A1 TÉTEL
A processzor felépítése, utasításkészlete.

biztosítjuk, hogy a programunk a memória tetszıleges helyére is betöltve futóképes maradjon.)

vezérlıegység – CU (Control Unit): A programban lévı utasítások alapján a teljes számítógép részegységeinek irányítása, összehangolása. PC = Program Counter: A soron következı utasítás tárolóbeli címét tartalmazza. IR = Instruction Register: A memóriából kiolvasott utasítást tárolja. aritmetikai/logikai egység – ALU (Aritmetic Logic Unit): Az utasításkódban elıírt aritmetikai és logikai mőveleteket hajtja végre. AC = Accumlator Register: A mővelet végrehajtásnál az adatok (operandus) átmeneti tárolására szolgál. FLAG regiszter = Állapotjelzı regiszter: A végrehajtott utasítás következtében megváltozott állapotok kerülnek bitenként kódolásra. Jelzıbitek: átvitel (carry)- legmagasabb helyiértéken átvitel történik; nulla (zero)- a mővelet eredménye nulla; elıjel (sign)- a mővelet eredménye negatív; túlcsordulás (overflow)- a mővelet eredménye nagyobb, mint a tárolható legnagyobb érték. regiszterkészlet busz illesztıegység – BIU (Bus Interface Unit): A külsı sínrendszerhez való kapcsolódást biztosítja. címszámító és védelmi egység – AU (Address Unit): Az utasításokban található címek leképezése a fıtár fizikai címeire és a tárolóvédelmi hibák felismerése. belsı gyorsító tár – L1 cache: A fıtárból kiolvasott utasítások és adatok átmeneti tárolása. az elızı négy egység kommunikációját biztosító eszközök (belsı sínrendszer) Utasítások szerkezete, címzési módok. Mőveleti jelrész Kiegészítı rész Operandus hivatkozások

Közvetlen adatcímzés: Az utasításban maga az adat található meg, amellyel a mőveletet végre kell hajtani. (Akkor használjuk, ha a regisztereket konstans értékekkel szeretnénk feltölteni.) Veremcímzés: A verem (stack), egy regisztertár a CPU-ban (kaszkád verem: korlátozott számú regiszter), vagy egy kijelölt memóriaterület a fıtárban, melybıl az utoljára beírt adatokat lehet elıször kiolvasni. (Akkor használjuk, ha a CPU állapotát – regiszter tartalmainak értékeit kell elmentenünk, mert a program végrehajtását átmenetileg fel kell függeszteni. Illetve szubrutinok használatakor.)

Mőveleti kód(opcod): Meghatározza, hogy milyen mőveletet kell végrehajtania a processzornak. Kiegészítı rész: A processzor számára, a mőveleti kód, illetve az operandus hivatkozások pontos értelmezéséhez szükséges információkat ad meg. Operandus hivatkozások: Hol található és milyen adatokkal kell végrehajtani a mőveletet. Utasítás típusok: adatátviteli, adatmozgató - címszámító (MOVE, IN, OUT, POP, PUSH); mővelet-végrehajtó (aritmetikai [ADD, SUB, DIV]; logikai [AND, OR]; léptetı; stb.); vezérlı utasítások (feltétel nélküli vezérlésátadás [JMP]; szubrutin hívás [SUB]). Címzési módok: Abszolút címzés: Az utasítás címrésze, a mőveletben résztvevı adatok, az operandusok valódi címét (memóriarekesz sorszámát) tartalmazza. (Regiszterek címzésére használjuk, memóriaterületek címzésére nem használjuk, mert a programokat nem mindig azonos memóriacímre töltjük be.)

Közvetett címzés: A közvetett cím egy olyan memóriaterületet címez meg, amely az adat tényleges címét tartalmazza. mutató(pointer) Az utasításban egy regiszterre hivatkozunk, amelyben a keresett adat címe megtalálható. Indexelt címzés: A tényleges címet úgy kapjuk meg, hogy az utasításban lévı címhez hozzáadjuk az indexregiszterben lévı értéket. Az indexelt utasítás és a relatív címzési mód igen hasonlít egymáshoz, mert mindegyiknél egy alapcímtıl való eltérés adja meg a pontos tárolóhely címet. Azonban lényeges különbség van a kétféle címzési lehetıség között. A relatív címzésnél az alapcím egy regiszterben van és ennek értékét nem változtatjuk folyamatosan, az indexelt utasítások esetében az alapcím az utasításban van és a folyamatosan változó rész az indexregiszterben található. Utasításszámláló és utasítás-regiszter. PC = Program Counter: A soron következı utasítás tárolóbeli címét tartalmazza. IR = Instruction Register: A memóriából kiolvasott utasítást tárolja. Az ebben található mőveleti kód alapján a vezérlıegység(CU) meghatározza az elvégzendı mőveletet (dekódolás). Az utasítás-feldolgozás elemi lépései. Az utasítás lehívása. A processzor az utasításszámláló (PC) tartalma alapján kikeresi a fıtárból az utasítást és átviszi a vezérlıegység (CU) utasításregiszterébe (IR). (PC) utasításszámláló növelése – a következı végrehajtandó utasítás címét fogja megkapni. Az utasítás dekódolása, a mőveleti kód és az utasításszerkezet • értelmezése, az utasításban szereplı operandusok címének számítása. • A mővelet végrehajtásához szükséges adatok kiolvasása a fıtárból, elıkészítés a végrehajtásra. • A mővelet végrehajtása, a mőveleti kód alapján az elıkészített operandusokkal. • A mővelet eredményének tárolása az utasításban elıírt helyre.

Relatív címzés: Az utasítás címrésze az adatnak valamely alapcímhez viszonyított relatív címét tartalmazza. (A BP bázisregiszter-be betöltjük a program elejének tárbeli címét, így

A2 Tétel
A verem fogalma és mőködése, a veremmutató regiszter. A verem (stack), vagy egy regiszter a CPU-ban, vagy egy kijelölt memóriaterület a fıtárban, amelybıl az utoljára beírt adatokat lehet elıször kiolvasni. Az adatforgalom a bemeneti sorrenddel ellenkezı sorrendő. Veremmutató (SP): A verem megcímzésére a veremmutatót (Stack Pointer) használjuk. A vermet kezelı utasítások. Két verem mővelet van: Írás a verem tetejére, ezt nevezzük adatbevitelnek (PUSH). Az adatbevitel mővelete: Egy regiszterben pl. az akkumlátorban lévı adatokat beírjuk abba a memóriarekeszbe, amelyet a veremmutató címez meg. A mőveletet követıen az SP automatikusan inkrementálódik. Olvasás a verem felsı részébıl, ezt nevezzük adatkihozatalnak (POP). Az adatkihozatal mővelete: Az SP tartalmát eggyel csökkenti – dekrementálja, így a verembe utolsóként (legfelsı) került adatott címzi meg, a megcímzett memóriarekesz (veremrekesz) tartalmát továbbítja az aktuális regiszterbe pl. az akkumlátorba.

A szubrutinra vonatkozó utasítások. Szubrutin hívás (CALL) Szintaxis: CALL szubrutincím (közvetlen adatcímzés –konstans, szimbolikus cím) Az utasítás hatása: A CALL utasítás a soron-következı utasítás címét elmenti a verembe, majd átadja a vezérlést a szubrutin címére. Az utasítás mőködése: A CALL elıször az SP veremmutató regiszter tartalmát csökkenti 2-vel, majd az SP által meghatározott címre elmenti a PC utasításszámláló regiszter tartalmát. Ezt követıen a PC feltöltésre kerül a szubrutincímmel.

Kaszkád verem (CPU-ban, korlátozott számú regiszterbıl áll.)

Visszatérés szubrutinból(RET) Szintaxis:RET Az utasítás hatása: Visszaadja a vezérlést a szubrutinhívó CALL utasítást követı utasításnak. Az utasítás mőködése: A RET utasítás az SP regiszter által megcímzett 2 bájtot áttölti a PC utasításszámlálóba, majd SP tartalmát növeli 2-vel. A program futása az PC –ben lévı címen folytatódik.

A verem alkalmazása szubrutinok kezelésében. Szubrutin: gyakran alkalmazott utasítássorozat, amelyet többször felhasználunk a program végrehajtása során. A szubrutin visszatérési címeket –melyik címtıl kell folytatni a fıprogram futását– legtöbbször veremben tároljuk. A szubrutin végrehajtása elıtt a PC programszámláló tartalmát a verem tetejére helyezi, a szubrutin lefutása után pedig a verem tetejérıl az SP veremmutató tartalmát visszatölti a PC-be. A fıprogram, így a szubrutinhívást következı utasítást fogja végrehajtani.

A3 TÉTEL
A Neumann-elvek Tárolt program elve: Az elvégzendı mőveleteket elıször be kell vinni a számítógép tárolójába, azután a gép vezérlését át kell adni a programnak. Ezt követıen már a tárolóban levı program irányítja a számítógépet. Címezhetıség elve: Az utasítások és az adatok is ugyanolyan módon megcímzett (címmel, sorszámmal ellátott) memóriarekeszekben helyezkednek el. Vagyis nincs külön hely az utasításoknak és az adatoknak Önálló adat be/kiviteli egység, vezérlı és mővelet-végrehajtó egység

MIMD architektúra: (Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream) Több utasításfolyammal több adatfolyamot dolgoznak fel. Multiprocesszoros rendszerek és a nem hagyományos, soros végrehajtás elvén mőködı számítógépek (neuronális hálók, adatvezérelt számítógépek). A memóriakezelés szintén lehet közös, illetve osztott.

Adatok számítógépes ábrázolása (fixpontos, lebegıpontos, BCD, vektoros adatok, karakterek). Fixpontos számok: A szám kettes számrendszerbeli együtthatóit tároljuk helyi értékeinek megfelelıen egy rögzített nagyságú memóriaterületen. A memóriaterület nagysága leggyakrabban: 1 bájt; 2 bájt mérető szó (WORD); 4 bájt mérető duplaszó (DWORD). Kivonás, összeadásra vezetjük vissza, a kettes komplemens kódot használjuk. Szorzás/Osztás, összeadások és kivonások sorozata, illetve balra és jobbra történı 1 bites léptetés (2-vel való szorzás és osztás). Lebegıpontos számok: általában akkor használunk, ha vagy nagy számokkal, • vagy pontosan akarunk számolni. Minden szám felírható exponenciális alakban, méghozzá többféleképpen is, pl.: 8,4 * 10^1 = 0,84 * 10^2 (a tizedespont "lebeg" a számjegyek között). Általános formája: m * p^k (m mantissza; p alapszám; k kitevı) Alakja: e k m (e mantissza elıjele; 1 negatív; 0 pozitív ) Lebegıpontos mőveletek IEEE 754 és 854 szabvány. elıjel Egyszeres pontos. 32 bit Dupla 64 bit Kiterjesztett 80 bit Négyszeres 128 bit mantissza karakterisztika Nulla pont

Teljesen elektronikus számítógép, amely a kettes számrendszer alkalmazásával mőködik Soros utasítás-végrehajtás elve: Az utasítások szigorúan egymás után, sorban hajtja végre (control flow). Utasítás- és architektúrák) adatfolyam (SISD, SIMD, MISD és MIMD

Utasításfolyam: az utasítok egymás utáni sorozata, amelyeket egy program lefuttatása során végre hajt a számítógép. Adatfolyam: az utasításfolyam utasításai mindig meghatározott adatokra hivatkoznak, amelyekkel a mőveleteket el kell végezni. Ezek egymásutániságát, amilyen sorrendben rendelkezésre kell állniuk, nevezzük adatfolyamnak. SISD architektúra: (Single Instruction Stream Single Data Stream) Egyetlen utasításfolyam egyetlen adatfolyamot dolgoz fel. Neumann elvő számítógépek, PC-k processzora a Pentium MMX-ig.

1 bit 1 bit 1 bit 1 bit

23 bit 52 bit 64 bit 112 bit

8 bit 11 bit 15 bit 15 bit

127 1023 16383

SIMD architektúra: (Single Instruction Stream Multiple Data Stream) Egyetlen utasításfolyammal többszörös adatfolyamot dolgoz fel. Párhuzamosan mőködı több ALU egységet tartalmaznak. Vektormőveleteket (3D) képesek végrehajtani , gépi utasításszinten. Két alaptípus: közös (Shared Memory) és osztott (Distributed Memory) tárolóval rendelkezı gépek.

