Informatika I ra vzlat 200809 I flv Elad

Informatika I. ( Óra vázlat) 2008/09 I. félév Előadó: Venekei Attila mestertanár venekei. attila@kvk. bmf. hu Honlap: www. kvk. bmf. hu/oktato/venekeia (fejlesztés alatt) Számítógépek felépítése, perifériák Követelmények: 1. Az előadásokon a részvétel kötelező (katalógus van) 2. (Az előadások >30%-ról történő hiányzás érvénytelen félévet jelent) 2. EA rész_zh>=40 % 1

Előadás ZH • • • Informatika I. követelmények: Vizsgaköteles tárgy Évközi ZH 1 db (+ 1 pót) – – • 40%-tól aláírás 70%-tól 3 80%-tól 4 90%-tól 5 Témakörök – – Számítógép felépítése, perifériák Adatbázis kezelés Számítógép hálózatok Szoftvertechnológia) 2

Jegyzet, szakirodalom • (Kamuti-Sándor-Schuster) Számítástechnika I. 1186/1 (az első 36 oldal a jegyzetből) • Az előadáson elhangzott anyag • Végtelen sok szakkönyv található a könyvesboltokban • Internetes anyagok 3

A számítástechnika időrendi fejlődése – Ókori Róma: abakusz (szorobán, scsoti, golyós számológép): kőlap vályataiban tologatható – kavicsok (calculusok). – XIX. sz. : hajózáshoz szükséges tájékozódási táblázatok. – 1614: John Napier: logaritmusszámítás. – 1615: William Oughtred: logarléc. – 1623: Wilhelm Schickard: fogaskerekekből és fogaslécekből álló mechanikus számológép. – 1645: Blaise Pascal: számítógép. – 1672 -1674: Gottfied Leibniz: számológép (Steped Reckoner): a szorzáshoz szükséges – részletösszegek léptetésének megoldásával készült. – XVII-XVIII. sz: a közönség szórakoztatására készült harangjátékok és automaták: a vezérlődobon -amelyet óraszerkezet forgatott- elhelyezett bütykök fémlapokat pengettek a kottának megfelelően. Számítógép generációk 4

• • • 1801: Joseph-Marie Jacquard: automatikus lyukkártya-vezérelt szövőszék: a mintának megfelelően lyukasztott kartonlapok (lyukkártyák) vezérelték a hosszanti irányban haladó szálak emelését és süllyesztését. 1820: Charles Thomas de Colmar: első tömeggyártásban készülő számológép (Arithometer). 1822: Charles Babbage (angol matematikus): differenciagép (mechanikus számológép): matematikai műveletek elvégzésére készült, amelyeket az egyenleteken belüli változóknak adott értékek különbségének kiszámításával hajt végre. 1830: Charles Babbage: analitikus gép (a teljes számítási folyamat automatizálására készült). 1847: George Boole: publikáció a The Mathematical Analysis of. Logicban, amely megalapozza a modern matematikai logika és Boole-algebra alapjait. 1890: Herman Hollerith: a lyukkártya kezelésének szabályozása a. z Egyesült Államok népszámlálására (a számlálóbiztosok az adatokat lyukakkal rögzítették az adatgyűjtő íveken). 1897: J. J. Thompson (angol fizikus): elektron. 1904: Ambrose Fieming (angol fizikus): dióda, amely lehetővé teszi az elektronok egyenirányú áramlását. Számítógép generációk 5

• 1906: Lee De Forest (amerikai fizikus): trióda elektroncső az elektromos áram szabályozására. • 1924: Hermanri Hollerith I 896 -ban alapított cége felveszi az International Bussines Machines Corporation (IBM) nevet. • 1937: Alan Turing: a számításelmélet matematikai teóriái. • 1938: Konrad Zuse: az első Boole-algebra alapján működő bináris számológép. • 1939: J. V. Atanasoff az első elektronikus gép, amellyel aritmetikai műveletek végezhetők. II. világháború: lőtáblázatok a lövedék célba juttatására, titkosításra használt kódok megfejtése. • 1943: Bletchley Park (Anglia): nagy hullámú elektronikus jelekkel működő gép (Colossus). • 1943: Howard Aiken, IBM, Harvard Egyetem: az első programellenőrzött számológép (Mark 1) • Számítógép generációk 6

1944: Neumann János (1903 -1957) számítógépe, amely • tárolt programozású /a feladat elvégzéséhez szükséges következő utasítást nem egy-egy utasítás befejezése után adjuk meg, mint ahogy azt az egyszerűbb kalkulátorokiiál tesszük, hanem előre megadjuk a teljes utasítássorozatot, azaz a programot. Ebből következik, hogy a feladat elvégzéséhez szükséges idő csak a számítógép alkatrészeinek sebességén múlik, nem kell a számítógépnek a rendkívül lassú emberre várakoznia. /, • elektronikusan programvezérelt, • digitális, • másodpercenként 1500 szorzást vagy 15000 összeadást végzett el 12 jegyű decimális számoknak megfelelő, bináris számokkal. A mai számítógépek zöme a Neumann-elv alapján készült: - kettes számrendszert használnak, - belső programozásúak /a programokat együtt tárolják az adatokkali, soros működésűek /nem végeznek két műveletet párhuzamosan!. Számítógép generációk 7

• 1948: Manchester Egyetem (Anglia): az első komplett programcsomaggal elkészített Számítógép (Mark 1). • 1948: William Shockley, John Barden, Walter Brattain (Bell Laboratorium, New Jersey)germánium tranzisztorok kapcsolása. • 1951: az első kereskedelemre gyártott Számítógép (Ferranti Mark 1), az első valós idejű számítógép az Egyesült Államok légvédelmi rendszeréhez (Whirlwind). • 1952: Princeton (Egyesült Allamok): az első diszkrét változós Számítógép (EDVAC). • 1952: G. W. A. Dunner (angol fizikus): integrált áramkörök. • 1953: Jay Forester (Massachusetts-i Technológiai Intézet, USA): mágneses memória. • 1954: Gordon Teal (Texas Instuments, USA): szilíciumtranzisztor. • 1958: Jack Kilby (amerikai elektronikus, fizikus): első integrált áramkör. • 1959: Robert Noyce (Farchild-i Félvezető Társaság, USA): síktranzisztor, amelyet rétegesen vagy síkokban építettek be. • Számítógép generációk 8

• 1961: Steven Flofstein: FET (Field-Effect Transistor-térvezérlésű tranzisztor). • 1963: Digital Equipment (DEC): az első mikroszámítógép. • 1963: Bell Punch Company: az első elektronikus számológép. • 1964: az első kompatibilis számítógépcsalád (IBM System/360). • 1964: John Kemeny, Thomas Kurtz (Dartmouth College): a BASIC programnyelv. • 1965: az első szuperszámítógép (Control Data CD 6600). • 1969: Bell Laboratorium: Unix operációs rendszer. • 1970 -es évek: Bell Laboratorium: C programozási nyelv. • 1971: Ted Hof. F(USA): az első bejelentett mikroprocesszor az Intel 4004 /4 bites, 2250 komponenst tartalmaz/. • 1972: Zilog Z 80 -as (Halley üstökös szonda 1986 orosz Vega 1 -2 és japán szondák), MOS Technology 6502 -es, Motorolla 6800 -as mikroprocesszorok. • 1974: John Backus (IBM): az első párhuzamos architektúrájú számítógép (CLIP-4). • Számítógép generációk 9

• 1975: Ed Roberts: az első bemutatott személyi Számítógép (Altair 8080) az Intel 8 bites, 8080 -as mikroprocesszorára alapozva /saját kezűleg összeszerelhető, billentyűzet és monitor nélküli számítógép, a dobozon levő kapcsolókkal lehetett adatokat bevinni a 4 Kilobyte memóriába, lámpák felgyulladása jelezte az eredményt, nem tartozott hozzá magas szintű programozási nyelvi. Az Altair számítógépre az első magas szintű programozási nyelvet (BASIC-et) Bill Gates és Paul Allen fejleszti ki, ennek köszönhetően alapítják meg a MICROSOFT céget, • 1976: Texas Instruments 16 bites TMS 9000 mikroprocesszor. • 1979: Intel 8080 mikroprocesszor /XT-hez, 4500 komponenst tartalmaz, 2, 5 millió két • nyolcbites számot tud összeadni másodpercenként!. • Számítógép generációk 10

• 1980: Sinclair Zx 80 -as Z 80 CPU, 1 Kb RAM, 4 k. B ROM. • 1981: a Xerox Star rendszer, az első WIMP (windows, icons, menus, poiting device rövidítése, a grafikus felhasználói interfész másik neve) rendszer. • 1981: IBM PC az MS-DOS operációs rendszerrel (Microsoft. • 1981: IBM System/23 Data Master /12 „ fekete-fehér monitor, 2 db 8 „ hajlékony lemez tároló, billentyűzet, 8 bites 8080 -as mikroprocesszor, 64 k. B tár! • 1981: Hewlett-Packard szuperchip 1450000 komponenst tartalmaz, 1, 8 millió két 32 bites számot tud összeszorozni másodpercenként!. • 1982: Commodore 64 -es 16510 CPU, 8 k. B ROM-ban Basic értelmezői. • 1982: Intel 80286 mikroprocesszor (AT-hez). • 1983: IBM PC/XT Intel 8088 CPU, 10 MB merevlemezes tároló. • Számítógép generációk 11

