer: Ebben a kódrendszerben a tízes számrendszerbeli számok számjegyeit egyenként konvertáljuk át az alkalmazott bináris kódba. Ábrázolásukhoz 4 Bit szükséges Legáltalánosabban használt kód a BCD (Binary Coded Decimal) kód. Nem numerikus adatok: Amikor a tárolt adatokkal nem kívánnak aritmetikai műveleteket végezni akkor alfanumerikus adatokat használnak.

Elterjedt ábrázolási formái az ASCII (American Standard Code for Information Interchange) és az EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code). Egyéb tárolási formák: - jelölt adattárolás: A tárolt adat kiegészül olyan információkkal, amelyek az adatfelhasználás módját befolyásolják és meghatározzák. - deszkriptoros adattárolás: Az egyszerűbb adatstruktúrák kezelését biztosítja kiegészítő információk hozzáadásával. - összetett adattárolás: A szoftver szintű adatkezelést segíti. 8. Utasítások felépítése, utasítások szerkezete (több-, és egycímes utasítások, tipikus processzorok utasításkészletei) Utasítás felépítése: − műveleti jelrész: Az elvégzendő feladat fajtáját adja meg a processzornak. − címrész: A művelet végrehajtásához szükséges adatok memóriabeli helyének címeit tartalmazza. − kiegészítő rész: A műveleti jel értelmezéséhez ad módosító leírást. 7

Utasításszerkezetek: négycímes utasítás: - műveleti jelrész. - első operandus címe. - második operandus címe. - eredmény címe. - következő utasítás címe. háromcímes utasítás. - műveleti jelrész. - első operandus címe. - második operandus címe. - eredmény címe. kétcímes utasítás. - műveleti jelrész. - első operandus címe. - második operandus címe és az eredmény címe. egycímes utasítás. - műveleti jelrész. - operandus címe. nullacímes utasítás. - műveleti jelrész. Processzorok utasítás szerkezete: − egyszerű utasításszerkezet: Az utasításszerkezet egyértelmű, az egyes részek feldolgozása mindig ugyanúgy történik. Ilyen a DEC PDP-11-es processzor − kevésbé összetett utasításszerkezet: Az utasításszerkezet nem túl egyszerű, de még áttekinthető. Ilyen az Intel processzorcsalád − összetett utasításszerkezet: Az utasításszerkezet áttekinthetetlen és bonyolult szervezésű. Ilyen a Motorola

processzorcsalád. 9. Címzési eljárások (feladatuk, fajtái, tipikus processzorok jellemző címmódosítási eljárásai) Feladatuk: A címzési eljárások feladata a pontos címek kiszámítása és meghatározása. Fajtái: - közvetlen: Az utasításban maga a tárolóhely cím található, mely vonatkozhat a memóriára vagy a processzor regiszterére. - Abszolút: Az utasítás a tényleges címet tartalmazza. - Relatív: Ekkor valamilyen alapcímhez viszonyított címet tartalmaz az utasítás. - Közvetett: Az utasításban megcímzett tárolóhelyen nem az operandus található, hanem annak címe. - Literális: Az utasításban található az operandus. - Indexes: A megcímzett tárolási hely címértéke folyamatosan - növelhető. 8 Processzorok címzése: - Intel címzési módjait a MODE byte írja le. Az egyik operandus helyét a MODE byte MOD és R/M mezői határozzák meg, még a másik operandus helyét mindig valamelyik regiszterben található REG mező

tartalma. - Motorola címzési módjait az utasítások MODE és REG mezői határozzák meg. A kialakított rendszer hasonlít a DEC PDP-11 típusú minigépek címzési módjaihoz, de attól bizonyos mértékig elmarad. 10. Utasítástípusok, utasítások csoportosítása, utasításkészlet (CISC, RISC processzorok utasításkészleteinek összehasonlítása) Utasítástípusok: - átviteli utasítások: A gép két része közötti adatátvitelre szolgálnak. - műveleti utasítások: Aritmetikai és logikai műveletek végrehajtására szolgálnak. - vezérlő utasítások: A program vagy a gép működését befolyásolják. Utasításcsoportok: - tároló utasítások: Az átvitel memória-regiszter, regiszter- memória vagy regiszter-regiszter között történhet csak meg. - veremkezelő utasítások: Átvitelt bonyolítanak le a verem teteje és egy meghatározott regiszter között. - periféria utasítások: Az átviteli utasítások külön csoportja. - programozott

átvitel: Az átvitel karakterenként történik az adott periféria figyelésével. - megszakításos átvitel: A periféria kezdeményezi az átvitelt, amikor készen áll annak fogadására. - közvetlen memória elérés (DMA = Direct Memory Access): A leggyorsabb átvitel, főleg karakterek átvitelekor. - aritmetikai műveleti utasítások: A bináris egészek összeadására és kivonására szolgáló utasítások. - logikai műveleti utasítások: Néhány elem logikai műveletét teszi lehetővé. - léptető utasítások. Az operandusok bitjeit jobbra vagy balra egy vagy több helyiértékkel elforgatják - bitműveleti utasítások. Az operandusok egyes bitjeit ellenőrizhetjük, vagy beállíthatjuk 0, illetve 1 értékre. - karakterlánc műveleti utasítások: Egy karakterláncban kereshetünk meg karaktereket, illetve hosszabb-rövidebb karakterláncot összehasonlíthatunk. - feltétel nélküli ugró utasítás: Végrehajtása után a processzor a program egy másik

pontjáról folytatja az utasítások feldolgozását. - feltételes ugró utasítás: A processzor az utasítás műveleti jelrésze által előírt feltétel teljesülését ellenőrzi. - szubrutinhívó ugrás: A vezérlés joga átkerül az utasításban megadott címen kezdődő szubrutin első utasítására, és az itt levő utasításokat mindaddig hajtja végre, amíg egy viszszaugró utasítást nem talál. - visszaugró utasítás: Egy alprogramból visszaugrat a kiindulási helyet követő utasításra. - ciklusutasítás: A programutasítások végrehajtását segíti elő, egy feltétel teljesüléséig 9 - megszakítást engedélyező és tiltó utasítás: A programból meglehet tiltani a perifériák által kezdeményezett kérelmek elfogadását, illetve lehet engedélyezni azok újbóli elfogadását. - leállító utasítás: Végrehajtása után a processzor megszűnteti a program további feldolgozását. 10 Utasításkészlet: Egy processzor

