INFORMATIKA. Elméleti alapok évfolyam részére

Átírás

1 INFORMATIKA Elméleti alapok 5 8. évfolyam részére

2 Történeti áttekintés Számrendszerek Információ, adat, jel, kód Kommunikáció Az információ mértékegységei Hardver és szoftver fogalma A számítógép működése A számítógép részei Háttértárak Operációs rendszer Archiválás, tömörítés Vírusok, kémprogramok és egyéb kártevők Hálózatok Az Internet működése Szerzői jogok Könyvtárhasználat

3 Felhasznált irodalom

4 A számítástechnika története Az ember már a kezdetektől fogva használt a számláláshoz segédeszközöket. Kezdetben az ujjait, utóbb különböző eszközöket: köveket, fadarabokat, pálcákba vésett rovásokat, zsinegre kötött csomókat. A kavics latinul calculus (ejtsd: kalkulusz), innen ered a kalkulálni szavunk. A számolólécek megkönnyítették a tíznél nagyobb számok összeadását és kivonását. A számolópad (számolódeszka) sorokra és oszlopokra beosztott felületén " állította ki a számlát" az eladó a vevőnek. Útjaikra a kereskedők számolódeszka helyett ugyanígy működő számolókendőt vittek magukkal. A számolás, a négy alapművelet megkönnyítésére már az ókorban készítettek egyszerű számolóeszközt, az abakusz-t. Az abakusz szó semita eredetű, táblácskát jelent. Az abakusz legegyszerűbb változatában minden rúdon tíz golyó található. A golyóknak olyan elrendezése, amelyben az egy rúdon lévő valamennyi golyó szorosan a jobb oldalon helyezkedik el, az illető rúd által jelentett helyi értéken 0 számjegyet jelöl. Ha valamelyik rúdon n golyót bal oldali ütközésig elhúzunk, akkor ez az elrendezés a rúd által jelentett helyi értéken n számjegyet jelöl. Wilhelm Schickard (ejtsd: vilhelm sikárd) 1623-ban a négy alapművelet elvégzésére alkalmas mechanikus számológépet épített, amely az összeadást, kivonást teljesen, a szorzást és az osztást pedig részben automatikusan végezte.

5 A gépnek egyetlen példánya sem maradt fenn, de báró Bruno von Freytag-Löringhoff professzornak Erwin Epple műszerészmester és mások segítségével sikerült a készüléket a levélbeli információk alapján rekonstruálni, és építettek néhány működő modellt. Blaise Pascal ( ) (ejtsd: bléz pászkál) 20 éves korában tervezett és épített egy egyszerű és kicsi gépet, egy hathelyiértékes fogaskerekes összeadó-kivonó gépet, amelyet 1647-ben szabadalmaztatott. Gottfried Wilhelm von Leibniz ( ) (ejtsd: gotfríd vilhelm fon lejbniz) Minden idők egyik legnagyobb polihisztorai közé tartozott. Szerkesztett egy eszközt, amelyet egyes gépekben még ma is használnak, ez a Leibniz-kerék (bordás henger). Olyan gépet épített, amellyel automatikusan lehetett összeadni, kivonni, szorozni és osztani. Elsőként sikerült két szám szorzását, illetve osztását közvetlenül, egyetlen körülforgatással megoldania. Négy alapműveletes számológépe nyolcjegyű számokkal végzett műveletekhez készült. Saját gépét Pascaléval öszszehasonlítva kijelentette: " Mindenekelőtt azt kell megérteni, hogy a gép két részből áll. Az egyiket az összeadás (kivonás) elvégzésére szerkesztették, a másikat a szorzás (osztás) elvégzésére, és a kettőnek össze kell kapcsolódnia. Az összeadó- (kivonó-) gép teljes mértékben megegyezik Pascaléval."

