i
i
“884-Gustin-KajSe” — 2010/6/14 — 8:28 — page 1 — #1 i
i
i
i
i
i
List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje
ISSN 0351-6652
Letnik 16 (1988/1989)
Številka 1
Strani 38–40
Veselko Guštin:
KAJ SE ZGODI, KO PRIŽGEMO RAČUNALNIK
Ključne besede: računalništvo.
Elektronska verzija: http://www.presek.si/16/923-Gustin.pdf
c© 1988 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije
c© 2010 DMFA – založništvo
Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali
posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo-
ljeno.
-M LJ LI II", , - - , ,_ _, I ~ _
KAJ SE ZGODI , KO PRI2GEMO RAČUNALNIK
Prižgemo mali osebni računalnik in čez "kratek č a s" se na TV zaslonu prikaže
slednik K ali podoben znak, ki pove, da je računaln i k pripravljen sprejemati
ukaze iz tipkovnice . Kaj se v t istem " kratkem č asu" dogaja v rač unalniku ?
Da bomo lažje razumeli, kaj pomeni pr iklop napajalne napetost i na raču­
nalnik, poglejmo, kako je stroj narejen. Računalnik v glavnem sestavljata dva
tipa logičnih elektronskih ali mikroelektronskih vezij:
odločitvena vezja, kot na primer logična vrata, kodirni ki, dekodirniki ,
selektorji, seštevalniki, aritmetična logična enota (ALE), vmesniki na vo-
di lih ipd . ter
pomniina vezja, kot so pomniine celice, shranjevaln i ali pom ikai ni regist ri,
števnik i, pomniln iki z nak l j uč n im dostopom (RAM) .
Tudi mikroprocesor sestav ljajo odločitvena in pomniina logična vezja. Prav ta-
ko so tudi razna vezja kontrolorjev za TV zaslon ali tiskalnik sestavljena iz obeh
tipov logičnih vezij. Kam pa sodi trajni pomnilnik (ROM)? Tovrstno vezje nam
predstavlja tako pomnilnik, ki se mu vsebina ne izgubi, kakor odločitveno
vezje, na primer kodirnik.
Odločitvena logična vezja se ob vklopu hitro odzovejo na vhodne vre-
dnosti spremenljivk ter že v nekaj 10 ns, takoj ko napajaina napetost doseže
2-3 V, dajo izhodne vrednosti . Nekoliko več dela nam dajo pomniina logična
vezja. Vsako pomniino vezje je sestavljeno iz pomniln ih celic, ki se nahajajo v
dveh stanjih. Ob vklopu napetosti , ko ta torej doseže logični prag "1" (torej
2-3 V), si pomniina celica neodvisno od krmilja izbere eno od možnosti , ali
logično "O" ali logično "1 " , Tu pa nastopi težava, saj se pomniine celice po-
stavijo v povsem poljubne položaje in računaln ik bi se začel popolnoma ne-
napaja Ina napetost
5V - - - - -
100
38
200 300 400m~
nadzorovano obnašati. Kako se temu ognemo? Pomniina celica ima krm ilne
vhode, dva (po vred nosti naspro t na - kompl ementarna) izhod a in vhod za
urn i takt. K sreči pa ima tud i vhod, ki mimo vseh nave den ih vhodov ce lico
za krmil i v logi čno "O" ali "1 ". Če je v nekem vezju več pomniln ih celic , so
t i posebni vho di vezan i skupaj kot vhod za "nastavitev". Vhod za " nast avitev"
največkrat vežemo za čas prehodnega pojava na logično vrednost "O". S t em
onemogoč im o aktivnost vez ij. Če bi na osciloskopu pogledal i, kako napajain a
napetost narašča v pri merjavi s signalom za "nastavitev" , bi videli tako sliko .
Vez je za "nast avitev" posk rbi, da računalni k miruje tja do 400 ms, oziroma da
izzvenijo vsi prohodni pojav i (glej sliko !)'
Nekateri rač u nal n i k i imajo posebno tipko za " nast avitev" ali " reset" , ki pa
povzroč i "skoraj " isto ko t izklop in ponoven vklop napajalne napetosti . Ko se
to rej signa l " nast avitve" dv igne tja do 4-5 V, je računalnik priprav ljen , da
lahko steče po uvodnem programu. Kot zanimivost povejmo , kakšen je bil vi-
deti zagon računanika pred 10-1 5 let i. Ker se z izklopom napetosti vseb ina v
delovnem pomniln iku un iči , se samo po seb i postav i vp rašan je, kako to vsebino
ponovno spraviti v računalnik. To se da na več načinov ;
z vstavljanjem strojnih kod s pomočjo konzolnih stikal al i
z vnosom vseb ine z lukn jane kartice ali luknjanega traku s pomočjo čitalea
kartic oziroma traku .
K sreči so bili tovrstni zagonski programi zelo kratk i, nekaj st rojnih ukazov , kar
pomeni dolž ino največ ene luknjane kartice . Tak program je omogočil čitanje
večjega programa z magnetnega diska ali traku, večj i program še večjega in
računa l n ik je torej sam sebe postavil v stanje, ko je bil sposoben za "de lo" s
človekom.
Namesto luknjane kartice oziroma traku imamo danes na razpolago trajne
pomniln ike, ki ob izk lopu napetosti še vedno ohranijo vsebino - program ozi -
roma podatke. Kar nam ostane nerazumljivo, je , kako mikroprocesor ve, kateri
program naj začne izvajati in od kod. Zopet se moramo vrniti k signalu za
39
"nastavitev". Mikroprocesor ima prav tako svoj vhod za "nastavitev", ko le-ta
doseže 4-5 V, se v njem sproži vrst n i red ukazov:
čitaj iz trajnega pomnilnika (ROM) vrednost na naslovu "OOOOH" (na pri-
mer za mikroprocesor M68000),
prinesi čitano vred nost v programski števec,
z vrednostjo programskega števca naslovi trajni pomnilnik ter dostavi kodo
prvega ukaza v uka zni register,
izved i ukaz v ukaznem registru,
itd.
Če smo pred tem pripravili na naslovu "OOOOH " pravilno vsebino, tedaj se
izvede prvi ukaz iz niza programskih ukazov uvodnega programa, čigar naloga
je, da programsko pripravi pra vilne podatke v delovnem pomnilniku in ured i
stanja vhodno /izhodnih enot.
Ko smo tako povsem nadzorovano zakorakali v uvodni program (iniciali -
zaci]o}, ne bo več težko računanikausmeriti v take programe, da bo pripravljen
za de lo.
Spoznali smo, da vklop napetosti ni "v trenutku", ampak da to traja tja do
nekaj 1OO ms . Prav tako tudi izklop ni "takojšen", ampak tako počasen, da
lahko v nekaterih večjih računanikih pravočasno zaznamo padanje napajalne
napetosti, na primer za 0,5 V. V tem času sprožimo prekinitev obstoječih
programov in vse trenutne rezultate shranimo na magnetni disk. Vedeti mora-
mo, da zapis nekaj tisoč pomnilnih lokacij ne traja več kot nekaj ms . Ob po-
novnem vklopu napetosti računanik nadaljuje s stanjem programov ob preki -
nitvi .
Veselko Guštin
TOZD Zastopstvo IBM
Generalni zastopnik fir~e
IBM ~ J~gosla~iji
M. Pijadejava 29, Ljubljana
40
Tel.: 061 -322-844