Pl. -3,75 d -11.11 b Egyszeres pontosság 32 bit-en ábrázolva. Egyre normalizáltan -1.111*2^1 (a kettedes pontot eltoljuk eggyel balra) Mantissza=111 – a mantissza eleje mindig 1, ezért ezt nem tároljuk 1.111 111. Karakterisztika=1000 0000 – karakterisztika számítása: nulla pont 32 bit-es ábrázolás esetében 127, az eltolás 1, így 127+1=128 1000 0000 A megfelelı biteket kitöltve: 1 1000 0000 111 0000 0000 0000 0000 0000 HEX –ban (4-es csoportokra rendezzük) 1100 0000 0111 0000 0000 C 0 7 0 0 Decimális – Bináris átalakítás 23,375 10111,011 0,375 *2 ,75 *2 ,5 *2 ,0

0000 0

0000 0

0000 0

MISD architektúra: (Multiple Instruction Stream Single Data Stream) Több utasításfolyammal egyetlen adatfolyamot dolgoz fel. A gyakorlatban ilyen gépek nem léteznek, de egyesek ide sorolják pipeline szervezéső processzorokat, illetve a hibatőrı architektúrákat, amelyek többszörösen végzik el a mőveleteket azonos adatokon és az eredményt összehasonlítják.

23 /2 1 11 /2 1 5 /2 1 2 /2 0 1 /2 1 0 23 10111

0 1 1

0,375 011

Binárisan kódolt decimális (BCD): A decimális számjegyek olyan bináris ábrázolási módszere, ahol minden decimális számjegyet helyiértékenként 4 bittel ábrázolnak. (0000 0; 0001 1; 0010 2;…. ;1001 9) pl. 29 (0010 1001) Akkor használjuk, ha az adatokat, eredményeket, kijelzése alkalmassá, az ember számára könnyen értékelhetıvé akarjuk tenni.

MIMD Elıjeles BCD számok kódolása (vezérlıszóval lehetséges)

Skalár processzorok

A pipelining lényege, szuperskalár processzorok. A pipeling átlapolt utasítás-végrehajtás, adatcsatornás vagy futószalag feldolgozás. Az egyes részmőveleteket idıben párhuzamosan hajtják végre.

Vektoros adatok: Vektorok, mátrixok 3D adatok leírására használjuk (térképek, térbeli formák, pontok leírása) Karakterek A karakterkészlet, mint fogalom nem más, mint byte-ok (számsorozatok) és emberek által olvasható betők, szövegek között teremtett megfeleltetés. ASCII kód (American Standard Code for Information Interchange) A jelkombináció 1 byte –ból (8 bit) áll. 7 bit +1 paritásbit. Paritásbit vagy hibajelzı bit. (26 kisbető; 26 nagybető; 25 speciális karakter; 10 decimális szám; - összesen 87, erre 7 bit szükséges 2^7=128 a lehetséges karakterek száma) Mőködése: A paritásbit értéke 1, ha a karakterben a bitek között páros számú az 1-es bitek száma, és 0, ha páratlan.

Pl. Ha egy CPU egy utasítást három fázisban hajt végre (utasítás kiolvasás „F”; dekódolás „D”; végrehajtás „E”).

Az egyes fázisok egymással egyidıben, párhuzamosan hajtódnak végre, az elsı utasítás „E” fázisa alatt a második utasítás „D” és a harmadik utasítás „F” fázisa hajtódik végre. A pipline utasítás-feldolgozást alkalmazó processzorokat utasításszinten párhuzamos mőködéső (Instruction Level Parallel) ILP processzornak nevezzük. (soros kibocsátás, párhuzamos végrehajtás) Párhuzamosítás CPU-n belül. A processzoron belül nem csak úgy tudunk párhuzamosítani, hogy az elızı példa alapján az elemi lépéseket végrehajtó egységek átlapolva mőködnek, hanem a végrehajtó egységek (CU) számát is lehet többszörözni. Itt kerülnek képbe a Szuperskalár processzorok, a processzorok egy gépi ciklus alatt esetenként több utasítást is képesek végrehajtani (párhuzamos kibocsátás, párhuzamos végrehajtás ). Fellépı problémák és kezelésük. • • Az utasítások elemi fázisainak végrehajtásához szükséges idı igen eltérı lehet, Az utasítás soros végrehajtását a vezérlésátadó utasítások megzavarhatják, mivel ekkor nem a soron következı utasításokat kell betölteni a futószalagra, A megszakítások, kivételek kezelése is megszakíthatja a folyamatos futószalag ‘feltöltését’, Elıfordulhat, hogy egy utasítás a megelızı utasítás eredményére hivatkozik – ezt az esetet adatütközésnek, vagy ún. hazardnak nevezzük, Hardver erıforrások igénybevétele során is elıfordulhatnak ütközések, például buszkonfliktusok

A paritás ellenırzı módszereknek vannak korlátai: egy paritás bit csak egyetlen egy bites hiba felismerését garantálhatja. Ha két vagy több bit sérül, akkor a paritás ellenırzés helyes eredményt adhat, annak ellenére, hogy az átvitel hibás volt. A Unicode az ASCII 7 bites, illetve az ISO-8859-x adott nyelvre adoptált újabb 128 karaktere helyett 16 biten ábrázolja a karakterkészletet. Ez azt jelenti, hogy az ASCII 128 (0..127) karaktere további 65408 betővel lett kiegészítve. Az UTF-8 a 8-bit Unicode Transformation Format (8 bites Unicode átalakítási formátum). Feladata, hogy az elızıekben ismertetett 16 bites Unicode karakterkészletet változó hosszúságban átvigye, azaz csak akkor használjon több byte-os kódot, ha olyan karaktert kívánunk átvinni, amely az ASCII kódtáblában nem szerepel. Unicode értékmegadás hexadecimálisan, nagy ritkán decimálisan. Pl. ó bető kódja U+00F3 (decimális 243)

• • •

A problémák kezelése: NOP utasítások (fordítóprogram) beiktatása a programba. A memóriautasítások végrehajtásához szükséges többlet idıigény és a hazardok miatti utasításvárakoztatás “üres utasítások beiktatásával oldható meg. Utasítás átrendezés (fordítóprogram) A fordítóprogram a program tartalmi megváltoztatása nélkül átrendezi az utasítássorrendet és a memóriautasítások és hazardok kezelése miatti várakozási idıket hasznos utasítással tölti ki. Scoreboarding (hardver) Minden regiszter könyvelésre kerül, hogy azok az utasítások, melyek egy adott regiszterre hivatkoznak benne vannak-e a pipeline-ban. Ha egy további utasítás egy ilyen regiszterhez akar hozzáférni, akkor az késleltetésre kerül. Data forwarding (hardver) Az adat elıreengedés esetében, ha például két egymást követı utasítás számára azonos adat szükséges, akkor az ezek közötti adatátadást a processzoron belül megfelelı áramkörök biztosítják. (adatátadás csak az elsı utasítás végrehajtási fázisa után lehetséges.) Harvard architektúra Az utasításolvasás és az adatkiolvasás, visszaírás ütközéseire jelent megoldást, ha az utasításokat és adatokat fizikailag különálló memóriában tároljuk, amihez külön adat- és utasítássín is van.

A4 TÉTEL
Az utasítás-feldolgozás gyorsítása párhuzamosítással. Utasítás gyorsítás lehetséges esetei: • Órajel frekvencia növelés. • Utasítás-végrehajtás szintjén átlapolt feldolgozás. Architektúra osztályok: SISD Neumann processzorok: soros kibocsátás, soros végrehajtás (Egyetlen nem futószalagelven mőködı vezérlıegységet CU tartalmazó processzorok). SIMD Vektor processzorok (hasonló adatok tömbjén végzünk mőveleteket) MISD ?

A5 TÉTEL
Az aritmetikai-logikai egység és regiszterei (akkumulátor, flag). aritmetikai/logikai egység – ALU (Aritmetic Logic Unit): Az utasításkódban elıírt aritmetikai és logikai mőveleteket hajtja végre. AC = Accumlator Register: A mővelet végrehajtásnál az adatok (operandus) átmeneti tárolására szolgál. FLAG regiszter = Állapotjelzı regiszter: A végrehajtott utasítás következtében megváltozott állapotok kerülnek bitenként kódolásra. Jelzıbitek: átvitel (carry)- legmagasabb helyiértéken átvitel történik; nulla (zero)- a mővelet eredménye nulla; elıjel (sign)- a mővelet eredménye negatív; túlcsordulás (overflow)- a mővelet eredménye nagyobb, mint a tárolható legnagyobb érték. ALU fı részegységei összeadó egység, amely két operandus összeadására szolgál léptetı áramkörök, amelyek a regiszterek tartalmát mőveletvégzés közben jobbra, vagy balra léptetik, azaz tulajdonképpen 2-vel osztják, vagy szorozzák azt logikai áramkörök a logikai mőveletek megoldásához, regiszterek, az adatok ideiglenes tárolására. Fixpontos és lebegıpontos mőveletek, ezek végrehajtásának egységei. Fixpontos számok: A szám kettes számrendszerbeli együtthatóit tároljuk helyi értékeinek megfelelıen egy rögzített nagyságú memóriaterületen. A memóriaterület nagysága leggyakrabban: 1 bájt; 2 bájt mérető szó (WORD); 4 bájt mérető duplaszó (DWORD). A szám elıjelét a legnagyobb helyiértékő bit határozza meg. (0=pozitív, 1=negatív). Kivonás, összeadásra vezetjük vissza, a kettes komplemens kódot használjuk. Szorzás/Osztás, összeadások és kivonások sorozata, illetve balra és jobbra történı 1 bites léptetés (2vel való szorzás és osztás). Lebegıpontos számok: általában akkor használunk, ha vagy nagy számokkal, • vagy pontosan akarunk számolni. Minden szám felírható exponenciális alakban, méghozzá többféleképpen is, pl.: 8,4 * 10^1 = 0,84 * 10^2 (a tizedespont "lebeg" a számjegyek között). Általános formája: m * p^k (m mantissza; p alapszám; k kitevı) Alakja: e k m (e mantissza elıjele; 1 negatív; 0 pozitív ) Lebegıpontos mőveletek IEEE 754 és 854 szabvány. elıjel Egyszeres pontos. 32 bit Dupla 64 bit Kiterjesztett 80 bit Négyszeres 128 bit mantissza karakterisztika Nulla pont

Alaptörvények: 1. A+(-A)=1 2. A*(-A)=0 3. -(-A)=A Kettıs tagadás 4. -(A+B)= (-A)*(-B) 5. -(A*B)= (-A)+(-B) De-Morgan azonosságok 6. A+0=A 7. A*0=0 8. A+1=1 9. A*1=A Igazságtábla a logikai mőveletekre: Igazságtábla – olyan táblázat, amely az összes operandus minden lehetséges értékkombinációjához megadja az eredmény értékét.

Az összes mőveletet áramköri szinten végre lehet hajtani a kizáró vagy (ANTIVALENCIA) és az ÉS logikai mőveleteket modellezı áramkörökkel.

1 bit 1 bit 1 bit 1 bit

23 bit 52 bit 64 bit 112 bit

8 bit 11 bit 15 bit 15 bit

127 1023 16383

Lebegıpontos mőveletek végrehajtását szintén vissza lehet vezetni fixpontos összeadásra, hiszen két fixpontos számmal (mantissza és karakterisztika) hajtunk végre aritmetikai mőveletet. Szorzásnál és osztásnál a mantisszákat fixpontos számként szorozni és osztani kell, a karakterisztikák pedig összeadásra vagy kivonásra kerülnek. Speciális formátumú lebegıpontos számok: Alulcsordulás és túlcsordulás magyarázat: a mővelet eredménye a legkisebb illetve a legnagyobb mantisszájú és karakterisztikájú (a számítógépen még ábrázolható) számnál kisebb illetve nagyobb.

