A számítógép

1. A számítógép Informatika 6. előadás Informatika előadások - KVIFK I2 Készítette: Nagy Sándor

2. A matematikai modellek A matematikai modellek célja elméleti elvárások megfogalmazása egy - a technikai lehetőségek függvényében - megépítendő, matematikai számításokat megkönnyítő berendezéshez Az első megfogalmazás:Matematikai gép - véges automata, egy véges sok alkatrészből álló berendezés, amely véges sokféle bemenő jelből véges sokféle kimenő jelet képes előállítani.  aritmetikai egység igénye, műveletek fontossága

3. A matematikai modellek A Turing-gépEgy olyan véges automata, amelyhez legalább két, legalább egyik irányban végtelen, író-olvasó fejjel ellátott adatrögzítő szalaggal van ellátva  adathordozók fontossága A RAM-gép Egy olyan Turing-gép, amelyben az adat- és a programtárolást egy közvetlen elérésű tárral oldják meg  operatív memória igénye

4. A Neumann elvek A számítógép legyen olyan univerzális elektro-nikus eszköz (Turing-gép), amelyre igazak az alábbiak: • A soros működés elveAz eszköz egymás után, lépésenként hajtsa végre az utasításokat • A bináris tárolás elveA teljesen elektronikus megvalósíthatóság érdekében csak két jelszintet használjon • Egységes tárolás elveLegyen egy adattároló egysége, ahol hasonló elven a programokat és az adatokat is tárolhatja

5. Gyakorlati megvalósítás az alaplap, a sz.gép lelke • Az aritmetikai-logikai egység, a processzor • A központi adattároló egység a RAM, az alapvető működtető programok helye a ROM vagy EPROM • Kapcsolat a tároló és az ALU között, a belső adatbusz és a buszvezérlő • Kapcsolat a külvilággal, a periféria csatoló helyek, az interface-ek, a slot-ok és a port-ok • A munkavégzés ütemezése órajel segítségével

6. A számítógép alapvető paraméterei • Processzorsebesség és az egyszerre feldol-gozható bitek száma (1,4 gigahertz, 2×32 bit) • A RAM felépítése, mérete, kiolvashatóságá-nak sebessége (S- és DRAM, 128 megabájt, 100-133 megahertz) • Az adatátvitel jellege és sebessége az egyes chipek között (PCI-busz, SCSII csatlakozó, 133 megahertz) • Az adatátvitel sebessége a RAM és néhány fontos periféria között (DMA, AGP)

7. Csoportosíthatóságfelhasználói szempontok szerint • Mikroprocesszoroscélautomaták - csak alaplap + fixen bekötött I/O egységek. A prog-ramokat az EPROM-ban tárolják, az eszköz képességei nem bővíthetők (pl. háztartási gépek) • Univerzális célautomaták - adathordozó olvasóegységével bővített célgépek, amelyekaz EPROM-ban tárolt vezérlőprogram segítsé-gével képesek egy adott típusú adathorozón rögzített programot futtatni. (pl. játékgépek, digitális mérlegek)

8. Csoportosíthatóságfelhasználói szempontok szerint • Univerzális mikroprocesszoros számítógépek - modulrendszerűen épített, igény szerint bővíthető eszközök, amelyek képesek operációs rendszerek befogadására, ezáltal lehetséges sokoldalú felhasználásuk (pl. PC) • Multiprocesszoros számítógépek - párhuza-mos adatfeldolgozásra alkalmas eszközök, amelyeket speciális op. rendszer vezérel. Az eszköz több program párhuzamos futtatásárais alkalmas

9. A PC moduláris jellege • Alaplapra épített NYÁK-csatlakozók,slotok,amelyek lehetővé teszik, önálló működésrenem képes, de saját vezérlőegységgel rendel-kező, funkcióbővítő egységek csatlakoztatását • Alaplapra épített párhuzamos portok, amelyek lehetővé teszik önálló vezérléssel rendelkező, funkcióbővítő egységek csatlakoztatását. • Alaplapra épített soros vagy USB portok, amelyek lehetővé teszik egyszerű adatbeviteli eszközök csatlakoztatását.

10. Fontosabb funkcióbővítő egységek • Monitorvezérlő kártyák, meghatározzák a színmennyiséget, a frissítési frekvenciákat • Hálózati kártyák, elvégzik a hálózati állapot-figyelést, a csomagokra bontást és össze-állítást, a csomagtovábbítást és felszedést • Multimédia eszközök vezérlőkártyái, hangkártyák, hangdigitalizálók, MIDI-eszköz illesztők, TV-kártyák és képdigitalizálók • SCSII felület vezérlőkártyája, adathordozók, és képdigitalizálók számára

11. Fontosabb adathordozók - optikai eszközök • Lyukszalag és lyukkártya - ahol az egy sorban elhelyezkedő lyukak „mintázata” adja a kiolvasan-dó kódot. A lyukakon lámpával világítanak keresz-tül és fotodiódával érzékelik a fény jelenlétét az adott pozícióban • CD - ahol a műanyag felületben kialakított mélyedésekből a fény interferenciával verődik vissza, illetve ahol a réteg törésmutatójának megváltozása változtatja meg a visszavert lézersugár útját • DVD - „többrétegű” eltérő kódolási technikájú CD

12. Fontosabb adathordozók - mágneses eszközök • Mágnesszalag - amin a jeleket a mágneses térerősség változása hozza létre. Ez a változás olvasáskor feszültséget indukál az olvasófejben. az eszköz analóg jelek tárolására is alkalmas • Floppy - ahol dipólusos molekulákat tartalmazó réteget visznek fel a hordozó korongra. Íráskor az egységes polaritású felület egyes molekula-csoportjainak irányultsága változik meg. Olva-sáskor ez az irányváltás indukál feszültséget • Merevlemez - floppylemezekből alkotott oszlop, ahol minden lemeznek saját I/O feje van.

