INFORMATIKA I. Oktató: Horváth Ildikó

Az előadások a következő témára: "INFORMATIKA I. Oktató: Horváth Ildikó"— Előadás másolata:

1 INFORMATIKA I. Oktató: Horváth Ildikó e-mail: horvath.ildiko@pmmk.pte.hu

2 Informatika I. A számítógépekkel és perifériákkal kapcsolatos alapfogalmak, működési elvek megismerése. Legfontosabb felhasználói programok készség szintű ismerete

3 Előadás anyaga Jel, adat, információ Hardver, szoftver, förmver alapfogalmak. Szoftverek csoportosítása Operációs rendszerek Általános számítógép modell, főbb funkcionális elemek megismerése Mikroszámítógép felépítése Processzor működése

4 Ajánlott irodalom Órai jegyzet Cserny László: Mikroszámítógépek Ambruszt Ferenc: IT alapismeretek Témákhoz kapcsolódó aktuális web oldalak

5 Számonkérés VIZSGA –Gyakorlat: 2 db ZH – mindegyik 61%-os teljesítménytől fogadható el. –A gyakorlatokon és az előadáson való részvétel (TVSZ szerint) –A vizsga formája: gyakorlati feladatmegoldás Szövegszerkesztés Táblázatkezelés Adaa Adatbázisok tervezése, készítése

6 Jel, adat, információ Jel: valamilyen (fizikai, kémiai stb.) folyamatban bekövetkező állapotváltozás megjelenése. –ANALÓG JELEK: időben és térben folytonosak a felső és alsó határ között a jel minden értéket felvehet pl: szinusz görbe –DIGITÁLIS JELEK: Időtartama meghatározott Csak meghatározott, ún. diszkrét értékeket vehet fel pl: impulzusok száma, távolsága, időtartama hordozza az információt pl: MORSE-JELEK AnalógDigitálisDigitálisAnalóg

7 ADAT, INFORMÁCIÓ KÖZLEMÉNY ADAT FORMAI INFORMÁCIÓ TARTALMI Döntéshozatal: Információ: ami egy adott helyzetben bizonytalanságunkat csökkenti Adat: Jelentéstől megfosztott jelsorozat betű (alfabetikus), szám (numerikus), kép

8 Az információ osztályozása: Jelentése szerint: –statisztikai információ /értéke attól függ, mennyire váratlan eseményről tájékoztat/ –szemantikai információ /azzal jellemezhető, hogy mennyi és milyen változásokat okoz a címzett eddigi ismereteiben/ –esztétikai információ /legbizonytalanabb meghatározni, sok mindentől függ - jel – jelentés – befogadó, pl. képzőművészeti alkotás (üzenet és csatorna is egyben, nincs konkrét címzettje, dekódolás?/

9 Információ továbbítás Továbbítani csak közleményt lehet, amelynek információ-tartalma van. – adó és a vevő közös nyelvet beszél. A közlemény jelkészletből épül fel, amelyek minden jelükben információt hordoznak. Az ilyen információt nevezzük hírnek. A hírek együttesen a hírkészletet alkotják.

10 Információ továbbítás elemei A feladó neve: adó, A címzett a vevő. A közlemény előállítása a kódolás. Az információ kinyerése a dekódolás. –A kódolás és dekódolás mindenkor a formai- (szintaktikai), és logikai (szemantikai) szabályok figyelembe vételével történik.

11 Információ továbbítás-biztonság Titkosítás: Sok esetben szükséges az, hogy az üzenetet csak címzettje tudja dekódolni. Ez a folyamat a titkosítás. Egyik legmegbízhatóbb a többi eljárás mellett a prímszámkódos módszer. Adatbiztonság: A több-felhasználós gépek, illetve szoftverek lehetővé teszik, hogy egy felhasználói név és jelszó segítségével ne férjen más hozzá adatainkhoz.

12 Adatbiztonság, adatvédelem Adatvédelem: az adatok jogi értelemben vett (törvényekkel, szabályzatokkal való) védelmét jelenti. üzleti titkok védelméről szóló törvény Adatbiztonság: fogalma, magát a technikai védelmet fedi le. rejtjelezési algoritmusok Informatikai biztonság: a számítógépes rendszerek és a bennük tárolt információk biztonsága (információvédelem, megbízható működés)

13 Biztonsági minősítések Ok: a biztonsági termékeket objektív módon össze lehessen hasonlítani, azok biztonsági szintjét valamilyen módon mérni lehessen. a fejlesztés folyamatát, az abba épített védelmi, ellenőrző mechanizmusokat minősítik.

