Chip 1996 April/CHIP 1996 aprilis (CD06).zip/CHIP_CD06.ISO/hypertxt.arj/92/ALAPOK1.CD

Text File | 1995-09-17 | 19KB | 366 lines

     @VA számítógép felépítése, mûködése@N

          Ahhoz,   hogy   számítógépünket   igazán   eredményesen,
      sikeresen  használhassuk,  kell   némi  ismeret  a   géprôl,
      felépítésérôl, a benne  zajló folyamatokról. Autót  is lehet
      (egészen  jól)  vezetni  úgy,  hogy  az  ember  nem  képzett
      autószerelô,  de magabiztosabban,  tudatosabban autózik  az,
      aki tisztában van a gépkocsi felépítésével, mûködésével; aki
      tudja mire képes a  kocsija; aki tudja (sejti)  melyik zörej
      rendellenes;  aki apróbb  hibákat esetleg  maga is  meg  tud
      javítani.

          Nagyon kedves, és (számunkra) nagyon tanulságos  levelet
      kapott@K  Tippek   kezdôknek  @Nrovatunk   vezetôje,  Bánhegyesi
      Zoltán.  A  levelet   terjedelmi  okokból  kissé   rövidítve
      mutatjuk be:


      @VTisztelt Bánhegyesi Zoltán!

          @VAz a  cikksorozat, amelyet  elkezdett, nagyon  aktuális,
      @Vmert  nagyon  igaz,  hogy  az  árak  csökkenésével  ""a szûk
      @Vszakmai elitet  a laikusok  serege váltja  fel.". Én  már 54
      @Véves vagyok,  de most  kapott el  a számítógépes szenvedély.
      @VMinden igaz,  amit a  cikkében leírt.  Már egy  éve veszem a
      @V""CHIP"-et,  hogy  minél  többet  megtudjak  a  gépekrôl,  a
      @Vszámítástechnikáról (végül is azért,  hogy pont azt a  gépet
      @Vés perifériát  vegyem meg,  amelyre szükségem  van). Egy-két
      @Vkezdôknek írt tankönyvet is megvettem.
          @VA ""CHIP"-ben  a teszteket,  árakat olvasom,  és mindent
      @V(hirdetéseket), ami egy  laikust érdekelhet, mert  ""a kezdô
      @Vfelhasználó   megpróbál   magán   segíteni.   Tanul.   Tanul
      @Vönerôbôl..."  És rájön  arra, hogy  az adatkezelés  alapjait
      @Vbizony meg kell tanulni [...] ha már van számítógépe [...]
          @VNekem  még nincs  számítógépem, eddig  az ár  miatt  sem
      @Vengedhettem  meg  magamnak.  Csak  készülök  a  vételre,  és
      @Vszeretném tudni használni. Célom: PC/AT 286-os vétel.
          @VÉn elsôsorban sakkjátékhoz szeretném használni  gépemet,
      @Vde minden  másra is...  Arra kérem,  tekintettel arra,  hogy
      @Vcikke a  kezdô számítógépesekhez  szól (pontosabban  a hobbi
      @Vszámítógépesekhez, akiknek nincs lehetôségük sehol tanulni),
      @Vtérjen ki a leggyakorlatiasabb tudnivalókra is,  nevezetesen
      @Vaz alábbiakra:
          @V1. Kaphatók-e olyan oktató floppyk (PC/AT 286), amelyek
        @Vbevezetnek a számítógépes tudásba. Melyek ezek, és
        @Vmit tanítanak.
          @V2. Mely könyveket tartja célszerûnek beszerezni egy
        @Vkezdô számítógépesnek ahhoz, hogy gépét üzemeltetni
        @Vtudja, és ennél is többet tudjon... A sok könyv
        @Vközül nehéz a megfelelôt kiválasztani.
          @V[...]  Megvásároltam  Bartha Attila  1991  "Norton" címû
      @Vkönyvét, amelynek  alcímei: Backup,  Commander 3.0,  Editor,
      @VGuide, Utilities 4.0, 4.5. Kérdésem: mit csinálok akkor,  ha
      @Vezt megtanulom. (Kérem, ne mosolyogjon, én teljesen tudatlan
      @Vvagyok.)