Logikai mőveletek. Boole algebra: logikai feladatok megoldására alkalmas rendszer. Bináris logika: 1 igaz; 0 hamis

Mikroprogramtárra hivatkozó cím

Mőveleti rész

A6 TÉTEL
A vezérlıegység feladata és jelei, vezérlési pontok. Vezérlıegység feladata – CU (Control Unit): A programban lévı utasítások alapján a teljes számítógép részegységeinek irányítása, összehangolása. A CU két fontos regisztere: PC = Program Counter: A soron következı utasítás tárolóbeli címét tartalmazza. IR = Instruction Register: A memóriából kiolvasott utasítást tárolja. A CU mőködése során vezérlıjeleket bocsát ki a teljes számítógép rányitására. Belsı vezérlıjelek: processzoron belüli részegységek mőködésének irányítása. Pl. ALU és regiszterek közötti adatátvitel. ALUOP, REG WR, REG RD (ALU mővelet engedélyezés, regiszter írás, regiszter olvasás) Külsı vezérlıjelek: a processzoron kívüli egységek irányítása, processzor memória illetve a processzor és az input/output egységek közötti adatátvitel irányítása. (MEMWR, MEMRD, I/OWR memória írás, olvasás, eszköz-puffer írás) Huzalozott és mikroprogramozott mőveleti vezérlés. Huzalozott mőveleti vezérlés: a processzorba beépített hardver áramkörökkel irányítják a mővelet-végrehajtás elemi lépéseit (kombinációs és sorrendi áramkörök Programmable Logic Array-k). RISC processzorok – gyors mőködés, de igen költséges. Mikroprogramozott mőveleti vezérlés: az utasítás-végrehajtás elemi lépéseit egy mikroprogram vezérli (firmware ROM) „egy számítógép mőködik a számítógépen belül”. Tulajdonképpen a mőveletvégrehajtás elemi lépéseit egy mikroprogram vezérlıegység irányítja a tárolt mikroprogram alapján, a vezérléshez szükséges adatokat, mikroutasításokat egy mikroprogram tárolóban helyezzük el. (CISC processzorok) –hatékonyabb lehetıséget nyújt a rendszer fejlesztésére, illetve olcsóbb. A processzorok mőveleti vezérlése, Mikroprogramozása kétféle képen horizontálisan illetve Horizontális mikroutasítás felépítése Vezérlési pontok bitjei Következı utasítás

Az a fajta vezérlési struktúra, amelyhez tartozó mikroutasítások csak egy-egy elemi mővelet végrehajtását engedélyezik. Így a gépi kódú utasítás feldolgozása több mikroutasítás egymás utáni végrehajtását igényli. A mikroprogram tartalmazhat mikroeljárást, mikroszubrutint hívó utasítást is. A mikroprogram automatikus végrehajtása miatt, a mikrovezérlıben mikroutasítás számláló regiszterre (MPC) is szükség van. • Rövid utasítások • Erıs kódolás • Csekély párhuzamosság

CISC és RISC processzorok CISC processzorok (Complex Instruction Set Computer) Jellegzetes példájuk az Intel 80X86 processzorcsalád. A processzorok között a lassúbb, olcsóbb kategóriát képviselik, tipikusan kis rendszerek, mikroszámítógépek, PC-k építésénél alkalmazzák. A CISC processzorok jellemzıi: • összetett, bonyolult, sok gépi ciklusból álló utasítások, • bármely, erre alkalmas utasítás igénybe veheti a tárolót • sokféle utasítás és címzésmód létezik, • bonyolult fordítóprogramot igényel, • mikroprogramozott mőveleti vezérlés, • változó hosszúságú utasítások, • kis számú regiszter. • futószalag feldolgozás kismértékő RISC processzorok (Reduced Instruczion Set Computer) Jellegzetes példájuk a MIPS processzorok. Erıs hardvertámogatású, gyors processzorok, magas áruk miatt többnyire közepes, illetve nagyszámítógépek építésénél alkalmazzák. A RISC processzorok alapvetı jellemzıi: • kevés utasítás és címzésmód, • az utasítások végrehajtása egy órajelciklust igényel, • közvetlen memóriahasználatra csak két utasítás (STORE, LOAD) alkalmas, • egyszerő fordítóprogramot igényel, • huzalozott vezérlıegységgel rendelkezik, • sok regiszterbıl álló regisztertárat tartalmaz, • rögzített az utasítások hossza • erıteljes futószalag feldolgozás

A vezérlési mezı minden egyes bitje az áramkörök egy-egy vezérlési pontját állítja be. Egy közepes teljesítményő mikroprogramozott számítógépben általában több száz olyan vezérlési pont van, amelyek mind mikroparancsokat igényelnek. Megtehetjük, hogy minden egyes vezérlési ponthoz a mikroutasítás egy-egy bitjét rendeljük hozzá. Ezeket horizontális mikroutasításnak nevezzük. A vezérlési mezı minden egyes bitje egy-egy vezérlési pontot engedélyezhet vagy tilthat. Ha a gépi utasítás feldolgozása több lépésben oldható meg csak, akkor a mikroutasítás tartalmazhatja a következı mikroutasítás címét is. • • • Hosszú mikroutasítások Magas szintő párhuzamosság Csekély mértékő kódolás

Vertikális mikroutasítás szerkezete

A7 TÉTEL
A központi tár szerepe, áramköri megvalósítása. Központi tár: A számítógép központi egységének fıtárolója, az aktuálisan futó programfolyamatokhoz tartozó adatok és programok átmeneti tárolására szolgál. Áramköri megvalósítás: ROM és RAM áramkörök típusai. ROM Csak olvasható memória, a számítógép kikapcsolása után is megırzi tartalmát. (pl. PC BIOS) Típusai: maszkolt vagy hagyományos ROM: gyártáskor „beégetik”, meghatározzák a tartalmát, a késıbbiekben nem módosítható. PROM: Programozható ROM. A felhasználó egyetlen alkalommal beírhatja a számara szükséges adatokat vagy programot. EPROM: Elektronikusan írható UV fénnyel törölhetı ROM (újraprogramozható). EEPROM: Elektronikusan írható és törölhetı ROM (újraprogramozható, az elızıekhez képest drágább ROM). Flash-memória: Az EEPROM egy speciális típusa a Flash memória, melynek törlése és újraprogramozása nem bájtonként, hanem blokkonként történik. (bios chippek, pen-drive, memóriakártyák) – megbízható alacsony feszültségő memória chippek. RAM Véletlen eléréső memória, a programok által írható és olvasható memória. A tartalmát kikapcsolás után elveszti. Típusai: Statikus RAM (SRAM): Az adatokat félvezetı memóriában (flip-flop) tárolják. Állapotuk mindaddig fennmarad, amíg nem módosítják újabb beírással, vagy a tápfeszültség meg nem szőnik. (nem kell frissíteni, ciklusideje megegyezik az elérési idıvel, nagyon gyors, de drága) Aszinkron SRAM: mőködése nincs összhangban a processzorral, így a processzor esetenként várakozásra kényszerül. Szinkron SRAM: A memóriát a processzor szinkronizálja. Olyan ütemben szolgáltatja az adatokat, ahogyan a processzor várja. PBSRAM: Pipelined Burst Static RAM: a memória áramkörök be/kimeneti regisztereket tartalmaznak, a feltöltött regiszterek alapján való adattovábbítás már sokkal gyorsabb (az elsı adatelérés igényel több idıt). Dinamikus RAM (DRAM): A tartalma adott idın belül megsemmisül, ha nem frissítjük. (frissítés: memória kiolvasást jelent) Lassabb, de olcsóbb mint SRAM; a kiolvasás után vagy egy feléledési idı, ezért ciklusideje kb a hozzáférési idı kétszerese. Az elérési idı az adat kiolvasásának Elérési, hozzáférési idı megkezdése, és a kimeneten való megjelenése között eltelt idıtartam. Ciklus idı A ciklusidı az elérési idınél valamivel hosszabb idıtartam, mert magában foglalja a kiolvasás utáni feléledési idıt (recovery time) is, amelyre a memóriáknak szüksége van a következı memóriához fordulást megelızıen. Manapság használt DRAM-ok típusai: • SDRAM szinkron DRAM, a processzor órajelével dolgozik a memóriamodul. (a rendszersín 50 MHz órajele már kevés) • DDR SDRAM (Double Data Rate) duplázódik az adatátviteli arány, a memóriabusz frekvenciájának növekedése nélkül. VRAM egy speciális memória, melyet a monitorcsatoló kártyákon használnak a megjelenítendı kép tárolására. A VRAM minden egyes bitje a képernyı egy-egy pontjának a képét tartalmazza. Dinamikus RAM belsı felépítése. A DRAM mátrixszervezéső azaz oszlopokból és sorokból épül fel, melyek metszéspontjában található egy memóriacella. A memóriacellában az információt egy elemi kondenzátor tárolja. A memória címzése két lépcsıben történik. Elıször a mátrix egy sorát címezzük meg, majd a sorból kiválasztjuk az adott oszlophoz tartozó cellát. (a processzor által megadott címet egy hardver egység két részre, sor- és oszlopcímre választja szét)

Átlapolt memóriakezelés. A memóriát egymástól függetlenül címezhetı és olvasható részekre, memóriabankokra osztják fel. Értelme, hogy a processzor a memóriát cím folytonosan olvassa, így a 0. memóriabankból kiolvasott adat hozzáférése alatt az 1-es memóriabankban lévı következı címen lévı adat már megcímezhetı

A8 TÉTEL
Gyorsító (cache) tárak feladata és mőködési elve. Cache (gyors tárolók) az utasítások és adatok átmeneti tárolására szolgáló, kismérető, gyors memóriapufferek, amelyek a fıtár egy blokkjának másolatát tartalmazzák. (blokk: a fıtár rekeszeinek egymás utáni sorozata, melynek bemásolása a cache-be egy lépéssel történhet.) Lokalitás elve: • Idıbeli lokalitás ha egy adatra, utasításra hivatkozás történik, akkor az nagy valószínőséggel újra megtörténik. • Helyi lokalitás ha egy adatra, utasításra hivatkozás történik, akkor nagy valószínőséggel a környezetében lévı címekre is megtörténik. Mőködési elve: Ha processzor a központi tár egy rekeszét kívánja olvasni, akkor a cache vezérlıje bemásolja a kívánt és a lokalitás elve alapján szükséges fıtár rekeszeket a gyorsító tárba. Ha a lokalitás elve igaznak bizonyul, akkor processzor sokkal gyorsabban jut a kívánt információhoz (nem kell a fıtárhoz nyúlnia, a processzorban lévı cache tárból olvas). Cache hit találat, az adat megtalálható a cache-ben. (90%-ban találat történik ) Cache miss tévesztés, az adat nincs a cache-ben. Cache tárak felépítése és típusai.

Közvetlen leképezéső cache A cache tárolóban egy memória blokk csak a cache egy konkrét sorába kerülhet. A blokk helyét a cache-ben a memória blokksorszám (28 bit) alsó 8 bitje adja, ha 28=256 sora van a cache-nek. A korábbi 28 bites blokksorszám itt egy 20 bites lap (vagy tartomány) sorszámra és egy 8 bites sorindexre bomlik. A cache-ben a 16 adatbyte mellett a lapsorszám 20 bitje, mint „tag”, valamint a jelzıbitek kerülnek tárolásra. Amikor a processzor egy adatot keres a cache-ben, akkor a virtuális, vagy fizikai memóriacímbıl elıállított sorindex alapján kijelöli a keresett sort, majd a felsı 20 bitet (lapsorszámot) összehasonlítja a cache-beli lapsorszámmal („tag”)

Csoport asszociatív cache a tárolótípus tulajdonképpen átmenetet képez a teljesen asszociatív és a közvetlen leképzéső cache tárolók között. A tároló n sorból álló részre, csoportokra van osztva. A tárolón belül minden egyes csoport viszont teljesen asszociatív tárolóként mőködik, ugyanis a csoport bármely sorába bekerülhet a blokk, ezt a helyettesítési algoritmus határozza meg. (rugalmasabbak és viszonylag gyorsak, a gyakorlatban ez a típus terjedt el) 4 blokkos csoportméretet választva, a csoportok száma 256/4=64=26

Toldalék (tag): Egyrészrıl tartalmazza a fıtárból bemásolt blokkra vonatkozó címinformációkat, illetve itt kerül bitenként kódolva a cache blokk adataira vonatkozó érvényességi információk. Adatrész: Tartalmazza a fıtárblokk másolatát, vagy a processzor által már módosított fıtárblokkot. Cache tárak típusai: Teljesen asszociatív cache Egy fıtárbeli blokk a cache bármelyik sorába bemásolható, a blokk címe (sorszáma) bekerül a cache toldalék részébe. Ha processzor egy adatot keres a cache-ben, akkor az adat memóriacímébıl képzett blokksorszámot összehasonlítja a cache-ben lévı blokkok sorszámával. Az összehasonlítás minden sorra azonos idıben történik, így nagyon gyors a visszakeresés. 32 bites memóriacím esetén:

Helyettesítési és adataktualizálási stratégiák. Helyettesítés Ha egy új fıtárblokkot kell másolni a cachbe, akkor el kell dönteni, hogy a cache melyik sorában lévı már régebben bemásolt blokk adatait lehet felülírni. Erre különbözı stratégiák lehetségesek, azonban a legelterjedtebb az LRU stratégia (legrégebben használt blokk adatai kerülnek felülírásra). Demand fetching: a processzor adatigénye esetén keresik ki a fıtárból a megfelelı blokkot és töltik be a cache-be. (a processzor is azonnal megkapja az adatot) Prefetching: Ha fıtárból be kell tölteni egy blokkot, akkor automatikusan betöltésre kerül a fıtár következı blokkja is. Aktualizálás Ha a processzor egy mővelet-végrehajtás során megváltoztat egy adatot a cache-ben, akkor igen rövid idın belül a fıtár tartalmát is módosítani kell. (a két memória tartalomnak azonosnak kell lennie) Közvetlen átírás (write through): A gyorsítótár írásával együtt megtörténik a fıtár írása is. (a fıtár írásmőveleteinek végrehajtási idejét a cache alkalmazása nem javítja, a processzor ez idı alatt várakozik) Hatékonyság javítása íráspuffer segítségével. (probléma lehet a puffer telítıdés) Visszaírás write back: a gyorsítótárban módosított adat csak akkor kerül visszamásolásra a fıtárba, ha a cache-nek a módosított adatatot tartalmazó sorát felül kell írni egy fıtárból bemásolandó újabb blokkal. Ezért figyelni kell minden cache-beli sor esetében, hogy történt-e módosulás egy jelzıbittel. Ha a jelzıbit állapota módosult (alter) vagy piszkos (dirty), akkor a sor tartalmát elızıleg vissza kell írni a fıtárba.