14 Védelmi intézkedések hatásmechanizmusa biztonsági mentések végzése, katasztrófatervek kidolgozása Adatvédelmi rendszer kialakítása Biztosítás! A védelmi intézkedések hatását bonyolultabbá teszi, hogy jelentős egymásra hatásuk is van.

15 Mik lehetnek adatok? Karakterek –Betű, szám, írásjel, különleges karakterek –Egységes formális nyelvek kialakítása (ASCII, UNICODE stb.) Képpontok-Képábrázolás

16 Karakterábrázolás A karakterek tárolásának alapja az 1960-as években kidolgozott ASCII (American Standard Code for Information Interchange) kódrendszer. –0-127 között kóddal a rögzített –128 és 255 közötti kóddal a szabadon definiálható jelek helyezkednek el. –Ennek a kódrendszernek a figyelembevételével készültek a nemzeti kódlapok. –Magyarország számára a 852-es jelű Latin II, valamint ANSI és ISO nemzetközi szabvánnyal megegyező Windows alatti 1250-es kódlap készült el. A 256 karakter viszont kevésnek bizonyult, ezért 1987-ben a XEROX új rendszert kezdett kidolgozni. Ez az UNICODE kódrendszer, amely 2 bájton ábrázolja a karaktereket, így 65536 különböző jelet tud kezelni.

17 Képábrázolás Raszteres- vagy képpontos ábrázolás –1 pixel: a számítógépen ábrázolható kép legkisebb egysége. –A kép felbontása megmutatja, hogy egységnyi hosszúságon, hány képpont található. Minél több képpont van, annál jobb a kép felbontása. Egy pixel tetszőleges színt vehet fel, de csak egyet. –A programok többsége a színeket az ún. additív színkeverési módszerrel ábrázolja, azaz bármely szín kikeverhető a vörös, a zöld és a kék színek segítségével (RGB). Így minden pixelnek 3 színadatot kell tárolni, ez 3 byte-nyi információ, azaz kb. 16,77 millió különböző lehetőség. Előnye: –általános célú ábrázolás –bármilyen kép esetén használható Hátránya: –méretváltozásnál a kép minősége jelentősen romlik

18 Vektorgrafikus ábrázolás: A tárolandó képet a gép, olyan elemekre bontja, melyek matematikai függvényekkel leírhatóak. Ezen függvény paraméterei kerülnek tárolásra. Előnye: –mérete kisebb –méretváltoztatás lehetséges Hátránya: –nem használható hagyományos képek, fotók tárolására

19 Alapfogalmak Informatika: az a tudományág, ami a számítógépes információ előállításával, feldolgozásával, továbbításával és tárolásával foglalkozik. Adatfeldolgozás: az adatokon végzett átalakítások, műveletek –GÉPI ADATFELDOLGOZÁS LÉPÉSEI (részletesen később): Adat előkészítése (feldolgozásra alkalmas forma) Adatbevitel Adatfeldolgozás (előre meghatározott lépéssor alapján) Adatkihozatal

20 Az elméleti informatika az információs rendszerek formális leírásával, a rendszereken belül elvégezhető műveletek absztrakciójával foglalkozik. –a formális nyelvek elemzése –az algoritmusok elmélete –a programozás elmélet –az információ- és kommunikáció elméletek, –komplexitás elmélet, stb. A gyakorlati informatika az információs rendszerek elemzésének, fejlesztésének tervezésének és megvalósításának összefüggéseit tárgyalja tartalmi, működési és szervezeti oldalról. –az operációs rendszerek, a programozás-technika, –az adatszervezés, adatstruktúrák kialakítása, algoritmizálás –az adat- és tárolási struktúrák kölcsönhatásának elemzése, stb.