          @V[...]  Végül,  megtudok-e majd  venni  minden programot,
      @Vmely  nekem  tetszik.  Hol? [...]  Egyáltalán,  a  sakkot is
      @Vfigyelembe véve, mit és milyen programot (nyelvet?) tanuljak
      @Vmindjárt a gépen. Hogy hidalom  át az angol és magyar  nyelv
      @Vközti szakadékot, mert csak magyarul tudok.
          @V[...]  Szívélyes  üdvözlettel: Veres  Endre  (7623 Pécs,
      @VMezôszél utca 4.)@N
          @KA   levél   kulcsmondata  alighanem   ez:   ""Kérem,  ne
      @Kmosolyogjon, én teljesen tudatlan vagyok."@N Kedves Veres  ùr!
      Kevés az  olyan ôszinte  ember (vagy  inkább ritkán  vagyunk
      ilyen ôszinték mi, emberek), aki nyíltan beismeri, hogy  egy
      szakterületen teljesen járatlan, s nemhogy a kezdô lépéseket
      nem  tette még  meg, de  egyelôre még  azon töpreng,  hogyan
      tudna felállni?! Ezzel mindannyian így vagyunk idônként,  ki
      ebben, ki abban. Többek közt ez teszi érdekessé az életet --
      új dolgokkal ismerkedhetünk meg, izgalmas ""magánkalandokba"
      bocsátkozhatunk  a  számítógép  monitora  elôtt, fúrógéppel,
      ecsettel vagy fôzôkanállal a kezünkben, és így tovább.
          Sokfelôl hallottunk már olyan megjegyzést, kérést,  hogy
      a@K Tippek kezdôknek  @Nrovatnál még egyszerûbb,  még alapfokúbb
      segítségre is  szüksége lenne  sok olvasónknak.  Ez a  levél
      adta  meg  a  végsô lökést,  ebben  a  számban elindítjuk  a@K
      Segítség  nagyon  kezdôknek  @Nsorozatot.  A  legjobb bevezetô
      könyvek és a legjobb segítô-oktató sorozat sem pótolhatja  a
      számítógéppel   eltöltött    sok-sok   óra    élményeit   és
      tapasztalatait.   Érdemes   minden   ötletet,    lehetôséget
      kipróbálni a  gépen, és  a felmerülô  problémákra (például a
      gép   által   kiírt,   többnyire   angol   nyelvû  üzenetek,
      segédlet-szövegek megértésére) összpontosítani. A módszeres,
      alapos bevezetôk és a kézikönyvek is inkább az ilyen jellegû
      ismerkedéshez   adnak   segítséget,   röviden:   könyvekbôl,
      újságcikkekbôl, oktató floppykról még senki nem tanulta  meg
      e  gépek  kezelését és  célszerû  használatát. Persze  azért
      reméljük,  hogy  a  ""nagyon  kezdôknek"  szóló   sorozatunk
      sokaknak megkönnyíti a kezdôlépéseket...@N
          A   számítógép   mûködtetéséhez   szükséges   praktikus,
      alapvetô tudás megszerzéséhez  sajátos utat fogunk  bejárni.
      Lépésrôl-lépésre alkotunk meg egy modellt -- ha úgy tetszik,
      egy játékot  --, s  játék közben  megismerkedünk a szükséges
      fogalmakkal.
          (Itt szeretnék köszönetet  mondani Szlávi Péternek,  aki
      egy   Frey   Tamás   Vándorgyûlésen   tartott    elôadásában
      ismertetett meg az alábbi modellel. Tanítványaim azóta is  e
      keretjátékon  keresztül ismerkednek  meg a  számítástechnika
      alapfogalmaival.)


      @VA mese@N

          A helyszín egy szoba,  amelynek két ablaka van.  A szoba
      közepén egy asztal áll, ezek körül ülnek szereplôink. A  fal
      mellett  egy   fiókosszekrény  látható   (megszámozott  apró
      fiókokkal), rajta egy metronóm ketyeg.
