- CPU - Central Processing Unit
- Datasystemets kjerne.
- Utfører instruksjonene.
- Kontrollerer resten av systemet.
- CPU gjør følgende for å utføre en instruksjon:
- Hent en instruksjon fra hukommelsen
- Dekod instruksjonen for å finne ut hvilken operasjon som skal
utføres
- Hent data fra hukommelsen hvis nødvendig
- Utfør operasjonen som spesifiseres av instruksjonen
- Skriv resultatet tilbake til hukommelsen hvis nødvendig
- CPU består av forskjellige enheter
- Level 1 Cache
- Hurtig minne inne i prosessoren. Her kan systemet lagre ofte brukte
funksjoner slik at det ikke behøver å hente det fra RAM hele tiden.
- Vanligvis ganske liten: 8-32 kB.
- ALU (Aritmetisk Logisk Enhet)
- Mottar data og instruksjon fra andre deler av CPU'en og utfører
beregningene.
- Registre
- Mellomlagringsplasser ALU bruker under utregningene.
- Deles gjerne opp i adresse- og dataregistre.
- Et register er avsatt til å inneholde en programteller - et register
som inneholder adressen til den instruksjonen som utføres i øyeblikket.
- Kontrollenhet
- hvor skal data hentes fra
- hvor finnes neste instruksjon (vanligvis i neste RAM adresse unntatt
hvis det er en hopp-instruksjon som utføres)
- koordinerer dataflyten inn og ut av ALU, RAM, disker etc
- Dekoder
- Dekoder den instruksjonen som er hentet fra hukommelsen
- Bus Interface Unit
- Enhet som håndterer grensesnittet mot systembussen.
- Forskjellige typer prosessorer
- RISC (Reduced Instruction Set Computer)
- CISC (Complex Instruction Set Computer)
- VLIW (Very Long Instruction Word)
- CISC (Complex Instruction Set Computer)
- Forstår mange (og komplekse) instruksjoner.
- De er kompliserte å designe og krever svært mange transistorer.
- Ofte store, bruker mye strøm og avgir mye varme.
- Begrensninger på hvor høy klokkefrekvens det er mulig å bruke.
- Eksempler på CISC prosessorer
- Motorola 680X0
- Brukt til UNIX-maskiner på 80-tallet (Sun)
- Macintosh fram til 1994
- Ikke lenger i bruk som generell chip for personlige datamaskiner
- Intel 80X86
- Intel's serie av chip'er med røtter tilbake i den 16-bits 8086
chip'en)
- Har utviklet seg fra 8086 via 80186 (ikke generelt brukt i PC'er),
80286, 80386 og 80486 til dagens Pentium (80586) og Pentium II
(80686) systemer
- Inneholder i dag en del RISC-teknologi.
- RISC (Reduced Instruction Set Computer)
- Reduserer kompleksiteten i prosessordesignet ved å redusere antall
instruksjoner prosessoren forstår.
- Chip'ene blir mindre og trekker mindre strøm.
- Mindre varmeavgivelse, noe som igjen gjør at man enklere kan øke
hastigheten på prosessoren.
- Lettere å optimalisere koden, slik at hver instruksjon utføres
raskere.
- Komplekse instruksjoner må da brytes opp i en serie enklere instruksjoner.
- En RISC prosessor må vanligvis utføre flere instruksjoner enn
en CISC prosessor for å gjøre den samme jobben, men fordi hver
av de enkle instruksjonene går raskere, vil RISC prosessoren være
raskere.
- Hovedfordel: enklere å designe en prosessor med en høy klokkefrekvens.
- Det finnes i dag RISC prosessorer som har en klokkefrekvens på
over 600 MHz (DEC's Alpha prosessor). IBM sies å ha prototyper
som kjører på 1,1 GHz.
- Eksempler på RISC prosessorer
- MIPS
- SGI (Silicon Graphics Inc.)
- Nintendo
- PPC (Power PC)
- Videreutvikling av IBM's Power arkitektur som brukes i IBM's RS/6000
arbeidsstasjoner
- Macintosh
- Amiga
- IBM AS/400
- Alpha
- Utviklet av DEC (Digital Electronics Corp.)
- Brukes i PC'er og arbeidsstasjoner fra DEC/Compaq
- SPARC
- Utviklet av SUN (Stanford University Network) Computer
- Brukes i arbeidsstasjoner fra SUN og kloner
- VLIW (Very Long Instruction Word)
- En variant av RISC
- Samler flere instruksjoner i samme ord
- Prosessoren må så pakke ut disse instruksjonene å utføre dem paralellt.
