A számítógép felépítése

1. A számítógép felépítése

2. A Neumann-elvek (1946) • A számítógép soros működésű legyen: sorban, egymás után hajtja végre az utasításokat • Teljesen elektronikus legyen • Kettes számrendszeren alapuljon a működés • Adatok és programok ugyanabban a belső memóriában tárolódnak (tárolt program elv) • Univerzális legyen a számítógép:nem kell minden feladathoz speciális számítógép

3. Neumann-elvű számítógép felépítése • Vezérlő egység:meghatározza a működést a tárból kiolvasott utasítások alapján • Aritmetikai és logikai egység • Tár (memória) • Beviteli és kiviteli egységek • Háttértárak

4. Fogalmak • HardverA számítógép mechanikus, elektronikus és elektromechanikus alkotóelemeinek összessége. • SzoftverA hardvert vezérlő utasítások, programok, dokumentációk (adatok) összessége. • Menver: a számítógépes adatfeldolgozás emberi környezete

5. A számítógép Konfiguráció: az az összeállítás, ami a teljes működőképes rendszert alkotja. Kompatibilitás: olyan képesség, amivel az eszköz helyettesíteni tudja az eredetileg erre a célra tervezett, de más gyártmányú rendszert.

6. A számítógépek csoportosítása • A szuperszámítógépek nagyon bonyolult, nagy memória igényű számítási feladatok végrehajtására optimalizáltak. Főként a tudományos és a katonai alkalmazások területén használják. Az időjárásmodellezés, a fehérjeláncok elemzése, digitális rajzfilmek és effektek készítése a szupergépek működési területe. • A nagygépek viszont egyszerű számítási feladatokra, nagymennyiségű külső adatbázis elérésre és innen származó adat-hozzáférésekre optimalizáltak. Az államigazgatási és üzleti alkalmazások területén dolgoznak. A bankkártya tranzakciók nyilvántartása.

7. A számítógépek csoportosítása A kiszolgáló vagy szerver (az angol server szóból) az informatikában olyan (általában nagyteljesítményű) számítógépet, illetve szoftvert jelent, ami • más számítógépek számára a rajta tárolt vagy előállított adatok felhasználását, • a kiszolgáló hardver erőforrásainak (például nyomtató, háttértárolók, processzor) kihasználását, • más szolgáltatások (webkiszolgáló, FTP-kiszolgáló,adatbázis kiszolgáló) elérését teszi lehetővé.

8. A számítógépek csoportosítása Személyi számítógépek, melyek egy személy rendelkezésére állnak, angolul personal computer. A legelterjedtebb az úgynevezett IBM PC, mely messzemenően standardizált perifériáival és központi egységével viszonylag elfogadható áron vehető meg, és többféle operációs rendszer telepíthető rá, ezek közül ma a Windows és a Linux a legelterjedtebb.

9. A számítógépek csoportosítása Hordozható számítógépek • Laptop, notebook • Tablet PC: nincs billentyűzet, a kijelző és a többi összetevő egybe van integrálva. Az irányítás érintőképernyővel, vagy egy speciális tollal történik. • PDA (Palmtop,Pocket PC) Olyan kéziszámítógép, amely asztali számítógéphez csatlakoztatva adatok, információk fel- és letöltésére használható.

10. Hardver Központi egység • Busz- rendszer • Adat • Cím • Vezérlő Periféria CPU Reg. HÁTTÉRTÁR ALU CU INPUT OUTPUT Oper. tár CACHE ROM RAM

11. A legújabb… Várjon Fenség!Fél év múlva úgyis csak a felébe kerül! A legújabb számítógép 16 színű, egy merev lemezen, sőt még egér is van hozzá!

12. Számítógépház Tartalmazza: tápegység(230 V váltakozó feszültség 12 V egyenfeszültség), háttértárolók , alaplap

13. Alaplap • Az összes modul csatlakozására szolgáló eszköz, az információk áramlását valósítja meg. • Az alaplapon találjuk az úgynevezett órajel-generátort, amely a működési sebesség fő meghatározója. Ez az órajel-generátor szinkronizálja a különböző részegységek működését.

