Computerens anatomi. Yusuf Bulduk, Keko Kurt, Aleksander Frese og Anna Worning

Transkript

1 Computerens anatomi Yusuf Bulduk, Keko Kurt, Aleksander Frese og Anna Worning Roskilde Tekniske Gymnasium Klasse 1.1 Februar 2012

2 Indholdsfortegnelse Målgruppeanalyse - Anna... 3 Segmenter:... 3 Redegørelse af de forskellige segmenter:... 3 Det blå segment... 3 Det grønne segment... 3 Det rosa segment... 4 Det violette segment... 4 De fem h er... 5 RAM - Keko... 6 SRAM... 9 Grafikkort - Yusuf Hvad er et grafikkort? Hvornår har man brug for et dyrt 3D grafikkort? Integreret grafikkort Diskrete grafikkort AGP eller PCI Express Harddisk - Anna To former for harddiske, HDD og SSD Fra diskettedrev til CD- og DVD- drev Diskette drev Netkort CPU (Mikroprocessor) - Aleksander Hvad er en processor? Historien bag Flere kerner Navngivning af multi- core processorer Threads Caching Bilag Brochure - Anna Scratch- quiz + Dokumentation - Aleksander Side 2 af 26

3 Målgruppeanalyse - Anna Vi har valgt at henvende vores produkt mod ældre mennesker med mindre eller ingen erfaring inden for computere og computerens anatomi. Dog har vi yderligere valgt at fremstille en lille quiz, så børn og unge kan lære det grundlæggende om computer anatomi. Segmenter: Redegørelse af de forskellige segmenter: Det er analysefirmaet AC Nielsen AIM og sociologen Henrik Dahl, der har lavet 1 Minerva modellen. Minerva modellen viser en inddeling af befolkningen i grupper ud fra værdier og livsstil. Gallup har også lavet en model af de forskellige segmenter og målgrupper, den model hedder gallups kompas. Vi har valgt at tage udgangspunkt i Minerva modellen. Livsstilssegmenterne bliver brugt i mange sammenhænge. Bl.a. når man i reklameindustrien forsøger at tilpasse en reklame til en bestemt målgruppe. Vi bruger den til at rette vores produkt til en speciel målgruppe, som ligger i et specielt segment. I den efterfølgende karakteristik af de 4 hovedsegmenter beskrives yderpunkter i segmenterne. Hvert segment indeholder også personer, hvor de beskrivende karakteristika for segmentet er mindre udprægede. Det blå segment Prestige, Tro på sig selv og Resultatorientering Personer i det blå segment er kendetegnet ved følgende værdier: individualisme, moderne værdiorientering (hvorved menes, at personens adfærd kan forklares rationelt og kan revideres af gruppen) med vægt på vækst, prestige, indflydelse og synlig succes. Det grønne segment Engagement, Principmennesker og Fællesskabsorientering Personer fra det grønne segment kan beskrives som meget gruppe- orienteret. Personer i dette segment lægger stor vægt på moderne værdier og har sociale og personligt udviklende mål. 1 modellen.jpg Side 3 af 26

4 Det rosa segment Tradition, familie og det nære miljø Personer fra det rosa segment kan betegnes med værdier som gruppe- orienteret, traditionel værdiorientering med vægt på at realisere traditionelle og sociale mål som familie, venner og lokalsamfund. Det karakteristiske for de traditionelle værdier er, at de ikke stiller spørgsmål ved de forskellige værdier, fordi sådan har det altid været, og det skal der ikke laves om på. Det er også derfor man som regel møder modstand og ikke tilpasning når man stiller krav til forandringer i de traditionelle livsformer (rosa og violet segment) Det violette segment Praktikere, Signalværdi og Spænding Det violette segment kan karakteriseres som individualistisk, en vigtig værdi for dem er at være uafhængige af andre. Segmentet er autoritetstro, de knokler på arbejdet for at få råd til at holde fri. Det er karakteristisk for det violette segment, at man søger oplevelser gennem kroppen og ikke som det er mest tydeligt i det grønne segment gennem bevidstheden. Vores målgruppe: Vores målgruppe er som før nævnt, den ældre generation uden større teknisk viden. Som eksempel kan tages Jørgen på 69 som er pensioneret læge. Han kommer fra en arbejder familie og har selv været læge i hele sit liv. Han bruger meget tid på at læse og har tit børnebørnene på besøg og hygger om dem. Det er også på grund af børnebørnene at han har anskaffet sig en computer, da han jo gerne vil kunne følge bare lidt med i deres verden. Jørgen er altså en person der lægger vægt på det nære og ikke bekymre sig så meget om store problemer. Hans mål i livet har tydeligvis ikke været at optjene mange materielle goder, men har hellere været af den sociale og familiemæssige slags. Det at han derudover ikke har stort kendskab eller noget stort ønske om at lærer om ny teknologi gør det helt klart hvilket segment Jørgen lægger i. Han er traditionel med bløde værdier. Han har så at sige flere point på den traditionelle og idealistiske del af hovedpunkterne end på de moderne og materialistiske dele af hovedpunkterne. Det betyder altså at Jørgen og vores målgruppe må være rosa. Side 4 af 26