• 1984: Apple: Macintosh számítógép (grafikus felülettel rendelkezik). Elődjeit az Apple-t és az Apple-2 -t Steve Wozniak és Steve Jobs hozták létre. • 1984: IBM PC/AT Intel 286 -os CPU, RAM 256, belső sínrendszere 16 bites, 1, 2 MB floppy lemezes tároló. • 1985: Inmos cég (Egyesült Királyság) T 414 transzputer, az első mikroprocesszor beépítése párhuzamos számítógépbe. A hagyományos számítógép áramkörei az adatok feldolgozását egymás után, sorban végzik, míg a transzputer áramkörei párhuzamosan. Transzputerre az OCCAM programozási nyelven írt programmal a számítási sebesség jelentősen csökkenthető. • 1986: Intel 80386 mikroprocesszor. • 1987: IBM PS/2 termékcsalád, OS/2 operációs rendszer. • 1988: az első optikai mikroprocesszor. • 1988: Compaq Desk pro AT 386 -os. • 1989: Wafer-skálájú szilícium memória-chip (söralátét nagyságú, 200 millió karakter tárolására képes). 1989: Intel 80486 mikroprocesszor. Számítógép generációk 12

• 1990: Japán: 4 millió bit tárolására képes memória chip a tömeggyártásban (9 millió komponensből áll és 520 000 karakter tárolására képes). • 1990: Microsofi: Windows 3. 1. • 1990: ALR 486 -os EISA sínrendszerrel. • 1992: Sanyo Electric: magas hőmérsékleten szupervezető kerámia tranzisztor (időben tízszer gyorsabb a félvezetős tranzisztornál). • 1992: Philips, Sony: CD térhódítása. • 1993: Personal Digital Assistant: kézírás-felismerő gép. • 1993: Intel: 64 bites Pentium processzor, amely két különálló program párhuzamos futtatására képes. ……… A további fejlesztések: dual magos proci, DVD, Pendrive, monitor, audió eszközök, …stb. Számítógép generációk 13

Számítógép csoportosítási szempontjai • • Számítógép generációk Feladatvégzés szerint Működés alapján Belső működés alapján Információ logika alapján Alak, méret szerint Felhasználási terület szerint Jeltípus alapján Alapkonfigurációk, Neumann elvű gép részei 14

Számítógép generációk • A számítógép fejlődését generációkra szokás bontani. • • • Első generáció Második generáció Harmadik generáció Negyedik generáció Ötödik generáció Számítógép csoportosítási szempontjai 15

Első generációs számítógépek (1946 -1958): • elektroncsövekkel készültek, • másodpercenként néhány ezer műveletet végeztek, • megbízhatatlan működésűek, • nagy méretűek (400 m 3 —es központi egység), • nagy fogyasztásúak, • tárolókapacitásuk kb. 1000 byte. Képviselőik: COLOSSUS (Anglia), EDVAC (USA), URAL (Szovjetunió). A felfedezések, kísérletek korszaka. Számítógép generációk 16

Második generációs számítógépek (19581965) • félvezetőket (diódákat, tranzisztorokat) használtak, • másodpercenként 1 millió műveletet végeztek, - megbízhatóságuk nőtt, • méretük csökkent, ügyviteli és műszaki-természettudományos célokra is hasznukat vették. A rendszerezés korszaka. Számítógép generációk 17

Harmadik generációs számítógépek (1965 -1972) • a géppel szállított szoftver a vételár 50%-a, • integrált áramkörökkel működnek, • másodpercenként 10 -15 millió műveletet végeztek. A programozási nyelvek születése (Pascal, C stb. ), a mérnöki tervezés, az ipar korszaka. Számítógép generációk 18

Negyedik generációs számítógépek (19721990) • a központi egységük mérete 0, 1 m 3 alatti, • bevonulnak az otthonokba, • mikroprocesszorosak. A mikroszámítógépek megjelenésének, a személyi számítógépek elterjedésének korszaka, ez utóbbi miatt a korszakot dilettantizmusnak is nevezik. Számítógép generációk 19

Ötödik generációs számítógépek (napjaink): • hálózatok elterjedése, • első párhuzamos működésű (nem Neumann) elvű számítógépek megjelenése, • szoft computing neuro és fuzzy számítógépek. ………. Számítógép generációk 20

Számítógépek csoportosítása Feladatvégzés és működés alapján Feladatvégzés szerint: • Általános számítógépek • Célszámítógépek • Működés alapján: • Soros működésű számítógépek: az n. utasítás után hajtja végre az n+1 -ik műveletet. • Párhuzamos működésű számítógépek: 2 vagy több műveletet párhuzamosan hajt végre. Számítógép csoportosítási szempontjai 21

Számítógépek csoportosítása Belső működés alapján • Belső működés alapján: • Nem Neumann-elvű számítógépek: a programok és az adatok egymástól megkülönböztethetetlen módon vannak tárolva a memóriában. (Harvard logika(PIC) RISC proci külön programozási anyag lesz a 2. -ik félévben) • Neumann-elvű számítógépek: a program meghatározott helyen van tárolva. Számítógép csoportosítási szempontjai 22

Számítógépek csoportosítása (Információ logika alapján • Információ logika alapján: • Pozitív információ logikájú számítógépek: igen: 1, nem: 0. • Negatív információ logikájú számítógépek: igen: 0, nem: 1. Számítógép csoportosítási szempontjai 23

Számítógépek csoportosítása (Alak, méret szerint. ) Alak, méret szerint: • Nagyszámítógépek: kereskedelmi adatkezelésre és nagy számolásigényű műveletek végrehajtására használják, általában Saját operációs rendszerrel rendelkezik. • Kisgépek: a nagygépek és a PC-k között helyezkednek el. • PC-k (Personal Computer: személyi számítógép). • Desktop: asztali Számítógép (lapos, bébidoboz, álló típusú). • Laptop: hordozható, ölben elférő számítógép, üzleti célokat szolgál. Minősítése: milyen a megjelenése, mennyi ideig működik hálózat nélkül, mennyi a súlya. • Notebook: A 4 -es füzetlap nagyságú gép. • Palmtop: tenyérben elférő gépek. Számítógép csoportosítási szempontjai 24

Számítógépek csoportosítása (Felhasználási terület szerint. ) Felhasználási terület szerint: • Univerzális számítógépek: adatfeldolgozó számítógépek, nagygépek, hálózatok csomóponti gépei. Nagy mennyiségű adat feldolgozására alkalmas. • Folyamatszabályozó számítógépek: konkrét feladat megoldására, komplex tevékenység szabályozására készítik. Átépítésére lehetőség van. • Személyi számítógépek: széleskörű felhasználás. • Házi számítógépek (Home computer). Számítógép csoportosítási szempontjai 25

Számítógépek csoportosítása (Jeltípus alapján Jeltípus alapján: • Analóg számítógépek. (Időben folytonos jelek, integráló, differenciáló, ) • Digitális számítógépek. (Diszkrét jelek) • Hibrid számítógépek. (Vegyesen) Számítógép csoportosítási szempontjai 26

Analóg számítógép ( bn, bn-1, . . . bn-k=0 ahol k = n-m-1) 27

előlap http: //www. rit. bme. hu/letoltheto/szamszim/F_1/M_progr. html#M%20 programozás 28

Analóg és digitális számítógép összehasonlítása 29

Alapkonfiguráció (Neumann elvű számítógép részei) Erőforrások: Minden, ami a számítógép működéséhez szükséges: • Hardware (hardver, vasáru): az összes olyan látható, kézzelfogható elektronikus és mechanikai eszköz, amely a számítógéphez tartozik, amelyen a software működik. Sofhvare (szoftver, puhaáru): programok, dokumentációk, adatok. • Manware (menver): a számítógéphez értő ember (programozók, karbantartók, alkalmazók). • Orgware (orgver): a számítógép célszerű használatát lehetővé tevő szervezési ismeretek. • Firmware: hardver a sollverrel szorosan együttműködik, a ROM-ban elhelyezett számítógépprogram, így a programot nem kell minden futtatásnál beolvasni a háttértárolókról. • Groupware: a hálózaton dolgozó emberek csoportos munkáját összehangoló, megszervező, könnyítő szover, amely tartalmaz elektronikus levelezést és ütemező programokat. 30

A Neumann elvei alapján készített számítógép felépítése IRQ IOW IOR MEMW MEMR Órajel CPU Memória I/O Adatbusz Címbusz 31

Nem Neumann elvű számítógép felépítése A memória szervezése Harvard architektúrájú: Ez a felépítés két külön tárolót: egy adat- és egy programtárolót használ, megszűnik a sorban állás memóriáért. Ez eltérő bitszélességű adat- és programbusz használatát engedi meg. 32

PIC mikrovezérlő 33

Számítógép virtuális felépítése Felhasználói programok Operációs rendszer ROM BIOS Hardver 34

