A számítógépek működése

Neumann János (1903 - 1957) 1946

Neumann - elvek Sorosan működjön Kettes (bináris) számrendszert használjon és legyen teljesen elektronikus: Ugyanabban a belső memóriában legyenek a programok és az adatok: Legyen univerzális Turing-gép: Turing-gép: A számítógép matematikai absztrakciója, informatikai modellje. Három egységből áll: vezérlőegység (CPU), szalagtár (memória és input-output perifériák), író/olvasó fej (buszrendszer). (Ebben is nagyban hasonlít a számítógép felépítésére.) A számítógép információit (bármilyet) ez az egyszerű automata kódolja, a memóriája, a szalagtár segítségével. A szalag cellákra van felosztva, mindegyik cellában a saját ABC-jének egy betűje van. A buszrendszer segítségével tudja ezeket a betűket leolvasni, illetve a szalagra írni. Külön vezérlő és végrehajtóegységgel rendelkezzen 5 alapvető funkcionális egysége: vezérlőegység, operatív memória, be- és kimeneti egységek, külső adattároló Megjegyzés: Vannak számítógépek, amik nem a Neumann-elvek alapján működnek. Ilyen például a vektorszámítógép, ami matematikai műveletek gyors elvégzésére van.

Neumann-elvek Az egységek feladatai Vezérlőegység: számítógép vezérlése, számítások elvégzése Operatív memória: a számítógép bekapcsolt állapotában tárolja a futó programokat és a hozzájuk szükséges adatokat Külső adattároló/ Háttértárolók: A számítógép kikapcsolt állapotában tárolják a programokat, adatokat. Be- és kimeneti egységek/Perifériák: Olyan eszközök, amelyekkel könnyebb a számítógép használata, de maga a számítógép nélkülük is működik. Sínrendszer: A gép vezetékeinek összessége, melyek az egyes elemek összeköttetéséről gondoskodnak.

Neumann-elvek Az egységek feladatai Vezérlőegység: számítógép vezérlése, számítások elvégzése Operatív memória: a számítógép bekapcsolt állapotában tárolja a futó programokat és a hozzájuk szükséges adatokat Külső adattároló/ Háttértárolók: A számítógép kikapcsolt állapotában tárolják a programokat, adatokat. Be- és kimeneti egységek/Perifériák: Olyan eszközök, amelyekkel könnyebb a számítógép használata, de maga a számítógép nélkülük is működik. Sínrendszer: A gép vezetékeinek összessége, melyek az egyes elemek összeköttetéséről gondoskodnak.

Alapvető fogalmak Számítógép fogalma: (PC) Olyan elektronikus gép, amely képes bemenő adatok fogadására, ezeken különféle, előre programozott műveletek végrehajtására, illetve az eredményül kapott adatok kivitelére. A számítógép részei: 2 fő része van, az ún. HARDVER, ami az eszközöket (megfogható) és az ún. SZOFTVER, (nem megfogható) ami pedig a számítógépen található rendszer- (pld. Windows) és felhasználói (pld. játékok) programokat jelenti. Operációs rendszer: rendszerszoftver, mely kapcsolatot teremt a felhasználó és a gép között azáltal, hogy felügyeli a futó folyamatokat és futtatja a felhasználó programjait. Pl.: DOS, Unix, Windows, Linux stb.

Segédprogramok: Egy átfogó programkategória, amely lehetővé teszi, hogy a PC olyan feladatokat is végrehajtson, amik nem az operációs rendszer részei. Mint például utasítja a gépet, hogy hogyan másoljon információkat egy CD-re, vagy egy antivírus program is ilyen. Alkalmazói szoftver: Szabványos irodai számítógépes feladatokat végrehajtó szofvertípusok – szövegszerkesztés, prezentáció készítés, táblázatkezelés. Pl. Microsoft Office. Perifériák: a rendszeregységet kiszolgáló eszközök.

Fájl: állomány, az adatok tároló helye (logikai, azaz nem megfogható) Fájl: állomány, az adatok tároló helye (logikai, azaz nem megfogható). Két része a neve és a kiterjesztése, melyet egymástól pont választ el. A kiterjesztés határozza meg a fájl típusát. Példák: .exe, .com, .bat – futtatható, indítható kiterjesztés .doc, .txt, .pdf – szöveges állomány kiterjesztés .jpg, .gif, .bmp – kép kiterjesztés .wav, .mp3, .mid – hang típusú kiterjesztés .htm, .html, .php – internetes kiterjesztés Mappa: (régebben könyvtár) a fájlok tároló helye, melyet rendszerezés végett használunk. Mappában lehet újabb mappákat is tárolni, de 2 azonos nevű fájl vagy mappa nem lehet egyugyanazon mappában

Hardver részei Ház: Olyan doboz, ami a további alkatrészeket tartalmazza. Tápegység: elektromos árammal kapcsolja össze a PC-t, a ház hátsó részén található. Ventilátor: Hűti a házat. Alaplap: Nagyméretű elektronikus kártya, ami az elektronikus alkatrészeket kapcsolja össze és tartja a helyükön. Meghajtók: Információk hosszútávú tárolásáért felelősek. A fő tároló a belső meghajtó (merevlemez). Kártyák: Olyan eszközök, amelyek lehetővé teszik, hogy a pc csatlakozzon és kommunikáljon számos be- és kimeneti eszközzel. RAM (Random Access Memory): Egy rövidtávú memória, amely a folyamatban levő dokumentumokat tárolja. Mennyisége hatással van a számítógép sebességére. Processzor (CPU): A számítógépes rendszer elsődleges agya, ugyanis ez hajtja végre az utasításokat és számításokat, emellett irányítja az információáramlást. Sebességét megahertz-ben mérik (MHz). Perifériák: A házon kívül található számítógépes alkatrészek összefoglaló elnevezése. Ezekből vannak be- és kimeneti eszközök, attól függően, hogy az információ a felhasználótól a számítógéphez áramlik, vagy fordítva.

