INFORMATIKA II.

Témakörök Tároló kezelés, tárhierarchia Memória kezelés, memória címzés, DMA Hálózati ismeretek Adatbiztonság, adatvédelem Titkosítási eljárások Informatikai rendszerek és rendszerszervezés Adatbázisok

Számonkérés módja A tárgy az egész év tananyagát magában foglaló vizsgával zárul. Vizsga forma: írásbeli (teszt és kifejtő kérdések) Gyakorlat: 2 db sikeres ZH a vizsgára bocsájtás feltétele 8. hét (3. konzultáció): Excel feladat megoldása (51%) 14. hét (4. konzultáció): Access feladat megoldása Adatbázis tervezés (51%) 15. hét: Pót-ZH lehetőség

Informatika I. Félévi összefoglaló

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

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

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 Analóg Digitális Digitális Analóg

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

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?/

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.

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.

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

Jelátalakítás és Kódolás JEL ÉS KÓD Jel : Az információk jelek, jelsorozatok segítségével jutnak el hozzánk. 2 csoportba sorolhatjuk: Analóg jelek: időben, térben folytonosak, vagyis bizonyos határok között bármilyen értéket felvehetnek. (Pl.: a hang) Digitális jelek: diszkrétek, azaz rövid időtartamú jelek, melyek között szünetek vannak. A jelek nagysága csak korlátozott számú érétket vehet fel, gyakran csak két értéket: 0-át és 1-et.

JEL ÉS KÓD Kód : A kód olyan utasítás, amely egy A halmaz jeleit egy B halmaz jeleihez rendeli. Ennek a megfeleltetésnek kölcsönösen egyértelműnek kell lenni (vagyis egyértelműnek és megfordíthatónak – lásd matematika függvények témakör). A kódolás tehát az információkban lévő adatok átalakítását jelenti, vagyis egy jelkészletről egy másik jelkészletre való áttérést. A kódolás fordítottja a dekódolás. A kódolást optimálisnak nevezzük, ha legkevesebb jellel oldják meg. A számítástechnikában a bináris kódolást használják, vagyis a jelkészlet mindössze a 0, 1 jegyek sorozatából áll.

Bináris Számábrázolás A számítástechnikában a bináris kódolást használjuk, vagyis minden információt a 0 és az 1 számjegyek sorozatával adunk meg. A számábrázolás az a mód, ahogyan a számokat szimbólumokkal jelöljük Ábrázolási módok : Fixpontos ábrázolás: egész számok esetében alkalmazzuk. Lebegőpontos ábrázolás: valós számok esetén alkalmazzuk. (Normalizálások: törtre, egészre)

ANSI/IEEE 754 szabvány A lebegőpontos számok ábrázolásának egységesítésére született az ANSI/IEEE 754 szabvány, amelyet a nagy processzorgyártók (INTEL, MOTOROLA, stb.) is használnak. Ez a szabvány háromféle lebegőpontos formát ír elő: szimpla pontosság  32 bit dupla pontosság     64 bit belső pontosság     80 bit

Bináris karakterábrázolás Ahhoz, hogy a karakterek is ábrázolhatók legyenek a 0, 1 számjegyekkel, szükséges minden betűhöz, speciális jelhez és számjegyhez egy bitkombináció hozzárendelése. A számjegyek száma 10, a betűké (az angol abc-ben) 26, tehát minimum 36 bitkombinációra van szükség.

Karakterek ábrázolása ASCII kódtábla ASCII rövidítés az American Standard Code for Information Interchange (Amerikai szabványos kód az információ kölcsönös cseréjére) kifejezés rövidítése. Az ilyen módon kódolt bitcsoportokat ASCII karaktereknek nevezzük. Az ASCII karakterkészlet 128 bites, különböző kódot tartalmaz, amelyik mindegyike egy egyedi karaktert reprezentál.

Logikai kapuk A számítógépen tárolt kódokon különböző logikai műveleteket hajthatunk végre. Ilyen a NEM, ÉS, VAGY, és a KIZÁRÓ VAGY művelet. A számítógépek az előbb említett logikai műveleteknek megfelelően viselkedő áramköröket tartalmaznak. Kiegészítés: 1 jelentése : van áram 0 jelentése: nincs áram.

Bináris kép és színkódolás Pixelgrafika, vektorgrafika: Pixelgrafika: (képpontgrafika), Pixel: Két dimenziós, nem osztható, önálló képelem. es adatok egy elemi képpontja, melynek helye sorokkal, oszlopokkal jellemezhető, tartalma a denzitás érték. Vektorgrafika: Elemi idomokból (primitívekből) és a rajtuk végzett vektorműveletekből felépített ábra. A vektoros grafikák nagy előnye, hogy nem egy fix koordinátarendszerben kerülnek ábrázolásra, így megjelenítésük során - a bittérképekkel szemben - a minőség romlása nélkül skálázhatók a megjelenítő eszköz fizikai jellemzőinek megfelelően. Ráadásul a tárolásukhoz szükséges helyet nem kiterjedésük, hanem a bennük felhasznált primitívek számra határozza meg.

