1 / 55

INFORMATIKA II.

INFORMATIKA II. Oktató: Vránicsné Horváth Ildikó e-mail: vranicsi@etk.pte.hu. Informatika II. A számítógépekkel és perifériákkal kapcsolatos alapfogalmak, működési elvek megismerése. Legfontosabb felhasználói programok készség szintű ismerete. Előadás anyaga. Jel, adat, információ

drake
Download Presentation

INFORMATIKA II.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. INFORMATIKA II. Oktató: Vránicsné Horváth Ildikóe-mail: vranicsi@etk.pte.hu

  2. Informatika II. • A számítógépekkel és perifériákkal kapcsolatos alapfogalmak, működési elvek megismerése. • Legfontosabb felhasználói programok készség szintű ismerete

  3. Előadás anyaga • Jel, adat, információ • Hardver, szoftver, förmver alapfogalmak. • Általános számítógép modell, főbb funkcionális elemek megismerése • Mikroszámítógép felépítése • Processzor működése • Perifériák osztályozása • Háttértárolók • RAID technológiák

  4. Ajánlott irodalom • Órai jegyzet • Cserny László: Mikroszámítógépek • Ambruszt Ferenc: IT alapismeretek • RAID tutorial: http://www.acnc.com/04_00.html

  5. Számonkérés • VIZSGA • Gyakorlat: 3 db ZH – mindegyik 61%-os teljesítménytől fogadható el. • A vizsga feltétele a 3 sikeres ZH teljesítése • A vizsgán a félévközi teljesítés 50%-os súllyal számít. • A gyakorlatokon és az előadáson való részvétel (TVSZ szerint) • A vizsga formája: írásbeli számonkérés(teszt és esszékérdés)

  6. Bevezetés KÖZLEMÉNY ADAT FORMAI INFORMÁCIÓ TARTALMI • Döntéshozatal: • Információ:ami egy adott helyzetben bizonytalanságunkat csökkenti • Adat: Jelentéstől megfosztott jelsorozat betű (alfabetikus), szám (numerikus) stb.

  7. Alapfogalmak • Informatika: • az a tudományág, ami az információ keletkezésével, továbbításával, feldolgozásával foglalkozik. • Adatfeldolgozás: az adatokon végzett átalakítások, műveletek • GÉPI ADATFELDOLGOZÁS LÉPÉSEI: • Adat előkészítése (feldolgozásra alkalmas forma) • Adatbevitel • Adatfeldolgozás (előre meghatározott lépéssor alapján) • Adatkihozatal

  8. Alapfogalmak • Hardver (hardware):a számítógép fizikai, műszaki része. • Szoftver (software): a számítógépet működőképessé tevő programok összessége • Förmver (firmware): olyan számítógépi feladatok, elsősorban a gép általános vezérlésére szolgáló algoritmusok, amelyek a felhasználók szemszögéből állandóak, de célszerű cserélhetőségüket biztosítani. Ezek a ROM-ban vannak elhelyezve, így a tár cseréjével a program is cserélhető. Ez a megoldás a firmware.

  9. Számítógépek csoportosítási lehetőségei • Gépek műveleti sebessége • MIPS (Millions of instructions per second • MOPS (Millions of operations per second) • MFLOPS (Millions of floating point operations per second) • Órajel frekvencia • Áramköri egységek technológiája • Sínrendszer szélessége • Szóhosszúság • Memória adatátviteli sebessége (Mbyte/sec) • Perifériás egységek adatátviteli sebessége (Mbyte/sec)

  10. Számítógépek csoportosítása(teljesítmény, sebesség) • Szuperszámítógépek (több processzor) • Nagygépek (több felhasználó egyidejű kiszolgálása) • Mikroszámítógépek (egy-egy felhasználó kiszolgálására) • PC (nyílt architektúra) • Célszámítógépek • Elektronikus esztergagép • Autó fedélzeti számítógép • Navigációs rendszer

