ARVUTITE EKSAM piletid (0)

ARVUTITE EKSAM
PILETID
PILET 1.
Käsu täitmine protsessoris. Teisisõnu fetch-decode-execute tsükkel . Protsessor viib käsu täide iga käsu väikeste sammude seeriana. Umbkaudu on need sammud järgmised: järgmise käsu haaramine käsuregistrisse -> käsuloenduri muutmine nii, et ta viitaks järgmisele käsule -> teha kindlaks käsu tüüp -> juhul, kui käsk kasutab sõna, mis on juba mälus, siis teha kindlaks, kus see mälus asub -> vajaduse korral haarata see sõna ja viia see protsessori registrisse -> täita antud käsk -> naaseda esimese sammu juurde ja alustada järgmise käsu täitmist.
Et käsku täita, peab protsessor
1) pöörduma mälu poole
2) Lugema sealt käsukoodi
3) dekodeerima selle
4) võtma vastu käsu sisule vastavad loogilised otsused
5) väljastama juhtsignaali kõigile komponentidele arvutis.
6) leidma uue käsuaadressi ning salvestama ta käsuregistrisse. Ühe käsu täitmiseks kuluvat aega nimetatakse käsutsükliks
VON NEUMANNI TSUKKEL
1) Käsu lugemine
2) Käsu modifitseerimine
3) Käsu dešifreerimine
4) Käsutäitmise mikroprogramm käivitatakse ( juhtautomaat )
5) Resultaadi säilitamine registris
Arvuti mälu hierarhia .
Maht
Hind, kiirus
Arvutisüsteemis on tavaliselt mitu tüüpi mälusid, mis moodustavad samamoodi mälu hierarhia. Kõrgema taseme mälud on kiiremad, väiksemad ja kallimad. Alamtaseme mälud on aeglasemad, suuremad ja odavamad. Alamataseme mäludeks on suuremamahulised mälud, mida kasutatakse andmekogude püsivaks salvestamiseks. Kõrgema taseme mälus tuleb hoida andmeid, mis on vajalikud jooksva töö tegemiseks ja ülejäänud andmed püütakse hoida alama taseme mälus.
Adaloog info, ADC,DAC ja helikaart . ADC ehk Analog to Digital Conversion ehk analoog -digitaalmuundur on andmeid analoogesitlusest( nt temperatuur, rõhk ja kiirendus) digitaalesitlusse muunduv elektroonikaskeem. DAC ehk Digital to Analog Conversion ehk digitaal -analoogmuundur. Helikaart on arvuti laienduskaart, mille ülesanne on väljastada ja vastu võtta helisignaale, järgides arvutiprogrammide juhiseid. Helikaart võib olla nii emaplaadil integreeritud kui ka eraldi lisakaardina. Helikaardil on vähemalt 1 väljundi pesa ja tihti on ka sisendi pesa (mikrofoni pesa). Helikaarte on kahte eri tüüpi: FM Synthesis ja Wavetable. Vahe seisneb selles, millise meetodiga nad muusikat sünteesivad. Enamus helikaarte on 16 või 24 bitised. See tähendab, et 16 bitine kaart käsitleb 16 andmebitti ühe korraga.
Igal helikaardil peab olema digitaal-analoogmuundur(DAC), mis muudab digitaalandmed analoogsignaaliks. Tekkinud signaal saadetakse kõrvaklappidesse või helivõimendisse, Samuti on igal helikaardil olemas analoog-digitaalmuundur(ADC), mis muudab sissetuleva helisignaali diskreetseks signaaliks. Diskreetsignaal on selline signaal, millele omistatakse väärtus ainult kindlal ajahetkel. DSP ehk digisignaaliprotsessor on helikaardil oluline komponent , sest see vähendab CPU koormust ning kiirendab oluliselt heliga seotud multimeediarakenduste tööd.
PILET 2.
LCD, LED, OLED ja plasma kuvarid .
LCD ehk vedelkristallkuvar (liquid- crystal display). Vedelkristallid, mida LCD-ekraanides kasutatakse, muudavad polariseeritud valguse võnkesuunda 90° võrra, kuna molekulid on vedelkristallis teineteise suhtes väändunud. Kui vedelkristalli läbib elektrivool , joonduvad selle molekulid ühises suunas ning ei polariseeri enam valgust. Kui pikslit läbib vool, on selles asuvad vedelkristalli molekulid ühes suunas joondunud ja valgus läbi seda polarisatsioonisuunda muutmata. Sellisel juhul jõuab vertikaalselt polariseeritud valgus horisontaalse polarisaatorini ning ei saa seda läbida ja piksel paistab tume. Taustvalgustusega süsteem toimib samal põhimõttel; valguse teekond saab lihtsalt alguse ekraani tagumisest osast, kus horisontaalne polarisaator ta polariseerib. Enamus tänapäeval kasutatavaid ekraane on taustvalgustusega, ilma taustvalgustuseta on näiteks käekellade ja kalkulaatorite ekraanid . LCD kuvarid kasutavad vedelkristall plaati , mis polariseerib valgust vastavalt ridade ja veergude kaupa( pikslid ). Seda plaati valgustatakse tagant polariseerimata valgusega . TFT erineb tavalisest LCDst selle poolest, et iga piksel säilitab oma värvi niikaua , kuni antakse ette uus värv, mida kuvada, seega kasutab voolu ainult värvi muutmisel ja on seetõttu säästlikum.
Plasma kuvarites kasutatakse ühe piksli jaoks kolme üliväikest plasmakambrikest(RGB), mis helendavad etteantud värvikoodile erineva intensiivsusega voolu toimel. Asja tuum ongi helendav gaaslahendus.
LED ehk valgusdioodkuvar. Valgusdiood on elektroonikas kasutatav pooljuhtdiood , mis kiirgab valgust. Valgusdioodi tähistamiseks kasutatakse ka lühivormi LED. Õige suurusega päripinge rakendamisel elektroodidele hakkab valgusdiood kiirgama kindla lainepikkusega valgust, mis sõltub kestast ja teistest koostiselementidest, mida diood sisaldab. Valgusdioodil on nagu tavalisel dioodilgi kaks kontakti – anood ja katood . Varasemad LED-id kiirgasid madala intensiivsusega punast valgust, kuid tänapäeva valgusdioodid on saadaval juba erinevates lainepikkustes, mis kiirgavad infrapunavalgusest ultraviolettvalguseni, omades sealjuures väga kõrget eredusastet.
OLED ehk orgaaniline valgusdiood. Orgaaniline valgusdiood ehk OLED on valgusdiood, milles kiirgavaks elektroluminestsentseks kihiks on orgaaniline ühend, mis kiirgab valgust elektri toimel. See orgaanilise pooljuhi kiht asub kahe elektroodi vahel. Üldjuhul on vähemalt üks elektrood läbipaistev. OLED-e kasutatakse enamasti televiisorite ekraanides, arvutite monitorides, väikestes portatiivsetes seadmetes nagu näiteks mobiiltelefonid ja pihuarvutid. Samuti kasutatakse neid valgusallikatena, ent oma varajase arengufaasi tõttu kiirgavad nad tavaliselt vähem valgust pindühiku kohta kui mitteorgaanilised LED valgustid. OLED ekraanil puudub taustvalgustus ning seetõttu suudab kuvada palju sügavamaid musti värve ning võib olla ka palju õhem ja kergem kui hetkel turul olevad LCD ekraanid. Sarnaselt võivad OLED ekraanid hämarates ruumides saavutada kõrgema kontrastsuse kui tavapärased LCD ekraanid.
Pooljuhtmälud. Pooljuhtmälud on kiired mälud, mis on realiseeritud transistoride baasil. Pooljuhtmälusid on kahte sorti: staatilised ja dünaamilised. Pooljuhtmälu on see, mida kasutatakse arvuti operatiivmäluna (RAM, protsessori registrid, cache ...). Pooljuhtmälud on palju kiiremad kui magnetilised / optilised mälud, aga nad on ka tunduvalt kallimad.
Staatilised pooljuhtmälud on põhimõtteliselt trigerid ja need on kõige kiiremad mälud ja ka kõige kallimad (kasutatakse protsessori registrites ja puhvrites).
Dünaamilised pooljuhtmälud kaotavad info, kui seda ei uuendata piisavalt tihti. Need on tehtud mahtuvuse baasil. Dünaamiline mälu on odavam ja tihedam, kui staatiline, aga aeglasem .
Pooljuhtmälud on ka FLASH ja (E) EPROM mälud. Need mälud töötavad „ujuva värava“ põhimõttel. Kui kirjutusväravas on piisavalt suur potentsiaal, siis ta muudab ujuva värava olekut, mis omakorda kontrollib paisu ja lätte vahelist takistust.
RISC ja CISC protsessorid , mikroprogramm. Protsessorid jagunevad kaheks: RISC ja CISC. Nende erinevus seisneb selles, et CISCis on palju keerukaid käske, samas RISCis on vähe ja lihtsad käsud , samas kulub sellel ühe operatsiooni täitmiseks rohkem käske. Ajaliselt vaadates, kui CISC täidab mingi operatsiooni 1 käsuga, milleks kulub 10 ajaühikut, siis RISC kasutaks 5 käsku, mis võtavad aega 1 ajaühiku, kokkuvõttes on siis kiirem RISC.
Tänapäeval kasutatakse enamasti protsessoreid, mis koosnevad neist mõlemaist. Näiteks tuum on RISC protsessor ja tema ümber on konstrueeritud CISC protsessor.
RISC protsessori omadusi: vähe käske, vähe adresseerimise viise, mälu poole pöörduvad ainult LOAD ja STORE käsud, kiire registermälu, operatsioonid teostatakse kohe riistvaras.
Risc:

• suhetliselt vähe käske (eelistatavalt alla 100) ja vältida tuleb keerulisi käske
  
• vähe adresseerimise viise (eelistatavalt üks või kaks)
  
• vähe erinevaid käsu formaate (eelistatavalt üks või kaks), et kiiredada dekodeerimist
  
• kõik käsud tuleb täita otse riistvaras ühe taktiga, ilma mikroprogrammita
  
• maksimaalne käskude täitmise kiirus, mis viib paralleelsuseni
  
• ainult LOAD ja STORE käsud pöörduvad mälu poole
  
• võimas register mälu (ulatudes32 kuni 132-ni), et võimalikult palju oleks register-register tüüpi käske ja vähe pöördumisi mälu poole
  
• jäiga loogikaga (hardwired) juhtautomaat, mis võib ka tehnoloogia arenedes asenduda mikroprogrammeeritavaga
  
• efektiivne andmevahetus alamprogrammidega
  
• effektiivne käskude järjekorra juhtimine (siirded ja alamprogrammid )
  

PILET 3.
Konveier protsessoris ja mälus.
Konveier kiirendab protsessori tööd, kuna võimaldav mitut käsku täita paralleelselt. Ta ei suurenda üksiku käsu täitmise kiirust. Ilma konveierita protsessori töös täidetakse käske jadamisi. Konveier täidab paralleelselt, kui ühe käsu käsuloendur on saatnud käsu aadressi mälu poole, et saada käsukood, siis ta laeb endasse järgmise käsu ja saadab ka selle teele. Samal ajal toimub juba esimese käsu salvestamine käsuregistrisse ja sellele järgneb käsu dekodeerimine.
Virtuaalmälu ( lehekülgedeks jagamine, segmenteerimine ).
Virtuaalmälu on mäluhaldustehnoloogia, mis kasutab nii arvuti riistvara kui ka 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 füüsilisse mällu kopeerimise hõlbustamiseks jagab operatsioonisüsteem virtuaalmälu lehekülgedeks. Iga lehekülg koosneb eelsätestatud hulgast mäluaadressidest ning salvestatakse kettale, et sellele hiljem ligi pääseda. Kui mõni programm salvestatud mälulehekülge vajab, kopeerib operatsioonisüsteem selle kettalt põhimällu ja tõlgib virtuaalsed aadressid füüsilise mälu aadressideks. Virtuaalsete aadresside füüsilisteks aadressideks tõlkimist nimetatakse vastendamiseks ( mapping ). Lehekülgede kettalt põhimällu kopeerimist nimetatakse lehekülgede saalimiseks.
LCD, LED, OLED ja plasma kuvarid.
PILET 4.
Printerid ja värviline trükk . Printerid liigitatakse löögita ja löögiga printeriteks. Löögiga printerite hulka liigitatakse näiteks õisprinter ja maatriksprinter.
Maatriksprinter: printimispeas asub nõeltest maatriks , iga nõela taga on solenoid, millesse voolu laskmisel magnetväli tõukab nõela peast välja. Paberi ja nõela vahel on trükilint, mis jätab paberile täpi. Täppidest moodustub kujund.
Õisprinter: ümmargune printpea, mille küljes ASCII märgid, pea pööratakse õigesse asendisse ning antakse impulss vastavale märgile, mis lööb läbi trükilindi jälje paberile.
Pallprinter: sfääriline printpea, mis pööratakse ümber rotating telje ja tilting telje vastava märgiga kohani ja lüüakse siis läbi trükilindi paberile.
Teine tüüp printereid on siis löögita printerid. Sinna kuulub näiteks termoprinter, mida kasutatakse pangaautomaatides. Selle printeri pluss on trükkimise kiirus, puudus aga see, et paber peab olema kvaliteetne ning aastate mõõdudes kipub prinditud tekst loetamatuks muutuma. Kasutatakse ka faksides.
Tindiprits (juga printer ): tindianumast pumbatakse tint peenesse torusse, kust lennutatakse see tilkade kaupa välja. Lennutajaks on piesokristall, mis elektriimpulsile reageerib deformatsiooniga. Väljalennanud tindtilk juhtakse horisontaalsete ning vertikaalsete laetud plaatidega õige kohani paberil.
Laserprinter: Laser muudab prinditava kujundi valgustäpikesteks, mille abil muudetakse laengut valgustundlikul trumlil. Trummel paigutatakse tahmaanuma lähedale. Anumast lendunud tahmaosakesed tõmmatakse trumli laetud piirkondadele. Tahmane trummel surutakse vastu paberilehte ning tahm kuumutatakse laseriga paberile kinni.
Plotter: printer, milles ei liigu mitte paber vaid printimispea, milleks on enamasti mingi kirjapulk. Võimaldab suure täpsusega teha tehnilisi jooniseid.
Andmevahetus mikroarvutis:(erinevad siinid (AB, DB,CB) ja nende osa andmevahetuses. ANDMEVAHETUS MIKROPROTSESSORSÜSTEEMIS (mikroarvutis): Siinitsükkel v. Masinatsükkel - iga siini poole pöördumine. I/O READ - lugemine, I/O WRITE - kirjutamine. Olekusõna - kood, mis siini kaudu väljastatakse. Siinikontroller - register, kus säilitatakse infot siinitsükli kohta. Pöördumine mälu ja välisseadmete poole - siinitsükli kaudu. Andmevahetus katkestustega - antakse aktiivsus sisend -väljund seadmetele Ilma katkestuseta andmevahetus - kõik väljundseadmed on passiivsed ja protsessor määrab ära pöördumise ja lahendab prioriteedi probleemi. Otsepöördusreziim e. DMA - korraldab ise andmevahetuse . Haarab juhtsiinid enda alla. Andmevahetus läbi DMA kontrolleri. Siinidraiver - element, mis eraldab mingi seadme siinist. Aadressi- ja andmesiinid on tavaliselt 8- või 16- soonelised, nende kaudu edastakse korraga ühe- või kahebaidiline sõna. Aadressisiini 8 biti abil saab edastada aadresse 0.. 255, mis sobib väga väikse mälu või näiteks sisend- ja väljundliideste adresseerimiseks. Kõik sisend- ja väljundliidesed ning mälu on ühendatud siiniga, millele protsessor väljastab aadressi. Juhtsiini kaudu edastatakse signaale, mida kasut. arvuti töö juhtimiseks ja kontrolliks. Näiteks määravad juhtsiini kaudu edastatavad signaalid R (read) ja WR(write), kas mälu poole pöördutakse info lugemiseks või kirjutamiseks.
Optilised mäluseadmed . Valgust läbilaskval alusmaterjalil peegelduv kiht, mille sisse kõrvetatakse laseriga „ bitt “. Tavaolukorras alust nimetatakse „ land “. Lugemisel arvestatakse peegeldunud valguse intensiivsuse jms-ga. Tavaliselt peegeldub valgusest 75% tagasi, üleminekul 10%.
CD-R – aluse ja peegelduva kihi vahel on orgaanilisest materjalist kiht, mille kuumutamine muudab seda läbipaistvaks. Laser peab seda lohuks.
CD-RW – orgaanilise kihi kuumutamisel 300C -ni see kristalliseerub (erase), 600C-ni aga muutub amorfseks (write).
PILET 5.
Vahemälu (Cache) organiseerimine ( otsevastavusega , assotsiatiivne , kogumassotsiatiivne).
Vahemälu organiseerimine kolmel viisil:
Assotsiatiivne – vahemälu kontroller võib põhimälust võetud ploki paigutada vahemälu piires kuhu tahes
Kogumassotsiatiivne – vahemälu on jaotatud kogumiteks, millest igaüks sisaldab mitut andmeplokki. Iga põhimälust vahemällu loetav plokk võib asuda suvalises kogumis, kuid kogumi piires on kindlal kohal.
Otsevastavusega – iga konkreetne vahemäluplokk vastab kindlatele põhimäluplokkidele.
Vahemälu ehk peidikmälu on protsessoris (või sellega vahetult ühenduses) olev mälu. See põhineb transistoritel ja on seetõttu väga kiire. Vahemälus säilitatakse informatsiooni, mida on protsessoris käskude täitmisel korduvalt vaja. Seega põhimälust loetud informatsiooni säilitatakse koos aadressiga vahemälus ja kui vastava mäluaadressi poole pöördudes leitakse vajalik informatsioon vahemälust, siis kasutatakse seda põhimälu poole pöördumata. See teeb protsessori töö kiiremaks, kuna põhimälust lugemine võtaks kauem aega. Vahemälu pole hinna tõttu väga mahukas. Kolme tüüpi on: protsessori sees, protsessori juures, emaplaadil.
Assotsiatiivse vahemälu uuendamise strateegiad :
LRU - Least Recently Used
LFU – Least Frequently Used
LIFO – last in last out (viimasena sisse, esimesena välja)
FIFO – First In First Out (esimesena sisse, esimesena välja ehk kauem olnud andmed välja, nagu poejärjekord)
Järjestikune uuendamine ( Round - Robin )
Random - juhuslik
Andmete kirjutamine vahemälust põhimällu:
Write- through , korraga muutused kirjutada vahemällu ja põhimälu
Write- back , kirjutatakse põhimällu vahemälu bloki asendamisel,
DMA või mõne teise siinihõive õigusega seadme pöördumisel antud aadressil või ka kui ei ole piisavalt kaua andmeid põhimällu kirjutatud (Pentium).
Probleem – vahemälu initsialiseerimine pärast RESET -i. Kus on juba vajalik mälust loetud info ja kus juhuslik sisselülitamisel kujunenud kood?
Lihtsaim lahendus – lisa bit ( dirty bit) initsialiseeritakse resetiga.
Enamkasutatavad kombinatsioonskeemid.
