Oktató: Vránicsné Horváth Ildikó e-mail: vranicsi@pmmk.pte.hu INFORMATIKA I. Oktató: Vránicsné Horváth Ildikó e-mail: vranicsi@pmmk.pte.hu

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

Ajánlott irodalom Órai jegyzet Cserny László: Mikroszámítógépek Ambruszt Ferenc: IT alapismeretek Témákhoz kapcsolódó aktuális web oldalak

Számonkérés VIZSGA Gyakorlat: 1 db ZH – 60%-os teljesítmény Beadandó feladatok elkészítése-HATÁRIDŐ! A gyakorlatokon és az előadáson való részvétel (TVSZ szerint) A vizsga formája: gyakorlati feladatmegoldás Operációs rendszer Szövegszerkesztés Prezentációkészítés

Alapfogalmak Informatika: az a tudományág, ami a számítógépes információ előállításával, feldolgozásával, továbbításával és tárolásával foglalkozik. Területei: elméleti informatika gyakorlati informatika technikai informatika alkalmazott informatika

Az elméleti informatika az információs rendszerek formális leírásával, a rendszereken belül elvégezhető műveletek absztrakciójával foglalkozik. a formális nyelvek elemzése az algoritmusok elmélete a programozás elmélet az információ- és kommunikáció elméletek, komplexitás elmélet, stb. A gyakorlati informatika az információs rendszerek elemzésének, fejlesztésének tervezésének és megvalósításának összefüggéseit tárgyalja tartalmi, működési és szervezeti oldalról. az operációs rendszerek, a programozás-technika, az adatszervezés, adatstruktúrák kialakítása, algoritmizálás az adat- és tárolási struktúrák kölcsönhatásának elemzése, stb.

Az alkalmazott informatikának két nagy területe van: A technikai (műszaki) informatika elsősorban a az informatikában felhasználásra kerülő számítógépi technikai eszközök, átviteli utak tervezésével, szerkesztésével foglakozik: a számítógép építés kapcsolástechnológia folyamatirányító számítógépek, táv-adatfeldolgozó hálózatok, stb. Az alkalmazott informatikának két nagy területe van: különböző tudományterületek alkalmazzák saját kutatásaik újabb eszközökkel, lehetőségekkel való bővítésére, (pl. sorban állási elmélet: sztochasztikus folyamatok: szimulációs vizsgálatok) a gazdasági élet területén is felhasználják saját speciális feladataik megoldására. államigazgatási informatika, egészségügyi informatika mezőgazdasági informatika közlekedési informatika, ipari informatika, közgazdasági informatika, stb.

Az alkalmazott informatikát ma már tovább bontják: Mikroinformatika: számítógéppel (mikroprocesszorral) támogatott automaták. Pl. közlekedési lámpa. Mezinformatika: táv-adatfeldolgozás, gyors működés, az igen nagytömegű információnak térbeli és időbeli korlát nélkül való elérése.

Alapfogalmak Hardver (hardware): a számítógép fizikai, műszaki része. Szoftver (software): a számítógépet működőképessé tevő programok összessége Förmver (firmware): olyan számítógépi feladatok, elsősorban a gép általános vezérlésére szolgáló algoritmusok, amelyek a felhasználók szemszögéből állandóak, de célszerű cserélhetőségüket biztosítani. Ezek a ROM-ban vannak elhelyezve, így a tár cseréjével a program is cserélhető. Ez a megoldás a firmware.

Mi a számítógép?

Szoftverek csoportosítása Rendszerszoftverek operációs rendszerek (GUI-grafikus felhasználói felület) Vállalatirányítási rendszerek Felhasználói szoftverek Szövegszerkesztés, táblázatkezelés, stb. Fejlesztőrendszerek Programnyelvek (Algol, Kobol, Pascal, C, Delphi, Java, Visual Basic, stb.)

Operációs rendszerek főbb funkciói Kapcsolatot biztosít a felhasználó és a számítógép között Processzor vezérlése Memóriakezelés Adminisztráció, védelmi feladatok Programfuttatás, Adatkezelés GYAKORLAT!!!

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) Ez még visasza van!!!

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

Mit találunk a házon belül?

Nézzük meg az eszközök milyen felületen kapcsolódnak! Alaplap Fő funkciója: a számítógép főbb egységeinek integrációja További eszközök (kártyák) integrálása A számítógép működéséhez kommunikáció kell! Nézzük meg az eszközök milyen felületen kapcsolódnak!

