A számítógép felépítése

Átírás

1 A számítógép felépítése

2 Neumann János ( ) matematikus, fizikus a számolás gépesítésével foglalkozott Neumann-elv (1945 EDVAC) A számítógép felépítése 2

3 Neumann-elvek 1. soros utasítás (utasítások végrehajtása időben egymás után történik) 2. kettes (bináris) számrendszer használata 3. belső memória (operatív tár) használata a program és az adatok tárolására 4. teljesen elektronikus működés 5. széles körű felhasználhatóság 6. központi vezérlőegység alkalmazása A számítógép felépítése 3

4 Kalmár László ( ) matematikus számítástechnikaikibernetikai csoport 1957-től programozó matematikus képzés Szegeden Muszka Dániel katicabogara az első magyar műállat A számítógép felépítése 4

5 A számítógép felépítése 5

6 A számítógép felépítése Számítógép Alapgép Perifériák Központi feldolgozó egység (CPU) Memória Bővítőkártyák Bemeneti eszközök Kimeneti eszközök Tárolóeszközök ROM RAM videokártya hangkártya hálózati kártya billentyűzet egér mikrofon scanner webkamera monitor nyomtató hangszóró fejhallgató merevlemez CD-ROM DVD-ROM pendrive memóriakártyák A számítógép felépítése 6

7 Alaplap az alapgép legnagyobb kiterjedésű alkatrésze az egyes eszközök közötti kapcsolatot biztosítja rajta található: processzor memória BIOS integrált vezérlők slotok (bővítőkártyák fogadására szolgáló csatlakozók) A számítógép felépítése 7

8 Alaplap A számítógép felépítése 8

9 Alaplap A számítógép felépítése 9

10 Buszrendszer kapcsolatot teremt a CPU, a memória és a perifériák között adattovábbítás, vezérlő jelek továbbítása A számítógép felépítése 10

11 Buszrendszer A számítógép felépítése 11

12 Alaplaphoz csatlakoztatható bővítőkártyák videokártya hangkártya hálózati kártya A számítógép felépítése 12

13 Csatoló felületek PCI 266 MB/s AGP (Accelerated Graphics Port) 2 GB/s PCI Express (PCIe) 16 GB/s IDE, ATA, PATA 133 MB/s SCSI (Small Computer System Interface) 320 MB/s SATA (Serial ATA) 6 GB/s SAS (Serial Attached SCSI) 6-24 GB/s USB (Universal Serial Bus) MB/s A számítógép felépítése 13

14 Csatoló felületek AGP slot PCI Express slot PCI slot A számítógép felépítése 14

15 Csatoló felületek IDE/PATA kábel és csatlakozó SATA kábel és csatlakozó A számítógép felépítése 15

16 Csatoló felületek SAS kábel USB csatlakozó és kábelek A számítógép felépítése 16

17 Portok PS/2 PS/2: billentyűzet és egér csatlakozó A számítógép felépítése 17

18 Portok USB port Universal Serial Bus USB gyökérhub maximálisan 127 eszközt tud kezelni A és B típusú csatlakozók sokféle célú eszközt lehet rá csatlakoztatni A számítógép felépítése 18

19 Portok FireWire IEEE , 800 Mbps Digitális kamerák jellemző csatlakozója A számítógép felépítése 19

20 Portok Képernyő portok D-SUB (VGA): régi, analóg monitorokhoz DVI (Digital Video Interface) TV-csatlakozók: Composite (RGB), S-video HDMI (High Definition Multimedia Interface) A számítógép felépítése 20

21 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 21

22 Feladata: CPU a programok utasításainak beolvasása, értelmezése és végrehajtása a számítógép egységeinek vezérlése Jellemzői: sebesség: a végrehajtott utasítások száma másodpercenként (MIPS = Millions of Instruction Per Second) órajel, frekvencia (MHz, GHz) tokozás (lábkiosztás) - foglalat típusa hűtés (hűtőbordák, ventilátor) A számítógép felépítése 22

23 CPU Moore szabály: tranzisztorok száma 18 hónaponként megkétszereződik azaz: változatlan áron évről évre egyre nagyobb teljesítményű számítógépet kaphatunk A számítógép felépítése 23

24 CPU tokozás A számítógép felépítése 24

25 CPU hűtés A számítógép felépítése 25

26 Processzortípusok PC, PC/XT 1972, 8008-as, 8080-as 1978, 8086-os, 8088-as, 10 MHz 1983, as, as, 16 MHz PC/AT (286) 1984, os, 20 Mhz PC/AT (386) 1985, os, 4 Gbyte memória kezelése, 33 Mhz A számítógép felépítése 26

27 Processzortípusok PC/AT (486) 1989, os, párhuzamos végrehajtás, cache beépítése, 50 MHz hűtés fontossága Pentium, Pentium Pro, MMX 1995, 200 MHz órajel frekvencia Pentium II, Xeon 1997, Slot 1 foglalat, 2 cache gyorsítótár Celeron, Celeron A 1998, a Pentium II olcsóbb változata, L2 cache a processzorba építve, teljesítménye jól tuningolható A számítógép felépítése 27

28 Processzortípusok Pentium III, IV 2001, Pentium II továbbfejlesztése Pentium M Noteszgépekhez készült processzor Intel Core2Duo (2007) kétmagos, otthoni célú Intel Core2Quad négymagos, otthoni célú Intel Core i3 kétmagos Intel Core i5 négymagos Intel Core i7 jelenlegi csúcskategória A számítógép felépítése 28