6 Jacquard automata szövőgépe A lyoni selyemszövőgépekben kb óta lyukasztott papírcsíkok látták el a vezérlési feladatot. Joseph Marie Jacquard (ejtsd: jozef méri zsákárd) ( ) francia feltaláló a vezérlést tovább tökéletesítette ben (1804-ben?) olyan automatikus szövőszéket tervezett, amelynél fából készült vékony, megfelelően kilyuggatott lapok ( kártyák ) vezérelték a bonyolult minták szövését. A lyukkártyákat láncra fűzte, ezzel lehetővé téve a minták (azaz a szövőszék vezérlésének) gyors és könnyű megváltoztatását. (Ez a gyors és könnyű állítólag mintegy 15 napos munkát jelentett.) A képen a szövőszék tetején látható a lyukkártyás vezérlőszerkezet. A XIX. században Charles Babbage (ejtsd: csárlz bebedzs) ( ) brit matematikus és feltaláló kidolgozta a modern digitális számítógép alapelveit. Több új típusú gépet is kigondolt. Ilyen volt a Difference Engine (differenciagép), amit logaritmustáblázatok készítésére tervezett az 1820-as évek elején. A gép sikerén felbuzdulva megtervezte annak programozható változatát is, az analitikai gépet, melyre asszisztense, Ada Byron (ejtsd: éda bájron) készítette az első programokat. Az analitikai gép a mai számítógépek elődjének is tekinthető, mivel már tartalmazta azok elemeit: bemeneti-, vezérlő-, feldolgozó-, tároló- és kimeneti egység. Sajnos a beleölt hatalmas összegek ellenére sem készült el, mert a Babbage által elvárt pontosságot technikailag akkor még nem tudták megvalósítani. A Babbage terveihez közel eső első mechanikus számítógépet, a Mark 1-et 1939 és 1944 között a Harvard Egyetemen építették meg Howard Aiken (ejtsd: hauárd ájken) vezetésével. A Boole-algebra

7 George Boole ( ) (ejtsd: dzsordzs búl) és Augustus de Morgan 1847-től kezdve kidolgozta a formális logikát (a Boole-algebrát). Ekkor már régóta használták a bináris kapcsolásokat órák, automaták vezérlésére. Mint ismeretes, a Boole-algebra a mai számítógépekkel végzett műveletek alapja. A gép gyakorlatilag hibátlanul működött leszereléséig, 1959-ig. Az első elektronikus számítógépek Az első elektronikus számítógépeket a II. világháborúban készítették, többnyire hadi számítások elvégzésére. Az első működő elektronikus számítógépet Z3 (ejtsd: cet 3) néven Konrad Zuse (ejtsd: konrád cuze) építette Németországban, 1941-ben. A gép egy műveletet kb. 3 mp alatt tudott végrehajtani. COLOSSUS (ejtsd: kolosszusz) A II. világháború alatt tudósok és matematikusok egy csoportja Angliában létrehozta az első teljesen elektronikus digitális számítógépet, a Colossust. A gép 1943 decemberére készült el és 1500 elektroncsövet tartalmazott. 5 khz-s órajellel dolgozott, másodpercenként karaktert tudott feldolgozni. Összesen tíz darab ilyen gép készült. Rejtjelezett német rádióüzenetek megfejtésére használta sikeresen egy Alan Turing (ejtsd: elen tyuring) által vezetett csoport. A németek ENIGMA nevű rejtjelét is ezzel fejtették meg. ENIAC Ismertté az első általános célú elektronikus digitális számítógép, az ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) vált. Az ENIAC tervezését a második világháború alatt kezdte el katonai célokra John Presper Mauchly (ejtsd: mósli) és John William Eckert (ejtsd: ekert). A gépet a Pennsylvania egyetemen építették, a munkát 1946-ban fejezték be.

