ARVUTID I (IAF 0041) (0)

Sisukord 
1.   Analooginfo ,  digitaalne info, ADC, DAC ja helikaart  (14, 327-335) .................................... 2 
2.   Enamkasutatavad  kombinatsioonskeemid (41-79) ................................................................. 3 
3.  Enamkasutatavad  järjestiskeemid  (80-124) ............................................................................ 4 
4.  Protsessori struktuur:  käsuloendur , käsuregister, käsu  dekooder ,  juhtautomaat  ja 
operatsioonautomaat (125-132) ..................................................................................................... 5 
5.   Konveier protsessoris ja mälus (163-167 mälu + 184 cpu) .................................................... 8 
6.   Vahemälu  ( Cache ) (171-182) ................................................................................................ 10 
7.  Protsessori töö kiirendamine: superskalaarne protsessor , konveier,  SIMD , spekulatiivne 
täitmine, mitmetuumalised  protsessorid  (183-186) ..................................................................... 12 
8.  Arvuti mälu  hierarhia  (188-189) ........................................................................................... 15 
9.  Arvuti mälude klassifikatsioon  (190-191) ............................................................................ 16 
10.  Pooljuhtmälud (191-197) ...................................................................................................... 17 
11.  Suvapöördusmälud (191-201) ............................................................................................... 18 
12.  Magnetmäluseadmed (208-213) ............................................................................................ 19 
13.   Optilised  mäluseadmed (CD-ROM, holograafiline mälu) (213-217) ................................... 21 
14.  Alamprogrammide poole pöördumine ja pinumälu ( Stack ) (217-224) ................................ 22 
15.  Erineva pöördumisviisidega mälud :  LIFO ,  FIFO , assotsiatiivmälu ja kahe pordiga mälu 
(217-226) ..................................................................................................................................... 23 
16.   Virtuaalmälu  (lehekülgedeks jagamine,  segmenteerimine ) (241-248) ................................. 24 
17.  Mikroarvuti ja siinid  (AB, DB, CB) address bus, data bus,  control  bus (250-260) ............. 26 
18.   Siinide juhtimine - katkestusteta süsteem, katkestustega süsteem ja prioriteedid  (265-282)29 
19.   Andmevahetus  mikroarvutis: paralleeledastus, järjestikedastus, veakindlad koodid (282-
291) .............................................................................................................................................. 30 
20.  LCD, LED OLED ja  plasma kuvarid  (292-308) ................................................................... 32 
21.  Puutetundlikud  ekraanid  (308-317)....................................................................................... 34 
22.   Printerid  (317-322) ................................................................................................................ 37 
23.   Klaviatuur (322-324) ............................................................................................................. 39 
24.   Katkematu  pingeallikas (UPS) (335-337) ............................................................................. 40 
25.  Spetsiaalse riistvara realiseerimine ( tehnoloogiad , võrdlus) (338-357) ............................... 42 
 
1 
1.  Analooginfo, digitaalne info, ADC, DAC ja helikaart (14, 327-335) 
1.1.  Analooginfo 
  Mingi suurus peab olema mingi teise suuruse analoogiks. 
  Elektrisüsteemides on info analoogiks pinge. 
  Füüsiline infokandja (näiteks pinge 0Vst kuni +5Vni) võib võtta ükskõik millisel ajahetkel oma 
rajaväärtuste vahel suvalise väärtuse. 
  Pinge muudab oma väärtust pidevalt suvalise väärtuse võrra ilma mingite  hüpeteta. 
1.2.  Digitaalinfo 
  Ainult teatud hulk lubatud väärtusi, mida infokandja võib omada oma rajaväärtuste vahel.  
  Infokandja ei või võtta  suvalist väärtust oma rajaväärtuste vahel. Näiteks olgu lubatud pinge  nivood 0, 
+3 ja +5V. 
  Info töötlemine lihtsam. 
  Info edastaja, töötleja ja  vastuvõtja  peavad suutma eraldama  infokandja teatud  kindlaid  väärtusi. 
  Kasutatakse diskreetset aega. Tänu millele infokandja väärtusi vaadeldakse fikseeritud momentidel. 
1.3.   Analoog -digitaalmuundurid 
ADC  koodimuundur  peab muutma sisendis oleva ajas muutuva pinge kahendkoodiks, mis on võrdeline 
sisendpinge väärtusega. Näiteks otsese muundamise meetodi puhul, mis põhineb ADC 
analoogvõrdlusskeemil, on kaks sisendit : muunduv analoogsisend ja konstantse fikseeritud pingega sisend  
(Vref), mida kasut võrdluses etalonina. Kui alumise sisendi pinge (+) väärtus on võrdne või suurem kui ülemise 
sisendi (-) pinge väärtus, siis võrdlusskeemi väljund on kõrgel nivool  (1). Kui alumise sisendi pinge väärtus on 
väiksem kui ülemise sisendi pinge väärtus, siis võrdluskeemi väljund on madalal nivool (0).  
1.4.   Digitaal -analoogmuundurid 
DAC muudab lõpliku pikkusega kahendarvu pingeks või mõneks muuks füüsiliseks suuruseks (laeng, surve). 
Seega tuleb genereerida analoogväärtus, mis on proportsionaalne iga kahendkoodi bitiga ja nad lõpuks 
summeerida, et saada terviklik väärtus. 
1.5.  Helikaart 
  Tekitab kõrvale kuuldavaid õhu võnkumise arvutis oleva digiinfo alusel. 
  Arvutis on info digi kujul, seega helikaardis DAC. 
  Heli salvestamisesks ADC, sest mikrofonist tulev info on analoogne , mida  arvutisse  ei saa  salvestada  
ega töödelda. 
  Heli taasesitamisel ja salvestamisel on olulised sagedus, mis määrab heli kõrguse ja amplituud, mis 
määrab heli tugevuse. 
  Inim  kõrv  eristab sagedust vahemikus  20Hz kuni 20kHz. 
2 
2.  Enamkasutatavad kombinatsioonskeemid (41-79) 
Mälu omadused puuduvad, st ajaparameetrit pole vaja.  Väljundid muutuvad kohe, kui muutuvad sisendite 
väärtused. 
2.1.  Välistav või XOR 
 
Välistava VÕI juures kasutatakse  nimetust  summa mooduliga kaks. 
Funkt väärtus on 1, kui sisendite väärtused on erinevad, ja 0, kui sisendite väärtused on võrdsed. Võimaldab 
teha skeemi kompaktsemaks, oleme seda elementi kasutanud näiteks lahutaja skeemi tegemisel. 
2.2.   Summaator  
Teostab  arvkoodi aritmeetilist summeerimist ehk y=a+b. (kahe arvu liitmiseks, summaatori osavõtul toimub ka 
lahutamine, korrut, jagam s.t taanduvad liitmisele ja nihutamisele). 
  Täissummaator – võimaldab liita arvestades ülekandeid. Argumentideks 3 sisendit ( operandid : 
Ai, Bi ja ülekanne Ci nooremast i-1-järgust antud järku i) ning funkt, mida soovime  saada, on 
summa Si ja ülekanne Ci+1, mis läheb vanemasse järku. 
   Poolsummaator  – ei võta arvesse madalamast järgust toimuvat ülekannet 
  Järjestik ülekandega summaator – probleemiks on töökiirus , sest ülekanne levib läbi kõikide 
ühejärguliste summaatorite. 
  Paralleelülekandega summaator – paralleelne ülekanne, kus iga järgu ülekanne arvut eraldi 
funktsioonina  ainult sisenditest. Sellisel juhul ei akumuleeru viited, mis tekivad kõigis nooremates 
järkudes. 
  Kiire ülekanne – levinuim summaatori ülekandemeetod. Tegemist on järjestikuse ja paralleelse 
ülekande kompromisslahendusega. 
2.3.  Lahutaja 
Loogikaskeem kahe kahendarvu vahe leidmiseks. Argumentideks on operandid ai, bi ja  laen li. 
Funktsioonideks, mida soovime saada, on vahe vi, ja laen li+1, mida võetakse vanemast i+1 
järgust. Lahutamine on täiendkoodi liitmine . 
2.4.   Multipleksor  
Andmekommutaator, mis võimaldab edastada  loogilise väärtuse (0 või 1) mitmest sisendist ühte väljundisse. 
Sisendi valikuks on juhtsisendid S0, S1 jne. Tavaliselt on n juhtsisendi korral 2n andmesisendit. Info liigub 
ainult ühes suunas (sisendilt väljundisse). Võimaldab realiseerida suvalisi kahendfuntsioone. 
Demultipleksoris on 1 andmesisend, juhtsisendid ja mitu andmeväljundit. 
2.5.  ALU – Aritmeetika- loogika  seade 
Kombinatsioonskeem, mis teeb teatud hulga aritmeetika- ja loogikaoperatsioone (baasoperatsioonid) 
protsessoris otse riistvaras. Iga operatsiooni jaoks on ALUs oma loogikaskeem. ALU-l puudub mälu omadus. 
Alu on kahejärguline. Kõikide järkude realiseerimiseks on identsed loogikaskeemid ja järgulisuse 
suurendamiseks tuleb neid paralleelselt rohkem ühendada. 
2.6.  Dekooder 
Kahendarvude dekodeerimisel tehakse kindlaks, milline on sisendkood. Igale võimalikule sisendkoodi 
väärtusele vastab dekoodril üks väljund ( n sisendi korral 2n väljundit). Kuivõrd iga sisendkoodi korral on 
aktiivne ainult üks väljund, on väljundis  unitaarkood.  St, et igas koodis (tõeväärtustabelis igas reas) on ainult 
üks 1. 
2.7.  Koodimuundur 
Teisendab ühe koodi teiseks nende koodide vahel  kehtivate teisendusreeglite järgi. 
3 
3.  Enamkasutatavad järjestiskeemid (80-124) 
3.1.  Järjestikskeemide sünkroniseerimine  
Taktgeneraatorist tulevad täisnurksed impulsid, mida kasut kogu arvuti sünkroniseerimiseks. Vajadusel 
jagatakse või kordistatakse taktsagedust süsteemi osa komponentides olenevalt nende töökiirusest. Mäluga 
järjestikskeemide juures on võimalik juhtida ümberlülitumise aega sünkroniseerimisega. Sünkroniseerimiseks 
kasut taktsignaali juures nelja sündmust: kõrge potentsiaal, madal potentsiaal, esifront ja tagafront.  Viimased  
määravad, millal toimub mäluga elemendi ümberlülitumine sisendie väärtuste järgi. 
 
