Számítógépek felépítése

1. Számítógépek felépítése Készítette: Kós Réka

2. Hardver és Szoftver • A számítógép működéséhez két dologra van szükség: Hardverre és Szoftverre. Ezek egymástól függetlenül nem sokat érnek. • Hardver:A számítástechnikában a számítógép műszaki megvalósítása. (Minden anyagi, kézzel fogható tartozéka.) • Szoftver:A hardver egységeket működtető, vezérlő ötletek, gondolatok programokban megvalósuló része. Olyan szellemi termék, mellyel kihasználjuk a hardver nyújtotta lehetőségeket.

3. HARDVER

4. Számítógép történet • A számítógép feladata az információ kezelése, tárolása (fogadja, átalakítja, visszajátssza, elteszi, hordozhatóvá teszi) • Pascal: Tekerős számítógép (fogaskerekekkel, mechanikusan működött, pénztárgépek ősei) • Hollerth-Jacquard: Lyukkártyás számítógép (népszámlálás adatainak feldolgozása) • Neumann János: Neumann elvű számítógép.

5. Neumann elvű számítógép Három alappilléren áll: • Utasításokkal vezérelt (program: utasítások sokasága) • A program ugyanúgy van tárolva mint az adat, nem lehet őket megkülönböztetni egymástól. • A program kívülről kerül a gépbe, ezért a számítógép programozható, funkciója változtatható lesz.

6. Neumann elvű számítógép Busz rendszer program Feldolgozó Egység (processzor) Operatív tár (memória) adat program Illesztő billen- tyűzet egér monitor … perifériák

7. A processzor (CPU) • CPU=Central Programing Unit (Központi feldolgozó egység) • A processzor feladata, hogy elolvassa a programot, és végrehajtsa az adatokon. • A processzor a számítógép lelke, műszaki paraméterei ezért jelentősen befolyásolják a számítógép hatékonyságát.

8. A processzor feladatai Legfontosabb feladatai: • a számítógép működésének vezérlése, • matematikai műveletek végzése, • memórián belüli adatforgalom lebonyolítása, • kapcsolattartás, adatforgalom lebonyolítása a perifériákkal a BUSZon keresztül.

9. A processzor paraméterei 1. Mekkora számokkal képes számolni? A Comodore64 8 bites, azaz 1 Byte-os számokkal számolt. Ma a legelterjedtebb a 32 bites (4 byteos), de már megjelenik a piacon a 64 bites (8 byteos) processzor is. 2. Órajel (Hz-ben megadva) Megadja, hogy 1 másodperc alatt hány műveletet hajt végre a számítógép. (Másodpercenként hányat „üt az óra”, minden ütésre végrehajt a processzor egy feladatot.) Mai processzorok 1 ütemben már több műveletet is végre tudnak hajtani. Manapság 2 GHz körüli a processzorok órajele.

10. Mikroprocesszor • A processzorok több integrált áramkörből épülhetnek fel. • Mikroporocesszor: Ha a processzorfunkciót egyetlen integrált áramkör látja el. • Mikroprocesszorokkal dolgoznak általában az egyszerű gépek (pl. kávéautomata)

11. Alaplap • A számítógépek könnyebb szerelhetősége kedvéért néhány igen fontos alkatrészt egy alaplapnak nevezett alkatrészen gyűjtöttek össze. • Az alaplap tartalmazza a BUSZ nagy részét, a CPU és memóriafoglalatokat, valamint az illesztőegységek foglalatait. • A különböző alaplapokon különböző számú memória és illesztőegység foglalat van, és nem minden CPU fogadására alkalmas. Ezért az alaplap típusa jelentősen meghatározza a számítógép paramétereit!

12. Operatív tár = memória Az adatok tárolására szolgál (a program is adat!) Ezért legfőbb paramétere a kapacitás (hogy mennyi adatot tudunk benne tárolni), az adatelérési sebesség, az energiafogyasztás és a fizikai méret. A külső memóriák (pl. floppy, CD) külön csoportot képeznek.