          A fôszereplô a Kis Organizátor (továbbiakban KO). Nagyon
      érdekesek a  képességei: nagyon  gyors, szolgálatkész,  ámde
      kissé buta. A  kapott feladatokat nagyon  pontosan, precízen
      hajtja  végre,  de  egyszerre  csak  egyet  (nem  bír többet
      megjegyezni), sôt az  eredmények megjegyzésére is  képtelen.
      Ezért noteszeket használ, mindent ezekbe jegyez fel.
          Segítôi (a Mûveletek  család tagjai) is  hozzá hasonlók:
      mindegyikük  egy-egy alapmûvelet  specialistája, igen  rövid
      ésszel, tehát az eredményeket ôk is KO noteszeinek  egyikébe
      jegyzik fel.
          A két ablakot használjuk a munkatársunkkal, KO-val  való
      kapcsolattartásra:  az  elsô  ablakon  mi  mutatjuk  meg   a
      feladatot,  a  másik  ablakot  KO  használja  az  eredmények
      bemutatására.
          Egy dolgot kell még eldöntenünk: hogyan közöljük  KO-val
      a feladatokat (tekintettel  szerény értelmi képességeire  és
      gyorsaságára).   Az   egyik  lehetôség,   hogy   a  szellemi
      kapacitásához igazított  lépéseket egyenként  tudatjuk vele:
      ekkor  elôfordulhat  (lévén  igen  gyors),  hogy tétlenségre
      kényszerítjük  (mi  nem  vagyunk  igazán  gyorsak).  A másik
      módszer  az,  hogy az  egész  szükséges lépéssort  egyszerre
      közöljük KO-val: ekkor  viszont valahogyan raktároznia  kell
      ezeket  a lépéseket.  Erre pont  alkalmas a  fiókosszekrény!
      Minden fiókba egy lépés kerül, s csak azt kell megjegyeznie,
      hogy melyik  fióknál tart.  Erre a  célra használja  KO a 0.
      noteszt.
          A puding próbája, ha megeszik: modellünk helyességét egy
      egyszerû feladat megoldásával ellenôrizhetjük.  Számoltassuk
      ki kis csapatunkkal egy  téglalap területét és kerületét.  A
      feladatot elemi lépésekre kell bontanunk KO számára:
          @V0.@N  Mutassuk meg  az 1.  adatot (KO  ezt felírja  az  1.
      noteszbe)
          @V1.@N Az 1. noteszbôl tegye az adatot a 45. fiókba
          @V2.@N Kapja meg a 2. adatot (notesz!)
          @V3.@N Tegye ezt a 46. fiókba
          @V4.@N Másolja ki a 45. fiók adatát az 1. noteszbe
          @V5.@N Másolja ki a 46. fiók adatát a 2. noteszbe
          @V6.@N Szoroztassa össze  az 1. és  2. notesz tartalmát  (az
      eredményt mindig az 1. noteszbe írja az illetékes!)
          @V7.@N Az 1. notesz tartalmát tegye be a 47. fiókba
          @V8.@N Másolja le a 45. fiók tartalmát az 1. noteszbe
          @V9.@N Adassa össze az 1. és 2. notesz tartalmát
          @V10.@N Az 1. notesz tartalma kerüljön be a 48. fiókba
          @V11.@N A 48. fiók tartalmát másolja a 2. noteszbe
          @V12.@N Adassa össze az 1. és 2. notesz tartalmát
          @V13.@N Az 1. noteszt mutassa meg a 2. ablakon
          @V14.@N Másolja a 47. fiók tartalmát az 1. noteszbe
          @V15.@N Mutassa meg az 1. noteszt
          @V16.@N Ålljon meg
          A  gond  a  következô:  nem  egészen  egyértelmûen, ámde
      bôbeszédûen fogalmaztuk meg a lépéseket (a beszélt nyelv már
      csak   ilyen),   ebbôl   problémák   származhatnak.   Jobban
      alkalmazkodunk   KO   adottságaihoz,   ha   az    elvégzendô
      mûveleteket, teendôket számokkal jelöljük. Ållapodjunk meg a
      következôkben:
          Olvass be, s tedd az 1. noteszbe = 1
          Tedd be fiókba = 2
          Másold ki fiókból = 3
          Szorozd össze = 4
          Add össze = 5
          Mutasd meg = 6
          Ållj = 7
          Ezek   után   (mivel   megállapodásunk   szerint   KO  a
      végrehajtandó utasításokat a szekrényben tárolja), az  egyes
      fiókok tartalma a következôképpen néz ki (baloldalt a fiókok
      sorszáma látható):
          0.: 1 (Olvass be adatot, írd az 1. noteszbe)
          1.: 2 (Tedd be...)