Kombinatsioonskeemid on sellised skeemid , milles andes kindla sisendväärtuse on võimalik välja arvutada väljundväärtus.st määrata üheselt. Enim kasutatavad skeemid võivad olla näiteks SUMMAATORID; VÕRDLUSSKEEMID; KOODIMUUNDRID; MUXID; DEKOODRID; ALU. Teades sisendite loogilisi väärtusi antud ajahetkel saame vastava Boole `i funktsiooni kaudu arvutada väljundi väärtuse. Puudub sõltuvus eelmistest sisendite väärtustest.
Pinumälu.
Pinumällu kirjutamisel näitab pinumälu osuti alati viimasele sinna kirjutatud sõnale. Seega saab lugeda esimesena ainult sinna viimasena salvestatud sõna ja sõna mis kirjutati mällu esimesena loetakse välja viimasena (LIFO). Realiseeritakse protsessoris kas programselt - st pinumälule eraldatakse teatud mälu piirkond ja SP ( stack pointer ehk pinuviit) on salvestatud spetsiaalsesse registrisse. Alati kui toimub kirjutamine siis modifitseerikatse Spväärtust, et ta näitaks esimesele vabale pesale ja siis salvestatakse sõna. Lugemisel vastupidi - alguses loetakse sõna ja seejärel moodustatakse SP, et ta osutaks järgmisele varem salvestatud sõnale pinumälus. Riistvaralise realisatsiooni korral on pinumälu põhimõtteliselt rida ühise juhtimisega nihkeregisterid kui infot saab nihutada. Igale sõna bitile vastam oma nihkeregister. Kiiremat riistvaralist realisatsiooni kasutatakse spetsiaalsetes kohtades, üldotstarbelistes protsessorites on tavaliselt programne realisatsioon . Pinumälu kasutatakse alamprogrammide poole pöördumisel tagasipöörde aadressi salvestamiseks, samuti katkestuste korral.
PILET 6.
Paralleelarvutid (SISD, SIMD ,MIMD, MISD ).
Paralleelarvuti tähendab, ete ühes süsteemis on mitu korraga töötavad ALU, protsessorit jms. Paralleelarvutid on eraldi klassina välja toodud näitamaks , et selle tehnoloogia eelised tulevad esile kõige paremini paralleelselt tüüpi ülesannete puhul: paljude kasutajate üheaegne pöördumine samade andmete poole jne.
Printerid ja värviline trükk
Magnetmäluseadmed( info salvestamine ja lugemine)
Magnetmäluseadmed kuuluvad mälude hierarhias madalaimale astmele . Nad on küll suure mahuga, kuid nad on samas küllaltki aeglased. Magnetmäluseadmed kuuluvad jadapöördusmälude hulka, s.t. aeg erinevate mäluosade poole pöördumiseks on erinev. Magnetmälude hulka kuuluvad näiteks kõvaketas, floppy, magnetlindid, magnetoptilised kettad , ZIP- seadmed . Kõik magnetmälud töötavad sarnasel põhimõttel: mälupinna lähedale tuuakse alla lastud lugemis/kirjutuspea. Voolu toimel pöörduvad osakesed vastavalt voolu suunale. Kui voolu suunda muuta, siis pöörduvad ka osakesed ja loetav info on erinev eelnevast .
See ongi kood, mida lugemis/kirjutamispea ära tunneb ja arvutile arusaadavaks kahendkoodiks teisendab.
Magnetmäluseadmed pole eriti vastupidavad päiksele ja kuumusele. Nende tingimuste mõjul kipuvad osakesed endi asendeid iseseisvalt muutma . Mahud jäävad vahemikku mõnest MB-st sadade GB-deni. Magnetmäluseadmed on mugavad info säilitamiseks, kuid vajavad hoolikat ümberkäimist.
PILET 7.
Mikroskeemide valmistamise tehnoloogiad.
Oksüdeerimine – on räni-oksiidi kihi tekitamine räni kristalli pinnale. Oksüdeerimine toimub termiliselt temperatuuril 1000-1300C. Kõigepealt juhitakse lahtise otsaga kvartstoru lämmastikku, millega välditakse räniplaatide kokkupuudet õhuga ja võimalikku saastumist. Seejärel minnakse üle töörežiimile, milleks avatakse üks kraanidest. Kuivhapnik, märghapnik või veeaur. Ränioksiidi kihi paksus on tavaliselt 0,5-1um.
Difusioon – on protsess, millega viiakse pooljuhi kristalli lisandid, vajaliku juhitavusega tsoonide tekitamiseks. Difusiooni nähtus põhineb aine osakeste tungimisel teise ainesse kõrgel temperatuuril (1100-1300C). Difusandid on tavaliselt kas doonor - või akseptorlisandid. Difusiooni puudusteks on: 1) Lisandite sisaldus ei ole ühtlane vaid väheneb pinnast eemaldumisel. 2) Ei saa teostada üle kolme järjestikuse difusiooni.
Epitaksia – on pooljuhtkristalli kasvatamine keemilise reaktsiooni tulemusena. Eelised on: 1) saadakse väga täpselt orienteeritud kristallstruktuur. 2) Samaaegselt kristalli kasvatamisega on võimalik sisse viia lisandeid, et nende sisaldus on ühtlane. 3) ON võimalik saada üle kolme erineva juhitavusega kihi.
Metalliseerimine – nimetatakse metallikihi pealekandmist pärast seda, kui kõik struktuurid on loodud, sellest kihist moodustatakse elementidevaheline juhtmestik .
Erinevate pöördumisviisidega mälud: LIFO, FIFO, assotsiatiivmälu ja kahe pordiga mälu.
Pinumälu - LIFO e. “last in, first out”, on mälu poole pöördumis viis, registrisse viimasena kantud andmed saab esimesena välja võtta. Tegemis on protseduuriga, mis tegeleb andmestruktuuride loeteluga , kus järjest kantakse andmeid registrisse, mis uuesti pealt järjest vastavalt vajadusele välja võetakse. Andmete lugemiseks või kirjutamiseks läheb vaja vaid ühte binaarkujul olevat viita arvuti mälupiirkonnale, kust register algab.
Piltlikult võib kujutada seda kui protseduuri, kus pabereid lisatakse ühekaupa üksteise otsa ja vastavalt vajadusele võetakse neid sealt ühekaupa.
Kui läheb vaja võtta välje 5 element pealt, tuleb esmalt ära tõsta tema peal olnud 4 elementi, ning alles siis pääseb soovitud elemendile ligi.
Assotiatsiiv mälu - mille erinevus tavapärasest aadressmälust seisneb selles, et tema poole pöördutakse sisu, mitte aadressi järgi. Kui assotsiatiivmälu sisendisse antav võrdluskood ühtib mõne tema pesa sisuga, siis tekitatakse tema väljundis ühtivussignaal ja antakse välja vastav aadressisignaal. Selle signaali abil pöördutakse seejärel peitmälu RAM-I poole ja toimub kiire andmete lugemine ja ülekanne protsessorile andmesiini kaudu. Kui aga ühtivust ei teki, siis tuleb lugeda palju aeglasemast põhimälust.
VRAM=video RAM videomuutmälu, tugineb kahe pordiga varustatud DRAM-mälulülitustele. Üks portidest on kahesuunaline asünkroonselt talitlev rööpport, teine ühesuunaline sünkroonne jadaport. Rööpordi kaudu salvestatakse kuvatav info videomällu, jadapordi kaudu väljastatakse kuvaseadmele.
Spetsiaalse riistvara realiseerimine . Riistvaraline realisatsioon- Alati võib algoritmi realiseerida riistvaras nagu juhtautomaadi protsessoris. See tähendab, et algoritm realiseeritakse loogikaskeemina. Edasi loogikaskeemi realiseerimine võib toimuda trükkplaadina komponentidest (mikroskeemidest) koostatud loogikaskeemiga või kristalli pinnal ühe mikroskeemina . Erinevus on siin vaid tehnoloogilist laadi . ASIC-u valmistamine eeldab terve rea etappide läbimist enne kui meil on valmis oma loogikaskeemi prototüüp katsetusteks. Kogu disain nõuab suhteliselt kalli spetsiaalse tarkvara olemasolu. Kõigi realisatsioonide puhul ei ole sellise tarkvara hankimine võimalik. Selleks, et saada esimene prototüüp on vaja teha kõik maskid ja valmistada mikroskeem. Suurte partiide korral on selliste maskide tegemine ja siis nende abil paljude mikroskeemide valmistamine otstarbekas. Alguses katsetamise ajal on ka suhteliselt aeganõudev, kallis ja tülikas teha muudatusi mida siiski ilmselt vältida ei saa. Muudatused võivad olla tingitud nii disaini vigadest kui ka tellija poolsest nõudmiste muutustest, mis kerkivad esile katsetamise faasis.
PILET 8.
Klaviatuur ( skaneerimine ). Kui klaviatuuril toimub mingisugune klahvivajutus ( scan kood), saadetakse signaal kahendsüsteemis järjestikkujul mööda siini CPUsse. Klaviatuurist „väljub“ kahendsüsteemis olev ASCII-kood. Igal klahvil on omaette ASCII-kood. Kombineerides erinevaid modifikaatorklahve ( CTRL , ALT, Shift ), saab ühest klahvist esile kutsuda alternatiivse koodi. Kui on vaja sisestada märke , mida klaviatuur ei sisalda, muudab arvuti ASCII-koodi vastavalt teiseks koodiks. Näiteks täpitähed. Klaviatuurilt saadetud signaali saab jälgida digiossiga, mille sisendisse on ühendatud arvuti COM-port, kuhu omakorda terminalist saadetakse täht. Siis jälgime RS232 standardipõhist koodi/signaali. Klaviaturi põhiosadeks on lülitid ja kontroller. Lülitid on kas mehhaanilised või mittemehhaanilised. Kontroller skaneerib klahvimaatriksit ja viib tulemuse jadakujule.
RISC ja CISC protsessorid, mikroprogramm.
Arvutite veakindlus, veakindlad koodid.
Rikked arvuti riistvaras.