  11. Számítógépek csoportosítása(kezelt folyamatok száma) • SISD(Single Instruction Stream Single Data Stream)Egy utasításfolyamat-egy adatfolyam feldolgozása • 1 CU, 1 ALU, egy időben egy utasítás végrehajtása Hagyományos Neumann-elvű gépek • SIMD (Single Instruction Stream Multiple Data Stream)Egy utasításfolyamat-többszörös adatfolyam feldolgozása • 1CU, több ALU, egy időben egy és ugyanaz az utasítástöbb adaton • MIMD (Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream) • Microprocesszoros gépek

  12. Számítógépek jellemzői • A gép tartalmaz egy közös tárolót (utasítások, adatok) • A gép vezérlőegysége a tárolt program utasításait sorra, egyenként végrehajtja(utasítás számláló regiszter-a köv. utasítás tárolóbeli helyének címe) • Aritmetikai-logikai egység(bináris kódolás - elemi logikai műveletek) • Perifériák – adatok és program ki/behzatala

  13. Számítógép erőforrásai Tápegység220V 5,9,12V

  14. Számítógép működése • Program: • a számítógép operatív memóriájában található, egymást követő rekeszekben elhelyezve, az egymás után végrehajtandó utasítások sorozataként. • A CPU beolvassa a memóriából ezek közül az utasítások közül az elsőt, és kiszámolja, hogy hányadik rekeszben kezdődik a következő utasítás. (utasítások mérete) • A beolvasott utasítást a CPU értelmezi, majd végrehajtja. Ezután a már kiszámolt sorszámú rekeszből beolvassa a következő utasítást, és azt is végrehajtja hasonló módon. • Ezt a műveletet ismétli a CPU mindaddig, amíg áramot kap. • Szükséges, hogy amikor a számítógép áramot kap, akkor a CPU ezt az ismétlődő folyamatot el tudja kezdeni. Ezért a CPU nyomtatott áramköri lapja úgy van megtervezve, hogy induláskor mindig egy meghatározott sorszámú rekesz tartalmát töltse be, mint végrehajtandó utasítást. • Itt elhelyezik annak a programnak az első utasítását, amely képes a számítógépet alaphelyzetbe hozni, és lehetővé teszi annak használatát, más programok elindítását. (Operációs rendszer)

  15. CPU

  16. CPU – CU(vezérlő egység) • Regiszterek: egy-egy adat átmeneti befogadására szolgáló, 16-32-64.. bit hosszúságú, gyors működésű tárolóhelyek • CPU legfontosabb regiszterei: • PC (Program Counter)-Utasításszámláló regiszter: a tárolt program soronkövetkező utasításának memóriabeli címét tárolja • IR (Instruction Register)-Utasításregiszter, amely a tárolóból előkeresett, végrehajtandó utasítást befogadja a feldolgozás időtartamára. • CR vagy FR (Control/Status Register, Flag Register) – vezérlő/állapotjelző regiszter, az aktuális processzorállapotot visszatükröző és vezérlési előírásokat is tartalmazó reg.

  17. Gépi kódú utasítások feldolgozásának folyamata • PC tartalma alapján az utasítás kikeresése és átvitele az utasításregiszterbe (IR) • A PC tartalmának növelése 1 utasításhosszal-soronkövetkező utasítás helye • Lehívott utasítás értelmezése, dekódolása (milyen feladatot kell végrehajtani) – operandus memória beli helye, végrehajtási fázis • Adat előkészítése műveletvégzéshez – áthelyezése az AC-be. • Művelet végrehajtása • Eredmény előírt helyre történő elhelyezése

  18. Műveleti vezérlés lehetőségei A vezérlőegység a dekódolás után vezérli a gép egyészét, a különböző helyeken lévő áramköri egységek szintjén. • Huzalozott logikával történő műveleti vezérlés • Bonyolult áramköri rendszer segítségével állítja be a gép egyes részeinek állapotát. • Mikroprogramozott módon (Wilkes-1951) • Utasítás műveleti kódja elindít egy elemi vezérlési lépéseket tartalmazó mikroprogramot. (ROM)