          2.: 1 (az 1. notesz adatát...)
          3.: 45 (a 45. fiókba)
          4.: 1 (Megint beolvasás az 1. noteszbe)
          5.: 2 (Tedd be...)
          6.: 1 (az 1. notesz adatát...)
          7.: 46 (a 46. fiókba )
          8.: 3 (Másold ki...)
          9.: 45 (a 45. fiók tartalmát...)
          10.: 1 (az 1. noteszbe)
          11.: 3 (Másold ki...)
          12.: 46 (a 46. fiók tartalmát...)
          13.: 2 (a 2. noteszbe)
          14.: 4 (Szorozd össze...)
          15.: 1 (az 1. noteszbeli számot...)
          16.: 2 (a 2. noteszben lévôvel)
          17.: 2 (Tedd be...)
          18.: 1 (az 1. noteszbeli értéket...)
          19.: 47 (a 47. fiókba)
          20.: 3 (Másold ki...)
          21.: 45 (a 45. fiók adatát...)
          22.: 1 (az 1. noteszbe)
          23.: 5 (Add össze...)
          24.: 1 (az 1. noteszbeli számot...)
          25.: 2 (a 2. noteszben lévôvel)
          26.: 2 (Tedd be...)
          27.: 1 (az 1. notesz tartalmát...)
          28.: 48 (a 48. fiókba)
          29.: 3 (Másold ki...)
          30.: 48 (a 48. fiók adatát...)
          31.: 2 (a 2. noteszbe)
          32.: 5 (Add össze...)
          33.: 1 (az 1. noteszbeli számot...)
          34.: 2 (a 2. noteszben lévôvel)
          35.: 6 (Mutasd meg...)
          36.: 1 (az 1. notesz tartalmát)
          37.: 3 (Másold ki...)
          38.: 47 (a 47. fiók tartalmát...)
          39.: 1 (az 1. noteszbe)
          40.: 6 (Mutasd meg...)
          41.: 1 (az 1. notesz tartalmát)
          42.: 7 (Ållj)
          Ha  KO-nak  az  ablakon 5-öt  illetve  6-ot  mutatunk (a
      téglalap   két   oldalaként),  akkor   még   a  következôket
      láthatnánk a fiókokban:
          45.: 5
          46.: 6
          47.: 30
          48.: 11
          Az eddigiekben  megalkottuk egy  Neumann-elvû számítógép
      modelljét, sôt megírtuk rá elsô programunkat. A Neumann-elvû
      gép fô részei:
          1.  Központi  vezérlô egység  (Central  Processing Unit,
      CPU), amelynek további alkotóelemei:
          --  a  vezérlôegység  (Control Unit,  CU)  --  a mi  Kis
      Organizátorunk
          -- az aritmetikai/logikai  egység (Arithmetic and  Logic
      Unit, ALU)
          -- a Mûvelet család  tagjai, a jól ismert,  és speciális
      matematikai és logikai mûveletek elvégzésére
          --   regiszterek   --  KO   noteszei,   adatok  átmeneti
      tárolására
          A    processzor    (a    bennünket    érdeklô    esetben
      mikroprocesszor, ami egyetlen ""morzsa" -- chip)  jellemzôje
      a mûveleti  szóhosszúság és  a sebesség.  A szóhosszúság azt
      fejezi ki,  hogy a  CPU mekkora  számokkal képes mûveleteket
      végezni.   Ezt   bitekben  --   a   kettes  számrendszerbeli
      helyiértékek számában -- fejezzük  ki, így beszélünk 8,  16,
      32 bites processzorokról. A CPU sebessége a késôbb említendô
      órajel-frekvencia, amit  hertzben (Hz)  illetve megahertzben
      (MHz)  mérhetünk.  Az  általunk  tárgyalt,  használt   gépek
      esetében ez az adat 4 - 50 MHz.