13. Memória típusok Rendeltetés szerint két fő csoportot különböztetünk meg: 1. ROM=Read Only Memory (csak olvasható memória) 2. RAM=Random Access Memory (tetszőleges hozzáférésű memória) +. Külső memóriák

14. ROM • A processzor csak olvasni tud belőlük, ezért tartalmukat gyártás során építik bele. Cserébe ha nem kap áramot akkor is megőrzi a tartalmát, nem felejt. • Az EPROM olyan ROM, melynek a tatalámát a felhasználó írhatja be egyszer, majd a továbbiakban ROM-ként viselkedik. • A ROM tartalmazza a BIOS-t (Basic Input/Output System), ami a számítógéppel való legalapvetőbb kapcsolattartást teszi lehetővé.

15. RAM • Írható és olvasható memória. A végrehajtásra váró programokat (utasításokat) és a hozzá szükséges adatokat tartalmazza a gép működése alatt, tehát a felhasználói programokat és az operációs rendszert is. • Ha kikapcsolják az áramot akkor a benne levő adatelvész.(Ezért célszerű munkánk során gyakran menteni! Sosem tudhatjuk előre mikor megy el az áram, s sok munkánk veszhet kárba.) • Méretei: (32, 64,) 128, 256 MB(Egyre nagyobbakat gyártanak, egy számítógépbe több memóriakártya illeszthető be egyszerre.) • CMOS-RAM: Olyan írható memória, ahol egy akkumulátorral biztosítjuk, hogy a számítógép kikapcsolása után se vesszen el az adat. Általában a rendszer változtatható beállításait tárolja, tartalmazza azt az óraáramkört is, amely folyamatosan méri az időt (rendszeridő) és követi a dátumot (rendszerdátum). Ebben van a BOOTolást elindító prrgram is.

16. Perifériák A számítógép a perifériákon keresztül tart kapcsolatot a külvilággal (felhasználóval). A perifériákat - az alaplaphoz - illesztő egységekkel kapcsoljuk. 3 csoportot különböztetünk meg: • Adat beviteli (Input; Bmeneti) • Adat kiviteli (Output; Kimeneti) • Adat be- és kiviteli (I/O; B/K)

17. Adatbeviteli eszközök • Billentyűzet • Egér • Fényceruza • Vonalkód leolvasó • Lapolvasó • Botkormány A teljességre törekvés igénye nélkül néhány felsorolva, hiszen speciális igények is előfordulhatnak: • Mikrofon • CDROM • Web-kamera • Speciális műszerek (pl. hőmérő, fénykapu…)

18. Képernyő Nyomtató Hangszóró CD író Plotter Brai-olvasó Speciális eszközök (pl. robotkar…) Adatkiviteli eszközök A teljességre törekvés igénye nélkül, hiszen speciális igények is előfordulhatnak:

19. I/O eszközök A teljességre törekvés igénye nélkül, hiszen speciális igények is előfordulhatnak: • Floppy • CD-RW • Merevlemez (winchester – HDD) • Tollmemória (Pendrive, Flash memória) • Speciális eszközök (pl. magnószalag, streemer…)

20. Illesztő egységek A perifériákat az adatlaphoz illesztő egységekkel (kártyákkal) kapcsoljuk. Legfontosabbak: • A billentyűzet és az egér illesztőegysége az alaplapon található. • I/O kártya: nyomtatóhoz, lapolvasóhoz, 2 számítógép összekötéséhez való. • VGA (Video Grafikus Adapter): képernyő illesztő kártya. • Hangkártya: hangszóró, mikrofon illesztéséhez. • USB illesztő (ma már billentyűzet, nyomtató, lapolvasó, tollmemória… is ezen keresztül csatlakozik) • …

21. Mágneses háttértárak • Merevlemez (Winchester, HDD = Hard Disc Drive) • Hajlékony lemez (Floppy, FDD = Floppy Disc Drive) Mindkét típus kör alakú lemez(ek)ből (cilinder) áll, melyek forognak tengelyük körül, felületük mágnesezhető anyaggal van bevonva. Az író-olvasó fej sugárirányú mozgást végez, így minden pont elérhetővé válik.