Számítógép blokkvázlata 35

Számítógépek szokásos felépítése 36

• CPU: A CPU (Central Processing Unit, központi egység, processzor) tölti be a vezérlőegység és az aritmetikai-logikai egység feladatát. A CPU értelmezi, és hajtja végre az utasításokban kódolt aritmetikai és logikai műveleteket, vezérli az adatforgalmat a memória és a perifériák között. • Memória: A Memória szavanként címezhető félvezetős tárolóegység, melynek szavai tárolják az utasításokat és az adatokat egyaránt. Az, hogy egy rekesz tartalma adat, vagy utasítás, csak értelmezés kérdése, hiszen az ábrázolás módja azonos. A memóriáknak gyorsan elérhetőnek kell lenniük, hiszen hozzáférési idejük alapvetően meghatározza az utasítássorozat végrehajtásának sebességét. A megfelelő sebesség (>100 ns) csak félvezetők alkalmazásával érhető el, amelyek viszont kikapcsoláskor tartalmukat elvesztik 37

• Perifériák: A Perifériák alapvető feladata a kapcsolattartás a külvilággal, a felhasználóval. Sokféle eszköz típus képzelhető el. A felhasználókkal való közvetlen kapcsolattartásra szolgál a billentyűzet, az egér, a monitor, nyomtató, szkenner stb. , a hosszú távú archiválást a mágneses elvű egységek és optikai lemezek szolgálják. A perifériák az operációs rendszerek szempontjából kiemelkedő fontosságúak a mágneslemezes háttértárak, melyek több nagyságrenddel lassabbak a félvezetős táraknál, de kapacitások viszont több nagyságrenddel meghaladja azokét (adat elérési, tárolási méret) és a mágneses elvű tárolási mód miatt adataikat a tápfeszültség kikapcsolásakor sem veszítik el. 38

Fontosabb jellemzőik (1. ) • • a számítógép tartalmaz egy közös tárolót, amely egyaránt tárolja a végrehajtandó program utasításait, valamint az utasítások által feldolgozandó adatokat is; a program és az adatok kódolására egyaránt bináris(két jelből álló) kódrendszert alkalmaznak; a számítógép vezérlő egysége(CU - control unit) a tárolt program utasításait egyenként sorra véve oldja meg a kívánt feladatot; az automatikus programvégrehajtás egyszerűsítése végett a vezérlő egységben egy utasításszámláló regiszter tárolja a soronkövetkező utasítás tárolóbeli helyének címét; • . 39

Fontosabb jellemzőik 2. a program utasításai által megkívánt aritmetikai és logikai műveletek elvégzésére egy önálló egység, az aritmetikát és logikai művelet-végző egység(ALU - arithmetic-logic unit) szolgál; a bináris kódolás alapján minden művelet visszavezethető elemi logikai műveletekre, így tulajdonképpen az aritmetikai egység csak logikai műveleteket végez igazából; Az adatok és a program bevitelére/kihozatalára önálló egységek(I/O - input/output units) szolgálnak 40

41

Intell 8086 µP 42

• Alaplap • • Nyomtatott áramköri kártya, a számítógép alapvető szerkezeti egysége, amely a rendszer legfontosabb funkcionális elemeit hordozza. Memóriavezérlés: a memóriafrissítés, memóriához való hozzáférés kezelése (E)IDE-vezérlő: a háttértárak illesztését és kezelését végzi valós idejű óra, RTC (Real Time Clock) • DMA-vezérlő: a közvetlen memóriahozzáférést vezérlő áramkör. Segítségével egyes eszközök a processzor terhelése nélkül képesek elérni a fizikai memóriát. • Ir. DA-vezérlő: infravörös átvitelre szolgáló vezérlő • Billentyűzetvezérlő, PS/2 -es egérvezérlő, USB-portok • ACPI-vezérlő az energiatakarékos üzemmódok kezelésére • (Advanced Configuration and Power Interface egy modern, az APM felváltására készült energiagazdálkodási rendszer • AGP illesztő vezérlése • PCI bridge CMOS memória kezelése Jellemző adata az órajel. 43

Slot-ok: az alaplapon levő csatlakozók, amelyek segítségével a gép többi eleme egy kontrollernek (vezérlő kártyának) nevezett áramkörrel az alaplaphoz csatlakozik. A kártyák kivezetései a gép hátoldalán találhatók. Vezérlőkártyák: a diszkvezérlő, az aszinkron adatátviteli csatoló és más perifériák vezérlőkártyája. . Bővítőkártya: nyomtatott áramköri kártya, az alaplapra csatlakoztatva növelhető a számítógép teljesítménye, a memória kapacitása, a számítógép képességei (további szolgáltatást tudjon nyújtani, pl. grafikát). A legfontosabb bővítő helyek az alaplapon: - monitorvezérlő - lemezvezérlő - multi I/O kártya - hálózati kártya - hangkártya stb. Busz: a processzor részeit összekötő vezetékek sorozata (Adat, Cím, Vezérlő) 44

Processzor (CPU) (Central Processing Unit= Központi Feldolgozó Egység) 486 -os processzor vázlatos architektúrája 45

Pentium processzor blokkvázlata( ötödik generációs) 46

AMD Athlon 64 X 2 4200+ AM 2 Intel Core 2 Duo E 6600 2, 4 GHz LGA 775 47

Általános jellemzők: Mikroprocesszor: egyetlen integrált áramköri lapkán elhelyezhető processzor. Azért nevezzük mikroprocesszornak. mert olyan apró méretű, hogy egyetlen áramköri elemben (chip : morzsa)) vagy IC-ben (integrated circuitintegrált áramkörben) egy parányi szilíciumlapkán nagyon sok komplex áramköri egység van elhelyezve A chip műanyag v. kerámia tokban van, amelyből fém lábak állnak ki, melyek arannyal vagy ónnal bevont rézből készülnek, ezek kiváló elektromos vezetők. Ezeken keresztül haladnak át az elektromos jelek és folyik a chip működéséhez szükséges áram is. Feladata: a számítógépen futtatott programot utasításról utasításra értelmezi, végrehajtja, és ennek megfelelően irányítja a számítógép részegységeinek működését. 48

Részei: • Aritmetikai és logikai egység (ALU-Arithmetical and Logical Unit): az alapvető számtani ill. logikai műveletek elvégzése a feladata. • Vezérlőegység: dekódolja, összehangolja és végrehajtja a program utasításait. • Közvetlen elérésű memória: az aktuálisan használt adatokat és programokat tárolja. • Regiszterek: speciális célra lefoglalt, gyorsan címezhető memóriaterületek (néhány byte vagy szó nagyságú memóriahely, melyeknek nincs címük). A CPU mindhárom részében megtalálhatók. A regiszterek tartalmazzák: • Az akkumulátort: az aritmetikai és logikai egységben található. A számítási eredmények, éppen másolandó anyagok ideiglenes tárolására szolgál. • Az utasításregisztert: a vezérlőegységben található. Az éppen feldolgozás alatt álló utasítások tárolására szolgál. Egyenként veszi át az utasításokat a közvetlen elérésű memóriából az utasításciklus olvasási fázisában. • A sorrendvezérlő regiszter: a vezérlő egységben található. A gyors elérésű memóriából beolvasandó következő művelet címét tárolja. 49

50

A processzorok jellemzésére használt adatok: • Szóhosszúság: a szóhossz azt fejezi ki, hogy a CPU mekkora számokkal képes műveleteket végezni. Mivel a számítógép a kettes számrendszerben dolgozik, ezt bitekben (kettes számrendszerbeli helyiértékek) számában fejezzük ki. Így beszélhetünk 8, 16, 32, 64 bites CPU- ról. • Belső busz szélessége: hány bites a processzor belülről. 51

• Sebesség: a processzort áramimpulzusok hajtják, a CPU sebességét órajelfrekvenciában adjuk meg. Mértékegysége a MHz (millió impulzus per másodperc), értéke géptől függően változik. Az órajel-frekvencia a számítógép belső elektronikus órájának frekvenciája, mely szabályos elektromos impulzussorozatot hoz létre. Az órajel-frekvenciát a vezérlőegység használja a számítógép részeinek szinkronizálására és az utasításciklus szabályozására, mely a programutasításokat dolgozza fel. Meghatározott számú utasítás szükséges minden egyes utasítás végrehajtásához, így az a sebesség, amivel a számítógép fel tudja dolgozni az utasításokat, az órafrekvenciától függ. Az órajel minden ütemre 8, 16 vagy 32 bitet továbbít. A számítógép minden egyes lépést, műveletet egy vagy több jel hatására Végez el, amely jeleket az órajelgenerátor adja. Annál gyorsabb egy számítógép, minél több jelet bocsát ki az órajel-generátor egységnyi idő alatt. Egy 1 GHz-es alaplap esetében az órajel-generátor egy másodperc alatt 1 000 000 jelet ad. Ez nem azt jelenti, hogy ennyi pl. összeadást végez el másodpercenként. Több órajel alatt végez el egy műveletet. 52

• Az adatbusz szélessége: elektronikus összeköttetés, melyen keresztül a processzor a számítógép részeivel kommunikál. Párhuzamos huzalok összessége, melyek digitális jeleket szállítanak, tehát ezt is bitekben mérik. 53

Az IBM a fejlesztései során szem előtt tartotta azt, hogy az újabb gépek képesek legyenek azokat a programokat is futtatni, amelyek az őket megelőző típusokra íródtak. Ezért az újabb fejlesztésű gépeket a régebbi típusokkal felülről kompatibilisnek nevezzük. Az A gép kompatibilis a B géppel, ha minden, az A gépen lefuttatható program változtatás nélkül lefut a B gépen is, és ugyanarra a bemenetre ugyanazt a kimenetet adják. A felülről kompatibilis B-vel (B alulról kompatibilis A-val) ha B minden programja ugyanúgy fut le az A-n, de ez fordítva nem feltétlenül igaz. 54