8 Az ENIAC elektroncsövet tartalmazott, több mint 100 kw elektromos energiát fogyasztott és 450 m2 helyet foglalt el (több mint 30 m hosszú termet építettek az elhelyezéséhez). A gép tömege 30 tonna volt, megépítése tízmillió dollárba került. Sokkal gyorsabb volt, mint a relés számítógépek: az összeadást 0,2 ms, a szorzást 3 ms alatt végezte el. A programja azonban fixen be volt drótozva a processzorba és csak mintegy kétnapos kézi munkával, villamos csatlakozások átkötésével lehetett megváltoztatni. A gép memóriája 20 db tízjegyű előjeles decimális számot tudott tárolni. Mindegyik számjegy tárolására 10 db elektroncsövekből épített flip-flop szolgát. Mindegyik flip-flop megfelelt egy-egy számjegynek: egy számjegy tárolásához a neki megfelelő flip-flopot 1-re állították, az összes többit 0-ra. Az elektoncsövek megbízhatatlansága miatt a gép csak rövid ideig tudott folyamatosan működni. Az ENIAC-ot ballisztikai és szélcsatorna-számításokra használták. Egy feladatsor kiszámítása a gépnek 15 másodpercig tartott, ugyanez egy szakképzett embernek asztali kalkulátorral 10 órás munka volt! A gépet 1956-ban lebontották, mert elavult. Jelenleg egy olcsó zsebszámológép is nagyobb teljesítményű, de az ENIAC technikatörténeti érdemei vitathatatlanok. NEUMANN JÁNOS Budapesten született, és a fasori evangélikus gimnáziumban érettségizett. Csaknem egy időben szerezte meg matematikusi diplomáját Budapesten és a vegyészmérnökit Zürichben ig a németországi Göttingen híres egyetemén tanított, majd az Egyesült Államokba távozott, ahol a princetoni (ejtsd: prinsztoni) egyetemre került. Hamarosan bekapcsolódott a kibontakozó II. világháború miatt fontossá vált katonai kutatásokba, ennek kapcsán ismerkedett meg az ENIAC-kal. Neumann János leírta a tárolt programú digitális számítógép felépítésének és működésének főbb elveit.

9 A Neumann-elvek 1. A számítógép legyen elektronikus, külön vezérlő és külön végrehajtó egységgel. Legyen soros működésű. 2. A kettes számrendszert használja. 3. Az adatok és a programok ugyanabban a gyorsan elérhető, belső, címezhető memóriában legyenek. 4. A számítógép igen sokféle feladat megoldására legyen alkalmas. 5. Szükség van olyan be- és kimeneti egységre, amely biztosítja a kapcsolatot az ember és a számítógép között. Ma lépten-nyomon számítógépekbe botlunk. Ezek nem feltétlenül előttünk ketyegnek az asztalon, hanem többnyire speciális feladatokat látnak el. Ilyen egyszerű számítógép a mobiltelefon, vagy az asztali DVD-lejátszó, de még az autókban is egy fedélzeti számítógép végzi a folyamatos ellenőrzést. BILL GATES (ejtsd: géitsz), a Microsoft (ejtsd: májkroszoft) elnöke szerint, ha az autóipar is úgy fejlődött volna, mint a számítástechnika, akkor ma 5000 Ft-os autókkal járnánk, és közel 400 km-t mehetnénk 1 liter üzemanyaggal. A mai számítógépek csoportosítása méretük szerint szuperszámítógépek: nagyon nagy teljesítményű, drága gépek, melyeket valamilyen nagy számolási igényű célra (pl.: tudományos kutatások, meteorológiai előrejelzések ) készítettek. Magyarországon például az Országos Meteorológiai Szolgálatnál, a Tudományos Akadémián, a Központi Fizikai Kutatóintézetnél, és egyes egyetemeken találkozhatunk velük.

