INFORMATIKA 1

INFORMATIKA 1NYME Informatika Intézet

Kalmár János egy. docens

Tartalom:

• Alapfogalmak, programozás

• A mikroszámítógépek jellemzői

• Személyi számítógépek

• A hálózatok jellemzői

• Háttértárak, memóriák

• Perifériák és interfészük

NYME Informatika Intézet Tárgy: Informatika alapjai

MIBEN KÜLÖNBÖZIK A SZÁMÍTÓGÉP A SZÁMOLÓGÉPTŐL ?

SZÁMOLÓGÉP SZÁMÍTÓGÉPT=R2·

1.lépés : R bebillentyűzése

2.lépés : R bebillentyűzése

3.lépés : Szorzás műveleti jelének beadása

4.lépés : bebillentyűzése

5.lépés : Szorzás műveleti jelének beadása

6.lépés : Az eredmény megjelenése a kijelzőn

1. A műveletsorozat megfogalmazása :

• R beolvasása a számítógépbe

• beolv. a szg.-be

• T=R ·R ·

• az eredmény kiíratása

2. A műveletsorozat beolvasása a szg. tárolójába

3. A műveletsorozat automatikus végrehajtása a szg.-en

4. Az eredmény kiíratása


A számológép esetében a műveleti utasításokat és adatokat kívülről (és emberi sebességgel) közöljük a géppel. A végrehajtást követően a műveleti sorrendet a számológép nem tárolja.

A számítógép esetében a műveletsorozatot és az adatokat is a gép memóriájában tároljuk, a műveletek a végrehajtása automatikusan , emberi beavatkozás nélkül történik

EMBERI AGY

Irányításpl.

rendszerezés

Számításpl.

összeadás

Emlékezet

KÖZPONTI EGYSÉG

Vezérlő-egység

Művelet-végzőegység

Adat és műveletsorozattároló

SZÁMÍTÓGÉP

EMBER

Az emberi agy és a számítógép összehasonlítása

Eredmény-közlés

pl.beszéd

Érzék-szervek

pl.szem

Adat-kiviteliegység

Adat-beviteliegység

NYME INFORMÁCIÓTECHNOLÓGIAI TANSZÉK

Tantárgy: Számítógépes alkalmazások


MIT NEVEZÜNK SZÁMÍTÓGÉPNEK?Számítógépnek nevezzük azokat az eszközöket, melyek adatok és az ember által megfogalmazott műveletsorozatok (programok) tárolására és automatikus végrehajtására képesek. A számítógép fogalmába beleértjük a működéshez szükséges programok összességét is

TEHÁT • A számítógép nem gondolkodik!

• Azt képes végrehajtani, amit az ember a „gép nyelvén” megfogalmaz.

• Ha már megfogalmazták a számítógép számára a feladatot,

• azt képes tárolni

• önállóan végrehajtani


A számítástechnika gyors elterjedésének okai

•A számítógépek egyre növekvő műveletvégző képessége lehetővé teszi a szellemi munka termelékenységének jelentős fokozását. Ez a piacgazdaságokban jelentős társadalmi igénnyel is találkozott, mert a szervezetek érdekeltek működésük hatékonyságának növelésében, a költségcsökkentésben.

•A számítógépek a konkrét feladatokhoz tartozó műveletsorozatokat (a programokat) képesek hosszú időn át tárolni, és szükség esetén ismételten végrehajtani. Ezáltal a számítógépek memóriájában felhalmozott szellemi értékek mennyisége évről-évre nő, ami a számítógépek alkalmazási lehetőségeit is egyre inkább kiszélesítette.

NYME Informatikai Intézet Tárgy: Informatika alapjai

A Neumann elvek

A számítógép felépítésének és működésének Neumann János által megfogalmazott elvei a következők :

• a tárolt program elve,

• a címezhetőség elve.

• önálló adat be/kiviteli egység, mely a kettes (bináris) számrendszer alkalmazásával működik,

• soros utasítás-végrehajtás elve.


MIÉRT ELŐNYÖS A KETTES SZÁMRENDSZER ALKALMAZÁSA??

• A kettes számrendszer két számjegyéhez (0-hoz ill. 1-hez) ugyanis jól hozzárendelhetők a két állapotú jelenségek!

Példa: a) 1 van áram

0 nincs áram

b) 1 mágnesezett

0 nem mágnesezett

•Az áramkörök és a bináris számok modellezhetők a matematikai logika elméletével (igaz → 1, hamis → 0)


A legfontosabb logikai műveletek I

• Negáció (egyváltozós): A logikai értéket ellenkezőjére változtatja

• És (kétváltozós): csak akkor lesz igaz, ha mindkét összetevő igaz

A ┐A

0 1

1 0

A B A Λ B

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


A legfontosabb logikai műveletek II

• Vagy (kétváltozós): csak akkor lesz hamis, ha mindkét összetevő hamis

• Kizáró vagy (kétváltozós): csak akkor lesz igaz, ha az összetevők különböznek A B A ν B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

A B A ν B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


A legfontosabb egybites bináris aritmetikai műveletek

• Szorzás

• ÖsszeadásA B A + B

0 0 00

0 1 01

1 0 01

1 1 10

A B A • B

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


Hogyan helyettesíthetők az aritmetikai műveletek a logikai műveletekkel?

