Bevezetés az informatikába

Somogyi György

2

Tartalom

Tartalom ..................................................................................................................... 2

Számítógéptörténet .................................................................................................... 5

Számológépek ókortól az ötvenes évekig ............................................................... 5

Az információ fejlıdéstörténete ................................................................................ 10

A beszéd............................................................................................................... 10

Az írás................................................................................................................... 10

Az írás fejlıdése................................................................................................ 10

Képírás .......................................................................................................... 10

A fogalom (és a szókészlet gyarapodása) ..................................................... 11

Íráshordozók fejlıdése ...................................................................................... 11

Könyvnyomtatás ............................................................................................ 11

Távközlés ................................................................................................................. 12

Terjedés-gyorsítás ......................................................................................... 12

Technológiai UGRÁS – elektromos áram feltalálása ..................................... 12

Az Információ............................................................................................................ 13

Csatorna ........................................................................................................ 13

Zaj.................................................................................................................. 14

Adat ............................................................................................................... 14

Az információ mérhetısége ........................................................................... 14

Matematikai információelmélet ...................................................................... 15

Csatorna – Zaj................................................................................................... 16

Redundancia vagy „terjengısség” ................................................................. 16

Kódolás – Dekódolás................................................................................................ 17

Rejtjelezés ................................................................................................................ 17

Története ........................................................................................................... 17

Ókor ............................................................................................................... 17

Középkor – reneszánsz ................................................................................. 18

I. világháború ................................................................................................. 18

II. világháború ................................................................................................ 18

Számítógépek alkalmazása ........................................................................... 19

3

İsi civilizációk nyelvei, „kódjai”...................................................................... 19

Az ember, mint természeti és társadalmi lény .......................................................... 20

Információhordozók ....................................................................................... 20

Személyi információs igényünk szervezése................................................... 20

Információs környezetünk: ............................................................................. 20

Pedagógiai alkalmazás .................................................................................. 20

Hanganyagot tartalmazó oktatási média........................................................ 21

Vizuális (csak!) tartalommal rendelkezı oktatási média................................. 21

Audiovizuális tartalommal rendelkezı oktatási média.................................... 21

Számítógépes segédanyagok (interaktív oktatóanyagok) alkalmazása......... 21

Oktatástechnológia................................................................................................... 22

Elsı nemzedék .............................................................................................. 22

Második nemzedék........................................................................................ 22

Harmadik nemzedék...................................................................................... 22

Negyedik nemzedék ...................................................................................... 22

Oktatástechnológiai eszközök:.............................................................................. 23

Állóképvetítık .................................................................................................... 23

Írásvetítı ........................................................................................................ 23

Episzkóp ........................................................................................................ 23

Hangrögzítés és visszaadás ................................................................................. 24

Mikrofon, hangszóró.......................................................................................... 24

Mikrofonok ..................................................................................................... 24

Hangszórók.................................................................................................... 24

Fonográf, hanglemez......................................................................................... 25

Lemezjátszó................................................................................................... 25

Mágneses hangrögzítés................................................................................. 25

Mágneses hangvisszaadás............................................................................ 25

Optikai............................................................................................................ 25

Digitális tárolás .............................................................................................. 26

Képrögzítés és visszaadás................................................................................ 27

Fényképezıgép (állókép)............................................................................... 27

Kamera, vetítıgép, TV, videó ........................................................................ 27

Számítógép .............................................................................................................. 29

Az architektúra fogalma ........................................................................................ 29

4

Egy számítógép hardver architektúrája.......................................................... 29

A szoftver architektúra ................................................................................... 30

Rétegezettség (Layered architecture)............................................................ 30

A virtualitás fogalma....................................................................................... 31

A transzparencia fogalma .............................................................................. 31

Mértékegységek ............................................................................................ 32

Központi egységek................................................................................................ 32

Perifériák............................................................................................................... 32

Bemeneti egységek........................................................................................... 32

Kimeneti egységek ............................................................................................ 33

Monitorok ....................................................................................................... 33

Nyomtatók...................................................................................................... 33

Plotterek......................................................................................................... 33

Háttértárak ..................................................................................................... 33

Programok................................................................................................................ 34

BIOS .............................................................................................................. 34

Operációs rendszer........................................................................................ 34

Felhasználói programok................................................................................. 35

Az internet története ................................................................................................. 36

Könyvtár ................................................................................................................... 40

Az információ átadásának és rögzítésének hét nagy korszaka ..................... 40

Dokumentum ................................................................................................. 41

Könyvtár......................................................................................................... 41

ETO fıosztályok ............................................................................................ 42

5

Számítógéptörténet

A számítógépek történetét két szakaszban tárgyalhatjuk. Az elsı szakasz az

ókortól a századunk közepéig tartott, a második szakasz a század közepétıl

napjainkig. Javaslom, pillantsanak be a számítástechnika virtuális múzeumába

a http://www.comlab.ox.ac.uk/archive/other/museums/computing.html oldalon!

Az alábbi fejezetben említett személyekrıl, és persze sok más híres személyrıl

találhatnak információkat a Pioneers of Computing kiindulóponttól.

Számológépek ókortól az ötvenes évekig

Az ember nem szeret számolni.

Évezredes kívánság: legyenek számológépek, tévedés nélkül, gyorsan kalkulál-

janak.

Többezer éves a (kínai eredet ő) abakusz . Ez egy digitális eszköz, primitív vol-

ta ellenére egyes helyeken még ma is használják: ez az ún. „golyós” számoló-

gép, ma már többnyire csak játék...

Blaise Pascal (1623-1662) [lásd a Pioneers of Computing-ban] francia mate-

matikus, fizikus, filozófus és feltaláló 1642-ben 6 digiten számoló összeadó-

kivonó gépet készített (ez volt a Pascaline). Az utókor – elismerésképpen –

modern programnyelvet nevezett el róla.

Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) szorozni és osztani is tudó mechanikus

gépe (1694-ben készült), úgy tetszik, ez a tegnapi mechanikus számológépek

ıse.

Charles Babbage (1792-1871) [Pioneers of Computing] angol matematikus és

feltaláló az általános célú számítógépek „atyja”. Difference Engine nevő gépe

az ún. differencia módszer segítségével számolta volna ki polinomok értékeit

diszkrét lépésekben változtatott független váltózó érték mellett. A terv jó volt, a

gépet el is készítették, csak éppen nem mőködött. Babbage a Difference

Engine kudarca után belefogott az Analytical Engine elkészítésébe, ami az ál-

talános célú számítógépek elıfutárának tekinthetı. Tízes számrendszerben

számoló gép lett volna: a tervek itt is jók voltak, a megvalósítás még reményte-

lenebb.

6

A tervezett gép fı részei:

a malom (CPU),

a tár (memória),

nyomtató,

lyukkártyás bemeneti egység.

Azt kell mondani, Babbage megelızte korát! Utóbb elkészítették Babbage tervei

alapján a gépet és az mőködött. Ada Byron, Lady Lovelace (1815-1852) [lásd

Pioneers of Computing], aki Babbage „múzsájának” tekinthetı, s aki Lord By-

ron, a híres költı – gyönyörőszép és okos – leánya volt, felismerte Babbage je-

lentıségét. Megfigyelések Babbage Analytical Engine-jérıl címmel írt munkájá-

ban ismertette a gép mőküdését, jelentıségét, és programokat is közölt a

nemlétezı gépre!

İ volt tehát a történelem elsı programozója, hálából róla nevezték el az ADA

nyelvet.

Ugorjunk a XIX. század végére, a XX. század elejére: ebben az idıszakban a

mechanikus számológépek rohamosan fejlıdtek. A legjelentısebb neveket em-

lítsük meg:

Hermann Hollerith (1860-1929) [Pioneers of Computing] neve kiemelendı. Az

1880-as amerikai népszámlálás adatainak feldolgozása 1887-re fejezıdött be,

és folyamatosan növekvı bevándorlás miatt az 1890-es népszámlálás feldolgo-

zása reménytelennek tőnt hagyományos módszerekkel. Hollerith elektromos

lyukkártya feldolgozó gépe segítségével 6 hét alatt sikerült a feldolgozás!