21 A technikai (műszaki) informatika elsősorban a az informatikában felhasználásra kerülő számítógépi technikai eszközök, átviteli utak tervezésével, szerkesztésével foglakozik: –a számítógép építés –kapcsolástechnológia –folyamatirányító számítógépek, –táv-adatfeldolgozó hálózatok, stb. Az alkalmazott informatikának két nagy területe van: –különböző tudományterületek alkalmazzák saját kutatásaik újabb eszközökkel, lehetőségekkel való bővítésére, (pl. sorban állási elmélet: sztochasztikus folyamatok: szimulációs vizsgálatok) –a gazdasági élet területén is felhasználják saját speciális feladataik megoldására. államigazgatási informatika, egészségügyi informatika mezőgazdasági informatika közlekedési informatika, ipari informatika, közgazdasági informatika, stb.

22 Az alkalmazott informatikát ma már tovább bontják: Mikroinformatika: számítógéppel (mikroprocesszorral) támogatott automaták. Pl. közlekedési lámpa. Mezinformatika: táv-adatfeldolgozás, gyors működés, az igen nagytömegű információnak térbeli és időbeli korlát nélkül való elérése.

23 Alapfogalmak Hardver (hardware): a számítógép fizikai, műszaki része. Szoftver (software): a számítógépet működőképessé tevő programok összessége Förmver (firmware): olyan számítógépi feladatok, elsősorban a gép általános vezérlésére szolgáló algoritmusok, amelyek a felhasználók szemszögéből állandóak, de célszerű cserélhetőségüket biztosítani. Ezek a ROM-ban vannak elhelyezve, így a tár cseréjével a program is cserélhető. Ez a megoldás a firmware.

24 Szoftverek csoportosítása Rendszerszoftverek –operációs rendszerek (GUI-grafikus felhasználói felület) –Vállalatirányítási rendszerek Felhasználói szoftverek –Szövegszerkesztés, táblázatkezelés, stb. Fejlesztőrendszerek –Programnyelvek (Algol, Kobol, Pascal, C, Delphi, Java, Visual Basic, stb.)

25 Operációs rendszerek funkciói Kapcsolatot biztosít a felhasználó és a számítógép között Processzor vezérlése Memóriakezelés Adminisztráció, védelmi feladatok Programfuttatás, Adatkezelés

26 Számítógépek csoportosítási lehetőségei Gépek műveleti sebessége –MIPS (Millions of instructions per second –MOPS (Millions of operations per second) –MFLOPS (Millions of floating point operations per second) Órajel frekvencia Áramköri egységek technológiája Sínrendszer szélessége Szóhosszúság Memória adatátviteli sebessége (Mbyte/sec) Perifériás egységek adatátviteli sebessége (Mbyte/sec)

27 Számítógépek csoportosítása (teljesítmény, sebesség) Szuperszámítógépek (több processzor) Nagygépek (több felhasználó egyidejű kiszolgálása) Mikroszámítógépek (egy-egy felhasználó kiszolgálására) –PC (nyílt architektúra) Célszámítógépek –Elektronikus esztergagép –Autó fedélzeti számítógép –Navigációs rendszer

28 Számítógépek csoportosítása (kezelt folyamatok száma) SISD (Single Instruction Stream Single Data Stream) Egy utasításfolyamat-egy adatfolyam feldolgozása –1 CU, 1 ALU, egy időben egy utasítás végrehajtása Hagyományos Neumann-elvű gépek SIMD (Single Instruction Stream Multiple Data Stream) Egy utasításfolyamat-többszörös adatfolyam feldolgozása –1CU, több ALU, egy időben egy és ugyanaz az utasítás több adaton MIMD (Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream) –Microprocesszoros gépek

29 Számítógépek jellemzői A gép tartalmaz egy közös tárolót (utasítások, adatok) A gép vezérlőegysége a tárolt program utasításait sorra, egyenként végrehajtja (utasítás számláló regiszter-a köv. utasítás tárolóbeli helyének címe) Aritmetikai-logikai egység (bináris kódolás - elemi logikai műveletek) Perifériák – adatok és program ki/behzatala