•A szorzás műveleti táblája ekvivalens az és művelet táblázatával

•Az összeadás felső bitjét is az és művelet szolgáltatja, az alsó bitet pedig a kizáró vagy művelet

•Több-bites aritmetikai műveleteknek is hasonlóképpen megfeleltethetők logikai műveletek kombinációi

•A logikai műveletek könnyen kivitelezhető elektronikai alkatrészekkel (és kapu, vagy kapu, stb.)

•Elegendő, ha a processzor csak logikai kapuk hálózatát tartalmazza


A soros utasítás-végrehajtás (control flow)

Ez azt jelenti, hogy a számítógép az utasításokat szigorúan egymás után, sorban hajtja végre (conrol flow). Ettől eltérés logikailag csak egy állapotjelző tartalmának vizsgálata alapján lehetséges, de az is csak azt jelenti, hogy az utasítások végrehajtása a műveleti sor egy másik pontján folytatódik.

Példa: ax2+bx+c=0 gyökeinek kiszámítása x12=


1. „a” beolvasása

2. Ha „a” értéke nem 0, folytasd az 5. lépéssel

3. Kiírás : „0-val nem lehet osztani”

4. Folytasd 14. Lépéssel

5. „b” beolvasása

6. „c” beolvasása

7. d=b2-4ac kiszámítása

8. Ha „d” értéke nagyobb vagy egyenlő 0, folytasd a 11. lépéssel

9. Kiírás „Nincs valós gyök”

10. Folytasd a 14. lépéssel

11.x1=(-b+√d)/(2a) kiszámítása

12. x2=(-b-√d)/(2a) kiszámítása

13.x1,x2 kiírása

14. A műveletsor befejezése


A rendszer fogalma

Rendszernek nevezzük a rendszer részeit alkotó elemek és ezek kapcsolatainak olyan együttesét, amelyek meghatározott ismérvek (vizsgálati célok) szempontjából összetartoznak.

A rendszer elemei alatt a rendszer azon alkotóit értjük, melyeket a rendszer vizsgálata során további részekre már nem bontunk.

Példák: ember, társadalom, számítógép.

Fontos!

Vizsgálati cél → absztrakció → a valóság modellje.

Elemkapcsolatok (a céltól függenek)


A rendszer és környezete

Önszerveződő és adaptív egy rendszer, ha képes arra, hogy elemkapcsolatait külső beavatkozás nélkül megváltoztassa, és ezáltal a környezetéhez alkalmazkodjon.

Önszabályozó egy rendszer, ha külső beavatkozás nélkül képes belső folyamatait irányítani.

Példa: az emberi szervezet reakciója a hőmérséklet-változásra.


Információ és adat

Ha egy közleménynek van olyan tartalma, amelynek révén új ismereteket szerzünk, akkor a közlemény számunkra információt hordoz.

A közlemények meghatározott ideig rögzített formában léteznek (pl.: az újságban kinyomtatva, vagy a számítógép memóriájában tárolva), a hétköznapi életben ekkor beszélünk adatról.

Példa: kínai könyv, csengőhang


Információtechnológia

Az információtechnológia magába foglalja mindazon módszereket és eszközöket, melyek az információ előállítását, feldolgozását és továbbítását szolgálják. Ebben az értelemben információ-technológiai eszközöknek minősülnek:

•A hírközlő, kommunikációs és média eszközök

•A számítástechnikai eszközök

•Az irodatechnikai eszközök

Az információtechnológia fogalmának megjelenése híven fejezi ki azt, hogy a fenti három eszközcsoport vonatkozásában az utóbbi években határozott integrációs tendencia észlelhető.


Információs és adatfeldolgozó rendszer

Az információs rendszer mindazon módszerek, eljárások, folyamatok és eszközök szervezett együttese, mellyel a szervezet tevékenységéhez információt állít elő, befogad, tárol, feldolgoz és továbbít.

Az adatfeldolgozó rendszer mindazon módszerek, eljárások, és eszközök szervezett együttese, mellyel a szervezet adatot fogad, tárol, rögzít, feldolgoz továbbít és megsemmisít.


Informatika

Informatikának nevezzük az információs rendszerek fejlesztésének, működtetésének, hasznosításának törvényszerűségeivel foglalkozó tudományágat (szakmát).

Sokan az informatikát a számítástechnikával azonosítják. Ez több szempontból is hibás megközelítés:

•Az információs rendszert leszűkíti az azt kiszolgáló eszközre, a számítógépes rendszerre,

•Mint láttuk, a számítástechnika az informatika eszközoldalának, az információ-technológiának csak egy részterülete.