Hollerith 1896-ban céget alapított, ami 1924-tıl IBM-ként vált ismertté.

Claude Elwood Shannon a XX. század elején dolgozta ki a kommunikáció- és

információelmélet alapjait. Bemutatta, hogy bináris elektromos relékbıl össze-

adásra, kivonásra, szorzásra és osztásra alkalmas áramköröket lehet építeni,

és hogy ezek tervezéséhez a matematikai logika formális leírása jó eszköz.

Konrád Zuse (1910-1995) [Pioneers of Computing] 1938-ban készítette Z1 ne-

vő gépét meccano fémépítı játék elemekbıl, mechanikus elemekbıl készült

memóriával, villanykörték sora volt a kijelzıje; a Z2 gépében jelfogós (relés)

memória volt; 1941-ben a Z3 relés lebegıpontos aritmetikai egységgel rendel-

kezett.

Howard Aiken vezetésével készült a MARK I az IBM támogatásával a Harvard

egyetemen (USA, 1943-44). Telefonrelékbıl épült a gép, eredeti célja a telefon-

7

beszélgetések számlázása volt, de a háborús viszonyok miatt lıelem-táblázatok

számítására használták.

A II. világháború nagy lökést adott a fejlıdésnek.

A kódfejtés és a logisztika számításigényes feladataira az angolok több számí-

tógépet is kifejlesztettek és használtak, csak azok a titoktartás miatt nem váltak

ismertté.

A fejlesztés központi alakja Alan Turing (1912-1954) matematikus [Pioneers of

Computing] volt. Ekkor készültek a Robinson számítógépcsalád tagjai, és 1943

decemberében már mőködött a Colossus I, a világ elsı elektroncsöves számí-

tógépe. Churchill szerint a kódfejtı számítógépek hozzásegítették Angliát a

gyızelemhez.

1939-tıl kezdve az USA-ban is dolgoztak elektroncsöves számítógép fejleszté-

sen (Presper Eckert és John Mauchly [Pioneers of Computing] a Pennsylvaniai

Egyetem Mőszaki Karán).1946-ra készült el az ENIAC (Electronic Numerical

Integrator and Computer), mely ún. külsı programvezérléső gép volt. A prog-

ramot lyukkártyákra lyukasztották, az adatokat 20 db tízjegyő regiszterben tárol-

ták. Az ENIAC tervezését a második világháború alatt kezdte el katonai célokra

John Presper Mauchly és John William Eckert, részben az Atanasoff-fal folyta-

tott eszmecsere hatására. A gépet a Pennsylvania egyetemen építették, a

munkát 1946-ban fejezték be. Ezt a számítógépet már szabadalmaztatták. A

kormány a munkát 400.000 dollárral támogatta. Az ENIAC 17.468 elektroncsö-

vet tartalmazott, több mint 100 kW elektromos energiát fogyasztott és 450 m2

helyet foglalt el (több mint 30 m hosszú termet építettek az elhelyezéséhez).

(Más források szerint a fogyasztása 800 kW, helyigénye 220, illetve 140 m2

volt.) A gép tömege 30 tonna volt, megépítése tízmillió dollárba került. Három

nagyságrenddel gyorsabb volt, mint a relés számítógépek: az összeadást 0,2

ms, a szorzást 3 ms alatt végezte el. A programja azonban fixen be volt “dró-

tozva” a processzorba és csak mintegy kétnapos kézi munkával, villamos csat-

lakozások átkötésével lehetett megváltoztatni. A gép memóriája 20 db tízjegyû

elõjeles decimális számot tudott tárolni. Mindegyik számjegy tárolására 10 db

elektroncsövekbõl épített flip-flop szolgát. Mindegyik flip-flop megfelelt egy-egy

számjegynek: egy számjegy tárolásához a neki megfelelõ flip-flopot 1-re állítot-

ták, az összes többit 0-ra. Az elektoncsövek megbízhatatlansága miatt a gép

csak rövid ideig tudott folyamatosan mûködni. Az ENIAC-ot ballisztikai és szél-

8

csatorna-számításokra használták. Egy trajektória kiszámítása a gépnek 15

másodpercig tartott, ugyanez egy szakképzett embernek asztali kalkulátorral 10

órás munka volt. A gépet 1956-ban lebontották, mert elavult. Jelenleg egy olcsó

zsebszámológép is nagyobb teljesítményû, de az ENIAC technikatörténeti ér-

demei vitathatatlanok.

Neumann János (1903-1957) [Pioneers of Computing] magyar származású

matematikus és vegyész Herman Goldstine kollégájával együtt 1946-ban meg-

fogalmazta, 1948-ban egy konferencián elıadta az elektronikus digitális számí-

tógépekkel szembeni követelményeket. A Neumann elv hosszú idıre meghatá-

rozta a számítógépek fejlesztési irányát. Az elsı tárolt programú számítógépet

(EDSAC) mégsem a Neumann által vezetett csoport készítette (csak 1951-re

fejezték be Neumannék az EDVAC-ot), hanem az angliai Cambridge University-

n Maurice Wilkes.

Tovább most nem megyünk a számítógép történelemben, mert a századunk

második felében lezajló hardverfejlıdést célszerő a mőködtetı rendszerek (ope-

rációs rendszerek) és a számítástechnikai munkamegosztás fejlıdésével, a

specializálódással párhuzamosan tárgyalni. Annyit megelılegezhetünk, hogy

szokásos az 1945-55 közötti idıszak gépeit az elsı generációsnak, az 1955-65

közötti idıszak fejlesztéseit a második generációs rendszereknek (tranzisztorok

és kötegelt rendszerek), az 1965-80 közötti idıszakot a harmadik generációnak

(integrált áramkörök és multiprogramozás), végül az 1980-tól napjainkig is ter-

jedı idıszakot a negyedik generációs gépek korszakának (személyi számító-

gépek és LSI) nevezni.

9

A Neumann elv:

Neumann féle számítógép az, amelynél:

1. A (központi egység) részei:

a vezérlı egység (control unit),

az aritmetikai és logikai egység (ALU),

a tár (memory) és

a ki/bemeneti egységek.

Mindezek teljesen elektronikusak legyenek és bináris számrendszert

használjanak. Az ALU képes legyen elvégezni az alapvetı logikai és

aritmetikai mőveleteket (néhány elemi matematikai és logikai mővelet

segítségével elvileg bármely számítási feladat elvégezhetı).

2. Tárolt program elvő (a program és az adatok ugyanabban a belsı

tárban tárolódnak).

3. A vezérlı egység határozza meg a mőködést a tárból kiolvasott uta-

sítások alapján, emberi beavatkozás nélkül.

A 3. pont azt jelenti, hogy van egy utasítás készlet (instruction set), melyek uta-

sításait a vezérlı képes felismerni és az ALU-val elvégeztetni. Az utasításhal-

maz egy alhalmaza a tár (rendszerint egymás utáni) címezhetı celláiban van,

ez úgyis elképzelhetı, hogy adott egy utasításfolyam (instruction stream), a gé-

pi kódú program (kód: code, program text stb). A vezérlıegység (vagy a CPU

egy része, az utasítás-számláló regiszter, PC: Program Counter, IP Instruction

Pointer) jelöli ki a soron következı végrehajtható utasítást (instruction). Ezt a

vezérlı egység értelmezi. Az utasításokban kódolva vannak/lehetnek az ada-

tok, vagy az adatok tárbeli címei. Ezeket a vezérlı egység a tárból elıveszi, az

ALU pedig elvégzi rajtuk az operációkat. A tárolási helyek címezhetık, a tárolá-

si helyeken a tárolt értékek változtathatók.