5 Case En ældre mand har anskaffet sig sin første computer og han er interesseret i at finde ud af, hvordan computeren virker. Af denne grund er der ved computeren vedlagt en brochure som forklarer komponenternes funktioner og redegør for deres udseende og placering i computeren. Brochuren er lavet specielt så folk uden særlig teknisk viden, som for det meste tilhører den ældre generation, kan forstå den. Derudover er der en disk i pakken, som indeholder et spil/quiz. Denne quiz er baseret på viden omkring computeres anatomi og henvender sig til de der er nye indenfor computere. Derved kan uvidende, indenfor IT og computere, få indblik i computerens anatomi. De fem h er - kommunikationsmodel Hvem siger? Hvad? Til hvem? Gennem hvilken kanal? Med hvilken effekt? Det er en computer producent der prøver at formidle ting omkring computerens anatomi. Der bliver fortalt omkring de forskellige dele i en computer og hvad de bruges til. Computerproducentens fokus er på folk med lidt erfaring eller ingen erfaring om computere. De formidler deres viden ved hjælp af en brochere. Den ønskede effekt er selvfølgelig at brugeren får en oplevelse af at virksomheden vil hjælpe brugeren og udføre mest muligt service, så brugeren vil benytte sig af virksomheden igen. Det er en gammel kommunikationsplan og vi er opmærksomme på at der kan være noget der vil komme til at forstyrre vores kunder i at læse vores brochure. Når man køber en computer er det helt klart computeren der er det vigtige og en brochure omkring de forskellige ting en computer indeholde kan hurtigt blive smidt over skulderen, og glemt alt om. Det kan hurtigt blive meget kedeligt at læse omkring computerens anatomi, og brugerne vil selvfølgelig meget hellere i gang med at bruge deres computer. Derfor har vi også valgt at vedlægge en CD med quizzen. Vi har prøvet at designe vores brochure til at fange opmærksomhed fra vores kunderne. Det har vi gjort ved at bruge billeder, og skrive i et sprog der ikke bliver alt for kedeligt at læse. Men lige meget hvor meget man gør for at få brugeren til at læse ens produkt vil man aldrig kunne være 100 % sikker på de vil læse det. Side 5 af 26

6 RAM - Keko RAM, som står for Random Access Memory, er den mest anvendte og kendte arbejdshukommelse i computere i dag. RAM er betragtet som Random Access Memory, fordi du kan få adgang til enhver hukommelses celle, hvis den række og kolonne der krydser hinanden ved cellen kendes. Vi har også noget som hedder SAM, som står for Serial Access Memory. SAM er det modsatte af RAM. SAM gemmer data som en serie af hukommelsesceller. Disse data kan man få adgang til sekventielt. Dette kan også sammenlignes med et kassettebånd. Hvis data ikke er anbragt i den aktuelle lokation, så vil hukommelsen i hver celle blive tjekket, indtil den nødvendige data er fundet. En hukommelseschip er et integreret kredsløb, som er lavet af millioner af transistorer og kondensatorer. DRAM, som står for Dynamic Random Access Memory, som er den mest udbredte form for computerhukommelse. I DRAM er en transistore og en kordensator parret sammen for at skabe en hukommelsescelle. Denne hukommelsescelle som er skabt står for en enkelt bit data. Kordensatoren holder på den bit data, og en bit er det mindste element i et binært talsystem, så den kan antage enten 0 eller 1 som værdi. Transistoren fungere herved som en kontakt, der lader kredsløbet i en hukommelseschip læse kordensatoren eller ændre dens tilstand. Hvis man skulle forestille sig, hvordan dette system ville se ud, så kunne man tænke på det, som et glas som er i stand til at opbevare elektroner. For at opbevare 1 som værdi, så skal glasset være fyldt med elektroner. Hvis værdien skal antages som 0, så skal glasset være tømt. Det er et problem med dette glas, det har nemlig en lækage, som kan tømme glasset for elektroner på få millisekunder, derved vil det skifte værdi fra 1 til 0. DRAM eller andre dynamiske hukommelseskort skal bruge CPU en eller en hukommelseskontroller til at genoplade alle kordensatorer med værdien 1 inden de aflader. Når dette sker, så bliver hukommelses læst og skrevet igen, dette sker flere tusinde gange i sekundet. Herunder vil I se nogle billeder, så i kan se sammenligningen med glasset. I skal forestille jer, at vandet i glasset er elektroner. Side 6 af 26