  19. CPU – ALU (műveletvégző) • Regiszterei: • AC – akkumulátor regiszter • Második operadnduszt befogadó regiszter (esetleges) • SP (Stack Pointer Register) – a veremtároló (stack) használatát biztosítja. • Veremtároló: spec. Tároló, ami: • az alprogramok kezelését segíti • Aritmetikai műveletek végrehajtásának szervezése (operandusok, részeredmények tárolása)

  20. Memória • RAM: Random Access Memory, Közvetlen Elérésű Tároló. • írható/olvasható memóriának is nevezni. • a benne tárolt információt csak addig őrzi meg, amíg áram alatt van. • ROM: Read Only Memory, Csak olvasható tár. OIvasása a RAM-mal megegyező módon történik, ilyen szempontból a CPU sem érzékel különbséget.

  21. RAM-ROM • A különbség a tárolási módban van: A RAM-mal ellentétben nem a benne folyó áram tárolja a bitek értékét, hanem a legyártása során beleégetik, hogy melyik rekesz melyik bitje milyen értékű. Ez azt is jelenti, hogy ezt követően már nem módosítható a tartalma, azonban nem is igényel a megőrzéséhez energiát. • Ennek köszönhetően ROM-ot használnak például a számítógép bekapcsolásakor végrehajtandó, illetve a számítógép működése során mindig elérhető helyen tartandó programrészleteket tartalmazó rendszer utasításainak tárolására is. • Basic Input/Output System azaz BIOS néven nevezzük, azaz magyarul Alapvető I/O-Rendszer. Ez tartalmazza a számítógép elindításakor a CPU által elsőnek betöltött utasítást, és ezzel a számítógép elindítását lehetővé tevő programot. Ezenkívül ebben találhatók az alapvető periférikezelési programok, amelyekre minden további program a gép működtetését építi.

  22. ROM • PROM: Programmable ROM, azaz programozható ROM. A ROM egy olyan változata, amely eredetileg nem tartalmaz semmiféle adatot. Az adatokat a felhasználó juttatja bele, valósággal beleégetve azokat, majd ezt követően már úgy viselkedik, mintha ROM lenne, azaz a beleégetett információt bármikor ki lehet belőle olvasni, megváltoztatni azonban már nem lehet. • EPROM, Erasable PROM: Ez is programozható ROM, de ha a csipet ultraibolya fény éri, akkor a tartalma törlődik, és ezután új tartalommal lehet feltölteni. Éppen ezért nevezik ezt a fajtát törölhető PROM-nak. Többek között ilyen EPROM-okat használnak a számítógépek elindítására, ha nem akarják a számítógépet másra használni, mint hogy hálózatban dolgozva egy másik gép elérhető legyen. Ilyenkor az egyébként mágneslemezen található rendszerindító programokat égetik bele. Ezt nevezik Boot-EPROMnak. (A gép indítási folyamatát nevezik angolul boot-nak.)

  23. Mit találunk a házon belül?

  24. Alaplap • Fő funkciója: • a számítógép főbb egységeinek integrációja • További eszközök (kártyák) integrálása • A számítógép működéséhez kommunikáció kell! Nézzük meg az eszközök milyen felületen kapcsolódnak!

  25. ISA, EISA busz

  26. Sín vagy buszrendszer Szabványok Hasznos link: http://dmoz.org/Computers/Hardware/Buses/

  27. Mi a busz? A busz a számítógép-architektúrákban a számítógép olyan, jól definiált része, alrendszere, amely: • lehetővé teszi adatok vagy tápfeszültségek továbbítását a számítógépen belül • vagy számítógépek, illetve a számítógép és a perifériák között. Eltérően a pont-pont kapcsolattól, a busz logikailag összekapcsol több perifériát ugyanazt a vezetékrendszert használva. Minden buszhoz számos csatlakozó tartozik, amelyek lehetővé teszik a kártyák, egységek vagy kábelek elektromos csatlakoztatását.

  28. Történet:Első generációs buszrendszer • A korai számítógép buszok huzalkötegek voltak, amelyek összekötötték a memóriákat és a perifériákat. Ezeket a huzalkötegeket nevezték később elektromos buszoknak vagy buszvonalaknak. Majdnem mindig volt egy memória busz és egy periféria busz, és mivel ezek eltérő funkciókat valósítottak meg, ezért különböző utasítások, teljesen más időzítések, és protokollok tartoztak hozzájuk.