Potentsiaaliga sünkroniseeritavad järjestikskeemid – avatud ümberlülitumisele siis, kui sünkrosisendis on kas 
kõrge või madal väärtus olenevalt skeemi tüübist. Kõrge potentsiaaliga sünkroniseeritav järjestikskeem lülitub 
ümber ainult siis, kui spetsiaalses sünkrosisendis on kõrge potentsiaal. Muul ajal võivad sisendite väärtused 
muutuda, kui j.s-is mingeid ümberlülitusi ei toimu. 
Frondiga sünkroniseeritavad järjestikskeemid lülituvad ümber, kui sünkrosisendis on kas esi- või tagafront 
olenevalt järjestikskeemi tüübist. Näiteks esifrondiga sünkroniseeritav j.s. lülitub ümber sisendite väärtuste 
järgi, kui sünkrosisendis toimub taktsignaali üleminek madalalt potentsiaalilt  kõrgele , kuid muul ajal on ta 
suletud ja ei reageeri ühelegi sisendi väärtuse muutusele. Üleminekuks esifrondiga sünkroniseerimiselt 
tagafrondiga sünkroniseerimisele tuleb sünkrosisendi ette panna EI-element. 
3.2.   Trigerid  ( Latch ,  Flip - Flop ) 
Mälu omadus olemas,  vaja ajaparameetrit. St väljundi väärtus sõltub sisendite väärtustest kõnealuselt hetkel 
ja väljundi väärtustest eelnevatel hetkedel. T – elementaarne mäluelement,  mis säilitab infot 1 bitt  (info 
hulk, mida sisaldab 1 kahendjärk). Näiteks: SR-trige r (set reset ), D- triger ( delay ) 
3.3.   Registrid  
Tihti on arvutis vaja opereerida info edastamisel või andmete töötlusel bittide asemel sõnadega (nt baidid ). Sel 
juhul on vaja terve rühma  trigereid kuna 1 triger salvest infot vaid 1 bitt. Register  – defineeritud kui rühm ühise 
juhtimisega trigereid. 
3.4.   Loendur  
Võimaldab loendada, kui väärtus hakkab korduma. Paralleel laadimiseta ja paraleellaadimisega. 
4 
4.  Protsessori struktuur: käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder, 
juhtautomaat ja operatsioonautomaat (125-132) 
4.1.  Käsuloendur 
Olgu mälus programm, mis kujutab endast käskude jada vaheldumise andmetega , mida  protsessor  peab täitma. 
Selle programmi täitmisel on meil protsessoris vaja järjehoidjat, et teada, millise käsu täitmise juures parajasti  
ollakse. 
Loogikaelement , kus hoitakse järgmisena täitmisele tuleva käsu aadressi. Käskude loendamisega 
protsessoris käsuloendur ei tegele, vaid siin säilitatakse järgmisena täitmisele tuleva käsu aadressi. 
( Kahend )loendurit kasutatakse seepärast, et sellele on lihtne liita +1 ja panna osutama järgmisele käsule. 
 
4.2.  Käsuregister ja käsu dekooderimine 
1.  Kui protsessor väljastab käsuloendurist (PC) aadressi ja loeb selle järgi mälust käsukoodi, siis salvestatakse 
see käsuregistrisse.  
2.  Käsuregistri väljundisse on ühendatud dekooder. 
3.  Dekoodri väljundis on iga sisendkoodi korral aktivne ainult üks väljund. 
4.  Käsudekoodril läheb aktiivseks üks väljunditest, mis näitab, millise käsu kood loeti protsessorisse. 
5.  Kõik  käsud  sisaldavad alati käsukoodi, kui sealjuures vb käsus ka andmeid võid aadress (IRp). 
6.   Käsukood  sisaldab infot selle kohta, mida peab protsessor tegema (nt liitma, lahutama , nihutama jne) 
 
4.3.  Juhtautomaat 
Pärast käsukoodi dekodeerimist asub käsu edasist täitmist  juhtima  juhtautomaat. J – käsu täitmise  algoritm  
riistvaralise realisatsiooni loogikaskeem. Kõikidel käskude täitmise algoritmidel on alguses ühisosa (käsukoodi 
lugemine, käsukoodi modifitseerimine jne) ja pärast dekodeerimiset täidetav eriosa (operandide lugemine, ALU 
operatsioonid , resultaadi  salvestamine  jne) 
5 
 
 
4.4.  Operatsioonautomaat 
Vahetu andmete teisendaja, mis koosneb registermälust, ALU-st ja  lippude  registrist. 
Registermälu – väga kiire protsessori sagedusel töötav mälu, vahetult teisendatavate operandide, 
vahetulemuste ja lõpptulemuste salvestamiseks. 
Lippude registris säilit info ALU-s tehtud operatsioonide tulemuste kohta (nt tulemus oli 0, tekkis 
ületäitumine, tekkis ülekanne jne). 
6 
 
7 
5.  Konveier protsessoris ja mälus (163-167 mälu + 184 cpu) 
Käsu täitmise protsessoris võib jagada teatud sõltumatuteks etappideks . Näiteks on siin käsk jagatud neljaks  
etapiks: 
1.  Käsukoodi  laadimine ja dekodeerimine (IF -  Instruction Fetch + Instruction Decode) 
2.  Operantide laadimine (OF - Operand Fetch) 
3.  Operatsiooni täitmine ALU-s (OE - Operand Execute) 
4.  Tulemuse salvestamine  (OS - Operand Store ) 
Ilma konveierita täidetakse käske jadamisi ning igal taktil on hõivatud vaid 25% protsessorist.  
 
Kui need neli käsutäitmise etappi on sõltumatud, ligilähedaselt sama kestvusega ning iga käsuga käib ümber 
teatud osa riistvarast, saab  käskude täitmise efektiivsuse tõstmiseks kasutada konveierit, mis täidab käske 
paralleelselt. See ei suurenda  käsu täitmise kiirust, kuid tänu sellele täidetakse neid keskmiselt ajaühikus 
rohkem. Kui esimene käsk on läbinud esimese etapi ja jõudnud teise, saab alustada teise käsu juures esimese 
etapi täitmist. Samamoodi saab alustada kolmanda käsu esimese etapiga, kui eelnevad käsud on jõudnud 
järgmisse etappi. 
 
Selline konveieri kasutamine tõstab tootlikust vaid siis, kui see töötab järjest, ilma et konveierit oleks vaja 
peatada või uuesti käivitada. Konveieri tõhusust vähendavad: 
1.  Siirdekäsud – käsud, mis realiseerivad programmis  hargnemisi ning iga hargnemise korral tuleb 
program uuesti käivitada. 
8 
2.  Operantide laadimine mälust – kuna mälu poole pöördumise aeg on tavaliselt pikem ning mälu 
kasutavad ka teised süsteemide komponendid, võib operandide laadimine mälust tekitada ressursside 
konflikti, mis peatab konveieri töö. Sellepärast on otstarbekas laadida  operandid ja ka tulemus 
registermällu. Vajadusel saab tulemuse eraldi käsuga salvestada põhimällu.  
3.  Andmete ja käskude  sõltuvus  – tekitab probleeme, kui teineteisele järgnevate käskude andmed on 
üksteisest sõltuvad. Kui konveier seda ei arvestaks, oleks tulemus vale. Kasutatakse ka andmete 
otseedastust, kus järgmine käsk saab eelneva käsu tulemuse operandiks enne resultaadi salvestamise 
registermällu. 
5.1.  Hargnemiste ennustamine ( Branch Prediction ) 
Hargnemine  tähendab seda, et järgmise käsu aadress ei saada käsuloenduri suurendamisega ühe võrra, vaid 
käsuloendurisse laetakse täiesti uus väärtus. Hargnemise ennustamisega vähendatakse konveieri uuesti 
käivitamise vajaduse tõenäosust. Selleks kasutatakse kolme  põhilist  strateegiat: 
1.  Fikseeritud hargnemiste ennustamine (Fixed Branch Prediction) – Võetakse  eelduseks , et hargnemist 
kunagi ei toimu ja minnakse edasi käsuloenduri väärtust ühe võrra suurendades. 
2.  Staatiline hargnemiste ennustamine (Static Branch Prediction) – Varem tehakse käskude analüüs ning 
eri tüüpi käskude jaoks tehakse erinev ennustus ( nt tingimuslike siirdekäskude juures ei eeldata, kuid 
tingimusteta siirdekäskude, tsükli käskude ning alamprogrammide poole pöördumise ja 
tagasipöördumise käskude juures eeldatakse hargnemist). 
3.   Dünaamiline hargnemiste ennustamine (Dynamic Branch Prediction) – Jälgitakse pidevalt programmi 
täitmise kulgu , igas olekus on 2 bitti, vasak näitab, kas hargnemist eeldatakse ning parem näitab, kas 
viimase hargnemiskäsu juures toimus hargnemine või ei. 
9 
6.  Vahemälu (Cache) (171-182) 
Vahemälu e peidikmälu on komponent , mis hoiustab andmeid nende kiireks uuesti kasutamiseks. Vahemälust 
andmete lugemine on kiirem kui  lähteandmete  lugemine muutmälust (RAM) või kõvakettalt. Vahemälu 
kasutamise tulemusena väheneb korduvalt kasutatavate andmete lugemiseks kulunud aeg ja suureneb üldine 
tulemuslikkus arvutisüsteemis. 
Kui vahemälu kasutaja (CPU, veebibrauser, operatsioonisüsteem) soovib andmeid, uuritakse  kõigepealt  
vahemälu. Kui vahemälus leitakse kirje ID-ga, mis sobib otsitud andmeühiku ID-ga, siis kasutatakse 
andmeelementide vahemälu. Seda nimetatakse vahemälu tabamuseks (cache hit). Kui vahemälust ei leitud 
kirjet, mis sisaldab otsitud ID-d, siis loetakse see põhimälust vahemällu ja on sealt edaspidistel vahemälu 
otsingutel kättesaadav. Seda nimetatakse vahemälu möödalasuks (cache  miss ). Vahemälust leitud tulemuste 
protsenti võrreldes päringutega nimetatakse cache tabamuse tasemeks või tabamuse koefitsiendiks.  
Pöördumine mälu poole on protsessori töökiirusega võrreldes väga aeglane. Tehniliselt võiks teha mälu mis 
töötaks protsessori taktsagedusega, aga see oleks vajalike mälumahtude juures liialt kallis. Aeglase   põhimälu  
poole pöördumine tekitab olukorra, kus kiire protsessor peab seisma ja ootama andmete ning käskude saamist 
põhimälust. Seega kaotab mõtte järjest kiiremate  protsessorite  ehitamine, kuigi uuenev tehnoloogia  seda 
võimaldab.  
Lahenduseks on vahemälu, kus hoitakse sagedamini kasutavat osa programmist (käsud ja andmed).  
Tegemist on millegi telefonimärkmiku sarnasega, kus enamkasutatavad numbrid on märkmikus, ülejäänud aga 
telefoniraamatus. Alati on mõni nr märkmikus asendatav teisega , kui nr-it enam ei kasutata, ja kui mõnda nr-it 
on jälle tihedamalt vaja, võib selle ju alati telefoniraamaust ümber kirjutada märkmikku. Analoogselt hoitakse 
kiires ja väiksemahulises vahemälus just tihedalt kasutatavat osa programmist. Alati on võimalik mõni osa 
vahemälust  asendada   infoga  põhimälust.  
Vahemälus asendatav info säilib alati põhimälus ja seda saab sealt alati uuesti vahemällu laadida. Vahemälu 
on ühe osa põhimälu koopia. Loomulikult peab olema tagatud, et kui midagi vahemälus muudetakse, siis 
muudetakse ka vastavat osa põhimälus. 
 