30 Számítógép erőforrásai Tápegység 230V5,9,12V

31

32 Számítógép működése Program : –a számítógép operatív memóriájában található, egymást követő rekeszekben elhelyezve, az egymás után végrehajtandó utasítások sorozataként. A CPU beolvassa a memóriából ezek közül az utasítások közül az elsőt, és kiszámolja, hogy hányadik rekeszben kezdődik a következő utasítás. (utasítások mérete) A beolvasott utasítást a CPU értelmezi, majd végrehajtja. Ezután a már kiszámolt sorszámú rekeszből beolvassa a következő utasítást, és azt is végrehajtja hasonló módon. Ezt a műveletet ismétli a CPU mindaddig, amíg áramot kap. Szükséges, hogy amikor a számítógép áramot kap, akkor a CPU ezt az ismétlődő folyamatot el tudja kezdeni. Ezért a CPU nyomtatott áramköri lapja úgy van megtervezve, hogy induláskor mindig egy meghatározott sorszámú rekesz tartalmát töltse be, mint végrehajtandó utasítást. Itt elhelyezik annak a programnak az első utasítását, amely képes a számítógépet alaphelyzetbe hozni, és lehetővé teszi annak használatát, más programok elindítását. (Operációs rendszer)

33 CPU – CU(vezérlő egység) Regiszterek: egy-egy adat átmeneti befogadására szolgáló, 16-32-64.. bit hosszúságú, gyors működésű tárolóhelyek CPU legfontosabb regiszterei: –PC (Program Counter)-Utasításszámláló regiszter: a tárolt program soronkövetkező utasításának memóriabeli címét tárolja –IR (Instruction Register)-Utasításregiszter, amely a tárolóból előkeresett, végrehajtandó utasítást befogadja a feldolgozás időtartamára. –CR vagy FR (Control/Status Register, Flag Register) – vezérlő/állapotjelző regiszter, az aktuális processzorállapotot visszatükröző és vezérlési előírásokat is tartalmazó reg.

34 Processzorok CPU: A CPU alapvető eleme a processzormag, ami lényegében elvégzi az adott feladatokat. –egymagos, illetve homogén többmagos CPU (A CPU-kban található processzormag teljesítménye igen széles skálán mozoghat, és eszerint változik az adott egység teljesítménye és fogyasztása. A processzormagok általános jellemzője, hogy kevés, jellemzően egy vagy két feldolgozási szállal dolgoznak) –Többmagos processzorok

35 Többmagos processzorok 2005: Intel Pentium D vagy más néven Pentium Extreme Edition. Itt tulajdonképpen a technológiai megoldás nem volt más, mint két Pentium 4-es core „összedrótozása”. 2006: Intel Core 2 Duo órajelenként végrehajtott utasítások száma. Ez a processzor már 70%-kal gyorsabb volt az elődjénél és emellett fele annyit fogyasztott.

36 A Core mikroarchitektúra 5 legfontosabb újítása: Intel Wide Dinamic Execution (Órajelenként több utasítás végrehajtását teszi lehetővé, 4-5 x86-os utasítás végrehajtására képes a Core 2-nél. Emellett 14 lépcsős pipeline-okkal dolgozik.) Intel Advanced Digital Media Boost (128 bites egy órajel ciklus alatt elvégzi a Core [előző generációknak ehhez 2 órajelciklusra volt szükség]) Intel Advanced Smart Cache (Továbbfejlesztett intelligens gyorsítótár, az újítás az benne, hogy az L2 cache-hez a két mag bármikor hozzáférhet, nem a rendszerbuszt terheli a két cache közötti adatforgalom.)

37 A Core mikroarchitektúra 5 legfontosabb újítása: Intel Smart Memory Access Két technológiai újítást takar: –Advenced Pree-fetch (gyakran igényelt adatok gyorsabb elérése) –Memory Disambiguation (soron kívüli algoritmusok írási és olvasási hatékonyságát növeli.) Intel Intelligent Power Capability (Intelligens energia-vezérlés, a hőtermelést kordában tartó tulajdonságok gyűjtöneve)

38 Intel V8 Két Xeon X5365 processzorral készült, négymagos, 3Ghz-en futó, 333 MHz-es FSB-vel és 8 MB másodszintű gyorsítótárral rendelkező szerverprocesszorok.

