A számítógép alkatrészei



Alapvetően a számítógép nem egy alkatrészből épül fel hanem többől, és mindnek megvan a saját szerepe. Ez a cikk ezeken meg végig.

1, A processzor
2, A fizikai memória
3, A merevlemez
4, A videókártya
5, Az alaplap, és a BIOS
5, Egyéb eszközök


1, A processzor

A számítógép lelke, agya.

Először is azt kell tisztázni hogy egy processzor legfőbb jellemzője hogy hány magos, hány bites, illetve hogy mekkora órajelen üzemel. Ez a három dolog általában meghatározza mit tud.

Az hogy hány magból áll egy processzor az azt jelenti hogy hány teljesen egyforma "alprocesszorra" bontható. Míg régebben a processzor egy egység volt, rájöttek hogyha több processzor van egy gépben az nagyobb teljesítményt jelent, ezért manapság már ott tartunk hogy egy-egy "magból" 2,4,8 vagy még többet helyeznek el egy lapon.

A számítógép számára egy nyolcmagos processzor nyolc különálló processzort jelent, amiken elosztja a feladatokat.

Az órajel a másik meghatározó jellemző, a műveletek nem ad-hoc módon hajtódnak végre, hanem csakis a megfelelő pillanatban, ami hogy mikor következik be az az órajeltől függ. Egy mai átlagos órajel 2-3 GHz, ami azt jelenti hogy másodpercenként 2-3 ezer millió műveletet hajt végre egy mag.


A processzormag alapvetően két részből áll. Tartalmaz egy számoló (aritmetikai) egységet, és egy döntéshozó (logikai) egységet. A számoló egység feladata a négy alapművelet, stb., míg a logikaié számok összehasonlítása, adott feltétel kiértékelése és ezáltal döntéshozatal.

Az hogy egy processzor hány bites az azt adja meg, hogy mekkora számokat tud kezelni az aritmetikai egység. Mivel a számok tárolása bináris, ezért ezt nem intervallumokkal hanem bitekkel adják meg. Az Adattárolás kettes számrendszerben részen erről még lesz szó.

Természetesen a számításhoz memória kell, ami van a processzorban, az úgy nevezett L1, L2, L3, L4, ... cache. Ezek nagyon gyors memóriák amikbe a művelet hátralévő számait pakolhatja. Ezen felül van egy pár ún.: "regiszter" amik még ezeknél is gyorsabbak, ezekben tárolja pl. egy összeadásnál a két tagot, és majd az eredményt.

Egy program a döntéshozatali részt vezérli, és az esetleg számításokat végeztet el a számoló résszel. Hogyha jó program fut rajta, a gép okosnak tűnik, de az hogy a gép mit fog reagálni csakis a programozón múlik - a programozónak képesnek kell átgondolnia logikai síkon hogy a programja mikor mit csinál majd.

Természetesen miközben mondjuk filmet nézünk/játszunk nem csak pár szám tárolásához szükséges memóriára van szükségünk, hanem olykor több gigabájtnyira - ezért a gépnek van egy fizikai memóriája is a processzoron kívül.

2, A fizikai memória

Ezeket modulokban árulják, manapság elterjedt 2-8 GB. Ez a memória használatos arra hogy betöltve tartsa a programjainkat miközben futnak, a játék fájlait betöltve tartja miközben játszunk, stb., és mi is tetszőleges adatot helyezhetünk el ide mikor programozunk.

A fizikai memória gyorsabb mint a merevlemez, de lassabb mint a processzor gyorsító tárai, valamint tartalma elveszik áramtalanításkor.

A memóriát a rendszerek eleinte egybe kezelték, azaz ha betöltődött egy program kigyilkolhatott mindent, és megtehette hogy csak saját maga legyen betöltve. Mivel megjelentek az olyan többprogramos rendszerek mint a Windows/Linux, szükségessé vált erre a megoldás - minden program kap egy részt, a többihez pedig nem férhet hozzá.

Hogyan is érjük el a memóriát? Bármilyen hihetetlen is az optimális működéshez minden bájtját el kell tudni érni. Ez 8 GB RAM esetén 8589934592 bájtot jelent (8 x 1024^3).