A processzorok csak a saját nyelvükre írt program -a gépi kód- végrehajtására képesek. A különböző gépek processzorai különböző gépi kódú programokat tudnak futtatni. Pl. az IBM kompatibilis számítógépeken nem használhatjuk más gépek programjait közvetlenül. Az emulátorok (szoftver) feladata az ilyen problémák megoldása. Különféle okok miatt (pl. azért mert az emulálandó számítógép felépítése jelentősen eltérő) működésük szinte soha nem tökéletes. 55

Matematikai társprocesszor: a processzorok egy speciális fajtája. Matematikai műveletek elvégzése a feladata nem csak az egész számok körében (az ALU csak korlátozott nagyságú egész számokkal képes dolgozni). Nagy számítási sebesség érhető el segítségével. Csak a CPUval együtt használható. Az i 80486 DX-től a processzorok tartalmazzák a matematikai társprocesszort. Jelentősége azoknál az alkalmazásoknál van, amelyeknél rendkívül sok vagy bonyolult számítási műveletet kell végezni (pl. animációs programcsomagok, számítógépes tervezőprogramok). 56

BIU=Bus Interface Unit 86 -os assemblyt nem fognak tanulni 8086 processzor regiszterei 57

Közvetlen elérésű memória (operatív főtár, központi tár) A memória elektronikus adattárolást valósít meg. A számítógép csak olyan műveletek elvégzésére és csak olyan adatok feldolgozására képes, melyek a memóriájában vannak. Az információ tárolása kettes számrendszerben történik. A memória fontosabb típusai a RAM, a ROM, a PROM, az EEPROM és a Flash memória. • • A processzor által közvetlenül elérhető memória, általában félvezetőkből felépített tár. Azokat az adatokat és programokat tárolja, melyekkel a számítógép pillanatnyilag dolgozik. Jellemzője az igen kis elérési idő (101000 ns). A számítógép memóriája tárolóhelyek sokaságából épül fel. Minden tárolóhely rendelkezik egy címmel, amellyel hivatkozni tudunk rá. A tárolóhelyek címei számok. Az egyes helyeken tárolt értékeket ki lehet olvasni ‚ vagy át lehet írni. Egy érték olvasasákor vagy írásakor (memória hozzáférés) a hely címét meg kell adni. 58

59

A számítógép legkisebb címezhető egysége a bájt (byte-by eight), mely további információtároló egységekre bontható, amelyeket biteknek (binary digit) nevezünk. Egy bájt 8 bitet tartalmaz, amelyen maximum 2 -nek a nyolcadik hatványa: 256 különböző érték tárolható. Egy biten egy kettes számrendszerbeli szám ábrázolható, vagyis értéke 0 és 1 lehet. Mivel ma már a számítógépek egyre nagyobb memóriával rendelkeznek, nem elég a bájt, mint a kapacitás mértékegysége, hanem ennek a sokszorosát kifejező mértékegységekre is szükség van. 60

Ezek az: • 1 Kilobájt(KB): 1024 Bájt • 1 Megabájt (MB): 1024 Kbájt • 1 Gigabájt (GB): 1024 Mbájt • 1 Terrabájt (TB): 1024 Gbájt A memória címezhetősége szempontjából megkülönböztetünk 8 bites (64 KBájtig) 16 bites( 1 MBájtig), 32 bites (4 Giga. Bájtig) 64 bites (10 exa. Bájtig) címezhető számítógépeket. tera=T=1012, peta=P=1015, exa=E=1018, (zetta(Z), yotta(Y)) 61

Memória típusok • RAM (Random Access Memory: véletlen elérésű memória): egy byte eléréséhez nem kell sorfolytonosan végighaladni a memórián, hanem tetszőleges byte kiválasztható, annak tartalma lekérdezhető, módosítható. Csak a gép bekapcsolt állapotában működik, tartalma elvész a tápfeszültség megszűnésekor. Irható és olvasható memória. A benne levő adatokat újbóli felhasználás végett háttértárolókon kell tárolni. A RAM a tulajdonképpeni felhasználói terület: ide kerülnek a különböző programok és adataik, tőle függ, hogy a felhasználó mekkora programokat tud futtatni a számítógépen, mennyi adatot tud egyszerre a memóriában tárolni. Egy gép használhatóságának megítélésekor tehát a RAM mérete a fontos szempont. Állandóan frissíteni kell. 62

Memória 63

A RAM-ok szerepe az utóbbi évtizedben jelentősen átértékelődött. A DRAM (Dynamic RAM) viszonylag lassú, a mai gépekben már nem használt RAM típus. A DRAM-ot a gyorsabb, de drágább SRAM (Static RAM) váltotta fel. Az EDORAM (Extended Data Out RAM) a DRAM egy másik elvek alapján továbbfejlesztett, gyorsabb változata. Az EDORAM jellegzetessége, hogy másodlagos memóriákat adnak a DRAM meglévő memóriacelláihoz, mellyel megkönnyítik az adatokhoz való gyors hozzáférést. Az SDRAM (Synchronous DRAM) az EDORAM továbbfejlesztett változata, melyet a mai korszerűbb gépekben is megtalálunk. Az SDRAM továbbfejlesztése a DDR-SDRAM (Double Data Rate. SDRAM), amely az SDRAM-hoz képest dupla sebességű adatátvitelt biztosít. Ez a RAM típus kisebb energiafelvétele miatt különösen alkalmas a hordozható számítógépekben való használatra. Napjaink egyik leggyorsabb RAM típusa az RDRAM (Rambus DRAM), mely az ismertetett RAM típusokhoz képest nagyságrendekkel nagyobb adatátviteli sebességre képes. 64

A Rambus a Toshiba és Elpida cégekkel közösen bejelentette a világ jelenleg leggyorsabb DRAM memóriáját, az XDR DRAM-ot. Az újgenerációs memória a Rambus korábban Yellowstone fejlesztési kódnevet viselt, úgynevezett XDR memóriainterfész technológiájára épül, 3, 2 GHz-es frekvencián üzemeltetve pedig az eddigieknél nyolcszor nagyobb memória sávszélességet biztosít. http: //www. rambus. com/us/products/rdram/index. html 65

66

Memória típusok ROM (Read Only Memory: csak olvasható memória): tartalmát a gyártó cég beírja, beégeti, a felhasználó nem tudja ezt módosítani. Itt kerülnek tárolásra a gép bekapcsoláskori elindításához szükséges alapvető utasítások, adatok. Tartalma nem vész el a tápfeszültség kikapcsolása után. A véletlen elérés tulajdonságával a ROM is rendelkezik, bármelyik byte tartalma egy lépésben lekérdezhető. A ROM-ba van beépítve a ROM-BIOS és a ROMBASIC. Itt találjuk a gép elektronikus óráját és naptárját, melyek egy akkumulátorból kapják a tápfeszültséget, így a gép kikapcsolt állapotában is járnak. Az akkumulátor a gép üzemideje alatt töltődik. 67

68

PROM • A PROM (Programmable ROM) programozható, csak olvasható memória, amely gyártás után még nem tartalmaz semmit. Minden felhasználó saját programot és adatokat helyezhet el benne egy beégető készülék segítségével. A PROM-ba írt adat nem törölhető, és nem írható felül. 69

EPROM, EEPROM Az EPROM (Erasable PROM) egy olyan ROM, melynek tartalmát különleges körülmények között ultraibolya fény segítségével törölhetjük, és akár többször is újraírhatjuk. Előnye a ROM-ok korábbi változataival szemben, hogy tartalma szükség szerint frissíthető. EEPROM: Az EEPROM (Electrically Erasable PROM) EPROM továbbfejlesztett változata, amelynek tartalma egyszerű elektronikus úton újraírható. 70

71

FLASH MEMÓRIA Az EEPROM egy speciális típusa a Flash memória, melynek törlése és újraprogramozása nem bájtonként, hanem blokkonként történik. Ezt a memóriatípust használják például a modern számítógépek BIOS-ának tárolására, mivel lehetővé teszi a BIOS könnyű frissítését. Flash memória eszközök fõleg kis méretû, hordozható egységekként vagy digitális kamerák részeként érkeznek. Gyakori elnevezéseik memory stick (memóriakártya) vagy kulcstartó. Ezek tartalmukat nem vesztik el kikapcsoláskor (non-volatile devices), mûködési elvüket tekintve elektromos töltéseket használnak az adatok bináris formában való tárolásához. A töltések szinte akármeddig változatlanul maradhatnak, de a változtatások (például írás) korlátozzák az eszköz élettartamát (100000 írás / 8 MB). A memóriakártyák közvetlenül az USB-porthoz csatlakoznak a számítógép hátoldalán (esetleg elõlapján vagy oldalán - a lektor). Energiaigényüket az USB-port látja el. Néha kényelmes az USB hosszabbító kábel használata, hogy könnyen elérhetõ közelségbe hozzuk az eszközt. 72

Memória típusok Nagyon sok másfajta jellemzőkkel rendelkező memória létezik: Lásd az alábbi táblázat: 73