utasításkészlete alatt azon elemi utasításokat értjük, amelyek végrehajtására hardver szinten a processzor alkalmas. CISC processzorok: - az utasítások bonyolult műveletsor végrehajtását eredményezik. - sokféle utasítás és címzési mód használatára van lehetőség. - sokféle tárolót közvetlenül igénybevevő megcímző utasítás használatának lehetősége. - mikroprogramvezérelt utasítás-végrehajtás. - változó hosszúságú utasítások. RISC processzorok: - kevésbé bonyolult utasítások. - kevés utasítás és címzési mód használata. - memóriahasználatra csak két utasítás áll rendelkezésre. - az utasítások végrehajtásához nincs mikroprogram. - az utasítások rögzített hosszúságúak. 11. Műveletek végrehajtása I (aritmetikai műveletek) Műveletek fixpontos számokkal: - összeadás: A feldolgozások legfontosabb művelete, mivel a többi elemi művelet is visszavezethető erre. Ez a művelet helyértékenként

történik Túlcsordulás léphet fel ha az eredmény nagyobb, mint az adott tárolóhelyen ábrázolható legnagyobb szám. - kivonás: Visszavezethető az összeadásra, ha a negatív számok tárolására a kettes komplemenskódot használják. Két operandus kivonásakor a negatív számot komplementálni kell, majd egy másik operandus értékével össze kell adni. Az összeadást a tárolóhely teljes hosszán kell végezni (beleértve az elő jelbitet is). A legfelső helyértéken keletkező átvitelt (amely kicsordul) figyelmen kívül kell hagyni. Ha az eredményelőjele 1-es értékű lesz (azaz a szám negatív) akkor azt kettes komplemens formában kapjuk meg (ezért vissza kell alakítani, azaz vissza kell komplementálni). - szorzás: Elvégzésekor az eredmény hosszúsága kétszerese az operandusok hosszának, tehát az eredményt befogadó akkumulátornak is kétszeres hosszúsággal kell bírnia. Továbbá szükséges még egy-egy regiszter a szorzónak és a

szorzandónak. - osztás: Algoritmusa bonyolultabb, mint a szorzásé, és felépítése erősen függ az adott tárolási formától. Sorozatos kivonással azaz visszaállító algoritmussal történik Tehát ha a kivonás eredménye negatív, akkor vissza kell állítani az eredeti (kivonás előtti) értéket. 11 Műveletek lebegőpontos számokkal: általánosított módjai (memória átlapolás, átlapolt címzés, perifériacímzés, adatmérettõl függõ címzési módok) Memória átlapolás : A memóriát a címzés szempontjából blokkokra bontják, mindegyikhez külön hozzá férési lehetõséggel. A felbontás 2,4,8 tömbre történhet Címzései : - alacsony címû megosztás: A memória blokkokra bontása a címzés szempontjából. - magas címû megosztás: Ez a modularizált, egymástól független memóriablokkok használatát teszi lehetõvé. Átlapolt címzés : A memória-elérés másik lehetõsége. Ez a technika a tárolóciklusnak a feléledési

idõtartamát használja fel arra, hogy egy újabb címzési folyamatot indítson el a processzor. Ez a címzés nem vonatkozik ugyanarra a tárolótömbre, ezért a tárolót tömbökre kell osztani (általában két tömb elegendõ). Perifériacímzés : A processzor úgy tud hozzáférni az egyes erõforrásokhoz, hogy meghatározza az eszközt és az adatátvitel irányát. Módszerek : - közvetlen elérési mód: Alkalmazásakor a memória illetve a perifériák elérésére használt utasítások mûveleti kódja közvetlenül meghatározza az írás/olvasás helyét az M/IO jel beállításával. A választás után az egyes eszközök ugyanúgy címezhetõk - beágyazott elérési mód: Esetében a perifériák ugyanúgy címezhetõk mint a memória. A perifériák mint a memóriaterület egyik részén elhelyezkedõ tárolóhelyek használhatók. Ekkor bármelyik memóriára hivatkozó utasítás egyaránt elérheti a memóriát és a perifériát. Adatmérettõl függõ

címzés : A memóriahasználat során a processzor által igényelt adatméret igen változó lehet. Ennek gyorsítása csak úgy érhetõ el, ha az adatsínen mindig a lehetséges maximális adatméretnek megfelelõ adatszó kerül átvitelre. Ez a mikroprocesszornak az adatsínje miatt 2 vagy 4 Byte lehet. A processzor két jelet használ a címkiválasztásra : - adatméret jel. Értéke megszabja hogy a processzor hány byte-t olvasson ki egy 4 byte-os szó területérõl. - byte engedélyezõ jel. Értéke meghatározza hogy egy 4 byte-os memóriaterület mely byte-jai legyenek kiolvashatók. Az egyes processzortípusok a gyorsítás érdekében az adatok memóriabeli kezelését is szabályozzák. Fajtái: 1. rendezett adatelhelyezés: A memória címzése szempontjából a néggyel osztható cím a kiinduló pont, és ezen belül lehet kiválasztani a kívánt adatterületet. 2. rendezetlen adatelhelyezés: A memória bármelyik byte-ja közvetlenül címezhetõ 12 22. A

buszrendszer lényege, feladata, részei (belsõ és külsõ buszrendszer, busz használói, buszprotokoll fogalma) Lényege: A buszrendszer a gép különbözõ részit köti össze szabályozott, egységes módon. Az egyes részek tehát ezen keresztül továbbíthatnak egymásnak adatokat, vezérlõ jeleket. Feladata: 1. az adatátvitelben résztvevõ eszközök kijelölése 2. az adatátvitel irányának maghatározása 3. a kapcsolatban résztvevõ eszközök mûködésének összehangolása Belsõ buszrendszer: Az elérni kívánt teljesítmény szabja meg. Nagyobb teljesítményû processzorok esetében az átvitelek gyorsítása érdekében három sínes rendszert alakítottak ki (esetében a címsín mellett külön adatsín áll az írás/olvasás fogadására, még a vezérlõsín nem szerepel a sínrendszer részeként).Kisebb teljesítményû processzoroknál a kétsínes (adat és címsín) rendszer az elterjedt. Külsõ buszrendszer: Az összekapcsolt területek alapján

lehet helyi sín (a processzor hajtja meg), rendszersín (a processzort köti össze a gép egyes részeivel) és memóriasín. Részei: 4. címsín: Az eszközök címzését szolgálja 5. adatsín: A processzor küldi/fogadja rajta az adatokat 6. vezérlõsín: A processzor küldi/fogadja rajta a vezérlõjeleket Busz használói: A buszt egy idõben csak egy eszközpár használhatja. A busz használatát valamely eszköz kezdeményezi, melyet aktív eszköznek (master) neveznek. A fogadó vagy végrehajtó eszközt passzív esz- köznek (slave) hívják. A busz használatát eredményezõ folyamatot a passzív eszköz indítja azzal, hogy jelzést ad a processzornak valamilyen feladat elvégzésére. Ez kétféle lehet: 7. vektoros buszfoglalás: A passzív eszköz saját megszakító logikával rendelkezik, melynek jelzésére a processzor egy elfogadási jelzést küld ki, valamint az eszköz azonosítóját. A második elfogadási jelre a passzív eszköz egy a megszakítás

