A számítógépInformatika 6. előadás

Informatika előadások - KVIFK I2 Készítette: Nagy Sándor

A matematikai modellek

A matematikai modellek célja elméleti elvárások megfogalmazása egy - a technikai lehetőségek függvényében - megépítendő, matematikai számításokat megkönnyítő berendezéshez

Az első megfogalmazás:Matematikai gép - véges automata, egy véges sok alkatrészből álló berendezés, amely véges sokféle bemenő jelből véges sokféle kimenő jelet képes előállítani. aritmetikai egység igénye, műveletek fontossága

A matematikai modellek

A Turing-gépEgy olyan véges automata, amelyhez legalább két, legalább egyik irányban végtelen, író-olvasó fejjel ellátott adatrögzítő szalaggal van ellátva adathordozók fontossága

A RAM-gép

Egy olyan Turing-gép, amelyben az adat- és a programtárolást egy közvetlen elérésű tárral oldják meg operatív memória igénye

A Neumann elvek

A számítógép legyen olyan univerzális elektro-nikus eszköz (Turing-gép), amelyre igazak az alábbiak:

A soros működés elveAz eszköz egymás után, lépésenként hajtsa végre az utasításokat

A bináris tárolás elveA teljesen elektronikus megvalósíthatóság érdekében csak két jelszintet használjon

Egységes tárolás elveLegyen egy adattároló egysége, ahol hasonló elven a programokat és az adatokat is tárolhatja

Gyakorlati megvalósítás az alaplap, a sz.gép lelke Az aritmetikai-logikai egység, a processzor A központi adattároló egység a RAM, az

alapvető működtető programok helye a ROM vagy EPROM

Kapcsolat a tároló és az ALU között, a belső adatbusz és a buszvezérlő

Kapcsolat a külvilággal, a periféria csatoló helyek, az interface-ek, a slot-ok és a port-ok

A munkavégzés ütemezése órajel segítségével

A számítógép alapvető paraméterei Processzorsebesség és az egyszerre feldol-

gozható bitek száma (1,4 gigahertz, 2×32 bit) A RAM felépítése, mérete, kiolvashatóságá-

nak sebessége (S- és DRAM, 128 megabájt, 100-133 megahertz)

Az adatátvitel jellege és sebessége az egyes chipek között (PCI-busz, SCSII csatlakozó, 133 megahertz)

Az adatátvitel sebessége a RAM és néhány fontos periféria között (DMA, AGP)

Csoportosíthatóságfelhasználói szempontok szerint Mikroprocesszoros célautomaták - csak

alaplap + fixen bekötött I/O egységek. A prog-ramokat az EPROM-ban tárolják, az eszköz képességei nem bővíthetők (pl. háztartási gépek)

Univerzális célautomaták - adathordozó olvasóegységével bővített célgépek, amelyekaz EPROM-ban tárolt vezérlőprogram segítsé-gével képesek egy adott típusú adathorozón rögzített programot futtatni. (pl. játékgépek, digitális mérlegek)

Csoportosíthatóságfelhasználói szempontok szerint Univerzális mikroprocesszoros

számítógépek - modulrendszerűen épített, igény szerint bővíthető eszközök, amelyek képesek operációs rendszerek befogadására, ezáltal lehetséges sokoldalú felhasználásuk (pl. PC)

Multiprocesszoros számítógépek - párhuza-mos adatfeldolgozásra alkalmas eszközök, amelyeket speciális op. rendszer vezérel. Az eszköz több program párhuzamos futtatásárais alkalmas

A PC moduláris jellege Alaplapra épített NYÁK-csatlakozók,slotok,

amelyek lehetővé teszik, önálló működésrenem képes, de saját vezérlőegységgel rendel-kező, funkcióbővítő egységek csatlakoztatását

Alaplapra épített párhuzamos portok, amelyek lehetővé teszik önálló vezérléssel rendelkező, funkcióbővítő egységek csatlakoztatását.

Alaplapra épített soros vagy USB portok, amelyek lehetővé teszik egyszerű adatbeviteli eszközök csatlakoztatását.

Fontosabb funkcióbővítő egységek Monitorvezérlő kártyák, meghatározzák a

színmennyiséget, a frissítési frekvenciákat Hálózati kártyák, elvégzik a hálózati állapot-

figyelést, a csomagokra bontást és össze-állítást, a csomagtovábbítást és felszedést

Multimédia eszközök vezérlőkártyái, hangkártyák, hangdigitalizálók, MIDI-eszköz illesztők, TV-kártyák és képdigitalizálók

SCSII felület vezérlőkártyája, adathordozók, és képdigitalizálók számára

Fontosabb adathordozók - optikai eszközök Lyukszalag és lyukkártya - ahol az egy sorban

elhelyezkedő lyukak „mintázata” adja a kiolvasan-dó kódot. A lyukakon lámpával világítanak keresz-tül és fotodiódával érzékelik a fény jelenlétét az adott pozícióban

CD - ahol a műanyag felületben kialakított mélyedésekből a fény interferenciával verődik vissza, illetve ahol a réteg törésmutatójának megváltozása változtatja meg a visszavert lézersugár útját

DVD - „többrétegű” eltérő kódolási technikájú CD

Fontosabb adathordozók - mágneses eszközök Mágnesszalag - amin a jeleket a mágneses

térerősség változása hozza létre. Ez a változás olvasáskor feszültséget indukál az olvasófejben. az eszköz analóg jelek tárolására is alkalmas

Floppy - ahol dipólusos molekulákat tartalmazó réteget visznek fel a hordozó korongra. Íráskor az egységes polaritású felület egyes molekula-csoportjainak irányultsága változik meg. Olva-sáskor ez az irányváltás indukál feszültséget

Merevlemez - floppylemezekből alkotott oszlop, ahol minden lemeznek saját I/O feje van.