Analóg és digitális technika

Analógnak nevezzük az olyan eszközöket, eljárásokat, stb., amelyek folytonos mennyiségeket ábrázolnak, illetve dolgoznak fel (a szó jelentése: hasonlóságon alapuló)

Digitálisnak nevezzük az olyan adatokat, eszközöket, eljárásokat stb., amelyek változó mennyiségeket számjegyekkel, diszkrét (nem folytonos) módon ábrázolnak, illetve dolgoznak fel.

Tehát a digitális ábrázolás valamely változó értékének diszkrét ábrázolása számjegyekkel


Az analóg-digitális (A/D) átalakítás első lépése a mintavételezés, melynek során az időben (vagy térben) folytonos jelből diszkrét (véges sok) helyeken veszünk mintát (mérünk)

A kvantálás során a minta értéktartományát egymásba nem nyúló, nem feltétlen egyenlő hosszúságú véges sok intervallumra osztják, és minden intervallumot egy kijelölt elemével reprezentálnak (ettől lesz a jel szakaszos).

A digitális-analóg (D/A) átalakítás olyan eljárás, amely a digitális jelből analóg (folytonos) jelet állít elő.

Példa: kép megjelenítése monitoron.


Algoritmus és programAlgoritmusnak nevezzük egy feladat megoldását eredményező véges számú lépésben véget érő, egyértelmű szabályokkal megfogalmazható műveletsorozatot.

Ha egy algoritmust a számítógép által értelmezhető és végrehajtható lépésekből építünk fel, akkor ezt programnak nevezzük, az elemi lépéseket pedig utasításnak. A program tehát, a számítógép számára értelmezhető és végrehajtható utasítások sorozata.

LÉNYEGES:Feladat elemzése Egyszerűbb lépésekre és döntésekre való felbontás

Program A gép által ÉRTELMEZHETÖ lépésekre bontás


Hardver és szoftverA hardver eredeti angol jelentése „kemény árú” (vas-áru). Lényegében ez a számítógépet alkotó, kézzel fogható eszközök összefoglaló neve, a számítógép elektronikus áramköreit, mechanikus berendezéseit, kábeleit, csatlakozásait és perifériáit nevezzük így.

A hardver önmagában egy működésképtelen eszközhalmaz.Ahhoz, hogy egy feladatot meg tudjon oldani, azt algoritmus formájában és a számítógéppel az általa értelmezhető utasításuk formájában közölni kell. A számítógépet működő képessé tevő programok összességét szoftvernek (eredeti jel.: „lágy árú”) nevezzük.


Kódolás, kódrendszer

Az adatok megjelenítési formája nagyon sokféle lehet, de a leggyakoribb az írott vagy nyomtatott szöveg; ennek egységelemét karakternek nevezzük.

A karakterek lehetnek:

•kis és nagybetűk(A,B,C… a,b,c,…y,z) alfabetikus

•számjegyek (0,1,2…9) numerikus

•különleges jelek (+,-,?…stb.)

•vegyes , pl.: „1+3C6” alfanumerikus


Az egyes hírekben és közleményekben levő adatok formai átalakítását kódolásnak nevezzük. Ennél általában követelmény, hogy az adatok kódolás előtti és utáni formája között kölcsönösen egyértelmű megfeleltetés legyen.

A kódolás során használt jelkészletet és formai szabályrendszert kódrendszernek nevezzük.


Példa: 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

19 0001 1001


Tízes-kettes (decimális-bináris) számrendszerbeli számkonverziók

Gyakorlati tudnivalók


a. Az egészrész konvertálása :

A decimális egész-részt addig osztjuk 2-vel, amíg az osztás eredménye 0 nem lesz. Egy függőleges vonallal képzünk két oszlopot. A vonal bal oldalán szerepelnek a hányadosok, a jobb oldalán pedig a maradékok.

Példa: 73=?(2)

73

36

18

9

4

2

1

0

:2

1

0

0

1

0

0

1

A kiolvasás iránya

Tehát : 73=1001001(2)


b. A törtrész konvertálása :

A törtrészt addig szorozzuk 2-vel, amíg a szorzás eredménye 1,0 nem lesz. Ez ritkán következik be, ezért a végtelen, szakaszos kettes tört ismétlődő szakaszának felismeréséig, vagy pedig az ábrázolható helyiértéktől függő oszlophosszúságig folytatjuk a szorzást. Itt is két oszlopot képzünk egy függőleges vonallal. A vonal bal oldalán szerepelnek a szorzás egész-részei, a jobb oldalán pedig a törtrészei. A szorzást csak a tört-résszel folytatjuk.