6.1.  Vahemälu organiseerimine  
Kasutatakse kolme vahemälu organiseerimisviisi: 
   Otsevastavusega  vahemälu (Direct-mapped cache); 
   Assotsiatiivne  vahemälu (Associative-mapped cache); 
  Kogumassotsiatiivne vahemälu (Set associative-mapped cache). 
 
1.  Otsevastavusega vahemälu 
Otsevastavusega vahemälu on üks lihtsamaid vahemälu organiseerimisviise. Infot loetakse mälust plokkidena 
(Line - minimaalne vahemäluga vahetatav info hulk (4-16  baiti )). Mälu on jagatud segmentideks (Set), millest 
igaüks sisaldab teatud hulga plokke. Otsevastavusega vahemälus sisaldab aadress seega segmendi aadressi, 
ploki aadressi ja sõna aadressi (joonis 3.50). 
 
Vahemälus on igal plokil  oma koht. Vajalikust segmendist vajaliku ploki olemasolu kontroll on 
otsevastavusega vahemälus väga lihtne. Ploki koht on fikseeritud ja seal võrreldakse vahemälus olevat 
segmendi numbrit protsessori aadressis oleva segmendi numbriga. Kokkulangemise korral on plokk õigest 
10 
segmendist vahemälus ja sealt otsitakse juba olemasoleva ploki seest protsessori aadressi sõna aadressi järgi 
vajalik sõna. 
 
2.  Assotsiatiivne vahemälu 
Assotsiatiivne vahemälu ei ole jagatud segmentideks, kuid endiselt on olemas plokid . Aadress koosneb kahest 
osast: ploki aadress ja sõna aadress (joonis 3.53) 
 
Kui vahemälus otsitavat  plokki  ei ole, tuleb see lugeda põhimälust ja mõni olemasolev plokk asendada. 
Otsevastavusega vahemälu korral on alati teada, milline plokk tuleb asendada. Assotsiatiivse vahemälu puhul 
tuleb see otsustada kontrolleril, milline plokk tuleb asendada. 
Assotsiatiivse vahemälu uuendamise strateegiad: 
  asendatakse kõige vähem kasutatud plokk (LRU -  Least Recently Used) 
  asendatakse kõige harvemini kasutatud plokk (LFU – Least Frequently Used 
  asendatakse kõige kauem vahemälus olnud plokk (FIFO –  First  In First Out) 
  asendatakse juhuslik plokk ( Random ) 
  järjestikune uuendamine ( Round -Robin) 
Kolm esimest strateegiat eeldavad täiendava riistvara olemasolu, et jälgida pöördumiste arvu ja vahemälus 
oleku aega. 
Mõne ploki asendamine vahemälus tähendab, et kui protsessor on sinna midagi kirjutanud, tuleb ploki sisu 
kirjutada põhimällu. 
Vahemällu  kirjutamisel  on kaks strateegiat: 
  otsekirjutamine (Write-through, protsessor kirjutab korraga muutused vahemällu ja põhimällu (Intel 
486)) 
  tagasikirjutamine (Write- back , kirjutatakse  ploki sisu põhimällu siis, kui vahemälus toimub ploki 
asendamine, DMA või mõne teise siinihõive õigusega seadme pöördumisel antud aadressil või ka kui ei 
ole piisavalt kaua andmeid põhimällu kirjutatud (Pentium). 
 
3.  Kogumassotsiatiivne vahemälu 
Otsevastavusega vahemälu oli odav ja lihtne, kuid tsüklid tegid selle aeglaseks. Assotsiatiivne vahemälu oli 
kiire ja ei olnud tsüklite probleemi, kuid oli väga kallis. Kogumassotsiatiivne vahemälu on kompromiss kahe 
eelneva vahemälu organiseerimise viisi vahel. Kogumassotsiatiivne vahemälu on hulk paralleelselt töötavaid 
otsevastavusega vahemälusid. Lahendab tsüklite probleemi (nt kui on vaja pöörduda  tsüklis kolmanda ploki 
poole kord esimesest , kord kolmandast segmendist, siis enam ei pea pidevalt vahemälu ümberlaadimiseks 
põhimälu poole pöörduma). 
11 
7.  Protsessori töö kiirendamine: superskalaarne protsessor, konveier, SIMD, 
spekulatiivne täitmine, mitmetuumalised protsessorid (183-186) 
7.1.  Superskalaarne protsessor 
Kasutab mitut parallelset konveieriharu töö kiirendamiseks. 
 
Joonis 1 Käsu täitmine jagatud viieks etapiks 
Sellist arhitektuuri nt kasut Pentiumi protsessoris, kus korraga laetakse kaks käsku ja sõltumatud käsud 
täidetakse eri konveierites. Konveier töötab kõige paremini siis, kui kõik etapid võtavad ühepalju aega. 
(Joonis 1). Käsud, mis on tehtud täisarvudega võtavad vähem aega kui ujuva  komaga  arvudega . Selle probleemi 
lahendamiseks kasut superskalaarset arhitektuuri, kus konveieris on mitu käsu täitmise osa. (Joonis 2) 
 
Joonis 2 Protsessor, kus on kaks seadet  tehteks täisarvudega ja kaks ujuvkoma arvudega 
PowerPC protsessoris on seitse  haru käsu täitmiseks ja teoreetiliselt võib olla seitse käsku korraga täitmisel. 
Superkonveieriga protsessorites – jagatakse konveieri etapid kaheks või enamaks alametapiks (Joonis 3) 
12 
 
Joonis 3 Neljaetapiline konveier. Käsukoodi laadimine (IF), operandide laadimine (OF), operatsiooni  teostamine  (OF) ja tulemuse salvestamine 
(OS) 
7.2.  SIMD arhitektuuriga protsessor 
Võimaldab ühte käsku täita erinevate andmetega 
 
  Käsk I määrab, millist operatsiooni täidetakse. 
  Sedasama operatsiooni tehakse erinevate andmetega ja tulemused salvestatakse eri kohtadesse . 
  Käsu I samaaegne täitmine erinevate andmetega eeldab, et operatsiooni teostavat riistvara on 
mitmekordistatud, aga paralleelsus suurendab tootlikkust. 
  Programmi käske täidetakse järjestikku, aga andmed töödeldakse paralleelselt. 
7.3.  Spekulatiivne käivitamine  –  
(Speculative Execution), mille puhul käivitatakse koodi enne kui on teada, kas selle koodi tulemusi üldse vaja 
läheb. Seda saab teha juhul kui protsessoril on vabu ressursse. See meetod võimaldab paremini ära kasutada 
konveieri jõudeolekus seisva ressursi. 
7.4.  Mitmetuumalised protsessorid 
Mitme tuuma tehnoloogia võimaldab paralleelarvutusi, multitegumtöö (inglise keeles "multitasking"). See 
tähendab, et mitut toimingut tehakse samal ajal või  vaheldumisi . protsessori jaoks tähendab see mitme protsessi 
jälgimist ja täitmist samal ajal. Mitme tuuma puhul ei pea protsessor jagama täiturmootori ressurssi 
protsesside vahel, mis võib jõudlusele piirangu panna, vaid ta võib anda igale tuumale  oma ülesande. Nii 
saavad andmed kiiremini töödeldud ning jõudlus on märgatavalt kõrgem. 
13 
 
14 
8.  Arvuti mälu hierarhia (188-189) 
  Mälu hierarhia  tipus on suhteliselt väikesemahuline, kuid kiire registermälu ( Error !  Reference  
source not found .). Registermälu on võrdlemisi kallis ja sellepärast on tema maht piiratud. 
Registermälu töötab protsessori kiirusega. 
  Järgneb vahemälu (Cache), mis on juba suurema mahuga, aga ka mõnevõrra  aeglasem . Need kaks on 
realiseeritud reeglina staatilise suvapöördusmäluna, mis on dünaamilisest mälust kiirem. 
  Põhimälu on dünaamiline suvapöördusmälu, mis tagab suurema pakkimistiheduse kristallil kui 
staatiline mälu, kuid on aeglasem. 
  Järgnevad juba järjestikpöördusega mälud, mis on veelgi aeglasemad, kuid suurema mahuga. 
Parima  tulemuse annab erinevate mälutüüpide kombineerimine arvuti eri kohtades. Seal, kus on palju 
infomahtu, kasutatakse suhteliselt odavat mälu, mis aga ei ole eriti kiire. Samas seal, kus on oluline 
kiirus, kasutatakse kiireid mälusid, mille maht on aga hinna tõttu piiratud. 
 
 
15 
9.  Arvuti mälude klassifikatsioon (190-191) 
Arvuti mälu klassifikatsioon haarab kõiki arvutis kasutatavaid mälutüüpe (Error! Reference source not 
found.). 
Mälud võib jagada suvapöördusmäludeks (RAM) ja jadapöördusmäludeks (SAM). 
  Suvapöördusmälud on sellised mälud, kus suvalise sõna poole pöördumine võtab ühesuguse aja 
sõltumata tema asukohast mälus. RAM jaguneb valmistamise tehnoloogia järgi omakorda 
magnetmäludeks ja pooljuhtmäludeks: 
  Magnetilised RAM-i mälud on oma tähtsuse kaotanud, kuid kunagi kasutati just ferriitrõngastest 
koostatud kuupe arvuti põhimäludena. 
  Pooljuht RAM-i mälud on valmistatud pooljuhtidest, kasutades mikroskeemide valmistamise 
tehnoloogiat. RAM-i pooljuhtmälud jagunevad: 
o  Mittesäilivateks. Mittesäilivatest mäludest kaob info, kui toide on välja lülitatud. 
o  Säilivateks. Säilivates mäludes toite väljalülitamine infot ei kustuta 
  Jadapöördusmäludes (SAM) erinev aeg (Eri sõnade poole pöördumise aja erinevuse põhjuseks on 
vajadus positsioneerida lugemise/kirjutamise päid), sõltub asukohast. SAM-i mälud jagunevad: 
o  Magnetilisteks 
o  Optilisteks 
Osa neist mäludest on tänaseks oma tähtsuse kaotanud (näiteks pehme  ketas (Floppy  disk )). 
 