Lagring
- Hukommelse
- RAM - Random Access Memory
- Burde kanskje hete RWM - Read/Write Memory
- Hukommelse man kan skrive til og lese fra
- RAM er "flyktig" - dvs. at den slettes når strømmen slås av.
- DRAM (Dynamic RAM)
- Billig (bruker kondensatorer)
- Husker verdier i svært kort tid
- Har egen elektronikk som oppdaterer verdiene fortløpende.
- Relativt langsom
- SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)
- Variant av DRAM
- Bruker egen klokke som er synkronisert med systemklokken.
- Nesten like rask som SRAM
- SRAM (Statisk RAM)
- Egne logiske kretser (flip-flops) som husker verdier uten å måtte
oppdateres hele tiden.
- Raskere og dyrere enn DRAM.
- EDO RAM (Extended Data Out RAM)
- Bruker en buffer som gjør at den kan hente neste verdi før forrige
verdi har kommet fram til prosessoren.
- SIMM (Single Inline Memory Module) og DIMM (Dual Inline Memory
Module) etc
- Beskriver hva slags type RAM det er snakk om og hva slags interface
de har mot kortet de sitter på.
- De forskjellige typene hukommelse har forskjellige egenskaper
som kan øke hastigheten i en del situasjoner
- ROM - Read Only Memory
- Denne hukommelsen er fast - den slettes ikke når strømmen slås
av.
- Hukommelse det bare kan leses fra. Alle maskiner har en del ROM.
I denne ROM'en ligger bl.a. den koden som gjør det mulig å starte
opp en maskin ("boote" den).
- Cache
- Høyhastighets RAM som ligger tett opp til prosessoren.
- I det siste er det utviklet egne høyhastighets busser til cache
("backside cache").
- Instruksjoner og data som nylig er brukt blir liggende i cache
fordi det viser seg at prosessoren ofte vil utføre den
- samme instruksjonen/bruke de samme data relativt tett etter hverandre.
- Et program vil ofte være slik at data og instruksjoner som ligger
tett sammen (i naboposisjoner) i RAM vil brukes etter hverandre
i programmet. Derfor kan man oppnå hastighetsøkning ved å laste
sammenhengende deler av RAM inn i cache samtidig. Dermed er det
stor sannsynlighet for at prosessoren vil finne det den trenger
i cache'en når den trenger det, slik at den langsommere RAM aksessen
blir sjeldnere.
- Masselager
- Brukes når man har behov for å lagre data permanent.
- Magnetiske
- Disketter
- En myk plastiskdisk dekt med et magnetisk materiale.
- I dag brukes bare 3 1/2" disketter som ligger inni en "kassett"
av hardplast. Denne typen ble introdusert av SONY på begynnelsen
av 80-tallet, og ble brukt av Apple i Macintosh allerede i 1984.
Fram til nokså nylig var det også vanlig å se 5 1/4" disketter
på PC'er.
- Diskettene må formateres som harddisker, men har mye lavere kapasitet og er svært mye
langsommere.
- Etter hvert vil diskettene forsvinne.
![](Media/Bilder/Harddisk.GIF)
- Flere harde metallplater dekt av et magnetisk materiale montert
på en spindel. Opprinnelig ble slike disker kalt "Winchester-disker".
- Avstanden fra hodene ned til det magnetiske materialet er svært
liten.
- Man benytter aerodynamiske effekter slik at hodet løftes bort
fra overflaten av luftstrømmen som skapes når diskene roterer
(som en flyvinge).
- Hvis hodet berører overflaten på disken blir disken/hodet ødelagt
- man har fått et fysisk "disk-krasj".
- Slike magnetiske disker må formateres før de tas i bruk. Da deles
diskene inn i spor og sektorer som får unike adresser.
- Fragmentering av disker
- En sektor er det minste adresserbare feltet på en disk, slik at
en fil alltid vil skrives til hele sektorer.
- Hvis filen er mindre enn en slik blokk vil filen likevel ta opp
en hel blokk.
- Hvis filen er større, vil den skrives over flere blokker.
- Blokkene vil ikke nødvendigvis ligge etter hverandre på disken.
- Hvis man skriver mye til disken vil man fort får fragmentering
- filene ligger fordelt over flere blokker som ikke ligger etter
hverandre.