okának megfelelõ vektort helyez az adatvonalra mely alapján a processzor lefoglalja a buszt. 8. nem vektoros buszfoglalás: Minden passzív eszköz önálló megszakítással rendelkezik, mely alapján a processzor azonnal el tudja dönteni hogy ki küldte a jelzést, és el tudja indítani a busz lefoglalását. 13 Buszprotokoll: A buszrendszer mûködésére vonatkozó szabályrendszert buszprotokollnak nevezik. Ez megszabja a mûködési szabályokat, a mechanikus és elektromos jellemzõket és azt hogy milyen eszközök kapcsolódhatnak a buszra. 23. A buszrendszer mûködése (vezérlés módja, szinkron és aszinkron buszvezérlés, kézfogásos technika) Vezérlés módjai: 1. szinkron ütemezésû buszok: Saját órajellel rendelkeznek, és ezek ütemei szabják meg a buszon zajló mûveletek idõbeli lefolyását. 2. aszinkron ütemezésû buszok: Saját órajellel nem rendelkeznek, és folyamataik illetve mûveleteik lefutását az egymást követõ elemi lépések

befejezése szabályozza. Szinkron vezérlés: A buszra kapcsolt, és az átvitelben résztvevõ eszközök azonos ütemezéssel dolgoznak. Az ütemezés történhet a vezérlõjel azonos élével, de lehetséges a jelek ellenkezõ élével is vezérelni az egyes folyamatokat. Egyszerû mûködést eredményez, de tervezése nagyon hosszadalmas, mivel az egyes fázisok idõtartamát össze kell hangolni. Aszinkron vezérlés: A két összekapcsolt eszköz mûködtetése nem azonos ütemezéssel történik, de ugyanakkor az összekapcsolt eszközök saját ütemezéssel rendelkezhetnek. A párhuzamos folyamatok és mûveletek lefutását, összehangolását az egymást követõ elemi lépések befejezése szabályozza. Kézfogásos technika: A kérés visszaigazolás az eszközök kapcsolatainak kezelésébenelterjedt megoldás. 24. A buszfoglalás módszerei, kapcsolatok gyorsítása Buszfoglalás: A buszhasználat jogának eldöntésére szolgáló folyamat. Módszerei: 1. soros

kiszolgálás: Az eszközök sorba vannak kötve, és a lánc mentén az elhelyezkedésük szabja meg hogy mikor kaphatják meg a busz használatát A vezérlõhöz legközelebbi eszköz prioritása a legmagasabb Ebben a rendszerben a processzor a legalacsonyabb prioritású 2. párhuzamos kiszolgálás: Minden eszköz önálló buszkérõ és buszengedélyezõ vezetékkel rendelkezik A beérkezõ igényeket a vezérlõ logika sorolja, dekódolja és a legmagasabb prioritású eszköz számára engedélyezi a busz használatát 14 Módszerek soros kiszolgálásnál: 1. soros buszhasználat engedélyezés: A buszkérelem beérkezése után az engedélyezõ jel végighalad a láncon, majd az elsõ kérelmezõ letiltja a jelet és igénybe veszi a buszt. 2. soros buszkérelem engedélyezés: A buszkérést jelzõ jel halad végig a láncon, és az az eszköz kapja meg a buszt melynél nincs magasabb prioritású eszköz. 3. soros engedélyezés: Egy buszkérõ és buszengedélyezõ

jel halad végig a láncon, és az az eszköz amely igénybe akarja venni a buszt, letiltja az alacsonyabb prioritású eszközöket. Módszerek párhuzamos kiszolgálásnál: 1. egyszerû körbejáró: A buszengedélyezés után minden eszköz egyel alacsonyabb prioritást kap 2. elfogadástól függõ körbenjáró A buszkérelem után minden eszköz egyel magasabb prioritást kap. 3. véletlenszerû: A prioritási sorrend minden kiszolgálás után újra kiosztásra kerül 4. egyenlõ Több igény esetén a vezérlõ egyenlõ valószínûséggel szolgálja ki bármelyik igényt. 5. legkevésbé használt eszköz: A buszt legrégebben nem használt eszköz kapja meg a buszt elõször. 25. A megszakítási rendszer lényege, megszakítások kiszolgálása Lényege: A megszakítási rendszer lényege hogy a folyamatok közben keletkezõ eseményeket a processzor valamilyen úton fel tudja dolgozni. Erre szolgál a számítógép megszakítási rendszere, mely a megszakítási

kérelemkor jelet küld a processzornak. Kiszolgálása : 1. az eszközváltó beállítja az interrupt vonalat, jelezve ezzel a megszakítást 2. a processzor visszaigazolja a kérelem elfogadását 3. az eszközvezérlõ az adatvonalra helyezi a megszakítási vektor sorszámát 4. a processzor eltárolja a megszakítási vektor sorszámát 5. a processzor elmenti az utasításszámláló és az állapotregiszter tartalmát a veremtárolóba 6. a vektortáblából a processzor a sorszám alapján kikeresi a kiszolgáló rutin kezdõcímét, és betölti az utasításszámláló regiszterbe, majd elkezdi a kiszolgáló rutin végrehajtását. 7. a megszakított feldolgozás részeredményeinek elmentése a regiszterbõl a verembe 8. a megszakítást kérõ eszköz azonosítása egy külön tárolóhely felhasználásával 9. a kiszolgáláshoz szükséges paraméterek begyûjtése 10.a megszakítást okozó esemény kezelése 11.a megszakítás befejezõdésének jelzése 12.a

felfüggesztett feldolgozás adatainak a visszatöltése a regiszterekbe 13.a kiszolgáló rutin befejezése és visszatérés a feldolgozó programhoz 14.az elmentett utasításszámláló és állapotregiszter visszatöltése a feldolgozás folytatására 15 26. Megszakítások sorolása, többszintû megszakítás-kiszolgálás Sorolása: A megszakítási kérelmeket a prioritási elv felhasználásával szolgálják ki. A kiszolgálás meghatározása történhet szoftver úton, egy kiszolgáló program segítségével (amikor a programbeli vizsgálati sorrend meghatározza a kiszolgálás sorrendjét és az eszközök prioritását),vagy a megszakítást vezérlõvel azaz a szoftver és a hardver együttes alkalmazásával. A megszakítási sorrend történhet centralizált (tehát megszakítás-vezérlõ alkalmazásával) vagy decentralizált (az egyes eszközök felhasználásával) módon Többszöri megszakításkezelés: 1. egyszintû megszakítási rendszer: Nincs