• Püsivad rikked (Permanent Faults)
  
  • ühenduste rikked
    
  • purunenud komponendid
    
  • tootmisel tekkivad rikked
    
  • kasutamisel tekkivad rikked
    
  • projekteerimise vead
    
• Mittepüsivad rikked (Nonpermanent Faults)
  
  • keskond (temperatuur, niiskus, rõhk, ...)
    
  • vibratsioon ja müra
    
  • toide
    
  • magnetväli ja staatiline elekter
    
  • halvad ühendused
    
  • takistuse ja mahtuvuse muutused
    
  • vananemine
    

Veakindlad koodid ( Error -detecting Codes)

• vigu avastavad koodid
  
• vigu parandavad koodid
  

Rikked arvuti riistvaras.
Püsivad rikked:
1.Ühenduste rikked;
2.Purunenud komponendid
3.Tootmisel tekkivad rikked;
4.Disaini vead.
Mitepüsivad rikked
1.Keskond (temp. Niiskus, rõhk ...);
2.Vibratsioon;
3.Toide;
4.El. magn väli, staatiline elekter, maandus ;
5.Halvad ühendused;
6.Kriitilised ajad (timing);
7.Takistuse ja mahtuvuse muutused,
8.Müra;
9.Vananemine.
PILET 9.
Enamkasutatavad järjestikskeemid.

Järjestikskeem: digitaalskeem, milles väljundi väärtus sõltub eelmistest, eelnevatel diskreetse aja hetkedel I/O-s olnud väärtustest – skeemil on mäluolek.