14. Alaplap • A csatlakozó eszközök un.buszok segítségével tartják a kapcsolatot az alaplappal. Ezek a cím, adat és vezérlő buszok. • Csatlakozó ajzatok: PCI: hálózati kártya csatlakozására, AGP: videokártya; IDE, SATA: winchesterek, optikai meghajtók

15. Eszközök csatlakozása: port • Soros port • Párhozamos port • USB • FireWire • PS/2 PS/2 Billentyűzet Egér

16. Processzor (központi feldolgozó egység - CPU) Több millió tranzisztorból áll. Feladata: • A futtatott program utasításainak értelmezése és végrehajtása • Az utasításokkal kapcsolatos matematikai műveletek elvégzése Három fő rész: CU – vezérlő egység: gondoskodik az időzített működésről ALU – aritmetikai és logikai egység: a tényleges műveletvégzésért felelős Regiszterek:processzor működése közben itt tárolja az adatokat

17. Processzor (központi egység) Jellemzői: • Regiszter méret (32 bit ill. 64 bit): legnagyobb adatméret, amellyel a processzor egyszerre műveletet tud végezni • Belső órajel: a processzor működését vezérli, jelenleg 3 GHz körül van (1 sec alatt 3 milliárd művelet) • Gyorsítótár (cache): feladata a processzor és az alacsonyabb órajelű memória sebességkülönbségének áthidalása ( 256 KB-2 MB) • A két- és többmagos processzorokat úgy tervezték, hogy egy processzor kettő, vagy több magot tartalmaz, amely által lehetővé válik több tevékenység egyidejű kezelése.

18. Az operatív memória (belső tár) feladata • A számítógép működése közben a végrehajtáshoz szükséges, valamint a végrehajtás alatt keletkező adatok tárolása. • A belső tárakat a központi vezérlőegység közvetlenül eléri, ezért tartalmazza a végrehajtás alatt a program(ok) utasításait, és az ahhoz kapcsolódó adatokat.

19. Memória ROM: Read Only Memory Csak olvasható. Kikapcsoláskor nem vesztik el a tartalmukat Itt helyezkedik el a BIOS: amely feladata a hardver ellenőrzés + Op. rendszer indítás A ROM fajtái: PROM: (Programmable ROM) egyszer írható EPROM: (Erasable PROM) többször írható és törölhető EEPROM: elektromos impulzussal törölhető újraírás előtt. Speciális változata a Flash memória.

20. Memória RAM: Random Access Memory • Állandó energiaellátást igényel. • Futó programok + adatok tárolhatók itt Fajtái: Dinamikus RAM (DRAM): operatív memória ilyenből épül fel, Statikus RAM (SRAM): gyorsítótárak készítésére használják

21. Virtuális memória • Ha a fizikai memória elfogy, akkor a Windows un. virtuális memóriát használ, ami a merevlemezen (winchesteren) egy speciális fájl (pagefile.sys)

22. Perifériák • INPUT (beviteli) • OUTPUT (kiviteli) • HÁTTÉRTÁR (mágneses, optikai, elektronikus)

23. Háttértár –mágneses elven működő • FDD – Hajlékonylemezes meghajtó Méret: 3,5’’ Kapacitás: 1,44 MB Sáv szektor

24. Háttértár –mágneses elven működő • Merev-lemezes meghajtó – HDD (winchester) Kapacitás: 80-500 GB Méret:3,5” (laptopban 2,5”) SÁV SZEKTOR CILINDER A lemezek között író-olvasó fejek mozognak. Mobil – rack: cserélhető – hordozható meghajtó

25. Merev-lemezes meghajtó – HDD • Egy fizikai winchestert több részre, úgynevezett partícióra oszthatunk, és valójában ezek kapnak betűjelet. • Cache memória (gyorsítótár) : kiegyenlíti a winchester és a RAM közötti sebességkülönbséget. (8 - 16 MB) • A winchester adatelérési ideje: ms nagyságrend, míg a RAM-é ns tartományba esik.

