Mint az előzőekből már kiderült, a számítógép két központi egysége a Központi Vezérlő Egység, azaz a CPU, vagyis a processzor, másrészt a memória. Ezek ketten tulajdonképpen a számítógép elvi működéséhez már elegendőek is lennének, bár így a gép még süket és vak lenne. Azonban ezek alkotják a számítógép lelkét.
Angolul Central Processing Unit, magyarul Központi Vezérlő/Végrehajtó Egység. Röviden szokás processzornak is nevezni. Logikailag három részből áll:
Az egyes számítógépfajtákban nagyon sok különböző fajta processzor található. Minden processzor más utasításkészlettel rendelkezik, így egymással nem felcserélhetők. Az Apple a Macintosh gépekben például a Motorola cég processzorait használja, míg az IBM a nagygépekben a saját fejlesztésű processzorokat, míg a PC-ben az Intel cég 8000-es sorozatszámmal ellátott processzorait használta.
Ez utóbbi processzorcsalád 8080 sorozatszámú tagja volt az első IBM PC gép processzora, majd ennek továbbfejlesztett változata volt a 8086-os processzor. Ezek kifelé 8-bites busszal tudtak kommunikálni, míg a belső regiszterek mérete az előbbinél 8 bit, az utóbbinál már 16 bit volt, ami a szóméretet is meghatározta, amivel a processzor számolni tud.
Később a processzorok belső regisztereinek méretét és a külvilággal való kommunikációt biztosító bitek számát is növelték a processzorcsalád tagjaiban. Ezek aztán rendre a 80286, 80386, 80486, 80586 számokat kapták. Ez utóbbit már nem annyira a számával, hanem a benne levő ötös alapján Pentium néven emlegetik.
Azóta a processzorokat Pentium-II (valójában 80686), Pentium-III (80786),
Pentium-IV (80886) néven emlegetik.
Hogy melyik miben tud többet az elődjénél, az lassan már nem követhető. Az egyetlen olyan többlet tudás, amiben biztosak lehetünk, az a processzor sebessége, amely a legelső 8080-as 4 kHz sebességétől mostanra már 1 GHz fölött jár a legújabb, Pentium-IV processzoroknál. Igaz, ezzel együtt a méret ismét nőni kezdett, mivel a beépített áramkörök számának növekedésével, és a sebesség növekedésével a processzorok egyre erősebben melegednek, így egyre nagyobb hűtésre van szükségük. Így aztán a legújabb Intel processzorok már sokkal nagyobb hűtőfelülettel rendelkeznek, mint a régebbi processzorok.
A 80486-os processzortól kezdve a gépbe
a CPU mellé építhető matematikai társprocesszort, amely a nagyobb számokkal
végzendő, illetve a lebegőpontos számokkal végzendő műveleteknek a CPU
működésével párhuzamosan történő, az ALU-énál pontosabb végrehajtását teszi
lehetővé, beépítették a CPU-val egy tokba. A jobboldali képen egy Pentium-II-es
processzorban a két egymás mellett egy tokban elhelyezkedő chip látható, míg a
baloldalon egy csip belsejébe pillanthatunk bele, jókora nagyítás mellett.
Térjünk még vissza arra, hogy a számítógép, illetve a CPU sebességén mit is értünk valójában. A CPU sebességén azt értjük, hogy egyetlen másodperc alatt hány elemi utasítást képes végrehajtani. Mivel a számítógép digitális jelekkel dolgozik, nem mindegy, hogy az egyes bitek pontosan mikor érkeznek az egyes áramkörökhöz. Ezért szinkronizálni kell a digitális áramkörök, így a CPU tevékenységét is egy órajel segítségével. Ezt eredetileg az alaplapon elhelyezett órajel-adó biztosítja, de van néhány olyan gyártmányú számítógépes alkatrész is, amely a saját áramköreinek saját órajelet generál.
Természetesen ma már nem csak az Intel gyárt az IBM PC, vagy hasonmásai által használható processzort. Azonban az még mindig igaz, hogy az új generációt az Intel jelenteti meg, és a többi (néha talán még az Intelénél is megbízhatóbban működő) processzort gyártó cég lemásolja, és olcsóbban dobja piacra. Főleg a hasonmás gépekben találhatók nem Intel processzorok. Ezek némelyike legalább olyan megbízható, mint az Intel processzorai, így nem kell feltétlenül kétségbe esni, ha más gyártmányú processzor van a gépünkben.
