Arvutiprotsessor kui närvisüsteem (0)

gümnaasium
Protsessor kui närvisüsteem
Referaat
Koostaja :
Juhendaja :
Tallinn 2012
Sisukord
1.Teema sissejuhatus – mis on protsessor?
1.1.Protsessori kirjeldus

1.2.Data ja Address Buses (andme ja adresseerimise kanalid) - Protsessor ja mälu

2.Inimese närvisüsteem

3.Kiibistik ehk protsessori närvisüsteem

4.Seos närvisüsteemi ja protsessori vahel
5. Skeemid
1.Teema sissejuhatus – mis on protsessor?
Arvuti protsessor on arvuti aju. Nii ütlevad figuratiivsed narratiivid. Aga tõsi, protsessor on see aparaat (mikroskeem ehk chip ) mis reaalselt liidab ja korrutab kahendarve.
Arvutamine protsessoris toimub sama tehnikaga nagu tavaliste st. kümnendarvudega paberi ja pliiatsiga arvutamisel.
Miks talle just meelepärsed kahendarvud on sellepärast, et tema tegeleb tegelikult elektriga : 1 on signaali kõrge nivoo ja 0 madal nivoo.
1.1.Protsessori kirjeldus
Assembler keeles programmeerimine on arvutikeel, mis mõnede asjatundjate meelest ei klassifitseerugi keeleks . Assembler on järgnevus sisuliselt masinkeelseid protsessori käske mida esitatakse masinkeele omadega ekvivalentsel kujul kuid inimesele paremini meeldejäävate mnemoonikutena (mov, jmp ...). Need masinkeelsed käsud juhtivad protsessori tööd kõige madalamal tasemel. Assembleris saab tõepoolest võtta konkreetsest protsessorist välja viimast, kuid puuduseks on see, et too assemblerprogramm töötaks siis vaid valitud kokreetsel protsessoril millele ta on mõeldud.
Igal protsessoril oma käsustik, uuemad protsessorid erinevad vanematest just selle poolest, et neil on olemas rohkem käske (samuti registreid) mis omakorda võimaldavad efektiivsemalt töötada mingit sorti andmetega (arvutada, näidata pilti ...). Samuti määrab protsessori tüüp ära kuidas ta mälule juurde saab. Protsessoris on olemas andmete ajutiseks paigutuseks mälupesad. Sinna paigutatakse arvud enne nendega tehete tegemist ( liitmine , korrutamine) ja seal samas asuvad ka tulemused. Protsessori töö ajal liigub temast pidevalt läbi andmeid millega ta tegeleb. Asja võib ette kujutada umbes nii, et ühed protsessorist läbijooksvad bitid/baidid juhivad seda kuidas protsessor teiste läbijooksvate bittide/baitidega peab toimima nn. CODE ja DATA.
Protsessori mälupesa ehk register näeb välja sellinesena:

1.2.Data ja Address Buses (andme ja adresseerimise kanalid) - Protsessor ja mälu

Ilmselt on protsessori töö vägagi seotud teiste arvuti komponentidega : emaplaadi ja seal asuva mälu ja videokaardiga. Siiski, vaatleme kuidas suhtuvad ja teevad koos tööd protsessor ja mälu. Mälu võib kujutada ette suure maatriksina (tabelina), kus ruudukesed ehk mälupesad on nummerdatud. Iga pesa mahutab infot 1 B ehk 8 bitti . Probleem on selles kuidas liigutatakse infot neist pesadest protsessori registritesse tehete sooritamiseks ja vastupidi. Siin puutume kokku protsessorite mõnede oluliste omadustega millest sõltub protsessori jõudlus - andmekanali ja aadresskanali laiused .
Andmevahetuse kiirus sõltub sellest kui lai kanal ühendab protsessorit mäluga - see on andmekanal. Esimestel protsessoritel oli see laiusega 1 B. St. kaheksa andmete jaoks mõeldud juhet ühendasid protsessorit mäluga. Tuletage meelde, et ühes mälupesas (kastikeses) on 8 bitti - igale üks juhe, klapib kokku.
Mäluaadresside numeratsioon algab nullist - joonisel kujutavad rõhutatud värvidega jooned seda, et signaal on 1 ja muud vastavad 0'le - roheline on andmekanal ja sinine aadresskanal:
2.Inimese Närvisüsteem
Närvisüsteem on organsüsteem, elektrokeemilisi signaale juhtiv võrgustik. Närvisüsteemi ülesanne on võtta väliskeskkonnast vastu informatsiooni ja reguleerida selle tulemusel organismi käitumist.
Inimese närvisüsteemi ehitus
Inimese närvisüsteemi võib kokkuleppeliselt jagada kaheks osaks, kuigi nende funktsioneerimine on omavahel tihedalt läbi põimunud . Need osad on kesknärvisüsteem (KNS), mis koosneb pea- ja seljaajust , ning perifeerne närvisüsteem, mis koosneb ülejäänud närvidest ja närvirakkude kehade kogumikest väljaspool kesknärvisüsteemi (ganglionitest).
Kesknärvisüsteem tegeleb organismi välis- ja sisekeskkonnast saadud informatsiooni kogumise ja töötlemisega ning selle põhjal sobiva vastuse väljatöötamise ning algatamisega. Lisaks toimuvad kesknärvisüsteemis ka erinevad psüühilised protsessid.
Perifeerne närvisüsteem koosneb 12 paarist kraniaalnärvidest ja 31 paarist seljaajunärvidest. See närvisüsteemi osa on vahendavaks lüliks (välis)keskkonna ja KNS vahel. Perifeerne närvisüsteem jaguneb somaatiliseks ja autonoomseks e. vegetatiivseks närvisüsteemiks(ANS). Somaatiline närvisüsteem on seotud info juhtimisega vastavatelt retseptoritelt KNS poole (aferentne e. sensoorne osa) ja kesknärvisüsteemist lihaste, liigeste , mõningate näärmete või muude efektororganite suunas ( eferentne osa).
Autonoomne närvisüsteem reguleerib silelihaste, südamelihase, kopsude ja mõningate näärmete tööd. Autonoomne närvisüsteem ei ole üldiselt inimese tahtliku kontrolli all. ANS jaguneb sümpaatiliseks ja parasümpaatiliseks närvisüsteemiks. Sümpaatilise närvisüsteemi ülesanne on valmistada organism ette tegutsemiseks, parasümpaatiline juhib organismi taastamist.