  29. CPU vezérelt „mindent” • A kommunikációt a CPU vezérelte, a periféria vezérlők felé az adatok írása és olvasása előre meghatározott memóriaterületeken keresztül történt (legtöbb esetben), a központi órajeleknek megfelelő sebesség mellett. A külső egységek a CPU egy csatlakozójára adott jellel jelezték, hogy kiszolgálási igényük van, amihez általában valamilyen megszakítás (interrupt) is hozzá volt rendelve.

  30. Megszakítások • Kidolgozták a perifériák megszakítási rendszerét, amely biztosította a CPU által végzett művelet megszakítását. A megszakításokat prioritási csoportokba rendezték, mivel a CPU egyszerre csak egy feladatot tudott végrehajtani, így az időkritikus perifériális műveletek kapták a legmagasabb prioritást. A megszakításhoz rendelt program végrehajtása utána CPU visszatért a következő, alacsonyabb szintű megszakítási programhoz, vagy ha az nem volt, a főprogram végrehajtásához.

  31. Problémák • Gyors CPU – lassú perifériavezérlő • Gyakorlatilag minden művelethez a CPU-t igénybe kellett venni (más feladatok végzésére már esetleg foglalt volt), tehát a CPU valódi áteresztőképessége drasztikusan leesett. • Néhény busz rendszer konfigurálása nagyon bonyolulttá vált, ha minden "polcról levett" berendezéssel együtt kellett működnie. ( alaplapokon és a csatolókártyákon lévő kisméretű kapcsolók (jumper) megjelenése, amelyek megfelelő helyre dugásával a memória címek, az I/O címek, megszakítási címek és prioritások bizonyos határok között, de megváltoztathatók voltak.)

  32. "Második generációs" busz rendszerek • NuBus • Ezek a buszok mereven két részre osztották a "világot": • az egyikbe a CPU és a memória tartozott, • a másikba pedig a számos vezérlőegység, • a két világ közötti kapcsolatot a busz vezérlő (bus controller) biztosította. • Ez a megoldás megengedte a CPU sebességének növelését anélkül, hogy buszra hatással lett volna. • a terhelést a CPU-ról a csatolókártyák felé mozdította

  33. Jobb teljesítmény • 8 bites párhuzamos buszok • 16 bites, majd a 32 bites adatutak (szoftver segítségével történő konfigurálás, most ezt szabványosították, mint Plug-n-play)- a manuális jumper dugdosás kiváltására

  34. Előnyök • a buszon lévő egységek azonos sebességgel kommunikálnak egymással. • a CPU és memória függtelenné vált az egyéb berendezésektől (a CPU és memória sebességét addig lehetett emelni, amíg a technikai lehetőségek azt lehetővé tették )

  35. Probléma • az adat ki-bevitel továbbra is szűk keresztmetszetet jelent • videó kártyák • PCI buszok már nem elég gyorsak, • AGP buszok • nagyteljesítményű (high-end) videó kártyák már az új PCI Express buszokat igénylik.

  36. A PCI (Peripheral Component Interconnect) sínrendszer • Intel – 1991 • ISA buszrendszer kiegészítésre 'patchelésére‘tervezték • 'PCI bridge’ felelős a CPU és a PCI perifériák közötti forgalom bonyolításáért • Speciális pufferrel rendelkezik, melynek segítségével a CPU a transzfer befejezése előtt már más feladattal foglalkozhat A puffer és a perifériák közötti tényleges adatátvitelt a CPU helyett a PCI bridge vezérli.

