TTÜ Arvutid eksamiküsimused (0)

LCD, LED, OLED ja plasma kuvarid . Passiivmaatriks ja aktiivmaatriks.
LCD – kahe soontega klaasplaadi vahel on vedelkristallid, mis juhivad valgust. Vedelkristallid võtavad soontega sama suuna ning kuna sooned on risti, siis tekivad keerdunud ahelad . Kui lasta valgust läbi, siis oleks polarisatsioon 90 kraadi. Kui nüüd vedelkristalli mõlemale poole panna elektroodid ja juhtida sealt läbi pinge, siis oleks polarisatsioon endine. Luues 3-kihilise elemendi -> filter (0 pol) – valgusallikas – vedelkristall – filter (0 pol) ja juhtides sealt läbi pinge, siis ei laseks filter valgust läbi. Kui pinge maha keerata, siis oleks polarisatsioon jälle 90 kraadi. LCD kuvarid vajavad valgusallikat. Nt: ekraanitagune peegel (kelladel), ekraanitagune aktiivne valgusallikas, kombineeritud.
LED – valgusallikaks valgusdiood, mis võimaldab teha õhemaid ekraane (nt läpakas). LEDil halvem kvaliteet, kui LCD, nt väga heleda valguse korral ekraani raske näha. Vähem jahutada, sest tarbim vähem voolu.
OLED e. orgaaniliste valgusdioodidega kuvar – koosneb kihtidest: 1. Alus (nt painduv plastmass) 2. Anood 3. Orgaanilised kihid (juhtiv ja emiteeriv) 4. Katood . Eelised:
Eraldab ise valgust, parema kvaliteediga must kui LCD, sobib õhukeste ekraanide valmistamiseks. Puudused: UV-kiirgus kahjustab, kaotab ruttu valguse eraldamise võime.
OLED – orgaaniliste valgusdioodidega kuvar. Kihid: 1. Alus (nt painduv plastmass) 2. Anood 3. Orgaanilised kihid (juhtiv ja emiteeriv) 4. Katood. Eelised: Eraldab ise valgust, lai vaateväli, õhukesed telekad, kval. Must kui LCD Puudused: valguseeraldamise võime kaob kiirelt, UV-kiirgus kahjustab.
Plasmakuvar – koosneb klaaskihtide vahel asuvatest kambritest, kus on neooni ja kseooni segu. Esiklaas: läbipaistvad elektroodid, MgO kaitsekiht, kambrikesed fosforiga, mille taga on elektroodid. Kui elektroodidele pinget anda, siis MgO emiteerub ja eraldub UV-kiirgus, mis ergastab fosfori elektronid. Kui seis normaliseerub, siis eraldub nähtav valgus. Eelis: Saab teha suuri ekraane Puudus: kulub palju energiat.
Plasmakuvar – klaaskihtide vahel on kambrikesed neooni ja kseooni seguga. Esiklaas: läbipaistvad elektroodid, MgO kiht, kambrikesed fosforiga, mille taga on elektroodid. Kui ELEKTROODIDELE pinget ANDA, siis MgO ioniseeritakse ning vabaneb UV-kiirgus, mis ergastab fosfori elektronid. Kui olukord normaliseerub, siis vabaneb nähtav valgus. Eelis: väga suured ekraanid . Puudus: kulub palju energiat.
Passiivmaatriksiga LCD – Moodustatakse elektroodidest, millega saab sisse/välja lülitada pildvälja punkte. Odavad kuvarid, aga lekked .
Aktiivmaatriksiga LCD – erinevus eelmisega seisneb selles, et iga vedelkristalli juures on oma transistor , mis juhib pinget.
Passiivmaatriksiga OLED – nii anood kui katood on ühelt poolt kaetud orgaanilise ainega. On valmistatud ribadena, mis on risti. Selle abil saab adresseerida kõiki punkte.
Aktiivmaatriksiga OLED – Kasutatakse TFT-maatriksit, millega määratakse heledus.
Igal väljal 2 transistori.
Käsu täitmine protsessoris (käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder , op automaat , juhtautomaat )
Käsukoodi laadimises saadetakse käsuloenduri sisu mälu aadressiregistrisse (MAR), modifitseeritakse käsuloenduri väärtust (PC = PC + 1) ja loetakse käsukood mälust registrisse .
Käsu täitmine tähendab, et juhtautomaat genereerib iga käsu täitmiseks terve rea juhtsignaale. Käsukoodi dekodeerimisele järgneb hargnemine , kus igas harus genereeritakse juhtsignaalid, mis on vajalikud konkreetse käsu täitmiseks.
Protsessorise loetakse käsud ja andmed, mällu kirjutatakse resultaate.
Käsu täitmise e. Von Neumanni tsükkel (fetch – decode – execute)

Käsukoodi laadimine

Käsuloenduri modifitseerimine (pc = pc + 1)

Käsukoodi dekodeerimine

Käivitatakse käsutäitmise mikroprogramm

Resultaadi salvestamine registrisse.
Käsu täitmiseks peab protsessor :