lehetõség a kiszolgáló rutin felfüggesztésére egy újabb megszakítási kérelem érdekében. 2. többszintû megszakítási rendszer: A megszakítást kiszolgáló rutin is megszakítható, de csak bizonyos szabályok betartásával. Ezek : 1. a kiszolgáló rutin a vele egyezõ vagy nála alacsonyabb prioritású megszakítási kérelmeket letiltja 2. a kiszolgáló rutin a folyamat kezdetekor ideiglenesen alacsonyabb prioritási szintre sorolja magát 3. a kiszolgáló rutin ideiglenesen új prioritásokat rendel az egyes eszközökhöz 27. I/O kapcsolatok kezelése, párhuzamos és soros átviteli módok I/O kapcsolatok kezelése : A perifériális eszközök kapcsolatát a processzorral az eszközvezérlõkben található regiszterek segítségével oldják meg. Minden adatforgalom, parancskiküldés illetve állapotlekérdezés ezeken keresztül valósul meg A kapcsolatok kezelésére az I/O portok szolgálnak Ezeket a parancsregiszter, az állapotregiszter és az I/O

regiszter alkotja Párhuzamos átviteli mód : 1. programozott I/O: Esetében a perifériát nem kell címezni, ugyanis ez a cím vagy az I/O port sorszáma vagy a memória tárolóhelyének a címe. A perifériautasítások a proceszszor egy regisztere és a periféria között valósítanak meg átvitelt Az átvitel lehet feltétel nélküli (melyet egyszerû esetekben alkalmaznak) illetve feltételes (melynél a periféria állapotjelzõinek ellenõrzése alapján és után történik az átvitel). 2. megszakításos I/O: A processzor idejét célszerû felszabadítani az átviteli feladatok alól, ezért erre a célra a megszakításos I/O-t alkalmazzák. Az átvitel kezdetén a processzor jelzi az I/O eszköz számára az átvitelre vonatkozó indítási igényt. Az eszköz ezután az átvitel kezdetére alkalmas idõpontot a processzor felé küldött megszakítási kérelmével jelzi. 3. közvetlen tárolóhoz fordulás: A processzor által elindított DMA vezérlõ önállóan

irányítja az adatátvitelt a tároló és a kijelölt I/O eszköz között a processzor kihagyásával 16 Soros átviteli mód : 1. aszinkron átvitel: A karakterek ütemezés nélkül követik egymást Minden karakter egy startbitbõl, hét adatbitbõl, egy paritásbitbõl, és egy-két stopbitbõl tevõdik össze. A jelsorozat eléggé redundáns, azaz az információtartalom szempontjából felesleges jeleket is tartalmaz. Használt sebességek a 110, 330,1200,2400,9600,19200 bit/s 2. szinkron átvitel: Az egymást követõ jelek ütemezetten követik egymást Az adatok átvitele blokkos formában történik, melyeket szinkronizáló bitek egészítenek ki Alkalmazható formái a karakterorientált és a bitorientált protokoll A redundancia alacsonyabb, de a kapcsolódó hardver bonyolultabb Alkalmazható sebességei a 4800,9600 bit/s. 28. Az Intel 8088/8086-os,Intel 80286-os típusú processzorok általános felépítése, regiszterei, legfontosabb jellemzõi Intel

8088/8086 : A két processzor felépítése egyforma. A különbség annyi, hogy az Intel 8088-as 8 bites adatsínnel rendelkezik, még az Intel 8086-os változat pedig 16 bites melynek címsine 20 bites (így a címezhetõ tartomány 1 Mega Byte).A processzor négy funkcionális részbõl áll A buszvezérlõ egység feladata a processzor és a memória (vagy az I/O egység) közötti kapcsolat kialakítása. Az utasítás-feldolgozó egység az elõkészített utasítást dekódolja a végrehajtáshoz. A végrehajtó egység a dekódolt utasításokban elõírtakat hajtja végre a mûveleti vezérlõ irányítása alatt. A címkiszámító egység állítja elõ és adja át a buszvezérlõ egységnek az utasításban szereplõ operanduscímeket. Regiszterei : 1. általános célúak: AX (akkumulátor),BX (bázis),CX (számláló), DX (adat)A 8 bites részi önállóan is címezhetõk megõrizve a kompatibilitást az Intel 8086-os processzorral. További regiszterek az SI

(forrás),DI (cél),BP (bázis),SP (stack) melyek a címkiosztásban játszanak szerepet. 2. szegmens alapcímek: CS (kód),DS (adat),SS (stack),EX (extra) Védett üzemmódban alkalmazásakor mindegyikhez tartozik egy a felhasználó által nem elérhetõ cache tár. 3. állapotjelzõ célúak: Ide tartozik a jelzõ és a vezérlõbiteket tartalmazó FLAG (az utasítások végrehajtását tükrözõ) és az állapotbiteket tartalmazó MSW (a processzor állapotát tükrözõ) regiszter Intel 80286 : A processzor az IBM PC/AT gépek processzora. Felépítését és regisztereit tekintve megegyezik az Intel 80886/8088-asokkal Mindössze egy apró dologgal egészítették ki a kompatibilitás megõrzése végett. Alapvetõen két üzemmódja ismeretes: Az elsõ a valós (mely esetében úgy mûködik mint az Intel 8086/8088-as processzor, azaz a címezhetõ tartomány 1 Mega Byte),még a második a védett (ekkor a címezhetõ fizikai tárolóterület a 24 vezetékes címsín alatt 16

Megabyte, még a virtuális tárterület1 Giga Byte). 17 29. Az Intel 8088/8086-os, az Intel 80286-os processzorok utasításformái, címzési lehetõségei Utasításformák: A processzorok által használt utasítások változó hosszúságú utasításokat eredményeznek, melyek egy vagy kétcímes utasítások. Az utasítás mûveleti jelrészbyte-ja a mûveleti elõíráson kívül gyakran két biten az operandus helyét és a hosszát is jelzi. A MOD byte határozza meg az operandus helyét, majd ezt követõen helyezkedik el a szegmensen belüli relatív cím és a közvetlen adatkonstans. Címzések: 1. indirekt címzés: A MODE byte tartalma vesz részt a cím meghatározásában Egyik része az utasításban elõírt mûveletekhez szükséges egyik operandus regiszterét, még a másik két része pedig a másik operandus helyét határozza meg. 2. virtuális címzés: Ez a lehetõség az Intel 80286-os processzoroknál alkalmazható Révén a közvetlenül címezhetõ

memóriatartomány mérete 1 Giga Byte nagyságú lehet. 30. Az Intel 80287-es társprocesszor felépítése, együttmûködése a processzorral (az IEEE 754-es lebegõpontos adatformátumok, kivételek fogalma) Az Intel 80286-os processzor csak egész számokkal tudott mûveleteket végezni. A lebegõpontos számok kezelése különleges eszközöket igényelt. Ez rendszerint szubrutinokat jelent melyek ugyan megfelelõen végzik a lebegõpontos mûveleteket, de ez a gyorsaság és a hatékonyság rovására megy Ennek kiküszöbölésére jelent meg az Intel 80287-es matematikai társprocesszor, mely a négy alapmûvelet elvégzése mellett trigonometriai számításokra is képes volt. Ez a processzor további, a lebegõpontos számításoknál hasznos regiszterek biztosításával támogatja az Intel 80286-ostAz utasítások operandusai egyaránt lehetnek a memóriában vagy a nyolc numerikus regiszter valamelyikében. A numerikus regiszterek a számokat csak kibõvített