22. Fizikai szerkezetük A lemezeken (kornogok, cilinder) az adatok koncentrikus körökben helyezkednek el. Ezeket a koncentrikus köröket sávoknak hívjuk. A sávokat szektorokra osztották. 1-1 szektor 512 byte adatot tartalmaz általában.

23. Logikai szerkezetük • Klaszter (Cluster): A fájlrendszerek legkisebb foglalási egysége fájlok számára. A cluster mérete sosem lehet kisebb a fájlrendszernek otthont adó háttértároló szektor méreténél. • Partíció: A merevlemezeken belül kialakítható legnagyobb tárolási egység, amely a teljes lemezterület több kisebb, különálló részre történő osztását teszi lehetővé.

24. Háttértárak jellemzői • Kapacitás: Maximálisan tárolható adatmennyiség Kbyte, Mbyte-ban megadva. • Hozzáférési idő: Mennyi egy teljes írás-olvasási művelet ideje (millisecundumban megadva) • A háttértárak „jósága” függ a meghajtó teljesítményétől is. A merevlemeznél a kettő egybe van építve. Egy merevlemez több korongot is tartalmazhat.

25. Merevlemez Általában 2 vagy több korongból áll, melyek fémből készültek. 20Mbyte-tól Gbyte-os méretekig változik a kapacitása. Hozzáférési idejük jobb mint a floppyknak. A lemezek állandó forgásban vannak a gép kikapcsolásáig. A winchestert partícionálhatjuk, az így keletkezett partíciók úgy kezelhetők, mintha önálló HDD-k lennének. Ennek fontossága az, hogy 1 partíción csak 1 operációs rendszer lehetséges általában.

26. Floppyk • 5,25 inch-es: (hajlékony lemez, már nincs forgalomban) • DS DD: oldalanként 40 sáv, sávonként 9 szektor. Kapacitás: 360 Kbyte • DS HD: oldalanként 80 sáv, sávonként 15 szektor. Kapacitás: 1,2 Mbyte • 3,5 inch-es: (merev lemez, kemény tokos) • DS DD: oldalanként 80 sáv, sávonként 9 szektor. Kapacitás: 720 Kbyte • DS HD: oldalanként 80 sáv, sávonként 18 szektor. Kapacitás: 1,44 Mbyte

27. Monitor (Képernyő) Illesztőegysége a videókártya. Típusai: • Katódsugárcsöves (TV-hez hasonló) • Folyadékkristályos (lapos képernyők) • Gázplazmás (laptopoknál) Legfontosabb paramétere: • a mérete (képátmérő), ezt inch-ben adjuk meg. (1inch=2,54cm) • Szín, felbontása

28. Képernyő üzemmódok • Szöveges (csak karakterek jeleníthetőek meg.) • Grafikus (rajzok, képek megjelenítésére alkalmas.) • Vegyes (mindkét funkciót kezelni tudja.) • Monokróm (egy szín, annak különböző fényerejei, fekete alapon – ma ritka) • Színes (sok különböző árnyalatú szín megjeleníthető.)

29. Billentyűzet Részei: • Hagyományos billentyűzet ( betűk, számok, emelőbillentyű…Írógép funkciót lát el.) • Numerikus billentyűzet (jobb oldalt, „pénztárgép” funkciót lát el) • Funkció billentyűk (F1-F12 különböző menük rendelhetők hozzá) • Irány-billentyűk (középen, mozgást segítik a szövegben)

30. Különleges billentyűk • Enter: „Mehet”, „OK”, „új bekezdés”. • ESC: „Menekülj” • Caps-Lock: Nagybetű-váltó (Nem ajánlatos használni!) • Shift: Nagybetű-váltó. Shift+valami (a shift és a valami billenyűk együttes leütését jelenti, valamilyen funkciót lát el.) • Alt, Ctrl: billentyűmódosítók. Más billentyűkkel együtt használjuk őket. • Backspace: kurzor előtti karaktert törli. • Nyilak, Tab, Irány-billentyűk: szövegszerkesztésnél alkalmazzák, majd ott részeletesebben.