39 AMD két maggal Phenom. A K10, asztali processzorváltozata a négymagos felépítés; továbbfejlesztett előbehívás, elágazásbecslés és gyorsítótárak; 128 bites adatfeldolgozás; harmadszintű gyorsítótár (L3 cache); kibővített címfordítási pufferek (TLB); sideband stack optimizer; magasabb FPU-teljesítmény; SSE4a utasításkészlet; 2x64 bites memóriavezérlő; HyperTransport 3.0; finomított energiagazdálkodás és továbbfejlesztett virtualizáció.

40 2x64 bites memóriavezérlés 2 egymástól független vonalon biztosítja az adatforgalmat. Így lehetővé válik az írási és olvasási műveletek egyidejű végrehajtása. Itt mindkét csatorna saját memóriaterülettel rendelkezik. melléktermék a három magos Phenom

41 AMD Phenom II 10.5 alapú processzor, melyben 6 MB-ra növelték a harmadszintű gyorsítótár méretét. Memóriavezérlője a DDR3-as szabványt is támogatja. Hibás chipek itt sem a kukába kerülnek, egy mag meghibásodásakor a hibás mag letiltása után még el lehet adni Phenom II X3-ként.

42

43 Gépi kódú utasítások feldolgozásának folyamata PC tartalma alapján az utasítás kikeresése és átvitele az utasításregiszterbe (IR) A PC tartalmának növelése 1 utasításhosszal (soron következő utasítás helye) Lehívott utasítás értelmezése, dekódolása (milyen feladatot kell végrehajtani) – operandus memória beli helye, végrehajtási fázis Adat előkészítése műveletvégzéshez – áthelyezése az AC-be. Művelet végrehajtása Eredmény előírt helyre történő elhelyezése

44 Műveleti vezérlés lehetőségei A vezérlőegység a dekódolás után vezérli a gép egészét, a különböző helyeken lévő áramköri egységek szintjén. Huzalozott logikával történő műveleti vezérlés –Bonyolult áramköri rendszer segítségével állítja be a gép egyes részeinek állapotát. Mikroprogramozott módon (Wilkes-1951) –Utasítás műveleti kódja elindít egy elemi vezérlési lépéseket tartalmazó mikroprogramot. (ROM)

45 CPU – ALU (műveletvégző) Regiszterei: –AC – akkumulátor regiszter –Második operadnduszt befogadó regiszter (esetleges) SP (Stack Pointer Register) – a veremtároló (stack) használatát biztosítja. Veremtároló: spec. Tároló, ami: – az alprogramok kezelését segíti –Aritmetikai műveletek végrehajtásának szervezése (operandusok, részeredmények tárolása)

46 Memória RAM: Random Access Memory, Közvetlen Elérésű Tároló. – írható/olvasható memóriának is nevezni. – a benne tárolt információt csak addig őrzi meg, amíg áram alatt van. ROM: Read Only Memory, Csak olvasható tár. OIvasása a RAM-mal megegyező módon történik, ilyen szempontból a CPU sem érzékel különbséget.

47 RAM-ROM –A különbség a tárolási módban van: A RAM-mal ellentétben nem a benne folyó áram tárolja a bitek értékét, hanem a legyártása során beleégetik, hogy melyik rekesz melyik bitje milyen értékű. Ez azt is jelenti, hogy ezt követően már nem módosítható a tartalma, azonban nem is igényel a megőrzéséhez energiát. –Ennek köszönhetően ROM-ot használnak például a számítógép bekapcsolásakor végrehajtandó, illetve a számítógép működése során mindig elérhető helyen tartandó programrészleteket tartalmazó rendszer utasításainak tárolására is. – Basic Input/Output System azaz BIOS néven nevezzük, azaz magyarul Alapvető I/O-Rendszer. Ez tartalmazza a számítógép elindításakor a CPU által elsőnek betöltött utasítást, és ezzel a számítógép elindítását lehetővé tevő programot. Ezenkívül ebben találhatók az alapvető periférikezelési programok, amelyekre minden további program a gép működtetését építi.