29 Memória Tárolja a végrehajtás alatt álló program utasításait, valamint adatait. Jellemzői: tárkapacitás (Gbyte) adatelérési idő (ns: nanoszekundum 1 ns = 10-9 s) A számítógép felépítése 29

30 Memória típusai elsődleges memória processzor által aktívan használt, gyors elérésű legtöbbször nem maradandó tár másodlagos memória háttértár, az eléréséhez lassabb idő is megfelelő maradandó tár harmadlagos memória adatok mentésére, archiválására nagyon nagy kapacitás, maradandó tár A számítógép felépítése 30

31 Memória típusai RAM (Random Access Memory) tetszőleges elérésű memória írható, olvasható nem maradandó tár: tápfeszültség nélkül tartalma elveszik feladata: a CPU által végrehajtandó utasítások és adatok tárolása kapacitása: GB A számítógép felépítése 31

32 Memória típusai ROM (Read Only Memory) csak olvasható (a felhasználó által) gyárilag programozott maradandó tár: feszültség nélkül is megőrzi az adatokat A számítógép felépítése 32

33 Memória típusai Cache gyorsítótár igen gyors működésű a processzor és a központi memória vagy a merevlemez között áll átlagos kapacitása: 2-8 MB (elérési idő pl. HDD: 40 ms, cache 0,1 ms) A számítógép felépítése 33

34 Memória típusai Flash újraírható memória maradandó tár: megőrzi az adatokat kikapcsolás után is széleskörűen alkalmazható, pl: digitális fényképezőgép memóriakártyája pendrive médialejátszó belső memóriája A számítógép felépítése 34

35 A jövő memóriái egyre nagyobb tárolókapacitás (TB terabyte B) egyre kisebb adatelérési idő 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/cm 3 -es lehet az adatsűrűség határa. Egyetlen hátrányuk, hogy a kb. 5 évig életképesek. A számítógép felépítése 35

36 BIOS Basic Input/Output System Alapvető funkciókat biztosító szoftver a ROMban. Az alaplapba ültetett, nem törölhető ill. írható. Feladatai: a számítógép egységeinek ellenőrzése a hibát különféle sípolással (bip) jelzi alapfunkciók irányítása kapcsolatot teremt a gép és a felhasználó között az operációs rendszer kulcselemeinek betöltése A számítógép felépítése 36

37 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 37

38 Mechanikus tár lyukkártya lukszalag A számítógép felépítése 38

39 Mágnesszalagos tár 1960-as évek, BASF cég Tárolókapacitása: 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 39

40 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 40

41 Cserélhető hajlékonylemez FDD (floppy disk drive) Két méret: 3 ½ inch 1,44 Mbájt 5 ¼ inch 1,2 Mbájt Elavult, az új konfigurációk nem tartalmazzák. meghajtó A számítógép felépítése 41

42 Merevlemez HDD (hard disk drive) Mágneses elvű Partíciókra van osztva - legkisebb egység a cluster Fordulatszáma 5400, 7200, rpm Kapacitása 500 GB -4 TB Töredezhetnek a fájlok RAID Redundant Array of Inexpensive Disks A számítógép felépítése 42

43 Merevlemez zárt ténylegesen merev compact csomagolás, pára- és pormentes nagy írássűrűség általában nem egy, hanem több egymással párhuzamos lemezből áll A számítógép felépítése 43

44 Merevlemez szerkezete A számítógép felépítése 44

45 Merevlemez A számítógép felépítése 45

46 Optikai tárak CD-ROM, CD-R, CD-RW Tárolókapacitás: 650MB - 74min 700MB - 80min Spirálban ír, ezért az adat helye: perc:másodperc:századmásodperc A számítógép felépítése 46

47 Optikai tárak CD (Compact Disk) 1980, Philips és Sony fejlesztés nagy kapacitás, digitális tárolás 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: 650 Mbyte (74 perc), 700 MB A számítógép felépítése 47

48 Optikai tárak CD-ROM (CD-R) egyszer írható (ugyanaz a terület) CD-RW újraírható, törölhető (kb 2000-szer) A számítógép felépítése 48

49 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 49

50 Optikai tárak DVD szabványok: DVD5 egyrétegű, egyoldalas lemez kapacitása: 4,7 Gbyte DVD9 kétrétegű, egyoldalas lemez kapacitása: 8,5 Gbyte DVD10 kétrétegű, kétoldalas lemez kapacitása: 9,4 Gbyte A számítógép felépítése 50

51 Optikai tárak Blue Ray az adatokat (kék) lézersugár írja fel és olvassa ki GB kapacitású. az adatok nem koncentrikus körökben helyezkednek el, hanem körkörös spirálvonal mentén A számítógép felépítése 51

52 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 52

53 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 53

54 Összehasonlítás Floppy-ra: 1 db színes kép, vagy 600 oldal gépelt szöveg fér CD lemezre: 500 db színes kép, vagy oldal gépelt szöveg 72 percnyi film, vagy 120 perc zene fér DVD lemezre: Egy teljes mozifilm nyolcnyelvű szinkronnal és menüvel fér A számítógép felépítése 54

55 számítógép konfiguráció (~ Ft) alaplap MSI G31M-ES2C RAM DDR2 2x1GB 800MHz Kingmax Intel E5300 BOX processzor DVD olvasó LG SATA fekete HDD Samsung 160GB, 7200rpm, SATA300, 8MB ház Mercury KM93 fekete billentyűzet Logitech fekete OEM HUN egér Logitech S90 fekete OEM monitor: Samsung SyncMaster 943N (~ Ft) A számítógép felépítése 55