2. Példa: 0,125=?(2) 2·

0

0

1

0,125

,25

,5

,0

A kiolvasás iránya Tehát : 0,125=0,001(2)


Házi feladat : 110101,011(2)=?(10) Megoldás 53,375

101010,011(2)=?(10) 42,425571=42 3/7

6. Példa : legyen adva a 11,001111(2) bináris szám. Ezt most nyolcas (oktális) számrendszerbe kell átírni.

Osszuk fel a számjegyeket hármas csoportokba a kettes vesszőtől kezdve! A bal oldali csoportot a bal oldalán (de ami lényegesebb: ha kell, akkor a jobb oldalit pedig a jobb oldalán) nulla hozzáadásával egészítsük ki! A kapott számcsoportok:

011,001 111(2)

Most már könnyen megkapjuk előbbi számunk oktális alakját, hiszen a hármas csoportok konvertálása fejben is elvégezhető:

3,17(8)


7. Példa : 1001101,0111(2)=?(8)=?(16), tehát oktális és hexadecimális alakba is konvertálni kell.

A bináris szám hármas csoportosítása:

1001101,0111(2)=001 001 101,011 100(2),

a végeredmény pedig:1001101,0111(2)=115,34(8),

A bináris szám négyes csoportosításával:

1001101,0111(2)=0100 1101,0111(2)=4D,7(H).

Megjegyzés: A decimális számok átírása bináris számrendszerbe nem mindig közvetlenül történik. A rutinos informatikus a decimális számot előbb oktális számmá alakítja, és ezután az oktális alakból tér át a bináris alakra. Ez a bonyolultabbnak látszó út a valóságban rövidebb.


8. Példa : Írjuk át a 725,9375 decimális számot bináris számr.-be!

A szám átírása oktális számrendszerbe:

a. az egészrész átírása:

725

90

11

1

0

:8

5

2

3

1

A kiolvasás iránya

b. a törtrész átírása :8·

7

4

0,9375

,5000

,0000

Tehát számunk oktális alakja : 1325,74(8)

Az oktális szám átírása bináris számmá a jegyek három bites csoportjaival történik:

1325,74(8)=001 011 010 101,111 100(2) = =1011010101,1111(2)


Hogyan történik a kivonás ?A komplemens1: az a szám, amelyik az ábrázolható számnál 1-el nagyobbra egészíti ki az adott számot.

Pl. ha három tízes számrendszerbeli helyiértékünk van, akkor a 999+1=1000-re kiegészítő számot keressük. Legyen pl. az adott szám 273, és keressük a komplemensét! k=1000-273=727.

Jelölése: 273=727.

1 Az ókori Indiában, az ún. védikus matematikában, nagyon gyakori volt a komplemensekkel való számolás. Pl. a maximálishoz közeli számok szorzatát egyszerű kiszámítani:

a·bab|abba|ab.

Pl. 997·995=9975|3·5=992015 vagy 982=982|2·2=9604


Kettes számrendszerben a legkisebb helyiérték felöl indulva lemásoljuk a számjegyeket az első 1-es értékig (azt is), majd a többi jegyet logikai negálás alapján megváltoztatjuk (bitenkénti invertálás).

Pl. legyen egy 6 bites számunk, melynél 111111(2)+1=1000000(2)=64-re történik a kiegészítés :110100 52 ún. kettes komplemens : 001100 12

Ellenőrzés:

110100+01100

1000000


Mi az egyes komplemens ? A bináris szám bitenkénti negáltja.

Mi a kapcsolat az egyes és kettes komplemens között ?

Ha az egyes komplemenshez egyet hozzáadunk, akkor megkapjuk a kettes komplemenst.

110100 52

001011

+ 1

001100 12

egyes komplemensre :

kettes komplemensre :

Pl.:


Előjeles számok ábrázolása komplemens kódban

Pl. vegyünk egy kétbájtos rekeszt, melyben a legnagyobb helyiértékű bitet előjelbitnek használjuk (0 a + -nak, 1 pedig a - -nak felel meg):

0 0 0 … 1 1 0 1 0 0

15.14.13. 5. 4. 3. 2. 1. 0.

25 24 22

A legnagyobb ábrázolható szám :

Nmax=215-1=32767

32+16+0+4+0+0=52


Negatív szám ábrázolásakor először az abszolút értéket ábrázoljuk, utána invertáljuk a biteket, majd 1-et hozzáadunk:

0 0 0 … 0 1 1 0 1 0 0

15.14.13. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 0.

1 1 1 … 1 0 0 1 0 1 1

0 0 0 … 0 0 0 0 0 0 1

1 1 1 … 1 0 0 1 1 0 0

|-52|

1-es kompl.

+1

-52 kódja

Ezt már ismerjük.


BCD aritmetika

• BCD = Binary Coded Decimal (binárisan kódolt decimális)

• a szám tárolása számjegyenként történik

• azaz pl. 1456-ot nem úgy tároljuk, hogy átváltjuk kettes számrendszerbe,hanem tároljuk az 1-et,4-et, az 5-öt és a 6-ot. Az egyes számjegyeket viszont kettes számrendszerbeli alakjukban ábrázoljuk.

• a szám előjelét itt is külön tároljuk


Tárak, tárolók (memória)

A számítógép az adatok és az utasítások bitjeit az adott gépre jellemző hosszú rekeszekben tárolja. A rekeszeket felépítő bitek száma a számítógépre jellemző állandó, ami általában a bájt (8 bit) többszöröse.

