Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

INFORMATIKA 1 NYME Informatika Intézet Kalmár János egy. docens Tartalom: •Alapfogalmak, programozás •A mikroszámítógépek jellemzői •Személyi számítógépek.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "INFORMATIKA 1 NYME Informatika Intézet Kalmár János egy. docens Tartalom: •Alapfogalmak, programozás •A mikroszámítógépek jellemzői •Személyi számítógépek."— Előadás másolata:

1 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

2 NYME Informatika IntézetTárgy: Informatika alapjai MIBEN KÜLÖNBÖZIK A SZÁMÍTÓGÉP A SZÁMOLÓGÉPTŐL ? SZÁMOLÓGÉPSZÁMÍTÓGÉP T=R 2 ·  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

3 NYME Informatika IntézetTárgy: 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

4

5 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

6 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.

7 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.

8 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)

9 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 ABA Λ B

10 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 ABA ν B AB

11 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai A legfontosabb egybites bináris aritmetikai műveletek • Szorzás • Összeadás ABA + B ABA • B

12 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

13 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: ax 2 +bx+c=0 gyökeinek kiszámítása x 12 =

14 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=b 2 -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.x 1 =(-b+√d)/(2a) kiszámítása 12. x 2 =(-b- √ d)/(2a) kiszámítása 13.x 1,x 2 kiírása 14. A műveletsor befejezése

15 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)

16 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.

17 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

18 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.

19 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.

20 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.

21 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

22 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.

23 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai Algoritmus és program Algoritmusnak 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

24 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai Hardver és szoftver A 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.

25 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+3  C6” alfanumerikus

26 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.

27 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai Példa: 

28 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai Tízes-kettes (decimális-bináris) számrendszerbeli számkonverziók Gyakorlati tudnivalók

29 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) : A kiolvasás iránya Tehát : 73= (2)

30 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 1 0,125,25,5,0 A kiolvasás iránya Tehát : 0,125=0,001 (2)

31 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai Házi feladat : ,011 (2) =? (10) Megoldás 53, ,011 (2) =? (10) 42,425571=42 3/7 6. Példa : legyen adva a 11, (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, (2) Most már könnyen megkapjuk előbbi számunk oktális alakját, hiszen a hármas csoportok konvertálása fejben is elvégezhető: 3,17 (8)

32 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai 7. Példa : ,0111 (2) =? (8) =? (16), tehát oktális és hexadecimális alakba is konvertálni kell. A bináris szám hármas csoportosítása: ,0111 (2) = , (2), a végeredmény pedig: ,0111 (2) =115,34 (8), A bináris szám négyes csoportosításával: ,0111 (2) = ,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.

33 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: : 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) = , (2) = = ,1111 (2)

34 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai Hogyan történik a kivonás ? A komplemens 1 : 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= =727. Jelölése: 273= Az ókori Indiában, az ún. védikus matematikában, nagyon gyakori volt a komplemensekkel való számolás. Pl. a maximálishoz közeli számok szorzatát egyszerű kiszámítani: a·b  a  b|ab  b  a|ab. Pl. 997·995=997  5|3·5= vagy 98 2 =98  2|2·2=9604

35 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 (2)+1= (2)=64-re történik a kiegészítés : ún. kettes komplemens : Ellenőrzés:

36 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 egyes komplemensre : kettes komplemensre : Pl.:

37 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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): … A legnagyobb ábrázolható szám : N max = = =52

38 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai Negatív szám ábrázolásakor először az abszolút értéket ábrázoljuk, utána invertáljuk a biteket, majd 1-et hozzáadunk: … … … … |-52| 1-es kompl kódja Ezt már ismerjük.

39 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai BCD aritmetika • BCD = Binary Coded Decimal (binárisan kódolt decimális) • a szám tárolása számjegyenként történik • azaz pl 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

40 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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

41 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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/)

42 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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.

43 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 ↓ ↑ ←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←← ←←←←←←←←←← ↓

44 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

45 NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai A mikroprocesszorok csoportosítása Szóhosszúság: bit Utasításformátum: RISC (Reduced), CISC (Complex), Utasításkészlet: Ciklusidő: 4,77 Mhz..4 Ghz Címezhető memória: 64 kB..4 GB Buszrendszer: bit

46 NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai A mikroprocesszorok funkcionális egységei • Regiszterek • Aritmetikai-logikai egység (ALU) • Vezérlő egység (CU) • Mikroprogram-tár • Belső buszrendszer

47 NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai A regiszterek Gyors működésű átmeneti tárolók: • 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

48 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.

49 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.

50 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

51 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

52 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai

53

54 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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

55 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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)

56 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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.

57 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai Perifériák Fogalmak: 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

58 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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).

59 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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)

60 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai A mikroszámítógép szoftvere A 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 | | ADDADAT1, ADAT2 gépi kód assembly nyelv

61 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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.

62 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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

63 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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.

64 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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.

65 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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)

66

67

68

69 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai Számítógépek összekapcsolása Csatorna 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 : erebus.gdf-ri.hu • Alkalmazás :

70 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai Hálózati címek, tartományok Klasszikus IP címkiosztás 0 | Háló (2 7 =128) | Gép (2 24 =16 millió) 1 | 0 | Háló (2 14 =16 ezer) | Gép (2 16 =64 ezer) 1 | 1 | 0 | Háló (2 21 =2 millió) | Gép (2 8 =256) ABCABC (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

71

72 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai Tipikus hálózati konfiguráció Egy „több nyelvet beszélő” munkaállomás a szolgáltatásokat optimálisan tudja kihasználni Az operációs rendszer többi része, alkalmazások Fizikai összeköttetés

73 NYME Informatikai IntézetTárgy: 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)

74 NYME Informatikai IntézetTárgy: Informatika alapjai Szerver – kliens modell Munkamegosztás • peer – to – peer • host – terminál • kliens – szerver Gyakori szolgáltatások : • Levelezés • Fájlszerver • Nyomtatószerver • FTP szerver • WEB szerver • Adatbázis szerver • Proxy szerver • Firewall szerver • Terminál szerver

75 NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai FeladatEgyenran gú 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

76

77

78

79

80 NYME Informatika IntézetTárgy: 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.

81 NYME Informatika IntézetTárgy: 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.

82 NYME Informatika IntézetTárgy: 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


Letölteni ppt "INFORMATIKA 1 NYME Informatika Intézet Kalmár János egy. docens Tartalom: •Alapfogalmak, programozás •A mikroszámítógépek jellemzői •Személyi számítógépek."

Hasonló előadás


Google Hirdetések