A9 TÉTEL
A virtuális tárkezelés fogalma és legfontosabb eljárásai (lapozás és szegmentálás, a virtuális cím leképezése, TLB, lapcsere stratégiák). Virtuális tárkezelés fogalma: A háttértárolón a fıtár memóriakapacitásánál jóval nagyobb tárolóterület, amelyen az egy idıben aktív programfolyamatokhoz tartozó programok és adatállományok tárolhatók. Ez egy látszólagos virtuális tárterület, amely a blokkokra van osztva, a blokkok méretét a lokalitás elve alapján határozzuk meg. (Értelme egy 32bit-es címzéső processzor címtartománya 4GB, azonban a fıtár mérete ennél általában kisebb. A teljes címzési tartomány kihasználása érdekében alkalmazunk virtuális tárat.) Lapozás: A programok nem egyforma memóriaterületet igényelnek, ezért a folyamatokat (programokat) és a rendelkezésre álló memóriaterület egyforma és viszonylag kismérető egységekre, lapokra osztják. Értelme, nincs szükség összefüggı szabad memóriaterületre, a folyamat memóriában való elhelyezésekor, elegendı csak, hogy összességében legyen annyi hely. Laptáblák: Az elızıek alapján így a folyamatok nem folytonosan helyezkednek el a memóriában, ezért szükséges nyilvántartani, hogy az egyes részek hol helyezkednek el, erre használjuk a laptáblákat.

TLB Translation Lookaside Buffer: A TLB a leggyakrabban használt lapok adatainak tárolására szolgáló cache-tár.

Lapcsere stratégiák: Lapcsere akkor következik be, ha a processzor számára szükséges lap nincs a fıtárban. OPT Optimális stratégia: Azt a lapot kell lecserélni, amelyre a legkésıbb lesz szükség – ismerni kell elıre milyen lapokra fogunk hivatkozni. (jövıbelátáson alapul, gyakorlatban nem megvalósítható) First In First Out – FIFO: Elıbb jött elıbb megy, azt a lapot kell lecserélni, amely legrégebben van a memóriában. Hibája: lehet, hogy a lap már régen bent van, de még mindig használjuk. Last Recently Used – LRU: Legrégebben használt. Azt a lapot cseréljük, amelyre legrégebben történt hivatkozás. A lapok felhasználási sorrendjét naplózni kell. Secound Chance – SC: Második esély: FIFO elven mőködik, de minden laphoz a laptáblába egy „hivatkozás” bitet helyezünk el. Ha a lapot használjuk, 1-re állítjuk. Laphiba esetén kikeressük az a lapot amely a FIFO sor elején áll és megvizsgáljuk a hivatkozás bit értékét, ha 1, akkor nem ıt választjuk.

Szegmentálás - szegmensek: A szegmensek a virtuális tár nem rögzített mérető blokkjai, a szegmensekre osztott programokat, és a virtuális tárkezelést pedig szegmentálásnak nevezzük. Fontos a szegmensek között átlapolódás lehetséges. A szegmentálás lényege a program és a memória, logikai egységekre van felosztva. Ezek az egységek, szegmensek lehetnek például: 0 szegmens fıprogramok; 1 szegmens szubrutinok; 2 szegmens csak olvasható adatok; 3 szegmens írható olvasható adatok. Miért jó ez? (Tárvédelem) Megakadályozhatjuk, hogy az egyes logikai egységek egymás memóriaterületeit ne zavarják (pl. veremtúlcsorduláskor a veremtár elıtti lévı más adatokat nem kezdjük felülírni). A szegmentálás hátránya: Ha túl sokat cserélgetjük a szegmenseket, akkor a változó blokkméret miatt üres helyek keletkeznek, a tár eltördelıdik. Szegmens leíró tábla: a laptáblához hasonlóan a szegmens leíró tábla tartalmazza, hogy milyen szegmensek lettek definiálva, hol vannak, milyen típusúak és milyen méretőek. Virtuális cím leképezése Szegmentálás esetén

Lapozás esetén

Szegmentált virtuális tárkezelés lapozással (virtuális tárkezelés védett üzemmódban)

A10 TÉTEL
Az adatrögzítés elve a mágneses háttértárolókon. Mágneses adatrögzítés elve: A különbözı áramerısségő jelek hatására az író-olvasó fej különbözı mértékben mágnesezi a mágnesezhetı területet, így az adatok rögzítésre kerülnek. Olvasáskor a fej a mágneses fluxusváltozást alakítja vissza elektromos jelekké. Fluxusváltozás egyenlı a lemezterület különbözı mértékő mágnesezettségével. A merevlemez fizikai felépítése (szektor, sáv, cilinder) és logikai felépítése (klaszter, FAT, bootszektor).

Elınye: • hogy minden blokk kihasználható, • nincs szükség a helykeresı stratégiák alkalmazására Hátránya: • a FAT szerepének kizárólagossága, • egyetlen állomány feldolgozásához is az egész táblázatot a memóriában kell tárolni, • nem támogatja az állomány tartalmának közvetlen elérését Indextábla: ebben az esetben minden állomány saját fájl elhelyezkedési táblával rendelkezik.

Fizikai felépítése: A lemezek koncentrikus körökre vannak felosztva, ezek a sávok. A sávok a fejek sugárirányú elmozdulásával érhetık el. Az egymás alatti sávok egy cilindert alkotnak, ennek adatai fejmozgás nélkül elérhetıek. Mindegyik sáv megadott számú, egyenlı kapacitású adattároló helyet tartalmaz, ezek a szektorok. Logikai felépítés: Az operációs rendszerek minden esetben cluster (blokk) szinten kezelik a tárolókat. A cluster méretét a formattálás alakítja ki. Ennek értéke függ az alkalmazott operációs rendszertıl (W9x, NT, Novell, Linux, stb.) a kialakított partíció méretétıl, valamint az alkalmazott fájlrendszertıl (FAT-16, FAT-32, NTFS, stb.). Mindezek függvényében egy cluster 2-64 szektor mérető lehet. (Ha a cluster mérete túl nagy, akkor a kis állományok sok szabad helyet hagynak. Pl. 10 byte-os szöveges állomány is 4 KB-ot foglal a lemezen fizikailag FAT, 4 KB-os cluster rendszer esetén.)

Elınye: • hogy az indextábla esetleges sérülése csak az adott állomány elvesztését eredményezi, • a mérete jelentısen kisebb a FAT-nál, • lehetıséget ad az állomány tartalmának közvetlen elérésére Hátránya: az állományok maximális méretét meghatározza az indextábla • mezıinek a száma • ennél a módszernél külön kell gondoskodni a szabad és foglalt blokkok megkülönböztetésérıl, állomány tartalmának módosulása az indextábla újra-összeállítását • igényli. Boot-szektor: A bootszektor mindig az aktuális meghajtó, vagy partíció elsı sor, elsı (512 byte mérető) szektorában helyezkedik el. A bootszektorban tárolt kis program az aktuális operációs rendszert olvassa, és tölti be a memóriába. Merevlemeznél pontosan meg kell határozni a bootszektort, az úgynevezett master boot record (MBR) helyét, mert bármelyik partíció tartalmazhat bootszektor-t. A merevlemezes egység teljesítményjelzıi (elérési idı, adatátviteli sebesség). Teljesítményjelzı adatok Nagy átviteli sebesség (kb. 480 - 970 Mbit/s) Nagy kapacitás (200Gb – 1TB) Lassú elérési idı (8-9 ms) jellemzi ıket Gyorsítótár (16-32MB) Csatolófelület: SCSI, ATA, SATA Fordulatszámok • 5400 rpm (kihalófélben vannak), • 7200 rpm (napjaink legelterjedtebb változata), • 10 000 rpm, 15 000rpm (prof. területeken alkalmazzák pl. szerverek)

Állományszervezés Folytonos állomány-elhelyezési módszerek legelsı megfelelı (First Fit): az elsı alkalmas mérető tartományt foglalja le. Leggyorsabb, de nem feltétlen hatékony; legjobban illeszkedı (Best Fit): azt a tartományt használja fel, amely a legkisebb mértékben tér el az állomány méretétıl. Lassú, de hatékony: a legkevesebb veszteséget eredményezi; legrosszabbul illeszkedı (Worst Fit): az elızı ellentéte, a legnagyobb eltéréső területen helyezi el az állományt – így biztosítja, hogy továbbra is (relatíve) nagy blokk-csoportok maradjanak felhasználhatóak. Láncolt lista File Allocation Table – FAT

A katalógusban (könyvtárbejegyzésben) a fájl kezdı blokkjának címét tároljuk, az összes többi adatot a fájl elhelyezési tábla (FAT) tartalmazza. A táblázatnak ugyanannyi eleme van, mint ahány blokk a lemezen, és minden rekesz tartalma a fájl következı blokkjára mutató sorszám.

•

A11 TÉTEL

•

A processzor elmenti a verembe az utasításszámláló és az állapotregiszter tartalmát; A processzor a megszakítási vektor elemsorszáma alapján betölti az utasításregiszterbe a megszakítás kiszolgáló rutin kezdıcímét és megkezdıdik a végrehajtás.

Operációs rendszer által • Megszakított program adatainak elmentése a verembe; • Megszakítás okának behatárolása; • Kiszolgáláshoz szükséges adatok összegyőjtése; • Megszakítást okozó esemény kezelése; • Megszakított program adatainak visszatöltése; • Megszakítás kiszolgáló rutin befejezésének jelzése. Hardver által • Az elmentett állapot és utasításszámláló regiszter tartalmának visszatöltése és a megszakított program folytatása. A megszakítás vezérlı feladatai. A megszakítási rendszer(megszakítások típusai, megszakítás kiszolgálása, vektortáblázat) és alkalmazásai. A megszakításos rendszer feladata: a számítógép részegységeinek, mőködésének összehangolása. különbözı A számítógépek megszakítás vezérlı egysége végzi a megszakítás kiszolgálásához szükséges legfontosabb hardver feladatokat. • • • • • Fogadja a megszakításkérı vonalakon (IRQ) a megszakításkérelmeket; Vizsgálja, hogy az igényelt megszakítás nincs-e maszkolással letiltva; Vizsgálja és értékeli a megszakítás prioritását; Az INT vezetéken keresztül közli a processzorral a megszakítás kérését; Ha az IACK vezetéken keresztül a processzor jelzi, hogy kész a kérés fogadására, akkor a megszakítás vezérlı átadja a processzornak a megszakításhoz tartozó megszakításvektor címét.

A számítógépes programok végrehajtása során felléphetnek olyan események, amelyek kezelése csak az utasítás-végrehajtás menetének átmeneti felfüggesztésével lehetséges. A megszakítás bekövetkezhet: Meghatározott programhibák esetén (például a program 0-val akar osztani); Meghatározott mőveletek befejezésekor, melyek bekövetkezésére számítani lehet, de ezek idıpontja pontosan nem tervezhetı; Szándékosan, azaz programvezérelt módon; Teljesen véletlenszerően és váratlanul (hardverhiba, áramkimaradás, stb.) Típusai: Külsı eredető megszakítások (például I/O eszköz adatátviteli igényének jelzése) (Interrupt); (a processzor az aktuális utasítás végrehajtását szabályosan befejezi) Utasítások szabályszerő végrehajtását megakadályozó kivételek (Exception); A program futását átmenetileg felfüggesztı (maszkolható, nem maszkolható események) események

Amennyiben a számítógépben több megszakítás-vezérlı is van, akkor legtöbbször ezek master – slave kapcsolatban állnak egymással.