• ROM-BIOS (Basic Input-Output System): a ROM-ban tárolt program, amely automatikusan lefut, amikor a számítógépet bekapcsolják, lehetővé téve a bootolást (boot: az a folyamat, ami elindítja a számítógépet). A ROM-BIOS általában lemezről betölt egy nagyobb programot, amely betölti az operációs rendszert. Alprogramokat (kezelik a billentyűzetet, a képernyőt, a nyomtatót, a merevlemezegység vezérlőkártyáját stb. ) és adattáblákat tartalmaz. A gép bekapcsolásakor a setup (beépített elektronikus kapcsolótábla: ezen állítja be a gyártó, hogy milyen kiépítettségű a gép, mit tartalmaz. Az akkumlátorról (gomb akku az alaplapon) kapja a tápfeszültséget, igy ha az lemerül, a setup nullázódik, a gép használhatatlanná válik) adatai alapján a ROM-BIOS-ban található öntesztelő program hajtódik végre, mely ellenőrzi a gép egész memóriáját, a géphez kapcsolt eszközöket és kirja az eredményt a képernyőre. (P. O. S. T) A ROM-BIOS másodikként lefutó alprogramja beolvassa a lemezegységbe tett rendszerlemezről a DOS beolvasására szolgáló programot (boot program), majd elinditja. A BIOS-t nem érinti a lemezen tárolt operációs rendszer frissítése. Az alprogram megkeresi a merevlemezen az aktív particiót és innen olvassa be az op. programjait. Ha nincs ilyen akkor hiba üzenettel megáll. 74

Számítógép perifériák Périfériák= számítógéphez csatlakoztatható különféle eszközök Négy csoport: - Bemeneti egységek (adatbevitelre) - Kimeneti egységek (adatmegjelenítés) - Be- és kimeneti egységek( modem, hangkártya, …) - Háttértárak 75

Bemeneti egységek • A. ) Billentyűzet • B. ) Egér • C. ) Touch Pad, Botkormány, Fényceruza D. ) Szkenner • E. ) Digitális fényképezőgép • F. ) Video kártyák 76

Billentyűzet • • A legjellemzőbb bemeneti periféria a billentyűzet (keyboard). Típusait a billentyűk száma és azok nyelv szerinti kiosztása alapján szokás megkülönböztetni. A szabványos angol billentyűzet 101, míg a magyar 102 vagy 105 gombos, de tetszés szerint válogathatunk számtalan további billentyűzettípus közül is. A billentyűk funkcionálisan csoportosíthatók: Alapkarakterek billentyűi, számbillentyűzet, funkcióbillentyűk, képernyőkezelő billentyűk. 77

Egér • Működési elv szerint · mechanikus vezérlésű · optikai vezérlésű · opto-mechanikai vezérlésű A számítógéphez való csatlakozás módja szerint - Mechanikus (görgős) - Soros (COM 1, COM 2 stb. ) porton keresztül - Optikai - PS/2 porton keresztül - USB porton keresztül 78

Trackball A hanyattegér (trackball) a hagyományos mechanikus egér megfordításával jött létre. A kézzel forgatható golyó mellett kaptak helyet az egér gombjai. Gyakran használják hordozható számítógépeknél beépített mutatóeszközként is. 79

Touch Pad, Botkormány, Fényceruza Felhasználható az egérhez hasonlóan grafikus felületeken való mutatóként illetve fix pad-ból való mutatására. Külön meghajtó rutinokat igényel. A fényceruza (light pen) egy ceruza alakú eszköz, amellyel a képernyő egy tetszőleges pontja kijelölhető. A képernyőn mutogatva és az eszköz gombjait használva az egérhez hasonlóan dolgozhatunk. 80

Fényceruza A fényceruza (light pen) egy ceruza alakú eszköz, amellyel a képernyő egy tetszőleges pontja kijelölhető. A fényceruza hegyében egy érzékelő van, mely észleli a képernyőt pásztázó elektronsugarat. Amikor a ceruza hegyét a képernyőhöz érintjük, az érzékelő meghatározza a fényceruza koordinátáit. A képernyőn mutogatva és az eszköz gombjait használva az egérhez hasonlóan dolgozhatunk. 81

Szkenner Szkennelés, OCR – A szkennerek (scanner, magyarul lapolvasó) feladata a papíron, vagy egyéb hordozón lévő dokumentum elektronikus képének előállítása és számítógépbe vitele. A karakterfelismerő (Optical Character Recognition, OCR) programok jól elkülöníthető működési fázisokra oszthatók. Ezek a fázisok: a kép felismerése (szkennelés), a kép manipulálása, a lapszerkezet (kép) elemzése, a karakterek felismerése, a karakterek elmentése. (CTL-C , CTRL-I) 82

Digitális fényképezőgépek • A digitális fényképezőgép a képeket nem filmszalagra fotózza, hanem digitális formátumban tárolja. Az eltárolt képeket ezután áttölthetjük számítógépünkre, feldolgozhatjuk valamilyen grafikai programmal, vagy akár ki is nyomtathatjuk. 83

Digitális kamerák A videózás területén is elterjedt a digitális kép- és hangrögzítés alkalmazása. Az amatőr videózásban a két legelterjedtebb szabvány a Digital 8 és a Mini DV. Professzionális stúdiók rendszerint Digital Beta és DVC Pro rendszerű készülékeket használnak. Az itt felsorolt szabványok szerint dolgozó kamerák mindegyike a korábbi analóg készülékekhez hasonló mágnesszalagos adatrögzítési technikát alkalmaz, de a felvételt már digitális jelsorozat formájában rögzíti a szalagra. • A digitális videózás legfontosabb előnye a korábbi analóg technikával szemben, hogy az elkészült felvételt minőségromlás nélkül tölthetjük át számítógépünkre és a különféle videószerkesztő programok segítségével a felvételt feldolgozhatjuk – például vághatjuk, feliratozhatjuk, – majd a kész anyagot minőségromlás nélkül visszaírhatjuk a szalagra. • Magas minőségük miatt leginkább a digitális kamerával készült felvételek alkalmasak például házi DVD vagy Video CD, illetve interneten is továbbítható kisméretű filmek létrehozására. 84

85

Video kártya • A videokártya tartalmazza azt az elektronikát, amely a monitort illeszti számítógépünkhöz. A kártya paraméterei (típusa) meghatározza azt a monitortípust, melyet használnunk kell, ha a kártyánk képességeit ki akarjuk használni. • A PC-k hőskorában csak monokróm adapterek léteztek. Ezek egyik legelterjedtebb típusa az MDA (Monochrome Display Adapter) kártya volt. Ez a kártya csak szöveg kiírására volt alkalmas, grafikus ábrát nem tudott megjeleníteni. • Később a Hercules Corporation kifejlesztette a népszerű Hercules videokártyát (HGC, Hercules Graphics Controller). Ez a kártya már képes volt monokróm grafikus ábrákat is megjeleníteni. • A színes szövegek és képek előállításához kifejlesztették a CGA (Color Graphics Adapter) színes grafikus videókártyákat. Ez a kártya 640 x 200 -as képfelbontással csak két színt, 320 x 200 -as felbontással a létező 16 színből egyszerre már négy színt tett láthatóvá. 86

Video kártya Az EGA (Enhanced Graphics Array) videokártya 64 színből 16 színt tudott megjeleníteni egyidejűleg a képernyőn 640 x 350 -es felbontással. Ezek a kártyák még digitális videojelet szolgáltattak a monitorok számára. Ezeken kívül még számos videokártya jelent meg a piacon. 1987 -től kezdték gyártani az első VGA (Video Graphics Array) adaptereket, amelyek már analóg videojelet szolgáltatnak. A felbontásuk 640 x 480 képpont. E kártyatípus továbbfejlesztésével a fejlesztők eljutottak napjaink legelterjedtebb SVGA (Super Video Graphics Array) videokártyájához, melynek felbontása rugalmasan változtatható a monitor és a felhasználó igényei szerint. Jelenleg 640 x 480; 800 x 600; 1024 x 768, 1152 x 864, 1280 x 1024, …. a legtöbb SVGA kártya felbontása. Hercules 3 D Prophet III (n. VIDIA Ge. Force 3) 87

Video kártya • A videokártya a legtöbb esetben valamelyik bővítőhelyen található, de vannak olyan PC-k, amelyekben a videokártya-elektronika az alaplapra van integrálva. • A kép megjelenítéséhez a CPU információt küld a videokártyának, ami azt továbbítja a monitornak. • Sok esetben a videokártya a számításigényes műveleteket (pl. 3 D grafika létrehozásakor) maga végzi el. • A számítógép videofelbontását vagy sebességét - több tényező mellett - leginkább a videokártya befolyásolja. • A videokártyák három lényeges paraméterrel rendelkeznek: sebesség, megjeleníthető színek száma, felbontás. A videokártya határozza meg a kép megjelenítéséhez használható színek számát is. 88

Video kártya • • A különböző videokártyák az alábbiak szerint jelenítik meg a színeket: Videokártya színek száma – – 8 bites 256 16 bites 65. 535 24 bites 16. 777. 216 A videokártyák ma az AGP (Accelerated Graphics Port) vagy a PCI (Peripheral Components Interface) Express buszt használják. – Egy 3 D videokártya képességeit lemérhetjük számítási teljesítményén (hány millió elemi háromszöget jelenít meg egy másodpercben), az integrált memória méretén (16, 32, 64, 128, 256 MB), típusán és hozzáférési sebességén. – E videokártyák némelyike kapható integrált TV-kimenettel és/vagy bemenettel, vagy digitális kimenettel (DVI) is. Egyes, az ún. Dual Head technológiával készülő videokártyák képesek két eszközt (egy monitor és egy második monitor/TFT monitor/TV) kezelni 89