48 ROM PROM: Programmable ROM, azaz programozható ROM. A ROM egy olyan változata, amely eredetileg nem tartalmaz semmiféle adatot. Az adatokat a felhasználó juttatja bele, valósággal beleégetve azokat, majd ezt követően már úgy viselkedik, mintha ROM lenne, azaz a beleégetett információt bármikor ki lehet belőle olvasni, megváltoztatni azonban már nem lehet. EPROM, Erasable PROM: Ez is programozható ROM, de ha a csipet ultraibolya fény éri, akkor a tartalma törlődik, és ezután új tartalommal lehet feltölteni. Éppen ezért nevezik ezt a fajtát törölhető PROM-nak. Többek között ilyen EPROM-okat használnak a számítógépek elindítására, ha nem akarják a számítógépet másra használni, mint hogy hálózatban dolgozva egy másik gép elérhető legyen. Ilyenkor az egyébként mágneslemezen található rendszerindító programokat égetik bele. Ezt nevezik Boot- EPROMnak. (A gép indítási folyamatát nevezik angolul boot-nak.)

49 Mit találunk a házon belül?

50 Alaplap Fő funkciója: –a számítógép főbb egységeinek integrációja –További eszközök (kártyák) integrálása A számítógép működéséhez kommunikáció kell! Nézzük meg az eszközök milyen felületen kapcsolódnak!

51

52 ISA, EISA busz

53 Sín vagy buszrendszer Szabványok Hasznos link: http://dmoz.org/Computers/Hardware/Buses/ http://dmoz.org/Computers/Hardware/Buses/

54 Mi a busz? A busz a számítógép-architektúrákban a számítógép olyan, jól definiált része, alrendszere, amely:számítógép-architektúrákban számítógép –lehetővé teszi adatok vagy tápfeszültségek továbbítását a számítógépen belül –vagy számítógépek, illetve a számítógép és a perifériák között. Eltérően a pont-pont kapcsolattól, a busz logikailag összekapcsol több perifériát ugyanazt a vezetékrendszert használva. Minden buszhoz számos csatlakozó tartozik, amelyek lehetővé teszik a kártyák, egységek vagy kábelek elektromos csatlakoztatását.számítógépekperifériátcsatlakozó

55 Történet: Első generációs buszrendszer A korai számítógép buszok huzalkötegek voltak, amelyek összekötötték a memóriákat és a perifériákat. Ezeket a huzalkötegeket nevezték később elektromos buszoknak vagy buszvonalaknak. Majdnem mindig volt egy memória busz és egy periféria busz, és mivel ezek eltérő funkciókat valósítottak meg, ezért különböző utasítások, teljesen más időzítések, és protokollok tartoztak hozzájuk.számítógépelektromos buszoknak

56 CPU vezérelt „mindent” A kommunikációt a CPU vezérelte, a periféria vezérlők felé az adatok írása és olvasása előre meghatározott memóriaterületeken keresztül történt (legtöbb esetben), a központi órajeleknek megfelelő sebesség mellett. A külső egységek a CPU egy csatlakozójára adott jellel jelezték, hogy kiszolgálási igényük van, amihez általában valamilyen megszakítás (interrupt) is hozzá volt rendelve.megszakítás

57 Megszakítások Kidolgozták a perifériák megszakítási rendszerét, amely biztosította a CPU által végzett művelet megszakítását. A megszakításokat prioritási csoportokba rendezték, mivel a CPU egyszerre csak egy feladatot tudott végrehajtani, így az időkritikus perifériális műveletek kapták a legmagasabb prioritást. A megszakításhoz rendelt program végrehajtása utána CPU visszatért a következő, alacsonyabb szintű megszakítási programhoz, vagy ha az nem volt, a főprogram végrehajtásához.CPU

58 Problémák Gyors CPU – lassú perifériavezérlő Gyakorlatilag minden művelethez a CPU-t igénybe kellett venni (más feladatok végzésére már esetleg foglalt volt), tehát a CPU valódi áteresztőképessége drasztikusan leesett. Néhény busz rendszer konfigurálása nagyon bonyolulttá vált, ha minden "polcról levett" berendezéssel együtt kellett működnie. ( alaplapokon és a csatolókártyákon lévő kisméretű kapcsolók (jumper) megjelenése, amelyek megfelelő helyre dugásával a memória címek, az I/O címek, megszakítási címek és prioritások bizonyos határok között, de megváltoztathatók voltak.)alaplapokon