7 Herunder er glasset ved at løbe tør for elektroner. Herefter bliver det opdateret med en ny påfyldning af elektroner. Som vi nu kan se er glasset fyldt med elektroner og har værdien 1 igen. Side 7 af 26

8 Disse trin sker flere tusinde gange i sekundet. Hukommelseschippen består af bits som er arrangeret i et todimensionalt gitter. På det første billede, kan vi se et billede af hvordan det vil se ud. Her repræsentere de røde celler 1 som værdi, og de hvide celler 0 som værdi. Det der sker her er, at en kolonne udvælges, herefter bliver rækkerne ladet med en elektrisk spænding, hvorefter de skriver data ind i de specifikke kolonner. Side 8 af 26

9 Disse celler er værdiløse alene, de skal nemlig have en måde at får informationen ind og ud. Hukommelsescellerne har en masse support fra infrastrukturen i andre specialiserede kredsløb i computeren. Cellerne har brug for support til at udføre funktioner, og denne support opnås gennem de andre kredsløb. De andre vil hjælpe hukommelsescellen til at udføre funktioner såsom, at identificere hver række og kolonne, og udvælgelse af disse, samt at holde styr på regenererings sekvensen. Der er også funktioner som, at læse og genskrive signaler fra celler, og at fortælle celler om de enten skal lade sig eller ikke. (Elektrisk). SRAM SRAM bruger en helt anden teknologi end DRAM. SRAM holder sin data uden at skulle blive regenereret, så længe der er tilført strøm til kredsløbet. DRAM skal regenereres flere gange pr. sekund. Dette gør også SRAM hurtigere end DRAM, da SRAM ikke skal regenereres. Dog fylder SRAM noget mere end DRAM, og da det fylder mere, så får man også mindre hukommelse per chip, end DRAM. Dette gør også SRAM dyrere end DRAM. I SRAM er hver bit lagret på fire transistorer, så der dannes to krydskoblede invertere. Denne celle har to stabile tilstande, som bliver betegnet 0 og 1. To ekstra transistorer styrer adgangen til en lagercelle under læse- og skrive operationer. Typiske SRAM bruger seks MOSFETs til at opbevare hver hukommelses bit. MOSFET er en forkortelse af metal oxide semiconductor field- effect transistor. Vi har også et navn til det elektriske komponent, hvilket er metal- oxid- halvleder- felteffekttransistor. MOSFET er et elektrisk komponent som har til Side 9 af 26

10 formål at forstærke elektriske signaler. SRAM kan også fås med 8 eller flere transistorer per bit. I nogle tilfælde bruges det til at impletere mere end en læse eller skrive port. Her kan vi se opbygningen af en SRAM celle med 6 transistorer access_memory Side 10 af 26

11 Grafikkort - Yusuf Hvad er et grafikkort? For at kunne se noget på skærmen er man nødt til at have et grafikkort. Grafikkortet laver de data der skal vises om til et billede inden de bliver sendt til skærmen. Alle computere har et grafikkort. Det består af en 2D- del og en 3D- del. Det er 2D- delen, der tegner billedet i programmer og spil. 2D grafikkort beregner billedet kun ved hjælp af højden og bredden. Det er 2 dimensioner, deraf 2D. 3D- delen beregner billedet ved hjælp af 3 dimensioner. Disse er højden, bredden og dybden. Derved kan især spil blive meget pænere og køre hurtigere. Hvis man køber en computer i dag, eller har købt en indenfor de sidste par år, kan man godt regne med at der både er 2D og 3D- del indbygget i grafikkortet. Ved nogle ældre Pc er var der kun en 2D- del. Hvis man skal ud at købe et nyt grafikkort, anbefaler vi at der er mindst 32 MB video RAM på det. Priserne på ordentlige grafikkort starter ved 800 kroner. De nyeste modeller af 3D- grafikkort lige nu er baseret på chips af typen GE Force eller Voodoo 4/5. Disse koster fra 1000 kr. og opefter alt afhængig af RAM mængde og ekstrafunktioner. Hvilken af disse man vælger er en smagssag og afhænger af ens behov. Hvornår har man brug for et dyrt 3D grafikkort? Det er selvfølgelig ikke nødvendigt at investere i et dyrt 3D grafikkort, hvis man kun spiller Syvkabale, Hjerterfri og Napoleon. Disse spil kan slet ikke udnytte ens 3D kort. Men er du mere til Quake3, Half- Life, vilde bil- og fly- spil, er et godt 3D kort lige noget for dig. Selv om at man køber et hurtigt 3D kort er det ikke sikkert at de gamle spil kører hurtigere og bedre. Spillene skal være lavet til at udnytte de nye 3D kort. Integreret grafikkort At et grafikkort er integreret, vil sige at grafikkortet er bygget ind i selve bundkortets chipset, hvor det så vil bruge af systemets RAM ressourcer, i stedet for at bruge af grafikkortets egne RAM. Fordelen ved et integreret grafikkort er prisen. Dertil kommer, at et indbygget grafikkort ikke producerer megen varme, og dermed skal kortet ikke have stor køling. Dette resulterer dermed i en sænkelse af lyden fra notebooken. Side 11 af 26