Számítógépek jellemzői A gép tartalmaz egy közös tárolót (utasítások, adatok) A gép vezérlőegysége a tárolt program utasításait sorra, egyenként végrehajtja (utasítás számláló regiszter-a köv. utasítás tárolóbeli helyének címe) Aritmetikai-logikai egység (bináris kódolás - elemi logikai műveletek) Perifériák – adatok és program ki/behzatala

Számítógép erőforrásai Tápegység 230V 5,9,12V

Számítógép működése Program: a számítógép operatív memóriájában található, egymást követő rekeszekben elhelyezve, az egymás után végrehajtandó utasítások sorozataként. A CPU beolvassa a memóriából ezek közül az utasítások közül az elsőt, és kiszámolja, hogy hányadik rekeszben kezdődik a következő utasítás. (utasítások mérete) A beolvasott utasítást a CPU értelmezi, majd végrehajtja. Ezután a már kiszámolt sorszámú rekeszből beolvassa a következő utasítást, és azt is végrehajtja hasonló módon. Ezt a műveletet ismétli a CPU mindaddig, amíg áramot kap. Szükséges, hogy amikor a számítógép áramot kap, akkor a CPU ezt az ismétlődő folyamatot el tudja kezdeni. Ezért a CPU nyomtatott áramköri lapja úgy van megtervezve, hogy induláskor mindig egy meghatározott sorszámú rekesz tartalmát töltse be, mint végrehajtandó utasítást. Itt elhelyezik annak a programnak az első utasítását, amely képes a számítógépet alaphelyzetbe hozni, és lehetővé teszi annak használatát, más programok elindítását. (Operációs rendszer)

CPU

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 soronkövetkező 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 reg.

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

Műveleti vezérlés lehetőségei A vezérlőegység a dekódolás után vezérli a gép egyészét, a különböző helyeken lévő áramköri egységek szintjén. Huzalozott logikával történő műveleti vezérlés Bonyolult áramköri rendszer segítségével állítja be a gép egyes részeinek állapotát. Mikroprogramozott módon (Wilkes-1951) Utasítás műveleti kódja elindít egy elemi vezérlési lépéseket tartalmazó mikroprogramot. (ROM)

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)

Memória RAM: Random Access Memory - Közvetlen Elérésű Tároló. írható/olvasható memóriának is nevezni. a benne tárolt információt csak addig őrzi meg, amíg áram alatt van. ROM: Read Only Memory Csak olvasható tár. A benne tárolt információ megőrződik OIvasása a RAM-mal megegyező módon történik, ilyen szempontból a CPU sem érzékel különbséget.

RAM-ROM A különbség a tárolási módban van: A ROM esetén RAM-mal ellentétben nem a benne folyó áram tárolja a bitek értékét, hanem a legyártása során beleégetik, hogy melyik rekesz melyik bitje milyen értékű. Ez azt is jelenti, hogy ezt követően már nem módosítható a tartalma, azonban nem is igényel a megőrzéséhez energiát. Ennek köszönhetően ROM-ot használnak például a számítógép bekapcsolásakor végrehajtandó, illetve a számítógép működése során mindig elérhető helyen tartandó programrészleteket tartalmazó rendszer utasításainak tárolására is. Basic Input/Output System (BIOS) – magyarul: Alapvető I/O-Rendszer. Ez tartalmazza a számítógép elindításakor a CPU által elsőnek betöltött utasítást, és ezzel a számítógép elindítását lehetővé tevő programot. Ezenkívül ebben találhatók az alapvető periférikezelési programok, amelyekre minden további program a gép működtetését építi.

ROM PROM: Programmable ROM, azaz programozható ROM. A ROM egy olyan változata, amely eredetileg nem tartalmaz semmiféle adatot. Az adatokat a felhasználó juttatja bele, valósággal beleégetve azokat, majd ezt követően már úgy viselkedik, mintha ROM lenne, azaz a beleégetett információt bármikor ki lehet belőle olvasni, megváltoztatni azonban már nem lehet. EPROM, Erasable PROM: Ez is programozható ROM, de ha a csipet ultraibolya fény éri, akkor a tartalma törlődik, és ezután új tartalommal lehet feltölteni. Éppen ezért nevezik ezt a fajtát törölhető PROM-nak. Többek között ilyen EPROM-okat használnak a számítógépek elindítására, ha nem akarják a számítógépet másra használni, mint hogy hálózatban dolgozva egy másik gép elérhető legyen. Ilyenkor az egyébként mágneslemezen található rendszerindító programokat égetik bele. Ezt nevezik Boot-EPROMnak. (A gép indítási folyamatát nevezik angolul boot-nak.)