31. Különleges billentyűk (folyt.) • Delete: a kurzor helyét (kurzor mögötti) levő karaktert törli, illetve a kijelölést. • Funkcióbillentyűk: szerepük, programonként változik • Print Screen: A képernyő képét rögzíti, lefényképezi • Break: programok futását szakíthatjuk meg vele • Ctrl+Alt+Delete: újraindítja a számítógépet. • Num Lock: numerikus és iránygombok között vált.

32. Egér (Az első egér valójában teknősbéka alakú volt és teknősnek hívták. ) Egyes programok kezelését nagymértékben segítő eszköz. Típusai: hagyományos érintőképernyős (laptopoknál) dörzsegér (laptopoknál)

33. Egér (folyt.) Műszaki megvalósítását tekintve lehet: • Vezetékes vagy rádiós (távirányítós) • Golyós, optikai, vagy inverz golyós • 2 vagy 3 gombos (a középső gombot ritkán használjuk) • 0, 1, 2 görgős. Az egér kurzora többnyire nyíl alakú (vagy egy I alakú).

34. Nyomtatók • Ütő (impact) nyomtatók: A legelső fejlesztések ilyen nyomtatók voltak. Jelenleg is a legelterjedtebb nyomtatótípus. Előnye az egyszerű, olcsó konstrukció, a többpéldányos nyomtatás. Lehetővé teszi az egyidejű másolatok létrehozását többpéldányos papírt alkalmazva. Hátránya a zajos, némely esetben lassú, gyenge minőségű nyomtatás. • Nem ütő (non impact) nyomtatók: A nem ütő nyomtatók esetében a tinta vagy a festék felvitele és rögzítése történik fújással, olvasztással, nagy nyomású hengerléssel. E nyomtatók csendes működésűek, de egyidejűleg csak egy nyomat keletkezhet, több példány nyomtatása csak egymás után lehetséges. A nyomtatási minőség jobb mint az útő nyomtatóknál.

35. Mátrix nyomtató • Ütő és nem ütő változata is van. Ez utóbbiakat lézer vagy tintasugaras nyomtatónak nevezzük. • nagy sebességű nyomtatásra képes. • egy karakterre eső pontok számának növelésével és pontos elhelyezésével jó minőségű karakterkép állhat elő. • viszonylag olcsó, de általában 1 színű (fekete) • A papírra kb. 0,5 x 0,5 mm-es apró tűk szurkálják a festékszalagot. A 7-9 tű egy oszlopban helyezkedik el. • Működés közben a fej adott sebességgel halad el a festékszalag előtt. Amikor karakter kirajzolása szükséges, a tűkre kalapácsok ütnek rá, és a tűk a festékes szalagon keresztül nyomot hagynak a papíron. A szalag a papír és a tűk között fut. Ezért több példány si nyomtatható egyszerre.

36. Tintasugaras nyomtató • Nem ütő, mátrix elvű nyomtató. Csak 1 példányos nyomtatásra alkalmas. • Több pontot alkalmaz mint a mátrix, ezért szebb a képe. És YCP elvű színes nyomtatásra is alkalmas. • Az eszköz olcsó, de az üzemeltetése drága (patronok). Egy teli patronnal kb. 2000 szöveges oldal kinyomtatása lehetséges. Viszonylag lassú. • Apró porlasztókon át finom tintacseppeket juttat a papírra, de nem festékszalagról, hanem tintapatronból. Ezek a pontok kisebbek, mint a tűmátrixnyomtató esetén, de nagyobbak, mint a lézernyomtatónál. • http://ecdlweb.uw.hu/m1-15.html • http://gisfigyelo.geocentrum.hu/informatika/kisokos_tintasugaras_nyomtato.html