Be- és kimeneti egységek • Modem ISDN, ADSL • Hangkártya 90

Modulátor - demodulátor Modem A modemek különböző átviteli közegben működhetnek: • telefonos modem • ADSL modem • kábelmodem • rádiós modem • optikai modem A modem egy másik modemmel működik párban, ezek az átviteli közeg két végén vannak. A telefonos modem (modulátor-demodulátor) kétirányú adatátvitelt tesz lehetővé hagyományos telefonvonalon keresztül. Ezeket az eszközöket elsősorban az internetre történő csatlakozásra, faxok küldésére és fogadására, valamint különféle banki szolgáltatások igénybevételére használják. Az ADSL modem szintén telefonvonalon működik, azonban működése más, mint a telefonos modemé, az átvitelre nem hangfrekvenciát használ. Átviteli sebességei jellemzően: 512 kbps, 1024 kbps, 2048 kbps, 4096 kbps, 8192 kbps, . . . A rádiós modemek az adatokat mikrohullámú rádiós vonalakon továbbítják. Átviteli sebessége jellemzően 512 kbps, azonban a profi mikrohullámú modem átviteli sebessége eléri a millió bit per másodperces értéket. 91

Külső modem ADSL modem 92

Hangkártya 1. A hangkártya, a Shanon minta vételi törvénye alapján, az A/D és a D/A átalakítás elvein működik. Az A/D átalakító digitalizálja, azaz digitális számsorozattá alakítja az analóg (zenei) jeleket. A digitális jelek visszaalakítását a D/A átalakító végzi. Az A/D és D/A átalakítókat a hangkártyákban a CODEC nevű egység tartalmazza. MIDI Line out ROM RAM Mixer Speaker out Aux in Wavetable FM Codec Mic in Joystick/MI DI 93

Kimeneti perifériák • Plotter • Nyomtató (Mátrix. Hőnyomtatók, Tintasugaras, Lézer) • Monitor (Katódsugár, LCD, TFT) • Monitorvezérlő kártya 94

Plotter • A plotterek (rajzgépek) olyan speciális berendezések, amelyeket akkor alkalmazunk, ha grafikus formájú kimenő adatra van szükségünk, rajzok, térképek, diagramok stb. alakjában. • A rajzgépek egy íróhegyet vezetnek a papíron. A rajz a toll két egymásra merőleges, X-Y irányú mozgásának eredőjeként jön létre. • Síkplotterek esetében a rajzlapot egy táblán rögzítik, mely fölött az írócsúcs két, egymásra merőleges irányban mozog. • A görgős papírmozgatású rajzgépnél a toll csak egy irányban mozog, a rá merőleges irányú vezérlést görgők végzik, behúzva a rajzlapot a megfelelő helyzetbe. • A mai korszerű plotterek beépített processzoruk révén jelentős intelligenciával rendelkeznek. Több különböző színű és/vagy vastagságú tollat kezelnek, nagy mennyiségű adatot képesek tárolni, és a működtető számítógéptől függetlenül, önállóan, a tollmozgásokat optimalizálva képesek dolgozni. 95

Plotter 96

Nyomtatók A nyomtatókat több szempont alapján csoportosíthatjuk. 1. Az alkalmazott technika szerint beszélhetünk ütő, illetve nem ütő nyomtatókról. 2. A karakterek megjelenítési módja szerint a nyomtató lehet teljes karaktert író és pontokat író (raszteres) típusú. 97

Nyomtató • A nyomtatott kép minőségét az egységnyi nyomtatási területre eső képpontok maximális száma, azaz a képfelbontás határozza meg, melynek mértékegysége a DPI (Dot Per Inch). Jó minőségű nyomtatáshoz minimum 300 dpi felbontást kell használnunk. • A nyomtatott szövegben az egy coll területen vízszintesen elhelyezkedő karakterek száma a CPI (Character Per Inch) mértékegységgel mérhető. A CPI az azonos szélességű karakterekből álló betűkészletek esetén konkrét, az eltérő szélességű karakterekből álló betűkészletek esetén pedig átlagos karakterszámot ad meg. • A nyomtatási sebességet a CPS (Character Per Seconds) vagy a lap/perc mértékegységekkel mérhetjük. A CPS az egy másodperc alatt kinyomtatható karakterek, míg a lap/perc az egy perc alatt kinyomtatható lapok mennyiségét jelenti. 98

A három legelterjedtebb nyomtatótípus, a mátrix, a tintasugaras és a lézernyomtató tulajdonságai: A mátrixnyomtató a legrégebbi, ma is forgalomban lévő típus. Működése a klasszikus, tintaszalagos írógéphez hasonlít, azzal a különbséggel, hogy a mátrixnyomtató az írásjelek képét az írófejében elhelyezkedő tűk (9, 18 vagy 24 darab) segítségével pontokból alakítja ki. A tűk mágneses tér hatására mozdulnak ki, és rugóerő húzza vissza a helyükre. A kilökött tű a papír előtt kifeszített festékszalagra ütve hozza létre a papíron a karakter vagy ábra egy-egy pontját. Előnye, hogy indigós papírra egyetlen nyomtatási menetben több példányban is nyomtathatunk, így például a számlanyomtatás terén nehezen nélkülözhető. (DFX 5000 (Epson) 99

• A tintasugaras nyomtató tulajdonképpen a mátrixnyomtató továbbfejlesztése. Nyomtató Nyomtatáskor egy kisméretű tintaágyú egy festékpatronból mikroszkopikus méretű tintacseppeket lő a papírra. A festékporlasztást az egyes típusok különböző módon - gőzbuborékok segítségével vagy elektrosztatikusan - valósítják meg. Egy-egy karaktert sokkal több pontból alakítanak ki, mint a mátrixnyomtatók, és rendkívül csendesek. A tintasugaras nyomtatók mai változatai már nyomtatvány szintű írásképet adnak, egyes színes típusok pedig speciális papíron fotó-realisztikus minőség előállítására is képesek. Elsősorban otthon vagy kisebb irodákban használják jó minőségű nyomtatványok készítésére. Tintasugaras nyomtató mükődési elve: 100

Nyomtató • A lézernyomtató működési elve a fénymásolókhoz hasonlítható. Egy speciális, fényérzékeny anyaggal bevont, elektromosan feltöltött hengerre lézer rajzolja fel a nyomtatandó képet. • A lézerpásztázott helyeken a henger elektrosztatikus töltést kap, így amikor érintkezésbe kerül a festékport tartalmazó rekesszel, a festék feltapad a hengerre. A hengerről gördítéssel kerül át a kép a papírra, majd a nyomtató magas hőmérsékletű beégető művében rögzül a nyomat. • A lézernyomtatót leginkább irodákban használják, mivel gyorsan, jó minőségben képes nyomtatni. Egyes típusai tömeges nyomtatásra is kiválóan alkalmasak. • Léteznek színes lézernyomtatók is, amelyeknél a színes kép cián, bíbor, sárga és fekete színekből áll össze. Ezek a színek képezik az alapját a nyomdákban is használt CMYK színkeverési módnak. 101

Lézer nyomtató működési elve(1) 102

Lézer nyomtató működési elve(2) 103

Lézer nyomtató működési elve(3) 104

105

Monitor • • • A legfontosabb kimeneti eszköz a monitor. Korábban többféle szabvány alapján gyártott típus létezett, de mára a VGA rendszerű monitorok az egyeduralkodók. (MDA, CGA, HGC, EGA) A monitoron megjelenő képek képpontokból (pixel) állnak. A monitor minősége a megjelenített képpontok sűrűségétől és méretétől függ. A monitorokat több szempont alapján is csoportosíthatjuk. 106

Monitor 1. A képmegjelenítés elve szerint • katódsugárcsöves, • Folyadékkristályos. 2. A megjelenített kép típusa szerint • alfanumerikus, • grafikus. 107

CRT monitor 108

CRT monitor A színes televízió katódsugárcsövének felépítése 1. elektronágyú 2. elektronnyalábok (színenként egy) 3. fókuszáló tekercsek 4. eltérítő tekercsek 5. anódcsatlakozó 6. maszk a megjelenítendő kép vörös, zöld és kék (RGB) részének szétválasztásához 7. foszforréteg vörös, zöld és kék zónákkal 8. a képernyő foszforborítású belső rétegének közelképe 109

3. felbontóképesség és a megjelenített színek száma (színmélység) szerint A felbontás szerint: 640 x 480 képpont, 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024, … 110

Monitor jellemzői: • • képátló: A monitor egyik ellentétes sarkától a másikig terjedő távolság, colban (2, 54 cm) mérik. kontraszt: A részletgazdagságot jellemző tulajdonság (250– 1000 : 1). válaszidő: Az az idő, amely alatt a monitor reagál a az utasításra. Például mennyi idő kell neki, hogy kiírja a leütött billentyűt. Milliszekundumban mérik (ms). A mai modern háromdimenziós játékoknál 12 ms feletti reakcióidejű monitor utánhúzást eredményez. fényerő: A monitor fényességét jellemzi. (Milyen fényes az elektronok felvillanása (CRT), milyen erős, fényes a háttérvilágítás (LCD). ) (Például: 250 cd/m 2) maximális felbontás: Maximálisan mekkora felbontásra állítható. megjelenithető színek száma: Megjeleníthető színárnyalatok száma. Általában 16, 7 millió színt tud megjeleníteni egy monitor, de gyakran „csak” 16, 2 milliót látószög: Az a paraméter, mely megadja, hogy a monitor milyen szögből látható. Általában két adattal jellemzik, az első a horizontális (szélesség), második a vertikális (magasság) adat. Például: H: 160°/ V: 150° 111