  37. AGP(Accelerated Graphics Port ) • Intel – 1997Gyorsított grafikus port • AGP (1x): 66MHz , 8 bytes/clock, 266MB/s [3.3V or 1.5V signal swing ] • AGP 2x: 133MHz, 8 bytes/clock, 533MB/s [3.3V or 1.5V signal swing] • AGP 4x: 266MHz clock, 16 bytes/clock, 1066MB/s [1.5V signal swing] • AGP 8x: 533MHz clock, 32 bytes/clock, Bandwidth: 2.1GB/s [0.8V signal swing],

  38. USB (Universal Serial Bus) • teljeskörűen Plug and Play(korábban dipswitch, jumper, szoftver) • összes modern operációs rendszer támogatja • azonos felépítésű, akár PC akár Mac • Osztható - USB hubok(Minden USB bővítőkártyán van egy integrált ún. root hub (gyökérhub). Erre csatlakoztathatunk USB eszközöket, vagy akár egy külső hubot) • USB 1.0 (1,5 Mbit/sec) vagy 1.1 (12 Mbit/sec) • USB 2.0 van (480 Mbit/sec)

  39. USB eszközök • Pendrive • USB Merevlemez • Fényképezőgép • Nyomtató • Hangeszközök, pl. hangkártya • Egér • Billentyűzet • Ethernet hálókártya • WLAN hálókártya • Gamepad • Tunerkártya (TV-nézéshez, video-digitalizáláshoz) • Soros-, párhuzamos- és infra-port • Webkamera, és még sok más egyéb eszköz

  40. Összehasonlító adatok

  41. Külső eszközök kommunikációja • perifériák - saját buszok használata • SCSI • IDE (nem foglaltak minden diszk egységhez egy-egy busz csatlakozót) • Új szemlélet: • Helyi busz (belső busz) • Külső busz

  42. Harmadik generációs buszok • HyperTransport • InfiniBand Ezek a buszok rendelkeznek azzal a tulajdonsággal, hogy a képesek nagysebességű kommunikációra a CPU, memória, videó kártyák irányába, de ugyanakkor a sokkal lassabb perifériákkal (lemezegység) is együtt tudnak működni. Kezelésük már inkább szoftveres megoldásokat igényel, mint hardveres beavatkozásokat.

  43. Megvalósítások • párhuzamos buszok (parallel) • amelyek egyidőben általában egy szót visznek át a vezetékeken • soros buszok (serial) • amelyek bit-soros formában továbbítják az adatokat. • USB, FireWire, Serial ATA

  44. Példák belső számítógép buszokra(párhozamos) • CAMAC nukleáis mérőrendszerekhez • Extended ISA vagy EISA • Industry Standard Architecture vagy ISA • NuBus vagy IEEE 1196 • Peripheral Component Interconnect vagy PCI • VESA Local Bus vagy VLB vagy VL-bus (videókártyákra)

  45. Példák belső számítógép buszokra(soros) • HyperTransport • I2C • PCI Express or PCIe • Serial Peripheral Interface Bus vagy SPI bus

  46. A sínrendszer felépítése • címsín, amely az eszközök címzését szolgálja, azok címét továbbítja rajta a processzor, szélessége 32 (esetleg 64) bitnek megfelelően ugyanennyi vezeték; • adatsín, amelyen keresztül a továbbítandó adatot küldi, vagy fogadja a processzor. Az adatsín szélessége többnyire 32 (vagy 64) bit, illetve ugyanennyi vezeték; • vezérlősín, amelynek vezetékeit a processzor a vezérlőjelek kiküldésére, vagy azok fogadására használja fel. A vezérlőjelek száma változó, általában 10-15 körül van minimálisan.

  47. Példák külső számítógép buszokra (párhuzamos) • Advanced Technology Attachment vagy ATA (megfelel a PATA, az IDE, az EIDE, az ATAPI stb. megnevezéseknek) lemez/szalag priféria csatolásához kialakított busz(az eredeti ATA párhuzamos, de létezik a soros ATA vagy Serial ATA busz is, lásd később) • Centronics párhuzamos (általában egy berendezés csatolására, esetleg láncban 2 egységre) • PCMCIA, úgy is ismert, mint a PC kártya, leggyakrabban a hordozható és laptop gépekben használják, de egyre inkább háttérbe szorul a USB és beépített hálózati és modem kapcsolódási lehetőségek miatt. • SCSI Small Computer System Interface, lemez/szalag egység csatlakoztatására szolgáló busz

More Related