Ezt egész egyszerűen úgy érik el hogy a processzor "bekockázza" a bájtokat, és minden "kocka" kap egy számot, méghozzá azt hogy hányadik [pl.: 0..8589934591] Ezt a számot nevezzük memóriacímnek, a folyamatot "címzésnek", és minthogy ez elég nagy szám is lehet általában tizenhatos számrendszerben szokták megadni. [pl. 0x07F4364, ahol a 0x tag jelzi hogy ez 16-os sz.r.].

A fentebbiekből talán már kikövetkeztethető hogy a címzésnek is lesznek korlátai, méghozzá attól függően hogy a processzor mekkora számokkal tud számolni, ami abból adódik hogy hány bites. Az Adattárolás kettes számrendszerben részen erről még lesz szó.

Egy egy adat ezek után egyértelműen megadható egy memóriacímmel. Mivel tudjuk az adat hány bájtos (pl. egy szám 4 byte), és tudjuk hogy honnan kezdődik tökéletesen el tudjuk érni minden egyes bitjét.

Mikor felveszünk a programozás során egy változót lényegében keres a gép egy szabad területet a memóriában, és mi a memóriacím helyett egy beszédes névvel fogjuk tudni elérni a változót ehelyett. [pl. int Szam = 2;]

Alapvetően a programozásban a memóriacímek kettős jelleggel bírnak - egyrészt rugalmasságot adnak majd előrehaladott programoknál, másrészt problémaforrások is lesznek mivel ha "tiltott területre" hivatkoznak - azaz a programunknak engedélyezett tartományon kívülre akkor az a program összeomlását eredményezheti. Ezért mikor címekkel dolgozunk, és nem a fentebb látható változókkal, nagyon különtekintően kell eljárni.

3, A merevlemez

A számítógépünk nem tarthat mindent betöltve a fizikai memóriában, hiszen az is korlátos erősen, valamint tartalmát el is veszti kikapcsoláskor. Ilyenkor jön képbe a merevlemez.

A merevlemez fizikai struktúrája összetett, erről remek cikkek vannak a neten, hacsak nem lemezjavító alkalmazást készítünk majdnem lényegtelen.

Ugyanakkor a rajta lévő logikai struktúrát fontos megérteni, aminek története a floppy lemezektől indul.

A merevlemez eredeti koncepciója egy nagy floppy lemez volt, vagyis volt rajta egy fájlrendszer, amibe elhelyezhettük a fájlainkat, 8 + 3 karakteres fájlnévvel, amik el kellett hogy térjenek egymástól.

Ahogy növekedett a kapacitás feltűnt hogy ez a megoldás már nem válik be, hiszen sok fájlnál átláthatatlan az egész ezért bevezették a mappákat.

Ahogy még jobban növekedett a kapacitás, de a processzorok még mindig 16 bitesek voltak, szükségessé vált hogy több fájlrendszert is tehessünk egy merevlemezre. Ennek lett a következménye hogy feloszthattuk "partíciókra", amiket egyesével formázhattunk meg. Így már nem csak egy C: meghajtónk volt, hanem megjelent a D:, E: stb... is.

Lényegében a partíciós séma változott de az alapelv nem - partíciókon vannak fájlrendszerek, azokon belül fájlok és mappák, ahol a fájlokat a fájlnév által érjük el (teljes elérési úttal, pl.: "C:\Windows\System32\mspaint.exe" - Paint).


A fájlok elérése sosem úgy történik hogy betöltjük a teljes tartalmát a memóriába, hanem hozzáférést kapunk (ami egy cím lesz, szintén egy szám, de ezúttal ez eltér a fentebb tárgyalt memóriacímtől), ami által:

  1. a többi program nem férhet a fájlhoz amíg mi dolgozunk vele
  2. részeit, vagy akár az egészet beolvashatjuk/átírhatjuk, de semmi nem kötelező
  3. végig a merevlemezen marad, és csakis az a része kerül be a memóriába, amit mi kérünk

Az 1. pontból adódóan nagyon fontos hogy jelezzük a gépnek ha végeztünk egy fájl használatával, mert sajnos ezt elfelejtve akár újraindításig nem fog tudni senki a fájlhoz hozzáférni, egy szar program miatt.