          2. Operatív memória (tár, memory) -- a fiókos  szekrény.
      A   processzor   által   közvetlenül   elérhetô,   általában
      félvezetôkbôl felépített tár. Jellemzôje az igen kis elérési
      idô,   körülbelül   10-1000   ns.   Két   részbôl   áll:  az
      írható-olvasható memóriából  (Random Access  Memory --  RAM;
      tetszôleges hozzáférésû tár), és a csak olvasható memóriából
      (Read Only Memory -- ROM). A tár talán legfontosabb adata  a
      mérete, amit bájtokban  (byte) mérünk (1  bájt = 8  bit). Ez
      így túl  kicsi mérték  lenne, ezért  a gyakorlatban  a Kbyte
      (kilobájt)   illetve   a   Mbyte   (megabájt)   használatos.
      (Vigyázat: a számítástechnikában  a ""K"-val jelölt  ""kilo"
      szócska nem 1000-et,  hanem 1024-et jelent,  lévén itt ez  a
      kerek szám, mivel 2 tizedik hatványa 1024! Ugyanígy az  ""M"
      elôtag  jelentése  1024x1024  =  1|048|576,  de  a  kiejtése
      ""mega").  A  bennünket érdeklô  tartomány  256 Kbyte-tól  4
      Mbyte-ig terjed.
          3. Elsôdleges bemeneti/kimeneti egységek  (Input/Output,
      I/O)  --  a  szoba  két  ablaka  játszotta  a   billentyûzet
      (elsôdleges  bemeneti  egység) (klaviatura,  keyboard)  és a
      monitor  (elsôdleges   kimeneti  egység)   szerepét.  Gépünk
      egységei  között  a kapcsolatot  egy  meglehetôsen bonyolult
      vezetékhálózat  tartja  fenn,  amelyet  busznak  vagy sínnek
      neveznek.
          A Neumann-elvû számítógép alapvetô jellegzetessége, hogy
      a program  és az  adatok (mint  láttuk) ugyanabban  a tárban
      helyezkednek el, kettes számrendszerbeli számok  formájában.
      Tehát a  szekrény (memória)  tartalma igazából  így néz  ki,
      ahol  az utasítások,  illetve az  adatok címe  alatt a  fiók
      sorszámát értjük:
          0.: 00000001
          1.: 00000010
          2.: 00000001
          3.: 00101101
          4.: 00000001
          stb.
          A tárban elhelyezkedô  utasításokat a gép  sorban egymás
      után  megvizsgálja,  s  a  vezérlôegység  révén  végrehajtja
      azokat.   A   következô  utasítás   helyét   az  úgynevezett
      programszámláló (0. notesz) mutatja meg.
          Az adatok  változókat is  tartalmazhatnak. Egy  dologról
      nem  esett  még szó:  a  metronóm funkciójáról.  Szereplôink
      eltérô sebességgel dolgoznak;  sejthetô, hogy egy  összeadás
      kevesebb  idôt  igényel,  mint egy  osztás.  KO  tudja, hogy
      melyik  mûvelet  hány  metronóm-ütésig  tart,  tevékenységét
      ehhez, az úgynevezett órajel-generátorhoz igazítja.