26. Háttértár – optikai elven működő • CD - Compact Disk : optikai tároló (infravörös lézerrel történik az írás és az olvasás) CD-DA (Digital-Audio) 1979-ben CD- ROM 1985-ben CD – R CD – RW 1990-ben Kapacitás: 700 MB Méret: 12 cm átmérő 1-szeres olvasási sebesség:150 KB/s PIT LAND

27. Háttértár – optikai elven működő • DVD – Digital Versitate Disk (Vörös lézert használ) • DVD–Video (mozgóképek tárolására) • DVD–Audio (hang tárolására) • DVD–ROM (adat, préselt) • DVD–RAM (adat, közvetlen(direkt) elérésű) • DVD-R és DVD-RW (adat; • az R egyszer írható [recordable], • az RW újraírható [rewritable]) • DVD+R és DVD+RW 1-szeres olvasási sebesség:1350 KB/s Kapacitás: 4,7 GB Méret: 12 cm átmérő

28. DVD A lemezek a digitálisan kódolt videó és audió információt „gödrök”-ben tárolja. Ezek a gödrök („pits”) a lemezen spirálisan helyezkednek el a központból kiindulva a szélek felé. Ábrák: http://www.dvd-intelligence.com/images/duallayer1.gif

29. Háttértár – optikai elven működő Blu-ray Disc (röviden BD) és a HD-DVD. Kék lézert használnak. Kapacitás: Blu-ray: 25 - 50 GB HD DVD: 15 - 30 GB A kék lézer rövidebb hullámhosszon működik (405 nanométer), mint a vörös lézer (650 nm). A kisebb fénynyalábbal pontosabban lehet fókuszálni. A Pioneer cég fejleszt egy optikai lemezt, ami le fogja váltani a PC-kben található merevlemezt a hatalmas méretű kapacitásának köszönhetően, ami képes 500 GB adatot tárolni. Ultraviola lézert használnak, aminek még a kék lézernél is rövidebb lenne a hullámhossza.

30. Elektronikus háttértár Pendrive: EEPROM típusú memória, USB porton keresztül csatlakoztatjuk a géphez Kapacitása: 256 MB – 16 GB. Átviteli sebesség: 20-40 Mbit/s Memóriakártyák: SD, Compact Flash – digitális fényképezők, PDA-k használják Kapacitás: 256 MB – 4 GB.

31. Elektronikus háttértár SSD tároló (Solid State Disk ): Forgó alkatrész nélküli tároló, USB,SATA interfésszel rendelkeznek.  200 MB/s-es olvasási sebességre képesek. Kapacitás: 80-300 GB Hasonló sebességűek mint a hagyományos merevlemezek, de várhatóan húszszor nagyobb élettartammal üzemelnek.

32. INPUT eszközök • Billentyűzet: Váltóbillentyűk (CTRL,ALT,ALT Gr, Shift)

33. INPUT eszközök - billentyűzet A billentyűzet gombjai a köv.csoportokba tartoznak: Alfanumerikus,numerikus, váltóbillentyűk, funkciós és kurzorvezérlő gombok. Vezetékkel rendelkező bill.: USB ill. PS2 csatlakozóval kapcsolódik a sz.géphez Vezeték nélküli bill.: Infrás (rálátás szükséges) és rádiós

34. INPUT eszközök • Egér: optikai optomechanikus Touch – pad - érintőpad Track- ball Fényceruza

35. INPUT eszközök - egér • Optomechanikus (golyós) egér: az egér belsejében két egyforma, egymásra merőleges görgő súrlódik a golyóhoz, amelyek segítségével a síkbeli elmozdulás állapítható meg. • Optikai egér: az alján látható fényforrásnak az asztalról visszavert fényét egy kameraszerű fényérzékelő figyeli, ez érzékeli az elmozdulást Létezik vezetékes és vezeték nélküli (infrás ill.rádiós) egér

36. INPUT eszközök • Scanner: Síkágyas lapszkenner Kézi szkenner

37. INPUT eszközök - Síkágyas lapszkenner A beolvasáshoz egy fényforrás világítja meg a lapot, és a visszavert fényt a szkenner optikája és elektronikája alakítja a számítógép számára értelmezhetővé. A minőséget a DPI egységben mért felbontással jellemezhetjük: hány különálló képpontot tud megkülönböztetni 1 inch távolságon belül. A mai szkennerek felbontása: 1200 DPI. Színmélység: egy képpontra vonatkozó színinformációk hány biten tárolódnak (24-48 bit) A beolvasás eredménye egy képfájl: JPG, GIF, TIFF formátumokban menthetők el.

