Issuu on Google+

MAKINA DIGITALEN BARNEKO FUNTZIONAMENDUA


Ordenadoreak, smartphone­ak, tablet­ak, mp4­ ak etab. makina elektroniko digitalak dira.  Elektronikoa izateak esan nahi du informazioa  prozesatzen dutela, eta izaera digitalak esan nahi  du informazio horrek digito formatua daukala.  Hau da, makina digitalek zenbakien bidez lan  egiten dutela.


Fisikoki makina elektronikoak direnez, tentsio elektrikoa  erabili behar dute horretarako. Lan egiteko prozesatu behar den informazioa bi egoera  fisikoetara murrizten da:  Tentsio ezari (+0V) zero logikoa dagokio, eta tentsio  izateari (+5V) bat logikoa dagokio. Hortaz, bi zenbakiak baino ez dira bereizten: 0 eta 1. +0V ­­> 0 zenbakia +5V ­­> 1 zenbakia


Bi zenbaki hauek erabiliz edozein zenbakia lor daiteke eta KODE BITARRAren  bidez: Kode honetan eskuineko azken bit­ak 20 balio du, hurrengoa ezkerrean 21 eta honela  beti, zenbaki bakoitzak bere eskuinekoaren balio bikoitza hartuz. Zenbaki bitarrak 0 eta 1 zenbakien segidak izaten dira, eta baliokide hamartarra  egiteko 1 balioak daukaten bit­en posizioei dagokion kopurua gehitu behar da. Adibidez:  ZENBAKIA

0

1

1

0

0

0

1

0

BALIOA

27

26

25

24

23

22

21

20

BATUKETA

0 + 64 + 32 + 0 + 0 + 0 + 2 + 0 = 98


Kontrakoa egiteko, hau da zenbaki hamartat bat kode bitarrera  pasatzeko, zenbakiari ahalik eta bit posizioaren balio handiena  kenduko genioke, posizio horretan 1 zenbakia kokatuz.  Hondarrarekin jarraituko genuke era berean, 0 ipiniz kopurua  kendu ezin den kasuetan.

256

128

64

Ezin da 153­128= Ezin da 25

153=

0

1

0

32

16

8

4

2

1

Ezin  25­16 9­8=1 Ezin da Ezin da 1­1=0 =9 da

0

1

1

0

0

1


Zenbaki hauek kode bitarran idatzi

128

64

32

16

8

4

2

1

214 = 48 = 106 = 93 = Zenbaki hauen baliokideak aurkitu kode hamartarrean

1

0

1

1

0

0

1

1

=

1

1

0

0

1

1

0

1

=

1

1

1

1

=

1

1

1

1

1

0

0

0

=

0

0

1

0

1

0

=


Honelako zenbaki bakoitza (0 edo 1) BIT bat da; informazio unitate minimoa. 8 bit­ez osatutako zenbakiak BYTE izena daukate; 0 eta 255 arteko balioak  har dezakete 210=1024 bytek Kilobyte (Kb) bat osatzen dute. 210=1024 Kb =220 byte = 1.048.576 bytek Megabyte (Mb) bat osatzen dute. 1024 Mb = 230 byte = 1.073.741.824 bytek Gigabyte (Gb)  bat osatzen dute. 1024 Gb = 240 byte =  1.099.511.627.776 bytek Terabyte (Tb) bat osatzen  dute.


ZENBAKIAK: MUNDU DIGITALAREN OINARRIA Makina digitalek zenbakiak baino ez dute prozesatzen,  baina guk denetarako erabiltzen ditugu: mezuak  idazteko, argazkiak egiteko...  Nola lortzen da dena zenbakietara murriztea? Taulak erabiliz.


Irudien kasuan pantaila pixeletan banatzen da, bakoitzak  koordenada sistema baten bidez kokatzen da, eta kolorea taula  batetik aukeratzen da. Beraz irudi bakoitzak puntutxu bakoitzean behar den  kolorearen informazioa gordetzen du. Formatuari dagokion ordenean kokatuz gero (JPJ, adibidez)  makinak interpretatu eta pantailan aurkezten du.