CRT monitor CRT: (Cathod Ray Tube) A hagyományos katódsugárcsöves képernyő. A CRT monitorban egy katódsugárcső található, elektronágyúval az egyik végén, foszforral bevont képernyővel a másik végén. Az elektronágyú elektronnyalábot lő ki, ezt mágneses mező irányítja. Az elektronnyaláb a 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. A mai monitorok 60– 130 hertzesek. A színes monitoroknak három alapszíne van: a piros, a zöld, és a kék (RGB). Ezek keverésével bármelyik szín előállítható. Mindegyik színhez tartozik egy elektronágyú. (Inline, hengerpalást) 112

LCD: (Liquid Crystal Display) Folyadékkristályos képernyő. LCD monitor Az LCD monitor működési elve egyszerű: két, belső felületén mikronméretű árkokkal ellátott átlátszó lap közé folyadékkristályos anyagot helyeznek, amely nyugalmi állapotában igazodik a belső felület által meghatározott irányhoz, így csavart állapotot vesz fel. A kijelző első és hátsó oldalára egy-egy polárszűrőt helyeznek, amelyek a fény minden irányú rezgését csak egy meghatározott síkban engedik tovább. A csavart elhelyezkedésű folyadékkristály különleges tulajdonsága, hogy a rá eső fény rezgési síkját elforgatja. Ha hátul megvilágítják a panelt, akkor a hátsó polarizátoron átjutó fényt a folyadékkristály elforgatja (innen ered a Twisted Nematic, TN megnevezés), így a fény az első szűrőn átjut, és világos képpontot kapunk. Ha kristályokra feszültséget kapcsolunk, nem forgatják el a fényt, az eredmény pedig fekete képpont. A polárszűrő elé már csak egy színszűrőt kell helyezni. 19'' Samsung 940 N 8 ms LCD monitor ezüst 113

TFT/PDP (Thin Film Transistor / Plazma Display Panel) A PDP működése az LCD-nél is egyszerűbb. A cél az, hogy a három alapszínnek megfelelő képpont fényerejét szabályozni lehessen. A PDP-nél a képpontok a CRT -hez hasonlóan látható fényt sugároznak ki, ha megfelelő hullámhosszú energia éri őket. Ebben az esetben a neon és xenon gázok keverékének nagy UV-sugárzással kísért ionizációs kisülése készteti a képpont anyagát színes fény sugárzására, pont úgy, mint a neoncsövekben. Mivel minden egyes képpont egymástól függetlenül, akár folyamatos üzemben vezérelhető, a monitor villódzástól mentes, akár 10 000: 1 kontrasztarányú, tökéletes színekkel rendelkező képet is adhat, bármely szögből nézve. A PDP fogyasztása vetekszik a CRT monitorokéval. 114

115

Háttértárak • Mágneses • Optikai • Pendrive (USB flash drive) 116

Mágneses elv Winchester 117

Mágneses elv Winchester Felépítése: 118

CD felépítése A CD-n tárolt információk típusától függően megkülönböztetünk audio, video és adathordozó CD-ket, az utóbbiakat CD-ROM -nak nevezzük. A CD-ROM a legismertebb optikai háttértár. A lemez átmérője 8 cm vagy 12 cm, vastagsága 1 mm. A 8 cm átmérőjű CD-ROM maximális tárolókapacitása 184 MB, míg a 12 cm átmérőjűé 650 -800 MB-ig terjed. A CD-k műanyagba ágyazott adathordozó rétegen digitálisan tárolják az adatokat. A lemezen az információ körkörösen, apró bemélyedések formájában van rögzítve. 119

CD A CD-ROM olvasásakor a CD-olvasó lézersugár segítségével, a visszaverődő fény alapján érzékeli az adathordozó rétegen található bemélyedéseket. Mivel az információt lézersugár olvassa ki, ezért a lemez nincs kitéve komoly fizikai igénybevételnek. A CD-ROM előnye, hogy nagy mennyiségű adat olcsó, megbízható tárolására alkalmas. Megkülönböztetünk csak olvasható, egyszer írható, valamint többször írható változatokat. 120

CD 121

CD A Color Book szabványok nem határozzák meg a CD-ROM lemez logikai fájl formátumát. Ezt rábízza gyártókra. Mivel minden operációs rendszer különböző logikai állományformátumot használ, a platformfüggetlenség nem adódik közvetlenül. Emiatt a számítógépes mérnökök egy csoportja (High Sierra Group) megalkotott egy szabványt a Yellow Book alapján. A High Sierra szabvány CD-k olvasásának követelmények adja meg különböző platformokon: Macintosh, MS-DOS, UNIX, VMS. 122

CD történelem: Rögtön azután, hogy a gyártók elfogadták a High Sierra-szabványt, a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet az ISO is elfogadta azt némi módosítással. (ISO 9660) A Color Book szabványokkal ellentétben az ISO 9660 szabvány nem határozza meg az adat fizikai formátumát a CD-n. Az ISO 9660 csak azt adja meg, miként helyezkedjen el az adat a CD sávjain és szektorain. Mivel az ISO 9660 nemzetközi szabvány, a szabvány szerinti CD-ROM és CD-R lemezek használhatók a legtöbb számítógépen és operációs rendszeren. Ne felejtsük el azonban, hogy az operációs rendszerek eredetileg mágneses lemezek kezelésére lettek felkészítve. Ahhoz, hogy különböző operációs rendszerek olvasni tudják az ISO 9660 szabvány szerinti CD-ket, ezeket el kell látni a megfelelő meghajtó programokkal. így a Microsoft kifejlesztette az MSCDEX programot az MS-DOS-hoz, az Apple kibocsátotta az Apple Extensions programot a MAC felhasználóknak. Ennek megfelelően mindegyik gépen használhatók a szabványos lemezek. 123

CD 124

125

A DVD (a Digital Video vagy Versatile Disc rövidítése) egy nagy kapacitású optikai tároló, amely leginkább mozgókép és jó minőségű hang, valamint adat tárolására használatos. Méreteit tekintve általában akkora, mint a CD, vagyis 120 mm átmérőjű 126

DVD lemez • DVD-lemez külsőre nagyon hasonlít a CD-lemezekhez. Tárolási kapacitása azonban nagyságrendekkel nagyobb annál. • A DVD-lemez két 0, 6 mm vastagságú lemez összeragasztásával készül, valamint mindkét oldalon tárolhat adatokat, sőt egy oldalon is két réteg alakítható ki. Az oldalak és a rétegek számának kombinálásából jött létre a DVD négy alaptípusa. • A fejlődés eredményeképpen csökkent a lyukak mérete, megnőtt a spirális sávok sűrűsége, a hasznos lemezfelület, valamint továbbfejlesztették a csatornamodulációt és a hibajavítási rendszert. Finomabban fókuszálható a lézer, és merevebb a lemez. 127

DVD lemez DVD-5 lemez felépítése • A legegyszerűbb DVD-lemez egyoldalas, egyrétegű, ezért a kapacitása mindössze 4, 7 Gbájt. A két 0, 6 mm vastag polikarbonát hordozó közül csak az egyiken hoznak létre lyukakat, a másikat üresen hagyják. A másik lemez feladata az 1, 2 mm-es vastagság biztosítása. Az egyoldalas lemez bármilyen hagyományos módszerrel címkézhető. 128

DVD lemez DVD 9 A kétrétegű egyoldalas lemez kapacitása 8, 5 Gbájt. A két réteg távolsága 20 -70 mikrom, és tiszta gyanta választja el egymástól. A DVD 9 lemez két módon is előállítható. Az első módszerint a két réteget egy-egy 0, 6 mm vastag lemez felületén alakítják ki, majd a lemezeket átlátszó ragasztóval összeragasztják. A második rétegben lyukak helyett kiemelkedéseket gyártanak, hogy ragasztás után lyukaknak látsszanak. Az alsó rétegre 0, 05 mikrom vastag féligátersztő tükörréteg kerül, hogy a lézersugár a felső rétegre is tudjon fókuszálni. 129

DVD 9 A félig-áteresztő tükör általában alumíniumból készül, és egyenletes felvitele a kétrétegű lemezek gyártásának kritikus pontját jelenti. A belső réteg olvasásakor egy kicsit látszik a külső réteg is. A megbízhatóbb olvasás érdekében a kétrétegű lemezeknél a lyukak minimális méretét egy kicsit megnövelték. Az adatsűrűség tartásához ezzel egy időben az olvasási sebességet is nagyobbra választották a tervezők. A nagyobb olvasási sebesség azt eredményezi, hogy a lemez kapacitása csökken az egyrétegűhöz képest. Kétrétegű lemez gyártható úgy is, hogy az egyik hordozóban alakítják ki a két réteget, és a másik hordozó üres. Az egyik hordozót polikarbonáttal fröccsöntik, és vékony rétegben féligáteresztő tükröt hoznak létre rajta. A második réteg létrehozásához különleges technikát alkalmaznak, melyet 2 -P eljárásnak neveznek. A tükörfelületre ráhúzott fotopolimer réteg hordozza a második rétegben lévő információs lyukakat. Végül az egészet befedik tükröző felülettel. A két lemezt ezután összeragasztják. 130