12 Ulempen ved disse grafikkort, er klart kortets ydeevne. Ikke alene er et indbygget grafikkort et totalt aflagt grafikkort, men det benytter sig også af væsentlig langsommere RAM (nemlig notebookens system RAM). Taler man integreret grafikkort, snakker man også om Shared RAM. Shared RAM vil sige, at grafikkortet bliver tildelt et vist antal RAM til afbenyttelse. Hvis f.eks. en notebook har 512 MB RAM, så får grafikkortet eksempelvis tildelt 128 MB. Tilbage vil så være 384 MB RAM. Dertil kommer, at denne type grafikkort benytter sig af nogle procentdele af CPU'ens ressourcer, som igen vil forringe ydelsen. Grafikkort med dedikeret RAM vil sige, at et grafikkort har sine EGNE RAM, og derfor ikke beslaglægger noget af system RAM ene. Dedikeret RAM er klart at foretrække, hvis man har lidt større krav til sin notebook. Et integreret grafikkort kan man ikke opgradere. Dette kan man dog heller ikke på hovedparten af grafikkort på "ældre" maskiner. Ønsker man en notebook, som skal være et fint redskab til surf, Office programmer og lignende, er en notebook med integreret grafikkort ganske fint! Diskrete grafikkort Mange gange vil man støde på ordet "Diskrete" om grafikkort. Diskrete vil sige, at grafikkortet har sin egen plads på bundkortet, og dertil også sin egen hukommelse (dedikeret hukommelse). Diskrete grafikkort er ofte placeret på sit eget lille printkort i notebooken. Ydermere har diskrete grafikkort ofte de samme features, som på desktop området. Dog ofte med en mindre hastighed. Fordelen ved diskrete grafikkort er ydelsen, kontra integrerede grafikkort. Efterhånden har diskrete grafikkort formået at hamle op med grafikkort i desktop maskinerne. Ulempen ved diskrete grafikkort, er ofte omkostningen. Generelt finder man kun disse kort i dyrere maskiner. Til grafiske notebooks, og til maskiner som der stilles lidt større krav til, vil jeg anbefale at købe en notebook med diskrete grafikkort. Ydelsesmæssigt er der rigtigt meget at hente her. Side 12 af 26

13 AGP eller PCI Express Med lanceringen af PCI Express, er notebook junglen blevet endnu mere forvirrende! PCI Express er sådan set ikke andet end en anden måde at kommunikere med grafikkortet på. Ydelsesmæssigt er forskellen ikke ret stor, men selvfølgelig vil der være stor forskel på f.eks. X300 og 6800GO osv. PCI Express fordele er selvfølgelig den meget højere båndbredde der tilbydes, og dertil kommer der muligheden for at kunne benytte sig af SLI teknologien. Dette gør det muligt, at få 2 grafikkort til at snakke sammen. Dog er dette ikke muligt i skrivende stund indenfor notebooks. PCI Express er afløseren til bussystemerne PCI og AGP, som bruges til overførsel af data på bundkortet. PCI har tidligere stået for data fra harddisk, lydkort, netkort og lignende, mens AGP udelukkende tog sig af data fra grafikkortet. Ulempen ved disse to systemer er deres begrænsede båndbredde. PCI kan kun transportere 133 MB pr. sekund, mens AGP ved 8X kan transportere lidt over 2 GB pr. sekund. PCI standarden har i årevis været presset til det yderste, og AGP vil nå sin grænse før eller siden. Derfor er PCI Express udviklet som en fælles afløser. Med den nye standard kan mange enheder kommunikere med hinanden samtidigt, i modsætning til tidligere, hvor kun to enheder havde adgang samtidigt. Det er også muligt at tildele enkelte hardware enheder flere kanaler, så der opnås højere båndbredde. Mindre krævende hardware vil køre med 1X, mens eksempelvis grafikkort laves til 16X. Dette vil også betyde at kortene fysisk skal have forskellige porte på bundkortet. ATI og Nvidia har længe arbejdet på at gøre det muligt, at kunne udskifte grafikkort på sin notebook, på samme måde som man kan med desktop maskinerne. Dette vil kræve at ens notebook har en "modular format" men dette er først blevet muligt med de nye PCI Express kort. Dog var planen med denne modular chip, at producenten kunne introducere nye grafikkort, uden hele tiden at skulle forny bundkortet samtidigt. Kilder Side 13 af 26

