informatika 1
DESCRIPTION
INFORMATIKA 1. NYME Informatika Intézet Kalmár János egy. docens Tartalom: Alapfogalmak, programozás A mikroszámítógépek jellemzői Személyi számítógépek A hálózatok jellemzői Háttértárak, memóriák Perifériák és interfészük. NYME Informatika Intézet. Tárgy: Informatika alapjai. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
INFORMATIKA 1NYME Informatika Intézet
Kalmár János egy. docens
Tartalom:
• Alapfogalmak, programozás
• A mikroszámítógépek jellemzői
• Személyi számítógépek
• A hálózatok jellemzői
• Háttértárak, memóriák
• Perifériák és interfészük
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
MIBEN KÜLÖNBÖZIK A SZÁMÍTÓGÉP A SZÁMOLÓGÉPTŐL ?
SZÁMOLÓGÉP SZÁMÍTÓGÉPT=R2·
1.lépés : R bebillentyűzése
2.lépés : R bebillentyűzése
3.lépés : Szorzás műveleti jelének beadása
4.lépés : bebillentyűzése
5.lépés : Szorzás műveleti jelének beadása
6.lépés : Az eredmény megjelenése a kijelzőn
1. A műveletsorozat megfogalmazása :
• R beolvasása a számítógépbe
• beolv. a szg.-be
• T=R ·R ·
• az eredmény kiíratása
2. A műveletsorozat beolvasása a szg. tárolójába
3. A műveletsorozat automatikus végrehajtása a szg.-en
4. Az eredmény kiíratása
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A számológép esetében a műveleti utasításokat és adatokat kívülről (és emberi sebességgel) közöljük a géppel. A végrehajtást követően a műveleti sorrendet a számológép nem tárolja.
A számítógép esetében a műveletsorozatot és az adatokat is a gép memóriájában tároljuk, a műveletek a végrehajtása automatikusan , emberi beavatkozás nélkül történik
EMBERI AGY
Irányításpl.
rendszerezés
Számításpl.
összeadás
Emlékezet
KÖZPONTI EGYSÉG
Vezérlő-egység
Művelet-végzőegység
Adat és műveletsorozattároló
SZÁMÍTÓGÉP
EMBER
Az emberi agy és a számítógép összehasonlítása
Eredmény-közlés
pl.beszéd
Érzék-szervek
pl.szem
Adat-kiviteliegység
Adat-beviteliegység
NYME INFORMÁCIÓTECHNOLÓGIAI TANSZÉK
Tantárgy: Számítógépes alkalmazások
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
MIT NEVEZÜNK SZÁMÍTÓGÉPNEK?Számítógépnek nevezzük azokat az eszközöket, melyek adatok és az ember által megfogalmazott műveletsorozatok (programok) tárolására és automatikus végrehajtására képesek. A számítógép fogalmába beleértjük a működéshez szükséges programok összességét is
TEHÁT • A számítógép nem gondolkodik!
• Azt képes végrehajtani, amit az ember a „gép nyelvén” megfogalmaz.
• Ha már megfogalmazták a számítógép számára a feladatot,
• azt képes tárolni
• önállóan végrehajtani
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A számítástechnika gyors elterjedésének okai
•A számítógépek egyre növekvő műveletvégző képessége lehetővé teszi a szellemi munka termelékenységének jelentős fokozását. Ez a piacgazdaságokban jelentős társadalmi igénnyel is találkozott, mert a szervezetek érdekeltek működésük hatékonyságának növelésében, a költségcsökkentésben.
•A számítógépek a konkrét feladatokhoz tartozó műveletsorozatokat (a programokat) képesek hosszú időn át tárolni, és szükség esetén ismételten végrehajtani. Ezáltal a számítógépek memóriájában felhalmozott szellemi értékek mennyisége évről-évre nő, ami a számítógépek alkalmazási lehetőségeit is egyre inkább kiszélesítette.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A Neumann elvek
A számítógép felépítésének és működésének Neumann János által megfogalmazott elvei a következők :
• a tárolt program elve,
• a címezhetőség elve.
• önálló adat be/kiviteli egység, mely a kettes (bináris) számrendszer alkalmazásával működik,
• soros utasítás-végrehajtás elve.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
MIÉRT ELŐNYÖS A KETTES SZÁMRENDSZER ALKALMAZÁSA??
• A kettes számrendszer két számjegyéhez (0-hoz ill. 1-hez) ugyanis jól hozzárendelhetők a két állapotú jelenségek!
Példa: a) 1 van áram
0 nincs áram
b) 1 mágnesezett
0 nem mágnesezett
•Az áramkörök és a bináris számok modellezhetők a matematikai logika elméletével (igaz → 1, hamis → 0)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A legfontosabb logikai műveletek I
• Negáció (egyváltozós): A logikai értéket ellenkezőjére változtatja
• És (kétváltozós): csak akkor lesz igaz, ha mindkét összetevő igaz
A ┐A
0 1
1 0
A B A Λ B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A legfontosabb logikai műveletek II
• Vagy (kétváltozós): csak akkor lesz hamis, ha mindkét összetevő hamis
• Kizáró vagy (kétváltozós): csak akkor lesz igaz, ha az összetevők különböznek A B A ν B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
A B A ν B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A legfontosabb egybites bináris aritmetikai műveletek
• Szorzás
• ÖsszeadásA B A + B
0 0 00
0 1 01
1 0 01
1 1 10
A B A • B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Hogyan helyettesíthetők az aritmetikai műveletek a logikai műveletekkel?