59 "Második generációs" busz rendszerek NuBus –Ezek a buszok mereven két részre osztották a "világot": az egyikbe a CPU és a memória tartozott, a másikba pedig a számos vezérlőegység, –a két világ közötti kapcsolatot a busz vezérlő (bus controller) biztosította. –Ez a megoldás megengedte a CPU sebességének növelését anélkül, hogy buszra hatással lett volna. –a terhelést a CPU-ról a csatolókártyák felé mozdította

60 Jobb teljesítmény 8 bites párhuzamos buszokpárhuzamos buszok 16 bites, majd a 32 bites adatutak (szoftver segítségével történő konfigurálás, most ezt szabványosították, mint Plug-n-play)- a manuális jumper dugdosás kiváltásáraPlug-n-play

61 Előnyök a buszon lévő egységek azonos sebességgel kommunikálnak egymással. a CPU és memória függtelenné vált az egyéb berendezésektől (a CPU és memória sebességét addig lehetett emelni, amíg a technikai lehetőségek azt lehetővé tették )

62 Probléma az adat ki-bevitel továbbra is szűk keresztmetszetet jelent –videó kártyákvideó kártyák PCI buszok már nem elég gyorsak,PCI AGP buszokAGP nagyteljesítményű (high-end) videó kártyák már az új PCI Express buszokat igénylik.PCI Express

63 A PCI (Peripheral Component Interconnect) sínrendszer Intel – 1991 ISA buszrendszer kiegészítésre 'patchelésére‘tervezték 'PCI bridge’ felelős a CPU és a PCI perifériák közötti forgalom bonyolításáért –Speciális pufferrel rendelkezik, melynek segítségével a CPU a transzfer befejezése előtt már más feladattal foglalkozhat A puffer és a perifériák közötti tényleges adatátvitelt a CPU helyett a PCI bridge vezérli.

64 AGP(Accelerated Graphics Port ) Intel – 1997 Gyorsított grafikus port AGP (1x): 66MHz, 8 bytes/clock, 266MB/s [3.3V or 1.5V signal swing ] AGP 2x: 133MHz, 8 bytes/clock, 533MB/s [3.3V or 1.5V signal swing] AGP 4x: 266MHz clock, 16 bytes/clock, 1066MB/s [1.5V signal swing] AGP 8x: 533MHz clock, 32 bytes/clock, Bandwidth: 2.1GB/s [0.8V signal swing],

65 USB (Universal Serial Bus) teljeskörűen Plug and Play (korábban dipswitch, jumper, szoftver)Plug and Play összes modern operációs rendszer támogatjaoperációs rendszer azonos felépítésű, akár PC akár MacPCMac Osztható - USB hubok (Minden USB bővítőkártyán van egy integrált ún. root hub (gyökérhub). Erre csatlakoztathatunk USB eszközöket, vagy akár egy külső hubot)hubok USB 1.0 (1,5 Mbit/sec) vagy 1.1 (12 Mbit/sec) USB 2.0 van (480 Mbit/sec)

66 USB eszközök Pendrive USB MerevlemezMerevlemez Fényképezőgép Nyomtató Hangeszközök, pl. hangkártyahangkártya Egér Billentyűzet Ethernet hálókártyaEthernet WLAN hálókártyaWLAN Gamepad Tunerkártya (TV-nézéshez, video-digitalizáláshoz) Soros-, párhuzamos- és infra-port Webkamera, és még sok más egyéb eszközWebkamera

67 Összehasonlító adatok TÍPUSSÁVSZÉLESSÉGÓRAJELSEBESSÉG ISA 16 bit8MHz5 MB/s(8MB/s) PCI 32 bit33MHz132 MB/s Dupla PCI 64 bit66MHz264 MB/s AGP(2) 66MHz(2/3)266MB/s PCI Express 2,5 Gbit/s USB 480 Mbit/s FireWire 400 400 Mbit/s

68 Külső eszközök kommunikációja perifériák - saját buszok használataperifériák –SCSISCSI –IDE (nem foglaltak minden diszk egységhez egy-egy busz csatlakozót)IDE Új szemlélet: –Helyi busz (belső busz) –Külső busz

69 Harmadik generációs buszok HyperTransport InfiniBand Ezek a buszok rendelkeznek azzal a tulajdonsággal, hogy a képesek nagysebességű kommunikációra a CPU, memória, videó kártyák irányába, de ugyanakkor a sokkal lassabb perifériákkal (lemezegység) is együtt tudnak működni. Kezelésük már inkább szoftveres megoldásokat igényel, mint hardveres beavatkozásokat.