14 Harddisk - Anna På computerens harddiskdrev gemmes oplysninger på en harddisk, som er en fast plade eller stak af plader med magnetisk flade. Da harddiske kan opbevare store mængder oplysninger, fungerer de normalt som computerens primære lager for stort set alle programmer og filer. Harddiskdrevet er normalt placeret inde i systemenheden. Harddisken er den del af en computer hvor man installerer alle sine programmer og gemmer sine dokumenter. Man bedømmer harddiske ud fra deres størrelse og deres fart. Størrelsen bliver målt i GB (Giga Byte) og den er ligger for det meste på 60 og 160 GB, men de kan sagtens fås større. 34 To former for harddiske, HDD og SSD Harddisk er en almindelig brugt betegnelse for disk. En harddisk består af 1-6 magnetiske plader, der bruges til at holde ens data på i binær form. Et læsehoved til at læse og skrive data, og i moderne harddiske en såkaldt "voice coil" til at drive læsehovedet hen over diskene. En harddisk er non- volatil, hvilket betyder at alle data bibeholdes selvom computeren er slukket. Man kan sige at det er ligesom en gammel grammofon afspiller. Pladerne roterer ved meget høje hastigheder omdrejninger/min. Informationer 3 disk.htm 4 DK/windows- vista/parts- of- a- computer Side 14 af 26

15 skrives til pladerne mens de roterer forbi læse/skrivehovederne, der svæver ganske få nanometer over diskens overflade. Hovederne bruges til at opfange små magnetiske variationer læsning eller forandre disse variationer som skrivning. Der er altid et hoved for hver overflade i en harddisk, og i dag bruges begge sider af pladerne altid til at gemme data. Armen med læsehovederne bevæger sig næsten i en halvcirkel hen over pladerne, hvilket giver mulighed for at hovedet kan nå alle områder på pladerne. Harddiskens plader er delt ind i små, nanometer- store magnetiske områder, der hver bliver brugt til at indkode et enkelt binært tal. I nutidens harddiske består hver af disse regioner af få hundrede magnetiske "korn". Hvert område skaber magnetiske poler, der skaber et lokaliseret magnetfelt. Skrivehovedet skaber et magnetfelt og magnetiserer således det område på pladen, hvor dataene skal ligge. Læsning foregår ved hjælp af elektromagnetisk induktion. Harddiske er forseglede for at forhindre at støv og andre partikler bevæger sig ind. Harddiske er dog ikke lufttætte. Diskenes rotation skaber et sug, og tvinger alle partikler til at samle sig på luftfilteret, og samtidig laver en luftpude, som hovederne benytter til at holde sig løftede over pladernes overflade. Fra diskettedrev til CD- og DVD- drev Diskette drev Et diskedrev bliver brugt som et transportmiddel af data som man overfører fra computeren. Man putter disketten ind i en lille sprække i computeren som kaldes et diskettedrev. Det fungerer efter samme princip som en harddisk med en arm der læser og skriver ved hjælp af magnetisme. Diskettedrevet er billigt, det fulgte med alle pc er dengang nu eksistere det næsten ikke. Men det var nemt at bruge men det blev afløst af CD erne. Disketten blev meget hurtigt populær da den kom frem fordi den var lille hurtig og nem at bruge man kunne meget hurtigt flytte filer fra en pc til en anden. Side 15 af 26

16 De 3 stærkest vejende ting til at diskette drevet blev så populært var at det var billigt, nemt og at det sad som sandard i næsten alle computere. En diskette havde kun 1,44MB så det var klart at den hurtigt blev afløst af CD en, men ulemper ved CD erne var at de blev meget hurtigt ridsede og at teknikken var helt ny, så CD en var meget dyr i starten. CD en afløste meget hurtigt disketten, fordi CD en kunne rumme meget mere end disketten. Kapaciteten på CD er overstiger dog diskettens kapacitet ca. 470 gange. Men der var mange, som ventede med at investere i en CD brænder som dengang kostede mellem og kr. Det er klart, at man ventede på at teknikken blev billigere, eller at man kunne købe en ny computer, hvor der allerede var en CD brænder. Hvordan fungerer det? I modsætning til harddisken og diskettedrevet bruger CD- drevet ikke magnetisme til at læse data med. Det bruger derimod en laser. CD en drejer som bekendt rundt når den er i brug. Mens den drejer, kastes en laserstråle op på CD en. Der hvor laserstrålen bliver reflekteret sidder en lille fotocelle som registrerer de læste data. Data lagres på CD en som ettaller og nuller. Hvis man så forestiller sig CD en som et spejl, hvor nullerne er huller i spejlet, mens ettallerne reflekterer lyset. Hver gang fotocellen bliver belyst, sender den et ettal videre til processoren, og når den ikke bliver belyst er det et nul, der skal samme vej. Nu er der kommet blu- ray, som er stort set det samme som CD, bare med en anden slags laser i drevet og rilleafstanden i en blu- ray er meget større end i en cd. En cd s rilleafstand er cirka 1400 nm, hvor en blu- ray er meget større så der er mere plads på en blu- ray, så filerne kan være i bedre kvalitet. I dag er næsten alle computere udstyret med et cd- eller dvd- drev, der som regel er placeret på forsiden af systemenheden. CD- drev bruger laserteknik til at læse (hente) data fra en CD, og mange cd- drev kan også skrive (indspille) data på cd'er. Hvis du har et skriv bart diskdrev, kan du gemme kopier af filer på tomme cd'er. Du kan også bruge et cd- drev til at afspille musik- cd'er på computeren. Side 16 af 26