Az adatok beírása és kiolvasása a tárolókból a címezhetőség elve alapján történik. Ez azt jelenti, hogy minden egyes rekesznek sorszáma van, amellyel a rekesz az utasításokban egyértelműen azonosítható.

A rekeszek sorszámát bináris formában a rekesz abszolút (fizikai) címének nevezzük (a sorszámozást nullától kezdjük).

A tárkapacitást a rendelkezésre álló rekeszek (bájtok) számával mérik

1 Kbyte = 1024 bájt, 1 Mbyte = 1024 Kbyte, 1 Gbyte = 1024 Mbyte


A tárolók osztályozása

• az adatok elérése szerint (soros, pl. mágnesszalag, közvetlen, pl. RAM, asszociatív, ahol tartalom alapján keresünk)

• az adatok átírhatósága szerint (csak olvasható/ROM/, írható-olvasható/RAM/, újraprogramozható/EPROM/)

• a fizikai működési elv szerint (mágneses, kondenzátoros, statikus, dinamikus)

• a funkció szerint (operatív tár/gyors, drága/, háttértár/olcsó, lassú/)


A mikroszámítógép felépítése

• A bemeneti egység, amely az adatok és a program bevitelét biztosítja

• A főtár (memória), amely a műveletek elvégzéséhez szükséges adatokat és programokat, valamint az eredményt tárolja későbbi felhasználás céljából

• A mikroprocesszor, amely a memóriából kapott adatokon a programnak megfelelő logikai és számítási műveleteket elvégzi

• A kimeneti egység, amelyen keresztül az eredmény eljut a felhasználóhoz.


A mikroprocesszor

A „mikro” jelző a kis fizikai méretre (kis fogyasztásra, alacsony árra) utal, ami a félvezető technológiák és a rendszertechnika fejlődésének eredménye. A processzor a digitális számítógép központi egysége, azaz a számítógép vezérlő és feldolgozó része (CPU) egy chipben. Ez irányítja a teljes számítógépet az ember által készített programok szerint.

Miért okozott forradalmat?

Az univerzális mikroprocesszorok a játék és professzionális számítógépekbe, digitális telefonközpontokba, riasztórendszerekbe, az autó vezérlő elektronikájába stb. egyaránt beépíthetők.

Széles körű felhasználás → nagy sorozatú gyártás → csökkenő ár ↓

↑←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←

↓


A mikroprocesszorok technológiája

nMOS, CMOS technológia

• Cél: minél több alkatrész kerüljön egy chipre

• Előny: olcsóbb, gyorsabb, megbízhatóbb

• Hátránya: megoldandó a hőelvezetés problémája

Pl. Pentium II:

• 7,5 millió tranzisztor, CMOS

• 15*15 mm chipméret, 0,25 μm vonal

• 2 Volt belső tápfeszültség


A mikroprocesszorok csoportosítása

Szóhosszúság: 4..64 bit

Utasításformátum: RISC (Reduced), CISC (Complex),

Utasításkészlet: 100..1000

Ciklusidő: 4,77 Mhz..4 Ghz

Címezhető memória: 64 kB..4 GB

Buszrendszer: 8..64 bit


A mikroprocesszorok funkcionális egységei

• Regiszterek

• Aritmetikai-logikai egység (ALU)

• Vezérlő egység (CU)

• Mikroprogram-tár

• Belső buszrendszer


A regiszterek

Gyors működésű átmeneti tárolók:

• 8..512 db szó kapacitású

• statikus RAM, ami a dinamikus RAM memóriánál akár 100-szor gyorsabb lehet

Osztályozásuk:

• Rendszer regiszter, a felhasználó közvetlenül nem fér hozzá, pl. flag /állapotjelző/ regiszter, címbusz regiszter, adatbusz regiszter

• Általános célú regiszter, a program is használhatja, pl. akkumulátor, utasítás regiszter, utasítás-számláló regiszter, címregiszter, adatregiszter


Aritmetikai-logikai egység

Funkciói:

• Bináris összeadás

• Boole-algebrai műveletek (And, Or, Xor, Not)

• Léptetés jobbra/balra (osztás, illetve szorzás 2-vel)

• Komplemens képzés

• Állapotjelzők (flagregiszter) előállítása: az utasítás eredménye nulla, pozitív, negatív volt, előfordult-e túlcsordulás, hiba, stb.


Vezérlő egység

Funkciói:

• Kiolvassa a memóriából a szükséges adatokat, utasítások

• Értelmezi és végrehajtja az utasításokat az ALU és a mikroprogram-tár segítségével,

• Vezérli a belső busz adatforgalmát

• Összehangolja a CPU többi egységének működését

A mikroprogram-tár

A mikroprocesszor a program gépi kódú utasításait általában több lépésben hajtja végre. A mikroprogram-tár a bonyolultabb utasítások végrehajtásának mikroprogramját tartalmazza.