formában tárolják Regiszterei : 1. control regiszter Ez tartalmazza azokat az exception maszkbiteket melyek a társprocesszor viselkedését szabályozzák Tartalma csak akkor változik meg, hogy ha közvetlenül töltik a programból Mezõi : 1. IM (Invaild Operation Mask)Érvénytelen mûvelet maszk 2. DM (Denormalized Operand Mask)Denormált operandus maszk 3. ZM (Zero Divide Mask)Nullával való osztás maszk 4. OM (Overflow Mask)Túlcsordulás maszk 5. UM (Underflow Mask)Alulcsordulás maszk 6. PM (Precision Mask).Pontatlan eredmény maszk 1. status regiszter Az Intel 80287-es státuszát tartalmazó regiszter Mezõi megegyeznek a controll regiszter mezõivel. 2. tag regiszter Egy toldalék regiszter ami 8 egyenként 2 bites mezõt tartalmaz 18 IEEE 754 lebegõpontos szabvány : A nyolcvanas években az amerikai villamosmérnökök szervezete (IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers) dolgozta ki. A szabvány az adatformátumokat és a lebegõpontos

mûveletek közét is definiálja. Három lebegõpontos formát definiál Ezek : - egyszeres pontosságú,32 Bit hosszúságú. - dupla pontosságú,64 Bit hosszúságú. - kiterjesztett pontosságú,80 Bit hosszúságú. A lebegõpontos számokkal végzett mûveletek problémája a túlcsordulás és az alulcsordulás megfelelõ kezelése. A szabvány ezek kezelésére további adatformátumokat határoz meg. Ezek : - normalizált adatformátum. denormalizált adatformátum. nulla számérték adatformátum. végtelen érték adatformátum. nem meghatározott számérték adatformátum. 31. Az Intel 386/486-os processzorok felépítése, különbségek, regiszterek Az EFLAG és CR regiszterek szerepe Ezek a processzorok 32 bites eszközök és belsõ felépítésük azonosnak mondható.A különbség mindössze annyi, hogy az Intel 80486-os processzor beépített koprocesszorral és egy 8 Kilo Byte-os belsõ cache tárral rendelkezik.Az 32 bites címsínbõl adódóan a címezhetõ

tárolótartomány 4 Giga Byte nagyságú.A kompatibilitás megõrzése végett többféle üzemmódban képesek dolgozni Ezek : - valós.Hatására úgy mûködik mint az Intel 8086-os processzor, azaz a címezhtõ memóriatartomány 1 Mega Byte. - védett. - 16 bites üzemmód.A processzor úgy mûködik mint az Intel 80286-os,azaz csak 16 bites utasítások használhatók,és a címezhetõ tárterület 16 Mega Byte. - 16 bites virtuális Intel 8086-os üzemmód.A védett üzemmódból eredõen az Intel 8086-oson futó program úgy kerül végrehajtásra az Intel 80368/80486-os processzoron belül mintha annak egy taszkja lenne. - 32 bites üzemmód.A processzorok saját üzemmódja az összes erõforrás igénybevételével és feldolgozási lehetõségei- 19 vel. Felépítés : - buszvezérlõ egység.Feladata a processzor és a memória vagy az I/O eszközök közötti kapcsolat kialakítása. - utasítás-feldolgozó egység.Az elõkészített utasítást dekódolja a

végrehajtáshoz - végrehajtó egység.A dekódolt utasításokban elõírtakat hajtja végre a mûveleti vezérlõ irányítása alatt - címkiszámító egység.Az uatsításban levõ operanduscímeket állítja eéõ és adja t a buszvezérlõ egységnek íráshoz/olvasáshoz. Regiszterek : - általános célúak.EAX (akkumlátor),EBX (bázis),ECX (számláló),EDX (adat),ESI (forrás),EDI (cél),EBP (bázis),ESP (stack). - szegmens célúak.CS (kód),DS (adat),SS (stack),ES (extra), FS-GS (szegmens),EIP (szegmensleíró). EFLAG : A végrehajtó egyséhez kapcsolódik.Lényegében ez egy jelzõ és vezérlõbiteket tartalmazó regiszter. CR : Állapotjelzõ és vezérlõbiteket tároló vezérlõregiszter. Részei : - CR 0.Általános vezérlõbiteket tartalmaz CR 1.Nem használt CR 2.Az utolsó lapváltást elõidézõ címet tárolja CR 3.A lapkatalógus kezdõcímét tárolja 20 32. A védelem általános formáiAz Intel 286/386/486-os proceszszorok védelmi

rendszere.Rendszerobjektumok,deszkriptorok, privilégiumok szerepe a védelemben Védelmi lehetõségek : - memóriaterület védelme.A címzések helyességének ellenõrzését jelenti,melyet az MMU (Memory Managment Unit) végez.Meg kell akadályoznia a nem létezõ és hibásan megadott címek használatát. - rendszerprogramok védelme.A felhasználói beavatkozás elleni védelem fõ célja. - a felhasználók egymástól való védelme. - a tárolt adatokhoz történõ hozzáférési lehetõségek ellenõrzése. Processzor védelme : A processzorok védett üzemmódja különbözõ eszközök felhasználásával többszintû és hatékony védelmet tud nyújtani a multitaszkos feldolgozáshoz.A védelem eszköze egyrészt az elérhetõ erõforrásokhoz tartozó védelmi szintek használata,másrészt az erõforrások csoportosítása Rendszerobjektumok szerepe : - program és adatszegmensek. 21 - lapok. taszkok. táblázatok. kapuk. Privilégiumok szerepe : Az