•A szorzás műveleti táblája ekvivalens az és művelet táblázatával
•Az összeadás felső bitjét is az és művelet szolgáltatja, az alsó bitet pedig a kizáró vagy művelet
•Több-bites aritmetikai műveleteknek is hasonlóképpen megfeleltethetők logikai műveletek kombinációi
•A logikai műveletek könnyen kivitelezhető elektronikai alkatrészekkel (és kapu, vagy kapu, stb.)
•Elegendő, ha a processzor csak logikai kapuk hálózatát tartalmazza
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A soros utasítás-végrehajtás (control flow)
Ez azt jelenti, hogy a számítógép az utasításokat szigorúan egymás után, sorban hajtja végre (conrol flow). Ettől eltérés logikailag csak egy állapotjelző tartalmának vizsgálata alapján lehetséges, de az is csak azt jelenti, hogy az utasítások végrehajtása a műveleti sor egy másik pontján folytatódik.
Példa: ax2+bx+c=0 gyökeinek kiszámítása x12=
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
1. „a” beolvasása
2. Ha „a” értéke nem 0, folytasd az 5. lépéssel
3. Kiírás : „0-val nem lehet osztani”
4. Folytasd 14. Lépéssel
5. „b” beolvasása
6. „c” beolvasása
7. d=b2-4ac kiszámítása
8. Ha „d” értéke nagyobb vagy egyenlő 0, folytasd a 11. lépéssel
9. Kiírás „Nincs valós gyök”
10. Folytasd a 14. lépéssel
11.x1=(-b+√d)/(2a) kiszámítása
12. x2=(-b-√d)/(2a) kiszámítása
13.x1,x2 kiírása
14. A műveletsor befejezése
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A rendszer fogalma
Rendszernek nevezzük a rendszer részeit alkotó elemek és ezek kapcsolatainak olyan együttesét, amelyek meghatározott ismérvek (vizsgálati célok) szempontjából összetartoznak.
A rendszer elemei alatt a rendszer azon alkotóit értjük, melyeket a rendszer vizsgálata során további részekre már nem bontunk.
Példák: ember, társadalom, számítógép.
Fontos!
Vizsgálati cél → absztrakció → a valóság modellje.
Elemkapcsolatok (a céltól függenek)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A rendszer és környezete
Önszerveződő és adaptív egy rendszer, ha képes arra, hogy elemkapcsolatait külső beavatkozás nélkül megváltoztassa, és ezáltal a környezetéhez alkalmazkodjon.
Önszabályozó egy rendszer, ha külső beavatkozás nélkül képes belső folyamatait irányítani.
Példa: az emberi szervezet reakciója a hőmérséklet-változásra.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Információ és adat
Ha egy közleménynek van olyan tartalma, amelynek révén új ismereteket szerzünk, akkor a közlemény számunkra információt hordoz.
A közlemények meghatározott ideig rögzített formában léteznek (pl.: az újságban kinyomtatva, vagy a számítógép memóriájában tárolva), a hétköznapi életben ekkor beszélünk adatról.
Példa: kínai könyv, csengőhang
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Információtechnológia
Az információtechnológia magába foglalja mindazon módszereket és eszközöket, melyek az információ előállítását, feldolgozását és továbbítását szolgálják. Ebben az értelemben információ-technológiai eszközöknek minősülnek:
•A hírközlő, kommunikációs és média eszközök
•A számítástechnikai eszközök
•Az irodatechnikai eszközök
Az információtechnológia fogalmának megjelenése híven fejezi ki azt, hogy a fenti három eszközcsoport vonatkozásában az utóbbi években határozott integrációs tendencia észlelhető.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Információs és adatfeldolgozó rendszer
Az információs rendszer mindazon módszerek, eljárások, folyamatok és eszközök szervezett együttese, mellyel a szervezet tevékenységéhez információt állít elő, befogad, tárol, feldolgoz és továbbít.
Az adatfeldolgozó rendszer mindazon módszerek, eljárások, és eszközök szervezett együttese, mellyel a szervezet adatot fogad, tárol, rögzít, feldolgoz továbbít és megsemmisít.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Informatika
Informatikának nevezzük az információs rendszerek fejlesztésének, működtetésének, hasznosításának törvényszerűségeivel foglalkozó tudományágat (szakmát).