Pöörduma mälu poole

Lugema sealt käsukoodi

Dekodeerima selle

Tegema vastavaid loogilisi otsuseid vastavalt käsukoodile

Väljastama juhtsignaali

Leidma uue käsu ning salvestama selle käsuregistrisse.
Protsessori üldstruktuur ( sulgude sees sama)
Käsuloendur (PC) – käsuloendur hoiab endas järgmisena täitmisele mineva käsu aadressi.
Käsuregister (IR) – käsuregistrisse salvestatakse PC-st tulev käsuinfo (aadress). Hetkel käimas olev käsk. Väljundis on dekooder.
Käsu dekooder – Dekooder dekodeerib käsu. Selle abil saab teada, milline käsk on parasjagu käigus. Aktiivne 1 väljund.
Juhtautomaat (CU) – juhtautomaat juhib käsu täitmist peale dekodeerimist. Väljastab vajalikke juhtsignaale nii teistele protsessori osadele kui ka tervele arvutile.
Op automaat (Datapath) – Koosneb ALU-st, registermälust ja lippude registrist. Tegeleb andmete vahetu teisendamisega.
Siirete ( hargnemiste ) ennustamine . Strateegiad
Hargnemiste ennustamine on vajalik selleks, et ei peaks konveierit koguaeg uuesti käivitama. (iga siirdekäsuga konveier taaskäivitub). Hargnemine tähendab seda, et järgmise käsu aadressi ei saada mitte +1 liitmisel vaid laetakse täiesti uus aadress (siirdekäsk).
Strateegiad:
Fikseeritud – eeldatakse, et hargnemist ei toimu kunagi. Koguaeg PC = PC + 1. Tekib probleem tsüklitega.
Staatiline – erinevatel käsukoodidel erinevad ennustused . Toimib 82% juhtudest. Varasem käskude analüüs.
Dünaamiline – pidev programmi töö jälgimine. 2 bitt – vasakpoolne ennustab, parempoolne näitab eelmist bitti . 0 kui ei läinud läbi ja 1 kui läks läbi. Toimib 90% juhtudest.
Kombinatsioon ja järjestikskeemid
Loogikaelementidest koostatud skeemid .
Kombinatsioonskeemi puhul ei ole oluline eelmine väärtus (puudub mälu omadus). Puudub aja parameeter . Loeb ainult hetkeline sisendite väärtus, saab arvutada sama hetke väljundite väärtuse. Nt: summaator , lahutaja, summaator-lahutaja, välistav või jne.
Järjestikskeemide puhul on aga eelmine väärtus oluline (on mälu omadus), samuti on olemas aja parameeter. Jaguneb sünkroonseteks (taktsagedusega) ja asünkroonseteks (muutub siis, kui sisend muutub). Nt: triger , register , loendur
Enamkasutatavad kombinatsioonskeemid
Välistav või – summa mooduliga 2, y = !x1x2 v x1!x2. Kui mõlemad väärtused on samasugused siis vastus 0, kui erinevad siis vastus 1.
Summaator – 2 kahendarvu aritmeetiline summeerimine . Poolsummaator (ei arvesta ülekannet) ja täissummaator (arvestab ülekannet). S = A + B
Lahutaja – 2 kahendarvu vahe. V = A-B
Summaator-lahutaja – kaks varianti, kas liitja ja lahutaja funkt. võrdlus või lahutamine on täiendkoodi liitmine .
Võrdlusskeem – võrreldakse suvalise järgu arve. Kui A B, siis G = 1 kui A = B siis E = 1.
Kolme olekuga siinipuhver – siinipuhvrite väljundi on võimalik viia kolmandasse nö elektriliselt lahtiühendatud olekusse. Potentsiaal on määramata.
Dekooder – Dekooder määrab, millist käsku täidetakse. Tal võib olla mitu sisendit , aga vaid üks väljund on aktiivne. Tal on 2 astmes n väljundit.
Multipleksor – multiplekserisse läheb mitu sisendit ning vastavalt sisendile väljastab multiplekser väljundi. ...mitmest sisendist üksväljund, andmekommutaator
ALU – realiseerib erinevaid aritmeetilisi ja loogilisioperatsiooni, baastehteid. Nt välistav või, JA- tehe jne.
Koodimuundur – Teisendab ühe koodi teiseks (nt. 2nd – 2nd-10nd) koodiks vastavalt nende vahel kehtivatele loogikaseadustele.
Enamkasutatavad järjestikskeemid
Triger – elementaarne salvestuselement, millel on 2 stabiilset olekut. Võimaldab salvestada infot 1 bitt. 2 väljundit: otseväljund ja tema eitus.
SR-triger: asünkroonne – väljundi väärtus muutub, kui sisendi väärtus muutub, potentsiaaliga sünkroniseeritav – sünkrosisend C määrab, millal väärtus muutub. Kui C pole aktiivne siis säilitub vana olek.
MS-triger: Võib tekkida olukord, kus sisendi väärtused sõltuvad välisest kombinatsiooniskeemist. Tekib mitmekordse ümberlülituse probleem. Siinkohal aitab MS-triger, mis koosneb kahest osast – master ja slave , mis ei saa olla samal ajal aktiivsed.