A 2. elvbıl következik, hogy maga a program is feldolgozható, módosítható. A

három pont együtt azt mondja: a számítógép architektúra = hardver és szoftver

architektúrák együttese.

10

Az információ fejl ıdéstörténete

Beszéd - írás - könyvnyomtatás - távközlés - számítógép

A beszéd

kb. 50.000 éves hang + nonverbális jel

gondolat nyelvi kódolása - akusztikus jellé formálás

leadás + modulálás (hangulat, hangsúly)

Hangsorozat

~3000 nyelv

~200 hangjel, nyelvenként kb 30 – 40

a mássalhangzók a beszélt és írott nyelv fontosabb összetevıi

a magánhangzók nem annyira fontosak

Az írás

szükségessége (idıben és térben történı információátvitel)

barlangrajzok

történetek megörökítés, elmondása, továbbadása

mennyiségek feljegyzése

rováspálca, csomójelek (kipu)

fontos üzenetek továbbítása

hírvivı bot (ausztrál ıslakosok), kagylófüzérek (nyugat-afrika)

Az írás fejl ıdése

Képírás

(barlangrajzok, 1800 – 1870 között a dakota indiánok által íródott „Téli Króni-

ka”)

fogalomírás vagy ideográfia – a szavak jelentése nem csak a jel jelentését

tartalmazta, hanem mellé más jelentések is kapcsolódtak (pl. a Nap jeléhez a

meleg mint fogalom is társult), és egyre több a szimbólikus ábra

szó, szótagírás (i.e. 4000 körül a sumérok ékírása) – a jelek (ideogrammák)

nem csak a szavak értelméhez, hanem azoknak a hangalakjához is kapcso-

lódik, így egy-egy hangsor jeleivé váltak (agyagtáblák, pecséthengerek)

11

A fogalom (és a szókészlet gyarapodása)

új jeleket kellet kitalálni, vagy

akrofónia

- olyan szójeleket írtak egymás mellé, melyeknek a kezdıhangjait össze-

olvasva megkapták az új szót

betőírás

- a szójelek egyszerősödésével alakultak ki, az írás elszakadt a beszéd

tárgyától, a tartalom közömbössé vált, a hangalak lett a lényeges

- i.e. 1500 körül Sinai félsziget a HIEROGLIF írásból

- föníciaiak i.e. 13. sz. 22 betős ABC (ez a leglényegesebb!!!),

- görögök i.e. 10. sz. vették át,

- latin - a görögbıl etruszk közvetítéssel

- az ABC i.e.312-ben alakult ki

Íráshordozók fejl ıdése

A hordozóanyag befolyásolta az írásmód kifejlıdését (pl. agyagtábla - ékírás)

fa, kı, agyag, csont …

1. növényi rostok (egyiptom – papirusz, maják és asztékok – fügefaháncsot és

az agave rostjait, kínaiak – bambuszrúd)

2. pergamen (mindkét oldala írható, „nehéz”!!!) – kódex-forma elterjedése

3. papír - kína I.sz., „európa fejlett civilizációi” 1150-ben (elsı papírmalom)

Könyvnyomtatás

1. pecséthengerek (agyagtáblára nyomtattak velük)

2. 868 Kína (égetett agyagból készült és gyantába mártott szójeleket tettek fa-

dúcokba)

3. 14. sz. Korea – bronzból öntött szójelek

4. Európa - Gutenberg 1455 Gutenberg biblia

5. 16 sz. -17 sz. újságok és folyóiratok

6. 1815 – elsı rotációs nyomdagép

12

Távközlés

Az ısember – fény- és hangjeleket használt

Terjedés-gyorsítás

perzsák 1 nap alatt – 30 napi járóföldet tett meg (kiabálás)

Caesar zászlókkal, fáklyákkal üzent a galliai hadjáratán

Középkor – sötét középkor

15. sz. – XI. Lajos – elsı rendszeres postaszolgálat

1794 Claude Hoppe jelzırendszere (Franciaország)

5000 km, Párizs + 29 város, 1 perc alatt 120 km

Technológiai UGRÁS – elektromos áram feltalálása

1837 Morse távírója

1866 kábel Amerikába (mindkét irányból)

1876 Bell telefonja

1894 Popov szikainduktoros berendezés, Marconi tökéletesítette

1898 tengeri hajózásban alkalmazzák a szikratávírót

1904 Fleming – elektroncsı

1906 Lee Forest – trióda -> erısítı

1920 USA – elsı mősorsugárzó rádióállomás

1931 Zworykin ionoszkóp

1949 USA – színes TV

1958 Mőholdak alkalmazása

1962 USA – Európa a Telstar-1 mőholdon kapcsolódik

számítógépek, üvegszálas kábelek, rádiótelefon

13

Az Információ

ANYAG + ENERGIA + INFORMÁCIÓ

„Föld, víz, tőz, levegı” és az ÖTÖDIK elem az Információ! ☺

!!! Információ == Új ismeret !!!!

Információ hatására a tezaurusz változása következik be

Az információátvitel jelekkel történik

A jelek elemi jelek re bonthatók, ezek önmagukban nem jelölnek semmit.

A jelek típusai lehetnek (emberi kommunikációban):

1. szimbolikus (a jel és az általa jelölt dolog között nincs formai hasonló-

ság), pl. szavak (a betők az elemi jelek)

2. képi jelek (a jel és az általa jelölt dolog között van formai hasonlóság), pl.

kép, rajz (a képpont az elemi jel)

Az információ jellege, közlésének módja:

fény, hang, illat, elektromágneses hullámok, …

ADÓ → KÓDOLÁS → CSATORNA → DEKÓDOLÁS → VEVİ

↑↑↑

ZAJ

Csatorna

Természetes

hang, elektromágneses hullám, fény, illat, …

Mesterséges (elektromosság - vezetékek)

Térbeli: rádió, telefon, sz.g. hálózatok

Idıbeli: könyv, fénykép, film, CD, …

A természetes és mesterséges csatornákon történı átvitel során mikor törté-

nik kódolás, dekódolás?

Az ember szempontjából hol történik a teljes

ADÓ → KÓDOLÁS → CSATORNA → DEKÓDOLÁS → VEVİ lánc? (agy)

Hang → zene

Fény → kép, film, …

Illat → parfümök

Ízlelés → ételek

Tapintás → „Braille írás”

14

Zaj

Gátló tényez ı

- az információátvitelt zavarja, hibákat idéz elı, végletként megsemmisíti azt

- a JEL/ZAJ viszony adott szinten tartása az egyik lehetséges megoldás a

zaj ellen

erısebb jel (hangosabban beszélek)

zaj csökkentése (ez a nehezebb)

REDUNDANCIA (terjengısség) – segítı tényezı (rejtjelezés)

Adat

Információ → kódolás → ADAT

Adatátvitel → az adatok továbbítása a csatornán keresztül

Bináris jelrendszer esetén az adat alapegysége a BIT

8 bit = 1 byte

1024 byte = 1 kbyte

1024 kbyte = 1 Mbyte …

Az adat alapegysége általános esetben a csatorna függvénye, vagyis:

Fény (látás) → foton

Hang (hallás) → 1 hanghullám

Stb.

Van-e olyan általános jelkészlet amely leírni képes minden adatot?

TECHNOLÓGIA kérdése az egész → BINÁRIS tárolás megoldható → bináris

jelsorozatok → az adat alapegysége így a BIT

Az információ mérhetısége

Híradástechnika fejlıdése → mérhetı-e egy átviteli csatorna teljesítıképes-

sége?

Megoldás:

Csak a JELRENDSZER alapján határozzuk meg az információ mértékét, az

információ tartalma lényegtelen.