          Programunk  gépi   kódú  program,   mert  a   gép  által
      közvetlenül  értelmezhetô  nyelven  készült.  Érthetô  módon
      fogalmazódott   meg   az   igény   még   a  számítástechnika
      hôskorában, hogy NE így kelljen programozni. Ki tudja fejben
      tartani,  hogy melyik  szám melyik  mûveletet jelenti;  hogy
      melyik adatot  melyik memóriacímre  helyeztük el;  jó helyre
      tesszük-e  az  adatokat, nem  ér-e  odáig a  program  stb. A
      probléma elsô megoldását az assembly nyelv(ek) kifejlesztése
      jelentette. Ez  a jelrendszer  lehetôvé teszi,  hogy a  gépi
      kódú  programokat  könnyebben  olvasható  formában  lehessen
      leírni. A programozó emlékeztetô kódokat (mnemonikokat)  ír,
      a   címek   helyett   szimbólumokat   alkalmaz(hat).   Fenti
      programunkat így írhatnánk át egy kitalált assembly nyelvre:
          OLVAS
          TESZ 1,A
          OLVAS
          TESZ 1,B
          MASOL A,1
          MASOL B,2
          SZOROZ 1,2
          TESZ 1,T
          MASOL A,1
          ADD 1,2
          SZOROZ 1,$2 (Itt változtatás történt, 2-vel szorzunk)
          TESZ 1,K
          KIIR T
          KIIR K
          VÉGE
          Hááát...!? Valamivel jobb, de  még mindig nem az  igazi.
      Nem a saját módunkon kell gondolkoznunk, hanem nagyon a  gép
      szintjén. Sokkal szebb  lenne, ha programunkat  valahogy így
      írhatnánk le:
          BE: A,B
          TER=A*B
          KER=2*(A+B)
          KI: TER, KER
          Ezért alkották meg az úgynevezett magasszintû  nyelveket
      (ALGOL,  FORTRAN, BASIC,  Pascal stb.),  amelyek már  sokkal
      inkább  emberközeliek.  Megjelenésük  elôfeltétele  volt   a
      számítástechnika elterjedésének, tömegessé válásának. De  ez
      egyben  egy  új problémát  is  jelent: hogyan  érti  meg Kis
      Organizátorunk  (a CPU)  az olyan  utasításokat, hogy  TESZ,
      SZOROZ,  KI,  BE  stb.  Kell  egy  olyan  program  a   tárba
      (szekrénybe), amely ezeket az utasításokat átalakítja a  CPU
      által érthetô, feldolgozható gépi kódra. Tehát az utasítások
      (programok) végrehajtásának folyamata így alakul:
          A gép mielôtt végrehajtaná az utasítást, szintaktikailag
      (formailag) ellenôrzi  azt; azaz  megnézi, hogy  az utasítás
      benne    van-e   az    utasítástárban,   illetve    helyesen
      alkalmaztuk-e.  Ezután  kezdi csak  el  végrehajtani. (Ekkor
      válik  a  program  tartalma,  szemantikája  érvényessé.)   A
      végrehajtás kétféleképp történhet:
          1. Értelmezô, azaz interpreter módban. Az interpreter az
      aktuális   sort   (utasítást)   szintaktikailag   (a  formai
      elôírások  szempontjából)  leellenôrzi  és  rögtön  végre is
      hajtja.  îgy  mûködnek az  egyszerûbb  személyi számítógépek
      BASIC interpreterei (például a Commodore 64-eken). Leginkább
      a  szinkrontolmács  munkájához  lehetne  hasonlítani  ezt  a
      mûködést, aki mindent az elhangzás pillanatában fordít, s ha
      egy mondat  háromszor hangzik  el, akkor  háromszor fordítja
      le.
          2. Fordító,  azaz compiler  módban. A  fordítóprogram az
      egész  forrásprogramot  végigellenôrzi,  a   tevékenységsort
      lefordítja gépi kódra és az így létrejött tárgyprogramot már
      a CPU is  végre tudja hajtani,  nem kell hozzá  interpreter.
      (Az  elôbbi  analógiánál  maradva,  a  compiler  egy   könyv
      fordítójához hasonlítható).  Az interpreter  által futtatott
      program   általában   jóval   lassabban   mûködik,   mint  a
      lefordított program, de  azzal, hogy soronként  ellenôriz és
      hajt  végre,  úgynevezett  interaktív  üzemmód  jön   létre,
      amelyben sokkal könnyebb a program fejlesztése, javítása.

      @KBánhegyesi Zoltán@N