Maszkolható: olyan esemény amelynek megszakítási igénye átmenetileg letiltható. (engedélyezés, tiltás regiszterrel) Nem maszkolható (NMI): az esemény megszakítási igénye nem tiltható. (súlyos hardver hibák) A processzor által detektált kivételek lehetnek • Hibák (faults): megengedi az utasítás újraindítását, a kivételkezelı rutin visszatérési címe a hibát kiváltó utasításra mutat. • Csapdák (traps): a processzor az utasításhatáron jelent, azt utasítást követıen, amelyben a kivételt észlelte. • Abort-ok (aborts): nem engedélyezi a kivételt kiváltó program folytatását. • Programozott kivételek Megszakítások és kivételek kiszolgálása: Megszakítási vektortáblázat: a megszakítási kérelmeket a Pc-k vektoros módon dolgozzák fel, vagyis a megszakítás kérem a megszakítás kiszolgáló rutin kezdıcímét egy vektor elemként azonosítja a processzor számára. A megszakítás vezérlı a vektor egy elemét meghatározó sorszámot adja a processzornak, ez a sorszám kijelöli a memóriában található vektortáblában a kiszolgáló rutin címét. A kiszolgálás lépései: Hardver által Az eszközvezérlı beállítja a megszakításkérı vonal jelszintjét, • ezzel jelzi a processzornak a megszakításkérelmet (INT jel); • A processzor visszaigazolja a megszakítás kérelem elfogadását (IACK jel); • Az eszközvezérlı a sínre küldi a megszakítási vektor elemének a sorszámát; • A processzor tárolja ezt a sorszámot;

A12 TÉTEL
Az I/O adatátvitel típusai. Három fı módszerrel oldható meg. Programozott I/O adatátvitel: Az összes adatátvitelnél az összes adatátvitellel kapcsolatos mőveletet a számítógép programja vezérli. A periféria állapot regiszter ciklikus lekérdezése leterheli a processzort, így ennek a módszernek csak akkor van értelme, ha nagyon gyors az I/O eszköz. Megszakítással kezdeményezett I/O adatátvitel: Az adatátvitelt egy programmegszakítás elızi meg. Az I/O eszköz kényszeríti a processzort, hogy félbeszakítsa a futó program végrehajtását, majd az I/O eszköz kérését végrehajtsa. Közvetlen memória-hozzáférés esetén (Direct Memory Access) közvetlen adatátvitel jön létre a memória és az I/O egység között, a CPU igénybevétele nélkül. A közvetlen memória-hozzáférés (DMA) lényege és végrehajtása.

A közvetlen memória hozzáférés lényege, hogy a processzor egy I/O mővelet végrehajtásához szükséges információkat átadja egy, a processzortól független DMA vezérlınek. Ezek után az adatátvitelt a memória és az I/O eszköz között a DMA vezérlı önállóan irányítja, látja el (a processzor más feladatokat végezhet közben). Adatátvitel közvetlen memória-hozzáféréssel. A CPU az I/O egység illetve a memória közös buszra van kapcsolva, így a CPU és az I/O egység azonos ciklusban nem férnek hozzá a memóriához. Ezért a CPU és a DMA vezérlı között meg kell osztani a sín használatát. A sín vagy busz megosztásának esetei: CPU leállítás (CPU halt): A DMA kérésére a CPU lekapcsolódik a sínrıl. (processzort lassítja, DMA átvitel a leggyorsabb). memória-idıszelet: A memória ciklust két részre osztják. CPU és DMA memória-hozzáférés minden ciklusban van – nagy végrehajtási és adatátviteli sebesség. Hátránya: igen nagysebességő drága memóriát igényel. cikluslopás: A CPU és a DMA átlapolva használja a sínt. Abban az esetben, ha azonos idıben lenne szőksége a memóriára mindkét egységnek, akkor a DMA elınyt élvez. A CPU addig vár, míg a DMA ciklus be nem fejezıdik – a CPU mőködését lassítja, de nem állítja le. A DMA-vezérlı regiszterei és mőködése. DMA regiszterei: Címregiszter: a következı I/O mőveletben résztvevı memóriarekesz címét tárolja. Számlálóregiszter: az átvitt memóriarekeszeket számlálja. Módregiszter: az adatáramlás irányát, a DMA üzemmódját határozza meg. Maszkregiszter: az egyes DMA átvitelt kérı vezérlıvonalak letiltását (maszkolását) tartalmazza. Állapotregiszter: A DMA vezérlı állapotával kapcsolatos információk tárolása. (Pl. befejezıdött-e az átvitel) Mőködése: Közvetlen memóriahozzáféréssel végrehajtott I/O mővelet lépései: a processzor ellenırzi a perifériát, hogy tudja-e fogadni az átvitelt, • ezt követıen a DMA vezérlı részére átadja az átvitel paramétereit, • a DMA buszfoglalási kérelmet jelez, a processzor visszajelez, • a DMA masterként lefoglalja a buszt, végrehajtja az átvitelt, • a DMA jelzést küld megszakítással a processzornak az átvitel befejeztérıl, • a processzor ellenırzi a végrehajtás hibátlan megtörténtét és a buszengedélyt megszünteti.

A13 TÉTEL
A sín (busz) feladata, logikai felépítése, típusai. A sín feladata: a számítógép részegységei közötti kommunikációs kapcsolatokat biztosítja. Fogalmak: Buszciklus: egy adategység átviteléhez szükség idı. Busz tranzakció: buszigények sorozata, mely az igénylésétıl, annak befejezéséig tart.

MASTER-SLAVE munkamegosztás: • Master: o Elindít és befejez egy busztranzakciót, o Címet küld. SLAVE: • o Válaszol az igényekre, o A sínre teszi illetve fogadja az adatokat. Busz-arbitráció (soros és párhuzamos sínfoglalás).

adatátvitel

Egyidejőleg több aktív master eszköz is igényli a sín használatát. A buszhasználat jogának megosztását a master egységek között idıosztással (time-sharing) oldják meg. (Statikus) - idıosztás: minden master meghatározott idıszeletre megkapja a buszhasználat jogát. (akkor hatékony, ha a masterek adatátviteli igénye azonos) (Dinamikus) – Csak azok a masterek kapnak, akik igénylik. Dinamikus esetben az azonos idıpontban érkezı jelentkezések prioritási, illetve várakozó sorba helyezés problémáit kezelni kell. Prioritás esetében probléma lehet, hogy az alacsonyabb prioritási egységek nem jutnak szóhoz. Várakozó lista probléma, a fontosabb eszközök hosszú ideig várakozhatnak. A lefoglalt busz felszabadításának módszerei: Relase on request: a master annyi ideig foglalja a buszt, amig másik master nem jelentkezik. (mikroszámítógépekben alkalmazzák) Relese when done: a master egy tranzakcióra kapja meg a buszt. Prempetion: magasabb prioritású master jelentkezik. Soros és párhuzamos sínfoglalás (központosított busz arbitráció –egy arbiter van). A buszhasználatot igénylı masterek egy „request” jellel jelzik igényüket az arbiternek. Az arbiter algoritmusa alapján kiválaszt egy mastert és az igény lefoglalását a „grant” jellel visszaigazolja. Soros sínfoglalás: Az eszközök sorba vannak kötve, és sorrendjük határozza meg a prioritásukat. (egyszerő, a kis prioritású eszközök sokat várhatnak) A buszprotokoll lefutása: 1. Request; 2. Grant; 3. Busztranzakció; 4. Release.

Logikai felépítése: Címsín: a címek átvitelét biztosítja (a processzor címkezelésének megfelelıen 32 vagy 64 címvezetéket tartalmaz). Adatsín: az adatok átvitelét biztosítja (szélessége 32 vagy 64 bit). Vezérlısín: a számítógép részegységei között a vezérlıinformációk adatátvitelét biztosítja. Vezérlı információk pl. o I/O eszközöket vezérlı jelek o Megszakítási rendszerhez tartozó vezérlıjelek o DMA vezérlıjelei o Sín-vezérlıjelek o Szinkronizációs jelek Típusai: Belsı sínrendszer a processzor részegységeit kapcsolja össze, órajele a processzorral megegyezı. Külsı sínrendszer a processzort köti össze a számítógép különbözı részegységeivel. A külsı buszrendszer sebességét a processzor órajelének osztásával határozzuk meg. A külsı sínrendszer lehet: Helyi busz (local busz): a processzorhoz közvetlenül csatlakozó rendszerelemeket köti össze. Az adatátvitel a processzor órajelével szinkronban történik, valamint a busz adatátviteli bit szélessége is megegyezik a processzoréval. Rendszersín (system bus): I/O eszközök csatlakozását szolgálja I/O eszközök saját sínrendszere Számítógéprendszerek közötti buszok. Peripherial Component Interconnector (A CPU és a perifériák összekötésére szolgáló processzorfüggetlen adatút): A helyi sín és a PCI busz közé egy processzor-PCI Bridge-t helyeztek el. Értelme, hogy a buszrendszer a konkrét processzortól és annak sebességétıl függetlenül is mőködı képes legyen.

Sínvezérlés (szinkron, aszinkron). Az adatátvitel vezérlésének két formája: Szinkron sínvezérlés: Az eseményeknek rögzített idıpontjaik vannak, a sínen kommunikáló eszközök azonos órajellel ütemezettek. Az adásvétel mindig azonos sebességgel történik, nincs kapcsolatfelvétel és visszaigazolás - gyors, viszont közös órajelet kell biztosítani. Aszinkron sínvezérlés: Az események tetszıleges idıpontban bekövetkezhetnek. A sínre csatlakozó eszközök együttmőködéséhez kapcsolatfelvétel és vétel visszaigazolási eljárás szükséges (handshake). handshak – kézfogás (logikája): Gyakorlatban a kétszeres kézfogást alkalmazzák. (Fully interlocked handshaking) • ADÓ az elsı adatbájtott a sínre teszi, • ADÓ DAV jelet 1-re állítja, • Megtörténik az átvitel, • VEVİ visszaigazolja az adat átvitelét (DAC=1), • ADÓ visszaállítja DAV jelet 0-s szintre, • VEVİ DAC jelet 0-ra állítja Master és slave eszközök. A sínt egyidıben csak csak egy eszközpár használhatja. A kezdeményezı eszköz a master, a másik passzív eszköz pedig a slave.

Párhuzamos sínfoglalás: Párhuzamos esetben minden eszköz önálló kérı és engedélyezı vezérlıvonallal rendelkezik, a sínvezérlés prioritás szerint engedélyezi a használatot. A prioritás lehet: Egyszerő körben járó eljárás: a sínhasználatot követıen a legkisebb prioritású eszköz kapja a legnagyobb prioritást, a többi eggyel kisebbet. LRU eljárás: az kapja meg a sínhasználat jogát, amelyik a sínt legrégebben vette igénybe.

A14 TÉTEL
Az I/O eszközvezérlık, interfészek feladata, regiszterei, címzése. Interfész: azon szabályok összessége, amelyek mind a fizikai megjelenést, kapcsolatot, mind pedig a kommunikációs folyamatokat leírják. (Két funkcionális egység összekapcsolhatóságát és együttmőködését biztosító eljárások összessége.) A vezérlık általános feladatai • Kapcsolódó felületet biztosítanak a számítógép sínjéhez, ezzel a gép további részeihez. • Egyes fajtáik képesek a CPU felügyelete nélkül is (DMA) vezérléssel megoldani saját puffer és a központi tár közötti adatátviteleket. • Szinkronizálást oldanak meg a megszakítási rendszer segítségével. • Átmenetileg tárolják az adatokat Az I/O eszközök és a processzor kapcsolatát az eszközvezérlıkben található regiszterek biztosítják. Minden egyes eszközvezérlı funkcionálisan legalább a következı típusú átmeneti tárolókat tartalmazza: parancs (command) regiszter, mely az eszközvezérlı által végrehajtandó mőveletekhez szükséges információkat tárolja, állapot (status) regiszter, melyben az eszközvezérlı az I/O eszköz aktuális állapotára vonatkozó információkat tárolja (például egy merevlemezre egy blokk kiírása megkezdıdött, vagy a nyomtatóból kifogyott a papír), az adatkiírás illetve beolvasás puffer-regiszterei, melyek a folyamatban lévı I/O mőveletek adatait tárolják. I/O eszköz címzése Közvetlen I/O címekkel, ekkor az I/O utasítások a processzor utasításkészletében szerepelnek. (CISC) Közvetett módon (memory mapped addressing), mely esetében a címzés úgy történik mintha az I/O eszköz tárolója a fıtár része lenne. (RISC)

Az adó és vevı szinkronizálás. Az ADÓ és VEVİ órajelének szinkronizálása a feladat. Megoldására magát az átvitt bitsorozatot használjuk fel, mégpedig úgy, hogy elıírunk egy speciális bitsorozatot, amit szinkronizáló jelnek hívunk. Ez a szinkronizáló bitminta (jel) mindig megelızi az érdemi adatbiteket. Segítségével az órajel képzés idıbeli összehangolását tudjuk elvégezni. A szinkron adatátvitelnél az adó és vevı szinkronizálását a SYN bitcsoport = 01111110 érzékelése biztosítja a vevı részérıl. Az átviendı érdemi adatokat mindig két SYN jel vezeti be, az átvitt bitek mennyisége rögzített, azaz ezek blokkszervezésőek.