10 >>vissza a tartalomhoz mainframe (ejtsd: méjnfrém) számítógépek: főleg nagyvállalatok, pénzintézetek, kormányzati hivatalok használják. Nagy mennyiségű adat kezelésére és tárolására alkalmasak, valamint egyszerre akár több ezer felhasználó is kapcsolódhat hozzájuk. miniszámítógépek: szintén több felhasználó egyidejű kiszolgálására alkalmasak, de főleg a kis- és közepes vállalatoknál használják. Az asztali számítógépekből álló hálózatok sok helyről kiszorították őket. asztali számítógépek (desktop, ejtsd: deszktop): többnyire egy felhasználó kiszolgálására alkalmasak, ilyeneket használunk pl. informatikaórán is. hordozható számítógépek (laptop, notebook): felépítésük és működésük megegyezik az asztali gépekével, kisebb méretük és alacsonyabb áramfogyasztásuk miatt jobban tűrik a szállítást. marokszámítógépek : okostelefon, PDA, navigációs eszközök célszámítógépek: adott feladat elvégzésére tervezték (pl. modern autók fedélzeti számítógépe, automata mosógép )

11 A digitális számítógépeink kettes (bináris) számrendszerbeli adatokat képesek tárolni, rendszerezni, feldolgozni és megjeleníteni. Az adatok bevitelénél sokszor a 16-os (hexadecimális) számrendszer használata lehet célravezető. Egy tetszőleges mennyiség mérőszámát többféle számrendszerben is megadhatjuk. A következőkben 3 számrendszerrel, és közöttük történő átszámítások módszereivel ismerkedünk meg. Humán (decimális) számrendszer Napjainkban a 10-es (decimális) számrendszert használjuk. Elterjedésében közrejátszhatott 10 ujjunk, melyek mindig kéznél voltak és segítséget nyújtottak alapvető matematikai műveletek elvégzésében, jóval a számítógép megjelenése előtt. Mivel a 10-es számrendszer igen kényelmes az ember számára, ezért humán számrendszernek is nevezik. Gépi (bináris) számrendszer A digitális számítógépek áramkörei két stabil állapot megkülönböztetésére képesek. A két állapot leírható a kettes számrendszer 2 számjegyével: 0 és 1. Digitális számítógépeink kettes (bináris) számrendszerbeli adatokat képesek tárolni, rendszerezni, feldolgozni és megjeleníteni. A felhasználó által bevitt decimális adatok számítógépünk először mindig a számára értelmezhető bináris számokká alakítja. A felhasználó által kért információkat számítógépünk rendszerint decimális formában jeleníti meg. Hexadecimális számrendszer

12 - A 10-es (decimális) számrendszer nehézkessé teszi a munkát, mivel egy decimális számból nehéz megállapítani, hogy bináris alakjának N. bitje 0 vagy egy. - Az ember számára egy 8, 16, bites bináris szám pedig nehezen megjegyezhető. (pl. próbáljuk megjegyezni a következő bináris számot: !) - A 16-os (hexadecimális) számrendszer használata lehet célravezető. A hexadecimális számok némi gyakorlás után könnyen kezelhetők, megjegyezhetők. Egy-egy hexadecimális számból könnyen meghatározható, hogy bináris alakjának N. bitje 0 vagy egy. Hexadecimális számokkal találkozunk az informatika más területein is. (pl. grafikai szoftverek vagy weblap szerkesztés esetén a színek meghatározására használjuk őket.) A decimális számrendszer A decimális (10-es) számrendszer alapszáma a 10. A decimális (10-es) számrendszerben tíz számjegyet használunk: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. A felsorolás egyben a számok un. alaki értéke is. A számjegy tényleges értéke és helyi értéke attól függ, hogy a szám melyik pozíciójában áll, mert az alaki érték még megszorzódik a alapszám (10-es számrendszer esetén: 10) adott pozíciója szerint hatványával. 125 = 1* *10 + 5*1 ugyanez hatvány alakban: 125 = 1* * *10 0

