Informatika I. 2009.Október 2.

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 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.

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.

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)

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.

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

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

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.

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

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

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

Mi a busz? 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.

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.

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.

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.

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.)

"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

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

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 )

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

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.

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],

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

USB eszközök Pendrive USB Merevlemez Fényképezőgép Nyomtató Hangeszközök, pl. hangkártya Egér Billentyűzet Ethernet hálókártya WLAN hálókártya Gamepad Tunerkártya (TV-nézéshez, video-digitalizáláshoz) Soros-, párhuzamos- és infra-port Webkamera, és még sok más egyéb eszköz

Összehasonlító adatok 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

Külső eszközök kommunikációja perifériák - saját buszok használata SCSI IDE (nem foglaltak minden diszk egységhez egy-egy busz csatlakozót) Új szemlélet: Helyi busz (belső busz) Külső busz

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.

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

Példák belső számítógép buszokra (párhozamos) CAMAC nukleáis mérőrendszerekhez Extended ISA vagy EISA Industry Standard Architecture vagy ISA NuBus vagy IEEE 1196 Peripheral Component Interconnect vagy PCI VESA Local Bus vagy VLB vagy VL-bus (videókártyákra)

Példák belső számítógép buszokra (soros) HyperTransport I2C PCI Express or PCIe Serial Peripheral Interface Bus vagy SPI bus

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.

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) Centronics párhuzamos (általában egy berendezés csatolására, esetleg láncban 2 egységre) 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. SCSI Small Computer System Interface, lemez/szalag egység csatlakoztatására szolgáló busz

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

Sínfoglalás (buszfoglalás – bus arbitration) Az adatátvitelek lebonyolításához egy időben 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).

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.

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

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