Memória

ROM és a RAM, Hálózati architektúrák

A félvezetős integrált áramkörök elterjedésével nőtt a tárak kapacitása és sebessége, csökkent az ára és fizikai mérete. Megjelent a ROM = Read Only Memory (csak olvasható) tárak, melyek az operációs rendszer fontosabb rutinjait tárolják. Míg a ROM nem felejtő tár - tartalmát kikapcsolt állapotában is megőrzi -, a hagyományos tár szerepét az un. RAM = Random Access Memory (véletlen elérésű) tárelem vette át, amely kikapcsolás után elveszti tartalmát. Kapacitását megabyte-okban mérik.

RAM

Az ilyen memóriát üzemszerűen írható-olvasható tárnak vagy megtévesztően de elterjedten RAM-nak, azaz Random Access Memory = véletlen elérésű memóriának nevezik. A név megtévesztő, mert manapság már minden memória véletlen hozzáférésű, de annyira elterjedt ez a fordítás, hogy most már nem változtatnak rajta. A RAM-nak két fajtája van: a statikus és a dinamikus.

A statikus RAM-ok (SRAM) belsőleg hasonló áramköröket használnak, mint a korábban a kapuáramköröknél bemutatott elemi bitcella. Ezeknek a memóriáknak az a tulajdonságuk, hogy a tartalmuk addig tárolódik, amíg tápellátást biztosítunk. A statikus RAM-ok nagyon gyorsak és nem igényelnek frissítést sem. A tipikus elérési idejük néhány ns (nanosecundum). Emiatt a statikus RAM-ok jól használhatók cache memóriaként.

A dinamikus RAM-ok (DRAM), ezzel ellentétben nem használnak billenőköröket. Ehelyett a dinamikus RAM egy bitcella-tömb, minden cellában egy tranzisztorral és egy kicsi kapacitással. A kapacitásokat fel lehet tölteni, vagy ki lehet „sütni", ezzel két eltérő állapotot tudunk biztosítani a 0 és 1 tárolására. Sajnos a szigetelések tökéletlensége miatt a tárolt töltésmennyiség elszivárogna egy bizonyos idő alatt, így ciklikusan ki kell olvasni az egyes bitcellák tartalmát és vissza kell írni (fel kell tölteni ismét). Ezt a frissítést másodpercenként 200-500 alkalommal kell megismételni. Ezt a folyamatot a dinamikus RAM-ok frissítésének nevezzük. Mivel a dinamikus RAM-oknak csak egy tranzisztor és egy kapacitás kell bitenként (szemben a statikus RAM-ok 6 tranzisztorával), a dinamikus RAM-ok kialakításakor sokkal nagyobb sűrűséget érhetnek el chippenként. Az operatív memóriát ezért szinte kizárólag dinamikus RAM-mal építik fel. A végeredmény, hogy statikus RAM-ból álló cache, és a dinamikus RAM-mal épített operatív tár ötvözi a két memóriafajta jó tulajdonságait.

Dinamikus RAM-ok:

• FPM (Falt Page Mode = gyors lapozási mód) DRAM • EDO (Extended Data Output = kiterjesztett adatkimenet) DRAM • SDRAM (Synchronous DRAM) hibridje a statikus és a dinamikus RAM-nak • RAMBUS • DDR

ROM

A számítógéppel nem csupán a felhasználó programjait működtetjük, de a rendszer saját alapprogramjait is. Ezek egy része olyan, mélyszintű (operációs rendszer alatti) programok, amelyek feladata az adott gép legelemibb 1/O műveleteinek lebonyolítása és magának az operációs rendszernek a betöltése. A betöltés a program, illetve az adatok háttértárolóról (a másodlagos vagy harmadlagos szintről) való beolvasását és az operációs rendszer által a számukra kijelölt memóriaterületre való beírását jelenti. A gép bekapcsolásakor ezek az alapprogramok indulnak el. Ezeket olyan típusú memóriában kell tárolnunk, amely nem veszti el tartalmát a kikapcsoláskor sem. Ezt a fajta memóriatípust ROM-nak (Rend Only Memory = csak olvasható memória) nevezzük. A RAM típus mellett ki kellett fejleszteni tehát olyan memóriafajtákat is, melyek képesek a tartalom tárolására a tápenergia kikapcsolása esetén is.