16 
10. Pooljuhtmälud (191-197) 
  Mittesäiliv 
o  staatiline RAM – info salvestatud pos tagasiside kaudu trigerites. Kiire mälu, mida kasut nt 
registermälus ja vahemälus. Kiiruselt suudab SRAM funkts CPU taktsagedusega, aga sisaldab 
suht palju transistore, mis nõuavad palju kristallipinda -> ei sobi suurte mälumahtude 
reliseerimiseks 
o  dünaamiline RAM – tavaliselt on tüüpilise PC arvuti põhimälu realiseeritud DRAM -ina.  
  Seal kulub ühe pesiku valmistamiseks üks transistor , samas kui SRAM-is on vaja 4-6 
transistori biti kohta. 
  Info salvestatakse laenguna väljatransistoris. 
  Tänu väiksemale transistoride arvule biti kohta on info tihedus kristalli pinnal oluliselt 
suurem. 
  Kuivõrd pole olemas ideaalset isolaatorit, siis laeng teatud aja  möödudes kaob ja info 
hävib. Selle vältimiseks toimub DRAMis pidev mälu värskendamine, mille käigus kirj 
pidevalt infot uuesti üle. 
  SRAMIist odavama hinna tõttu kasut suuremahulise põhimälu valmistamiseks 
  Aeglasem kui SRAM 
  Säiliv 
o  Maskiga programeeritav mälu püsimälu – ROM 
  Programmeeritakse mikroskeemide tootja juures valmistamise käigus 
  Kasutaja ei saa muuta mälu sisu 
  Väheneb paindlikkus , sest muudatuste  tegemine on kulukas ja aeganõudev 
o  Programmeeritav püsimälu – PROM-tüüpi mällu saab kasutaja kirjutada ühe korra, sest info 
salvestamine on destruktiivne protsess 
o  Ümberkirjutatavad püsimälud  – kõik need mälud põhinevad ujuva paisuga väljatrasistoritel, 
erinedes kustutusviisi ja ka vähesel määral sisemise ehituse poolest. 
   EPROM  – kustutamine toimub ultravioletvalgusega läbi mikroskeemi korpuses oleva 
läbipaistva kvartsakna 
   EEPROM  – infot kustutatakse elektiväljaga, kustutakse tavaliselt sõnade kaupa 
  FlashEPROM – infot kustutatakse sektorite kaupa elektiväljaga. Üks levinuimaid 
püsimälusid, mida kasut väga laialdasel kantava infokandjana (mälupulk), 
digikaamerates, MP3 mängijates jne 
17 
11. Suvapöördusmälud (191-201) 
Vt Pooljuhtmälud ja Magnetmäluseadmed 
18 
12. Magnetmäluseadmed (208-213) 
Magnetiline infosalvestus põhineb magnetmaterjali magnetiseerimises ühes või teises suunas. Õhukese 
magnetmaterjaliga kaetakse mittemagneetuv alus ( keraamika , klaas,  alumiinium , lavsaan). Kui algselt on 
magnetmaterjalis ilma välise magnetväljata doomenid orienteeritud kaootiliselt, siis summaarne   magnetväli  
puudub. Kui aga tekitada magnetväli vooluga  juhtmega , siis magnetmaterjali sees orienteeruvad 
magnetdoomenid ühes kindlas suunas. Kui väline magnetväli kaob säilitab osa doomeneid oma 
oriantatsiooni. Nende hulk oleneb konkreetse magnetmaterjali omadustest. 
 
Kui muuta voolu suund juhis vastupidiseks, orienteeruvad ka doomenid vastupidises suunas ja voolu 
katkestamisel säilitavad osaliselt oma orienteerituse.  
 
Joonis 4 
Magneetumise protsessi näitab (Joonis 4) hüstereesisilmus, kus horisontaalteljel on väline magnetväli ja 
vertikaalteljel sisemine magnetväli. 
19 
 
Kirjutamiseks kasutatakse lugemis/kirjutamispead, mis on magnetmaterjalist ja mille peal on mähis (joonis 
4.21). Magnetmaterjaliga kaetud alus (ketas või lint ) liigub lugemis/kirjutamispea lähedal. Juhtides 
mähisesse voolu ühes või teises suunas, tekib vastavasuunaline magnetväli ka lugemis/kirjutamispea sees. 
Magnet- jõujooned kaarduvad materjalist välja sinna tehtud pilu tõttu, mis aga omakorda on magnetmaterjali 
lähedal. Muutes lugemis/kirjutamispeas kirjutamisel voolu suunda, saame magnetmaterjali eri piirkondi 
magneetida  erinevas suunas. 
12.1.  Kõvaketas  – 
kujutab endast paketti pöörlevaid kettaid, mis on jäigast mittemagneetuvast alusest (klaas, alumiinium) ja 
kaetud väga õhukese magnetmaterjali kihiga . Iga  ketta  pinna jaoks on oma lugemis/kirjutamispea. Kõik 
pead positsioneeritakse koos vastavate ketaste pindadel olevate  radade  kohale. Ketaste pindadel kohakuti 
olevad rajad moodustavad läbi kogu paketi  silindri. 
Kõvaketast isel. järgmised näitajad: 
  mahud ulatuvad 111GB-st kuni 4TB-ni 
  levinumad ketta  läbimõõdud  on 1,8”, 2,5” ja 3,5” tolli 
  ketaste  pakett   pöörlemiskiirus  4200 kuni 15000 pööret minutis . 
  pöördumisaeg – näitab aega pöördumise algusest kuni andmete edastuse  alguseni  
  ülekande kiirus: 
o  sisemine – näitab, millise kiirusega andmed jõuavad kõvaketalt kontrollerisse 
o  väline – näitab andmeedastuse kiirust kõvaketta kontrolleri ja pöörduja vahel 
 
20 
13. Optilised mäluseadmed (CD-ROM, holograafiline mälu) (213-217) 
 
Algselt töötasid Sony  ja Philips audio -CD välja  muusika  salvestamiseks. Hiljem arendati välja CD-ROM-i 
andmete säilitamiseks. Esimest CD-d esitati 1984. aastal. Standardselt on CD-ROM-i läbimõõt 12 cm. Plaat 
(joonis 4.25) koosneb järgmistest kihtidest (alustades alt, sealt valgustab laser ): 
  polükarbonaatkiht, mis laseb valgust läbi ja moodustab plaadi aluse 
  valgustpeegeldav kiht (tavaliselt alumiinium, aga kasutatakse ka kulda) 
  kaitsekiht, mis on suhteliselt õhuke 
   markeering  
Markeeringu poolt rikneb plaat kergemini, sest markeeringualune kaitsekiht on õhuke. 
 
Info kantakse plaadi pinnale radadena, mille  vahekaugus on 1,6 µm ja mis on 30 korda väiksem inimese 
juuksekarva läbimõõdust. Kokku on 20 000 rada kogupikkusega peaaegu 7 kilomeetrit. Kui kõvakettal 
paiknesid rajad kontsentriliste ringidena, siis siin on üks pikk spiraal, mis erinevalt vinüülplaadist algab seest, 
mitte äärest. Info salvestatakse rajale süvendite (pit) ja põhipinna ( land ) abil. 
 
13.1. Holograafiline mälu 
Tänapäeval käivad intensiivsed uuringud, et kasutada hologrammi mälude valmistamisel. Kui praegu 
kasutatavad magnet- ja optilised mälud salvestavad andmekandja pinnale, siis holograafilises mälus kasutatakse 
kogu andmekandja ruumala. Seega saab samasse infokandjasse kanda mitu hologrammi, muutes laseri nurka 
või valguse lainepikkust, mis oluliselt suurendab info tihedust. Teoreetiliselt võiks andmete tihedus olla 4 
gigabitti ruutmillimeetri kohta. Tegelikult on sellist mahtu raske saavutada optilise süsteemi piirangute tõttu ja 
see  teeks mälu väga kalliks. Tavalistes magnet - ja optilistes mäludes loetakse ja kirjutatakse bitthaaval 
järjestikku, aga holograafilises mälus saab seda teha paralleelselt (ca miljon bitti korraga), mis tagab väga suure 
pöördumiskiiruse. Info tiheduse ja lugemiskiiruse poolest ületab see praegu kasutatavaid mälusid oluliselt. 
21 
14. Alamprogrammide poole pöördumine ja pinumälu (Stack) (217-224) 
Pinumälu tööpõhimõte on FILO  (First in, Last out), mis tähendab, et esimesena salvestatud sõna loetakse 
välja viimasena. Hoitakse alles ainult viimasena salvestatud sõna aadressi (TOS – Top Of Stack) ning varem 
salvestatud sõnu saab lugeda siis, kui hiljem salvestatud sõnad on juba loetud. Põhimälus on eraldatud teatud 
piirkond, kus pinumälu realiseeritakse. TOS aadress säilitatakse protsessoris spetsiaalses registris. Pinuga 
opereerimiseks on olemas käsud PUSH (salvestamine) ja POP (pinust lugemine).  
Alamprogrammi poole pöördumisel salvestatakse käsuloenduri sisu pinumälusse, see on ühtlasi ka 
tagasipöördumise aadressiks. Kui see alamprogramm pöördub mõne järgmise alamprog. poole, siis 
salvestatakse ka see aadress pinumälusse ning tagasipöördumisel võetakse pinumälust järjest aadresse, kuni 
programmi täitmine jõuab põhiprogrammi juurde tagasi.  
 
Joonis 5Alamprogrammide poole pöördumine 
Pinumälu arvutis ei ole käsukoodi juures näidatud  operandide ega resultaadi aadresse. Operandid võetakse alati 
pinumälust, teostatakse ALU-s ja tulemus salvestatakse tagasi pinumälusse.  
Näide Poola pöördkujust (Reverse Polish notation) valemi (A-B)(D+C) arvutamiseks pinumälu arvutis. 
 