13. Az adathordozók elvi felépítése • Közvetlen elérésű eszközök - két önálló részből állnak: egy adat- és egy nyilvántartó területből. Mindkettő a formatálás/inicializálás során jön létre. A nyilvántartó terület egy „adat-tábla”, ahol a fájlok adatait, elérhetőségüket és az elvi könyvtárak rendszerét tárolják. Ezt szo-kás „FAT”-táblának nevezni és ez a bejegyzés-könyvtár a gyökérkönyvtár. • Soros elérésű eszközök - csak adatterületből állnak, néha egy fájljegyzék kialakítható a szalag elején. A fájlokra nem lehet rákeresni.

14. Fontosabb perifériák Pozícióérzékelést lehetővé tevő technikai megoldások, az eszköz egy helyzetjelző adatsort bocsát ki. • Billentyűzet • Egér • Botkormány • Lapolvasó, képdigitalizáló • Digitális fényképezőgép • Monitor • Hangkártya + hangszórók • Nyomtató Az eredeti képet pixelekre bontják Nagyfelbontású TV, képjavító funkciókkal Eltérő technikai megoldások eltérő grafikai, színkialakítási képességek és ezáltal eltérő felhasználási területekkel

15. Az operációs rendszer feladatai • A hardverillesztések elfedése • Felhasználói szoftverek futtatása • Kapcsolat a felhasználóval Az operációs rendszer lehetővé teszi, hogy a felhasználó különböző eszközökkel bővítse számítógépét és ezeket az eszközöket külön-böző felhasználói programok segítségével használják. Megkönnyíti a fejlesztők munkáját, akik szabványos felületre készíthetik eszközeiket.

16. Karakteres operációs rendszer • Parancsvezérlés • Szigorú szintaktika • Nehézkes kezelés, inkább mennyiségi változások • Kis helyigény • Hardver-igénytelenség • Könnyű telepítés

17. Karakteres operációs rendszer felépítése • Kis helyigényű alapprogramok • Állandóan elérhető utasításkészlet • Segédfunkciók külső fájlokban • Vezérlőprogramok az alapvetőeszközökhöz • Eszközbeállító batch fájlok

18. Grafikus operációs rendszer • Objektum-„orientáltság” • Eseményvezérlés • Kötetlen kezelés • Egységes szoftver- és hardvererőforrás kezelés • Nagy helyigény • Nagy hardverigény • Nehézkes telepítés a sok illesztés miatt

19. A grafikus operációs rendszer felépítése • Rendszervezérlő „gerinc”-programok • Állapotnyilvántartó bejegyzésfájlok • Programvezérlő segédfájlok, driverek • Grafikus és egyéb segédfájlok, amelyek a kezelőfelület egységes arculatát és felhasz-nálhatóságát biztosítják

20. A hálózat szükségessége Gyorsabb, pontosabb és nagyobb adatmennyiséget tartalmazó üzenetek továbbításának lehetősége, az egyes csomópontok lehetőségeinek jobb kihasználása, munkamegosztás lehetősége. Az operációs rendszerek többsége támogatja egyszerűbb hálózatok kialakítását. Segítségükkel kiszolgáló alapú (Client-Server) vagy egyenrangú (Peer to Peer) hálózatok készíthetők.

21. A hálózat definíciója Informatikai értelmezés: Minden olyan kommunikációs rendszer, amelyben meghatározott csomópontok között, előre definiált közegekben és rögzített szabályok szerint zajlik a kommunikáció. Csomópontok: Többnyire számítástechnikai eszközök Közegek: Természetesek és mesterségesek - pl. kábelek Rögzített szabályok: protokollok

22. Csomópont-típusok • Hálózati csatlakozópontok • Jelerősítők és jelelosztók • Kapcsolók és hidak • Központi adattárolók - szerverek • Speciális erőforrással rendelkező eszközök - pl. hálózati nyomtatók • Forgalomirányítók

23. Adatátviteli közegek • Természetes közegek, elsősorban a levegő • Koaxiális (árnyékoló-burkolatú) kábel,50 ohm-os,maximum 100 méteres szegmens, nem megbízható csatlakozóval • Csavart érpárakból álló kábel, amely többfajta minőségben készül, és bár csak 60 m-es szegmensekben telepíthető, jobbak az átviteli képességei és csatlakozó felülete. • Üvegszálas kábel, akár 3 km-es szegmensek-ben telepíthető, megbízható adattovábbítás és jó csatlakozó felületek

24. Hálózat elvi felépítése • Topológia: az eszközök fizikai összekapcso-lásának rendszere, az adatáramlás logikai rendje • Jellegzetes topológiákBusz vagy sinGyűrű és dupla gyűrűCsillag és kiterjesztett csillagFaHálóCelluláris

25. Hálózatok kiterjedése • Személyes hálózat - PAN • Helyi hálózat - LAN • Városi hálózat - MAN • Nagytávolságú hálózat - WAN • Naprendszerbeli hálózat - SAN

26. Hálózatok felépítése • Műholdas - mikrohullámú távolságáthidalás • Gerinckábel - szabvány szerint üvegszállal, önálló kábelcsatornában • Fekvőkábel - kábelcsatornába telepített koax- vagy csavartérpárral • Lengőkábel a rögzített fali csatlakozó és a hálózati eszköz között

27. A hálózat-tervezés főbb lépései • Felhasználói igények felmérése • Rendelkezésre álló eszközök felmérése • Szerverközpontok helyének meghatározása • Gerinchálózat nyomvonalának meghatározása • Elosztó központok helyének rögzítése • Végfelhasználói mikrohálózatok kialakítása