1. Fejezet:Számítógép rendszerek

The Architecture of Computer Hardware and Systems Software:

An Information Technology Approach3. kiadás, Irv Englander

John Wiley and Sons ©2003

Wilson Wong, Bentley CollegeLinda Senne, Bentley College

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-2

Tipikus számítógép hirdetés

Elég gyors a számítógép a fontos programok futtatásához?Megéri az árát a számítógép?Elavul 6 hónap múlva?

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-3

Miért tanulunk számítógép architektúrákat?

Számítógép felhasználóMegérteni a rendszer képességeit és korlátaitTájékozott döntéseket hozniFejlessze a kommunikációs készségét az informatikusokkal

Rendszer analitikusVázlatot készít, megállapítja a megvalósíthatóságot és meghatározza illetve dokumentálja a felhasználói követelményeketProgram rendszerkövetelményeinek meghatározása

ProgramozóHatékony programokat készítsen speciális feladatok megoldásához

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-4

Miért tanulunk számítógép architektúrákat?

Rendszer adminisztrátorSzámítógépes rendszer installállása, beállítása, karbantartása, és felújításaRendszer rendelkezésre állásának maximalizálásaRendszer teljesítményének optimalizálásaRendszer biztonságának biztosítása

Web-alkalmazás tervezőOptimalizálja az ügyfél hozzáférését a Webes alkalmazásokhozWebkiszolgáló rendszerek adminisztrálása Kiválassza a megfelelő adatformátumotHatékony Weboldalak

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-5

Input-Process-Output Modell (IPO)

• „Beolvasás – Feldolgozás – Kiírás” Modell:• Feldolgozandó adatok beolvasása (input): billentyűzet, egér, scanner,

lyukkártya.• Feldolgozás (processing): számítógép (CPU) végrehajtja a

számítógépprogramot.• Eredmények kiírása, megjelenítése (output): monitor, nyomtató, fax.• Tároló eszközök az adatok átmeneti és hosszú-távú tárolására: merevlemez,

optikai lemez, hajlékony-lemezek, mágnes kazetta.

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-6

Architektúra részeiHardver

Utasítások végrehajtásával adatok feldolgozása képes gépLehetőséget ad adatok rögzítésére: bevitelre (input) és kiírására (output)

SzoftverRendszer által végrehajtott utasítások

AdatAlapvető ábrázolása a tényeknek és az

KommunikációAdatok megosztása és feldolgozás két különbözőrendszer között

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-7

Hardver elemekInput/Output eszközökTároló eszközökCPU – központi feldolgozó egység (centralprocessing unit) Részei:

ALU: arithmetic/logic unit (aritmetikai/logikai egység)CU: control unit (vezérlőegység)Interface unit (interfészegység)

MemóriaCPU által végzett műveletek eredményeinek átmeneti (rövid távú) tárolása

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-8

Általános PC

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-9

CPU: Központi feldolgozóegység

ALU: arithmetic/logic unitAritmetikai és Bool logikai számítások végrehajtása

CU: control unitUtasítások végrehajtásának irányításaAdatáramok irányítása a CPU-ban

Interface unitUtasítások és adatok továbbítása a CPU és máshardver egységek közöttBus (Sin): kábelköteg, amely képes jeleket és tápfeszültséget szállítani a számítógép különbözőelemei között

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-10

MemóriaAlternatív elnevezések:

elsődleges tároló-, munkatároló-, RAM- (random access memory/véletlen hozzáférésű memória)

Bit-ekből áll, bit-eket tárolmindegyik felveheti a 0 vagy 1 értéket 8 bit = 1 byte

Tárolja a számítógép által végrehajtott utasításokat (számítógép program) és az általa feldolgozott adatokat

Neumann János: tárolt program elve (stored program concept)

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-11

Szoftver elemekAlkalmazásokOperációs rendszer

Felhasználói felületAPI: applicationprogramming interface(programozói interfész)

Alkalmazások által használható hívások

Fájl kezelésI/O vezérlőkKernel (mag)

Memória kezelésErőforrás ütemezésProgram kommunikációBiztonság

Hálózati modul

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-12

Kommunikációs elemekHardver

Kommunikációs csatornákFizikai kapcsolatok számítógépes rendszerek közöttPéldául: vezeték, telefon vonal, optikai kábel, infravörös fény, rádió hullámok

Interface hardverKözvetlen kommunikáció a számítógép és a kommunikációs csatorna közöttModem vagy hálózati kártya (network interface card (NIC))

SzoftverHálózati protokollok: HTTP, TCP/IP, ATAPI

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-13

Számítógép rendszerekMinden számítógéprendszer, bonyolultságától

eltekintve tartalmazza a következőket:Legalább egy CPUMemória a programok és adatok tárolásáraI/O eszközökHosszú távú tároló

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-14

ProtokollokKözös szabályok számítógépek, I/O eszközök, és szoftverek közötti kommunikációraPéldák

HTTP: Web szerver és Web böngészőközöttTCP/IP: interneten lévő számítógépek és helyi hálózatok közöttATAPI: CPU és CD meghajtó között

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-15

SzabványokUniverzális adat formátum- és protokoll kompatibilitást biztosítanakVagy a szabadalmi hivatal hozta létre vagytényleges szabvánnyá vált a nagymértékűhasználat miattPéldák:

Számítógép nyelvek: Java, SQL, C, JavaScriptMegjelenítési szabványok: Postscript, MPEG-2, JPEG, GIFKarakterkiosztás szabványok: ASCII, Unicode, EBCDICVideó szabványok: VGA, XGA, RGB

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-16

Korai történelem1642: Blaise Pascal feltalálta a számológépet1801: Joseph Marie Jacquard megalkotottegy szövőszéket, ami lyukkártyákat használt1800 -as évek:

Charles Babbage megkísérelt építeni egy analitikus gépet (mechanikai számítógép)Augusta Ada Byron megalkotott sok alapvetőprogramozási fogalmatGeorge Boole megalkotta a Bool logikát.

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-17

Modern Számítógép fejlesztés1937: Mark I elkészült (Aiken, Harvard University, IBM).

Első elektronikus számítógép reléket használva.1939: ABC elkészült

Első teljesen elektromos digitális számítógép. Vákuumcsövet használ.

1943-46: ENIAC (Mauchly, Eckert, University of Pennsylvania). Első általános tervezésű digitális számítógép

1945: Neumann architektúra terv. A mai számítógépek működésének alapelvei:

Tárolt program elveBináris aritmetika használata

1947: Tranzisztor feltalálása(Bardeen, Shockley, Brattain, Bell Labs).

1951: UNIVAC. Az első kereskedelmi számítógép

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-18

Korai számítógépek

Babbage analitikus gépe ENIAC