Joonis 6 Valemi arvutamine pinumälu arvutis 
 
22 
15. Erineva pöördumisviisidega mälud: LIFO, FIFO, assotsiatiivmälu ja kahe 
pordiga mälu (217-226) 
15.1. LIFO – Last in, First Out 
LIFO pöördumisviisi kasutav mälu on mälupuhver, kus viimasena kirjutatud info liigub esimesena mälust välja. 
Kasutatakse näiteks protsessorites, katkestusega tegelemisel pannakse käsiloleva  tegevusega  seotud andmed 
pinumällu ja katkestusega seotud tegevuse lõpus loetakse tagasi. 
15.2. Puhvermälu (FIFO – First In, First Out) 
Esimesena loetakse välja esimesena salvestatud info. Kasutatakse erineva kiirusega töötavate süsteemi 
komponentide vahel info puhvedamiseks. Üks seade kirjutab oma kiirusega info sisse ja teine seade loeb oma 
kiirusega samas järjekorras välja. 
15.3. Kahe pordiga mälu (Dual port  memory ) 
Võimaldab samaaegselt lugeda ja kirjutada, kuid eeldab, et adresseerimine, kirjutamise ja lugemise juhtimise 
loogika ja andmeedastuse kanalid lugemiseks ning kirjutamiseks peavad olema sõltumatud.  
15.4. Assotsiatiivmälu (Content-Adressable Memory – CAM, Associative Memory) 
Kui tavalistes mäludes viitab aadress mingile mälu pesale, mille poole pöördumine toimub, siis 
assotsiatiivmäludes ei osutata aadressiga  mälu sõnale, vaid otsitakse sõna ühe osa sisu järgi ülejäänud 
sõnaosa või aadressi, kus see sõna asub. Võimaldab ülikiire otsimise, CAM otsib kogu oma mälust, kas otsitav 
sõna seal leidub. Kokkulangevus võib olla mitmes sõnas. 
 
Joonis 7Assotsiatiivmälu 
Joonisel on paremal näidatud, et otsimine toimub sõnade 1,3 ja 4 hulgast (bitid on ühed). Kokku langevad 
esimene ja neljas sõna (tuleb teha valik, kui otsitavaga langeb kokku mitu sõna).Otsimine peab toimuma 
paralleelselt ja otse riistvaras, kuid sellega lisandub igale mälubitile kümneid transistore ja see teeb 
assitsiatiivmälu väga kalliks. 
Vahemälus saab olla kokkulangevus vaid ühes sõnad, sest iga plokk saab olla vaid ühes kohas vahemälus. 
23 
16. Virtuaalmälu (lehekülgedeks jagamine, segmenteerimine) (241-248) 
Virtuaalmälu on mäluhaldustehnoloogia, mis kasutab nii arvuti riistvara ja  tarkvara . Virtuaalmälu eesmärgiks 
on laiendada aadressiruumi ehk mäluaadresside hulka, mida  programmid kasutada saavad. Kui virtuaalmälu 
ei kasutataks, ei pruugiks programm, mis kasutab rohkem mälu, kui  arvutil  füüsiliselt olemas on, üldse töötada. 
Seevastu, kui kasutada virtuaalmälu, kopeeritakse põhimällu ainult need programmi osad, mida antud ajahetkel 
programmi tööks vajatakse. Seeläbi ei tule programmil töö käigus mälust puudust. 
Virtuaalmälu organiseerimiseks kasutatakse 3 mehhanismi: 
1.  lehekülgedeks jagamine 
2.  segmenteerimine 
3.  segementeerimine lehekülgedeks jagamisega 
16.1. Lehekülgedeks jagamine 
Mälu jagatakse fikseeritud suurusega lehekülgedeks. V juures lahut teineteisest programmis kasutatavad 
virtuaalaadressid füüsilistest aadressidest, millega viidatakse tegelikult sõnadele põhimälus. Programmi 
täitmise ajal teisendatakse automaatselt kasutajale nähtamatult virtuaalsed  aadressid füüsilisteks aadressideks. 
Olgu näiteks kogu aadressiruumist laetud põhimällu 4K suurune lehekülg, mis hetkel on virtuaalse aadresside  
vahemikus 4096 kuni 8191. Vajadusel laetakse välismälust põhimällu mõni teine lehekülg, mida tarkvara vajab. 
Lehekülje maht on fikseeritud (näites 4096 sõna) (Joonis 5.11) 
 
16.2. Segmenteerimine 
Segmenteeritud virtuaalse mälu juures jagat  virtuaalne  aadressiruum segmentideks.  
  Segmenteerimine toimub tarkvaraliselt, kuid alati tuleb arvestada riistvaralisi kitsendusi. 
  Kuivõrd segmentide mõõdud on erinevad, ei ole põhimälu jagatud fikseeritud piirkondadeks nagu 
lehekülgedeks jagamisel, vaid segment  laetakse vabasse kohta, kus on piisavalt ruumi. 
  Max segmendi suurus määrab ära, kui palju järke tuleb kasutada nihkele segmendi sees. 
  Kuivõrd segmendid  ei ole fikseeritud pikkusega nagu leheküljed , kasutatakse teistsugust aadressi 
transleerimise meetodit. 
  Kui segmendi algus ei ole fikseeritud, siis ei saa aadressi koostada kahest osast (kus vanem pool oli lk-e 
alguse aadress ja noorem pool oli  nihe lk-l) 
24 
 
25 
17. Mikroarvuti ja siinid (AB, DB, CB) address bus, data bus, control bus (250-
260) 
Mikroprotsessorite ilmumine tõi kaasa siiniarhitektuuri, kus info vahetamiseks süsteemi komponentide vahel 
on kasutusel ühised liinid ehk siinid (bus).  Füüsiliselt on tegemist komplekti juhtmetega, mis asuvad 
mikroskeemi sees või trükiplaadil. Kõik arvutisüsteemi komponendid peavad täitma teatud reegleid – siini 
protokolli, et vältida konflikte. Andmeedastuse kiirus siinide kaudu määrab paljuski kogu arvuti töökiiruse, 
kuna mikroskeemi väljaviikude arv on piiratud ning suhteliselt võimas protsessor peab kõikide teiste süsteemi 
komponentidega  suhtlema  läbi selle piiratud infoedastus kanali. 
Andmeedastus  põhineb kolme  olekuga  siinipuhvritel. Kolmas olek tähendab seda, et siinipuhvrid on elektriliselt 
lahti ühendatud – siinipuhvri väljund pole 1 ega 0, vaid tema potentsiaal on määramata. Väljund läheb 
kolmandasse olekusse, kui E=0 (Low). Kui E=1(High), siis võrdub väljundi (Y) väärtus sisendi (X) väärtusega. 
Joonis 8 Kolme olekuga siini  puhver  (Tri-state buffer, Bus  driver ) 
Kahe siinipuhvri ühendamisel saab teha kahesuunalist andmevahetust. Kasutades siinipuhvrite  paare , on 
võimalik siinide(nt A ja B) vahel andmevahetust organiseerida ühise siini (C) kaudu, kuid tuleb jälgida, et 
korraga ei tohi kaks siini saata infot ühisele siinile (võib põhjustada puhvri läbipõlemise).  
 
Joonis 9Andmevahetus ühise siini kaudu 
Kuna siini edastuskiirus peab olema vastuvõetav ka kõige aeglasemale süsteemikomponendile, siis on uuemad 
arvutid  mitme siiniga: kiirem siin protsessorile lähemal ning aeglasem siin  sisend -väljundseadmete juures. 
Erineva andmeedastuskiirusega siine ühendab  sild  (Bridge), mis kasutab andmevahetuseks FIFO-tüüpi mälu, et 
siduda erinevate protokollide ja kiirustega siinide signaale. 
26 
17.1. Siinide jagunemine funktsioonide järgi 
  Andmesiin (DB –Data Bus): Edastatakse andmeid. DB laius ja  taktsagedus  määravad ära 
andmeedastuskiiruse. Nt kui DB on 64- järguline  (koosneb 64-st liinist), saab ühe siinitsükliga edastada 
64-bitilise sõna. Võimalik on info liikumine mõlemas suunas (protsessorisse ja protsessorist välja), 
kuid kõikidel liinidel alati ühes suunas. 
  Aadressisiin (AB – Address Bus): Edastatakse aadresse. Järgulisus määrab maksimaalse adresseeritava 
mälu mahu ja maksimaalse sisend-väljundseadmete hulga. Info liigub vaid protsessorist välja ning 
kõikidel liinidel samas suunas. 
  Juhtsiin (CB – Control Bus): Edastatakse erinevaid signaale süsteemikomponentide töö 
kooskõlastamiseks (nt mälust lugemine ja mällu kirjutamine; S/V-seadmest lugemine ja sinna 
kirjutamine; taktsignaal; Ready, Interrupt ja Interrupt Acknowledgement ning Reset signaalid ). Siini eri 
liinidel liigub info erinevates suunades. 
17.2. Erinevad siiniprotokollid 
  Sünkroonne siin: Kõik tegevused on seotud sünkrosignaaliga ning kõikide signaalide muutused 
toimuvad sünkrosignaali esi- või tagafrontide ajal. Taktsagedus peab sobima kõikidele süsteemi 
komponentidele. 
o  Ploki edastus : Näiteks vahemälu (Cache) laadimisel on kasulik edastada info plokkide kaupa, 
mitte üksikute sõnadena. Kui mälust lugemise tsükli pikkuseks on nt 3 takti , siis korratakse teist 
takti, edastades iga kord ühe sõna. (Esimese takti ajal algab siinitsükkel aadressi ja mälust 
lugemise signaali edastusega ning kolmanda taktiga lõpetatakse siinitsükkel) 
  Asünkroonne siin: Taktsignaali pole otseselt näha, andmeedastuse  kooskõlastamine  toimub 
täiendavate signaalide vahetamise abil (MSYN, SSYN). Asünkroonse siini ajastus on  paindlikum , 
puudub sõltuvus jäigast sünkrosignaalist. 
 