70 Megvalósítások párhuzamos buszok (parallel)párhuzamos buszok – amelyek egyidőben általában egy szót visznek át a vezetékeken soros buszok (serial)soros buszok –amelyek bit-soros formában továbbítják az adatokat. –USB, FireWire, Serial ATAUSBFireWireSerial ATA

71 Példák belső számítógép buszokra (párhozamos) CAMAC nukleáis mérőrendszerekhezCAMAC Extended ISA vagy EISAExtended ISA Industry Standard Architecture vagy ISAIndustry Standard Architecture NuBus vagy IEEE 1196NuBus Peripheral Component Interconnect vagy PCIPeripheral Component Interconnect VESA Local Bus vagy VLB vagy VL-bus (videókártyákra)VESA Local Bus

72 Példák belső számítógép buszokra (soros) HyperTransport I 2 CI 2 C PCI Express or PCIePCI Express Serial Peripheral Interface Bus vagy SPI busSerial Peripheral Interface Bus

73 A sínrendszer felépítése címsín, amely az eszközök címzését szolgálja, azok címét továbbítja rajta a processzor, szélessége 32 (esetleg 64) bitnek megfelelően ugyanennyi vezeték; adatsín, amelyen keresztül a továbbítandó adatot küldi, vagy fogadja a processzor. Az adatsín szélessége többnyire 32 (vagy 64) bit, illetve ugyanennyi vezeték; vezérlősín, amelynek vezetékeit a processzor a vezérlőjelek kiküldésére, vagy azok fogadására használja fel. A vezérlőjelek száma változó, általában 10-15 körül van minimálisan.

74 Példák külső számítógép buszokra (párhuzamos) Advanced Technology Attachment vagy ATA (megfelel a PATA, az IDE, az EIDE, az ATAPI stb. megnevezéseknek) lemez/szalag priféria csatolásához kialakított busz (az eredeti ATA párhuzamos, de létezik a soros ATA vagy Serial ATA busz is, lásd később)Advanced Technology Attachment Centronics párhuzamos (általában egy berendezés csatolására, esetleg láncban 2 egységre)Centronics PCMCIA, úgy is ismert, mint a PC kártya, leggyakrabban a hordozható és laptop gépekben használják, de egyre inkább háttérbe szorul a USB és beépített hálózati és modem kapcsolódási lehetőségek miatt.PCMCIA SCSI Small Computer System Interface, lemez/szalag egység csatlakoztatására szolgáló buszSCSI

75 Példák külső számítógép buszokra (soros) IEEE 1394 (FireWire)IEEE 1394 RS-485 Serial ATA or SATASerial ATA Serial Storage Architecture (SSA)Serial Storage Architecture Universal Serial Bus (USB)Universal Serial Bus

76 Sínfoglalás (buszfoglalás – bus arbitration) Az adatátvitelek lebonyolításához egyidőben több aktív eszköz (master) is igényelheti a busz használatát. Ilyenkor valamilyen eljárással el kell dönteni, hogy melyik eszköz kapja meg először a buszhasználat jogát. A buszhasználat jogának eldöntésére szolgáló folyamatot nevezik buszfoglalásnak, busz arbitrációnak (bus arbitration).

77 párhuzamos kiszolgálási mód alkalmazásakor minden eszköz önálló buszkérő és buszengedélyező vezetékkel rendelkezik. A beérkező igényeket a vezérlő logika sorolja, dekódolja és a legmagasabb prioritású eszköz számára engedélyezi a busz használatát.

78 Soros kiszolgálási mód alkalmazásakor az eszközök sorba vannak kötve és a lánc mentén az elhelyezkedésük szabja meg, hogy mikor kaphatják meg a sín használatát. Amelyik eszköz a legközelebb van a vezérlőhöz, annak a prioritása a legmagasabb

79 Mindkét esetben a jogosultság megállapítása történhet: centralizált módon, amely esetben egy központi prioritásvezérlő logika szabja meg a hozzáférés sorrendjét decentralizált módon, amely esetben a priorizáló logika elosztott formában valósul meg, az egyes eszközök vezérlői által