37. Lézernyomtató • Nem ütő, mátrix elvű nyomtató. • Gyors, üzemeltetése olcsó, de a készülék drága. • A fénymásolóhoz hasoló elvű. Gyenge lézersugárral vagy LED-sorral a számítógép irányításával elektromosan feltöltött szelén henger felületére rajzolja pontokból a jeleket és a grafikákat. A koncentrált fény hatására a megfelelő helyen megszűnik a henger felszínének töltése. A műanyag alapú festék a töltéssel rendelkező helyeken a forgódobra tapad, majd onnan a hozzásimuló papírra átragad, amelyre pedig mintegy 200 Celsius fokos hőmérsékleten ráégeti egy mángorlószerű hengerpár. • http://ecdlweb.uw.hu/m1-16.html

38. CD/DVD • Optikai háttértárolók. Nagy mennyiségű adat tárolására alkalmasak. Többnyire zene, kép, videofilm vagy multimédiás anyagok tárolására használatosak. 74 perc zene vagy 650 Mbyte adat fér rá általában. A technika mai állása szerint az adatátvitel sebessége az alap-adatátvitel 156 kilobájt/másodperc 1x, 2x, 4x, 8x, 12x, 20x ,32x, 64x szerese is lehet. • CD=Compact Disc (összetett, többcélú lemez) • DVD= DVD=Digital Versatile Disc (Sokoldalú digitális lemez)

39. CD/DVD fajták • Photo CD analóg képjeleket tároló laser disc (LD) • 1982-ben digitális technikát alkalmazó "lézer hanglemez", a CD-A, melyet szabványosított rendszerré alakított a Philips és a Sony • CD-DA: kb 75 percnyi (csak) hangrögzítésre alkalmas. • CD-ROM: 650MB információ rögzíthető (kép, szöveg…de hang nem.) • CD-ROM/XA: 650 MB információ (hang és videó is rögzíthető rá ) • CD-R: Egyszer írható CD. Bármi írható rá. • CD-I: Iteraktivitást is engedélyező tárolóegység • DVD: akár 18GB adat írható rá, ezérrt elsősorban zenét, videót tartanak rajta (kb 2 órányi videófilmet tárolhatunk el rajta MPEG2 tömörítéssel.

40. CD műszaki megvalósítása • az írás és olvasás lézersugárral történik • optikai eljárást használnak (fényvisszaverődés, polarizáció, szórás, fénytörés) az adatok írására és olvasására • a visszavert fényt érzékeljük, és alakítjuk vissza adatokká.

41. CD előnyei • Kapacitás: nagy mennyiségű adat tárolható rajta. Ennek oka, hogy a fény sokkal kisebb felületre fókuszálható, mint a mágneses tárolók elemi tárolófelülete. • élettartam: az optikai tárolók élettartamát évtizedekben mérik. • ár: az optikai adathordozó előállítási költsége általában alacsony, az árat lényegében a lemezen lévő programok, adatok, zeneszámok és egyéb információk piaci értéke határozza meg, ami mellett az előállítási költség eltörpül. • hordozhatóság: a használaton kívüli lemezt zárt helyen tárolhatjuk, kompakt mérete miatt könnyen magunkkal vihetjük és másik gépen bonyolult szerelési műveletek nélkül azonnal használatba vehetjük.

42. DVD • külsőre nagyon hasonlít a CD-lemezhez, de nagyobb a tárolási kapacitása - az oldalak és tárolási rétegek számától függően - 7-25-szöröse a CD-knél megszokott értékeknek. • a DVD-lemez mindig két, 0,6 mm vastagságú lemezből, összeragasztással készül, és akár mindkét oldalán tárolhat adatokat. • technológiai fejlődésnek köszönhetően a lemez egy-egy oldalán két felvételi réteg alakítható ki. Az oldalak és rétegek számának kombinálásából jött létre a DVD négy alaptípusa.