Az aszinkron adatátvitelnél az adatok elejét és végét két speciális jel a START és STOP jel jelzi, az ezek között elhelyezkedı jelek értelmezendık adatként. Ebben az esetben az átvitt bitek mennyisége változó is lehet. (ADÓ és VEVİ szinkronban tartása csak az átvitel alatt van.)

Soros és párhuzamos port és adatátvitel. A port (illesztı): olyan interface, mely a perifériális eszközökkel tartja a kapcsolatot, biztosítja a szabványos csatlakozást a CPU és a perifériális egységek között a rendszersín közbeiktatásával. Soros adatátvitel: a periféria interfész és a periféria között az adatokat bitenként sorba egymás után visszük át. Az adó órajelek segítségével hozza létre a soros adatok jelszintjét, a vevı pedig azonos frekvenciájú órajelek segítségével értelmezi az adatfolyamot. Párhuzamos adatátvitel: az adatokat bitcsoportonként egyszerre visszük át. (csak a számítógép közelében használatos perifériák esetében volt korábban hatékony, a soros mőködéső portok USB SATA teljesen kiszorították.)

A15 TÉTEL
Monitorok típusai, paraméterei, mőködési elve. A CRT monitorban egy katódsugárcsı található, elektronágyúval az egyik végén, foszforral bevont képernyıvel a másik végén. Az elektronágyú elektronnyalábot lı ki, ezt mágneses mezı irányítja. Az elektronnyaláb a foszforborításba ütközik és felvillan, majd elhalványodik. Ha elég gyorsan követik egymást az elektronnyalábok, akkor az a pont nem halványodik el. Tehát az elektronágyúk írnak a képernyıre a számítógép utasításának megfelelıen, balról jobbra, egy másodperc alatt többször is frissítve a képpontokat. Az elsı monitorok egyetlen szín árnyalatait tudták megjeleníteni (monokróm): a feketefehér mellett a borostyán sárga és a zöld színőek is elterjedtek voltak. Az LCD monitor mőködési elve egyszerő: két, belsı felületén mikronmérető árkokkal ellátott átlátszó lap közé folyadékkristályos anyagot helyeznek, amely nyugalmi állapotában igazodik a belsı felület által meghatározott irányhoz, így csavart állapotot vesz fel. A kijelzı elsı és hátsó oldalára egy-egy polárszőrıt helyeznek, amelyek a fény minden irányú rezgését csak egy meghatározott síkban engedik tovább. A csavart elhelyezkedéső folyadékkristály különleges tulajdonsága, hogy a rá esı fény rezgési síkját elforgatja. Ha hátul megvilágítják a panelt, akkor a hátsó polarizátoron átjutó fényt a folyadékkristály elforgatja (innen ered a Twisted Nematic, TN megnevezés), így a fény az elsı szőrın átjut, és világos képpontot kapunk. Ha kristályokra feszültséget kapcsolunk, nem forgatják el a fényt, az eredmény pedig fekete képpont. A polárszőrı elé már csak egy színszőrıt kell helyezni. TFT kijelzı Thin Film Transistor magyarul Vékony film Tranzisztor. A folyadék kristályos technológián alapuló TFT minden egyes pixele (képpontja) egy saját tranzisztorból áll, mely aktív állapotban képes megjeleníteni egy világító pontot. Az ilyen kijelzıket aktív-mátrixos kijelzıknek is szokás nevezni.

A monitorvezérlı kártya feladata, felépítése, jellemzıi (felbontás, színmélység, képmemória mérete) és mőködése.

A videokártya mőködése A monitorvezérlı kártya a következı fı elemekbıl épül fel: • • • • • AGP interfész: puffereken keresztül biztosítja a kártya kapcsolatát az AGP illetve PCI sínekkel Videomemória (frame buffer): RAM memória a megjelenítendı kép digitális tárolására és a 2D és 3D gyorsító algoritmusokhoz; Grafikus processzor: vezérli a frame buffer feltöltését, és ez a csip hardver alapon egyre több grafikus algoritmust (2D és 3D gyorsítás) is realizál; Video-ROM: a kártyához tartozó video ROM-BIOS-t, valamint a grafikus módok és a karakterkészletek definícióit tartalmazza; RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analogue Converter): a képernyın történı megjelenítéshez szükséges digitális-analóg konverziót végzi, elıállítva az analóg RGB jeleket a monitor számára.

Jellemzık:

Paraméterek: • képátló: A monitor egyik ellentétes sarkától a másikig terjedı távolság, hüvelykben (inch, col = 2,54 cm) mérik. • képarány: A kijelzı oldalhosszúságainak aránya. 5:4-tıl 16:9-ig terjed. A legáltalánosabb a 4:3-hoz arány, szélesvásznú képernyınél pedig a 16:9-hez. • kontraszt: A részletgazdagságot jellemzı tulajdonság (250– 1000 : 1). • válaszidı: LCD paneles monitorok jellemzıje, ezredmásodpercben (ms) mért idıegység. Azt az idıt jelöli, amennyi ahhoz kell, hogy egy képpont fényereje megváltozzon. A lassú válaszidı (12 ms-nál hosszabb) akkor lehet zavaró, ha a monitoron gyors változásokat kell megjeleníteni. • fényerı: A monitor fényességét jellemzi. (Milyen fényes az elektronok felvillanása (CRT), milyen erıs, fényes a háttérvilágítás (LCD).) (Például: 250 cd/m²) • maximális felbontás: Maximálisan mekkora felbontásra állítható. • megjeleníthetı színek száma: Megjeleníthetı színárnyalatok száma. Általában 16,7 millió (224) színt tud megjeleníteni egy monitor, de gyakran „csak” 16,2 milliót • látószög: Az a paraméter, mely megadja, hogy a monitor milyen szögbıl látható. Általában két adattal jellemzik, az elsı a horizontális (szélesség), második a vertikális (magasság) adat. Például: H:160° V:150° / • optimális felbontás: Szintén LCD panellel szerelt monitorok tulajdonsága. A LCD panel fizikailag kialakított felbontását jelöli. Többnyire ez a felbontás egyben az ilyen monitorok maximális felbontása is.

•

A16 TÉTEL
Analóg és digitális hírközlési csatornák jellemzése (kapacitások, zajok hatása), átviteli közegek.

Vonalkapcsolás: Az adatvezetékeket nem egy ADÓ-hoz és egy VEVİ-höz rendelik, hanem a kommunikáció szükséglete szerint kapják meg a felek – az ADÓ és VEVİ közötti utat ki kell alakítani. Menete: összekötetés; adatátvitel; kapcsolat bontása (a teljes sávszélesség akkor kihasználható, ha az információ áramlás folytonos.)

Digitális jelek kódolása. Minden bitet értékétıl függıen két feszültségszinttel ábrázoljuk. Az 1 állapot MARK, a 0 állapot SPACE. • NRZ kódolás (nullára vissza nem térı): mindig az a feszültség van a vonalon, amit az ábrázolt bit határoz meg. (legegyszerőbb) RS232 alapú protokoll.

Általánosan: A csatornán történı információátvitel során az adó megváltoztatja a csatorna fizikai közegének valamilyen tulajdonságát, ami a közegen továbbterjed, és a vevı ezt a fizikai közegváltozást érzékeli. A jelek átvitelének akadályai a fizikai csatornán: • Csillapítás: egy jel csökkenésének mértéke a kommunikációs csatorna két pontja között. A jel összetevıi az átvitelkor különbözı mértékben csillapodnak, ennek eredménye a kimenı jelalak torzul. (Általában 0 és a vágási frekvencia között az összetevık lényegében csillapodás nélkül terjednek.) • Sávkorlátozás: Minden csatorna felülrıl korlátos, kiszőri a nagyfrekvenciájú jeleket – fc vágási frekvencia. (Sávszélesség – a kommunikációs csatorna elméleti adatáteresztı képessége, vagyis a közeg sávszélessége korlátozza az adatátviteli sebességet.) Az átviteli sebesség definíciója: Az egy másodperc alatt továbbított bitek száma. Mértékegysége a baud. - A vágási frekvencia határozza meg az átviteli sebességet (legalább egy félhullámból kell, hogy álljon a jel) • Zaj: több eltérı frekvenciájú és intenzitású jel zavaró összessége. A zaj csökkenti a kommunikációs csatornán átvihetı információmennyiséget, azaz csökkenti a csatorna kapacitását.

•

HDB3 Nagy sőrőségő bipoláris 3: Hasonlít az NRZ-hez, de szimmetrikus egyenfeszültséget használ. Minden 1-hez rendelt polaritás az elızı 1-hez rendelt ellentettje, a nulla szint jelöli a 0-át. A kódolásba beépítették a hosszú nulla sorozatok kezelését. (Távbeszélı rendszerek)

•

PE Manchester kódolás: A jel-átmenet ugrás jelképezi a biteket, illetve az ugrás irányának is jelentısége van: 0-1 átmenet 1-es bitet, 1-0 átmenet 0-s bitet jelöl. Ha azonos bit követi egymást, akkor a jelnek a két bit között vissza kell térnie az eredeti szintre azért, hogy a következı bit idején ugyanolyan irányú átmenet következhessen. (ETHERNET)

Shannon tétele: Ha a csatornában a jel teljesítménye S, a zajé pedig N, akkor az elméleti maximális átviteli sebességet a jelszintek számától és a mintavétel sőrőségétıl függetlenül a következı képlet adja meg: baudmax=fc log2(1+S/N) [b/s] Pl. Analóg telefonvonal esetén, ha a vágási frekvencia: fc=3000Hz és az átlagos jel-zaj viszony: S/N=1000, az átviteli sebesség elméleti maximuma: 3000 log2(1001) ~30 000 baud Átviteli közegek: Csavartérpár (UTP,STP); Koaxiális kábelek; Üvegszálas kábelek. Vezeték nélküli: infravörös, lézer; rádióhullám; mőholdas átvitel. Vonalak megosztásának módszerei. Vonal és csatorna: • Vonal, a fizikai összekötetés biztosítását nevezzük vonalnak. • Csatornákban áramlanak az üzenetek. • Egy vonalon több információs csatorna is kialakítható. (Sok esetben nincs folyamatos információcsere a csatornán, így a vonalhasználat idıszakosan jelentkezik – ha egy csatorna számára sajátítjuk ki a vonalat, akkor ez nem túl hatékony) Módszerek: • Multiplexeléses: olyan eljárás, amelynek során egy adatvonalat elıre meghatározott, rögzített módszer szerint elemi adatcsatornákra osztunk. Frekvenciaosztásos: Távbeszélı hálózatoknál használatos. Széles frekvencia sávban, idıben egyszerre haladnak a különbözı vivıfrekvenciára ültetett jelek – adó oldalon a vivı frekvenciát a jelekkel modulálják, a vevı oldalon az összegzett jeleket szőrık segítségével szétválasztják. Multiplexelés – jelösszegzés; demultiplex – szétválasztás. Idıosztásos: (Digitális átvitel.) A nagyobb sávszélességő adatvonalat idıben osztják fel több, elemi adatcsatornára. A digitális jeleket szállító adatcsatorna egy-egy idıszeletet kap. A fıvonal két végén elhelyezkedı vonali multiplexerek elıre meghatározott idıben, periodikusan, egymással szinkronban összekapcsolja az összetartozó kifutó és befutó vonalakat • Üzenet és csomagkapcsolási módszerek: (számítógépes hálózatok) A maximális vonal kihasználás érdekében az információt kisebb adagokra bontják. A vonalon egymás után történik ezek átvitele, majd a darabok összerakása – a darabok csomagok sorrendje megváltozhat, gondoskodni kell a sorrend helyes összerakásáról a vevı oldalon. Az ADÓ és VEVİ között nincs elıre kiépített út.