D-triger: potentsiaaliga sünkroniseeritav – sisendis olev väärtus, kui sünkrosisend lubab seda, frondiga sünkroniseeritav – lülitub ümber, kui C sisend muutub 0 – 1 (esifront) ja kui 1-0 (tagafront). Muude väärtuste korral jääb samaks.
JK-triger: potentsiaaliga sünkroniseeritav – mõlemad väärtused võivad olla aktiivsed, frondiga sünkroniseeritav – lisatakse D- trigeri ette loogikaskeem , mis paneb käituma nagu JK-triger.
T-triger e. loendustriger: kasutatakse sageduse jagamisel ja loendurites. XOR kaudu.
Asünkroonsed asendussisendid – muidu ei tea, mis olekus triger on.
Register – rühm ühise juhtimisega trigereid. Ühine sünkroniseerimine, millega määratakse info salvestamise aeg. Nihkeregister: saab kahendinfot ühes või mõlemas suunas nihutada.
Loendur on register, millesse salvestatud arv kas suureneb või väheneb 1 võrra signaali mõjul.
Adresseerimise viisid
Adresseerimise viis on viis, kuidas leida mälust operande või kohta, kuhu salvestada tulemus.
Vahetu – operand on kohe käsukoodis olemas konstandina.
Otsene – operand on mälus kindlas kohas, väärtus võib muutuda aga koht mitte. Käsukoodis on aadress kohe antud.
Kaudne – käsukoodiga on antud aadressi aadress.
Autodekrementne – seotud pinumällu kirjutamisega. Osutit vähendatakse nii et see näitaks kõige esimest vaba pesa, kuhu kirjutatakse siis väärtus.
Autoinkrementne – seotud pinumälust lugemisega. Võetakse osuti esimene väärtus ning suurendatakse seda siis.
Baseerimisega – on antud baasregistri väärtus nihe , ning nende summast saab aadressi.
Indekseerimisega – on antud baasaadress ja indeks ning nende summast saab aadressi.
Bas + indeks – kahe registri summa (ühes baasaadress, teises indeks)
Suhteline – nihe + käsuloendur
Käsuformaadid (0, 1, 1.5, 2, 3)
0- aadressiga : käsukoodis pole aadresse. Põhineb pinumälul: operand saadakse pinumälust ning kirjutatakse sinna.
1-aadressiga: 1 pikk aadress, mis viitab operandi või tulemuse asukohta mälus.
1.5 aadress: võib olla 1 aadress, mis näitab kus operand on põhimälus ja teine on kindlalt registrimälus, mis asub protsessoris.
2-aadressiga: 2 pikka aadressi
3-aadressiga: 3 pikka aadressi, mis näitavad kust saada operandid ja kuhu salvestada tulemus.
Igal oma eelised. Kui võrrelda kiirust, siis 3-aadressiga pöördub 4 korda mälu poole, 2 aadressiga 15 korda, 1-aadressiga 2 korda.
Pinumälu realiseerimine ja kasutamine protsessoris
Pinumälu on mälu, kus esimesena salvestatud sõna loetakse viimasena ( FILO ). Alles hoitakse ainult osuti, mis näitab viimati salvestatud sõnale (TOS). Varasemaid sõnu saab lugeda peale esimeste ära lugemist. Push ja pop up.
Pinumälu realiseeritakse põhimälus ja selleks on spetsiaalne piirkond. TOSi jaoks on spets register (SP), kuhu salvestatakse selle väärtus.
Kui toimub kirjutamine siis modifitseeritakse SP väärtust nii et ta näitaks esimesele vabale pesale ja salvestaks sõna. Lugemisel vastupidi – kõige pealt loetakse ja siis moodustatakse SP.
Kasutamine: alamprogrammi poole pöördumisel (väärtus salvestatakse pinumällu ning hiljem see muutub tagasipöörde aadressiks).
Erineva pöördusviisiga mälud (FILO, FIFO , assotsiatiiv, 2 pordiga)
FILO ehk pinumälu – viimasena kuvatakse esimesena salvestatud operand. Alles hoitakse ainult osuti, mis näitab viimati salvestatud sõnale (tos).
FIFO ehk puhvermälu – esimesena kuvatakse esimene sõna jne. Kasutatakse nt kahe eri kiirusega töötava süsteemi komponentide vahel.
Assotsiatiivmälu – ei kasutata aadressi, vaid otsitakse sõna ühe tema osa järgi.
Kahe pordiga – saab samal ajal nii lugeda kui ka kirjutada (tingimusel, et need ei ole üksteisest sõltuvad.
Puutetundlikud ekraanid

Takistuslikud – koosneb alusest , mille peal õhuke läbipaistev takistuslikust materjalist kiht, mis on samuti välisel painduval kihil. Kahe kihi vahel on isolaatorid, kui vajutada ekraanile siis puutuvad isolaatorit kokku ning tuvastatakse puutepunkt . Küllaltki odav tehnoloogia , pildikvaliteet kehv.