Sokan az informatikát a számítástechnikával azonosítják. Ez több szempontból is hibás megközelítés:
•Az információs rendszert leszűkíti az azt kiszolgáló eszközre, a számítógépes rendszerre,
•Mint láttuk, a számítástechnika az informatika eszközoldalának, az információ-technológiának csak egy részterülete.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Analóg és digitális technika
Analógnak nevezzük az olyan eszközöket, eljárásokat, stb., amelyek folytonos mennyiségeket ábrázolnak, illetve dolgoznak fel (a szó jelentése: hasonlóságon alapuló)
Digitálisnak nevezzük az olyan adatokat, eszközöket, eljárásokat stb., amelyek változó mennyiségeket számjegyekkel, diszkrét (nem folytonos) módon ábrázolnak, illetve dolgoznak fel.
Tehát a digitális ábrázolás valamely változó értékének diszkrét ábrázolása számjegyekkel
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Az analóg-digitális (A/D) átalakítás első lépése a mintavételezés, melynek során az időben (vagy térben) folytonos jelből diszkrét (véges sok) helyeken veszünk mintát (mérünk)
A kvantálás során a minta értéktartományát egymásba nem nyúló, nem feltétlen egyenlő hosszúságú véges sok intervallumra osztják, és minden intervallumot egy kijelölt elemével reprezentálnak (ettől lesz a jel szakaszos).
A digitális-analóg (D/A) átalakítás olyan eljárás, amely a digitális jelből analóg (folytonos) jelet állít elő.
Példa: kép megjelenítése monitoron.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Algoritmus és programAlgoritmusnak nevezzük egy feladat megoldását eredményező véges számú lépésben véget érő, egyértelmű szabályokkal megfogalmazható műveletsorozatot.
Ha egy algoritmust a számítógép által értelmezhető és végrehajtható lépésekből építünk fel, akkor ezt programnak nevezzük, az elemi lépéseket pedig utasításnak. A program tehát, a számítógép számára értelmezhető és végrehajtható utasítások sorozata.
LÉNYEGES:Feladat elemzése Egyszerűbb lépésekre és döntésekre való felbontás
Program A gép által ÉRTELMEZHETÖ lépésekre bontás
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Hardver és szoftverA hardver eredeti angol jelentése „kemény árú” (vas-áru). Lényegében ez a számítógépet alkotó, kézzel fogható eszközök összefoglaló neve, a számítógép elektronikus áramköreit, mechanikus berendezéseit, kábeleit, csatlakozásait és perifériáit nevezzük így.
A hardver önmagában egy működésképtelen eszközhalmaz.Ahhoz, hogy egy feladatot meg tudjon oldani, azt algoritmus formájában és a számítógéppel az általa értelmezhető utasításuk formájában közölni kell. A számítógépet működő képessé tevő programok összességét szoftvernek (eredeti jel.: „lágy árú”) nevezzük.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Kódolás, kódrendszer
Az adatok megjelenítési formája nagyon sokféle lehet, de a leggyakoribb az írott vagy nyomtatott szöveg; ennek egységelemét karakternek nevezzük.
A karakterek lehetnek:
•kis és nagybetűk(A,B,C… a,b,c,…y,z) alfabetikus
•számjegyek (0,1,2…9) numerikus
•különleges jelek (+,-,?…stb.)
•vegyes , pl.: „1+3C6” alfanumerikus
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Az egyes hírekben és közleményekben levő adatok formai átalakítását kódolásnak nevezzük. Ennél általában követelmény, hogy az adatok kódolás előtti és utáni formája között kölcsönösen egyértelmű megfeleltetés legyen.
A kódolás során használt jelkészletet és formai szabályrendszert kódrendszernek nevezzük.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Példa: 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
19 0001 1001
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Tízes-kettes (decimális-bináris) számrendszerbeli számkonverziók
Gyakorlati tudnivalók
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
a. Az egészrész konvertálása :
A decimális egész-részt addig osztjuk 2-vel, amíg az osztás eredménye 0 nem lesz. Egy függőleges vonallal képzünk két oszlopot. A vonal bal oldalán szerepelnek a hányadosok, a jobb oldalán pedig a maradékok.
Példa: 73=?(2)
73
36
18
9
4
2
1
0
:2
1
0
0
1
0
0
1
A kiolvasás iránya
Tehát : 73=1001001(2)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
b. A törtrész konvertálása :
A törtrészt addig szorozzuk 2-vel, amíg a szorzás eredménye 1,0 nem lesz. Ez ritkán következik be, ezért a végtelen, szakaszos kettes tört ismétlődő szakaszának felismeréséig, vagy pedig az ábrázolható helyiértéktől függő oszlophosszúságig folytatjuk a szorzást. Itt is két oszlopot képzünk egy függőleges vonallal. A vonal bal oldalán szerepelnek a szorzás egész-részei, a jobb oldalán pedig a törtrészei. A szorzást csak a tört-résszel folytatjuk.