trigerid ( Flip /flop, latch )
triger on elementaarne salvestuselement, millel on kaks stabiilset olekut. Ühele olekule omistatakse leppeliselt kahendväärtus 1, teisele olekule 0. Erinevalt loogikaelementidest ei sõltu trigeri olek mingil hetkel mitte ainult sisendite väärtustest sellel hetkel, vaid olulisemad on hoopis trigeri endine olek ja eelmised sisendiväärtused.
registrid (Registers) nihkega ja ilma
N-bitise kahendkoodi salvestamiseks on vaja n trigerit, mis moodustavadki registri. Registreid ühendavad JA-elemendid, mis võimaldavad edastada koode ühest registrist teise. Registriks nim trigeritest koosnevat seadet , mis võimaldab salvestada , säilitada ja taasesitada infot (sõna kaupa). Igale registrisse salvestatud sõna bitile vastab registri koht (pesik?). Nihkega ehk jadaregister - trigerid ühendatud omavahel nihkeahelaga. Nihe paremale on madalamate bittide suunas ja vasupidi. Arvu nihutamine paremale tähendab ta jagamist arvusüsteemi alusega. Nihkereg võimaldab teisendada infi järjestikuselt kujult paralleelsele kujule ja vastuidi. Reverssiivne - nihkeregister, mis suudab nihet nii paremale kui vasakule. Ilma nihketa ehk rööpregistrisse salvestatakse info rööpkoodis, n-kohalise arvu jaoks n-trigerit.
loendurid ( Counter )
kahend , kümnend, suvalise mooduliga, sünkroonne, asünkroonne, jne.
Nim impulsside loendamiseks ettenähtud loogikalülitust. Loendur on register, millesse salvestatud arv sisendile antud signaali mõjul suureneb ühe võrra. Summeerivad-loendavad päripidi, Lahutavad-loendavad tagurpidi (reverssiivne), sõltuvalt info ülekandmise viisist jaot. nad jada- ja rööpülekandega loendureiks. Kahendloendur - kahepositsiooniliste trigeritega. Lihtsaim loendustriger moodustab kahendloenduri järgu. Loendustegur=2n (n-loendurikohtade arv). Kümnendloendur - loendab järjest 2nd koodi 0...9. Sünkroonne - ehk rööpülekandega, toimub trigeritevaheline signaali ülekandmine kõigi astmete jaoks üheaegselt, mistõttu ei teki hilistumist. Asünkroonne - ehk jadaülekanne, loenduri puuduseks on signaalide ülekandmisel tekkiv hilistumine, mis suureneb koos loenduri astmete arvuga. Hilistumine võib ületada takti kestvuse .
Suvapöördusmälud. Suvapöördusmälud on mälud, kus mälu poole pöördumine ja sealt mingi info saamine võtab alati ühepalju aega, olenemata sellest, kus info mälus asub. Suvapöördusmälud jagunevad pooljuht ja magnetmäludeks. Pooljuhtmälud säilitavateks ja mittesäilitavateks (toite kadumisel data kaob):
Säilitavad:
ROM – kiire, kasutaja muuta ei saa, lugemiseks
PROM – ühe korra programmeeritav dioodide läbipõletamine
EPROM – korduvalt programeeritav, ujupaisuga transistor, kustutamine UV-valgusega
EEPROM – ujupaisu laeng määratakse elektriliselt
Mittesäilitavad:
SRAM – kiire, kasutatakse registrites, realiseeritakse transistoridega kristalli pinnal
DRAM – aeglasem, põhimäludes, realiseeritakse kondensaatoritega, mis asuvad mitmekihiliselt kristalli pinnal
Suvapöördus magnetmälu on säilitav mälu.
LCD,LED,OLED ja plasma kuvarid.
PILET 10.
Vahemälu(cache) organiseerimine(otsevastavusega, assotsiatiivne, kogumassotsiatiivne)
Magnetmäluseadmed(info salvestamine, lugemine)
Katkematu pingeallikas (UPS). Puhvertoiteallikas ehk katkematu toite allikas ehk UPS on seade, mille eesmärk on kaitsta elektritarbijaid erinevate elektrivõrgus esinevate probleemide eest. Elektrivõrgus (Euroopas 230V) võib esineda 9 erinevat süsteemisisest probleemi, mis võivad häirida elektriga töötavate seadmete töökvaliteeti või füüsiliselt seadmeid rikkuda. Lisaks on olemas süsteemivälised probleemid, kus kas loodusliku õnnetuse või inimtegevuse tagajärjel saavad elektriliinid või muud elektripaigaldised nõnda kannatada, et tarbijateni jõudev elektrivool puudub üldse või ei vasta nõuetele.
Kõige levinumad elektrivõrgu süsteemisisesed probleemid 1-faasilistes süsteemides on:
Pingelohk – kõige ohtlikum ja rahalist kahju toovamad
Süsteemiavarii ehk voolukatkestus – mitte väga ohtlik ja keskmiselt rahalist kahju toov
impulsspinge – mitte väga ohtlik ja vähe rahalist kahju toov
Liigpinge ehk ülepinge – mitte väga ohtlik ja keskmiselt rahalist kahju toov
Alapinge – mitte väga ohtlik ja keskmiselt rahalist kahju toov
Voolutõuge
Müra
Sagedushälbed
Suhteline harmoonikute sisaldis
Nendest probleemidest tulenevate kadude (riistvaralised kaod, andmete kustumine ja lisatöö kaotatu kompenseerimiseks) leevendamiseks ja vältimiseks on välja mõeldud mitmesuguseid töövõtteid ja kaitseseadmeid. Üks võimalus kaitsta oma elektriga töötavaid seadmeid ja nendega seotud ressursse on kasutada sellist riistvaralist lahendust nagu UPS (inglise keelest uninterruptible power supply ), mida eesti keeles kutsutakse katkematu toite allikaks või puhvertoiteallikaks. Kuigi kirjanduses kasutatakse eelpool mainitud termineid ning nendest on võimalik konstrueerida ka suupäraseid lühendeid eesti keelde (näiteks KTA ehk KATA või PTA ehk PETA ), on professionaalne katkematute toiteallikatega töötav personal inseneride ning müügiinimeste näol üle võtnud siiski mugava lühendi UPS. Seda moodi järgib ka antud artikkel.
UPS-i peamine ülesanne on seadmeid kaitsta toitepinge katkemise ning tugevate pingekõikumiste eest. UPS ühendatakse oma elektrilise sisendi ning väljundi abil kaitstava seadme sisendi ning elektrivõrgust (või mingist muust vahelduvvoolu energiaallikast) tuleva väljundi vahele (sellest tuleb ka sõna " puhver "). UPS-i sees on aku, mis hoiab toidet mõned minutid , et kasutaja saaks poolelioleva töö salvestada ja arvuti sulgeda. IEC (International Electrotechnical Commission) avaldas 1999. aastal standardi, mille alusel saab UPS-id jagada kvaliteediklassidesse. Standard IEC 62040-3 defineerib UPS-id kolme klassi – klass 1, klass 2 ning klass 3. UPS-e iseloomustavad paljud parameetrid (millest paljusid hoiavad tootjad enda teada) ning uuemate mudelitega kaasnevad uued ja täiendavad lisafunktsioonid.
PILET 11.
Mikroskeemide valmistamise tehnoloogiad.
Adresseerimise viisid.
1. Otsene adresseerimine – operandid vahetult järgnevatel mäluaadressidel.
2. Kaudne adresseerimine – käsukoodis on aadressi aadress, operandide vahetamise võimalus CPU-de vahel.
3. Vahetu adresseerimine – operandide aadressid on sõltumatud ning antakse eraldi aadressiga kas registermälus või põhimälus.
4. Autoinkrementne – pinumälust lugemiseks saadakse aadress registermälust, sellele lisatakse operandi mõõt ja tulemus läheb pinumälu järgmisse aadressi.
5. Autodekrementne – registrist lühike aadress, mille järgi operandid ja mõõt pinumälusse.
6. Segmenteerimine – käsukood ja segment aadressis kui kõik andmed on ühes pinumälu segmendis, segmentidevaheline liikumine käsuloenduri abil.
7. Indekseerimisega – aadressi baas R indeks + nihe -> kui palju peab operandide liikumiseks edasi liikuma.
8. Baseerimisega – käsukoodiga antakse ainult nihe, aadressi baas asub baasiregistris.
9. Baseerimise ja indekseerimisega – nii indeks- ja baasregistrid.
10. Suhteline adresseerimine – käsukoodiga antakse nihe.
Operandide adresseerimiseks kasutatakse mitut viisi: otse-, suht- ning kaudadresseerimist jne. Käsus sisalduva teabe põhjal leitakse vajalik mälupesa ning loetakse sealt soovitud operand. Protsessoril võib olla 10 ja enam erinevat adresseerimisviisi.
Otseadresseerimisel antakse käsuga ette operandi aadress, mille järgi leitakse mälust operand.
Kaud adresseerimisel leitakse kõigepealt mälust operandi aadress ning seejärel teisest mälupesast operand.
Suhtadresseerimisel antakse operandi aadress käsuloenduri (programmi jooksva aadressi) suhtes. Operandi aadress leitakse käsuloenduri sisu ja suhtaadressi summeerimisega.
Indeksadresseerimine sarnaneb suhtadresseerimisega, kuid käsuloenduri asemel kasutatakse baasaadressina indeksiregistris salvestatud aadressi sõna