DVD 9 131

132

CD-DVD 133

CD-DVD 134

DVD-CD A különbség a belső felépítésben rejlik. A DVD-ROM-ban lévő két lencse közül az egyik a DVD adathordozó rétegére fókuszálja a fénynyalábot, a másik a közönséges CD-k olvasását végzi. A DVD-ROM forgási sebessége lassabb, mint a CD-ROM-oké. Azonban a DVD lemezek adattömörítésének köszönhetően az adatátvitel alapjában véve jobb. Amíg az 1 x CD-ROM adatátviteli sebessége 150 KBps, addig az 1 x DVDROM adatátviteli sebessége 1250 KBps, ami körölbelül egy 8 x CD-ROMnak felel meg. 135

DVD 136

Pendrive (USB flash drive) A Flash memóriák olyan írható olvasható memóriák, amelyeknél nincsen szükség áramforrásra az adatok megőrzéséhez. Ilyen például a Pen Drive ami, egy hordozható háttér-tár IC alapú. Az USB-re csatolható eszköz manapság a floppyt váltja fel. Digitális fényképezőgépekben, videokamerákban kis IC alapú memóriakártyák használatosak (CF (Compact Flash), MS (Memory Stick), SD (Secure Digital)) 137

Portok • Soros RS 232 C (8 bit sorban) (COM 1, COM 2, …) • Párhuzamos (LPT 1, LPT 2) • USB • Játék portok (Bot kormány) 138

Soros port • RS-232 — Ez a szabvány az összeköttetés villamos, mechanikai és funkcionális előírásait egyaránt tartalmazza. • Az RS-232 interfész ideális 0– 20 kbit/s sebességgel kb. 15 m távolság áthidalására, aszimmetrikus jeleket és általában 25 -tűs Dcsatlakozót használ az adatvégállomások (számítógép, vezérlő berendezés) és az adatátviteli készülék (modem, jelátalakító) közötti kapcsolat céljára. • A soros jellegű adat az RS-232 port adatkimenet (Transmit Data, TD) csatlakozópontján lép ki és a másik készülék RS-232 portának adatbemenet (Receive Data, RD) csatlakozópontján lép be. Az RS 232 szabvány kompatibilis az ITU V. 24, V. 28; ISO IS 2110 szabványokkal. 139

A V 24 -es interfészen az adatátvitel szinkron vagy aszinkron módon történik. A szinkron adatcsere esetében az adó és a vevő különböző sebességgel működhet, mert külön vezetékkel (szinkron jellel) jelzik egymásnak az érvényes adat megjelenését az adatvezetéken. Aszinkron üzemmód esetében nincs ilyen szinkronjel, az adatvonalon lévő adatjelek maguk végzik el a szinkronizációt. Az átvitelnél az adó és a vevő közel azonos frekvenciájú órajelet használ. Az egyszerre átvitt adatmennyiség 5, 6, 7 vagy 8 bit lehet. Az adatfolyamot egy START bit előzi meg, mely egy 1 bitnyi ideig tartó alacsony szintű jel. Ezt követik az adatok, először a legalsó helyiértékű bit, majd többi, végül a legfelső helyiértékű bit kerül átvitelre. Az adatokat követi a paritásbit, mely el is hagyható. A paritásbit után egy vagy két STOP bit következik. Ezek tartoznak egy adatkeretbe (frame). A szinkronizálás az átvitel elején, a START bittel kezdődik, az adó és a vevő óráj ának annyira együtt kell futnia, hogy a szinkronból ne essenek ki egy keret átvitele alatt. A paritásbit az adatátvitel biztonságát növeli. A STOP bit vagy bitek feladatat a keret lezárása. Ezzel az egymás után küldött kereteket is szétválasztja. 140

Soros port Az aszinkron soros átvitel jelformátuma. 141

Soros port Az adatátvitel sebessége a bit/s vagy ennek logaritmikus formája a baud. Az átviteli sebesség a soros átvitelnél csak meghatározott (diszkrét) értékeket vehet fel. Tipikus értékek: 56 75 110 300 600 1200 2400 4800 9600 19200 38400 bit/s. Az átvitel kezdetekor az adatátviteli paramétereket egyeztetni kell, pontosabban ugyanazokat kell beállítani mind az adónál, mind a vevőnél. A START bittel nem kell foglalkozni, mert az mindig egy bit hosszúságú. A STOP bitek száma 1, 1, 5 és 2 lehet. Mint már fentebb említettük, az adatbitek száma 5, 6, 7, vagy 8 lehet. A PC-k esetében szinte kivétel nélkül az adatok 1 bájt hosszúságúak, azaz 8 bitesek. 142

RS-232 C összeköttetések a PC és egy soros eszköz között. A kézfogásos atvitel idődiagramja 143

Párhuzamos port A párhuzamos interfész, csakúgy mint a soros port, minden PC-ben megtalálható. Általában a nyomtató csatlakoztatását oldja meg, de már sok helyen a scanner is ide csatlakozik. Az interfészt gyakran hallhatjuk Centronics interfésznek is nevezni, mert az azonos nevű cég fejlesztette ki. A fejlesztés ipari szabvánnyá nőtte ki magát, de szabványosítva még ma sincs. Ez az oka, hogy a csatlakozó szempontjából is kétféle típussal találkozhatunk. Az egyik az Amphenol, ami 36 csatlakozóval rendelkezik, a másik a 25 pólusú SUB-D. A másik eltérés, hogy nem minden gyártó használja az összes jelet. Azonban ez nem jelent nagy problémát, mert a régebbi interfészek csak egyirányú adat- átvitelre alkalmas. Az újabb párhuzamos csatolók már két irányban képesek kommunikációra. 144

Párhuzamos port • A párhuzamos interfész párhuzamosan küldi az adatokat a vevő felé, az adatszélesség 8 bit. Egyirányú interfész esetében is lehet adatokat venni, de ez csak 5 bit szélességben lehetséges. • A PC ház hátlapján található párhuzamos csatlakozó 25 pólusú SUBD anya csatlakozó. Könnyen összetéveszthető a soros port csatlakozójával bár az apa csatlakozó. A nyomtatók szinte kivétel nélkül 36 pólusú anya Amphenol csatlakozóval vannak felszerelve. A nyomtató és a gép közötti kábel nem lehet hosszabb 5 méternél. A mai kábelek csavart érpáros vezetékek, ez csökkenti a zavarérzékenységet. 145

Párhuzamos port Centronics adatátviteli ciklus. 146

Párhuzamos port Kétirányú párhuzamos interfész • Az interfészt az IEEE 1284 -1944 szabvány Írja le. Ez az átviteli mód a hagyományos átvitelhez képest 50 -100 szoros sebességnövekedést biztosít. Természetesen a kompatibilitás miatt lefelé kompatíbilis marad az egyirányú párhuzamos interfésszel. • Az adatátvitel három féle lehet. Ezek az üzemmódok a következők: • I. Csak előre egyirányú (Centronics kompatibilis mód) • 2. Csak vissza egyirányú (Nibbie és Byte mód) • 3. Kétirányú (EPP és ECP mód) 147

Párhuzamos port • A BIOS négy párhuzamos port használatát támogatja. Ezek elnevezése LPT 1 -LPT 4 (Line Printer). Az LPT 1 portra PRN (Printer) néven is hivatkozhatunk. 148

USB Az Universal Serial Bus (USB; magyarul: univerzális soros busz) manapság nagyon elterjedt számítógépes csatlakozó. Előnyös tulajdonsága, hogy teljeskörűen Plug and Play, az összes modern operációs rendszer támogatja. 149

Az USB jó tulajdonsága, hogy osztható, ezt ún. USB hubok hajtják végre. Minden USB bővítőkártyán van egy integrált ún. root hub (gyökérhub). Erre csatlakoztathatunk USB eszközöket, vagy akár egy külső hubot Több verziója létezik: a régi gépeken USB 1. 0 (1, 5 Mbit/sec) vagy 1. 1 (12 Mbit/sec), ami lassabb, az újabb gépeken már USB 2. 0 van (aminek átviteli sebessége akár 480 Mbit/sec). Az USB 2. 0 kicsivel gyorsabb, mint a másik elterjedt, főleg videokameráknál használt szabvány, a Fire. Wire 400 (IEEE 1394 a), melynek maximális átviteli sebessége 400 Mbit/sec lehet. 150

USB szoftver A PC-ben futó szoftver két fő részből áll. Az egyik a Host controller amely az operácios rendszer részeként vezérli és ütemezi az egész USB buszt. Ehhez csatlakoznak az USB device driver-ek, melyek az eszközt szoftver oldalról kezelik. Az USB feladata csak annyi, hogy továbbítsa az adatokat az eszköz és drivere között. A másik oldalról pedig az eszközök is tartalmaznak valamilyen szoftvert, ami rendszerint egy mikrokontrollerben futó program. A Host foglal tehát csak erőforrást a PC-nkben, az eszközöket azután a host kezeli. 151

Köszönöm a figyelmet. Viszontlátásra. 152