15

Matematikai információelmélet

Hartley, Shannon a XX. század elején

Egy jelnek nincs értelme, a minimális jelkészlet (abc) legalább két jelbıl kell,

hogy álljon!

Az adó rendelkezik a jelkészlettel, a vevınek természetesen ismernie kell ezt

Példa: A „2” mint szám (jel) értéke különbözı számosságú jelkészlet esetén (to-

tó, 5-ös lottó)

a totóban a 2-nek kisebb az információértéke mint a lottóban (ez utóbbiban

sokkal nagyobb az információ „váratlansága”)

0 … 9 számjegyek:

10 db. jel

kétjegyő számok 102=100

háromjegyő számok 103=1000

m számjegyő számok 10m

n tagú ABC esetén az m jelbıl összeállítható információk száma nm

EXPONENCIÁLIS az információk növekedése

A gyakorlatban viszont lineárisan növekszik az információ mértéke a hír hosz-

szával, így a lehetséges kombinációk logaritmusát vesszük:

nm => H = log nm = m log n

Az egy jelre jutó információ mennyiség:

H = log n (Hartley-féle képlet)

A legkisebb választható ABC a kettes számrendszer, így ebben az egy jelre jutó

információmennyiség:

h = log 2

A 2-es alapú logaritmust választva:

h = log2 2 = 1 !!! BIT !!!

Ha az n db bető az ABC-ben nem egyenlı valószínőséggel fordul elı (a való-

ság ezt példázza), az egyes jelek (betők) elıfordulási valószínőségével kell

számolni:

hi = - log2 pi

ahol a pi (törtszám, a logaritmusa negatív, ezért kell a -1 szorzó, így h pozitív

lesz) az i-edik bető elıfordulási valószínősége

16

Minél nagyobb egy jel elıfordulási valószínősége, annál kisebb az általa hordo-

zott információ mennyisége. Ebbıl lett a Shannon-féle képlet:

H= -pi log2 pi

„Információ entrópiája” vagy „jelstatisztikai információ-mennyiség”

Csatorna – Zaj

Elválaszthatatlanok, nincs zajmentes csatorna

Minél „nyitottabb” egy csatorna, annál inkább ki van téve a zaj veszélyének (in-

terferencia és egyéb gátló tényezık)

Redundancia vagy „terjengısség”

A zaj elleni védelem, valamint az információ érthetıbbé tétele

Példa:

Kérdés: „Holnap lesz a vizsga?”

Válasz 1. : „Ja” , „Aha”

Válasz 2. : „Igen”

Válasz 3. : „Igen, holnap”

Válasz 4. : „Igen, holnap lesz a vizsga”

Növekszik a redundancia 1 –> 4 válaszok esetén

A redundancia növelésével párhuzamosan csökken az információ (adatok) sé-

rülésének veszélye

A redundancia szükséges, ugyanis a tömör információ általában értelmezhetet-

len (csak a „hozzáértık” számára fogható fel, de koncentrált figyelem szüksé-

ges)

- szakszövegekben a magyarázat

- új ismereteket közlı tanulmányokban a témaleírás, különbözı szempontok

alapján történı bemutatása, stb.

17

Kódolás – Dekódolás

ÜZENET ÜZENET

ALGORITMUS KÓDOLT ÜZENET ALGORITMUS

KÓD KÓD

Beszéd <=> írás

Írás <=> digitalizálás

Beszéd <=> magnóra rögzítés

Stb.

Rejtjelezés

„zaj” alkalmazása a tartalom, információ megvédésére

TITKOSÍRÁS

1. SZTEGANOGRÁFIA (elrejtés)

2. KRIPTOGRÁFIA (rejtjelezés, kódolás)

2.1. BEHELYETTESÍTÉS

2.1.1. KÓDSZAVAK (szavak helyettesítése)

2.1.2. SIFRE (betők helyettesítése)

2.2. ÁTRENDEZÉS (keverés - anagramma)

Története

Ókor

Görögök

viaszos írótábla, leborotvált fejre írt üzenet (szteganográfia)

szküléta (sokszöglető botra tekert papírcsík)

fésős keverés

Rómaiak

Caesar-kód

18

az ABC rendjéhez képest a KÓDABC 3 betővel el van tolva

Arabok

kódfejtés tudományának megalapozása (gyakorisági elemzés)

biztosabb kódok kifejlesztése

véletlenszerő keverés

rossz helyesírás alkalmazása

kódszavas és a sifre kódolás együttes használata)

Középkor – reneszánsz

Itália

a kódolás és a kódfejtés virágzásnak indul az apró városállamok közötti dip-

lomáciai kapcsolatok és a háborúk miatt

a meglevı módszereket fejlesztgetik

NOMENKLATÚRA kialakítása

Mária skót királyné

saját jelrendszerrel írt (megfejtették – kivégezték)

Blaise de Vigenére

kifejlesztette a Vigenére-sifrét

kódszó alapján történı kódolás (a Caesar-kód kibıvítése)

csak a 19. sz. elsı felében törték fel (Babbage, aki nem publikálta), 10 évvel

utána Kassiski közölte a megoldást

I. világháború

Zimmermann távirat

1917 januárjában íródik

február 23-án az angolok megfejtik

március 3-án az USA újságai közlik a levél tartalmát

ADFVGX-kód

a behelyettesítéses és az átrendezéses kódolás komplikált egyvelege

1918. márc. 5-én fogadta el a német hadsereg, mint „feltörhetetlen kódot”

1918. jún. 2-án a franciák feltörik

II. világháború

Enigma (németek használták, rejtjelezı és rejtjelfejtı gép)

19

Bletchley park, Turing -> Colossus I. és Colossus II. számítógépek segítségével

fejtették meg az Enigma rejtjelezett üzeneteit

Navajo nyelv alkalmazása a katonai hírtovábbításban (USA), nem törték fel!

Számítógépek alkalmazása

DES (Data Encryption Standard), RSA (Alice, Bob, Eve), PGP

İsi civilizációk nyelvei, „kódjai”

Sumérok írása és nyelve (nincs megfejtve)

Hieroglifák:

Rosette-kı (hieroglifák, démotikus és görög írás), megfejtették

Kréta

Lineáris A – nincs megfejtve

Phaistos-i korong a minoszi kultúra lineáris A írásával

Lineáris B – sikerült megfejteni

20

Az ember, mint természeti és társadalmi lény

Informatikai szempontból az ember egy „INFORMÁCIÓS SZUPERREND-

SZER”

Genetikai és környezeti információk alapján építi fel testét (Sejtmag, kromo-

szóma, DNS)

Információhordozók

Testnedvek (szabályozók-hormonok), idegrendszerünk

receptorok munkamegosztása:

látás - 83%

hallás - 11%

szaglás - 3.5%

tapintás - 1.5%

ízlelés - 1%

másodpercenként 10 millió bit információt felfogunk és „csak” 15-20 bit-

nek megfelelıt dolgozunk fel

Személyi információs igényünk szervezése

1. létfeltétel

2. szükséglet

3. fejlıdés

4. szórakozás

Információs környezetünk:

tájékozódás - tájékoztatás

kommunikáció - média - reklám

Pedagógiai alkalmazás

Cél a tanuláseredményesség növelése valamint az önálló tanulás lehetısége.