A processzor működése

• Kiolvassa a memóriából a számítógépet vezérlő program utasításait

• Dekódolja (értelmezi) az utasításokat

• Vezérli és időzíti a műveletek elvégzéséhez szükséges adatforgalmat és a perifériák tevékenységét

• Beolvassa a memóriából az utasítás végrehajtásához szükséges adatokat

• Az beolvasott adatokon sorban elvégzi a szükséges műveleteket: ezek elsősorban logikai műveletek lehetnek, de erre visszavezethetők az egyéb, pl. aritmetikai műveletek is.

• A utasítás eredményét visszaírja a memóriába


Órajel és gépi ciklus

A mikroszámítógép folyamatos működését periodikusan kiadott jelek – az órajelek – biztosítják, amelyek egyrészt az ütemnek megfelelően engedélyezik az adatok jeleinek belépését az áramkörökbe, másrészt szinkronizálják az áramkörök állapotváltozásait.

Egy gépi utasítás végrehajtása általában több óraciklus alatt megy végbe.

A gépi ciklus az az időtartam, amely egy processzor-alapművelet végrehajtásához szükséges.

Egy gépi ciklus két fázisból áll:

• utasítás kihozási (kiolvasási) fázis

• utasítás végrehajtási fázis


Mikro-processzor

Mem

ória

I

O

O

I

Memóriabusz

I (input) bemenetO (output) kimenet egységei

I/O busz

A funkcionális egységek közötti kommunikációs kapcsolatokat, azaz acímek, vezérlőinformációk átvitelét, a mikroszámítógép busz-, vagysínrendszere biztosítja.

NY ME INFORMÁCIÓ

TECHNOLÓGIAI TANSZÉKTantárgy: Számítógépes alkalmazások

A busz egy vezetékrendszer, melynek fontosabb fajtái:

a belső busz, a memóriabusz, az I/O vagy rendszerbusz.

BILL.