38. INPUT eszközök Joystick, Game-pad :játékokhoz használatosak Digitális fényképező Felbontása: maximálisan hány képponttal tárolja gépünk a fotót. 1 megapixel (MP) nagyjából 1280 X 960 pixeles méretnek felel meg, ami egy átlagos fotónyomtatón 10 X 15-ös kép nyomtatásához elegendő. Legelterjedtebb: 3 – 10 MP Kamera: mozgóképek rögzítése Rögzítési sebesség: másodpercenként rögzített képkockák száma (pl. 30 f/s – 30 frame/sec)

39. OUTPUT eszközök - Monitor A monitor két üzemmódban működhet: • karakteres: a képernyő csak karaktereket képes megjeleníteni, a képernyő karakterhelyekre van osztva, ez számítógépenként változó. Például a képernyőt 80 vízszintes karakterre és 25 függőleges karakterre osztja fel. • grafikus: pixelekből építi fel a kívánt képet.

40. OUTPUT eszközök Monitor Működési elv alapján: • CRT: katódsugárcsöves A CRT tévé és kamera feltalálója Tihanyi Kálmán volt (1928). A monitorban egy katódsugárcső található, elektronágyúval az egyik végén, foszforral bevont képernyővel a másik végén.

41. CRT monitor Az elektronágyú elektronnyalábot lő ki, amely foszforborításba ütközik és felvillan, majd elhalványodik. Ha elég gyorsan követik egymást az elektronnyalábok, akkor az a pont nem halványodik el. Tehát az elektronágyúk írnak a képernyőre a számítógép utasításának megfelelően, balról jobbra, egy másodperc alatt többször is frissítve a képpontokat.

42. LCD: folyadékkristályos Működő LCD monitor az 1960-as években készült először. Működési elv alapja: elektromosság hatására a folyadékkristályos anyagnak megváltozik a fényáteresztő képessége.

43. OUTPUT eszközök - monitor • Méret/Képátló: pl.17”,19”,21” (1 coll = 2,54 cm) • Színmélység: hány féle színt tud megjeleníteni pl.16 bites színmélység,azaz 216=65536 féle szín • Képfrissítési frekvencia (CRT monitor): másodpercenként hányszor rajzolja meg az elektronsugár a képet (75 -80 Hz) • Válaszidő (LCD mon.):egy képpont mennyi idő alatt képes megváltoztatni a színét (4-8 ms). • Felbontás:képpontok száma pl. 1024x768; 1280x960

44. OUTPUT eszközök - nyomtató • Mátrixnyomtató: apró tűk ütnek a festékszalagra, így áll össze a kép. • Nyomtatás egyedi papírra illetve lepolerellóra (mindkét szélén lyuksor található) • Több példányos nyomtatás lehetséges

45. OUTPUT eszközök - nyomtató Lézernyomtató: a lézerfény egy szelénhengerre rajzolja a nyomtatandó dokumentumot, ahol a dokumentum elektromos töltések formájában fog megjelenni. Erre a hengerre fog a megfelelő helyekre rátapadni a tonerben (festékpor doboz) található igen finom por alakú festék. A hengerről a festék a papírra kerül, és végül a nyomtató rásüti a papírra a festéket.

46. OUTPUT eszközök - nyomtató Tintasugaras nyomtató: a papír előtt mozgó nyomtatófej nagyon apró tintacseppeket lő a papírra. A tinta kis mennyiségét hirtelen felhevítik és a keletkező gőz lövi ki a cseppeket.

47. OUTPUT eszközök Rajzgép(plotter): műszaki rajzok készítéséhez Nyomtatók minősége: hány különböző pontot tud elhelyezni 1 inch hosszúságú szakaszon. Ennek mértékegysége a DPI. (600-1200 DPI)