6. tétel: Neumann-elv. A személyi számítógép részei

• Ismertesse a Neumann-elvet.
• Milyen fõ részekbõl áll a Neumann-féle számítógép?
• Beszéljen az utóbbi években használatos személyi számítógépek felépítésérõl, fõ funkcionális egységeirõl!
• Ismertesse részletesebben az alaplapot, azon belül a processzort, felsorolásszerûen a csatlakozókat, háttértárakat, a be- és kimeneti perifériákat!

A tételhez kapcsolódó kérdések

Miért van szükség  a mai processzorok hűtésére?

A mai processzorok olyan magas frekvencián dolgoznak, hogy egyszerűen elolvadnának az elektromos áram hőhatása miatt, ezért ezt kell hűtőrendszerrel orvosolni.

Mit értünk egy processzor órajele alatt?

Az óra az egész számítógép működéséhez szükséges ütemet biztosítja. Az óra magában foglal egy kvarckristályt, ami az órajel előállításához szükséges rezgés stabilitását adja. Sebességét Hertzben (Megahertzben) mérjük. Az órajel generátor néhány száz MHz-es rezgést ad, ezért a processzor órajelének előállításához egy beállítható szorzót alkalmaznak, hogy többféle sebességű processzort is a rendszerbe lehessen építeni.

A processzor részegységei (itt a legalapvetőbb műveleteket végző részegységekre kell gondolni, tehát nem egy olyan nagy egységre, mint például az ALU.), az órajel ütemére végzik feladataikat; amikor egy részegység megkapja az órajelet egy elektronikus jel formájában, akkor elvégzi a soron következő műveletet, amikor megkapja a következő jelet, akkor a következő műveletet végzi el. Egy másodperc alatt egy mai processzor egysége több milliószor kap jelet. Az órajel sebességének így ahhoz az időhöz kell alkalmazkodnia, amennyi időbe telik egy részegységnek a rá kijelölt művelet elvégzése (különben akkor jönne a következő művelet, amikor az előző még feldolgozás alatt van, és ez érthetően problémákat okozna). Ez lényegében azt eredményezheti, hogy a processzor egységeinek a leglassúbb elem miatt kell várakozniuk. Ezt persze különféle megoldásokkal orvosolják.

Ám a műveletet nem szabad összetéveszteni az utasítással, ezek bonyolultsága miatt egy utasítás végrehajtása több órajelciklust is igénybe vehet. Az is lassító tényező, hogy a processzor az adatokat lassabban kapja, mint ahogy fel tudná dolgozni őket, ilyenkor pedig várakoznia kell.

Gépi ciklusnak nevezzük azt az időt, amely alatt a számítógép egy gépi műveletet végre tud hajtani. Egy gépi ciklus általában több órajelütemből áll, az egyes utasítások végrehajtásához szükséges gépi ciklusok száma utasításonként más és más lehet.

Mit értünk többmagos processzor alatt?

A többmagos processzorok alapvető előnye, hogy egyidejűleg több végrehajtási szálat képesek párhuzamosan feldolgozni.