monvezérlő

MON

billvezérlő

lemezvezérlő

prtvezérlő

FD

HD

PRT

MEM

KPR

koprocesszor processzor

helyisín

adatcím

vezérlés rendszer sín

~~~~~~~~


Sínek

A különféle perifériák és a CPU közötti kommunikációra szolgál.

A kártyákat az alaplapon ún. slot-okba csatlakoztatjuk.

• 8 bites ISA, 16 bites ISA (Industry Standard Architecture)

• MCA (Micro Channel)

• EISA (Extended ISA)

• VESA local busz

• PCI (Peripherial Component Interconnect) legmodernebb


Szabványos Interfészek

• soros port (Aszinkron, Serial, RS-232C, COM)

Két számítógép összekötése : „null modem kábel”

• párhuzamos port (Parallel, Printer, Centronics, LPT)

• game port

• SCSI (Small Computer System Interface)

• USB (Universal Serial Bus)


Adatátviteli megoldások

• Programozott adatátvitel: a perifériával történő kommunikáció a mikroprocesszor feladata (közben nem csinálhat mást)• Megszakításos adatátvitel: a mikroprocesszor közli a feladatot a perifériával, folytatja saját munkáját, és a periféria megszakítással jelentkezik be ismét, ha elkészült• Közvetlen memória hozzáférés: ha az adatátvitel forrása és célja nem a processzor, akkor az a DMA segítségével is lebonyolítható; a processzor csak definiálja a feladatot, adatot nem küld és nem fogad.


PerifériákFogalmak: megszakítás, NMI, standard input/output, scan kód, RGB, pixel, video-RAM, attribútum, DAC, interlace/non-interlace, paletta, True Color, képernyőkímélő program, mutató eszköz, NLQ, DPI.

A leggyakrabban használt perifériatípusok:

Beviteli perifériák:

• billentyűzet,

• egér,

• fényceruza, érintéses bev.,

• optikai letapogató (scanner)

Kiviteli perifériák:

• monitor (display),

• nyomtatók,

• rajzolók,

• akusztikus kiviteli eszközök


Adattárolásra és bevitelre/kivitelre is használt perifériák:

• mágneslemezes tár (merevlemezes - Winchester, vagy hajlékonylemezes - floppy diszk),

• mágnesszalagos tár (streamer, sztrímer),

• optikai lemezes tár (CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM).


Háttértárak

A háttértárak főbb jellemzői : a tárolás fizikai elve, kapacitás, gyorsaság, élettartam, ár.A FAT tábla fogalma.

• merevlemez (BIOS által kezelhető max. méret, „ZIP drive”)

• hajlékonylemez (BIOS által kezelhető max. méret, „A:DRIVE”)

• optikai lemez (CD-ROM), DVD

• streamer

• DAT (Digital Audio Tape)


A mikroszámítógép szoftvereA számítógépek elterjedésével egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy a gépi kódú programozás nem elég hatékony. Először az ún. assembly programozási nyelv alakult ki, ahol már a műveleti kódokat az értelmüknek megfelelő angol szavak rövidítésével jelölték (mnemonik) és a gépi utasításban levő címeknek is lehetett ún. szimbolikus nevet (címet) adni. Így például a bemutatott összeadás bináris kódja helyett a programozók az utasításokat szimbolikus formában fogalmazhatták meg: Szimbólumok fordítóprogram bináris jelsorozat.

10011100 | 0000101000110000 | 0000101000110001 ADD ADAT1 , ADAT2

gépi kód

assembly nyelv


Magas szintű programnyelvek• Algoritmus programnyelvek pl.: FORTRAN 1954, ALGOL 60, COBOL 1959, BASIC 1964, PASCAL 1968,C 1974

• Logikai programnyelvek : Prológ, M-prológ, LISP

• Szimulációs nyelvek : GPSS, SIMULA 67, TUTSIM, ASYST

• Grafikus programozást biztosító nyelvek : LabVIEW, VisSim

A számítógép alapműködését, az erőforrásaival optimálisan történő gazdálkodást a felhasználás céljától függetlenül biztosító, általános (például egy eszköz hibás működésének behatárolását, erről a felhasználó tájékoztatását is elvégző) programok együttese az operációs rendszer.


Operációs rendszerek

• DOS (Disk Operating System): egyfeladatos, egy-felhasználós (single user, single tasking) – assemblyben írták, parancsnyelv bázisú• Windows: eredetileg egy-felhasználós, többfeladatos (multitasking), újabb változatai (XP) már több-felhasználósak – assembly és C-ben írták, grafikus bázisú (ikonok, menü, egér…)• UNIX: több-felhasználós, többfeladatos – C-ben írták, nyílt (nyilvános) forráskódú, parancsnyelv bázisú


Az operációs rendszerek fejlődése során egyre több segédprogrammal (utility) egészültek ki (másolók, rendezők stb.).

A felhasználás szakterülete szerint specializálódott szoftverekre néhány további példa:

• iroda automatizálási (office) szoftverek,

• mérnöki tervezőrendszerek (AutoCAD, I-DEAS, CADDS 5),

• elektronikus levelező szoftverek stb.


A mikroszámítógépet működőképessé tevő szoftverek fontosabb típusai a következők:

• az operációs rendszer és segédprogramjai,

• az adatbázis kezelő rendszer,

• a programnyelvek fordító és könyvtárkezelő programjai,

• az általánosan használt gyári programcsomagok (szövegszerkesztők, elektronikus levelezőprogramok stb.).

• speciális célú gyári program csomagok (pl.: számítógépes tervező CAD rendszer),

• a felhasználó által írt programok.


Mire jók a hálózatok ?

Független számítógépek problémái:

• nem hatékony

• kevéssé megbízható

Hálózatok előnyei:

• Redundancia csökkentése (elég egy nyomtató)

• Redundancia növelése (lehetőség van többszörözésre)

Mac IIMac II

Tower box

Mac II

Mac II Mac II

1-2.ábra.Busz topológiájú hálózat vázlatos felépítése

A leggazdaságosabb megoldás(pl.Ethernet-hálózatkoaxálás kábellel),de egy kábelszakadása

munkaállomások egy részének leszakadásátokozza.

NY ME INFORMÁCIÓ

TECHNOLÓIAI TANSZÉK

Tantárgy:Számítógépes alkalmazások

Mac II