- Hvis det man får en stor grad av fragmentering, vil dette kunne
påvirke ytelsen til disken
![](Media/Bilder/Fragmentert.GIF)
![](Media/Bilder/Defragmentert.GIF)
- Magneto-optiske
- Benytter en kombinasjon av optiske og magnetiske effekter for
å lagre informasjon på en roterende plate.
- Optiske
- CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory)
- Benytter seg av lav-energi laser og reflektert lys til å lese
informasjon fra en CD.
- DVD (Digital Versatile Disc)
- Et nytt optisk diskformat
- Sporene er tettere enn på CD-ROM, og man kan utnytte begge sidene
av CD-en
- Man benytter kompresjon slik at data ikke tar så mye plass
- Busser
- Kabelveier som forbinder forskjellige enheter
- Systembuss
- Her sitter CPU, ROM og RAM
- Cachebuss
- Egen høyhastighetsbuss for cache memory. Dette avlaster systembussen,
slik at hastigheten på systembussen ikke blir så sentral.
- Utvidelsesbusser
- Buss som brukes til å koble til interne enheter i maskinen
- PCI (Periferal Component Interface)
- Utviklet av Intel.
- 33MHz
- Periferibuss for tilleggskort.
- Brukes i alle Apple Macintosh og vel også i alle Intel-baserte
PC'er som leveres i dag.
- NuBus
- Standard buss utviklet av Texas Instruments.
- Ble benyttet av flere leverandører, bl.a. av TI og Apple (i Macintosh
fra 1987 til 1995).
- Selvkonfigurerende. Det ligger kode i ROM på kortene som brukes
til å konfigurere. Ved oppstart spør maskinen bussen hvilke enheter
som henger på og hvordan systemet skal kommunisere med dem. Plug
'n Play!
- MCA
- IBM's forsøk påå innføre en ny, selvkonfigurerende, buss. Denne
ble brukt i IBM's første PS/2 maskiner, men brukes ikke lenger.
- ISA
- Vanlig brukt "dum" buss på PC'er. Denne er ikke selvkonfigurerende.
Alle kort som settes i en slik "slot" må konfigureres manuelt.
- EISA
- En forbedret vesjon av ISA-bussen. Denne er heller ikke selkonfigurerende.
- Periferibusser
- Buss som brukes til å koble eksterne enheter til maskinen
- SCSI (Small Computer System Interface)
- Parallellbuss for oppkobling av eksterne enheter
- Tillater opp til 7 enheter i serie (egentlig 8, men CPU'en må
regnes med i kjeden)
- Alle enheter må ha et unikt nummer (1-7)
- Finnes i flere varianter (SCSI1, SCSI2, Wide SCSI2, Fast and Wide
SCSI2 , Ultra Fast and Wide SCSI2)
- Mye raskere enn IDE
- Selvkonfigurerende
- Brukes bare i mer avanserte/dyrere maskiner grunnet pris.
- IDE (Integrated Drive Electronics)
- Enkel buss for harddisker og CD-ROM.
- Relativ langsom. Kan være komplisert å konfigurere.
- Brukes ofte grunnet lav pris.
- EIDE - Enhanced IDE
- FireWire (IEEE 1394)
- Utviklet av Apple
- Seriell buss for oppkobling av eksterne enheter (harddisker, CD-ROM,
DVD-ROM, videokamera, digtale kamera ++)
- Selvkonfigurerende og "hot pluggable" (man kan koble enheter til
og fra mens strømmen står på, noe man ikke kan med SCSI (i hvert
fall hvis man vil være sikker på at SCSI kontrolleren ikke blir
ødelagt))
- Opp til 64 enheter kan henge på kjeden samtidig.
- CPU'ens klokkefrekevens
- Denne klokken sier noe om hvor fort prosessoren fungerer internt
- Enhver prosess (datahenting, dekoding, instruksjonstolking etc)
som starter i prosessoren kan bare starte hver gang det sendes
ut en ny klokkepuls, men en slik prosess kan ta flere klokkepulser.
- Oppgis i MHz. Hvor høy klokkefrekvens man har er avhengig av prosessoren.
- Typiske verdier i dag er 233 - 400 MHz selv om det finnes prosessorer
med en klokkefrekvens på over 500 MHz (DEC Alpha f.eks.)
- Systembussen
- På denne bussen henger bl.a. CPU og RAM.
- Hastigheten på denne sier noe om hvor fort CPU'en kan hente data
fra RAM/ROM.
- Typiske verdier i dag er 66-100 MHz.