Intel286/386/486-os processzorok négyszintû védelmi rendszerrel rendelkeznek.A legmagasabb szintû az operációs rendszer,alacsonyabbak a különbözõ kiszolgáló rutinok,még a legalacsonyabbak a felhasználói programokA különbözõ privilégiumszinteken levõ objektumok csak vele azonos,vagy nála alacsonyabb privilégium szinten levõ adatot használhat felMinden feldolgozás alatt levõ feladthoz tartozik valamilyen privilégium szint,amit aktuális privilégiumszintnek neveznek.Az aktuális privilégium szint és a szelektor privilégium szintje körül mindig a kisebb privilégiumú adja a tényleges privilégium szintjét. Deszkriptorok szerepe : - GDT (Global Descriptor Table).Minden feladat számára elérhetõ táblázat mely bármilyen objektumhoz tartozó deszkriptort tartalmazhat,kivéve a kiszolgáló rutinok deszkriptorait. - LDT (Local Descriptor Table).Egy-egy feladathoz tartozó deszkriptorokat tartalmaz.Az operációs rendszer minden feladathoz létrehoz egy

ilyetIgy azok a deszkriptorok melyek egyik deszkriptortáblában sem találhtók meg,azokhoz a taszk nem férhet hozzá. - IDT (Interrupt Descriptor Table).Védett üzemmódban a megszakítások kezelését biztosítjaBenne csak megszakítás kapu, csapda kapu és taszk kepu deszkriptora lehet. 22 33. Az Intel processzorok multitaszkos feldolgozási módja,feltételei (TSS szerepe,taszkváltás okai,lépései) TSS szerepe : A taszkváltást a szegmensek közötti ugrás vagy eljáráshívás eredményezi,ha a TSS deszkriptorra vagy taszk kapura hivatkozik. Tartalma : - a hívó taszk szelektora. - az aktuális veremszegmens szelektora és a veremmutató értéke. - a lapkatalógus tábla kezdõcíme. - az általános regiszterek tartalma. - az LDT szelektora. - T jelzõbit. - I/O bittérkép mutatója. - I/O bittérkép. Taszkváltás okai : - szegmensek közötti CALL,JMP vagy INT utasítás,amely a TSS deszkriptorra mutat. - szegmensek közötti CALL,JMP vagy INT

utasítás,amely a taszk kapura mutat. - visszatérés a taszkból. - megszakítás vagy kivétel feldolgozása. Taszkváltás lépései : 23 - a privilégium ellenõrzése. az aktuális feladathoz tartozó TSS jelenlétének ellenõrzése. új TSS jelenlétének ellenõrzése. az állapotjelzõk beállítása. a taszkváltás jelzése. az új CPL beállítása. az LDTR feltöltése. szegmens deszkriptorok betöltése. ha az új TSS (T) értéke 1 akkor kivétel generálása. új taszk indítása. 34. Az Intel 80386/80486-os processzorok utasításformái,címzési módjai,virtuális címzési módja,egyes üzemmódjainak lényege Utasításformák : A processzorok által használt változó hosszúságú utasításszerkezetek hasonlóak az Intel 80286-oséhoz,továbbá egy vagy két címesek.Az uatsítás mûveleti jelrészbyteja a mûveleti elõíráson kívül két biten az operandus helyét és hosszát is jelziA MODE byte határozza meg az operandus helyét,majd ezek

után helyezkedik el a SIB byte,mely az indexelést szabályozza majd a szegmensen belüli relaítáv cím és az adatkonstans. Címzési módjai : A cím meghatározásában a MODE és a SIB byte tartalma vesz részt.A MOD byte egyik része az utasításban elõírt mûveletek egyik regiszterét, még a másik két része a másik operandus helyét határozza meg.Használt módok a közvetlen és indexelt címzés Virtuális címzés : Az Intel 80386/80486-os processzoroknál a közvetlenül címezhetõ memóriatrtomány mérete 4 Giga Byte nagyságú,még a virtuális címtartomány pedig 64 Tera Byte lehet. Típusai : - valós mûködési mód.Az processzor úgy viselkedik mint ha egy valódi Intel 8086-os processzor lenne.Maximális fizikai tármérete 1 Mega Byte lehet,még szegmensmérete maximum 64 Kilo Byte-t foglalhat el. 24 - védett virtuális mûködési mód.Ez a mûködési forma csak az Intel 80286-os processzortól volt használható.Az Intel 80386/80486-ossal

elérhetõ virtuális tárméret 64 Tera Byte, még a fizikailag kezelhetõ méret 4 Giga Byte nagyságú. Üzemmódjainak lényege : - valós.Hatására úgy mûködik mint az Intel 8086-os processzor, azaz a címezhtõ memóriatartomány 1 Mega Byte. - védett. - 16 bites üzemmód.A processzor úgy mûködik mint az Intel 80286-os,azaz csak 16 bites utasítások használhatók,és a címezhetõ tárterület 16 Mega Byte. - 16 bites virtuális Intel 8086-os üzemmód.A védett üzemmódból eredõen az Intel 8086-oson futó program úgy kerül végrehajtásra az Intel 80368/80486-os processzoron belül mintha annak egy taszkja lenne. - 32 bites üzemmód.A processzorok saját üzemmódja az összes erõforrás igénybevételével és feldolgozási lehetõségeivel. 25 35. A mikroszámítógépek rendszertechnikai felépítése,egységek kapcsolata,különbözõ típusú alaplapok,busztípusok Felépítése : - processzor. memória. kiegészítõ vezérlõk. bõvítõ

csatlakozók. Egységek kapcsolata : - buszrendszer.A gép funkcionális egységeit kapcsolja össze egy szabványosított vezetékrendszerrel. Elemei : - adatbusz.Az adatokat továbbítja a processzor és a gép részegységei közöttSzélessége 16-32 bit - címbusz.A memória és az egyéb eszközök címeit továbbítja rajta a processzor.Szélessége meghatározza a memória címezhetõ tartományát - vezérlõbusz.A vezérlõ jeleket küldi és fogadja a gép különbözé egységei számára a processzor - lokálbusz.A processzor és a koprocesszor közvetlenül erre csatakozik.Segítségével gyorsabb az adatátvitel mint a rendszerbuszon Alaplaptípusok : - Intel 8086 Intel 8088 Intel 80286 Intel 80386 SX Intel 80386 DX (XT) (XT) (AT) (AT) (AT) = 6 MHz. = 8 MHz. = 12-20 MHz. = 16-33 MHz. = 40-66 MHz. 26 - Cyrix 80486 SLC (AT) = 33 MHz. Cyrix 80486 DLC (AT) = 40 MHz. Intel / Amd 80486 DX 2 (AT) = 66-80 MHz. Intel / Amd 80486 DX 4 (AT) = 80-120 MHz. Amd 5x86 (AT) =

90-130 MHz. Busztípusok : - ISA.16 Mega Byte memória megcímzése és 16 bites adatátvitel - EISA.16 Mega Byte memória megcímzése és 32 bites adatátvitel - VESA LOCAL.16 Mega Byte memória megcímzése,32 bites adatátvitel (a processzor kivitelezését használja fel) - PCI.16 Mega Byte memória címzése és 32 illetve 64 bites adatátvitel. - PCMCIA.A Lap Top és Note Book konfigurációk buszrendszere 27 36. A PC-k memóriafelosztása (tárolófelosztás,ROM tárak szerepe, használata).A PC-k megszakítási és DMA rendszereinek kiépítési formái Tárolófelosztás : - RAM (Random Access Memory). ROM (Read Only Memory). VRAM (Video Random Access Memory). BROM (Basic Read Only Memory). ROM tárak szerepe : A számítógép mûködéséhez szoftverre van szükség.A gép elindítása és mûködtetése sokkal egyszerûbb ha a szoftver egy része mindig a memóriában van.A ROM tár olyan memória,melynek tartalma kitörölhetlenül rögzítve van a PC