ROM-ok:

• Bizonyos indokolt esetekben a csak olvasható típusú memória tartalmát is meg kell változtatni. Hogy a cégeknek könnyebbé tegyék a ROM-alapú termékek fejlesztését, kitalálták a PROM-ot (Programmable ROM = programozható ROM). A PROM ugyanolyan, mint a ROM, azzal a különbséggel, hogy a felhasználó írhatja be a tartalmát egyszer. • E vonalban a következő találmány az EPROM (Erasable PROM = törölhető PROM volt, amit nem csak írni, de törölni is lehetett. Itt a chip egy kvarcablakon keresztül pár percig tartó erős ultraviola sugárzás hatására minden bitet 1-be állít és a beprogramozást ismét el lehet végezni. • Az EPROM-nál még fejlettebb az EEPROM, amit impulzusokkal lehet törölni ahelyett, hogy be kelljen tenni egy speciális kamrába, és ultraviola sugárzásnak kelljen kitenni. Ráadásul az EEPROM-ot helyben lehet programozni, míg az EPROM-ot csak egy külön erre kifejlesztett EPROM-programozó készülékkel.

Az EEPROM-ok nem vehetik fel a versenyt a DRAM-okkal, vagy az SRAM-okkal, mert azoknál 10-szer lassabbak, és 100-szor kisebb kapacitásúak, ráadásul többe is kerülnek. Általában akkor használják őket, mikor a feszültség nélküli tároló tulajdonságaik elengedhetetlen, illetve a fejlesztés során a még nem végleges állapotot tesztelik. De ezekkel a tárolókkal találkozunk a gyorsan változó szabványoknak és protokolloknak köszönhetően a készülékeink többségében (pl. mobiltelefon). A szervizekben egy erre alkalmas berendezéssel az újraprogramozás elvégezhető.

Hálózati architektúrák

A mai, modern számítógép hálózatok tervezését strukturális módszerrel végzik, vagyis a hálózat egyes részeit rétegekbe (layer) vagy más néven szintekbe (level) szervezik, melyek mindegyike az előzőre épül. Az azonos szintű rétegek csak egymással kommunikálnak. E kommunikáció szabályait protokollnak nevezzük, s az egymást követő protokollok halmazát protokoll stack-nek hívjuk. Az elküldeni kívánt üzeneteknek egy ilyen protokoll stack-en kell végigmenni, amíg elér az átvivő közeghez. Az áthaladás során minden protokoll hozzácsatolja a saját információs fejrészét. A felsőbb réteg az alatta lévő réteg szolgáltatásait használja. A rétegek közötti elemi műveleteket a réteginterfész definiálja. A legfontosabb, hogy ez az interfész minden réteg között tiszta legyen olyan értelemben, hogy az egyes rétegek egyértelműen definiált funkcióhalmazból álljanak. Ez egyszerűvé teszi az adott réteg különböző megoldásainak a cseréjét, hiszen a megoldások az előbbiek alapján ugyanazt a szolgáltatást nyújtják a felettük lévő rétegnek, segítve a nyílt rendszerek kialakítását. A rétegek és protokollok halmazát hálózati architektúrának nevezzük.

OSI modell

A rétegek feladataira, felosztásukra vonatkozó hálózati rétegmodellt OSI (Open System Interconnection) néven 1980-ban adta ki az ISO (International Standards Organization). Ez nem szabvány, csupán egy hivatkozási modell, amely nem határoz meg protokollokat, sem interfészeket. Azt mondja meg, hogy milyen rétegekre kell osztani egy hálózatot, s mi a rétegek feladata. E szerint egy hálózatot hét rétegre osztunk:

Adatátvitellel foglalkozó rétegek

1. Fizikai réteg (Phisical Layer): a bitek kommunikációs csatornára való kibocsátásáért felelős. Ide tartozik a csatlakozások elektromos és mechanikai meghatározása, átviteli irányok megválasztása, stb.