Tudományos, oktató média (audio, vizuális és audiovizuális rendszerek)

Az információ hatékonyságának összetevıi

MIÉRT (cél)

MIT (tények, tapasztalatok, saját gondolatok tartalmazása)

21

KINEK (befogadók „értelmi” szintje, érdekeltsége, „a légkör”)

KI (milyen minıségben, „szerephelyzet”, közlési képesség, beleélés,

megjelenés, viselkedés)

HOL (helyszín jellegzetessége)

HOGYAN (megfelelı forma – írás, élıszó – idıtartam, alkalmazott eszközök)

Hanganyagot tartalmazó oktatási média

- a megmaradó információ kb. 20%

- eredetiség hatása alkalmazható

- dokumentumszerőség

- dokumentálhatóság jellemzi

- információtartalom /zene/

- soros információként alkalmazható

Vizuális (csak!) tartalommal rendelkezı oktatási média

- a megmaradó információ kb. 30%

- információsőrőség jellemzi

- egyéni eltérések a felvételben

- szín – elrendezettség – körülmények – esztétikum

Audiovizuális tartalommal rendelkezı oktatási média

- a megmaradó információ kb. 50%

- tartósság, élmény-hatás

- erısítı hatás

- objektivitás érzését kelti

- trükkök

Számítógépes segédanyagok (interaktív oktatóanyagok) alkalmazása

- a megmaradó információ kb. 70%

- tanító és ellenırzı programok

- szimulációs és demonstrációs

- játék, multimédia rendszerek (programcsomagok)

22

Oktatástechnológia

A technológia fejlıdésével az oktatástechnikai eszközök áradata áll rendelke-

zésre

Négy nemzedékbe sorolható

Elsı nemzedék

Képek, térképek, grafikus ábrázolások, kéziratok, modellek, stb.

Alkalmazásuk NEM IGÉNYEL GÉPEKET

Egyidıs az oktatással

Második nemzedék

Nyomtatott tankönyvek, tesztek, olvasókönyvek

Gépek alkalmazása a „KÖZLÉSI FOLYAMATBAN”

Lehetıvé tette a KÖZOKTATÁS kialakulását

200 (!!!) évvel Gutenberg után kezdték oktatási célokra használni a nyomtatást

Harmadik nemzedék

Audiovizuális eszközök megjelenése

A 20. sz. elejétıl folyamatosan fejlıdik a híradástechnikával együtt

Kép- és hangrögzítés, valamint visszajátszás

fénykép, dia, némafilm

hangosfilm, videotechnika

hanglemez, audiokazetta, CD

Negyedik nemzedék

Pedagógiai minıségében különbözik az elızıektıl

EMBER – GÉP közötti közlés (információcsere)

programozott egyéni tanulás

nyelvi laboratóriumok

számítógépek alkalmazása az oktatásban

23

Oktatástechnológiai eszközök

Állóképvetít ık

Írásvetítı

1. síktükör

2. objektív

3. élességállító

4. munkafelület, képkapu (25x25

cm vagy a/4 mérető)

5. kondenzor lencse (Fresnel len-

cse)

6. hıszőrı

7. ventilátor

8. fényforrás (izzó)

9. gömbtükör

Episzkóp

1. objektív

2. vetítıtükör

3. gömbtükör

4. fényforrás (izzó)

5. fényvisszaverı tükör

6. planparalel lemez

7. vetítıasztal

Diavetítı

1. vetítıernyı

2. objektív, élességállító

3. film (filmtartó) képméretek (18x24 mm, 24x36 mm, 60x60 mm)

4. kondenzor lencse

5. hıszőrı

6. fényforrás (izzó)

7. gömbtükör

24

Hangrögzítés és visszaadás

Mikrofon, hangszóró

Hang = levegırezgés

Mikrofonok

dinamikus, kondenzátor, szén, lézer …

részei:

membrán, lengıtekercs, mágnes

mőködése:

a membrán mozgásba hozza a lengıtekercset, ez metszi a mágnes erıvona-

lait, ezért a tekercsben feszültség indukálódik

Hangszórók

dinamikus, mágneses

részei:

membrán, lengıtekercs, mágnes

mőködése:

a lengıtekercsbe vezetett hangfrekvenciás feszültség mágneses erıteret

hoz létre, így a két mágneses tér egymásra gyakorolt hatása mozgásba hoz-

za a membránt.

25

Fonográf, hanglemez

Mechanikus (Edison - fonográf)

Lemezjátszó

Mágneses hangrögzítés

A hangfrekvenciás feszültséget elektromágnesbe vezetjük, a mágnes elıtt

egyenletes sebességgel mágnesezhetı szalagot vezetünk. A szalagon rögzül a

váltakozó mágneses tér.

Mágneses hangvisszaadás

Lejátszáskor a mágneses szalag a lejátszófejben feszültséget indukál. A kelet-

kezett feszültség hangfrekvenciás.

Optikai

„Fényhang”, filmeknél található, a filmszélre fényképezett hangfrekvenciás vilá-

gos-sötét foltokból álló folyamatos ábra keletkezik, átvilágításkor hangfrekven-

ciás fényhatást hoz létre, amelyet egy fotocella ezt érzékelve, átalakítja hang-

frekvenciás feszültséggé.

26

Digitális tárolás

Mágneses és optikai (valamint magneto-optikai) elven történık a tárolás

Digitalizálás folyamata:

Mintavételezés -> Kvantálás -> Digitalizálás

27

Képrögzítés és visszaadás

Fényképezıgép (állókép)

Fényképezés – dagerrotípia (1850 körül)

Elve:

fényérzékeny anyagot megvilágítunk, nyomot hagy. Vegyi eljárás.

részei:

sötétkamra, zárszerkezet, objektív, rekesz (blende).

beállítás:

exponálási idı, blende, távolság

megvilágítás:

napfény, vaku, mőfény

gyakorlati fényképezés:

fényviszonyok határozzák meg a blende és a zárszerkezet beállítását

Kamera, vetítıgép, TV, videó

TV - katódsugarak segítségével történı képmegjelenítés

625 sor és 830 oszlop nagysebességő letapogatás (25 kép/mp), ezt a (kép-

frekvenciás) jelsorozatot, nevezzük videó jelnek

színes tv - 3 szín kék, zöld, vörös

a kép elemekre bontásával

képelemek elektromos jellé alakításával történik

28

a videojelet kisugározzuk vagy képmagnón mágnesesen rögzítjük (ferde jel-

rögzítés képenként, helikális írás a mágnesszalagra)

A VHS videómagnó írási- és befőzési sémái:

A PAL szabványú TV képernyıfrissítési módja:

29

Analóg vetítıgépek befőzési és filmtovábbítási sémái:

Számítógép

Az architektúra fogalma

Az architektúra alatt kétféle dolgot értünk:

Egy digitális számítógép bizonyos szintő általános specifikációja, beleértve az

utasításkészletének, társzervezésének és címzési módjainak, a B/K mőveletek-

nek (és vezérlésüknek) felhasználói (programozói) leírását stb.

Ebben az értelemben lehetnek közös (hasonló) architektúrával rendelkezı

számítógépcsaládok, melyeknél a megvalósítás (az implementáció) különböz-

het. A felhasználó (programozó) szempontjából az architektúra azonossága

(hasonlósága) biztosítja a kompatibilitást (helyettesíthetıséget, áthelyezhetısé-

get, csatlakoztathatóságot), például egy adott programnak a család minden tag-

ján mőködnie kell.

Egy másik (villamosmérnöki, hardvertervezıi) szempontból az architektúra egy

számítógép (rendszer) lényeges részei, fı elemei kapcsolódásának leírását je-

lenti valamilyen szinten. Ez lehet blokkdiagram, kapcsolási rajz (különbözı

részletességben), de lehet a felépítés (részben) szöveges leírása is.

Egy számítógép hardver architektúrája

A legáltalánosabb architektúra (a második értelemben, ahol is a részeket és

kapcsolódásukat tekintjük) az 1.1 ábrán láthatjuk. E szerint egy számítógép a

30

sínre kapcsolódó központi egységbıl (CPU, Central Processing Unit), a köz-

ponti tárból (Central Memory) és a perifériákból áll. A késıbbiekben részlete-

sebben is tárgyaljuk a hardver architektúrát, az egyes részeket.

