A számítógép felépítése Készítette: Vígh Zoltán 2008

A számítógép felépítése Neumann János (1903-1957) Matematikus, fizikus A számolás gépesítésével foglalkozott Neumann elv (1945 – EDVAC) A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Neumann elv soros utasítás (utasítások végrehajtása időben egymás után történik) kettes (bináris) számrendszer használata belső memória (operatív tár) használata a program és az adatok tárolására teljesen elektronikus működés széles körű felhasználhatóság központi vezérlőegység alkalmazása A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Központi egység (alaplap) Központi feldolgozó egység (CPU) Memória ROM RAM Bővítőkártyák Videokártya Hangkártya Hálózati kártya Perifériák Bemeneti eszközök Billentyűzet Egér Mikrofon Képolvasó Webkamera Kimeneti eszközök Monitor Nyomtató Hangszóró Fejhallgató Tárolóeszközök Merevlemez Hajlékonylemez CD-ROM DVD-ROM Pendrive Memóriakártyák A számítógép felépítése

A számítógép felépítése CPU Central Processing Unit Központi Feldolgozó Egység CU (Control Unit) - vezérlőegység ALU (Arithmetical and Logical Unit) – aritmetikai logikai egység regiszterek – utasítások tárolása A számítógép felépítése

A számítógép felépítése CPU Feladata: a belső, elektronikus adattárban lévő programok utasításainak beolvasása, értelmezése és végrehajtása biztosítja a számítógép egységeinek a vezérlését Jellemzői: sebesség: a végrehajtott utasítások száma másodpercenként (MIPS = Millions of Instruction Per Second) órajel frekvencia (MHz, GHz) adat-, címbusz szélessége (bit) utasításkészlet (RISC, CISC) tokozás (lábkiosztás) - foglalat típusa hűtés (hűtőbordák, ventillátor) A számítógép felépítése

A számítógép felépítése CPU Moore szabály: tranzisztorok száma 18 hónaponként megkétszereződik azaz: változatlan áron évről évre egyre nagyobb teljesítményű számítógépet kaphatunk A számítógép felépítése

A számítógép felépítése CPU tokozás DIP PGA SPGA http://www.techadvice.com/tech/I/IntelCP.htm http://www.handson.ca/cpu4.html http://www.cpushack.net/Packages.html LCC SEC QFP A számítógép felépítése

A számítógép felépítése CPU hűtés A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Processzortípusok PC, PC/XT 1972, 8008-as, 8080-as 1978, 8086-os, 8088-as, 10 MHz 1983, 80168-as, 80188-as, 16 MHz PC/AT (286) 1984, 80286-os, 20 Mhz PC/AT (386) 1985, 80386-os, 4 Gbyte memória kezelése, 33 Mhz A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Processzortípusok PC/AT (486) 1989, 80486-os, párhuzamos végrehajtás, cache beépítése, 50 MHz 1992, DX2 jelű változat, az órajel sebességének duplájával működött 1994, DX4 jelű változat, az órajel sebességének háromszorosával működött hűtés fontossága Pentium, Pentium Pro, MMX 1995, 64 bites adatbusz, 200 MHz órajel frekvencia A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Processzortípusok Pentium II, Xeon 1997, Slot 1 foglalat, 2 cache gyorsítótár Xeon szerverekbe szánt változat Celeron, Celeron A 1998, a Pentium II olcsóbb változata, L2 cache a processzorba építve, teljesítménye jól tuningolható Pentium III, IV 2001, Pentium II továbbfejlesztése Pentium M Noteszgépekhez készült processzor A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Memória Tartalmazza a végrehajtás alatt álló program utasításait, valamint adatait. Jellemzői: tárkapacitás (Gbyte) memóriarekesz mérete adatelérési idő (ns: nanoszekundum 1 ns = 10-9 sec) A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Memória típusai RAM: írható, olvasható (tápfeszültség nélkül tartalma elveszik) DRAM – dinamikus RAM folyamatos frissítést igényel lassú olcsó SRAM – statikus RAM nem kell frissíteni gyors drága  cache A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Memória típusai ROM (Read Only Memory): véletlen elérésű tár gyárilag programozott (feszültség nélkül is megőrzi az adatokat) PROM: a felhasználó által egyszer programozható EPROM: a felhasználó által programozható, UV fénnyel újraírható EEPROM: felhasználó által programozható, elektromosan törölhető EEPROM-Flash: írás, olvasás sebességét tekintve RAM-hoz hasonlóan működik A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Memória típusai Cache gyorsítótár igen gyors működésű a processzor várakozó állapot nélkül eléri a tartalmát ma a processzorral egy tokban helyezkedik el L1 mérete 4-32 KB L2 mérete 128-512 KB A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Memória típusai Flash újraírható félvezető memória megőrzi az adatokat kikapcsolás után is széleskörűen alkalmazható, pl: digitális fényképezőgép BIOS PenDrive A számítógép felépítése