áramköreibenTartalmuk nem károsodhat,nem törlõdhet és nem veszthet el.Ebben van eltárolva a Pc indításához,mûködésben tartásához és a perifériális berendezések mûködéséhez szükséges programok. Ezek : - indító programok. ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input Output System). a mûködéshez szükséges kiszolgáló rutinok. ROM BASIC (Read Only Memory Beginnerûs All purpose Symbolic Instrucion Code). Az F000H szegmensbekezdésnél kezdõdõ legmagasabb szintû tárolóblokk van fenntartva a ROM programok számára.A ROM mérete mellesleg 64 Kilo Byte Használat : Indító ROM : Feladata a gép bekapcsolásának a felügyelete.A benne levõ szubrutinok lefuttatnak egy gyors megbízhatósági tesztet,inicializálják az IC-ket és a géphez kapcsolódó berendezéseket,kitöltik a megszakítási vektorok táblázatát,ellenõrzik a géphez csatlakoztatott berendezéseket és végül betöltik a lemezrõl az operációs rendszert (már ha létezik). 28

ROM BIOS : Ez a része a ROM tárnak a gép teljes bekapcsolási ideje alatt aktívan mûködik.Biztosítja azokat az alapvetõ szolgáltatásokat, melyek nélkülözhetetlenek a gép mûködéséhez.Igy vezérli a perifériákat,értelmezi a parancsainkat és alapvetõ fontosságú információkat biztosít a számítógéprõlA BIOS programok tehát a hardver,és a mi programjaink között helyezkedik el. Kiszolgáló rutinok : A PC-ket nagyrészben megszakítások vezérlik,melyeket mind a szoftver és mind a hardver elõállíthat.Ez alól a BIOS szubrutinjai sem kivételekMindegyikhez egy megszakítási sorszám tartozik,melyeket indításkor aktivizálásra készre kell helyezni ROM BASIC : Alapja a BASIC nyelvnek (tartalmazza a parancsait,és a BASIC által használt alapvetõ dolgokat).A szoftveres BASIC csak adalék hozzá,tehát lényegében eza BASIC programnyelv agya Megszakítás : Mûködésüket a 8259-es megszakítás-vezérlõ végzi.A megszakítási jelet a hardver

(esetleg a szoftver) küldi a CPU-nak.A 8259-es fogadja ezeket a jeleket,és meghatározza azok fontosságát a korábban érzékelt jelekhez képest.A döntés alapján megszakítási jelet küld a CPU-nak,majd a CPU érzékeli a megszakítási jelet,és végrehajtj a megszakítást (azaz elindítja a megadott berendezéshez tartozó programot)A megszakítás-vezérlõ egyszerre nyolc megszakítást tud kezelni,de több 8259-es összekapcsolásával ez növelhetõ.Az AT rendszerû gépekben ez már így van megoldva,ahol is tizenöt megszakítás lekezelésére van egyidejûleg lehetõség (ezt tehát két 8259-es végzi el). 29 DMA : Mûködését a 8237A DMA vezérlõ végzi.Erre azért van szükség,mert egyes esetekben (például lemezmeghajtó kezelésekor) nem célszerû feleslegesen terhelni a CPU-t.Igy közvetlen memóriahozzáféréssel (tehát a CPU megkerülésével) a gép hatásfoka növelhetõ A vezérlõben négy csatornán lehet az adatokat továbbítani,és

háromszáznegyvennégy bites saját memóriában lehet az áthaladó adatokat tárolni.Ebbõl is több összekapcsolható (az AT rendszerben kettõ ilyen mûködik) 30 37. Háttértárolók (floppy,merevlemez) fõbb jellemzõi,a tárolás fizikai szintû megvalósítása a különbözõ tárolóeszközöknél Floppy (hajlékony lemez) : A legszélesebb körben elterjedt adathordozók,melyeket többféle típusban és kivitelben gyártanak.Az adatok tárolására a vékony mûanyag hordozóra felvitt mágnesezhetõ réteg szolgál,melyet lágy vagy merev tokban helyeznek el.Az adatok a lemez felületén levõ koncetrikus körökön helyezkednek el.A meghajtóba helyezett lemezt a berendezés 300-360 fordulat/perc fordulatszámmal forgatja,és a fej a lemez felületéhez hozzáérve írja/olvassa azt. A lemez behlyezésének pillanatában a hardver érzékeli azt,és egy-két fordulat segítségével felméri annak állapotát.A folyamatos forgatás csak akkor jön létre,hogy ha

a felhasználó az adott meghajtót használni kívánja.Igy ez a lemezfajta eléggé lassú,ugyanis csak a diszk tényleges kezelésekor mozgatja az abban levõ mágneses korongot.A lemez felülírása fizikailag megvalósítható (sötét színû ragasztószalaggal,vagy az írásvédõ kapcsoló átkapcsolásával).A hajlékony lemezeket többféle kivitelben gyártják Winchester (merev lemez) : A mikroszámítógépek belsõ háttértárolóiként szolgálnak.A 6-15 mágnesezhetõ réteggel ellátott könnyûfém lemezt a hermetikusan zárt védõburkolatában a meghajtó 3600 fordulat/perc sebességgel forgatja.Az állandó forgás miatt a fejel nem érnek hozzá a korongokhoz,hanem a keletkezõ légpárna miatt pár mikron távolságra vannak attól (ezek a repülõ fejek).Akárcsak a hajlékony lemezeket,ezt is többféle kivitelben gyártják. Fizikai szintû megvalósítás : 31 A mágneses elvû adatrögzítés a leggyakrabban alkalmazott jelrögzítési

forma.Célja,hogy az adatok rögzítése a lehetõ legtömörebb legyen,továbbá a visszanyerés kellõ megbízhatósággal bírjon.A jelrögzítés formája digitális megoldású ellentétben más mágneses adatrögzítési eszközökkel.Ennél a formánál két mágnesezettségi szintet használnak (párhuzamos és merõleges). A két mágnesezettségi jelszint között átmenet akkor következik be,ha a rögzítendõ jelsorozatban 1-es szerepel.Adattárolás elõtt a lemezek felületét formázni kell,hogy kialakuljon a szabványos jelrögzítési forma.A lemez felülete sávokra van osztva,melyen belül szektorok kerülnek kialakításra.Ha több lemez áll rendelkezésre,akkor az egymás feletti szektorokat cilindereknek nevezzükIgen gyakran külön sávokat használnak az indextáblázatok,és a meghibásodott ávok átmentéséhez. A szinkronizáció mellett a sávok kezdetét is jelezni kell az olvasó rendszer számára.Ennek végrehajtására kétféle módszer

használatos (szoft szektoros (minden szektort valamilyen egységes jelsorozat vezet be) és hard szektoros (a szektorok kezdetét valamilyen fizikai jel határozza meg)).A szektorok két részbõl állnak (fejrész (melyben az azonosításhoz szükséges információk vannak) és adatrész (melyben maga a tárolandó adatsor található)). 38. A tárolóeszközök BIOS és DOS szintû elérési jellemzõi BIOS szintû : 32 Hajlékony lemez : A sávok és szektorok azonosítása sorszámok segítségével történik.A sávok számozása 0-79-ig,még a szektoroké 1-15-ig zajlik A szektorok mérete 512 Byte.BIOS szinten a szektorok számozása 1-essel kezdõdik.A szektorok fizikai és BIOS szintû logikai számozása megegyezik a hajlékony lemezek alacsony fordulatszáma miatt.A sáv és a szektormûveletek a 13-as megszakítási vektoron keresztül érhetõk el Merev lemez : A sávok és szektorok sorszámozása hasonló a hajlékony lemezekéhez.A sávok intervalluma