ASCII KODEA

Testuak  lortzeko ASCII  kodea  erabiltzen da


ARIKETA Zure izena idatzi 0 eta 1 zenbakiak  bakarrik erabiliz (kode bitarrean)


PROGRAMAK Orain arte Ikusi dugu nola irudiak edo testuak, adibidez, zenbaki hutsen  bidez adierazi daitezke. Hauek dira makinak prozesatzen dituen DATUAK. Eta guk eraldatu  ditzakegu eta emaitza aldatu gure beharren arabera. Baina bada beste atal bat ezinbestekoa dena lan egin ahal izateko,  AGINDUAK. Hauek izaten dira gailuak prozesatzen dituen ekintzak,  datuekin egiten den lan mota, alegia.  PROGRAMAK azken finean zenbaki hutsen segidak badira ere, datuez eta  aginduez osatuta daude. Honela datu bakoitzarekin zer egin behar den  zehazten da.


SISTEMA DIGITALAREN ATALAK: MIKROPROZESADOREA Makina digitalaren bihotza edo burmuina dela esan genezake.  Berak bakarrik prozesa ditzake aginduak.  Datuekin eragiketak egiteko gauza da: irakurri, idatzi,  konparatu, batu... Bere barnean atal hauek ditu: • Cache memoria • UAL (unitate aritmetiko logikoa) • Erregistroak • KU (kontrol unitatea)


ARIKETA: 1980 urtetik hona ordenagailuetan erabilitako  mikroprozesadoreen ezaugarria hauek aztertu: • Marka eta modeloa • Maiztasuna (abiadura) Mhz edo Ghz • Bit kopurua Bukatzeko bilatu mikroprozesadore baten barneko atalak  irudikatzen duen irudi bat.


MIKROPROZESADOREAREN ATALAK: • KU (kontrol unitatea):  Data busetik kode bitarrean datorren instrukzioa (agindua)  exekutatzen du.

• UAL (unitate aritmetiko logikoa): 

Datuak tratatu eta eragiketa arit­metikoak (batuketa, kenketa,…) eta  logikoak (and, or, …) egiten ditu.

• Erregistroak:  Datuak aldi baterako gordetzeko erabiltzen diren memoria txikiak  eta arinak. Momentuan egiten ari diren eragiketetan laguntzeko. • Cache memoria edo aurrememoria:  Ohiko  memoria baino askoz arinagoa.


BUSAK:

Informazio digitala BUS izeneko hiru bide desberdinetatik doa  mikroprozesadoreak kudea dezan: • Alde batetik DATUAK daude (karaktereak, irudiak, eragiketak  egiteko zenbakiak...). Datu hauek DATU­BUSetik datoz. • Mikroprozesadoreak egiten duen gauza bakarra programa  baten AGINDUAK jarraitzea da. Agindu hauek KONTROL­ BUSetik banan­banan etortzen zaizkio. • Informazioa gordetzeko, memoria eta diskoen posizio bakoitzak  HELBIDE bat dauka. Horregatik Mikroprozesadoreak datu  zehatz erabili bat behar duen bakoitzean, bere helbidea ipini  behar du HELBIDE­BUSean (non gorde edo nondik irakurri).


MIKROPROZESADOREAREN EZAUGARRIAK: Hauek dira desberdintasun nagusiak adierazten duten ezaugarriak: • Bus zabalera (16 bit, 32 bit, 64 bit...). • Erloju maiztasuna. Hertzetan neurtzen da (800 Hz, 1,6 GHz...). • Memoria mota:             L1 barneko Cache memoria             L2 kanpoko cache memoria

Gaur egun 3 Ghz inguruko maiztasunarekin ibiltzen dira mikroak.  Honek esan nahi du segundu bakar batean 3 miloi agindu  burutzeko gaitasuna daukatela.