2. Példa: 0,125=?(2) 2·
0
0
1
0,125
,25
,5
,0
A kiolvasás iránya Tehát : 0,125=0,001(2)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Házi feladat : 110101,011(2)=?(10) Megoldás 53,375
101010,011(2)=?(10) 42,425571=42 3/7
6. Példa : legyen adva a 11,001111(2) bináris szám. Ezt most nyolcas (oktális) számrendszerbe kell átírni.
Osszuk fel a számjegyeket hármas csoportokba a kettes vesszőtől kezdve! A bal oldali csoportot a bal oldalán (de ami lényegesebb: ha kell, akkor a jobb oldalit pedig a jobb oldalán) nulla hozzáadásával egészítsük ki! A kapott számcsoportok:
011,001 111(2)
Most már könnyen megkapjuk előbbi számunk oktális alakját, hiszen a hármas csoportok konvertálása fejben is elvégezhető:
3,17(8)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
7. Példa : 1001101,0111(2)=?(8)=?(16), tehát oktális és hexadecimális alakba is konvertálni kell.
A bináris szám hármas csoportosítása:
1001101,0111(2)=001 001 101,011 100(2),
a végeredmény pedig:1001101,0111(2)=115,34(8),
A bináris szám négyes csoportosításával:
1001101,0111(2)=0100 1101,0111(2)=4D,7(H).
Megjegyzés: A decimális számok átírása bináris számrendszerbe nem mindig közvetlenül történik. A rutinos informatikus a decimális számot előbb oktális számmá alakítja, és ezután az oktális alakból tér át a bináris alakra. Ez a bonyolultabbnak látszó út a valóságban rövidebb.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
8. Példa : Írjuk át a 725,9375 decimális számot bináris számr.-be!
A szám átírása oktális számrendszerbe:
a. az egészrész átírása:
725
90
11
1
0
:8
5
2
3
1
A kiolvasás iránya
b. a törtrész átírása :8·
7
4
0,9375
,5000
,0000
Tehát számunk oktális alakja : 1325,74(8)
Az oktális szám átírása bináris számmá a jegyek három bites csoportjaival történik:
1325,74(8)=001 011 010 101,111 100(2) = =1011010101,1111(2)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Hogyan történik a kivonás ?A komplemens1: az a szám, amelyik az ábrázolható számnál 1-el nagyobbra egészíti ki az adott számot.
Pl. ha három tízes számrendszerbeli helyiértékünk van, akkor a 999+1=1000-re kiegészítő számot keressük. Legyen pl. az adott szám 273, és keressük a komplemensét! k=1000-273=727.
Jelölése: 273=727.
1 Az ókori Indiában, az ún. védikus matematikában, nagyon gyakori volt a komplemensekkel való számolás. Pl. a maximálishoz közeli számok szorzatát egyszerű kiszámítani:
a·bab|abba|ab.
Pl. 997·995=9975|3·5=992015 vagy 982=982|2·2=9604
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Kettes számrendszerben a legkisebb helyiérték felöl indulva lemásoljuk a számjegyeket az első 1-es értékig (azt is), majd a többi jegyet logikai negálás alapján megváltoztatjuk (bitenkénti invertálás).
Pl. legyen egy 6 bites számunk, melynél 111111(2)+1=1000000(2)=64-re történik a kiegészítés :110100 52 ún. kettes komplemens : 001100 12
Ellenőrzés:
110100+01100
1000000
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Mi az egyes komplemens ? A bináris szám bitenkénti negáltja.
Mi a kapcsolat az egyes és kettes komplemens között ?
Ha az egyes komplemenshez egyet hozzáadunk, akkor megkapjuk a kettes komplemenst.
110100 52
001011
+ 1
001100 12
egyes komplemensre :
kettes komplemensre :
Pl.:
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Előjeles számok ábrázolása komplemens kódban
Pl. vegyünk egy kétbájtos rekeszt, melyben a legnagyobb helyiértékű bitet előjelbitnek használjuk (0 a + -nak, 1 pedig a - -nak felel meg):
0 0 0 … 1 1 0 1 0 0
15.14.13. 5. 4. 3. 2. 1. 0.
25 24 22
A legnagyobb ábrázolható szám :
Nmax=215-1=32767
32+16+0+4+0+0=52
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Negatív szám ábrázolásakor először az abszolút értéket ábrázoljuk, utána invertáljuk a biteket, majd 1-et hozzáadunk:
0 0 0 … 0 1 1 0 1 0 0
15.14.13. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 0.
1 1 1 … 1 0 0 1 0 1 1
0 0 0 … 0 0 0 0 0 0 1
1 1 1 … 1 0 0 1 1 0 0
|-52|
1-es kompl.
+1
-52 kódja
Ezt már ismerjük.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
BCD aritmetika
• BCD = Binary Coded Decimal (binárisan kódolt decimális)
• a szám tárolása számjegyenként történik
• azaz pl. 1456-ot nem úgy tároljuk, hogy átváltjuk kettes számrendszerbe,hanem tároljuk az 1-et,4-et, az 5-öt és a 6-ot. Az egyes számjegyeket viszont kettes számrendszerbeli alakjukban ábrázoljuk.
• a szám előjelét itt is külön tároljuk
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Tárak, tárolók (memória)
A számítógép az adatok és az utasítások bitjeit az adott gépre jellemző hosszú rekeszekben tárolja. A rekeszeket felépítő bitek száma a számítógépre jellemző állandó, ami általában a bájt (8 bit) többszöröse.
Az adatok beírása és kiolvasása a tárolókból a címezhetőség elve alapján történik. Ez azt jelenti, hogy minden egyes rekesznek sorszáma van, amellyel a rekesz az utasításokban egyértelműen azonosítható.