Joonis 10Sünkroonse siini mälust lugemise tsükli ajadiagramm 
27 
 
Joonis 11Asünkroonse siini mälust lugemise ajadiagramm 
28 
18. Siinide juhtimine - katkestusteta süsteem, katkestustega süsteem ja 
prioriteedid (265-282) 
18.1. Katkestustega andmevahetus 
Katkestus sunnib protsessorit muutma käskude täitmise järjekorda . 
Katkestuse  käivitamine: 
  Programmselt, nt INT-käsuga S/V-seadmete poole pöördumiseks. Analoogiline alamprogrammi poole 
pöördumisega.  
   Erandina  (Exeption) mingi süsteemis tekkinud vea korral (nt nulliga jagamisel). Katkestatakse 
programmi täitmine ja väljastatakse vastav veateade  kasutajale. 
  Riistvaraliselt, kui S/V-seade  saadab vastava signaali, et soovib andmevahetust. Protsessor ei pea 
pidevalt kontrollima S/V-seadme olekuregistrit, vaid katkestuse küsimise signaali aktiveerimisel 
käivitub katkestuse  teenindamise  protsess. 
Katkestuse täitmine: 
  Protsessor lõpetab pooleli oleva käsu. Mikroprogrammi ei saa tavaliselt katkestada, kui käsk on 
lõpetatud, kontrollitakse  trigeri seisu ja hakatakse vastavat katkestust teenindavat alamprog. täitma. 
  Pinumällu salvestatakse tagasipöörde aadress (PC-väärtus). Osa protsessoreid salvestab ka PSW 
(Program Status Word) – akumulaatori ja lippude registri sisu. 
  Käsuloendurisse laetakse katkestust teenindava alamprogrammi algusaadress, juhtimine läheb 
vastavale katkestust teenindavale programmile. 
  Pärast katkestust täitva programmi lõppu taastatakse pinumälust PC sisu ja PSW abil akumulaatori ja 
lippude registri sisu. Jätkatakse programmi täitmist sealt, kus katkestati. 
Katkestuste teeninduse programm hakkab peale katkestuse signaali saamist ükshaaval kontrollima kõigi S/V-
seadmete olekuregistreid, et teha kindlaks, kes soovis andmevahetust. 
18.2. Prioriteedid 
  Programmselt määratavad prioriteedid – Võimalik on paindlikult programmselt muuta S/V-seadmete 
prioriteete muutes küsitluse järjekorda. Algoritm on fikseeritus olekuregistrite küsitlemise programmis. 
  Riistvaras jäigalt määratud prioriteedid – Iga S/V-seadme juures on loogikaskeem, mis kontrollib, kas 
see seade soovis teenindamist. Prioriteedid on määratud seadmete järjestusega ahelas. Prioriteetide 
muutmine tähendab riistvara muutusi.  
  Kontrolleriga määratavad prioriteedid – Kontroller vabastab protsessori katkestustega tegelemisest, 
lahendades need vastavalt sellele, kuidas see on programmeeritud. Katkestuse teeninduse protsess algab 
ainult siis, kui protsessorilt on selleks luba saadud. Määrab prioriteete nii fikseeritult, kui ka selle järgi, 
kuidas S/V- seadmed on saanud teenindatud (teenindatud seade saab madalaima prioriteedi) 
29 
19. Andmevahetus mikroarvutis: paralleeledastus, järjestikedastus, veakindlad 
koodid (282-291) 
Liidesel on alati kaks poolt - protsessori pool (mis peab täitma siini protokolli selle järgi, millise siini külge ta 
on ühendatud) ja S/V-seadme pool (kus andmevahetus võib toimuda paralleelselt või järjestikuselt). 
19.1. Järjestikandmeedastus 
Piisab ühest liinist (+  nullnivoo ), iga biti edastamiseks kulub üks  takt . (8 biti edastamiseks 8 takti) 
1)  Asünkroonne järjestikandmeedastus –  saatja  ja vastuvõtja taktgeneraatorite sagedused ei pea olema 
sünkroniseeritud. Andmeid edastatakse sümbolitena ja nende vahel ei ole fikseeritud mingit kindlat 
ajavahemikku. Saatja ja vastuvõtja peavad olema kokku leppinud järgmistes tingimustes: 
a.  Sümboli pikkus 
b.  Biti edastamiseks lubatav aeg 
c.  Milline on ooteolek, kui andmeid ei edastata 
d.  Stardibiti väärtus (0 või 1) 
e.  Stopp-bittide väärtused (0 või 1) 
2)  Sünkroonne jäjestikandmeedastus – saatja ja vastuvõtja taktgeneraatorid peavad olema 
sünkroniseeritud. Selleks kasutatakse spetsiaalset riistvara ( PLL – Phase-locked- loop ). Kasutatakse nt 
USB puhul. 
19.2. Paralleelandmeedastus 
8 biti edastamiseks on vaja 8 liini (+ nullnivoo), kuid aega kulub 1 takt. Pikkades liinides on võimalikud 
moonutused ja kõik bitid ei jõua sünkrosignaali ajal kohale. Kasutatakse nt printeriga  andmevahetuses. 
19.3. Veakindlad koodid 
Informatsiooni edastamisel tekib vigu ning võimalike moonutuste kindlakstegemiseks kasutatakse  järgnevaid  
meetodeid : 
1)  Vigu avastavad koodid –  Edastatavatele andmebittidele lisatakse paarsusbitt (koodi pikkus n+1). Igas 
õiges koodisõnas peab olema paarisarv ühtesid . Vea olemasolu näitab see, kui edastamise  käigus mõni 
andmebitt muutub ja koodis ei ole enam paarisarv ühtesid. Eeldatakse, et viga on ühes järgus , ei ole 
võimalik avastada kahe või enama biti vigu ning leitud vigu ei saa parandada. Kahe õige koodi 
erinevust kahendjärkudes nimetatakse Hammingi distantsiks. 
2)  Vigu parandavad koodid – Võimaldav avastada ja parandada. Kahe õige koodi vaheline Hammingi 
distants peab olema vähemalt kolm. Seega ühe järgu viga viib vale koodi õigest koodist ühe ühiku 
kaugusele, samas kui teise õige koodini on kaks ühikut. Valitakse väiksema distantsiga kood. 
30 
 
31 
20. LCD, LED OLED ja plasma kuvarid (292-308) 
20.1. Vedelkristallkuvadri (LCD –  liquid cristal  display ) 
LCD-kuvaris kasutatavad vedelkristallid ei emiteeri valgust, vaid moduleerivad tagant tulevat valgust (juhivad 
läbipaistvat valgust). 
1.  Kahe klaasplaadi vahel on  vedelkristall  ja mõlemal plaadil on sooned. (Error! Reference source not 
found.) 
2.  Kristalli molekulid võtavad soontega määratud suuna. 
3.  Et aga  soonte  suunad on plaatidel risti, tekivad kahe klaasplaadi vahel  keerdunud  ahelad (twisted 
efekt). 
4.  Kui valgus läbib selliseid keerdunud molekulide ahelaid, muudab ta polarisatsioon 90 kraadi. 
 
Joonis 12Klaasplaadid LCD-s 
Olukord muutub, kui panna vedelkristalli mõlemale poole elektroodid  ja lasta sealt läbi pinge. Vedelkristalli 
molekulid joonduvad sellisel juhul elektrivälja järgi olenemata suunast. Seega pingega saab juhtida seda, kas 
vedelkristalli läbiv pinge säilitab esialgse  polarisatsiooni või muudab seda 90 kraadi. 
Kuivõrd vedelkristall valgust ei kiirga, on vaja valgusallikat, millest lähtuvat valgust on võimalik lasta läbi 
vedekristalli või mitte. Valguse saamiseks kasut 3 erinevat võimalust: 
1.  Kasutades peeglit, mis peegeldab vaataja pool olevat valgust tagasi läbi LCD-elementide. 
2.  Kasut ekraanitagust aktiivset valgusallikat (fluorestseeriv allikas või LED- kuvarite  puhul 
valgusdioodid ) 
3.   Kombineeritud  meetod, kus osa saadakse peegeldumise ja osa tuleb tagumisest valgusallikast 
20.2. LED 
LED-kuvarite puhul on valgusallikat vaja vähem jahutada, sest LED-id tarbivad vähem voolu -> seega saab 
teha õhematena. Neid kasut kaasaskantavates arvutites, meditsiiniseadmetes jne 
20.3. Orgaaniliste valgusdioodidega  kuvar (OLED –  organic light emitting  diode ) 
Orgaanilistel valgusdioodile põhinev tehnoloogia on üks uuematest võimalustest kuvarite valmistamiseks. 
OLED koosneb järg kihtidest (Error! Reference source not found.): 
  alus 
   anood  
  orgaanilised kihid  
  katood 
Valguse  emiteerimine  OLED-is (Error! Reference source not found.): 
1.  Anoodi ja katoodi vahele rakendatud pinge tõttu tekib elektrivool  katoodilt anoodile läbi orgaaniliste 
kihtide. Elektrone kantakse emiteerivale kihile ja juhitakse ära juhtivalt kihilt. 
2.  Ärajuhitud elektronidest jäävad järele augud, mis tuleb täita elektronidega emiteerivas kihis 
3.  Augud hüppavad emiteeritavasse kihti, kus nad täidetakse elektronidega. Kui elektron täidab augu , 
läheb ta kõrgemalt energiatasemelt madalamale. Vabaneb footon  energiat, mille hulk määrab värvuse. 
32 
 
Joonis 13Valguse emiteerimine OLED-is 
20.4. Plasma kuvarid (PDP – plasma display panel) 
  Plasmaekraanide tehnoloogia sobib suuremate kvaliteetekraanide valmistamiseks, nii et ei kannataks 
kujundi kvaliteet ja  ekraan ei muutuks väga raskeks. 
  Erinevalt LCD-kuvaritest on iga ekraanivälja punkt valgusallikas ja vaatenurk on lai (160-180 kraadi) 
ning kujundi kvaliteet väga head. 
  LCD-l olevat musta probleemi (läbi filtrite ja vedelkristalli lekib valgust, mis rikub musta värvi 
kvaliteedi) PDP-ekraanidel ei ole, sest kõik punktid saab välja lülitada ja nad ei kiirga enam valgust. 
  PDP-kuvar on valmistatud klaasalusel ja purunemise oht on suur. 
33 
21. Puutetundlikud ekraanid (308-317) 
21.1. Takistuslik puuteekraan (Resistive touchscreen)
 
Ekraan koosneb kõvast alusest (nt klaas), mis on kaetud läbipaistva takistusliku materjaliga , tavaliselt  indium -
tinaoksiidiga (ITO). Välimine kiht on painduv ning samuti kaetud ITO kihiga. Kaks kihti on eraldatud 
isolaatoritega ning kui vajutada  välimist kihti, puutuvad kaks ITO-ga kaetud kihti isolaatorite vahel kokku. 
Nelja juhtmega versioonil on kaks juhet ühendatud välimise ITO kihi  servadega  ning kaks sisemise kihi 
servadega. Üks kiht pingestatakse ning  teiselt  loetakse kontrollerisse puutepunkti pingeväärtus (X- koordinaat ), 
seejärel pingestatakse teine kiht ja loetakse esimeselt Y-
Joonis 14Takistuslik puuteekraan 
koordinaat. Puuduseks – painduval kihil tekivad mõrad ja pinge jaotus pole ühtlane, kalibreerimine  aitab. 
Viie juhtmega versioonil pingestatakse ainult alumine kiht, ning ülemiselt loetakse pingeväärtused. 
Võimaldavad kindlaks teha ainult ühe punkti koordinaate. 
Maatrikstakistusliku puuteekraani juures jagatakse ekraan ribadeks ja veergudeks, mis kõik on ühendatud 
pingeallikate või anduritega ning kihtide kokkupuutumisel teeb kontroller kindlaks puute koordinaadid. 
Võimaldab kindlaks teha mitme punkti koordinaadid. 
21.2. Mahtuvuslik puuteekraan (Capacitive touchscreen) 
 