2. Adatkapcsolati réteg (Data Link Layer): feladata egy hibátlan adatátviteli vonal biztosítása a "szomszéd" gépek között. Az adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, továbbítja, a nyugtát fogadja, hibajavítást és forgalomszabályozást végez.

3. Hálózati réteg (Network Layer): a kommunikációs alhálózatok működését vezérli, feladata az útvonalválasztás a forrás és a célállomás között. Különböző hálózatok eltérő méretű címmezővel és csomagokkal rendelkeznek. Ez a réteg gondoskodik a hálózatok között a csomagtovábbítással kapcsolatos szerkezetről, valamint a sorrendből kieső csomagok megfelelő újraegyesítéséről, felhasználva a csomagokban található sorszámra vonatkozó információt. Az utolsó réteg, amely ismeri a hálózati topológiát.

4. Szállítási réteg (Transport Layer): feladata a végpontok közötti hibamentes átvitel biztosítása. Már nem tud a hálózati topológiáról, csak a két végpontban van rá szükség. Feladat lehet, például az összeköttetések felépítése és bontása, csomagok sorrendhelyes elrendezése, stb.

Logikai összeköttetéssel kapcsolatos rétegek

5. Viszonyréteg (Session Layer): lehetővé teszi, hogy két számítógép felhasználói kapcsolatot létesítsen egymással. Jellegzetes feladata a logikai kapcsolat felépítése és bontása, párbeszéd szervezése (pl. félduplex csatornán). Elláthat szinkronizációs (ill. ellenőrzési) funkciót ellenőrzési pontok beépítésével.

6. Megjelenítési réteg (Presentation Layer): az egyetlen, amelyik megváltoztathatja az üzenet tartalmát. Tömörítést, rejtjelezést, kódcserét (ASCII - EBCDIC) végezhet el.

7. Alkalmazási réteg (Application Layer): széles körben igényelt szolgáltatásokat tartalmaz. Ilyen alapvető igényt elégítenek ki, például a file-ok tetszőleges gépek közötti másolását lehetővé tévő file transfer protokollok.

LAN

A hálózatok olyan önálló számítógépekből állnak, amelyek egy közös adatátviteli közegen keresztül képesek egymással kommunikálni. A LAN-oknak a kis földrajzi területekre, mint például egyetlen épületen belüli, vagy egy egyetem területére korlátozódó hálózatokat nevezzük. Ennek ellenére a helyi hálózatok nem feltétlenül egyszerűen tervezhetők, hiszen több ezer felhasználó által használt sok száz számítógépet is összeköthetnek. A hálózati protokollok és a tömegkommunikációs eszközök különböző szabványainak kifejlesztése tette lehetővé a LAN-ok elszaporodását világméretű szervezetekben üzleti, illetve oktatási célokra.

Hálózatok összekapcsolása

Manapság LAN-jainkat egy nagyobb hálózathoz, általában egy WAN-hoz kapcsoljuk, ezért szükségessé válik olyan eszközök használata, amelyek ezen kapcsolatokat magvalósítják. Repeater (jelismétlõ) Egyszerû jelerõsítést végez, azaz a fizikai méretkorlátok átlépését oldja meg. A beérkezõ jeleket újra digitalizálja, így a jeltorzulást is kiküszöböli. Nem oldja meg viszont az idõkorlátok (távolságból adódó) és a forgalomtorlódás problémáját. Az OSI modell 1. szintjén dolgozik. Bridge (híd) Egy tárolva továbbító eszköz. Beolvassa a teljes keretet, ellenõrzi, majd a célállomás hálózatába továbbítja és így nem terheli a többi hálózati részt. Feloldja az idõkorlát problémáját. Csak azonos típusú hálózatok köthetõk össze vele, mint pl.: Ethernet Ethernettel. Az OSI modell 2. szintjén dolgozik. Router (forgalomirányító) Ellátja a bridge funkcióját, emellett azonban útvonalválasztást is végez. Emiatt képes eltérõ típusú hálózatokat is összekapcsolni. Az OSI modell 3. szintjén dolgozik. Gateway (átjáró) A teljes OSI modellt átfogja és bármelyik szinten képes protokoll átalakítást végezni.