A rekeszek sorszámát bináris formában a rekesz abszolút (fizikai) címének nevezzük (a sorszámozást nullától kezdjük).
A tárkapacitást a rendelkezésre álló rekeszek (bájtok) számával mérik
1 Kbyte = 1024 bájt, 1 Mbyte = 1024 Kbyte, 1 Gbyte = 1024 Mbyte
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A tárolók osztályozása
• az adatok elérése szerint (soros, pl. mágnesszalag, közvetlen, pl. RAM, asszociatív, ahol tartalom alapján keresünk)
• az adatok átírhatósága szerint (csak olvasható/ROM/, írható-olvasható/RAM/, újraprogramozható/EPROM/)
• a fizikai működési elv szerint (mágneses, kondenzátoros, statikus, dinamikus)
• a funkció szerint (operatív tár/gyors, drága/, háttértár/olcsó, lassú/)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A mikroszámítógép felépítése
• A bemeneti egység, amely az adatok és a program bevitelét biztosítja
• A főtár (memória), amely a műveletek elvégzéséhez szükséges adatokat és programokat, valamint az eredményt tárolja későbbi felhasználás céljából
• A mikroprocesszor, amely a memóriából kapott adatokon a programnak megfelelő logikai és számítási műveleteket elvégzi
• A kimeneti egység, amelyen keresztül az eredmény eljut a felhasználóhoz.
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A mikroprocesszor
A „mikro” jelző a kis fizikai méretre (kis fogyasztásra, alacsony árra) utal, ami a félvezető technológiák és a rendszertechnika fejlődésének eredménye. A processzor a digitális számítógép központi egysége, azaz a számítógép vezérlő és feldolgozó része (CPU) egy chipben. Ez irányítja a teljes számítógépet az ember által készített programok szerint.
Miért okozott forradalmat?
Az univerzális mikroprocesszorok a játék és professzionális számítógépekbe, digitális telefonközpontokba, riasztórendszerekbe, az autó vezérlő elektronikájába stb. egyaránt beépíthetők.
Széles körű felhasználás → nagy sorozatú gyártás → csökkenő ár ↓
↑←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←
↓
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A mikroprocesszorok technológiája
nMOS, CMOS technológia
• Cél: minél több alkatrész kerüljön egy chipre
• Előny: olcsóbb, gyorsabb, megbízhatóbb
• Hátránya: megoldandó a hőelvezetés problémája
Pl. Pentium II:
• 7,5 millió tranzisztor, CMOS
• 15*15 mm chipméret, 0,25 μm vonal
• 2 Volt belső tápfeszültség
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A mikroprocesszorok csoportosítása
Szóhosszúság: 4..64 bit
Utasításformátum: RISC (Reduced), CISC (Complex),
Utasításkészlet: 100..1000
Ciklusidő: 4,77 Mhz..4 Ghz
Címezhető memória: 64 kB..4 GB
Buszrendszer: 8..64 bit
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A mikroprocesszorok funkcionális egységei
• Regiszterek
• Aritmetikai-logikai egység (ALU)
• Vezérlő egység (CU)
• Mikroprogram-tár
• Belső buszrendszer
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A regiszterek
Gyors működésű átmeneti tárolók:
• 8..512 db szó kapacitású
• statikus RAM, ami a dinamikus RAM memóriánál akár 100-szor gyorsabb lehet
Osztályozásuk:
• Rendszer regiszter, a felhasználó közvetlenül nem fér hozzá, pl. flag /állapotjelző/ regiszter, címbusz regiszter, adatbusz regiszter
• Általános célú regiszter, a program is használhatja, pl. akkumulátor, utasítás regiszter, utasítás-számláló regiszter, címregiszter, adatregiszter
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Aritmetikai-logikai egység
Funkciói:
• Bináris összeadás
• Boole-algebrai műveletek (And, Or, Xor, Not)
• Léptetés jobbra/balra (osztás, illetve szorzás 2-vel)
• Komplemens képzés
• Állapotjelzők (flagregiszter) előállítása: az utasítás eredménye nulla, pozitív, negatív volt, előfordult-e túlcsordulás, hiba, stb.
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Vezérlő egység
Funkciói:
• Kiolvassa a memóriából a szükséges adatokat, utasítások
• Értelmezi és végrehajtja az utasításokat az ALU és a mikroprogram-tár segítségével,
• Vezérli a belső busz adatforgalmát
• Összehangolja a CPU többi egységének működését
A mikroprogram-tár
A mikroprocesszor a program gépi kódú utasításait általában több lépésben hajtja végre. A mikroprogram-tár a bonyolultabb utasítások végrehajtásának mikroprogramját tartalmazza.
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A processzor működése
• Kiolvassa a memóriából a számítógépet vezérlő program utasításait
• Dekódolja (értelmezi) az utasításokat
• Vezérli és időzíti a műveletek elvégzéséhez szükséges adatforgalmat és a perifériák tevékenységét
• Beolvassa a memóriából az utasítás végrehajtásához szükséges adatokat
• Az beolvasott adatokon sorban elvégzi a szükséges műveleteket: ezek elsősorban logikai műveletek lehetnek, de erre visszavezethetők az egyéb, pl. aritmetikai műveletek is.
