MAKINA DIGITALEN

BARNEKO

FUNTZIONAMENDUA

Ordenadoreak, smartphone­ak, tablet­ak, mp4­ak 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

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

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:

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 32 16 8 4 2 1

Ezin da 153­128=25

Ezin da Ezin da

25­16=9

9­8=1 Ezin da Ezin da 1­1=0

153= 0 1 0 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 0 0 0 =

1 1 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)

PROGRAMAKOrain 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 KONTROL­BUSetik 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.