Vahetul adresseerimisel antakse operand otse käsuga.
Paralleelarvutid (SISD,SIMD,MIMD, MISD).
PILET 12.
Käsu täitmine protsessoris.
Riistvara tegevus alamprogrammide poole pöördumisel.
Pinuviita kasutatakse näiteks alamprogrammide poole pöördumisel, millega seoses programmi täitmise senine käik saab ajutiselt katkestatud, kuid jätkub hiljem samalt kohalt. Käsk, millega pöördutakse alamprogrammi poole ( CALL -käsk), salvestab kõigepealt käsuloenduri sisu (näitab järgmisena täidetava käsu aadressi) automaatselt pinumällu, alamprogrammi lõpus olev naasmiskäsk (RET-käsk) loeb pinumälust sama aadressi ja salvestab käsuloendurisse tagasi. Programmi täitmine jätkub katkenud kohalt.
Arvutite veakindlus, veakindlad koodid
PILET 13.
Käsuformaadid : 0, 1, 2, 3 ja 1,5 aadressiga arvutid .
0-aadressiga arvuti – käsukood
1-aadressiga arvuti – käsukood, pikk operandi/resultaadi aadress
1,5-aadressiga aarvuti – käsukood, 1.pikk operandi aadress, lühike operandi/2.resultaadi aadress
2-aadressiga arvuti – käsukood, 1.pikk operandi aadress, 2.pikk operandi või resultaadi aadress
3-aadressiga arvuti – käsukood, 1.pikk operandi aadress, 2.pikk operandi aadress, resultaadi aadress
ühe aadressiga arvuti
käsukood näitab:
* milline käsk kuulub täitmisele
* kus operandid asuvad
* kuhu salvestada resultaadid
Pikk aadress viitab mällu, lühike registrisse.
Virtuaalmälu (lehekülgedeks jagamine ja segmenteerimine).
Analoog info, digitaalne info, ADC, DAC ja helikaart.
PILET 14.
LCD, LED, OLED, plasma kuvarid.
Enamkasutatavad kombinatsioonskeemid.
Riistvara tegevus alamprogrammide poole pöördumisel.
PILET 15.
Konveier protsessoris ja mälus.
Arvuti mälu klassifikatsioon. Mälud jaotatakse kahte suurde gruppi – ajutise olekuga mälud ja püsiva olekuga mälud. Ajutise olekuga on näiteks SRAM-staatiline suvapöördusmälu ja DRAM-dünaamiline suvapöördusmälu.
SRAM puhul kasutatakse mäluelemendiks tavalist trigerit. Ühe biti salvestamiseks on vaja ühte trigerit. DRAM – mahtuvuspõhine, aeglane, odav, suure pakkimistihedusega.
Kui ajutise olekuga mälud säilitavad mälus andmeid toite kadumiseni, siis püsiva olekuda mälud säilitavad mälus olevad andmed ka toiteta.
Need mälud jagatakse gruppidesse :
ROM – võimalik ainult lugemine.
PROM – võimalik kasutaja polt programmeerida/kirjutada ühe korra.
EPROM – võimalik korduvalt kirjutada, kustutamine UV-valgusega.
EEPROM – softi abil programmeeritav, kasutatakse ujupaisuga transistore.
Siinide juhtimine - katkestusteta süsteem, katkestustega süsteem ja prioriteedid .
mikroprotsessorite ja arvutite ehitus sõltub sellest, kuidas nende eri osad (ALU, reg-d, in- ja outliidesed) on ühendatud tervikuks. Juhtseadme protsessori, mälu ja in-outliideste vahel kasutatakse ühenduseks siine-mitmejuhiline ühendus, millega saab omavahel liita palju süsteemi komponente. Juhtseadme siin koosneb mitmest paralleelsest juhist, mis ühendavad elektriliselt juhtseadme erinevaid osi. Siinid jagunevad: aadressi-, andme- ja juhtsiinideks. Aadressi- ja andmesiinid on tavaliselt 8- või 16 soonelised, nende kaudu edastatakse korraga ühe- või kahebaidine sõna. Aadressisiini 8 biti abil saab edastada aadresse 0…255, mis sobib väga väikese mälu või näiteks in- ja outliideste adresseerimiseks. Kõik in ja outliidesed ning mälu on ühendatud siiniga, millele protsessor väljastab aadressi. Suuremate mälude adresseerimiseks on vaja 16- või enamsoonelist siini 16- bitise aadressisiini korral saab otseselt adresseerida 216= 65535 baiti=64Kbaiti(220=1Mbait). Kui mingi sisendseade tuvastab siinil oma aadressi, väljastab ta andmesiinile oma mäluregistri bittide olekud . Samuti toimub andmesiini kaudu andmevahetus protsessori ja mälu vahel. Juhtsiini kaudu edastatakse signaale, mida kasutatakse arvuti töö juhtimiseks ja kontrolliks. Näiteks määravad juhtsiini kaudu edastatavad signaalid R (read) ja WR(write), kas mälu poole pöördutakse info lugemiseks või kirjutamiseks. Aadressid ja andmed on siinil väga lühikest aega. Nii saab ühe ja sama siiniga edastada kogu nõutava info paljudelt sisenditelt protsessorisse ja vastupidi protsessorist paljudesse out-itesse, lugeda mälust käske ning salvestada sinna vajaliku infot. Siinis edastatakse andmeid mõlemas suunas (protsessori ja in/out seadme vahel, mälu ja käsud). Siinidraiver-element, mis eraldab mingi seadme siinist.
PILET 16.
Printerid ja värviline trükk.
Andmevahetus mikroarvutis: einevad siinid (AB,DB, CB) ja nende osa andmevahetuses.
Pinumälu
PILET 17.
Vahemälu.
Protsessori struktuur : käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder , juhtautomaat ja operatsioonautomaat - nende osa käsu täitmisel. Protsessor teostab mitmesuguseid operatsioone mälus paiknevate käskude järgi. Protsessori koosseisu kuulub ALU, juhtautomaat-mikroprogrammautomaat, mitu reigistrit ning vahemälu. CPU on arvuti aju. Personaalarvutite puhul mahub see ära ühte kiipi ehk mikroskeemi ja seda nimetatakse mikroprotsessoriks. Iga protsessori põhikomponent on aritmeetika-loogikaplokk (ALU - Kõiki aritmeetilisi arvutusi ( liitmine , lahutamine, korrutamine , jagamine), samuti loogikaoperatsioone (võrdlusi) sooritav protsessori osa), mis teostab aritmeetilisi ja loogikatehteid, ning juhtplokk (See osa protsessorist, mis leiab üles, analüüsib ja täidab kõik programmis sisalduvad käsud), mis võtab mälust käske ja täidab neid ise või vajaduse korral pöördub täitmiseks ALU poole. Registreid kasutatakse, tulemite või tehete lühiajaliseks salvestamiseks, selleks, et tulemid oleksid kiirelt saadavad järgmiseks tehteks.
Käsuloenduri ülesandeks on järjestikuste käskude lugemine Programm Counter aadressi järgi. Käsuloendur ehk "käsuaadresside register" on täidetava või järgmise käsu aadressi sisaldav register protsessoris. Käsuloendurit suurendatakse automaatselt 1 võrra iga kord, kui tuleb käsk osutada järgmisele käsule. Käskude töötlusega seotud käsuloendur ( Program Counter) kujutab endast ühte 16-bitist registrit , mis sisaldab järgmisena mälust loetava käsu (käsuosa) mäluaadressi. Protsessori juhtskeem suurendab käsuloenduri sisu automaatselt ühe võrra pärast iga baidi lugemist mälust. Käsuloenduri sisu saab muuta ka vastavate käskudega.
8-bitises käsuregistris (Instruction Register) hoitakse iga käsu esimest baiti pärast selle mälust protsessorisse sisselugemist. Käsud ise võivad olla kuni kolmebaidised.
Käsudekooder (Instruction Decoder) dešifreerib käsuregistris oleva käsu koodi. Lihtsamalt öeldes, ta teeb kindlaks käsu sisu ja teavitab sellest juhtseadet. Olenevalt käsust tehakse selgeks järgmised asjaolud :
- käsu pikkus (ühe-, kahe- või kolmebaidine),
- ALU täidetav tehe,
- andmete paiknemine ,
- aadresside paiknemine.
Juhtautomaat, operatsiooniautomaat – käsudekoodrist liigub vastavast väljundist signaal juhtautomaati. Juhtautomaat saadab juhtsignaalid operatsiooniautomaati. Operatsiooniautomaat loeb nõutud andmed oma suurde registermälusse ja saadab andmed alusse, mis teeb vastavad tehted . Arvutis on operatsiooniautomaadiks Protsessor, juhtautomaadiks aga protsessori töid juhtiv mikroprogrammiautomaat.
Protsessor sooritab tehteid mälus paiknevate käskude järgi. Peale aritmeetika- loogikaploki (ALU) kuulub protsessori koosseisu mitu registrit ning juhtautomaat ehk mikroprogrammautomaat.
käsuloenduri ülesandeks on säilitada programmi järgmise käsu aadressi
programmi käsk loetakse mälust käsuregistrisse, kus seda hoitakse seni, kuni käsudekooder ta ära tunneb
juhtautomaat- käsu järgi määrab juhtautomaat protsessori masinatsükli ning realiseerib algoritmi. Juhtautomaat lahendab loogikaülesandeid ja korraldab registrite tööd.
Pinumälu
PILET 18
Protsessori struktuur.
RAID ja SSD kettad.