átlagosan 0-1023 között mozog,még a szektoroké 1 és 64 közötti értékekkel bír.A szektorok sorszámozás itt is 1-essel kezdõdikA sáv és szektormûveletek a 13as megszakítási vektor felhasználásával végezhetõk elHa merevlemez is van a gépben,akkor a hajlékony lemez funkcióit a 40es megszakítási vektorra irányítja át a rendszer DOS szintû : A lemeztartalom felhasználói programokból történõ kezelése egységes formátumot kíván minden esetben.A DOS rendszer ennek biztosítására a lemez felületén létrehoz olyan táblázatokat,nyílvántartásokat,melyek a lemeztartalom autómatikus kezelését teszik lehetõvéA DOS a szektorok sorszámozását 0-val kezdi A lemezek DOS által létrehozott részei : - betöltõ szektor. partíciós tábla. állomány elhelyezési tábla. állomány elhelyezési tábla másolata. fõkönyvtár. további állományok. Betöltõ szektor : A rendszerlemezek 0-dik logikai sorszámú szektora,mely az operációs

rendszer betöltését hajtja végre a gép indítása után.A gép indításakor a ROM tárolóban elhelyezett,és autómatikusan elinduló program a gép egységeinek ellenõrzése után a merev le- 33 mez (vagy ha az nincs (esetleg hiányzik róla a rendszer (vagy annak állománya (állományai))) a hajlékonylemezes meghajtó) 0dik szektorát betölti a memóriába,és átugratja a végrehajtó szektor elsõ bytejára (azaz az ott elhelyezett utasításra).A szektorban tárolt program ezek után betölti az operációs rendszer szükséges részeit a memóriába. Állományelhelyezési tábla : Ez a táblázat szolgál arra,hogy az operációs rendszer nyilván tartsa és nyomkövesse azt,hogy a lemez mely szektorai foglaltak vagy szabadok.Ez a nyílvántartás klaszterenként történik (egy-egy klaszter kettõ valamely hatványának megfelelõ darabszámú szektort foglal magába)Az állományelhelyezési tábla az egy-egy klaszterhez tartozó adatok 12 vagy 16 bit

hosszúságú területeken tárolja a rendszer. Fõkönyvtár : Az állományelhelyezési tábla másolatok után helyezkedik el a lemezen,és minden egyes állományhoz egy 32 byte-os bejegyzést tartalmaz. 39. A monitorok feladata,legontosabb jellemzõi,a képinformáció tárolásának alapelve,megoldási módjai.Karakteres és grafikus megjelenítés lényege A monitorok feladata a képi információ megjelenítése karakteres,illetve grafikus formában.Mûködése megegyezik a televízió készülékek mûködésének elvével,azaz itt is egy elektronsugár 34 jeleníti meg a képet egy fénykibocsájtó réteggel bevont üveglapon,a bal felsõ saroktól kezdõdõen jobbra és lefelé haladva párhuzamos sávokra bontott részekben.Egy képernyõ kirajzolása 1/50 másodperc ideig tart.A képernyõ végigpásztázása lehet folytonos (non interlacing),vagy váltott (interlacing).A monitor egy-egy sorát rasztersornak nevezzük Jellemzõi : - a kurzor alakja és

tulajdonsága. a karakterek tulajdonságai és attribútmai. a szín megválasztása. a képernyõ görgetése és lapozása. a képernyõ megosztása. A képernyõn megjelenõ karakterek formáját a karaktergenerátorok szabják meg.Ez olyan vezérlõ,amely minden karaktert a raszterpontonkénti leírását tartalmazó ROM tároló segítségével megjelenítiA karater ROM 1 és 0 sorozatával tárolja,hogy mely pontot kell kivilágítani.A karakter ASCII (American Standard Code for Information Interchange) kódja egy mutató a ROM tároló azon helyére,ahol a karakterhez tartozó ont mátrix tárolása kezdõdik. Karakteres megjelenítés : Lényege,hogy minden monitornál a felbontása egységesen 20x25, 40x25 vagy 80x25,még az alkalmazható színek száma 2,8,16 lehet. Ennél az üzemmódnál minden karakterhez két bit tartozik (a karakter kódja és attribútuma (a karakter színe és a háttérszín)). Grafikus megjelenítés : Lényege,hogy minden monitornak más a

felbontása.Ez lehet 320 200,640x350,720x640,800x600,1024x768,1240x1024 (a felbontások programok segítségével manipulálhatók).Az alkalmazható színek záma 2,4,16,32,64,256 vagy True Color lehet.Egy-egy megjeleníthetõ kép mérete függ a felbontástól,a színek számától és az ahhoz tartozó bitmennyiségtõl. 35 40. A legfontosabb beviteli/kiviteli eszközök jellemzõ tulajdonságai (billentyûzet,egér,nyomtató) Billentyûzet : A számítógép közvetlen irányítására,illetve kisebb mennyiségû adat bevitelére alkalmas.Használható formái a 84 illetve a 101/102 gombos változat. Részei : 36 - írógépbillentyûzet. numerikus billentyûzet. váltóbillentyûk. funkcióbillentyûk. Egér : Elsõsorban a grafikus képernyõk kezelõ rendszere.Segítségével rámutathatunk az adott pozícióra,és a gombjaival aktivizálható az adott pozícióhoz tartozó rutin.A egér rutinjait (ellentétben a billentyûzettel,joystickal és fényceruzával)

külön betölthetõ meghajtó tartalmazzaA rezidens rutin által az egér könnyen kezelhetõvé válik. Típusai : - mechanikus vezérlésû. - optikai vezérlésû. - opto mechanikai vezérlésû. Nyomtató : Olyan kimeneti egység,mely értelmezhetõ eredményt szolgáltat.Az IBM PC-knél kisebb teljesítményû nyomtatókat alkalmaznak,melyeknél elsõ számú követelmény a nyomtatási kép. Típusai : - karakternyomtatók. mátrixnyomtatók. tintasugaras nyomatók. lézernyomtatók 37