• A utasítás eredményét visszaírja a memóriába
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Órajel és gépi ciklus
A mikroszámítógép folyamatos működését periodikusan kiadott jelek – az órajelek – biztosítják, amelyek egyrészt az ütemnek megfelelően engedélyezik az adatok jeleinek belépését az áramkörökbe, másrészt szinkronizálják az áramkörök állapotváltozásait.
Egy gépi utasítás végrehajtása általában több óraciklus alatt megy végbe.
A gépi ciklus az az időtartam, amely egy processzor-alapművelet végrehajtásához szükséges.
Egy gépi ciklus két fázisból áll:
• utasítás kihozási (kiolvasási) fázis
• utasítás végrehajtási fázis
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Mikro-processzor
Mem
ória
I
O
O
I
Memóriabusz
I (input) bemenetO (output) kimenet egységei
I/O busz
A funkcionális egységek közötti kommunikációs kapcsolatokat, azaz acímek, vezérlőinformációk átvitelét, a mikroszámítógép busz-, vagysínrendszere biztosítja.
NY ME INFORMÁCIÓ
TECHNOLÓGIAI TANSZÉKTantárgy: Számítógépes alkalmazások
A busz egy vezetékrendszer, melynek fontosabb fajtái:
a belső busz, a memóriabusz, az I/O vagy rendszerbusz.
BILL.
monvezérlő
MON
billvezérlő
lemezvezérlő
prtvezérlő
FD
HD
PRT
MEM
KPR
koprocesszor processzor
helyisín
adatcím
vezérlés rendszer sín
~~~~~~~~
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Sínek
A különféle perifériák és a CPU közötti kommunikációra szolgál.
A kártyákat az alaplapon ún. slot-okba csatlakoztatjuk.
• 8 bites ISA, 16 bites ISA (Industry Standard Architecture)
• MCA (Micro Channel)
• EISA (Extended ISA)
• VESA local busz
• PCI (Peripherial Component Interconnect) legmodernebb
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Szabványos Interfészek
• soros port (Aszinkron, Serial, RS-232C, COM)
Két számítógép összekötése : „null modem kábel”
• párhuzamos port (Parallel, Printer, Centronics, LPT)
• game port
• SCSI (Small Computer System Interface)
• USB (Universal Serial Bus)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Adatátviteli megoldások
• Programozott adatátvitel: a perifériával történő kommunikáció a mikroprocesszor feladata (közben nem csinálhat mást)• Megszakításos adatátvitel: a mikroprocesszor közli a feladatot a perifériával, folytatja saját munkáját, és a periféria megszakítással jelentkezik be ismét, ha elkészült• Közvetlen memória hozzáférés: ha az adatátvitel forrása és célja nem a processzor, akkor az a DMA segítségével is lebonyolítható; a processzor csak definiálja a feladatot, adatot nem küld és nem fogad.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
PerifériákFogalmak: megszakítás, NMI, standard input/output, scan kód, RGB, pixel, video-RAM, attribútum, DAC, interlace/non-interlace, paletta, True Color, képernyőkímélő program, mutató eszköz, NLQ, DPI.
A leggyakrabban használt perifériatípusok:
Beviteli perifériák:
• billentyűzet,
• egér,
• fényceruza, érintéses bev.,
• optikai letapogató (scanner)
Kiviteli perifériák:
• monitor (display),
• nyomtatók,
• rajzolók,
• akusztikus kiviteli eszközök
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Adattárolásra és bevitelre/kivitelre is használt perifériák:
• mágneslemezes tár (merevlemezes - Winchester, vagy hajlékonylemezes - floppy diszk),
• mágnesszalagos tár (streamer, sztrímer),
• optikai lemezes tár (CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM).
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Háttértárak
A háttértárak főbb jellemzői : a tárolás fizikai elve, kapacitás, gyorsaság, élettartam, ár.A FAT tábla fogalma.
• merevlemez (BIOS által kezelhető max. méret, „ZIP drive”)
• hajlékonylemez (BIOS által kezelhető max. méret, „A:DRIVE”)
• optikai lemez (CD-ROM), DVD
• streamer
• DAT (Digital Audio Tape)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A mikroszámítógép szoftvereA számítógépek elterjedésével egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy a gépi kódú programozás nem elég hatékony. Először az ún. assembly programozási nyelv alakult ki, ahol már a műveleti kódokat az értelmüknek megfelelő angol szavak rövidítésével jelölték (mnemonik) és a gépi utasításban levő címeknek is lehetett ún. szimbolikus nevet (címet) adni. Így például a bemutatott összeadás bináris kódja helyett a programozók az utasításokat szimbolikus formában fogalmazhatták meg: Szimbólumok fordítóprogram bináris jelsorozat.