A számítógép felépítése BIOS Basic Input/Output System Alapvető funkciókat biztosító szoftver a ROM-ban. Az alaplapba ültetett, nem törölhető ill. írható. Feladatai: a számítógép egységeinek ellenőrzése a hibát különféle sípolással (bip) jelzi alapfunkcióinak irányítása gépi szintű folyamatok vezérlése kapcsolatot teremt a gép és az ember között az operációs rendszer kulcselemeinek betöltése A számítógép felépítése

A számítógép felépítése A jövő memóriái egyre nagyobb tárolókapacitás (Tbyte – Tera) egyre gyorsabb adatelérési sebesség Molekuláris és bio memóriák Bakteriohodopsin A jelenleg már folyó kutatások alapján 1/2000 nanoszekundumra van csak szükségük a molekuláknak az állapotváltozásokhoz és kb. 30 Gbyte/cm3 -es lehet az adatsűrűség határa. Egyetlen hátrányuk, hogy a kb. 5 évig életképesek. A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Alaplap Az egyes eszközök közötti kapcsolatot biztosítja. Rajta található: Mikroprocesszor Memória ROM BIOS Billentyűzetvezérlő slot-ok (bővítőkártyák fogadására szolgáló csatlakozók) A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Alaplap A számítógép felépítése

Alaplaphoz csatlakoztatható kártyák videokártya (felbontóképesség és színmélység) hangkártya (hangok visszaadása, illetve hang digitalizálása) hálózati kártya A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Csatoló felületek ISA (Industry Standard Architecture) régi, elavult EISA videokártyákhoz, nem terjedt el PCI 33 MHz, perifériák közvetlen kommunikációja AGP (Accelerated Graphics Port) videokártyákhoz, adattal való folyamatos ellátásra A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Csatoló felületek IDE, ATA CD, DVD meghajtók csatlakoztatására, master - slave SATA soros ATA, gyorsabb, kisebb feszültséggel működik SCSI (Small Computer System Interface) rugalmas csatlakoztatás, nyomtatókhoz, scannerekhez, gyors, drága USB (Universal Serial Bus) általános célú csatolófelület, tápfeszültséget tartalmaz A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Csatoló felületek IDE/EIDE csatlakozó és kábel SATA kábel és csatlakozó A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Portok Soros port Az adatok bitenként sorban, egymás után áramlanak át rajta 9 és 25 tűs változat Szabványos neve: RS-232 A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Portok Párhuzamos port Több éren egyszerre zajlik a bitforgalom 25 és 36 tűs változat szkenner, nyomtató A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Portok PS/2, AT port PS/2: billentyűzet és egér csatlakozó AT: régi billentyűzet csatlakozó PS/2-AT átalakítható A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Portok USB port Universal Serial Bus USB gyökérhub maximálisan 127 eszközt tud kezelni A és B típusú csatlakozók Majdnem minden eszközt lehet rá csatlakoztatni A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Portok FireWire IEEE1394 400, 800Mbps PNP Digitális kamerák jellemző csatlakozója A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Portok Képernyő portok VGA: régi, analóg monitorokhoz DVI (digital Video Interface) Dvi-sub: TFT monitorokhoz, átalakítható VGA-ra TV-kimenetek: Composite, S-video A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Buszrendszer Kapcsolatot teremt a CPU, a memória és a perifériák között. címbusz, adatbusz, vezérlőbusz jellemzői: címzések adatszélesség sebesség A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Háttértárolók Nagy adatmennyiség tárolására alkalmas Energia nélkül is megtartják a jeleket Adattárolási elv szerinti csoportosítás Mechanikus – lyukszalag, lyukkártya Félvezető – RAM, ROM, pendrive, flash kártya Mágneses – szalag, merev-, hajlékony lemez Optikai – CD, DVD, BlueRay Elektronikus tárak Egyéb – LS-120, ZIP drive A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Mechanikus tár lyukkártya lukszalag A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Mágnesszalagos tár 1960-as évek, BASF cég Tárolókapacitása: 60-525 Mbájt Működése hasonlít a magnókazettához, az adatokat analóg vagy digitális módon rögzíti. Az adatok hosszú távú rögzítésére a jelek torzulása miatt nem alkalmas. A számítógép felépítése