- Periferienhetsbussen
- På denne bussen henger periferienhetene, som videokort og harddisker
(via f.eks. en PCI/SCSI adatpter)
- PCI-standarden (som de fleste bruker i dag) spesifiserer en buss-hastighet
på 33 MHz, men det jobbes med en PCI spesifikasjon på 66 MHz.
- MMX - MultiMedia eXtension (Pentium-Intel) og AltiVec (PPC-Motorola)
- Begge er utvidelser av prosessorene for å kunne behandle pakkede
data raskere.
- Pakkede data er data som er pakket sammen for å ta mindre plass.
- MMX har ikke egne registre
- konkurrerer med flyttallsenheten i prosessoren om registre, slik
at hvis man har både MMX- og flyttallsinstruksjoner i samme program
vil dette sunke prosessoren.
- Så lenge den ikke må leve ved siden av flyttallsoperasjoner vil
MMX kunne øke ytelsen til en prosessor med 10 - 50% på egnede
data.
- AltiVec
- en renere implementasjon med egne registre og et større instruksjonssett.
- Har potensiale til å mangedoble prosessorens ytelse for egnede
data (grafikk, lyd og video)
- Inn-enheter
- Kobles til maskinen gjennom en port
- Serieport
- På PC'er brukes ofte serieporten
- ADB (Apple Desktop Bus)
- Apple bruker ADB, en buss som tillater at man kobler flere input-enheter
i serie på den samme porten.
- USB (Universal Serial Bus)
- Utviklet av Intel.
- Vil etter hvert brukes som standard serie-interface på PC'er og
på Macintosh.
- Denne bussen tillater, som ADB, at man henger flere enheter på
porten i serie.
- Tastatur
- Egner seg til tekst- og tallinput.
- Mus
- Registrerer bevegelse gjennom to hjul som er i kontakt med en
rullende ball under musa.
- Egner seg til å peke på punkter på skjermen, dvs. å velge ting,
både enkeltstående og sammenhengende punkter.
- En god enhet for å velge ting på skjermen.
- Joy-stick
- Registrerer retningsbevegelse gjennom forskyvning av en pinne.
Denne trykker mot 2 (eller flere) plater som overfører retningen
til to følere.
- Bra til å styre skjermmarkøren i en retning, men ikke spesielt
god til å velge i menyer og blant elementer på skjermen.
- En bra enhet i spillsammenheng, men ikke ellers.
- CRT (Cathode Ray Tube) - vanlig datamaskin monitor
- Tre elektronståler (1 rød, 1 blå og 1 grønn) skytes ut fra en
elektronkanon.
- Disse fokuseres, aksellereres og avbøyes slik at de "sveiper"
over skjermen i et fastlagt mønster.
- Skjermen er belagt med fosfor, som lyser opp der strålen treffer
skjermen.
- Strålen sveiper over skjermen i linjer fra øverste venstre til
nederste høyre hjørne.
- Når den kommer nederst til høyre flyttes den opp til øverste venstre,
og begynner så på et nytt sveip.
- For at skjermbildet ikke skal flimre må dette gjøres minst 60
ganger i sekundet (60 Hz). Jo raskere dette skjer jo klarere blir
skjermbildet.
- LCD (Liquid Crystal Display)
- Basert på polarisert lys og strømføring i flytende krystaller.
Disse har ingen utstråling, og er derfor langt mindre skadelig
for øynene enn en CRT.
- Skrivere
- Dot-matrix printer (matriseskriver - vanlig før)
![](Media/Bilder/Matriseskriver.GIF)
- Skrivere der utskriften er basert på et sett nåler som treffer
papiret og etterlater seg sverte.
- Velegnet for gjennomslag
- Blekkskrivere
- Elektrisk ladete blekkdråper styres til papiret i mønster som
gjengir bokstaver.
- Laserskrivere
- Basert på statisk elektrisitet.
- En lasersstråle sveiper over en sylinder som er blitt negativt
ladet.
- Der laseren treffer trommelen nøytraliseres ladningen.
- Deretter blir trommelen belagt med negativt ladet pulver.
- Dette fester seg til trommelen bare der denne er blitt nøytralisert
av laserstrålen.
- Papiret passerer så mellom trommelen og en positivt ladet "elektrode"
som gjør at toneren "løsner" fra trommelen og legger seg på papiret.
- Papiret blir så ført gjennom en presse der det blir varmet opp
slik at toneren fester seg ordentlig til papiret.