Alaplap Processzor foglalat Memóriahelyek Biztosítja a kisebb egységek közti kapcsolatot és összefogja őket. Processzor foglalat Memóriahelyek Flash ROM, ami a BIOS nevű programot tárolja (Bekapcsoláskor átvizsgálja a számítógép részeit, és ha mindent rendben talál, akkor elindítja az operációs rendszert. A CMOS RAM memóriából szerzett adatokkal dolgozik.) CMOS RAM (Statikus memória - pontos idő, órajel nagysága, a gép indítási paraméterei, …stb.) Elem (Kikapcsolt állapotban is működő órát és a CMOS RAM-ot látja el energiával.) Bővítőkártya foglalatok

Memória ROM Csak olvasható voltak Egyszer programozható: PROM Törölhető: EPROM Áramellátás nélkül is megőrzik a tartalmukat RAM Véletlen hozzáférésű Operatív memória

A központi egység más néven processzor CPU a számítógép legfontosabb egysége Feladatai: műveletek, számítások elvégzése többi egység irányítása feldolgozás alatt álló adatok tárolása Mi alapján jellemezhető? sebesség adatméret Cache méret magok alapján

A központi egység Gyártócégek

A sínrendszer Feladata: számítógép részeinek összekötése vezetékek Rákapcsolt csatlakozók = portok

Portok

Háttértárolók A számítógép kikapcsolt állapotában tárolják a programokat és az adatokat. Mágneses háttértárak: Hajlékonylemez (Floppy Disk) Merevlemez (Hard Disk, Winchester) Szalagos tárolók Optikai háttértárak: CD lemez CD-ROM: Csak olvasható lemez. A gyárban kerül rá a tartalom. CD-R: Recordable, vagyis egyszer írható lemez CD-RW: Rewritabel, vagyis újraírható lemez DVD (Digital Versatile Disc vagy Digital Video Disc) Blu-Ray

SSD vs. HDD SSD HDD Flash alapú háttértár Nincsenek mozgó alkatrészek Elektronikusan, chip segítségével tárol adatot Gyorsabb Drágább Rövidebb élettartam (?) Mágneses háttértár Legelterjedtebb Vannak mozgó alkatrészek Lassabb Terrabyte-os nagyságrendű adatot képes tárolni https://www.youtube.com/watch?v=j84eEjP-RL4

Bemeneti perifériák és portjaik A számítógépbe történő adatbevitelt biztosítják Az információ a külvilág felől a számítógép központi egysége felé Egy billentyű leütése: 7 bites kód + 1 ellenőrző bit Ez a kód a központi egységhez Belső portok: AGP: régebbi videokártya PCI Express: mai modern videokártya PCI: hangkártya, esetleg modem SATA: háttértárolók, elsősorban merevlemez IDE: merevlemez, CD, DVD olvasó, író, és floppy

Bemeneti perifériák Billentyűzet Egér Szkenner Digitális kamera Modem Mikrofon Hanyattegér Rajzolótábla Botkormány Webkamera Autós kormány Ujjlenyomat-olvasó Vonalkódolvasó Játékvezérlő Digitális fényképezőgép Touchpad Digitalizáló tábla Fényceruza

Kimeneti perifériák és portjaik Láthatóvá az ember számára az információt Portok: PS/2: billentyűzet és egér USB: univerzális csatlakozó. Szinte minden külső eszköz csatlakoztatható ezen keresztül Párhuzamos: ma már kevésbé használt. Elsősorban nyomtatóportként Soros: régebbi típusú modemek, vagy speciális külső eszközök Firewire: digitális videokamerák game port: joystick, gamepad és egyéb játékvezérlők csatlakoztatására szolgál. Ma már ezt is leváltotta az USB port VGA: monitorokhoz DVI: szintén monitorok csatlakoztatására szolgál. A VVGA-nál modernebb. S-Video: audio, video port (Pl. a számítógép televízióhoz való csatlakoztatásához) HDMI: modern kép és hangátvitelre tervezett port Ethernet: hálózati kábel portja  

Kimeneti perifériák Monitor (elsődleges kimeneti egység) katódsugárcsöves folyadékkristályos gázplazmás Nyomtatók (printer) Lézer Tintasugaras Mátrix Projektor Rajzgép (Plotter) Hangszóró

Be- és kimeneti perifériák Érintőképernyő ultrahang vagy nagyfrekvenciás jelek segítségével Modem és hálózati csatoló Hangkártya Képdigitalizáló kártya

Vízzel működő számítógép Érdekesség Vízzel működő számítógép Moszkvai Műszaki Múzeum, 1936 Lukyanov Parciális differenciálegyenletek kiszámítása

Köszönjük a figyelmet!!!  http://morainfo.hupont.hu/5/neumann-elvek http://erettsegizz.com/informatika/neumann-elvek-a-szemelyi-szamitogep-reszei/ http://www2.akg.hu/info/erettsegi/szobeli/04.html www.inf.u-szeged.hu/bohusoktat/regi/szganyagok/esszek/Turinggep.doc http://www.karinthy.hu/home/informatika/felepites/felepites/hardver.html http://people.inf.elte.hu/nagy_m/2.html