10011100 | 0000101000110000 | 0000101000110001 ADD ADAT1 , ADAT2
gépi kód
assembly nyelv
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Magas szintű programnyelvek• Algoritmus programnyelvek pl.: FORTRAN 1954, ALGOL 60, COBOL 1959, BASIC 1964, PASCAL 1968,C 1974
• Logikai programnyelvek : Prológ, M-prológ, LISP
• Szimulációs nyelvek : GPSS, SIMULA 67, TUTSIM, ASYST
• Grafikus programozást biztosító nyelvek : LabVIEW, VisSim
A számítógép alapműködését, az erőforrásaival optimálisan történő gazdálkodást a felhasználás céljától függetlenül biztosító, általános (például egy eszköz hibás működésének behatárolását, erről a felhasználó tájékoztatását is elvégző) programok együttese az operációs rendszer.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Operációs rendszerek
• DOS (Disk Operating System): egyfeladatos, egy-felhasználós (single user, single tasking) – assemblyben írták, parancsnyelv bázisú• Windows: eredetileg egy-felhasználós, többfeladatos (multitasking), újabb változatai (XP) már több-felhasználósak – assembly és C-ben írták, grafikus bázisú (ikonok, menü, egér…)• UNIX: több-felhasználós, többfeladatos – C-ben írták, nyílt (nyilvános) forráskódú, parancsnyelv bázisú
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Az operációs rendszerek fejlődése során egyre több segédprogrammal (utility) egészültek ki (másolók, rendezők stb.).
A felhasználás szakterülete szerint specializálódott szoftverekre néhány további példa:
• iroda automatizálási (office) szoftverek,
• mérnöki tervezőrendszerek (AutoCAD, I-DEAS, CADDS 5),
• elektronikus levelező szoftverek stb.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
A mikroszámítógépet működőképessé tevő szoftverek fontosabb típusai a következők:
• az operációs rendszer és segédprogramjai,
• az adatbázis kezelő rendszer,
• a programnyelvek fordító és könyvtárkezelő programjai,
• az általánosan használt gyári programcsomagok (szövegszerkesztők, elektronikus levelezőprogramok stb.).
• speciális célú gyári program csomagok (pl.: számítógépes tervező CAD rendszer),
• a felhasználó által írt programok.
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Mire jók a hálózatok ?
Független számítógépek problémái:
• nem hatékony
• kevéssé megbízható
Hálózatok előnyei:
• Redundancia csökkentése (elég egy nyomtató)
• Redundancia növelése (lehetőség van többszörözésre)
Mac IIMac II
Tower box
Mac II
Mac II Mac II
1-2.ábra.Busz topológiájú hálózat vázlatos felépítése
A leggazdaságosabb megoldás(pl.Ethernet-hálózatkoaxálás kábellel),de egy kábelszakadása
munkaállomások egy részének leszakadásátokozza.
NY ME INFORMÁCIÓ
TECHNOLÓIAI TANSZÉK
Tantárgy:Számítógépes alkalmazások
Mac II
Tower box
Mac II
Mac II
1-3. ábra Csillag topológiájú hálózat vázlatos felépítése
Kábelszakadás csak egyetlen munkaállomás leválásáteredményezi (árnyékolt,sodrott érpárral kivitelezik).
NY ME INFORMÁCIÓ
TECHNOLÓIAI TANSZÉK
Tantárgy:Számítógépes alkalmazások
Token-ring
1-1.ábra. Gyűrű topológiájú hálózat vázlatos felépítése
Erre példa a ma már elavult Arcnet
NY ME INFORMÁCIÓ
TECHNOLÓIAI TANSZÉK
Tantárgy:Számítógépes alkalmazások
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Számítógépek összekapcsolásaCsatorna biztosítása, Átvitel-vezérlés
• vonalkapcsolás, csomagkapcsolás
• CSMA/CD, Token passing
Közös nyelv (protokoll)
• fizikai szintű : Ethernet, Arcnet, X.25
• operációs rendszer szintű : TCP/IP, IPX
Egyedi címek
• fizikai szint : 0000C0 - AB7416
• rendszerszint :193.224.141.240
erebus.gdf-ri.hu
• Alkalmazás : [email protected]
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Hálózati címek, tartományokKlasszikus IP címkiosztás
0 | Háló (27=128) | Gép (224=16 millió)
1 | 0 | Háló (214=16 ezer) | Gép (216=64 ezer)
1 | 1 | 0 | Háló (221=2 millió) | Gép (28=256)
A
B
C
(Manapság már nem ilyen szigorú,és jön az IPv6)
Domain Name System (DNS)
Célja a címzés egyszerűsítése
A DNS szerverek a név alapján címet szolgáltatnak
cím alapján megadják a nevet
NY ME INFORMÁCIÓTECHNOLÓGIAI TANSZÉK
Tantárgy:Számítógépes alkalmazások
Az ISO-OSI modell
Application-Alkalmazás
Presentation-Megjelenítés
Transport-Együttműködés
Network-Hálózat
Datalnik-Adatkapcsolat
Phiysical-Fizikai kapcsolat
Session-Együttműködés
PegasusMail
TCP/IP(NetWare 5)
Ethernet
Felhasználóialkalmazás
Operációsrendszer
Hardver