Cserélhető mágneslemezes tár Kör alakú műanyag vagy fém lemezre felvitt, jól mágnesezhető réteg bitenként rögzíti az adatokat. Az író olvasó fejet egy léptető motor mozgatja a lemezen sugárirányban. A lemezen sávokat és szektorokat alakítanak ki, e kettő tartja nyilván az állományok fizikai helyét a lemezen. Sávok: koncentrikus gyűrűk Szektorok: a sávok kisebb ívdarabjai A számítógép felépítése

Cserélhető hajlékonylemez meghajtó FDD (floppy disk drive) Két méret: 3 ½ inch – 1,44 Mbájt 5 ¼ inch – 1,2 Mbájt Elavult, az új konfigurációk nem tartalmazzák. A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Merevlemez HDD (hard disk drive) Mágneses elvű Partíciókra van osztva - legkisebb egység a cluster Fordulatszáma 5400, 7200, 10000 rpm Kapacitása 80-600 GB Töredezhetnek a fájlok RAID – Redundant Array of Inexpensive Disks A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Merevlemez zárt ténylegesen merev compact csomagolás, pára és pormentes nagy írássűrűség általában nem egy, hanem több egymással párhuzamos lemezből áll A számítógép felépítése

Merevlemez szerkezete A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Merevlemez A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Optikai tárak CD-ROM, CD-R, CD-RW Tároló kapacitás: 650MB - 74min 700MB - 80min Spirálban ír, ezért az adat helye: perc:másodperc:századmásodperc Írásmód: mode1 (hibajavító) mode2 (nyers)‏ A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Optikai tárak CD (Compact Disk) 1980, Philips és Sony fejlesztés nagy kapacitás, digitális tárolás az olvasó fej belülről kifelé halad az információt lézerfénnyel rögzítik, pit-ek (gödrök) és land-ek (szigetek) polírozott üveglemezre fotólakkot visznek fel átmérő – 120 mm (létezik 80 mm-es is) kapacitás: 640 Mbyte (70 perc) A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Optikai tárak CD-ROM csak olvasható CD-R egyszer írható CD-RW újraírható, törölhető (kb 2000-szer) a CD olvasók nehezebben olvassák A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Optikai tárak DVD (Digital Video Disc) eredetileg képek tárolására készítették Sokoldalú digitális lemez (Digital Versatile Disk): multimédia, mozgókép, zene, adat egyaránt rögzíthető működése és felépítése hasonlít a CD lemezére rövidebb hullámhosszú lézert használ, így több adat fér el rajta A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Optikai tárak DVD szabványok: DVD5 egyrétegű, egyoldalas lemez kapacitása: 4,7 Gbyte DVD9 kétrétegű, egyoldalas lemez kapacitása: 8,5 Gbyte DVD10 kétréretű, kétoldalas lemez kapacitása: 9,4 Gbyte A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Optikai tárak Blue Ray az adatokat (kék) lézersugár írja fel és olvassa ki 25-50 GB kapacitású. az adatok nem koncentrikus körökben helyezkednek el, hanem körkörös spirálvonal mentén A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Elektronikus tárak USB tár Előnye, hogy az adatok parányi helyen elférnek és külső ártalmakra sem érzékeny. PenDrive USB key Flash Drive memóriakártyák A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Elektronikus tárak Memóriakártyák Fajtái: CompactFlash (CF) xD Picture Card SmartMedia (SM) Secure Digital (SD) MultiMediaCard (MMC) Memory Stick (MS) Memory Stick PRO (MS PRO) A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Egyéb tárak ZipDrive (tárolókapacitása: 100 MB) ma már alig használják LS-120 vagy a:drive (tárolókapacitása: 120 MB) A számítógép felépítése

A számítógép felépítése Összehasonlítás Floppy-ra: 1 db színes kép, vagy 600 oldal gépelt szöveg fér CD lemezre: 500 db színes kép, vagy 300 000 oldal gépelt szöveg 72 percnyi film, vagy 120 perc zene fér DVD lemezre: Egy teljes mozifilm nyolcnyelvű szinkronnal és menüvel fér A számítógép felépítése