Mahtuvuslikud – u 70% turust. Väga vastupidav, mustus ei sega. Pindmahtuvuslik: puutepind on ainult ühelt poolt kaetud läbipaistva juhtiva kihiga . Ekraani nurkadesse on paigutatud elektroodid, mille kaudu tekitatakse ekraani pinnale ühtlane elektriväli. Kasutatakse vahelduvvoolu generaatorit. Projekteeritud mahtuvuslik: ekraani pinnale moodustatakse juhtivatest ribadest võrk. Ribad kuhu salvestub laeng on isoleeritud ja nende vahel on mahutavus .

Infrapunapuute ekraan – rahaautomaadid, tahvelarvutid. Ekraani servadesse IP-valgusdioodid, mille kiirtest moodustub ekraani ette võrgustik. Vastasservadesse IP- andurid , iga kiir langeb ühele andurile. Kui kiir levib kaitseklaasi sees siis täieliku sisepeegeldusega IP-puuteekraan.

Akustilise laine impulstuvastus – servadesse piesoandurid. Ekraani puudutamisel tekivad akustilised lained, mis eemalduvad puutekohast. Andurid muudavad energia elektrisignaaliks, tekib lainepilt, mis viiakse kokku kontrolleri mälus oleva pildiga. Nii tuvastatakse puutepunkt.

Optiline puuteekraan – Hajutatud valgustuse meetod: kasutatakse täielikku sisepeegeldust, IP-valgusdioodidega tekitatakse ekraani ees ühtlane foon, puudutusel tekib peegeldus , valgus lahkub , kaamera fikseerib pildi. Hajutatud pindvalgustuse meetod: IP-valgusdioodid asuvad pleksiklaasist puutepinna servades, puutepinna peal on valgusehajutaja millele saab suunata valgust kas ülevalt või alt, vastavalt sellele tekib puutekohas peegeldus v vari. Kaamera fikseerib.

Pindakustiline – Ekraani kahes nurgas piesogeneraatorid, mille abil tekitatakse pindakustilised lained. Servades on lainete peegeldajad. Kahes teises nurgas piesovastuvõtjad, mis fikseerivad pildi.

Jõutundlik puuteekraan – pangaautomaadid, puutepind kinnitatakse piesoandurile, mis muudab füüsilise jõu elektrijõuks. Puutepunkt leitakse survete erinevuste järgi.
Andmeedastus arvutis (järjestik, paralleelne, veakindlad koodid)
Järjestikandmeedastus – 1 liin ja 1 bitt korraga. Kuluv aeg on 1 takt . Juurde kuulub 0 nivoo.
Paralleelandmeedastus – nt. 8 liinil paralleelselt 8 bitti (igal 1), aeg 1 takt. Juurde kuulub 0 nivoo.
Järjestikandmeedastus on kindlam ja odavam. Paralleelne on küll kiirem (ühes ajaühikus rohkem bitte ), kuid võib esineda moonutusi.
Veakindlad koodid – vahel tekib programmis info edastamisel vigu (0 läheb 1ks või vastupidi). Selle jaoks on vigu avastavad koodid ehk lisabitid. Bittidele lisatakse paarsusbitte. Igas õiges peab olema paarisarv ühtesid, kui on siis paarsusbitt = 0, kui ei siis 1. Võimalik avastada vaid 1 biti vigu.
Arvutite veakindlus, veakindlad koodid
Info edastamisel tekib vigu (0 – 1 või 1 - 0). Selle jaoks on olemas nii vigu avastavad koodid kui ka vigu parandavad koodid.
Vigu avastav – eelmine punkt.
Vigu parandav kood – avastab vigase koodi ja parandab selle. Kahe õige koodi vaheline Hammingi distants (erinevus kahendjärgus) peab olema vähemalt kolm.
Konveier protsessoris & mälus
Otstarbekas on koormata riistvara maksimaalselt. Ilma konveierita täidetakse käske jadamisi. Konveieri abil saab seda teha aga paralleelselt. Konveier ei suurenda üksiku käsu täitmise kiirust, aga ajaühikus täidetakse rohkem käske. Nt. kõigepealt saadab 1 käsu käsuloendur koodi teele, et saada mälukood, samal ajal laadib endasse järgmise käsu ja saadab ka selle teele. Samal ajal toimub juba esimese käsu salvestamine käsuregistris.
Konveier on otstarbekas ainult siis, kui seda ei pea vahepeal välja lülitama v peatama. Konveieri tõhusust vähendavad nt siirdekäsud, operandide laadimised, teineteisest sõltuvad andmed ja käsud.
Juhtautomaat: osa käsu täitmisel ja realiseerimisel
Juhtautomaadi ülesanne on juhtida käsu täitmist, väljastades vajalikke juhtsignaale nii teistele protsessori osadele kui ka kogu arvutile. Programmi käsu täitmine koosneb mitmetest etappidest mida käivitavad juhtautomaadi juhtsignaalid.
Juhtautomaat on käsu täitmise algoritmi riistvaraline realisatsioon loogikaskeemina.
Jäik loogika : realiseeritakse algoritm loogikaskeemina kristalli pinnal. Iga muutus käsusüsteemis = uus loogikaskeem.
Mikroprogrammeeritav: kui mikroprogrammi hoitakse püsimälus, siis saab käsusüsteemis teha muudatusi ilma uut loogikaskeemi koostamata.
Vahemälu organiseerimine: otsevastavus, assotsiatiivne , kogumassotsiatiivne
Vahemälus säilitatakse sagedamini vaja olevat osa programmist, mida on protsessori käsu täitmisel korduvalt vaja. Põhimälust loetud infot säilitatakse koos aadressiga vahemälus. See teeb protsessori töö kiiremaks. Tavaliselt kasutatakse realiseerimiseks SRAM -i.
Otsevastavus: lihtsaim vahemälu organiseerimisviis. Infot loetakse mälust plokkidena, mälu on jaotatud segmentideks, millest iga sisaldab teatud hulga plokke. Aadress sisaldab segmendi, ploki ja sõna aadressi. Igal plokil oma koht. Korraga saab olla 1 plokk 1 jne.
Assotsiatiivne: ei ole segmente , aga on plokid . Otsitakse sõna tema ühe osa järgi. Plokid ei ole järjestatud. Aadressis on ploki ja sõna aadress.
Kogumassotsiatiivne: hulk paralleelselt töötavaid otsevastavusega vahemälusid. Võib olla mitu 0-plokki. Otsimine assotsitatiivsel põhimõttel.
Plokkide asendamise strateegiad:
Kõige vähem kasutatud (recently), kõige harvem kasutatud, kõige kauem vahemälus olnud, juhuslik, järjestikune uuendamine
Pooljuhtmälud
Pooljuht RAM-i mälud on valmistatud pooljuhtidest, kasutades mikroskeemide valmistamise tehnoloogiat. Jagunevad säilivateks ja mittesäilivateks.
Mittesäilivad:

Staatiline SRAM
Info on salvestatud pos. tagasiside kaudu trigeris. Kiire mälu, sisaldab suhteliselt palju transistori 4-6 biti kohta. Ei sobi suurte mälumahtude realiseerimiseks.

Dünaamiline DRAM
PC põhimälu. 1 biti kohta 1 transistor. Info salvestatakse laenguna väljatransistoris. Pidev mälu värskendamine. Aeglasem ja odavam.
Säilivad:

ROM
Kasutaja ei saa teha muudatusi, paljukordne info lugemine.

PROM
Saab üle kirjutada 1 korra.

EPROM
Ümberprogrammeeritav. Infot saab elektriliselt v UV-kiirgusega kustutada .

EEPROM
Saab kustutada impulsside abil

FlashEEPROM
Blokk -kustutatav ja uuestikirjutatav. Kasutatakse nt digikaamerates.
Suvapöördusmälud RAM
Suvalise sõna poole pöördumine võtab olenemata selle asukohast sama kaua aega. Jaotatakse kaheks: pooljuhtmäluks ja magnetmäluks. Pooljuhtmälu: valmistatud pooljuhtidest, põhineb mikroskeemide tehnoloogial. (m.säiliv ja säiliv: SRAM DRAM EPROM jne). Magnetmälu: ei oma enam tänapäeval tähtsust ( ferriit mälu).
RISC & CISC protsessorid, mikroprogramm
Protsessorid jagunevad kaheks: RISC JA CISC. CISCis palju keerukaid käske, RISCIS vähe ja lihtsamad, aga ühe op. täitmiseks kulub rohkem käske. Ajaliselt on kiirem RISC (CISC 1 käsk 10 seki, RISC 5 seki). Mida rohkem käske, seda rohkem pöördutakse mälu poole.
CISC (käsusüsteem -> mikroprogramm -> riistvara)
RISC (käsusüsteem –> riistvara) käsu täitmine 1 takt otse riistvaras.
Andmeedastuse juhtimine: süsteemid katkestustega ja ilma. Prioriteedid.
Tavaliselt algab andmeedastus sellega, et programm kontrollib olekuregistri sisu. Kas masin on sees jne.
Katkestus sunnib protsessorit muutma käskude järjekorda. Katkestuse käivitamise võimalused: programmne, süsteemis tekkinud vea tõttu, riistvaraline
Katkestuste täitmine -> sama mis enne (paarisbitt)
Katkestusvektori tabel – katkestust sooviv programm edastab protsessorile nihke katkestuste vektori tabeli alguses.
Programmeeritav katkestuse vektor PIC – vabastab protsessori katkestustega tegelemisest, võimaldab keelata katkestusi, määrab prioriteete.
Katkestuste rakendused – protsessorile teatada välisest sündmusest, tegevuse lõpp, ressursside jagamine, ebanormaalne sündmus, süsteemi funktsioon.
Riistvara tegevus katkestuste korral (täitmised)
Katkestustega andmevahetus – katkestuste käivitamise võimalused: programmeerija kasutab vastavat käsku, erandina vea korral, riistvaraliselt.
Katkestuste täitmine: protsessor lõpetab poolelioleva käsu, PC ja PSW salvestatakse pinumällu, Pc-sse uus väärtus. Peale katkestust täitva programmi lõppu taastatakse pinumälust PC sisu ja PSW abil akumulaatori ja lippude register.
Virtuaalmälu (lehekülgedeks jagamine, segmenteerimine )
Virtuaalmälu on kujutletav mälupiirkond, millest osa paikneb muutmälus ja osa kõvakettal. Selle eesmärgiks on suurendada mäluaadressite ruumi, mida programm saab kasutada. Jaotatud lehekülgedeks, ja kui neid on vaja siis kopeerib süsteem need põhimällu ja need muutuvad reaalseteks.
Lehekülgedeks jagamine: lahutatakse porgammis kasutatavad virtuaalaadressid füüsilistest aadressitest. Programmi täitmise ajal virtuaal -> füüsiline, lk nr füüsiliseks + koos nihkega lk sees füüsiline aadress.
Segmenteerimine: virtuaalne aadressiruum jagatakse segmentideks. Toimub tarkvaraliselt. Segmendid on eri suurusega ja laetakse sinna kus on ruumi. Keerukam ja aeganõudvam kui lkdeks jagamine.
Optilised mäluseadmed
Optilistel ketastel on magnetketate ees märgatavad eelised. Ei ole vaja karta magnetpeade purunemist, ega väliskeskkonna kahjuliku mõju. Vähem tundlikud temp. Suhtes.