Az órajel persze nem lehet akármekkora, hiszen a CPU egy bizonyos ritmusú munkára van felkészülve. Minden processzor képes egy meghatározott intervallumon belüli órajel tempójában dolgozni, de ha túl nagy az órajel, azzal nem a számítógép lesz gyorsabb, hanem a processzor fog túlmelegedni, esetleg tönkre is menni.
Tehát az órajelet a CPU névleges sebességéhez kell beállítani. Ez azután lehetővé fogja tenni, hogy a CPU minden egyes órajel alatt egy műveletet hajtson végre. Hogy végülis hány műveletet hajt végre egy másodperc alatt, az tehát az órajel frekvenciájától függ, ezért is a frekvencia mértékegységét használják a CPU illetve a számítógép sebességének megadásánál.
A számítógép másik nagyon fontos egysége a memória. Ebben található az éppen végrehajtás alatt álló program, és az ebben található adatokat tudja a CPU közvetlenül, feldolgozás céljából elérni.
A felhasználás céljából következik, hogy a memóriában levő adatokhoz igen gyorsan és közvetlenül hozzá kell tudnia férni a processzornak. Ezért olyan adattároló technológia képzelhető csak el a memória megvalósítására, amely megfelel a következő modellnek:
Képzeljünk el egy hatalmas fiókos szekrényt, aminek több ezer, vagy újabban több milliárd fiókja van. Minden fiók rendelkezik egy sorszámmal, és így tartalma közvetlenül elérhető a fiók kihúzásával. Ha valamit az egyik fiókban tárolni akarunk, akkor az addigi tartalmának törlése nem jelent problémát, egyszerűen eldobjuk azt. Nyilvánvaló követelmény még az is, hogy minden fiók azonos méretű, azonos kapacitású legyen, vagyis ugyanakkora méretű adatot tudjunk benne tárolni.
Nos, az ilyen jellegű adattárolás valóban megfelel a memória követelményeinek. A fiókokat valójában rekeszeknek nevezzük, a rajtuk levő sorszámokat pedig a rekesz címének. A fiók kapacitása a memória szómérete, vagyis a legkisebb, közvetlenül elérhető memóriaterület mérete. A legtöbb esetben ez 1 byte, még akkor is, ha a CPU nagyobb szavakkal dolgozik. Ez utóbbi esetben több egymás utáni címen található rekesz tartalmazza a teljes adatot, amit a CPU-nak a memória már képes a busz által egyszerre átvihető bitek száma alapján akár egyszerre is továbbítani.
A legfontosabb tulajdonsága a memóriának, hogy összesen hány rekesze van, azaz 0-tól meddig terjed a címtartománya. Ezt még akkor is byte-ban adjuk meg, ha egy rekesz kapacitása nagyobb 1 byte-nál. Mivel a címeket a CPU szintén kettes számrendszerben tárolja, így a memória kapacitását 2-hatványra érdemes állítani. Éppen ezért a memória kapacitásának megadásakor a fizikában szokásos 1000-es váltószámok helyett 1024 (=210) váltószámot használunk. Így 1 kB = 1024 byte stb.
A memória egy másik, már említett fontos tulajdonsága az, hogy a rekeszek közvetlenül címezhetők, így a benne tárolt adatok közvetlenül elérhetők. Ezért a memóriát közvetlen elérésű tárnak nevezzük, angolul ezt így mondják: Random Access Memory.
A memóriák rendeltetésük és működésük alapján is több csoportba sorolhatók:
Ennek köszönhetően ROM-ot használnak például a számítógép bekapcsolásakor végrehajtandó, illetve a számítógép működése során mindig elérhető helyen tartandó programrészleteket tartalmazó rendszer utasításainak tárolására is. Ezt a rendszert Basic Input/Output System azaz BIOS néven nevezzük, azaz magyarul Alapvető I/O-Rendszer. Ez tartalmazza a számítógép elindításakor a CPU által elsőnek betöltött utasítást, és ezzel a számítógép elindítását lehetővé tevő programot. Ezenkívül ebben találhatók az alapvető periférikezelési programok, amelyekre minden további program a gép működtetését építi.
Következő: Bemeneti egységek
Vissza: Bevezetés az Informatikába