Väga vastupidavad. Elektrit mittejuhtiv  mustus ei sega ekraani tööd, samas ei toimi ka kinnastega puudutus . 
Kallim kui takistuslik. 
  Pindmahtuvuslikud – puutepind kaetakse ainult ühelt poolt läbipaistva juhtiva (ITO) kihiga. Ekraani 
nurkades on elektroodid, mis vahelduvvoolu generaatorit kasutades tekitavad ekraani pinnale ühtlase 
elektrivälja.  Kui juhtiv keha ( sõrm ) puutub tekkinud välja, tekib dünaamiline  kondensaator , mis 
muudab elektrivälja ning laengute liikumist on võimalik mõõta nurkades olevate anduritega. Kuna ITO 
omab teatud takistust, sõltub voolu komponentide muutuse suurus 
Joonis 15Mahtuvuslik puuteekraan 
puutepunkti kaudusest andurist ning andurite näitude muutuste järgi 
määratakse  puutepunkt . 
  Projekteeritud mahtuvuslikud – ekraani pinnale moodustatakse ITO ribadest võrk. Need ribad, kuhu 
salvestub laeng, on isoleeritud ja nende vahel on mahtuvus . Puudutusel võtab sõrm osa laengust endale 
ja laengu liikumise fikseerib kontroller. 
34 
21.3. Infrapunapuuteekraan (Infrared touchscreen) 
Ekraani kahte serva paigutatakse infrapunavalgusdioodid ning nende vastasservadesse infrapunaandurid. 
Dioodide kiirtest moodustub võrgustik. Puudutuse  korral ei jõua vähemalt üks kiir X ja Y suundadel andurini ja 
kontroller määrab selle järgi puudutuse asukoha. Toimib ükskõik millise esemega „puudutades“, kuid 
probleemiks võib olla ka mustus mis tekitab valepuuteid.  
Modifikatsioonina kasutatakse täieliku sisepeegeldusega infrapuna - puuteekraani, kus kiir levib ekraani ees 
oleva kaitseklaasi sees, peegeldudes sisse. Puudutusel murdub valgus ning andurid registreerivad valguse 
lahkumise ja kontroller teeb kindlaks puute asukoha. 
 
21.4. Akustilise laine impulsstuvastus (Acoustic pulse recognition) 
Ekraani servadesse paigutatakse piesoandurid. Puudutusel tekivad akustilised lained, mis eemalduvad 
puutekohast ning andurid muudavad akustiliste võngete energia elektrisignaaliks. Iga puute järel võrreldakse 
lainepilti kontrolleri mällu salvestatud lainepiltidega ning määratakse selle alusel puute koordinaadid. Toimib 
ükskõik millise esemega.  
 
21.5. Optiline puuteekraan (Optical touchscreen) 
Puute asukoha  määramiseks kasutatakse kaamerat. Võimaldab tuvastada puute  tekitaja suurust ning töödelda 
mitut puudet korraga. Kaks varianti : 
   Hajutatud  valgustuse meetod – kasutatakse täielikku sisepeegeldust, kuid dioodidega tekitatakse 
ekraani ees  infrapunavalguse ühtlane  foon  ja pildi fikseerib kaamera . Puudutusel tekib peegeldus ja 
osa valgust lahkub keskkonnast. Kaamera fikseerib muutuse. 
 
35 
  Hajutatud pinnavalgustuse meetod –  dioodid asuvad puutepinna servades. Pinna peale paigutatakse 
valguse hajutaja. Kaamera fikseerib puutepinna eest suunatud valguse korral puutekohas varju ning 
puutepinna tagant tuleva valguse korral puutekohas peegelduse . Nende järgi määrab koordinaadid.
 
21.6. Pindakustilised lained (Surface acoustic waves) 
Ekraani kahes nurgas on piesogeneraatorid, servades pindakustiliste lainete peegeldajad ning kahes teises 
nurgas on piesovastuvõtjad mis fikseerivad tekkiva võngete pildi. Puute korral võnked selles punktis sumbuvad. 
Vastuvõtja kaugusest sõltub peeglist tulevate võngete viide , selle kaudu tehakse kindlaks puute asukoht.  
21.7. Jõutundlik puuteekraan (Force- Based ) 
Puutepind kinnitatakse piesoanduritele, mis muudavad füüsilise jõu elektrisignaaliks. Olenevalt puute kohast on 
anduritele erinevad surved ja nende survete erinevuste järgi määratakse koordinaadid. 
Puute võib teha ükskõik millega, kuid ei ole võimalik eristada mitut samaaegset puudet. Tundlik vibratsioonile 
ning puudete vahel peab olema piisavalt pikk paus . 
Joonis 16Jõutundlik puuteekraan 
 
36 
22. Printerid (317-322) 
22.1. Printerid 
1.  Löökprinter. Kasutavad vanemat kirjutusmasinatest tuntud tehnoloogiat, kus printimise pea ja paberi vahel 
on tindiga immutatud värvilint. Kujund saadakse löögiga vastu värvilinti. Printimispäid mida kasutatakse 
on väga erinevaid. Võib kohata golfipalli sarnast pead või  trummel . 
1.1. Nõelmaatriksprinter 
 
Kõige tuntum 
 
Trükipeas on nõelad, mida liigutatakse elektromagnetiga. 
 
Kvaliteet sõltub nõelte arvust. 
 
Selliseid printereid võib kohata praegu pankades, kus tehakse kliendile trükitust kopeeriva 
paberiga koopia. 
 
Teeb iseloomulikku krõbisevat häält. 
1.2. Ridaprinter 
1.3. Õisprinter 
2.  Löögita printer  
2.1.  Termoprinter  
2.1.1.  Termosiirdeprinter 
  Ei kasuta spetsiaalset paberit. 
  Printimispea ja paberi vahel on värvilint, mis on vahaga immutatud. 
  Trükipeas olevate takistitega saab punkte kuumutada ja paberile moodustub kujund 
sulavatest vahapunktides. 
2.1.2.  Sublimatsioonprinter – sees on lint, millel on eri piirkondades üksteise kõrval 4 põhivärvi 
sublimaat. Kui lint liigub trükitava alusmaterjali peal, siis teda kuumutatakse, sublimaat aurustub 
ja moodustab alusmaterjalile läikiva kihi enne, kui ta muutub taas tahkeks aineks. Eri värvi 
piirkonnad on väga täpsed ja sellist printerit kasutatakse fotoprinterina. Väga hea värviline 
trükikvaliteet. 
2.1.3.  Termokontaktprinter 
  Kasutatakse spetsiaalset paberit, mis sisaldab alumiiniumit. 
  Trükipeas on nõelte asemel takistid, mida saab kuumutada vooluimpulsiga. 
  Kujund moodustub täppidest. 
  Puuduseks on spetsiaalse paberi vajadus ja trükitu ei säili kaua. 
  Kasutatakse kinopiletite ja kviitungite trükkimisel. 
2.2. Fotoelektriline printer 
2.2.1.  LED-printer 
2.2.2.  Laserprinter 
Töö põhineb valgustundliku 
materjaliga kaetud trumlil. Trumli  
kattematerjal on isolaator . Trumlile 
antakse laeng, mille käigus tekkib  
elektrostaatilisest laengust kujund 
trumlile. Edasi liigub trummel 
tooneri lähedale ja tõmbab laetud 
kohtadega  tooneri külge. Toonerist 
moodustub kujund trumlile. Lõpuks 
kuumutatakse  tooner  paberile kinni 
ning trummel puhastatakse tooneri 
 
jääkidest ja laengust. 
 
2.3.  Jugaprinter  - moodustab kujundi väljapritsitud tindi või vaha tilkadest. 
37 
2.3.1.  Vahaprinter 
2.3.2.  Tindiprinter 
22.2. Värviline trükk 
Värvitrükk saadakse laserprinteri juures eri värvi toonerite ületrükiga. Iga värvi jaoks on oma trummel ja 
neilt trumlitelt kantakse kõikide värvidega saadud kujundid vahekandjaks olevale lindile või trumlile. Sealt 
kantakse valmiskujund juba paberile. 
Jugaprinterites kasutatakse ületrükiks erinevaid pihusteid eri värvide jaoks.  
Termosiirdeprinterites tehakse ületrükk eri värviga immutatud värvilintide abil. 
Sublimatsiooniprinterite temperatuuriga reguleeritakse, kui palju värvainet paberile kantakse 
38 
23. Klaviatuur (322-324) 
Klaviatuur on riistvaraline arvuti juhtimis- või andmesisestusvahend. 
Klahvide paigutust tuntakse kõrvuti  asetsevate  klahvide järgi ülemises tähereas -  QWERTY . Selline paigutus 
kujunes välja  mehhaaniliste kirjutusmasinate ajal. Klahvide taga olid haamrikesed, mis vastava sümboliga lõid 
vastu värvilinti. Kui vajutada kõrvuti klahve kiiresti järjest, kippusid haamrikesed kinni  jääma . Tehti nii, et 
inglise keeles tihedamini kasutatavate tähtede klahvide vahel olid harvemini kasutatavad. Praegu toimub kõik 
elektroonselt ehk paigutust võiks muuta, kuid keegi ei ole seda teinud, sest inimestel oleks palju 
ümberõppimist. 
Klahvide all on oma olemuselt   binaarsed lülitid  - ühendus on (1) või ühendust ei ole (0). Kasutatakse erinevat 
tüüpi lüliteid. Tavaliselt on trükiplaadi peal plastist materjal, mis on sümbolite kohalt metalliseeritud ja klahvi 
vajutusel tekib kontakt alumise pinnaga. Plast täidab ka vedru ülesannet. Agressiivsemates kohtades 
kasutatakse hermeetilises klaaskorpuses asetsevaid kontakte, mis magneti lähendamisel tõmbuvad kokku. On 
olemas ka kontaktivabad  klaviatuurid , kuid kallima hinna tõttu need laia  kasutust ei leia. 
Vajutatud klahvide tuvastamiseks skaneeritakse pidevalt  klaviatuuri . Klaviatuur moodustab maatriksi, kus read 
on ühendatud väljundpordi külge (joonis 7.33). See tähendab, et klaviatuuri kontroller saadab sinna teatud 
skaneerimise koode.  Veerud on ühendatud läbi kaitsva takisti toitenivooga (väärtus 1) ja samuti saab lugeda 
veergude väärtusi läbi sisendpordi klaviatuuri kontrollerisse. Kõigis horisontaalide ja vertikaalide 
ristumiskohtades on lülitid (klahvid). Iga lüliti küljes on klahv vastava numbri või tähega . Joonisel on 
klaviatuuril 16 tähte. 
 