17 Dvd- drev kan gøre alt det, som cd- drev kan, men de kan også afspille dvd'er. Hvis du har et dvd- drev, kan du se film på computeren. Mange dvd- drev kan indspille data på tomme dvd'er. Netkort Et netkort er det kort som installeres i computeren eller sidder fastgjort på bundkortet. Netkortets funktion er, at formidle computerens kontakt til internettet. Dette sker enten gennem telefonstikket, LAN- forbindelse eller trådløst netværk via en router. Bilag Brochure - Anna Brochure er et papir produkt, og har derfor fordele af at være kendt af vores målgruppe. Den vil være meget nemmere at komme i gang med at læse i forhold til en lang manual. Man vil kunne skrive flere ting i en brochure end i en flyer og det er i dette tilfælde en fordel, da vi skal have formidlet en del ting om computerens anatomi. En brochure skaber dog ikke lige så meget blikfang som en flyer gør, og den er heller ikke lige så interactiv som en hjemmeside er. Side 17 af 26

18 CPU (Mikroprocessor) - Aleksander Intels nye generation af processorer omfatter bl.a. denne Intel Core i7 - processor. Hvad er en processor? En processor et interegret kredsløb/chip og er hovedkomponenten i en computer, som styrer programudførelsen og sørger for at transportere data mellem computerens enkelte dele. CPU en er nok den vigtigste enhed i computeren. Med andre ord processoren er computerens hjerne eller øverste chef. Forkortelsen CPU står for Central Processing Unit. Dette er et godt navn for en processor, da det beskriver processoren ret godt CPU en er en processor da den arbejder med data. Det er en enhed, fordi processeren er én chip, bestående af op til flere millioner transistorer. Og endelig har processeren også en central plads i computeren. Ikke rent fysisk, men rent rollemæssigt - processoren spiller en ufattelig vigtig rolle i en datamaskine som eksempelvis en computer, da det er processoren, der arbejder sammen med styresystemet om at styre hele computeren. Side 18 af 26

19 Historien bag En processor er opbygget af mange tusinde eller millioner af transistorer. Transistoren blev opfundet i 1947 og præsenteret i 1948 af amerikanerne William Shockley, John Bardeen og Walter Brattain. Opfindelsen af transistoren har muliggjort det bl.a. at sende astronauter til månen. Transistoren er en halvlederkomponent med tre tilledninger: Emitter, basis og collector. Dens opgave er at lade et svagt elektrisk signal regulere en større strøm eller spændning således at den producerer en forstærket kopi af det svage signal. På den måde kan man opfatte en tansistor som en modstand, der kan reguleres. I analoge kredsløb kan man sammenligne transistoren med en lysdæmper. I stedet for en drejeknap, skal transistoren have et lille elektrisk signal til at fortælle den, hvor meget strøm der skal slippe igennem. I digital elektronik kan man sammenligne transistoren med en lyskontakt: I stedet for at regulere på hvor meget strøm, der skal slippe igennem, kan man blot informere transistoren, med et elektrisk signal, om den skal være slukket eller tændt. Den første komplette processor på én chip blev præsenteret i 1971 af Intel Corporation. Det var en 4- bit processor, som fik navnet Intel 4004, og det var den første kommercielt tilgængelige processor. Intel 4004 var ikke særlig kraftig de eneste opgaver den kunnne udføre var at addere og subtrahere. Den havde en frekvens eller såkaldt clock rate på max. 740 khz. Det er ikke særlig meget i forhold til nutidens mikroprocessorer. Men det fantastiske ved denne var at det hele var samlet på én eneste chip, i forhold til tidligere hvor ingeniører prøvede at bygge processorer og computere ud fra bl.a. grupper/samlinger af chips. Intel 4004 drev en af de første bærbare lommeregnere. Intel Side 19 af 26