CD-ROM andmete säilitamiseks. Kihid: polükarbonaat, valgustpeegeldav õhuke kaitsekiht, markeering .
CD-R ühekordselt kirjutatav optiline ketas , aga aluse ja metallikihi vahel on valgustundlikust org. ainest andmekiht.
CD-RW ümberkirjutatav ketas. Andmekihi pind koosneb keemilistest komponentidest, mis võivad oleneval tempist oma olekut korduvalt muuta. Laserkiire abil kustutamine.
Spetsiaalse riistvara realiseerimine
Programmne realisatsioon – suvalist algoritmi saab realiseerida universaalarvutis programmina. PC külge ühendada juhitav seade ning kirjutada programm.
Hea: saab kasutada normi tarkvaraga, ei pea tundma riistvara, lihtne teha muudatusi
Halb: aeglane realisatsioon, PC mõttetult kallis, füüsilised mõõtmed. Mõned puudused võimalik lahendada mikrokontrolleri abil. Hea: lihtne teha muudatusi, odav, lai valik, väiksemad mõõtmed halb: spets tarkvara , riistvara tundmine , reaalajas aeglane
Riistvaraline - algoritmi võib realiseerida riistvaras. Loogikaskeemi võib valmistada trükiplaatidelt tootjalt saadud mikroskeemidest või kristalli pinnal. Hea: suurte seeriate puhul odav, väikseim komponentide arv, suurem töökindlus, turvaline
Halb: pikk valmistamisaeg, väikeste seeriate korral kulukas, kallis spets tarkvara.
Programmeeritav loogika: riistvara tooriku konfigureerimine oma rakenduse järgi. Progeja saab tooriku baasil ise valmistada prototüübi. Hea: lihtne muutusi teha, realiseerida, kättesaadavus, soodne, palju kogemusi lai valik.
Riistvara tegevus alamprogrammide poole pöördumisel
Pinuviita kasutatakse alamprogammide poole pöördumisel, millega seoses programmi täitmise senine käik saab ajutiselt katkestatud, kuid jätkub hiljem samast kohast. Käsk, millega pöördutakse, salvestab kõigepealt käsuloenduri sisu automaatselt pinumällu, alamprogrammi lõpus olev naasmiskäsk loeb pinumälust sama aadressi ja salvestab käsuloendurisse tagasi. Programm jätkub.
Analoog ja digitaalinfo. Helikaart ja heli digitaalne salvestamine
Analooginfo – mingi suurus peab olema teise suuruse analoogiks. (termomeetris elavhõbeda sammas on temp analoog). Füüsiline infokandja võib võtta ükskõik millisel ajahetkel oma rajaväärtuste vahel suvalise väärtuse.
Digitaalinfo – digitaalinfo esituse korral on ainult teatud hulk lubatud väärtusi, mida infokandja võib omada rajaväärtuste vahel. Info töötlemine muutub olulisemalt lihtsamaks. Digiinfo eelised: kiirem, programmeeritav, paindlik
Info töötlemisel on digitaalinfol palju eelised, kuid nt. kõne, muusika jne süsteemide juhtimine nõuab tihti just analooginfot. Seeda on vaja DAC ja ADC.
Helikaardis on DAC, mikrofonis ADC. Helikaart tekitab kõrvale kuuldavaid helisid ainult arvutis oleva digiinfo alusel. Heli taasesitamisel ja salvestamisel on olulised sagedus (heli kõrguse jaoks) ja amplituud (heli tugevuse jaoks). Inimene kuuleb helisid 20-20000hz. Seega peab diskreetimissagedus olema 2x20000 = 40000 hz (kasutatakse 441000 hz). Helikaart on DAC, sest arvutis on info digitaalkujul, heli salvestamiseks on ADC.
Heli kvaliteet sõltub sellest, kui palju järke iga 23 mikrosekundi tagant salvestatakse. Helikaardil on tavaliselt digitaalsignaali protsessor, mis vabastab protsessori audiosignaali töötlemisest.
Analoog ja digitaalinfo. Analoogliides (DAC, ADC)
Info töötlemisel on eelis digitaalinfol, aga maailmas on hulk infot, mis on just analoogsel kujul. Seega on arvutitel vaja Digitaal -analoogliidest ja analoog-digitaalliidest.
ADC -> Analoogväärtusi on lõpmatu hulk. Need tuleb vastavusse seada kahendkoodiga. Tuleb otsustada, kui suur täpsus on vajalik.
Küsimused:

Kui mitut väärtust suudame kirjeldada?

Kui suur on diskreetimissagedus?
Nquisti-Shannoni teoreemi järgi saab digitaalesituse rekonstrueerida ilma olulise moonutusteta analoogsignaalis, kui diskreetimissagedus on olnud digitaliseerimisel vähemal 2 korda suurem analoogsignaali suurimast sagedusest.
DAC – muudab lõpliku pikkusega kahendarvu pingeks, laenguks surveks vms. Tuleb genereerida analoogväärtus, mis oleks proportsionaalne iga kahendkoodi bitiga ja nad lõpuks summeerida, et saada terviklik väärtus.
Magnetmäluseadmed
Õhukese magnetmaterjaliga kaetakse mittemagneteeruv alus. Kui tekitada magnetväli vooluga juhtmega, siis m-materjali sees orienteeruvad m-doomenid ühes kindlas suunas. Kui vool katkestatakse, säilitab osa doomeneid oma orientatsiooni.
Kirjutamiseks kasutatakse lugemis-kirjutamisepead, mille peal on mähis. M- materjaliga kaetud ketas või lint liigub LKP lähedal. Kui LKP mähisesse juhtida voolu ühes suunas, tekib samasuunaline magnetväli ka LKP sees. Muutes LKP-s kirjutamisel voolu suunda saame nii m-materjali eri piirkondi magneteerida eri suundades.
Lugemisel ei ole võimalik kindlaks teha, mis suuna on piirkond magneteeritud. Lugemisel indutseerib mähises pinge impulsse ainult magnetvälja muutus. Vool indutseeritakse seal, kus toimub välja muutus. Vool indutseeritakse seal, kus toimub üleminek ühelt suunalt teisele. Info peab olema kodeeritud üleminekute kaudu.
Kõvaketas – pakett pöörlevaid kettaid, mis on jäigast mittemagneteeruvast alusest ja kaetud õhukese magnetmaterjali kihiga. Iga ketta pinna jaoks on oma LKP, mis positsioneeritakse pindade vahel olevate radade kohale. Teatud ketta pinal oleva spet. Servoinfo järgi häälestatakse pead max. Signaali järgi. Ketaste pindade peal olevad rajad moodustavad läbi kogu paketi silindri. Rajad jagunevad sektoriteks. (k.a floppy disk, lindiseadmed)
Klaviatuur
QWERTY . Klahvide all on binaarsed lülitid. Tavaliselt on trükiplaadi peal plastist materjal, mis on sümbolite kohalt metalliseeritud ja klahvi vajutamisel tekib kontakt alumise pinnaga. Mehaaniliste kontaktide puhul tekib alati nende vahel mitmekordse ühendumise ja katkestuse efekt, mida võid kontroller tõlgendada mitmekordseks vajutusena. Sp kasutatakse vajutuse fikseerimiseks viidet, mis on pikem värelemise ajast.
Vajutatud klahvide tuvastamiseks skaneeritakse pidevalt klaviatuuri . Klaviatuur moodustab maatriksi mille vertikaal ja horiosontaalide ristumiskohas on lülitid (klahvid) ja iga selle küljes klahv.
Read on ühendatud väljundpoordi külge ja veerud on läbi kaitsva takisti ühendatud toitenivooga.
Andmeedastus protokollid : sünkroonne, asünkroonne
Sünkroonne siin – kõik tegevused seotud sünkrosignaalidega, kõikide signaalide muutused toimuvad sünkrosignaalide esi- või tagafrontide ajal. Vahel genereeritakse ootetaktid.
Ploki edastus - mõnikord on kasulik edastada kogu plokk korraga, nt vahemälu laadimisel . Kui käivitub ploki edastus, väljastab protsessor tavaliselt mingi täiendava signaali, mis näitab ploki edastamise käivitumist.
Asünkroonne siin – taktsignaali pole otseselt näha, andmeedastus toimub signaalide vahetamise abil. Sellel on paindlikum ajastus ja ei sõltu sünkrosignaalidest, kuid on keerukam.
Mälu organiseerimine: koostamine mitmest moodulist ja vaheldamine
Andmeliinide arv määrab sõna järgulisuse mälus. Ühe mälu poole pöördumisega saab lugeda/kirjutada sõna, mille järgulisus langeb kokku andmeliinide järgulisusega. Mälu koostatakse mitmest mäluplokist, mis annab võimaluse kasutada väiksemat mälu. Nt. kahe ploki puhul sõltub aadressijärgust, milline plokk vastab signaalile. Tarkvara jaoks on tegemist ühe tervikliku mäluga, üleminek toimub riistvaras.
Mälude klassifikatsioon
Arvuti mälu klassifikatsioon haarab kõiki arvutis kasutatavaid mälutüüpe.
Jaguneb: suvapöördus (RAM) ja jadapöördus(SAM)
Suvapöördus: pooljuhtmälu (mitte säiliv ja säliv) ja magnetmälu (säiliv ferriitmälu)
Suvapöördus säiliv: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FlashEEPROM
Suvapöördus mittesäiliv: Staatiline SRAM ja Dünaamiline DRAM.
Jadapöördus: magnetmälu ja optiline mälu (säilivad)
Magnetmälu: mullmälu, pehme ketas, kõvaketas, lint, magnetketas
Optiline mälu: CD-R, CD-RW, CD-ROM, DVD, magnetoptiline, holograafiline
RAID ja SSD kettad
RAID (sõltumatute ketaste liiasmassiiv) abil saab mitmest füüsilisest kettast teha ühe loogilise salvestusseadme, mis on ka töökindlam, suurem, odavam või kiirem kui üks suur seade. RAID idee on see et pannes kokku mitmeid odavaid kettaid saadakse parem tulemus kui ühe suure kettana. Veakindlus langeb. Kasutatakse liiasust, vea korral parandus või uus ketas.