ARIKETA: ORDENAGAILUEN ABIADURA ETA BEROA: BILATU INFORMAZIOA ETA ERANTZUN:

• Zer dira mikroprozesadoreen erradiadoreak? Zergatik dira  beharrezkoak? • Zergatik esleitzen zaie mikroprozesadoreei maiztasun jakin bat?  Ezin al dute arinago lan egin? • Zertan datza overclocking teknika? Nire ordenagailuan erabili  dezaket? Nola?


MAIZTASUNA (ABIADURA): Ordenadorearen atal guztiak (mikroprozesadorea, memoria,  diskoak…) era SINKRONIZATU batean lan egin behar dute.  Honetaz arduratzen da erlojua. Erlojuak etengabe pultsuak  ematen ari da MAIZTASUN jakin batean. Osagai (txip) guztiek  CLK sarrera daukate hanka batean eta urratsak ematen dute  seinalea heltzen denean. Honela guztiak batera funtzionatzen  dute datuen orden egokia bermatuz. Maiztasuna Hertz­etan neurtzen da, hau da, pultsu segunduko.  Adibidez, 300 MHz­ko maiztasunean segundo bakoitzeko 300  milioi pultsu ematen ditu.


MEMORIA MOTAK: Mikroprozesadorearen barruan dagoen atzipen azkarreko cache  memoria motaz gain, badira funtzionamendu arrunterako  ezinbestekoak diren beste bi memoria mota:

• ROM (Read Only Memory). Txip­etan idatzita dago eta ezin da  aldatu. Makina abiatzeko behar diren oinarrizko urratsak  exekutatzeko balio du.

• RAM (Random Access Memory). Memoria arruntena da.  Martxan dagoenean sistema eragilea eta bestelako programak  exekutatu ahal izateko balio du. Idatzi eta ezabatu daiteke.  Tentsiorik ez dagoenean (tresna itzalita) informazioa galtzen da.


MAKINEN ABIOA (MARTXAN JARRI):

Pizterakoan zer egiten du prozesadoreak? Nondik hasten da?  Zein programa exekutatu behar du lehendabizi? Prozesadoreak programak exekutatzen ditu, baina bera bakarrik  ezer gutxi egin dezake. Guretzat baliagarria den makina batek  kontrolatu behar izaten du tresna ezberdinak tresnaren arabera:  tablet, MP4, GPS nabigatzailea. Kasurako pantaila, teklatua,  bozgorailuak, disko gogorra, flash memoria... Makinaren funtzionamendua bermatzeko lehendabizi tresna  hauen kontrola hartu behar du.  Honen ostean guk erabiliko dugun software abiarazi behar du,  sistema eragilea, hain zuzen. Funtzio hauek barneko txip batean (ROM memorian) idatzita  dagoen programa bat jarraituz burutzen dira: BIOS


BIOS (Basic Input­Output System): Sarrera eta irteeretarako oinarrizko sistema interfaze kode bat  da. Makina martxan jartzeaz gain, sistema eragilea aurkitzea eta  RAM memorian kargatzea da bere  zeregin nagusia. Ordenagailuen kasuan, gutxienez teklatua erabiltzen utziko  digu, pantaila piztu eta akatsen bat gertatuz gero  bozgorailuetatik abisu bat emango du. BIOS normalean mihiztatzaile hizkuntzan (assembler) idatzita  dago.  Ordenagailua pizterakoan, BIOS­a automatikoki kargatzen da.  Inguruko tresnen egiaztapen bat hasten da: POST (Power On  Self Test). Fase hau bukatzerakoan sistema eragilearen hasierako kodea  bilatzen du (bootstrap) memoria sekundarioan, kargatu eta gero  ordenagailuaren kontrola sistema eragilera pasatzen du.


ASCI CODEA ETA MAKINA DIGITALEN FUNTZIONAMENDUA