A paritásbit és a CRC. Paritásbit - paritásvizsgálat: a karakterkódok ellenırzı, hibajelzı bitje. A paritásbit értéke 1, ha a karakterben a bitek között páros számú az 1es bitek száma, és 0, ha ez a szám páratlan. (többszörös hibát nem képes felismerni) CRC (Cyclic Redundancy Check) csoportos bithibák felismerése: az adó oldalon egy keretnyi adatot egy elıre meghatározott bitsorozattal elosztunk és a maradékot (ellenırzı összeg) a keret részeként továbbítjuk. A vevı oldalon ugyanezt tesszük, és ha ez a keret részeként átküldött maradékkal egyezik, akkor hibátlan a keret. Modemek feladata. ISDN, ATM, DSL technológiák. Modemek feladata: a bemenetére adott bináris jelet analóg jellé alakítja, illetve az analóg jelbıl visszaállítja a bináris jelet. ISDN: olyan digitális jeleket vivı hálózat, amely a meglévı analóg távközlési beszélı (telefonvonalakat) használja új digitális központok használatával. Az ISDN központok egymás között optikai kábellel vannak összekötve. (Egyszerre képes hang és kép átvitelre). ATM: Aszinkron adatátviteli mód. Figyelembe veszi az információforrások különbözıségét. Az ATM-t változó sebességő adatátvitelre tervezték, aszinkron idıosztásos multiplexelt adatátvitelt használ, kis mérető csomagokkal. DSL (digitális elıfizetıi vonal): Aszimmetrikus adatfolyamot továbbit – a két irány sávszélessége különbözik, valamint telefon szolgálatot biztosít egyidıben egyetlen elıfizetıi érpáron keresztül. Speciális leválasztó szőrıt használ az elkülönítésre a rendszer mindkét végpontján.

A17 TÉTEL
A számítógép-hálózatok architektúrája, az OSI-modell (rétegek, protokollok, rétegszolgálatok). Hálózati architektúra: a rétegek és rétegprotokollok halmazát nevezzük hálózati architektúrának. Egy számítógépes hálózat egymásra épülı rétegekbıl (layer) vagy szintekbıl (level) áll. A hálózati kapcsolatnál az egyik gép k.–adik rétege a másik gép ugyanilyen szintő rétegével kommunikál. Minden egyes réteg az alatta elhelyezkedı rétegnek vezérlıinformációkat ad át egészen a legalsó rétegig. Protokoll: Egy adott kapcsolatnál (kommunikációnál) használt szabályok és megállapodások összessége. Réteginterfész: A szomszédos rétegek között húzódik, az alsóbb réteg által a felsınek nyújtott elemi mőveleteket, és szolgálatokat határozza meg. Fizikai közeg közvetítésével jut el az információ az egyik host-tól a másikig. Host: Azokat a számítógépeket, amelyeket egy számítógépes rendszerben összekötünk hosztoknak (host) nevezzük. Magyarázat: az N+1 rétegbeli funkcionális elem kapcsolati adatelemet (IDU-t) küld a SAP-on keresztül az N rétegben lévı entitásnak. (egy adatcsomag esetén az ICI az adat címe, az SDU maga az adat) A szolgálatok típusai: Összeköttetés alapú: Pl. telefonrendszer: felépítjük a kapcsolatot, használjuk, majd bontjuk a kapcsolatot. Az átvitel sorrendjét az adó határozza meg, vagyis amilyen sorrendben küldjük pontosan olyan sorrendben kapja a vevı. Összeköttetés mentes: Pl. levélkézbesítı rendszer. Az információ csomagokban jut el az adótól a vevıig, a csomagok a vevı címét is tartalmazzák, a vevı nem az adó által küldött sorrendben kapja a csomagokat. A szolgálatok alapmőveletei:

OSI MODELL

A TCP/IP protokoll (feladata, rétegi, információ-áramlás, címzés, útválasztás). Feladata: A számítógép hálózat két tetszıleges csomópontja közötti adatátvitel biztosítása. TCP (Transmission Control Protocol) – az Internet szállítási rétege IP (Internet Protocol) – az Internet hálózati rétege. Rétegei: Alkalmazási szint: a felhasználói és a hálózati kapcsolatot biztosító programok Hoszt-hoszt réteg (Transport): az OSI szállítási rétegének felel meg. A létesített és fennálló kapcsolat fenntartását valósítja meg. (továbbítást szabályozó eljárás TCP; összekötés mentes szállítási protokoll UDP – User Datagram Protocol) Hálózatok közötti (Internet) (OSI hálózati réteg) A réteg végzi a csomagok útvonal kijelölését a hálózatok között. Hálózati elérés (Network Interface) A réteg biztosítja a kapcsolatot a csomópontok között. Címzés: IPv 4 32 biten; IPv6 128 biten. A címeket három részre osztották: a cím osztálya; hálózat azonosító; gép azonosító.

Alkalmazás – Application, a hálózati felhasználói kapcsolatok megoldásainak megvalósítása. (hálózati virtuális terminál; elektronikus levelezés; FTP) Megjelenítés – Presentation, feladata az adatok egységes kezelése, valamint az adatok tömörítése, és ha szükséges az átvitt adatok titkosítása - az egyetlen amely megváltoztathatja az üzenet tartalmát. Együttmőködési, viszony – Session, lehetıvé teszi, hogy két számítógép felhasználói kapcsolatot létesítsen egymással, logikai kapcsolatot épít fel. Szállítási – Transport, feladata a végpontok közötti hibamentes átvitel biztosítása, az összeköttetések felépítése és bontása, csomagok sorrendhelyes elhelyezése. Hálózati – Network, a kommunikációs alhálózatok mőködését vezérli. Feladata az útvonalválasztás a forrás és a célállomás között. A feladatot úgy kell megvalósítania mintha a két host között pont-pont kapcsolat lenne Adatkapcsolati – Data Link, feladata a hibátlan adatátviteli vonal biztosítása a kapcsolatban lévı gépek között. Az adatokat adatkeretté (frame) tördeli, továbbítja, nyugtázza, hibajavítást, forgalomirányítást végez. Fizikai kapcsolat – Physical, a bitek kommunikációs csatornára bocsátásáért felelıs, csatlakozások elektromos és mechanikai definiálása. Az 1, 2 a felhasználói alkalmazás, a 3, 4, 5 az operációs rendszer, a 6, 7 a hardver része. Rétegszolgálatok: A rétegek közötti kommunikáció a szolgálatok segítségével valósul meg. A szolgálatok a rétegek ki/bemeneti pontján SAP-ján (Service Access Point – szolgálat elérési pont) keresztül érhetık el. Mindig két szomszédos réteg között található.

Útválasztás (routing) A csomagkapcsolt rendszerekben az útválasztás (routing) azt a folyamatot jelöli, amivel kiválasztjuk az útvonalat (path), amin a csomagot továbbküldjük és az útvonal választó (router) az a számítógép (IMP), amely ezt végrehajtja. Az útválasztási táblák tárolják az információt az elérhetı csomópontokról és azok elérési útvonalairól. Ha két gép egyazon lokális hálózaton van, akkor útvonal-kiválaszás nélkül közvetlen (direkt) összeköttetés létesíthetı közöttük. Különbözı hálózatok közötti közvetett (indirekt) útvonal kiválasztásánál elıször a feladónak meg kell adnia azt az útválasztót, amihez a csomagot (datagram-ot) küldi. Majd az útválasztó fogja (esetleg újabb útvonal választókon keresztül) a célhálózatra továbbítani a datagram-ot.

A18 TÉTEL
Lokális hálózatok szabványos megvalósítása (Ethernet, vezérjeles sín, vezérjeles győrő): protokollok, közeg-hozzáférési módszerek, átviteli közegek, fizikai egységek. IEEE 802-es szabványok 802.1-es szabvány: a szabványhalmaz alapjait írja le, és az interfész primitíveket definiálja. 802.2-es szabvány: a logikai kapcsolatvezérlés (LLC) alréteget definiálja. 802.3-as szabvány: CSMA/CD (Ethernet – az Ethernet nem szabvány, hanem a 802.3-as szabvány megvalósítása) leírása. 802.4-es szabvány: vezérjeles sín leírása 802.5-ös szabvány: vezérlıjeles győrő leírása.

Adó és vevı szinkronizálás - Manchester-kód, 10MHz-es, 5,6 usec négyszögjel. A bitek közepén lévı jelváltás iránya jelenti a 0 vagy 1 információt.

Vezérlıjeles győrő

Vezérlıjeles sín Az adatkapcsolati réteg két részre van osztva: LLC (Logical Link Control) – logikai kapcsolatvezérlés: funkciója: szervezi az adatfolyamot, parancsokat értelmez, válaszokat generál, a hibákat ellenırzi, és helyreállítási funkciókat hajt végre. o A MAC rétegtıl független, egységes adatkapcsolati protokoll nyújtása a hálózati rétegnek o Adatblokkok cseréje – ehhez logikai kapcsolat létesítése szükséges az állomások között. MAC (Media Access Control) – közegelérés vezérlés és funkciója: Közeghozzáférés vezérlés A hálózati állomások szabályokat és eljárásokat használnak, hogy vezéreljék a fizikai csatorna megosztását. Keretezés Az információt keretbe foglalja, hogy azonosítani lehessen az üzenetek elejét, végét; az adó és vevı szinkronizálódjon, felismerje a hibákat. Címzés A hálózat címzést használ, hogy azonosítani tudja az üzenetben résztvevı eszközöket. Hibafelismerés Üzenetadás és vétel ellenırzése. Fizikai réteg: ez a réteg foglalkozik az átviteli közegen keresztül a jelek fizikai átvitelével. Meghatározza az adatkódolást, dekódolást, vezérli az eszközök idızítését (szinkronizáció megoldása). Logikai hálózatok fizikai egységei Adapterkártya (hálózatikártya): tartalmazza a logikai kapcsolatvezérlést, és a közeg-hozzáférést vezérlı funkciókat megvalósító hardvert és firmware-t. (manapság az alaplapra integrálják) Kábelrendszer: a hálózatban lévı eszközök összekapcsolása. Ide tartoznak még a csatlakozószerelvények. (sodort érpár; koaxiális kábel; optikai kábel) Koncentrátorok erısítık: A hálózati jelek erısítése és elosztása, valamint a hálózatban lévı eszközök egy központi helyen kerüljenek összeköttetésbe egymással. (HUB, Bridge; Switch) Közeg-hozzáférési módszerek: Véletlen vezérlés: a közeget elvileg bármelyik állomás használhatja, de az esetleges ütközésekre fel kell készülni. (ETHERNET) – Mielıtt egy állomás adni akar, belehallgat a csatornába. Ha a kábel foglalt addig vár, míg az üressé nem válik. Ütközés: esetén minden ütközést szenvedett kerető állomásnak be kell fejeznie adását, és véletlenszerő ideig várnia kell, majd megismétli az egész eljárást. Osztott vezérlés: egy idıpontban mindig csak egy állomásnak van joga az adatátvitelre, a jog halad állomásról állomásra. (VEZÉRLİJELES GYŐRŐ és SÍN) Központosított vezérlés: van egy kitüntetett állomás, amely vezérli a hálózatott, engedélyezi az állomásokat. A többi állomás figyeli, hogy mikor kap engedélyt. Átviteli közegek: 10BaseT árnyékolatlan csavart érpár (jelregenerálás nélkül 100m); 10Base2 vékony koax kábel (185); 10Base5 vastag koax kábel (500); 100BaseTX Fast Ethernet (100); 10BaseF optikai üvegszál (>1000) Protokollok Ethernet (keretformátum) HUB – az egyik portjukon vett keretet bit-rıl bitre átmásolják a másik portjukra. (jelismétlık -repeater). Bridge: feladata az egyes hálózati részek forgalmának elválasztása. Amikor egy bridge bemenetén megjelenik egy keret, a bridge (híd) kiolvassa a forras- és célcímeket, majd ezeket a címeket kikeresi a forgalomirányítási táblájából és meghatározza, hogy melyik LAN-on helyezkedik el a célgép és a forrásgép. Switch: a switchek a bridge-ekhez hasonlítanak, csak annyiban térnek el egymástól, hogy a switch képes bármely két portját összekötni egymással a többi porttól teljesen függetlenül, ezáltal a maximális sávszélesség nem csökken. Feladatai közé tartozik a hálózat szegmensei közötti kommunikáció biztosítása, a hálózat terheltségének csökkentése. Router: a router (forgalomirányító) két fı feladatot lát el: meghatározza az elérési útvonalakat és továbbítja a csomagokat, lehetıvé téve, hogy egymással közvetlen módon nem összekötött számítógépek kommunikálni tudjanak. Gateway: a gateway-ek kínálják a legnagyobb rugalmasságot a hálózati összeköttetésben, mivel két teljesen eltérı hálózatot lehet egymáshoz kapcsolni. Az átjáró minden átalakítást elvégez, ami az egyik protokollkészletbıl a másikba való átmenet során szükséges: üzenetformátum átalakítása, címátalakítás, protokoll‐átalakítás.