Az adathordozók elvi felépítése Közvetlen elérésű eszközök - két önálló

részből állnak: egy adat- és egy nyilvántartó területből. Mindkettő a formatálás/inicializálás során jön létre. A nyilvántartó terület egy „adat-tábla”, ahol a fájlok adatait, elérhetőségüket és az elvi könyvtárak rendszerét tárolják. Ezt szo-kás „FAT”-táblának nevezni és ez a bejegyzés-könyvtár a gyökérkönyvtár.

Soros elérésű eszközök - csak adatterületből állnak, néha egy fájljegyzék kialakítható a szalag elején. A fájlokra nem lehet rákeresni.

Fontosabb perifériák Billentyűzet Egér Botkormány Lapolvasó, képdigitalizáló Digitális fényképezőgép

Monitor Hangkártya + hangszórók Nyomtató

Pozícióérzékelést lehetővé tevő technikai megoldások, az eszköz egy helyzetjelző adatsort bocsát ki.

Nagyfelbontású TV, képjavító funkciókkal

Az eredeti képet pixelekre bontják

Eltérő technikai megoldások eltérő grafikai, színkialakítási képességek és ezáltal eltérő felhasználási területekkel

Az operációs rendszer feladatai

A hardverillesztések elfedése Felhasználói szoftverek futtatása Kapcsolat a felhasználóval

Az operációs rendszer lehetővé teszi, hogy a felhasználó különböző eszközökkel bővítse számítógépét és ezeket az eszközöket külön-böző felhasználói programok segítségével használják. Megkönnyíti a fejlesztők munkáját, akik szabványos felületre készíthetik eszközeiket.

Karakteres operációs rendszer

Parancsvezérlés Szigorú szintaktika Nehézkes kezelés, inkább mennyiségi változások

Kis helyigény Hardver-igénytelenség Könnyű telepítés

Karakteres operációs rendszer felépítése Kis helyigényű alapprogramok Állandóan elérhető utasításkészlet Segédfunkciók külső fájlokban Vezérlőprogramok az alapvető

eszközökhöz Eszközbeállító batch fájlok

Grafikus operációs rendszer

Objektum-„orientáltság” Eseményvezérlés Kötetlen kezelés Egységes szoftver- és hardvererőforrás kezelés

Nagy helyigény Nagy hardverigény Nehézkes telepítés a sok illesztés miatt

A grafikus operációs rendszer felépítése Rendszervezérlő „gerinc”-programok Állapotnyilvántartó bejegyzésfájlok Programvezérlő segédfájlok, driverek Grafikus és egyéb segédfájlok, amelyek a

kezelőfelület egységes arculatát és felhasz-nálhatóságát biztosítják

A hálózat szükségessége

Gyorsabb, pontosabb és nagyobb adatmennyiséget tartalmazó üzenetek továbbításának lehetősége, az egyes csomópontok lehetőségeinek jobb kihasználása, munkamegosztás lehetősége.

Az operációs rendszerek többsége támogatja egyszerűbb hálózatok kialakítását. Segítségükkel kiszolgáló alapú (Client-Server) vagy egyenrangú (Peer to Peer) hálózatok készíthetők.

A hálózat definíciója

Informatikai értelmezés:

Minden olyan kommunikációs rendszer, amelyben meghatározott csomópontok között, előre definiált közegekben és rögzített szabályok szerint zajlik a kommunikáció.

Csomópontok: Többnyire számítástechnikai eszközök

Közegek: Természetesek és mesterségesek - pl. kábelek

Rögzített szabályok: protokollok

Csomópont-típusok

Hálózati csatlakozópontok Jelerősítők és jelelosztók Kapcsolók és hidak Központi adattárolók - szerverek Speciális erőforrással rendelkező

eszközök - pl. hálózati nyomtatók Forgalomirányítók

Adatátviteli közegek Természetes közegek, elsősorban a levegő Koaxiális (árnyékoló-burkolatú) kábel,

50 ohm-os, maximum 100 méteres szegmens, nem megbízható csatlakozóval

Csavart érpárakból álló kábel, amely többfajta minőségben készül, és bár csak 60 m-es szegmensekben telepíthető, jobbak az átviteli képességei és csatlakozó felülete.

Üvegszálas kábel, akár 3 km-es szegmensek-ben telepíthető, megbízható adattovábbítás és jó csatlakozó felületek

Hálózat elvi felépítése Topológia: az eszközök fizikai összekapcso-

lásának rendszere, az adatáramlás logikai rendje

Jellegzetes topológiákBusz vagy sinGyűrű és dupla gyűrűCsillag és kiterjesztett csillagFaHálóCelluláris

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

Hálózatok felépítése Műholdas - mikrohullámú távolságáthidalás Gerinckábel - szabvány szerint üvegszállal,

önálló kábelcsatornában Fekvőkábel - kábelcsatornába telepített koax-

vagy csavartérpárral Lengőkábel a rögzített fali csatlakozó és a

hálózati eszköz között

A hálózat-tervezés főbb lépései

Felhasználói igények felmérése Rendelkezésre álló eszközök felmérése Szerverközpontok helyének meghatározása Gerinchálózat nyomvonalának

meghatározása Elosztó központok helyének rögzítése Végfelhasználói mikrohálózatok kialakítása