20 Den første mikroprocessor, der blev brugt i en pc, var Intels Intel Det var faktisk Intels anden 8- bit (1- byte) mikroprocessor, de havde introduceret, men den første, Intel 8008, blev kun brugt til lommeregnere. Intel 8080 blev introduceret i 1974 og var en komplet 8- bit processor på én chip. Den indeholdt knap transistorer, havde en clock speed på 2 MHz og kunne udføre et par hundredetusinde instruktioner i sekundet. Intel Fem år senere introducerede Intel en forbedret version af Intel 8080: Intel Denne mikroprocessor havde en højere clock speed og indeholdt transistorer. Op gennem årene er der så siden kommet Pentium, Pentium II og Pentium 4, der alle er en viderudviklet og forbedret version af den forrige med begyndelsespunkt i originalen Intel Kapacitetsmål 1 bit Mindste enhed 1 byte 8 bit 1 kilobyte (kb) 1024 bytes 1 megabyte (MB) bytes 1 gigabyte (GB) bytes 1 terabyte (TB) Ca gigabytes 1 hertz (Hz) er én svingning på 1 sekund Side 20 af 26

21 Sammenligning af processorer: Navn Introduktions- år Antal transistorer Clock speed Intel MHz Intel MHz Intel Pentium MHz Intel Pentium II MHz Intel Pentium III MHz Intel Pentium MHz/1,5 GHz Intel Pentium 4 Prescott MHz/3,6 GHz Som det fremgår af skemaet er der en sammenhæng mellem antallet af transistorer og clock speed og dermed også antallet af instruktioner i sekundet. Jo flere instruktioner i sekundet, des kraftigere og hurtigere processor. Flere kerner En fler- kernet processor (også kaldet multi- core processor) er en enkelt komponent indeholdende to eller flere uafhængige processorer. Disse processorer i komponenten omtales som kerner eller cores i denne komponent. Deraf navnet multi- core processor. Disse kerner kan omtales som enheder, da de faktisk er enlige processorer. Disse enheder læser og udfører så program- instruktioner. Selve processoren kan så dele problemerne op og fordele dem ud til de arbejdende processorer, som så løser deres del af problemet samtidigt, for så at samle det hele til sidst, til en endelig løsning på problemet. Processeren kan altså fordele arbejdet til kernerne. Det kan samlignes med en gruppe elever, der skal lave en opgave. Hvis der er to elever i gruppen, kan opgave deles op i to dele, hvorved eleverne laver en del hver, for så at samle det hele til sidst og aflevere opgaven. Men hvis der nu var fire elever i gruppen, kunne opgaven deles op i fire dele, og dermed er hver del også kun halv så stor, som hvis opgaven var delt op i to dele. Dermed er hver del mindre, og kan løses hurtigere, og dvs. at det også går hurtigere med at få løst hele opgaven. Jo flere kerner, des mindre dele kan processeren dele problemet op i, og dermed går det også hurtigere med at få løst problemet. Dette kaldes Parallel computing. Begrebet multi- core processor kan meget nemt misforstås med begrebet multiprocessor. Side 21 af 26

22 Men forskellen ligger i, at ved multi- core er der tale om flere kerner i en enkelt processor. Ved multiprocessor er der tale om to eller flere mikroprocessorer i en computer. Forskellen er altså, at ved det ene, handler det om kerner i processor. Ved det andet handler det om processorer i computer. Navngivning af multi-core processorer Multi- core processorer får tildelt navne, alt efter hvor mange individuelle kerner, den pågældende processor indeholder: Multi- core processorer Antal kerner Navn Eks. på processor 2 Dual- core Intel Core Duo 3 Triple- core AMD Phenom X Quad- core Intel Core i7 2630QM 6 Hexa- core AMD Phenom II X6 1090T 8 Octa- core Intel Xeon E Multi- core Intel Xeon E (10 cores) Threads Vi kan så bevæge os længere ind i processoren helt ind i kernen. Èn kerne kan nemlig indeholde 2 threads, hvilket kan omtales som 2 virtuelle kerner i kernen. Kernen kan så opdele sin opgave i 2 dele én til hver thread. Dette kaldes Multithreading. I datalogi er en thread den mindste processor- enhed, der kan anvendes til løsning af et problem i en processor. Her er et grafisk overblik fra processor til thread (eksempel med en dual- core processor): Thread Kerne Thread Mikroprocessor Thread Kerne Thread Side 22 af 26