Színkódolás-Színtábla: RGB: Az RGB színrendszerben a színek a három alapszín a vörös (R - red), zöld (G - green), kék (B - blue) egymásra vetítésével - összeadásával - állíthatók elő, ez tulajdonképpen az additív színkeverés. Ez a fajta színkeverési rendszer a kisugárzott, illetve az érzékelt fényen alapul, ezért csak fényt kibocsátó berendezésekkel hozható létre, illetve azokban alkalmazzák: video, monitor, dialevilágító, digitális kamera, a szkennerek többsége - tulajdonképpen az ilyen típusú berendezések működésének ez a fizikai alapja. CYMK: Cián, sárga, bíborvörös és fekete alapszínek, melyből a nyomtatók a színes képeket összeállítják

Bináris hangkódolás AAC hangkódolás: az MPEG-4 szabványnál és a 3G nagysebességű mobilhálózatoknál használt hangkódolás; az MP3 kódolásnál jobb, közel CD hangminőséget ad, alacsonyabb adatsebesség mellett; (128 kbps-nél már szinte megkülönböztethetetlen, de ez is veszteséges kódolás, akár csak az MP3); a Frauenhofer és a Dolby laboratóriumokban kifejlesztett eljárás, az MP3 utóda

Informatikai alapfogalmak Adatfeldolgozás Hardware Software Firmware Middleware Algoritmus Program

Áttekintett témakörök Szoftverek csoportosítása Operációs rendszerek és feladataik Alapvető felhasználói szoftverek (gyakorlaton!) Számítógépek csoportosítási lehetőségei Számítógép erőforrásai CPU és regiszterei, védelmi szintjei Gépi kódú utasítás-végrehajtás Memóriák típusai, jellemzőik Számítógép-generációk, tervezési alapelvek

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)

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

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

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 soron következő 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 regiszter.

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)

Gépi kódú utasítások feldolgozásának folyamata PC tartalma alapján az utasítás kikeresése és átvitele az utasításregiszterbe (IR) A PC tartalmának növelése 1 utasításhosszal (soronkövetkező 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

Sín- vagy buszrendszer A busz a számítógép-architektúrákban a számítógép olyan, jól definiált része, alrendszere, amely: 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. Generációk!

Áttekintett témakörök Alaplap és főbb egységei Sín,- vagy buszrendszer (+felépítése) TÍPUS SÁVSZÉLESSÉG ÓRAJEL SEBESSÉG ISA 16 bit 8MHz 5 MB/s(8MB/s) PCI 32 bit 33MHz 132 MB/s Dupla PCI 64 bit 66MHz 264 MB/s AGP(2) 66MHz(2/3) 266MB/s PCI Express 2,5 Gbit/s USB 480 Mbit/s FireWire 400 400 Mbit/s

SATA Centronics PCMCI SCSI

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. SÍNFOGLALÁS! + KISZOLGÁLÁSI MÓDOK

CISC processzorok RISC processzorok 1 Az utasítások összetettek, több gépi ciklust igényelnek Egy gépi ciklus alatt végrehajtható egyszerű utasítások 2 Több utasítás is igénybe veheti a tárolót Csak a LOAD/STORE utasítások használhatják a tárat 3 A pipelining feldolgozás kismértékű Jelentős pipelining feldolgozás 4 Mikroprogram által vezérelt utasítás-végrehajtás Huzalozott utasítás-végrehajtás 5 Változó hosszúságú utasítások Rögzített hosszúságú utasítások 6 Sokféle utasítás és címzési mód Kevés utasítás és címzési mód 7 Bonyolult mikroprogram Bonyolult fordítóprogram 8 Kevés regiszter Nagyméretű regisztertár

Utasítás-szerkezetek, utasítás végrehajtás Az utasítás szerkezete megszabja, hogy a processzornak az utasítást hogyan kell értelmeznie. Az utasítás műveleti részből operandusból áll, illetve az operandus memóriacímét tartalmazza.

Utasítástípusok Három csoportba sorolhatók az utasítások operációs kód szempontjából: adatmozgató utasítások, amelyek a gép két része közötti adatmozgatásra szolgálnak; műveleti utasítások (aritmetikai és logikai utasítások) vezérlő utasítások speciális, a működést szabályozó utasítások