Tower box

Mac II

Mac II

1-3. ábra Csillag topológiájú hálózat vázlatos felépítése

Kábelszakadás csak egyetlen munkaállomás leválásáteredményezi (árnyékolt,sodrott érpárral kivitelezik).

NY ME INFORMÁCIÓ



Token-ring

1-1.ábra. Gyűrű topológiájú hálózat vázlatos felépítése

Erre példa a ma már elavult Arcnet

NY ME INFORMÁCIÓ




Számítógépek összekapcsolásaCsatorna biztosítása, Átvitel-vezérlés

• vonalkapcsolás, csomagkapcsolás

• CSMA/CD, Token passing

Közös nyelv (protokoll)

• fizikai szintű : Ethernet, Arcnet, X.25

• operációs rendszer szintű : TCP/IP, IPX

Egyedi címek

• fizikai szint : 0000C0 - AB7416

• rendszerszint :193.224.141.240

erebus.gdf-ri.hu

• Alkalmazás : [email protected]


Hálózati címek, tartományokKlasszikus IP címkiosztás

0 | Háló (27=128) | Gép (224=16 millió)

1 | 0 | Háló (214=16 ezer) | Gép (216=64 ezer)

1 | 1 | 0 | Háló (221=2 millió) | Gép (28=256)

A

B

C

(Manapság már nem ilyen szigorú,és jön az IPv6)

Domain Name System (DNS)

Célja a címzés egyszerűsítése

A DNS szerverek a név alapján címet szolgáltatnak

cím alapján megadják a nevet

NY ME INFORMÁCIÓTECHNOLÓGIAI TANSZÉK


Az ISO-OSI modell

Application-Alkalmazás

Presentation-Megjelenítés

Transport-Együttműködés

Network-Hálózat

Datalnik-Adatkapcsolat

Phiysical-Fizikai kapcsolat

Session-Együttműködés

PegasusMail

TCP/IP(NetWare 5)

Ethernet

Felhasználóialkalmazás

Operációsrendszer

Hardver


Tipikus hálózati konfiguráció

Egy „több nyelvet beszélő” munkaállomás a szolgáltatásokat optimálisan tudja kihasználni

Az operációs rendszer többi része, alkalmazások

Windowsnyomtatómegosztás

Novellfájlrendszer

NetscapeWEB

böngésző

Unixterminálemuláció

NetBIOS IPX/SPX TCP/IPEthernet

Fizikai összeköttetés


Hálózattípusok

• LAN (Local Area Network)

Nagy sebességű, kis kiterjedésű, menedzselt, helyi hálózat

• Wan (Wide Area Network)

Kisebb sebességű, általános célú kommunikációs csatornákat is használó nyílt (alig menedzselt) hálózat. Jellegzetes képviselője az Internet

• A határok elmosódni látszanak (pl. Intranet)


Szerver – kliens modellMunkamegosztás

• peer – to – peer

• host – terminál

• kliens – szerver

Gyakori szolgáltatások :

• Levelezés

• Fájlszerver

• Nyomtatószerver

• FTP szerver

• WEB szerver

• Adatbázis szerver

• Proxy szerver

• Firewall szerver

• Terminál szerver


Feladat Egyenrangú hálózat

Lan - hálózat

Több számítógép összekötése + +

Munka a szerveren + -

Hozzáférés a hálózat másik gépéhez + -

Nyomtató megosztás + +

Modem megosztás + Kiegészítő modul

CD – megosztás + +

Jelszó az erőforráshoz + +

Központi adatkezelés + +

Felhasználó kezelés - +

Felhasználó csoportok kezelés - +

Teljesítőképes biztonsági mechanizmus - +

Több szerver - +

Adatvédelmi mechanizmus - +

Lemeztükrözés - +

Az egyenrangú és a LAN – hálózat jelentősebb különbségei

NY ME INFORMÁCIÓ

TECHNOLÓGIAI TANSZÉKTantárgy: Számítógépes alkalmazások

6-3. ábra. Az Internetet ma az jellemzi, hogy folyamatosan nőa gazda- és kliensgépek száma

A gazdagépek tárolják az információkat (pl. WEB oldalak),a kliensgépek pedig hozzáférési csomópontokon

jelentkeznek be az internetes szolgáltatókhoz.

Kliens-gépek

Kliens-gépek

Kliens-gépek

Forgalom-irányító

Forgalom-irányító

Gazda-gépek

6-13.ábra.INTRANET. A különböző operációs rendszersíkokat az InternetTCP/IP -vel egyesíti.

NY ME INFORMÁCIÓ



Intranetről akkor beszélünk , ha a helyi hálózatot is az internetszabványa szerint alakítjuk ki. A tűzfal gondoskodik arról, hogy

LAN-unk erőforrásait illetéktelenek nevehessék igénybe.

INTERNETProgramok és adatok átvitele

Java nyelven

6-1.ábra.A különleges Tüzfal védelmi intézkedésként elválasztja a helyihálózatot az Internettől.

NY ME INFORMÁCIÓ



A Tűzfal lényege az, hogy a helyi hálózatunk csak egy kijelöltszámítógép által ellenőrzött vonalon keresztül kapcsolódik az

Internethez, megakadályozandó az illetéktelen behatolást.

INTERNET

Ellenőrzött hozzáférés

Csak egy definiált hozzáférés azadatok ellenőrzésével

TŰZFAL


Operációs rendszer, rendszer-közeli szoftver és alkalmazás

Az informatikai rendszerhez tartozó szoftver eszközök tovább kategorizálhatók:

• operációs rendszernek (rendszerszoftvernek) nevezzük azoknak a gyári programoknak az összességét, mely a számítógépes eszközök és a hálózat működését, az erőforrások elosztását és igénybevételét vezérlik (pl.: DOS, UNIX, WINDOWS 2000, NOVELL, NETWARE)

• rendszer-közeli szoftvernek nevezzük azokat a gyári programoknak összességét, melyek általános és gyakran szükséges szolgáltatásokkal az operációs rendszerhez tartozó programokat kiegészítik.


• az alkalmazói szoftverek vagy vagy alkalmazói programcsomagok vagy egyszerűen alkalmazások (applications) az informatikát alkalmazó szervezet egy jól körülhatárolt feladata vagy feladatcsoportja számára biztosítanak szolgáltatásokat.

Ezek lehetnek gyári programcsomagok, melyek az erre szakosodott professzionális szoftverfejlesztő szervezetek állítanak elő (pl.: Microsoft Office, AUTOCAD stb.) és ideértjük azokat a programokat is, melyeket a felhasználói szervezet saját maga fejleszt.


Felhasználói Interfész

Alkalmazói Programrendszer

Alkalmazói Programinterfész

Adatbázis kezelő rendszer

Operációs rendszer interfész

Operációs rendszer

Hardver interfész

Hardver

A hardver és szoftver 4-rétegű modellje

Documents

INFORMATIKA 1