23 I kernen forekommer multithreading ved, at kernen skifter mellem de threads. Kernen skifter så mellem dem med så høj en frekvens, at man vil opfatte at de to threads arbejder samtidigt. Caching Cache er en vigtig del af processoren og dermed også af computeren. For at forstå den grundlæggenede idé bag et cache- system, kan man sammenligne det med en bibliotikar. Forestil dig en bibliotikar bag disken (bibliotikaren er processoren). Han er der for at finde de bøger til dig, du gerne vil læse. For at gøre det mere simpelt, så lad os sige at du ikke kan få fat i bøgerne selv du er altså tvunget til at spørge efter bøgerne hos bibliotikaren, så han kan finde dem frem til dig. I første omgang starter vi med en bibliotikar uden cache. Der kommer en kunde hen til disken og spørger efter en bog med titlen Food. Bibliotikaren går så ind i lagerrummet, tager bogen, går tilbage og langer bogen over disken til kunden. Senere kommer den samme kunde tilbage for at aflevere bogen tilbage. Bibliotikaren tager i mod bogen og lægger den på plads i lagerrumet. Derefter vender han tilbage til disken og venter på en ny kunde. Der kommer så en ny kunde, der spørger efter den samme bog med titlen Food. Bibliotikaren er så nødt til at gå hele vejen ud i lagerrummet igen, finde bogen, gå tilbage til disken og give kunden bogen. Uden cache er bibliotikaren nødt til at bevæge sig helt ud i lagerrummet, hver gang han skal hente og aflevere en bog. Vi kan så forøge bibliotikarens effektivitet ved at give ham en cache. Vi kan give ham en rygsæk, hvori der er plads til præcis 10 bøger. I denne rygsæk vil han så lægge returnerede Side 23 af 26

24 bøger, dog max 10 stk. Overskrider mængden af bøger 10, bliver han nødt til at gå ud i lagerrummet. Men lad os fortsætte eksemplet med vores forbedrede bibliotikar. Der starter en ny dag. Bibliotikaren har den tomme rygsæk på ryggen og er klar til at betjene kunder. Den første kunde kommer og spørger efter bogen Food. Da bibliotikaren ingen bøger har i rygsækken, er han nødt til at gå ud i lagerrummet og finde bogen. Han går tilbage og langer bogen over disken til kunden. Senere kommer kunden tilbage og returnerer bogen. I stedet for at gå helt ud i lagerrummet, tjekker han først om der er plads i hans rygsæk til bogen. Hvis der er det lægger han den ned i rygsækken. Og da der ingen bøger i den er lige nu, lægger han bogen Food ned i rygsækken. Så kommer der en anden kunde og spørger efter den samme bog. Før bibliotikaren går ud i lagerrummet, tjekker han lige sin rygsæk. Han finder den så i rygsækken. Alt han så skal gøre, er at lange bogen over disken til kunden. Han skulle ikke tage sig tiden til atgå ud i lagerrummet og kigge efter den. På den måde bliver kunden betjent mere effektivt. Men hvis nu kunden havde spurgt om en bog, der ikke lå i bibliotikarens rygsæk, skulle han først tage sig tid til at kigge sin rygsæk igennem efter bogen, for så derefter at bevæge sig ud i lagerrummet. Så i tilfælde at at bogen ikke er i rygsækken er han faktisk mindre effektiv, end hvis han slet ikke havde haft nogen rygsæk (cache), fordi han tager sig tiden til at kigge i rygsækken først. Dette kaldes et one- level cache eller L1 cache. Ud fra dette eksempel og sammenligning kan man konkludere flere vigtige ting om caching: Cache teknologi er brugen af hurtigere og mindre hukommelse til at øge hastigheden for langsommere og større hukommelse. Ved brug af cache er man nødt til at tjekke cache en om det pågældende data er deri. Det er desuden muligt at have flere lag cache. Med vores bibliotikar- eksempel repræsenterer rygsækken den hurtigere og mindre hukommelse, mens lagerrummet repræsenterer den langsommere og større hukommelse. Vi kan så give bibliotikaren endnu et lag cache. Dette kunne eksempelvis være en boghylde på væggen bag bibliotikaren. Denne hylde kan så måske holde på 100 bøger. Så kan bibliotikaren tjekke rygsækken først, dernæst boghylden og til sidst lagerummet. Dette ville så betegnes som two- level cache eller L2 cache. L1 cache- hukommelse bygges direkte ind i mikroprocessorens chip og er et meget lille hukommelses- system men til gengæld også ektremt hurtigt! Dette gør at der ikke skal Side 24 af 26

25 transporteres data fra ét sted i computeren til et andet processoren behøver ikke sende en forespørgsel til en anden komponent i computeren. L2 cache- hukommelse er et lidt større hukommelses- system, som til gengæld er placeret uden for processoren og derfor er lidt langsommere end L1 cache- systemet Der findes desuden også L3- cache, hvilket er endnu større end L2, men også langsommere. Kilder core_processor Side 25 af 26

26 Bilag Brochure - Anna Brochure er et papir produkt, og har derfor fordele af at være kendt af vores målgruppe. Den vil være meget nemmere at komme i gang med at læse i forhold til en lang manual. Man vil kunne skrive flere ting i en brochure end i en flyer og det er i dette tilfælde en fordel, da vi skal have formidlet en del ting om computerens anatomi. En brochure skaber dog ikke lige så meget blikfang som en flyer gør, og den er heller ikke lige så interactiv som en hjemmeside er. Scratch- quiz + Dokumentation - Aleksander Side 26 af 26