Itt külön kiemelendő tehát:

  • A fájlnév azt adja meg hogy mi hol találjuk a lemezen a fájlt [könyvtárban nálad van a könyv címe]
  • A számítógép ezt megkeresve elő tud állítani egy hozzáférési kulcsot [a könyvtáros a kezedbe adja]
  • Attól hogy megnyitod még nem töltődik be a memóriába [attól hogy a kezedben van még nem tanultad meg a tartalmát]
  • Beleírsz, kiolvasol, kimásolsz részeket a memóriába [jegyzetelsz, tanulgatsz, fénymásolsz belőle]
  • Lezárod, és jelzed a gépnek hogy már nincs rá szükséged [ha csak leb*szod az első asztalra/netán elviszed, a könyvtáros nem fogja tudni odaadni a következő embernek]

4, A videokártya

Természetesen a számítógép leginkább képi úton közvetíti az információkat, amihez kell megjelenítő eszköz (monitor/projektor) és egy eszköz ami előállítja a képet. Ez lesz a videokártya.

Alapvetően a videokártya feladata eredetileg csak a képalkotás volt, ám ez már jócskán megfordult manapság. A videokártya játssza le a processzor helyett a filmjeinket, készít 3D-s képet játékokhoz tervezőprogramokhoz, fizikai számításokat végez, stb.

Ehhez a szerepkörhöz gyakran izmosabb processzorokat tartalmaz mint a gép agyaként funkcionáló változat, ám abban különbözve attól hogy kifejezetten grafikai felhasználásra van kiélezve. Ehhez memória is kell, amit ezúttal nem a fizikaiból csen el, hanem a kártya tartalmazza.

Egy videokártya legfontosabb jellemzője így a "mag" típusa, és a memória mennyisége lesz. Természetesen ez is programozható, ám ha nem csak firkálni akarunk, hanem elérni ezeket a csodás pl. 3D-s képességeket olyan programozási felületeket kell használni mint a DirectX vagy az OpenGL.

5, Az alaplap, és a BIOS

A számítógépnek szintén egy fő egysége - angolul "motherboard". Ez lesz az az alkatrész amire illeszkedik a többi, illetve ez szervezi egységgé ezeknek működését. Az alaplap felelős többek között a perifériák (pl. egér, billentyűzet) kezelésért is, illetve bővíthetőek képességei - bővítőkártyákkal. (pl. videokártya, hálózati kártya, hangkártya, stb.)

Az alaplap része a gép betöltőprogramja a BIOS (manapság inkább EFI/UEFI).

A BIOS-ban megadhatóak a számítógép működését alapvetően befolyásoló paraméterek, például a különböző frekvenciáké - így akár gyorsabbá, és egyszerre instabilabbá tehető a gép ezek növelésével (tuning). A BIOS tölti be az op. rendszert is, így meghatározható a betöltési sorrend is (melyik eszközökön keressen op. rendszert), illetve a különböző bővítőkártyák erőforráskiosztása is beállítható.

Fontos: A BIOS beállítások módosítása csak haladó felhasználóknak ajánlott, kezdők legfeljebb a "Boot Order"/"Boot Priority" menüpontot piszkálják.

6, Egyéb eszközök

A további eszközök működése az előző sémákba illeszkedik, illetve nem fontos a programozás szempontjából:

  • CD/DVD-meghajtó; pendrive; SD-kártya, ...: lásd merevlemez - mintha egy partíciója lenne, (és csak olvasható pl. CD)
  • Nyomtató: külön témakört lehetne belőle csinálni, a programozása op. rendszer nélkül körülményes
  • Egér: az egyszerű szöveges programoknál nincs rá szükség, programozása op. rendszer alól relatíve egyszerű
  • Billentyűzet: a szöveges módú programoknál ezzel kezdjük, előtte érdemes megnézni hogyan tárolja a szöveget a gép. Az Adattárolás kettes számrendszerben részen erről még lesz szó.
  • Internet/hálózat: programozása op. rendszer alól megoldható, anélkül nehézkes még akár egy fájl letöltése is.
  • Tápegység: a 230V-os váltóáramból egyenfeszültségeket állít elő a különféle alkatrészeknek