CPU

Memória Perifériák

1.1. ábra. Egy számítógép architektúrája

A szoftver architektúra

Ugyancsak általánosan és az architektúra fogalom második értelmében a szoft-

ver architektúra az 1.2 ábrán látható. Az ábra elvi jelentıségő és nagyon általá-

nos, természetesen lehetnek más, az ábrán nem szereplı szoftver komponen-

sek is egy számítógép szoftver architektúrájában. A feltüntetett komponensek

talán a legfontosabbak: a felhasználói felület (User Interface), a segédprogra-

mok (Utilities), az alkalmazások (Applications) és hát persze maga az operációs

rendszer (Operating System).

Hardver

Operációs rendszer

Alkalmazások

Felhasználói felület

Segédprogramok

1.2. ábra. A szoftver architektúra

A legfontosabb, amit megfigyelhetünk az egyes részek kapcsolódásában a ré-

tegezettség!

Rétegezettség (Layered architecture)

A réteges szervezıdés általános alapelv, sok helyütt megfigyelhetı a számítás-

technikában (vö. strukturált programozás, hálózati protokollok rétegei stb.). A

lényege:

Egy alsóbb réteg szolgáltatásokat biztosít a felsı rétegnek. Biztosít egy maga-

sabb absztrakciós szintő virtuális utasításkészletet.

31

A felsı réteg nem látja az alatta lévı réteg megvalósítását, annak részleteit,

csak a virtuális utasításkészletét. A még lejjebb lévı rétegek részletei pedig tel-

jesen el vannak rejtve a felsı réteg elıl: a közvetlen alatta lévı réteg elszigetel.

Jól meghatározott protokollok és interfészek kellenek az egyes rétegek között.

Az ábránkon az operációs rendszer – mint egy réteg – elválasztja az alkalma-

zásokat, a segédprogramokat, sıt a felhasználói kapcsolattartó felületet is a

hardvertıl. Az elválasztás valahogy függetleníti ezeket, az a képzetünk – és ez

bizonyos mértékig igaz is –, hogy a hardver akár „le is cserélhetı” az operációs

rendszer alatt. Másrészt – ez az ábrából azonban nemigen derül ki –, ezt az el-

szigetelést az operációs rendszer úgy valósítja meg, hogy szolgáltatásokat biz-

tosít a felette lévı réteg számára. A szolgáltatások hívhatók a felsıbb rétegbıl:

akár azt is mondhatjuk, hogy az operációs rendszer egy virtuális gépet emulál,

és ennek a virtuális gépnek a szolgáltatások hívásai az utasításai. Ezek az uta-

sítások virtuálisak.

Gyakran fogjuk használni a virtuális (virtuális objektum, virtualitás) és a transz-

parens (transzparens objektum, transzparencia) jelzıket (fogalmakat). Mit jelen-

tenek ezek?

A virtualitás fogalma

Virtuális egy objektum, ha valójában nem létezik, de úgy tőnik, mintha (ott) vol-

na.

Példák:

virtuális diszk eszköz, amit egy hálózati file szerver biztosít.

virtuális egy terminál eszköz, ha azt pl. emulálja egy szoftver.

virtuális memória, ami egy-egy futó program rendelkezésére áll, míg a valóság-

ban annak a gépnek sokkal kisebb a központi memóriája stb.

A transzparencia fogalma

Transzparens (átlátszó) egy objektum, ha valójában ott van, de nem látszik,

nem vesszük észre.

Példa:

Mialatt a file szerver biztosít egy virtuális diszk eszközt, maga a hálózat, a háló-

zati szolgáltatások transzparensek, nem látszódnak. A virtuális diszkre ugyan-

úgy a nevével hivatkozhatunk, mint egy valódi (reális) diszkre, nem törıdünk

32

közben a hálózattal, nem is vesszük észre, hogy hálózaton is dolgozunk (legföl-

jebb ha a virtuális diszk lassú).

Mértékegységek

1 bit x 8 = 1 byte

1 byte (bájt) x 1024 = 1 Kilobyte

1 Kbyte x 1024 = 1 Megabyte

1 Mbyte x 1024 = 1 Gigabyte

1 Mbyte x 1024 = 1 Terabyte

…

1 biten tárolható adatmennyiség = 2 érték (0, 1)

1 bájton tárolható adatmennyiség = 28 érték (0 - 255) azaz 256 lehetséges

számérték

1 kilobájt által tárolt adatmennyiség = 256 * 1024 = 262144

…

Központi egységek

Processzor – parancsot, utasítást értelmez, végrehajt.

Memória – parancsok, utasítások tárolása

ROM – „Read only memory” állandó, gyártása során a beleégetett kód még a

számítógép kikapcsolásakor is megmarad (BIOS)

RAM – „Random acces memory” átírható, dinamikusan változtatható, a számí-

tógép ezt a memóriát használja a programok futtatásakor

Perifériák

Olyan részei a számítógépnek, melyek „kívül vannak a számítógépházon”

Segítségükkel tudunk kommunikálni a géppel (utasítás - válasz)

Bemeneti egységek

Billentyőzet – 102 vagy több gombos, nyelvenként eltérı lehet

Mutató eszközök – egér, hanyattegér, rajztábla, érintıtábla

33

Szkennerek - paramétere a két pont közelsége amelyet meg tud különböztetni

egymástól - DPI (Dot per inch - pont/hüvelyk, 1 hüvelyk = 2.54 cm) általában

1200 DPI vagy ennél több (kapcsolódhatnak karakterfelismerı programokhoz)

Kimeneti egységek

Monitorok

CRT (Cathode Ray Tube) – katódsugaras

TFT LCD (Thin Film Transistor LCD panel)

grafikus felbontás:

VGA 640x480, SVGA 800x600, 1024x768, …

színek száma:

24 = 16, 28 = 256, 216 = 65536 (High color), 224 vagy 232 = 16.7 millió (True

color) szín

képfrissítés:

TV-nél 50 Hz, monitoroknál min. 60 Hz, de az újabb típusoknál 100 Hz fö-

lött (kíméli a szemet)

LCD monitoroknál a válaszidı (~ 4 ms)

Nyomtatók

FF vagy színes

mátrixnyomtatók 9 vagy 24 tős

tintasugaras

lézer

Plotterek

csıtollas rajzgép

Háttértárak

Mágneses tárolók:

Floppy - 3.5" 1.44 Mbyte

Merevlemezek

Szalagos egységek

34

Optikai tárolók

CD-ROM, CD-R, CD-RW, 650 - 700 MB (~250.000 oldal gépelt szöveg táro-

lására alkalmas)

DVD egy- és kétoldalas, többrétegő

Programok

BIOS

Basic Input Output System)

Operációs rendszer

Hardverfüggı – „Számítógép architektúra”

Kezeli a gép különbözı részeit

Ki- és bemenetek vezérlése, parancsok (programok) végrehajtása

Mag (kernel) a rendszer alapvetı eleme, központja

UI – (User interface) „Felhasználói felület”, grafikus felhasználást tesz lehe-

tıvé

Egy és többszálú programfuttatás

Elterjedtebb típusok:

DOS

Disk Operating System

Karrakteres képernyı, parancssoros mód

Widows

Elsı négy generációja a DOS operációs rendszert alkalmazta alapként

és „csak” egy grafikus felülettel egészítette ki

Windows NT, 2000, XP, … valódi grafikus operációs rendszerek

MacOS

Unix, Linux

hálózati operációs rendszer

grafikus alrendszerrel rendelkeznek

35

Felhasználói programok

A valós feladatok elvégzését lehetıvé tevı programok, alkalmazások

Ezek segítségével válik „használhatóvá” a számítógép

Számítógép hálózatok:

Elektronikus kapcsolat különbözı gépek között

Hálózati protokoll (TCP/IP, AppleTalk, stb.)