Solid State Drive ehk SSD- ketas ehk lihtsalt pooljuhtketas on andmekandja , mis säilitab andmeid mikrokiibil. SSD eristub elektromagnetilisest meediumist nagu (tänapäeval unustusse vajunud) flopikettad või kõvakettad. SSD tehnoloogia eksisteerib eri vormides juba 1950ndatest, aga see jõudis tavatarbijate kätesse alles 1990ndatel. SSD tehnoloogia on flashmälu kasutamine koos kõvakettakontrolleriga, emuleerimaks kõvaketast. Ehk teisisõnu, SSD on üks välgumälu kasutamise liik. SSD oli seniajani masside peibutamiseks liiga kallis, aga nüüdseks on hinnad langenud, muutes sellise andmekandja kasutamise arvutisüsteemides juba tavaliseks. SSDd on kõvaketastega võrreldes kiiremad ja vaiksemad (lausa hääletud, sest seal ei liigu midagi peale elektronide). Vähemalt netis üsna levinud müüdid on, et SSD on töökindlam ega muutu kuumaks, kuna selles puuduvad liikuvad osad, aga neid kahte punkti ei maksa uskuda . Et saada kiirem arvuti madalama hinnaga, kasutatakse võimalust jooksutada arvutis kõvaketast ja SSD- ketast korraga. Esimesel on suured failid, kuna selline andmetalletus on lihtsalt nii odav. Kõvakettaga võrreldes siiski kallilt SSD-lt võib samas jooksutada opsüsteemi- ja programmide faile, et süsteemi üldist töökiirust tõsta.
RAID ( Redundant Array of Inexpensive Disks) abil saab mitmest füüsilisest kettast teha ühe loogilise salvestusseadme, mis on vastavalt vajadusele kas töökindlam, suurem või kiirem . Termin RAID võeti kasutusele 1987 aastal, kui Patterson, Gibson ja Katz kirjutasid artikli teemal "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)", kus kirjeldati erinevaid kõvaketaste komplekteerimise mooduseid, nimetades seda terminiga RAID. RAID'i idee seisneb selles, et pannes kokku mitmeid odavaid kettaid saavutatakse parem tulemus kui omades ühte suurt ketast. Lisaks näib selline komplekt kettaid opetatsioonisüsteemile ühe suure kettana. RAID lahtiseletatult Redudant Arrays of Inexpensiv Disks, tähendab vabas tõlkes "hulk liigseid odavaid kõvakettaid". Tänapäeval, mil kõvakettad on muutnud odavamateks on rohkem levinud tõlgendus ‘Redudant Arrays of Independent Disks’ ehk sõltumatute kõvaketaste massiiv .
Püsimälud (info salvestamine): ROM, PROM, EPROM, EEPROM ja Flash.
ROM on mõeldud paljukordseks informatsiooni lugemiseks; info on püsimällu salvestatud eelneva spetsiaalse tehnoloogilise protsessi käigus.
PROM on programmeeritav püsimälu. Tema püsimälu sisu saab programmeerida kas tehases tema integraallülituste valmistamise käigus vastavate tehnoloogiliste maskidega, või mikroprotsessorisüsteemide koostaja poolt spetsiaalseid programmaatoreid kasutades.
EPROM on ümberprogrammeeritav püsimälu. Neid elemente programmeeritakse samuti spetsiaalsete programmaatorite abil, kuid säilitatavat informatsiooni on võimalik elektriliselt või ultraviolettkiirgusega kustutada ja seejärel mäluelementi uuesti programmeerida.
EEPROM-I puhul saab informatsiooni kustutada impulsside abil. EEPROM-I on lihtsam ümberprogrammeerida kui EPROM’I, kuid nad ei ole nii kiired kui viimane.
FlashEEPROM on blokk -kustutatav ja -uuesti kirjutatav. Kustutamiseks ei ole seda tarvis ahelast eemaldada. Kasutatakse digikaamerates näiteks.Andmed säilivad ka siis, kui masin välja lülitada.
PILET 19.
Adresseerimise viisid.
Pooljuhtmälud.
Spetsiaalse riistvara realiseerimine.
PILET 20.
Klaviatuur (skaneerimine).
Siirete ennustamine ( Branch prediction ) : vajadus, strateegiad.
Strateegiad :
Fikseeritud hargnemiste ennustamine Fixed Branch Prediction
Staatiline hargnemiste ennustamine Static Branch Prediction
Dünaamiline hargnemiste ennustamine Dynamic Branch Prediction
Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier efektiivsemaks. Hargnemise ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid siiski suudab vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust.
Püsimälud (info salvestamine) : ROM, PROM, EPROM, EEPROM ja Flash.
PILET 21.
Konveier protsessoris ja mälus.
Siirete ennustamine (Branch prediction) : vajadus, strateegiad.
Puutetundlikud ekraanid
Resistiivsed puuteekraanid
Neljatraadiline ekraan . Resistiivne ehk takistuslik puuteekraan koosneb kahest läbipaistvast plastkileplaadist. Mõlema plaadi sisepind on kaetud peaaegu täiesti läbipaistvast materjalist (indiumi ja tina oksiididest) üliõhukese kihiga , millel on teatud elektritakistus (resistiivsus); kummagi plaadi kahes vastasservas on elektroodid pinge rakendamiseks ja mõõtmiseks. Kilest plaate hoiavad normaalolekus kokku puutumast mikroisolaatoritest võrgustik (see on vaevunähtav). Kui vajutada ekraanile sõrme või mõne esemega, tekib plaatide vahel puutepunktis elektriline kontakt. Puutepunkti koordinaatide (asukohaarvude x ja y) kindlakstegemiseks rakendab juhtlülitus (kontroller) esmalt alalispinge alumise plaadi elektroodidele. Puutepunkti asukohas tekib siis takistuste suhtele vastav elektripinge (5- voldise elektroodipinge korral võib see olla näiteks x = 2 V). Seda pinge väärtust mõõdab kontroller pealmise plaadi elektroodidelt (nende elektroodide vahel enne kontakti pinge puudus); nii saadakse x-koordinaadi signaal. Teise koordinaadi saamiseks pingestatakse pealmine plaat, mis on alumisega risti, ja mõõdetakse pinge väärtus alumise plaadi elektroodidelt; saadakse y-signaal. Kontroller vahendab need signaalid draiverile vajaliku toimingu sooritamiseks.
Viietraadilise puututundliku ekraani töökindlus on parem, kuna resistiivne kate membraani peal on vahetatud juhtivaga (viietraadiline ekraan töötab ka siis, kui selle membraan on läbi lõigatud). Tagumise klaasi peal on pandud resistiivne kate, mille nurkades on neli elektroodi (igas nurgas on üks elektrood). Alguses on kõik neli elektroodi maandatud, aga membraan on “tõmmatud” +5V pinge juurde resistoriga. Pinge suurust membraanil kontrollitakse pidevalt analoog–digitaalse konverteerijaga. Kui miski ekraani ei puutu , on pinge 5V. Kui ekraani peale vajutatakse, tuvastab mikroprotsessor membraani pinge muudatuse ja hakkab koordinaate välja arvutama . Tööpõhimõte on selline:
Kahele paremale elektroodile antakse +5V pinge, vasakud maandatakse. Pinge ekraanil näitab X– koordinaat .
Kahele ülemisele elektroodile antakse +5V pinge, alumised maandatakse. Võetakse Y–koordinaat.
Maatriks puuteekraanid
Konstruktsioon on resistiivsega sarnane, aga väga lihtsustatud. Klaasi peale on paigutatud horisontaalsed juhid, membraani peale aga vertikaalsed . Ekraani puutumise ajal puudutavad juhid kokku. Kontroller leiab, millised juhid puutuvad ja annab mikroprotsessorile koordinaadid. Väga väike täpsus. Liidese elemendid on paigaldatud maatriksekraani ruutudega arvestades. Ainuke pluss on lihtsus ja odavus . Tavalistes maatriksekraanides tehakse päring ridades (analoogiliselt nuppude maatriksile); see võimaldab teha mitut puudutust korraga. Aegamööda asendatakse need resistiivsete ekraanidega.
Mahtuvuslikud puuteekraanid