43. DVD típusok • DVD5: egyoldalas, egyrétegű lemez, a kapacitása 4,7 GB. • DVD9: egyoldalas, kétrétegű lemez, a kapacitása 8,54 GB. A két réteg távolsága 20-70 µm, és tiszta gyanta választja el egymástól. • DVD10: kétoldalas, oldalanként egy rétegű lemez, a kapacitása 9,4 GB. • DVD18: kétoldalas, oldalanként két rétegű lemez, a kapacitása 17,08 GB • http://ecdlweb.uw.hu/m1-12.html

44. Számítógép kategóriák • Mainframe: Több száz vagy ezer felhasználó egyidejű kiszolgálására alkalmas nagyteljesítményű számítógép. • PC - Személyi számítógép (Personal Computer): 1 felhasználós asztali gép, vagy laptop. • Minigép: Egyszerűbb feladatok ellátására szolgáló számítógép. • Szervergép:

45. Mainframe • Mainframe: Több száz vagy ezer felhasználó egyidejű kiszolgálására alkalmas nagyteljesítményű számítógép. A nagygépek tipikusan több processzorral, sok GB memóriával, valamint akár terrabájt nagyságrendű háttértároló-kapacitással rendelkeznek, és elsősorban vállalati környezetben kerülnek felhasználásra.A nagygépek tipikusan Unix-alapú operációs rendszert (pl. AIX) futtatnak, magas fokú hibatűréssel rendelkeznek, szolgáltatásaikat pedig terminálokon keresztül lehet igénybe venni.

46. Konfiguráció • Konfiguráció: Egy rendszer konfigurációja alatt az őt felépítő részek jellemzőit értjük. • Alapkonfiguráció: Azok a számítógép alkatrészek amik nélkül a felhasználó számára a gép nem használható (Alaplap, processzor, memória, merevlemez, képernyő, billentyűzet, hangfal, egér.) • Bővített konfiguráció: Ha az alapkonfigurációt további perifériákkal egészítjük ki (nyomtató, lapolvasó…) • IBM; Apple gépekre példa

47. IBM kompatibilis konfiguráció Tessék kinézni egy számítógép adatait egy Cora/Auchan/ Tesco/MediaMarkt/ElectroWord/Saturn ujságból!

48. Egy Apple konfiguráció • PowerMac G5 DC 2.3Ghz/512/250/SD/GF6600/No KB Jelentése: 2.3 Ghz órajel (2.3*109 művelet/másodperc) 512MB memória (512*106 Byte ennyi adat fér el benne) 250 GB merevlemez (250*109 Byte-os) SD (Super drive meghajtó tud cd-t dvd-t írni/olvasni) GF6600 videókártya típusa. No KB (nincs billentyűzet)

49. Hálózatok hardverelemei • Olyan fizikai eszközök, amik a hálózatok kialakításánál szükségesek. Ezek biztosítják hogy az adat el tudjon jutni fizikailag az egyik helyről a másikra: • Modem • DSL(ISDN,ADSL) • Kábel (rézdrót, koax, optikai) • Rádió, műholdas adók • Router • Switch • Hub • Repeater

50. Modem • Digitális információk analóg közegeken (pl. telefonos vagy kábelhálózat) keresztüli továbbítását vivőjelek modulálásával lehetővé tevő hardvereszköz. A modem nevét két alapvető részegysége, a modulátor és a demodulátor kezdőbetűinek összevonásából kapta. • A hagyományos, analóg telefonos hálózaton történő átvitelre használt modemek legnagyobb sebessége 56 Kbps, míg a kábelhálózaton üzemelő kábelmodemek által biztosított sávszélesség akár a Mbps-es tartományt is elérheti.