Kiibistik ehk protsessori närvisüsteem

Ehituselt on kiibistik emaplaadi keerukaim ja olulisim osa. Kui protsessor on arvuti "aju", siis kiibistik on tema "närvisüsteem". Kiibistik koosneb väikestest mikroskeemidest. Varasemal ajal oli emaplaadil kümneid erinevaid mikroskeeme, mis täitsid erinevaid ülesandeid: mälukontroller, siinikontroller (siin), videosiini kontroller jne. Tänapäeval koosneb kiibistik reeglina ühest-kahest võimsast kiibist ehk kontrollerist. Klassikaliselt on neid kaks: põhjasild (Northbridge) ja lõunasild (Southbridge).

• Põhjasild on varustatud jahutussüsteemiga (tavaliselt radiaator ja kallimatel mudelitel lisaks ka ventilaator). Põhjasild haldab kiiret andmevahetust vajavate komponentide omavahelist suhtlust, näiteks protsessor, mälu (RAM), graafikakaart ja lõunasild. Kuna tänapäeval on graafika kaartidel liikuv andmete hulk, vool suur siis ühendatakse ka videokaart põhjasillaga. See suhtleb protsessoriga FSB ( Front Side Bus) kaudu ning sisaldab mälukontrollerit, graafikakaardi ja lõunasilla kontrollereid. Integreeritud graafikaga emaplaatide puhul on põhjasillas tihti ka graafikakiip.
  

• Lõunasild vahendab kõigi ülejäänud komponentide, seadmete omavahelist suhtlust. Põhjasilla PCI-siiniga on seotud ka lõunasild, mis tegeleb sisend –väljundsüsteemiga nagu USB, BIOS jne. Integreeritud plaatide korral on lõunasillas tihti ka audio– ja võrgukontrollerid.
  

Tänapäeval on mälukontroller mõnikord ehitatud protsessori sisse ning seega kaotatud vajadus ühe kiirete ja ühe aeglaste seadmete kontrolleri järele. Tihtipeale on kiibistik koondatud integraallülituse sisse.
Igal kiibistikul on oma funktsioon. Näiteks võib üks kiibistik täita graafikakaardi põhifunktsioone, teine aga arvuti protsessori funktsioone. Kiibistik määrab ära milliseid protsessoreid, mälusid ja lisaseadmeid on võimalik emaplaadile ühendada. Kiibistik mõjutab oluliselt arvuti jõudlust ja stabiilsust.
Skeem
Seos närvisüsteemi ja protsessori vahel
Protsessorit võib päris kindlalt nimetada arvuti närvisüsteemiks. Põhjus väga lihtne: protsessori ülesandeks ongi töödelda kõiki etteantud ülesanded läbi ning väljastada tulemused. Kõik programmid , mida sa kasutad lähevad nullide ja ühtede jadana protsessori, seal nad töödeldakse tohutul hulgal loogikaelementidega ning lõpuks väljastatakse järjekordne nullide ja ühtede jada millest moodustatakse videokaardis pilt või helikaardis heli.
Nii toimub ka meie kehas lihtsalt närvisüsteemiga. Meie kehas liigub ka tohutult infot närvisüsteemide kaudu ajju või seljaajju. Kui protsessoris läheb nullide ja ühtede jadana protsessori, siis närvisüsteemis liigub nagu elekter juhtmes meie ajju.
Kasutatud materjal:
http://et.wikipedia.org/wiki/N%C3%A4rvis%C3%BCstee m
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ed/Schema_chipsatz.png
http://visual.merriam-webster.com/images/human-being/anatomy/nervous-system/peripheral-nervous-system.jpg
http://www.hot.ee/tanelioma2/prose.html
http://triin.net/2004/09/29/Protsessor
http://kuutorvaja.eenet.ee/mw-1.9.3/images/4/41/P31.gif
http://kuutorvaja.eenet.ee/mw-1.9.3/images/d/de/Prose.gif