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Tipikus hálózati konfiguráció
Egy „több nyelvet beszélő” munkaállomás a szolgáltatásokat optimálisan tudja kihasználni
Az operációs rendszer többi része, alkalmazások
Windowsnyomtatómegosztás
Novellfájlrendszer
NetscapeWEB
böngésző
Unixterminálemuláció
NetBIOS IPX/SPX TCP/IPEthernet
Fizikai összeköttetés
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Hálózattípusok
• LAN (Local Area Network)
Nagy sebességű, kis kiterjedésű, menedzselt, helyi hálózat
• Wan (Wide Area Network)
Kisebb sebességű, általános célú kommunikációs csatornákat is használó nyílt (alig menedzselt) hálózat. Jellegzetes képviselője az Internet
• A határok elmosódni látszanak (pl. Intranet)
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Szerver – kliens modellMunkamegosztás
• peer – to – peer
• host – terminál
• kliens – szerver
Gyakori szolgáltatások :
• Levelezés
• Fájlszerver
• Nyomtatószerver
• FTP szerver
• WEB szerver
• Adatbázis szerver
• Proxy szerver
• Firewall szerver
• Terminál szerver
NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Feladat Egyenrangú hálózat
Lan - hálózat
Több számítógép összekötése + +
Munka a szerveren + -
Hozzáférés a hálózat másik gépéhez + -
Nyomtató megosztás + +
Modem megosztás + Kiegészítő modul
CD – megosztás + +
Jelszó az erőforráshoz + +
Központi adatkezelés + +
Felhasználó kezelés - +
Felhasználó csoportok kezelés - +
Teljesítőképes biztonsági mechanizmus - +
Több szerver - +
Adatvédelmi mechanizmus - +
Lemeztükrözés - +
Az egyenrangú és a LAN – hálózat jelentősebb különbségei
NY ME INFORMÁCIÓ
TECHNOLÓGIAI TANSZÉKTantárgy: Számítógépes alkalmazások
6-3. ábra. Az Internetet ma az jellemzi, hogy folyamatosan nőa gazda- és kliensgépek száma
A gazdagépek tárolják az információkat (pl. WEB oldalak),a kliensgépek pedig hozzáférési csomópontokon
jelentkeznek be az internetes szolgáltatókhoz.
Kliens-gépek
Kliens-gépek
Kliens-gépek
Forgalom-irányító
Forgalom-irányító
Gazda-gépek
6-13.ábra.INTRANET. A különböző operációs rendszersíkokat az InternetTCP/IP -vel egyesíti.
NY ME INFORMÁCIÓ
TECHNOLÓIAI TANSZÉK
Tantárgy:Számítógépes alkalmazások
Intranetről akkor beszélünk , ha a helyi hálózatot is az internetszabványa szerint alakítjuk ki. A tűzfal gondoskodik arról, hogy
LAN-unk erőforrásait illetéktelenek nevehessék igénybe.
INTERNETProgramok és adatok átvitele
Java nyelven
6-1.ábra.A különleges Tüzfal védelmi intézkedésként elválasztja a helyihálózatot az Internettől.
NY ME INFORMÁCIÓ
TECHNOLÓIAI TANSZÉK
Tantárgy:Számítógépes alkalmazások
A Tűzfal lényege az, hogy a helyi hálózatunk csak egy kijelöltszámítógép által ellenőrzött vonalon keresztül kapcsolódik az
Internethez, megakadályozandó az illetéktelen behatolást.
INTERNET
Ellenőrzött hozzáférés
Csak egy definiált hozzáférés azadatok ellenőrzésével
TŰZFAL
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Operációs rendszer, rendszer-közeli szoftver és alkalmazás
Az informatikai rendszerhez tartozó szoftver eszközök tovább kategorizálhatók:
• operációs rendszernek (rendszerszoftvernek) nevezzük azoknak a gyári programoknak az összességét, mely a számítógépes eszközök és a hálózat működését, az erőforrások elosztását és igénybevételét vezérlik (pl.: DOS, UNIX, WINDOWS 2000, NOVELL, NETWARE)
• rendszer-közeli szoftvernek nevezzük azokat a gyári programoknak összességét, melyek általános és gyakran szükséges szolgáltatásokkal az operációs rendszerhez tartozó programokat kiegészítik.
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
• az alkalmazói szoftverek vagy vagy alkalmazói programcsomagok vagy egyszerűen alkalmazások (applications) az informatikát alkalmazó szervezet egy jól körülhatárolt feladata vagy feladatcsoportja számára biztosítanak szolgáltatásokat.
Ezek lehetnek gyári programcsomagok, melyek az erre szakosodott professzionális szoftverfejlesztő szervezetek állítanak elő (pl.: Microsoft Office, AUTOCAD stb.) és ideértjük azokat a programokat is, melyeket a felhasználói szervezet saját maga fejleszt.
NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai
Felhasználói Interfész
Alkalmazói Programrendszer
Alkalmazói Programinterfész
Adatbázis kezelő rendszer
Operációs rendszer interfész
Operációs rendszer
Hardver interfész
Hardver
A hardver és szoftver 4-rétegű modellje