Lokális – LAN (Local Area Network)

Nagy távolságú kapcsolatok – WAN (Wide Area Network)

Hálózati hardver:

Hálózati kártya, HUB, switch, router, …

Hálózati szoftver

Szerver – kliens kapcsolat

Terminál, adatbázis, WEB, …

36

Az internet története

Ma még mindig kevéssé ismert az internet eredete. Legendák keringenek

szakmai körökben az indíttatásról, a mögöttes érdekekrıl. Sok feltevés kötıdik

a katonai rendeltetéshez és finanszírozáshoz. Ez részben igaz is, de a valóság

sokkal árnyaltabb, mint az általában felszínes ismeretek.

Tudósok éveken át párhuzamosan dolgoztak a Massachusetts Institute of

Technology (MIT) számítógép-hálózati projektjén (1961-67), a Rand

Corporation védelmi célú kutatásain (1962-65) az USA-ban, valamint a brit

National Physical Laboratory számítógép-hálózati projektjén (1964-67) anélkül,

hogy tudtak volna egymásról. A háromból a Randé volt az igazán katonai indít-

tatású. A három, mindaddig egymástól függetlenül mőködött csomaghálózat-

fejlesztı csapat munkatársai elıször 1967 októberében találkoztak egy, a

Tennessee állambeli Gatlinburgban tartott szimpóziumon, ahol Larry Roberts az

ARPANET elsı tervét nyilvánosságra hozta.

Baran egy olyan digitális távközlési rendszert definiált tehát, amelyben az átvi-

endı adatfolyamot csomagokra bontják, a csomagok mindegyike magával hor-

dozza az útvonalválasztási információt, és képes hibátlan állapotra visszaállni

átviteli hibák esetén is.

Az ARPANET-hez vezetı számítógép hálózati kutatási programot a MIT kutatá-

si erıforrásaira támaszkodva 1962. októberében indították. Az ARPA-t akkori-

ban DARPA néven jegyeztek, mivel neve elé sokatmondóan odakerült a

"Defence" (Védelmi) szó. A program elsı vezetıje az MIT-s J. C. R. Licklider

volt.

Az internet gyökerei leginkább az Amerikai Egyesült Államok Védelmi Miniszté-

riuma által a katonai rendeltetéső tudományos és mőszaki kutatások irányításá-

ra létrehozott "Fejlett Kutatási Projektek Ügynöksége" (Advanced Research

Projects Agency - ARPA) kutatásszervezési munkájára vezethetık vissza. Az

ARPA project rendeltetése az volt, hogy megalapozza a szovjetek elsı szput-

nyikja, valamint az elsı földkörüli őrhajóutazása által érzékelhetıvé vált ameri-

kai lemaradás kiegyenlítését, és megalapozza az USA fölényét a katonai célú

tudományos és technikai kutatásokban. Valójában az ARPA szponzorálásában

és a MIT kutatásai alapján elıállt ARPANET nem a nukleáris csapás túlélése

37

szempontjai szerint épült, bár a késıbbi hálózati kutatások kiterjedtek a robusz-

tusságra és a túlélı képességére, beleértve a mőködıképesség fennmaradását

a hálózat jelentıs részének megsemmisülése esetén is.

1962 és 1973 között a csomagkapcsolt hálózat fejlesztése folyt. Az ARPA pro-

ject folytatásaként mőködı DARPA program 1973-ban kezdeményezte a külön-

bözı csomagkapcsolt hálózatok összekapcsolási technikáinak és technológiái-

nak a kutatását. A cél az volt, hogy olyan kommunikációs protokollt fejlesszenek

ki, amely lehetıvé teszi a hálózatba kötött számítógépek kommunikációját tet-

szıleges számú csomagkapcsolt adathálózaton keresztül. A projektet akkor

Internetting"-nek nevezték, az összekötött hálózatok rendszerét pedig Internet-

nek.

A Roberts-féle ARPANET-terv alapján a DARPA projekt 1966 augusztusában

ajánlattételi felhívást (RFQ) bocsátott ki az ARPANET csomagkapcsoló gépekre

(Interface Message Processor - IMP). Az RFQ-t a Bolt-Beranek and Newman

(BBN) cég, a csomagkapcsolás hıskorának egyik úttörıje, nyerte meg 1968

decemberében.

A következı év szeptemberében a BBN installálta az elsı IMP-t a Kalifornia

Egyetemen, Los Angelesben, majd hamarosan további hármat Stanfordban,

Santa Barbarában és Utahban. Az ARPANET 1969-ben állt üzembe. 1970 de-

cemberében fejezıdött be a TCP/IP elıdjének számító, az ıs-ARPANET proto-

kollját jelentı NCP (Network Control Protocol) fejlesztése.

Az elsı igazi alkalmazás, az E-mail 1972-ben indult. Az alkalmazási képessé-

geket hordozó ARPANET 1972 októberében mutatkozott be a nagy nyilvános-

ságnak, amikor Robert Kahn az ICCC kongresszuson demonstrációt tartott. Ak-

kor senki sem sejtette, hogy mi veszi kezdetét.

Az Internet sikereinek két fı összetevıje már 1972-ben ismert volt: csomagkap-

csolt mőködés és nyílt architektúra. A nyílt architektúra elve szerint az internet

független hálózatok együttmőködı együttese, melyet tetszıleges felépítéső és

mőködéső, egymással egyenrangú viszonyban (peer) lévı hálózatok alkotnak.

A nyílt architektúra elvét Kahn vezette be 1972-ben, röviddel azután, hogy csat-

lakozott a DARPA projekthez.

Az NCP súlyos korlátozása: nem tudott az IMP-k mögé címezni, és az

ARPANET nem rendelkezett vonalhibák elleni védelemmel, ezért csomagvesz-

tés esetén a protokoll lefagyott. A fent említett Kahn mindezek miatt úgy döntött,

38

hogy új, a nyíltsági elvet lehetıvé tevı protokoll kell. Ebbıl a döntésbıl született

meg a ma is ismert TCP/IP elıdje, amit akkor TCP-nek hívtak. A tervezés alap-

jául négy alapelv szolgált:

1. Minden hálózat önálló, nem kell módosítani az internethez való csatla-

koztatáshoz.

2. A hálózat nem törıdik vele, hogy a csomag célba ér-e vagy nem, hi-

szen a konvenció szerint ennek felügyelete a végrendszer feladata, és

szükség esetén a forrás úgyis újra elküldi.

3. A hálózatok "fekete dobozokon" (késıbb: gateway, majd router) keresz-

tül csatlakoznak egymáshoz. A gateway egyszerő, nem jegyez fel

semmit a rajta áthaladt csomagokról, nem valósít meg bonyolult folya-

matokat.

4. A hálózatban nincs globális szintő ellenırzés.

Az eredeti Kahn-Cerf dolgozat csak igen korlátozott címtartománnyal számolt: 8

bitet terveztek rendelni a hálózat azonosításához, 24 bittel pedig a hálózaton

belül a hostot kívánták megjelölni. Ne felejtsük el, hogy 1973-ba az Ethernet

atyja, Bob Metcalf éppen csak elkeresztelte ötletét, miközben a helyi hálózati

specifikáción dolgozott a kutatóközpontjában, az ötlet pedig csupán 3 év múlva

kezdte termék formáját ölteni. A PC pedig csak 1981-ben indult hódító útjára az

IBM jóvoltából. Nem gondoltak tehát sem a LAN, sem a PC által kiváltott hatal-

mas fejlıdésre.

A megvalósítás egy további korlátot is elıállított: a TCP-nek a valóságban csak

a virtuális áramkörös változatát hozták létre, a datagramosat nem. A protokoll

emiatt jól használható volt fájlátvitelre és távoli bejelentkezésre, de nem volt ké-

pes kezelni, egyebek mellett, a beszédátvitelt, ami nem igényli az elveszített

csomagok ismétlését. Emiatt a TCP-t (az elnevezés részbeni meghagyásával)

két részre szedték szét, TCP-re és IP-re. Kettejük együttesét szokás TCP/IP-

ként jelölni.