A19 TÉTEL
Az operációs rendszer erıforrás-kezelıjének feladata. (Resource Manager) A rendszermag azon része, amely az erıforrás elosztásért és lefoglalásért felelıs. Ha egy folyamat erıforrást igényel, az erıforrás kezelı dönti el, hogy a kérés kielégíthetı-e. Gondoskodik az erıforrások hatékony, gazdaságos, biztonságos elosztásáról, illetve a kialakult versenyhelyzetek kezelésérıl. A holtpont és kezelésének stratégiái. Liberális megközelítés: ha van szabad erıforrás kielégítjük, ha nincs, a folyamat várakozni kényszerül. (holtpont kialakulás) Konzervatív megközelítés: ha megtiltjuk, hogy egyszerre több folyamat is rendelkezzen erıforrással. (kiéheztetés kialakulás) Holtpont (deadlock): Több folyamat egy olyan erıforrás felszabadulására vár, amit csak egy ugyancsak várakozó folyamat tudna elıidézni. Kiéheztetés (starvation): Egy folyamat az erıforrás-kezelı stratégiája miatt beláthatatlan ideig nem jut erıforrásokhoz. Holtpont kialakulás Kölcsönös kizárás vannak olyan erıforrások, amelyek nem megoszthatók (egyszerre csak egy folyamat használhatja) Várakozás közben lekötés történik erıforrásokra várakozó folyamatok várakozás közben lefoglalva tartanak erıforrásokat. Erıszakkal nem elvehetı erıforrások a folyamatok nem tudják elrabolni más folyamatok erıforrásait. Ciklikus várakozás a várakozó folyamatok körkörösen egymásra várnak Holtpont kezelı stratégiák Egyetlen foglalási lehetıség csak az a folyamat foglalhat erıforrást, amelyik még egyetleneggyel sem rendelkezik, illetve a folyamatok csak egy lépésben foglalhatják le az összes szükséges erıforrást. Elınye: ha egy folyamat megszerezte az összes szükséges erıforrást, akkor gyorsan lefut; Hátránya: erıforrás kihasználás pazarló. Rangsor szerinti foglalás (ciklikus várakozás kiküszöbölése) Az erıforrások osztályaihoz növekvı sorszámot rendelnek, a leggyakrabban használt erıforrások kapják a legkisebb sorszámot. Egy folyamat csak olyan osztályból igényelhet erıforrást, melynek sorszáma magasabb, mint a már birtokolt erıforrások sorszáma. Bankár algoritmus A rendszert mindig biztonságos állapotban tartja. Egy beérkezett erıforrásigény teljesítése elıtt az erıforrás-kezelı kiszámolja, hogy ha az igényt teljesítené, akkor a rendszer biztonságos állapotban maradna-e. Probléma: ismerni kell, hogy a folyamatok a különbözı erıforrásokból egyszerre hányat fognak igényelni –ezt nem minden folyamat esetében lehetséges. Biztonságos állapot. Egy állapotot akkor tekintünk biztonságosnak, ha létezik legalább egy olyan sorozat, amely szerint az összes folyamat erıforrás igénye kielégítı. A szemafor használata a termelı-fogyasztó folyamatok esetében. Közös erıforrások használata. A kölcsönös kizárást igénylı erıforrások kezelését végzı programrészeket kritikus szekciónak nevezzük. A szemafor segítségével tudjuk biztosítani, hogy egy kritikus szekcióban mindenképpen csak folyamat tartózkodhasson. A termelı és fogyasztó folyamat közös memóriaterületet használ (ír és olvas a területrıl). Természetesen egyszerre csak az egyik tudja használni a területet. Ennek megoldására egy bináris szemafort használnak a memóriaterületen, amelynek csak annyi a dolga, hogy jelezze a termelı vagy fogyasztó folyamatnak, hogy szabad-e használni a területet. (Pl. a termelı megnézi a szemafor állapotát, ha szabad, akkor foglaltra állítja, miután befejezte újra szabadra állítja a szemafort.

Ütemezési algoritmusok

A20 TÉTEL
A magas, közbensı és alacsony szintő ütemezık feladata egy operációs rendszerben. Ütemezés – idıvel való gazdálkodás PCB (Process Control Block) – Folyamatleíró blokk. A PCB minden információt tartalmaz, ami a folyamat futásához szükséges. Azonosítja egyértelmően a folyamatot, tartalmazza a folytatáshoz szükséges adatokat (konkrét tartalma az adott rendszertıl függ): • a folyamat azonosítóját • a programszámláló állását • a folyamat állapotát • a regiszterek tartalmát • a folyamathoz tartozó memóriaterületek adatait • a használt perifériák, állományok jellemzıit Ütemezési szintek

FCFS (First Come First Served) - Elıbb jött elıbb fut: érkezési sorrendben kapják meg a processzoridıt ameddig le nem futnak illetve valamelyik periféria miatt nem várakoznak. • Elınye: egyszerő, biztos. • Hátránya: a folyamatok érkezési sorrendjétıl nagyban függ a várakozási idı. SJB (Shortest Job First) - A legrövidebb elınyben. A legrövidebb processzoridıt igénylı folyamatot részesíti elınyben. • Elınye: a legrövidebb várakozási idıt adja. • Hátránya: a hosszabb futást igénylı folyamatokkal mostohán bánik (leterhelt processzor esetén mindig „elévághat’ valaki) RR (Round Robin) - Minden egyes folyamatnak egy meghatározott processzoridıt biztosít és azután megszakítja és a várakozási sor végére teszi. • Elınye: a legrövidebb válaszidıt produkálja és a folyamatok között demokratikusan osztja el. • Hátránya: a CPU-t viszont jelentıs adminisztrációt igényel a környezetváltások miatt.

A fıütemezı (high-level scheduler) vagy magas szintő ütemezı választja ki a háttértárolón lévı programok közül azt, amelyik az operációs rendszer közvetlenebb felügyelete alá kerülhet és elkezdıdhet a végrehajtása, azaz folyamattá válása. Hosszú távú ütemezınek is hívják, mert az operációs rendszer idıléptékével mérve ritkán van szükség. (felelıs a folyamat létrehozásáért) Közbensı ütemezı folyamatosan figyeli a rendszer állapotát (terhelését), ha túlságosan sok folyamat kerül futásra kész állapotba és egyiknek sem jut elég processzoridı, akkor az egyes folyamatokat felfüggeszti, illetve prioritásukat átrendezi a rendszer hatékony mőködésének érdekében. (holtpont detektálása, felfüggesztés) Az alacsony szintő ütemezı feladata, hogy a processzort a futásra kész folyamatok között igazságosan és hatékonyan ossza el. Legfıbb követelmény vele szemben a gyorsaság. (a folyamatok számára biztosítsa a processzor használatának jogát - processzorütemezés) A folyamatok állapotai. Ütemezési algoritmusok.

Alapállapotok Futásra kész: a processzoron kívül minden erıforrás a folyamat rendelkezésére áll. A folyamatok létrejöttüket követıen kerülnek ebbe az állapotba. Fut: a processzor annak a folyamatnak az utasításait hajtja végre, amelyik ebbe az állapotban van. Várakozik: Ha futó folyamat olyan erıforrást igényel, amelyik pillanatnyilag nem áll rendelkezésre, vagy a további futáshoz egy másik folyamat eredménye szükséges. Állapot átmenetek Elindul: a processzor felszabadulása esetén az alacsonyszintő ütemezı a futásra kész állapotban levı folyamatok közül választja ki azt, amelyik a FUT állapotba kerülhet. Megszakad: ha a futó folyamat számára biztosított idı lejár, visszakerül a FUTÁSRA KÉSZ állapotba (ehhez természetesen a folyamatoknak megszakíthatónak kell lenniük). Vár: amennyiben olyan erıforrásra van szüksége, amely éppen foglalt, a FUT állapotból a VÁRAKOZIK állapotba kerül. Feléled: a várt esemény bekövetkezése esetén a folyamat FUTÁSRA kész állapotba kerül.

A21 TÉTEL
Többfeladatos (multitasking) operációs rendszerek feladatai, felépítése. Operációs rendszernek nevezzük azok a programelemek, melyek a felhasználói programok és a gép hardvere között helyezkednek el. Task: futásra váró feladat, program, illetve egy feladat a párhuzamos (parallel) programban, mely egy szálon fut. Idıosztás (time sharing): a processzor, mint erıforrás megosztott használata, a taskok egymás után élednek fel és válnak egy rövid idıre (századmásodperc) processzé, futó kóddá. (Multitasking) A felhasználó érzékelése szerint egy processzor egyszerre több programot futtat. Feladatai: • Eszközkezelık (Device Driver) A perifériák különbözıségének elfedése a felhasználói programok elöl, egységes kezelıi felület biztosítása. • Megszakítás kezelés (Interrupt Handling) A perifériák felıl érkezı kiszolgálási igények fogadására, és megfelelı ellátására. • Rendszerhívás, válasz (System Call, Reply) Az operációs rendszer magjának ki kell szolgálnia a felhasználói alkalmazások (programok) erıforrások iránti igényeit úgy, hogy azok lehetıleg észre se vegyék azt, hogy nem közvetlenül használhatják a perifériákat. Erre szolgálnak a programok által kiadott rendszerhívások, melyekre a rendszermag válaszokat küldhet. • Erıforrás kezelés (Resource Management) Az egyes eszközök közös használatából származó konfliktusokat meg kell elıznie, vagy bekövetkezésük esetén fel kell oldania. • Processzor ütemezés (CPU Scheduling) Az operációs rendszerek ütemezı funkciójának a várakozó munkák között valamilyen stratégia alapján el kell osztani a processzor idejét, illetve vezérelnie kell a munkák közötti átkapcsolási folyamatot. • Memóriakezelés (Memory Management) Gazdálkodik a memóriával, illetve felosztja a munkák között úgy, hogy azok egymást ne zavarhassák, és az operációs rendszerben se tegyenek kárt. • Állományés háttértárkezelés (File and Storage Management) Rendet tart a hosszabb távra megırzendı állományok között. • Felhasználói felület (User Interface), Segítségével a felhasználó közölni tudja a rendszermaggal kívánságait, illetve annak állapotáról információt szerezhet.

Folyamatok logikai egységeinek védelme: Szegmentálás A szegmentálás lényege a program és a memória, logikai egységekre van felosztva. Ezek az egységek vagy más néven szegmensek lehetnek például: 0 szegmens fıprogramok; 1 szegmens szubrutinok; 2 szegmens csak olvasható adatok; 3 szegmens írható olvasható adatok. Miért jó ez? Megakadályozhatjuk, hogy az egyes logikai egységek egymás memóriaterületeit ne tudják zavarni. (összes folyamat összes szegmense egy szegmens leíró táblában) Szegmensek nyilvántartása – Szegmens leíró tábla

Folyamatok védelme egymástól: A folyamatok memóriaterületeit megvédjük egymástól, de biztosítsuk a folyamatközi kommunikáció lehetıségét. Megoldása: Nem egy szegmens leíró táblát használunk, Hanem minden egyes folyamathoz szegmens leíró táblát rendelünk. Így minden folyamat csak azokhoz a szegmensekhez fér hozzá, amelyek a saját táblájában fel van tüntetve. Ha két folyamat egy közös adatterületet szeretne használni, akkor erre a közös adatterületre definiáljunk egy adatszegmenst és ennek adatait mindkét folyamat leírótáblájába elhelyezzük – a két folyamat így tud kommunikálni egymással, de más folyamat nem fér hozzá az adatszegmensükhöz. GDT Global Descriptor Table – globális leírótábla: Minden folyamat számára elérhetı szegmensek leíró táblája. LTD Local Descriptor Table – localis leírótábla: a folyamathoz rendelt szegmensek leíró táblája. ITD Interrupt Descriptor Table – megszakítás leírótábla: a megszakítási rutinok számára készített leírótábla Operációs rendszer védelme a felhasználói folyamatoktól (privilégizálási szintek) A programfolyamatok (taszkok) privilégizált osztályokba történı besorolása. Minden taszkhoz hozzárendelésre kerül egy szintszám, amelyhez meghatározott jogosultságok, illetve tiltások tartoznak. Minimálisan két privilégizálási szintet különböztetünk meg, egy magas jogosultsági szintet az operációs rendszerhez tartozó programok számára és egy alacsonyabb szintet a felhasználói programoknak. A szegmens leíró táblát kiegészítjük e

A tárvédelem feladata és megvalósítása (privilégiumi szintek, jogosultságok, szegmensek, deszkriptorok, kapuk). A folyamatleíró blokk (Process Controll Block – PCB, Task State Segment - TSS) azonosítja egyértelmően a folyamatot, tartalmazza a folytatáshoz szükséges adatokat a folyamat azonosítóját. • a programszámláló állását • a folyamat állapotát • a regiszterek tartalmát • a folyamathoz tartozó memóriaterületek adatait • a használt perifériák, állományok jellemzıit Tárvédelem feladata: • Védeni kell egy folyamat különbözı logikai egységeit egymástól. • Védeni kell a felhasználói folyamatokat egymástól, de biztosítani kell közöttük egy igényelt kommunikáció lehetıségét. • Védeni kell az operációs rendszert a felhasználói folyamatoktól.