39 
24. Katkematu pingeallikas (UPS) (335-337) 
UPS-i olemasolul  on võimalik üle minna  akude  toitele ja vooluvõrgu häiretest tingitud probleeme lahendada. 
UPS-i abil lahendatakse järgmisi probleeme: 
  täielik elektrikatkestus – elektrivõrgus on toitepinge  täielikult kadunud; 
  ülepinge ja impulsshäired –  lühiajaliselt  tõuseb toitepinge elektrivõrgus lubatust kõrgemaks; 
  pingelangus – pinge langeb toitevõrgus lühemaks või pikemaks ajaks lubatust madalamaks; 
  sageduse erinevus  normaalsest  50 Hz-st. 
Odavamate UPS-ide akud võivad võimaldada ainult kiiret programmide töö korrektset lõpetamist, kuid 
kallimad UPS-id lubavad ka teatud aja jooksul edasi töötada. Arvestades akude suhteliselt suurt hinda, on 
viimased UPS-id muidugi oluliselt kallimad. 
Vallas-UPS (Offline UPS, Passive  Standby UPS) 
  Sellise UPS-i kasutamisel kajastuvad võrgupinge kõikumised ja sageduse muutused ka otseselt arvuti 
toiteahelas, sest puudub sisendpinge lahtisidestus arvutit toitvast väljundist (joonis 7.43). 
  Normaalolukorras töötab arvuti otse elektrivõrgust ja samaaegselt laetakse akut. 
  Kui võrgu pinge langeb alla kriitilise  väärtuse, läheb UPS üle aku toitele ja arvuti töö jätkub, kuni 
akud seda võimaldavad. 
  Ümberlülitus peab toimuma piisavalt kiiresti (alla 25 millisekundi), et arvuti töö võiks jätkuda kuni 
akude tühjenemiseni. 
  Aku toitele minnakse üle, kui toitepinge on alla kriitilise piiri, kuid väiksemaid pingelangusi seda tüüpi 
UPS ei kompenseeri. 
  Vallas-UPS-i hea omadus on tema odav hind. 
 
Sidus-UPS (Online UPS, Double  Conversion UPS) 
  Siin toimub kahekordne muundamine vahelduvvoolust alalisvooluks ja tagasi (joonis 7.44).  
  See tagab suhteliselt hästi müradest filtreeritud toite ja ka sisend- pinge suurematel kõikumistel viiteta 
ülemineku aku toitele, siludes samas ka väiksemaid kõikumisi.  
  Tegemist on suhteliselt  kalli  UPS-iga, sest alalispingest tuleb saada nii kvaliteetne vahelduvpinge, et 
sellega võiks pikemat aega toita arvutit.  
  Kui alalispingest saadud vahelduvpingesse jääb sisse liiga suur alaliskomponent, ei pea arvuti 
toiteplokk sellele vastu 
40 
 
Aktiivne vallas-UPS (Line-Interactive UPS) 
  Aktiivne vallas-UPS kujutab endast  kompromissi kahe eelneva variandi  vahel (joonis 7.45). 
  Kui sidus-UPS võimaldab elektroonika abil pidevalt hoida pinge väärtust paigas ja vallas-UPS vaid 
teatud kriitilisest väärtusest väiksema sisendpinge korral minna üle aku toitele, siis siin on võimalik 
astmeline pinge väärtuse korrigeerimine.  
  Puudub vajadus pidevalt teha alalispingest vahelduvpinget arvuti toitmiseks, ei filtreerita  ka 
elektrivõrgust tulevaid häireid nii hästi kui kallimas sidus-UPS-is. 
 
Arvestades, et arvuti on tihti mingi süsteemi osa, siis on olemas palju sisend- väljundseadmeid, mis on seotud 
just konkreetsete rakendustega. Vaja on andureid süsteemi oleku määramiseks ja täiturmehhanisme 
juhtimiseks . 
41 
25. Spetsiaalse riistvara realiseerimine (tehnoloogiad, võrdlus) (338-357) 
Tänapäeval leiab valdav osa arvutustehnika riistvarast kasutust mujal kui üldotstarbelistes arvutites. 
Hinnatakse, et 99% kogu riistvarast leiab kasutust süsteemi  osana  suvalistes eluvaldkondades. Ainult 1% 
riistvara toodangust leiab kasutust PC-sugustes üldotstarbelistes arvutites, millega me igapäevaselt teadlikult 
kõige rohkem kokku puutume. Tänapäeval on võimatu ette kujutada eluvaldkonda, kus spetsiaalset 
arvutustehnikat ei kasutataks, alustades näiteks rääkivast nukust ja lõpetades kosmoselaevaga. Need 
tehnoloogiad, mida kasutatakse üldotstarbeliste protsessorite ja süsteemi muude komponentide valmistamiseks, 
ei anna alati  parimat tulemust kõikides rakendustes. 
Olgu meil näiteks vaja realiseerida spetsiaalne digitaalseade või protsessor mingiks erirakenduseks, näiteks 
juhtida tööpinki, analüüsida mingi keemilise protsessi kulgu, juhtida auto sissepritset ja süüdet, valmistada 
mobiiltelefonile protsessor jne. Millised on siin realiseerimise võimalused? 
25.1. Programmne realisatsioon  
Programmse realisatsiooni head omadused: 
  saab kasutada harjumuspärast tarkvara. Näiteks kui juhitakse keemilist protsessi ja keemik on 
harjunud kasutama Windowsi keskkonda, siis saab ta teha seda ka loodud süsteemiga töötades 
  lihtne teha muudatusi. Muudatus tuleb teha programmis, see transleerida ja ongi lühikese  ajaga uus 
versioon valmis. Alguses on vaja teha alati katsetamiseks prototüüp, siis saab hakata projekteeritud 
süsteemi  tootma või ainueksemplari kasutama. Prototüübi katsetamisel võib selguda, et kuskil on 
projekteerimisel tehtud vigu, mis tuleb parandada või tellija leiab, et midagi tuleks lähteülesandes 
muuta. 
  ei ole vaja tunda riistvara. Lõppkasutajal ei ole kunagi vaja teda, kuidas on riistvara tehtud. Algoritmi  
realiseerib programmeerija , kes peab teadma vaid lisakaardi teatud parameetreid. 
Programmse realisatsiooni puudused: 
  võrreldes riistvaralise realisatsiooniga on programmne realisatsioon aeglane, sest programmi täitmisel 
toimub pidevalt käskude lugemine mälust protsessorisse ja seal käskhaaval nende täitmine. Paljudes 
kohtades võib see osutuda probleemiks. Näiteks kui juhitakse keemilist reaktsiooni või mingit muud 
protsessi reaalajas, kus tuleb muutustele kiiresti reageerida. Kuni programm jõuab otsuseni, võib 
protsess olla muutunud juba juhitamatuks 
  PC või mõni teine universaalne arvuti on paljudes kohtades mõttetult kallis. Juhtides lihtsa algoritmi 
järgi tööpinki ei kasuta me võimsa arvuti ressurssidest väikestki osa. Milleks superskalaame  arhitektuur , 
vahemälu, konveier, suur mälu jne, kui me seda ressurssi ei vaja? 
  füüsilised mõõtmed ei ole alati vastuvõetavad. Vaevalt  meist keegi kasutaks mobiiltelefoni, kui see 
töötaks ainult koos arvutiga. 
25.2. Riistvaraline realisatsioon 
Alati võib algoritmi realiseerida riistvaras samaselt juhtautomaadiga protsessoris. Algoritmi realiseeriva 
loogikaskeemi  võib valmistada trükiplaadil, koostatuna tootjatelt saadavatest valmiskomponentidest 
(mikroskeemidest) loogikaskeemina või kristalli pinnal ühe rakendusspetsiifilise mikroskeemina (Application 
Specific  Integrated Circuit , ASIC). Erinevus on siin vaid tehnoloogilist  laadi . Tänapäeva tehnoloogia juures on 
alati võimalik teha oma mikroskeem. 
Head omadused: 
  suurte seeriate puhul odavam toota. Kui korra on ASIC-u valmistamiseks tehtud kogu 
projekteerimistöö ja saadud mikroskeemi valmistamiseks vajalikud maskid , on järgnevate koopiate 
tootmine suhteliselt odav. Suurte partiide korral on oma mikroskeemide valmistamine kindlasti 
otstarbekas 
42 
  väikseim võimalik komponentide arv. Disain on tehtud konkreetse realisatsiooni jaoks ja seega on 
võimalik optimeerida kristalli pinnal realiseeritavat loogikaskeemi maksimaalselt. Loogikaskeem peab 
sisaldama vaid neid loogikaelemente, mis on sellele realisatsioonile vajalikud 
  loogikaskeem realiseeritakse kristalli pinnal ja loogikaelementide tihedus on suur. See omakorda 
tähendab suuremat töökiirust ja väikest energiakulu 
  turvalisus (Security). Tööstusspionaaž oli, on ja jääb niikaua, kui konkurents toodete turul püsib. 
Tänapäeva tehnoloogia juures ei ole võimalik mikroskeemist kätte saada seal loogikaskeemina 
realiseeritud algoritmi. 
Puudused: 
  pikk juurutamise ja prototüübi valmistamise aeg. ASIC-u valmistamine eeldab terve rea  etappide  
läbimist mikroskeemide valmistamise  tehnoloogias enne, kui meil on valmis oma loogikaskeemi 
prototüüp katsetusteks. Kui on vaja teha prototüübis muudatusi, tuleb tellida uued mikroskeemid 
sealt, kus on olemas mikroskeemide valmistamise tehnoloogia. See kõik nõuab aega ja on kallis, sest 
prototüübi valmistamise tehnoloogiale ei ole projekteerijal otsest ligipääsu. Muudatusi prototüübi 
katsetamisel aga tuleb paratamatult teha 
  väikeste seeriate korral suhteliselt kõrged projekteerimise ja prototüübi valmistamise kulud. 
Suurte seeriate tootmisel on mõtet läbida kulukas ja aeganõudev projekteerimine, kuid väikeste seeriate 
korral see ei ole otstarbekas 
  kogu disain nõuab suhteliselt kalli spetsiaalse tarkvara (Computer Aided Design, CAD) 
olemasolu. Väikestes seeriates valmistatavate realisatsioonide puhul ei ole sellise tarkvara  hankimine  
alati otstarbekas. 
25.3. Programmeerimise tehnolooagiad 
25.3.1. Staatilise suvapöördusmälu tehnoloogia 
Moodustatakse toorikul (tavaliselt maatriks) SRAM-i trigeritest suur nihkeregister. Kandes sinna  registrisse  
bittide jada toimub konfigureerimine transistorvõtmete ja multipleksorite abil. 
25.3.2. Siduvlüli ja katkevlüli tehnoloogia 
Tekitatakse või katkestatakse ühendus vooluimpulsiga 
25.3.3. EPROM-i, EEPROM-i ja  Flash -tehnoloogiad 
Põhinevad samuti ujuva paisuga transistoritel nagu vastavad püsimälu tehnoloogiad. 
43