Az ARPANet kezdeti fejlesztési idıszakában nemigen voltak még hálózati szab-

ványok. Ezért a kutató-fejlesztık kitaláltak egy meglehetısen informális mód-

szert a "szabványosításra", az RFC-k módszerét. Ha valakinek volt valamilyen

javaslata valamilyen megoldásra, akkor közzétette ezt egy ún. elızetes RFC-

ben (draft RFC), az ARPANet társadalom megvitatta, kommentálta, javította a

javaslatot, és végül megegyezéssel elfogadta az RFC-t. Ekkor az RFC sorszá-

39

mot kapott és ezzel szabvánnyá (Internet Standard) vált: a számával lehet hi-

vatkozni rá. Az elsı RFC-t 1969-ben S. Crocker publikálta. Manapság az RFC-k

száma meghaladja a 2000-et. (pl: az IP az RFC 791 szabványba van véglege-

sítve, ez 1981-es publikálás)

1982-ben a DCA (Defence Communication Agency) és az ARPA az ARPANET

elfogadott protokolljává minısítette a TCP/IP protokollkészletet. A TCP/IP pro-

tokollkészletet alkalmazó nyílt mőködéső összekapcsolt hálózatok hálózatát

megjelölı "internet" fogalom ettıl az idıtıl kezdıdıen azonosítható a mai érte-

lemben vett internettel. Az NCP protokollt 1983. január 1-jén a teljes ARPANET

hálózaton felváltotta a TCP/IP. Megszületett az internet.

1983-ban a régi ARPANET-et egy katonai rendeltetéső MILNET-re és egy pol-

gári rendeltetéső ARPANET-re osztották (ez 1990-ben szőnt meg). Ezzel meg-

nyílt a lehetıség a polgári, késıbb a kereskedelmi alkalmazások gyors fejlıdé-

sére.

A nyolcvanas évek elején hódító útjára indult a PC és a lokális hálózat, roha-

mosan növekvı ütemben szaporítva az összekötött hálózatok és hostok szá-

mát.

1984-ben bevezették a doménnevek rendszerét, könnyebben használhatóvá

téve ezzel a hostok címzését.

1985-ben az egyetemi kutatások finanszírozásáért felelıs National Science

Foundation (NSF) létrehozta a TCP/IP alapú, a kutatásokat támogató szuper

számítógépes bázisokat és a mintegy 2500 oktatási és kutatóintézetet összekö-

tı NSFNET hálózatát (1995-ig mőködött). A TCP/IP lényegében kötelezıvé vált

az oktatás és a tudomány világában. Az NSF bátorította a különbözı regionális

NSFNET részhálózatokat a kereskedelmi alapon kiszolgálható fogyasztók elfo-

gadására.

Az NSF 1987-ben szerzıdést kötött az IBM és az MCI bevonását megvalósító

Merit Network Inc. céggel az NSFNET gerinchálózatának a menedzselésére. A

Merit, IBM és az MCI késıbb létrehozták az ANS (Advanced Network Services)

vállalkozást, amely az internet gerinchálózatának a legnagyobb részét birtokolja

és mőködteti, hozzáférést biztosít a MERIT hálózathoz, az 1995-ben megszőnt

NSFNET utódához, valamint nagyszámú végfelhasználói szervezethez. A ge-

rinchálózat mőködtetése és továbbfejlesztése tıkeerıs, felkészült vállalkozá-

sokhoz került.

40

1991-ben használatba vették a Gophert, az elérni kívánt hálózati címeket me-

nübıl kijelölni engedı mechanizmust, ami lehetıvé tette a bonyolult címzések

és parancsok használatának elhagyását; ugyancsak 1991-ben a genfi CERN-

ben dolgozó Tim Berners-Lee nyilvánosságra hozta a World Wide Web kon-

cepcióját, amivel kapcsolt információk hálóját lehet felkínálni igencsak kényel-

mes fogyasztásra az internet részleteibe beavatatlan fogyasztónak; a fogyasz-

tóbarát információkódolási és -elérési technika további lökést adott az internet

terjedésének.

1994-95-ben az Energiaügyi Minisztérium, 110-nél is több egyetem és néhány

magánvállalkozás elindították az Internet2 programot. Ez egy magán-internet,

amelynek rendeltetése a finanszírozásában résztvevı tagszervezetek kizáróla-

gos kiszolgálása. (Nem csatlakozik a kereskedelmi internethez.)

Ma már egy számítógép nagyon kicsi lett és igen könnyő, gyors és jól felszerelt

gép. Pedig kezdetben senki nem gondolt a számítógépek összekapcsolására,

sıt a gépek is csak nagy dobozok, amibe bevinni/kiolvasni adatokat elég bo-

nyolult.

"A jövı számítógépei talán már másfél tonnánál is könnyebbek lesznek."

(Popular Mechanics címő folyóirat, 1949)

"Úgy gondoljuk, hogy a világpiacon talán öt darab számítógépet tudnánk eladni."

(Thomas Watson, az IBM elnöke, 1943)

"Nincs semmi ok, amiért bárki is számítógépet akarna vásárolni az otthonába."

(Ken Olson, a Digital Equipment Corp. alapítója és igazgatója, 1977)

Könyvtár

INFORMÁCIÓ ≠ INFORMÁCIÓHORDOZÓ

Az információ átadásának és rögzítésének hét nagy korszaka

1. Beszéd kialakulása

2. Írás kialakulása

3. Könyvnyomtatás kialakulása

4. Távközlés

5. Hang- és képrögzítés kialakulása

6. Számítástechnika

7. Számítástechnika és a távközlés összefonódása

41

Információ – minden olyan ismeret, tapasztalat, amely ÚJ ISMERETET hordoz

Dokumentum

Latin eredető a jelentése: bizonyíték

Minden információt tartalmazó tárgy

Csoportosításuk:

kéziratos

nyomtatott

nem nyomtatott (audio, video, digitális)

vagy:

hagyományos (kézirat, nyomtatott)

nem hagyományos (audio, video)

elektronikus

Könyvtár

Bizonyos szempontok szerint összeválogatott, meg ırzésre és

olvasásra szánt, feltárt és rendszerezett dokumentu mgyőjte-

mény.

Raktári rend:

A dokumentumok valamilyen elıre meghatározott elv alapján történı tárolá-

sa.

Könyvek csoportosítása:

Kölcsönözhetı állomány

Helyben használható állomány (kézikönyvtár – olvasótermi használattal)

Raktári jelzet

A könyveknek a raktárban elfoglalt helyét határozza meg, számok és betők

kombinációja

Típusai:

Szakjelzet (ismeretközlı mőveknél) – ETO

Betőrendi jel (a szépirodalmi és az ismeretközlı mőveknél)

Mindig egy bető (szerzı családneve vagy a mő címe) és egy kétjegyő

szám kombinációja

ETO – Egyetemes Tizedes Osztályozás

42

Nyelvtıl független, mesterségesen kialakított rendszer

Az emberi ismereteket 10 fıosztályba sorolták, minden egyes fıosztály 10

osztályra bomlik, és minden egyes osztály 10 csoportra. Lehetséges a to-

vábbi alcsoportokra való bontás.

ETO fıosztályok

0 Általános mővek

1 Filozófia, pszichológia

2 Vallás, mitológia

3 Társadalomtudományok

4 Üres

5 Természettudományok

6 Alkalmazott tudományok

7 Mővészetek, játék, sport

8 Nyelv- és irodalomtudomány

9 Történelem, földrajz régészet, honismeret

példa:

8 nyelv- és irodalomtudomány

80 nyelvtudomány

809 keleti nyelvek

809.1 indoeurópai nyelvek

809.15 iráni nyelvek, perzsa nyelv

809.151 óperzsa nyelv

A számok bıvülésével a megjelölt fogalom egyre behatároltabb lesz