RAID-0 ühe ketta rikke = andmete kaotus

RAID-1 identne info mitmele kettale

RAID-2 bittidena jaotus. Hammingi VPK

RAID-3 baitidena paarsuskontroll

RAID-4 plokkidena

RAID-5 plokkidena, paarsus hajutatud

RAID-6 plokkidena, kontroll mitmele kettale
SSD mälu on nagu suur mälupulk, mis on ehitatud arvuti sisse. Valmistamiseks FLASH tehnoloogiat.
SSD kõvaketastega võrreldes kiiremad ja vaiksemad. Töökindlamad, kergemad. Kallimad ja mahult väiksemad.
Paralleelarvutid ( SISD , SIMD , MIMD , MISD )
Mitme korraga töötava ALU-ga.
SISD (single instruction single data) – järjestiktöötlusega arvuti, millest on 1 protsessor, käsuvoog ja andmevoog.
SIMD – üks käsuvoog, mitu andmevoogu. Samad opid eri andmetega paralleelselt. Keskne juhtplokk.
MIMD – mitu käsuvoogu, mitu andmevoogu. Mitu protsessorit, kõik töötlevad samal ajal üksteisest sõltumatult.
MISD – n protsessorit teevad erinevaid ope ühe andmevooga. Kasutatakse ühiselt ühte mäluplokki.
Printerid. Värviline trükk
Löökprinterid – printimise pea ja paberi vahel on tindiga immutatud värvilint. Kujund saadakse löögiga vastu värvilinti. Kõige tuntum on nõelmaatriksiga.
Termoprinterid – termokontakt(kinopilet, vajab spets temp tundliku paberit) ja termosiirde (vahaga immutatud värvilint), sublimatsioon (4-põhivärviga sublimaat, fotoprinter).
Jugaprinter – kujund moodustub väljapritsitud tindi või vaha tilkadest.
Fotoelektriline/laserprinter – valgustundliku materjaliga kaetud trummel , mis valguse toimub muutub juhiks. Laetud kohad tõmbavad toonerit, toneerist moodustub trumlile kujund. Trummel vastu puhast paberit, tooner kuumutatakse kinni.
Laserprinteris on ainult laser valgusallikas.
Värviprinter – printimisel kasutatakse värvide lahutamist, valge taust peegeldab kõiki värve. Põhivärvused CYAN (helesinine) – ei peegelda punast, magneta (lilla) – ei peegelda rohelist, yellow – ei peegelda sinist, black .
Värvitrükk – laserprinteris eri värvi toonerite ületrukk, jugaprinterites erinevad pihustid , termosiirdes värvilindid, sublimatsioon – temp regulatsioon