Mahtuvusliku ekraani puutetundlikuks osaks on elektrit juhtiva läbipaistva kihiga kaetud kilest plaat, mille neljas nurgas on elektroodid. Nendele antakse ühesugune vahelduvpinge , mis tekitab ühtlase elektrivälja üle ekraani. Ekraani puudutamisel sõrme või mingi elektrit juhtiva esemega elektrivälja jaotus plaadil muutub, sest puutekoha kaudu siseneb inimese kehasse mahtuvusliku sidestuse läbi lekkevooluna teatud elektrilaeng. Selle tulemusena muutuvad ka lekkevoolu komponendid, mis sisenevad plaadi nurkade kaudu: mida suurem on puutepunkti kaugus mingist nurgast, seda suurem on nurga ja puutepunkti vaheline takistus ning vastavalt ka vool nõrgem. Nende vooluväärtuste järgi arvutab kontroller puutepunkti koordinaadid. Mahtuvuslikud puuteekraanid on usaldusväärsed, vastupidavusega kuni 200 miljonit puudutust (~6,5 aastat ühesekundilise intervalliga), ei karda vedelikke. Läbipaistvus on kuni 90%. Siiski on juhtiv kate nõrk, seega kasutatakse mahtuvuslikke puuteekraane tihti automaatides, mis on paigaldatud valvega ruumidesse. Kinnastega mahtuvuslikud ekraanid ei reageeri.
Projektsioonilised mahukad puuteekraanid
Ekraani sisepoolel on paigaldatud elektroodide võrk. Elektrood koos inimese kehaga moodustavad kondensaatori; elektroonika mõõdab selle kondensaatori mahu (impulsi annab vool ja mõõdab saadud pinge). Nende ekraanide läbipaistvus on kuni 90%, temperatuuride taluvus on väga suur. On väga vastupidavad. Selles puuteekraani tüübis võib kasutada kuni 18 mm paksust klaasi, mis muudab ekraanid vandaalikindlateks. Ei reageeri mittejuhtiva mustuse peale; juhtivust saab programmiliselt pärssida. Sellepärast kasutatakse neid ekraane automaatides, mis on paigaldatud õuetingimustesse. On olemas mudelid, mis reageerivad kinnastatud käe peale. Praegustel mudelitel on täpsus väga kõrge, ent vandaali-kindel rakendus muudab need vähemtäpseteks. Projektsioonilised mahukad puuteekraanid reageerivad juba käe lähendamise peale. Eristavad puudutust sõrmega ja puudutust juhtiva pliiatsiga. Mõned mudelid toetavad multitouch-i. Seepärast kasutatakse sellist tehnoloogiat touchpad-ides ja multitouch-ekraanides. Ka iPhone -i ekraan töötab selles lõigus kirjeldatud tööpõhimõttega .
Puuteekraanid pinnalainetel
Ekraan kujutab endast klaaspaneeli, mille nurkades on piesoelektrilised konverterid (PEK). Paneeli äärtel asuvad peegeldavad ja vastuvõtvad andurid . Tööpõhimõte on selline:
1.Spetsiaalne kontroller genereerib kõrgsagedusliku elektrilise signaali ja saadab selle PEK peale.
2.PEK konverdib selle signaali pinnalainetesse ning peegelduvad andurid peegeldavad seda.
3.Need peegeldatud lained võetakse vastu anduritega ja saadakse PEK peale.
4.PEK võtab peegeldatud lained vastu ja konverdib need elektrilisteks signaalideks, mis kontrolleriga analoogsignaalideks muudetakse.
5.Ekraani sõrmega puudutamisel osa pinnalainete energiast neelatakse.
6.Vastuvõtja fikseerib selle muudatust , aga mikrokontroller arvutab välja puudutamise punkti koordinaadid.
See tüüp reageerib puudutamise peale asjaga, mis on võimeline laine absorbeerima (sõrm, kinnastatud käsi, poorne kumm). Kõige suurem pluss on sellist tüüpi ekraanide puhul võimalus teada saada mitte ainult puutepunkti koordinaadid, aga ka puutejõu – pinnalainete absorbeerimise tase sõltub rõhu suurusest puutepunktis (ekraan ei deformeeru puudutamise ajal). Selline ekraan on väga läbipaistev, kuna valgustus läheb läbi klaasi, mis ei sisalda resistiivset ega juhtivat katet. Mõnel juhul klaasi üldse ei kasutatagi, et vältida peegeldusi. Selle asemel kinnitatakse kiirgajad, vastuvõtjad ja peegeldajad otse ekraani peale. Nende ekraanide konstruktsioon on väga keeruline, aga need on üsna vastupidavad. Näiteks teatasid Ameerika firma Tyco Electronics ja Taiwani firma GeneralTouch, et need ekraanid peavad vastu kuni 50 mln puudutust ühes punktis – see ületab viietraadilise resistiivse ekraani ressursi. PEK-ekraane kasutatakse enamasti mänguautomaatides, turvatud infosüsteemides ja haridusasutustes. PEK-ekraane on saadaval tavalise 3 mm-se paksuse ja vandaalikindla 6 mm-sena. Viimased peavad vastu mehe löögi või metallist 0,5 kg kuuli kukkumise 1,3 meetri kõrguselt (vastavalt Elo Touch Systems'i andmetele). Arvutiga ühendamise jaoks kasutatakse RS232- või USB-liidest. Praegu on kõige populaarsem kombineeritud mudel, kus kasutatakse mõlemaid ühenduse tüüpe (Elo Touch Systems andmetel). PEK-ekraani kõige suuremaks miinuseks on vastuvõtlikkus vibratsioonile ja häired määrdunud ekraani korral. Ekraanile asetatud võõras objekt (näiteks närimiskumm) blokeerib ekraani funktsioneerimise. Lisaks nõuab see tehnoloogia, et puudutus tehakse objektiga, mis pinnalaineid absorbeerib. Selliste ekraanide täpsus on suurem kui maatriks puuteekraanidel, aga väiksem kui traditsioonilistel mahtuvuslikel. Joonistamiseks ja teksti sisestamiseks neid ekraane üldiselt ei kasutata.
Infrapuna -puuteekraanid
Infrapunakiirte kasutamisel põhineva puuteekraani servades on vastakuti optoelektroonilised kiirgusallikad ja kiirgusvastuvõtjad: ekraani vasakus servas infrapunast kiirt väljastavate valgusdioodide rida ning parempoolses servas vastav arv fotodioode; samasugused read paiknevad ka ekraani alumises ja ülemises servas. Nii moodustub ristuvate infrapunakiirte nähtamatu võrk. Kui ekraani sõrme või mõne esemega puudutada, tõkestab puutekoht mõne horisontaalse ja vertikaalse kiire edasipääsu fotodioodini ja nende kiirgusvastuvõtjate väljundsignaal väheneb järsult. Nõrgenenud signaalipingega fotodioodide järgi määrabki kontroller puutepunkti koordinaadid. Infrapuna-puutetundlikud ekraanid kardavad määrdumist ja seetõttu kasutatakse neid seal, kus kujutise kvaliteet on oluline. Oma lihtsa ehituse ja seega ka lihtsa korrashoitavuse tõttu on selline ekraan populaarne sõjanduses. Sellist ekraanitehnoloogiat kasutab mobiiltelefonides firma Neonode.
Optilised puuteekraanid
Klaaspaneel on varustatud infrapuna valgusega. Klaasi ja õhu piiril tekib täielik sisepeegeldus , klaasi ja võõrkeha piiril valgus hajub. Hajumise tuvastamiseks tuleb pilti. Selleks on kaks tehnoloogiat:
Projektsioonilistes ekraanides paigaldatakse projektori juurde kaamera . Sellist tehnoloogiat kasutab näiteks Microsoft Surface.
Teine võimalus on lisada LCD-ekraanile valgustundlik neljas lisa-subpiksel.
Suudab eraldada kätepuuteid muude esemete puudetest, ka on olemas multitouch. Võimaldab ehitada suuremõõdulisi, kuni tahvlisuurusi sensoripindu.
Tensomeetrilised puuteekraanid
Reageerivad ekraani deformeerumise peale. Selliste ekraanide täpsus on madal, kuid need on vandaalikindlad. Kasutusalad on sarnased projektsioon -mahukatele puuteekraanidele: pangaautomaadid, piletiautomaadid ja muud välitingimustesse paigaldatud seadmed.
Induktsioon -puuteekraanid
Induktsioon-puuteekraan on integreeritud ekraaniga graafikatahvel. Need ekraanid reageerivad ainult spetsiaalse pliiatsi peale. Kasutatakse, kui on vajalik seadme reageerimine vaid pliiatsiga (mitte käega) vajutuse peale: high-end klassi kunstitahvlid, mõned tahvel -PC mudelid.
PILET 22.
Puutetundlikud ekraanid.
Protsessori struktuur.
Spetsiaalse riisvara realiseerimine.
PILET 23.
Protsessori struktuur.
Enamkasutatavad järjestikskeemid
Paralleelarvutid,
PILET 24.
Analoog info, ADC,DAC ja helikaart
Erineva pöördumisviisidega mälud.
Spetsiaalse riistvara realiseerimine.
PILET 25.
LCD,LED, OLED ja plasma kuvarid.
Enimkasutatavad järjestikskeemid.
PILET 26.
Käsu täitmine protsessoris
Riistvara tegevus alamprogrammide poole pöördumisel
Analoog info, ADC,DAC ja helikaart