13 A helyiértékek elnevezése 10-es számrendszerben: egyesek, tízesek, százasok, ezresek, 5 db egyes 2 db tizes 1 db százas > > > - *1 - *10 - * = 5 = 20 = 100 Öszszesen: 125 / Amit a hatványozásról tudni kell: 1. Bármely szám 0. hatványa = 1 (pl =1); 2. Bármely szám 1 hatványa = maga a szám; (pl =10); 3. Ezt követően az alapszámot szorozzuk önmagával: ( 10 2 =10*10, 10 3 =10*10*10, 10 4 =10*10*10*10,...) A bináris számrendszer A bináris (2-es) számrendszer alapszáma a 2. A bináris (2-es) számrendszerben két számjegyet használunk: 0 és 1. A számjegy tényleges értéke helyi értéke attól függ, hogy a szám melyik pozíciójában áll, mert az alaki érték még megszorzódik az alapszám (2-es számrendszer esetén: 2) adott pozíciója szerint hatványával.

14 1011 = 1*8 + 0*4 + 1*2 + 1*1 ugyanez hatvány alakban: 1011 = 1* * * *2 0 Egy számjegyet 1bit-nek is hívnak. A helyi értékek kettő hatványaiként írhatók le. A helyi értékek elnevezése 2-es számrendszerben: egyesek, kettesek, négyesek, nyolcasok, Egy kettes számrendszerbeli számot hatvány alakból egyszerűen átalakíthatunk 10-e számrendszerbe 1 db egyes > *1-1 = 1 1 db kettes > *2-1 = 2 0 db négyes > *4-0 = 0 1 db nyolcas > *8-1 = 8 Öszszesen: 11

15 Bináris decimális átszámítás Egy kettes számrendszerbeli számot hatvány alakból egyszerűen átalakíthatunk 10-es számrendszerbe 1 db egyes > *1-1 = 1 1 db kettes > *2-1 = 2 0 db négyes > *4-0 = 0 1 db nyolcas > *8-1 = 8 Öszszesen: 11 >>vissza a tartalomhoz

16 A számítógép adatokkal dolgozik. A számítógépek feladata az adatok feldolgozása. Ha szeretnénk megérteni a számítógépek működését, először értenünk kell az adat és az információ fogalmát. Mi az információ? Az információ olyan új ismeret, amely megszerzője számára szükséges, és korábbi tudása alapján értelmezhető. Az információ olyan tény, amelynek megismerésekor olyan tudásra teszünk szert, ami addig nem volt a birtokunkban. (Úgy is fogalmazhatunk, hogy az információ valamely meglévő bizonytalanságot szüntet meg.) Azokat az információkat, amelyekből valamilyen konkrét tényt tudunk meg adatnak is nevezzük. Az információ értelmezett adat. Mi az adat? Az adat elemi ismeret. Az adatokból gondolkodás vagy gépi feldolgozás útján információkat, azaz új ismereteket nyerünk. Az információkat jelek segítségével rögzítjük. Egy dátum, mint információ többféle adatként is megjelenhet: , IX. 01., szept. 01. stb. Mi a jel? A jelek nagyon sokfélék lehetnek. Vannak olyan egyszerű jelek, amiket majdnem mindenki megért (pl.: integetés búcsúzáskor. Vannak olyan jelek is, amiket az embereknek csak egy csoportja ért. Ilyen jelekből állnak a titkosírások, de sok más jelet is csak tanulás és gyakorlás után értünk meg (Morze, jelzőtáblák, jelnyelv, stb.). A jelekkel rögzített információkat csak akkor értjük, csak akkor tudjuk venni, ha ismerjük a jelek jelentését. A betűket például csak akkor értjük, ha tudunk olvasni.

17 Mi a kód? A kód megállapodás szerinti jelek vagy szimbólumok rendszere, mellyel valamely információ egyértelműen megadható. Mi a kódolás? A kódolás valamely információ átalakítása egyezményes jelekké. Számítógépes információfeldolgozás A szűkebb értelemben vett informatikán a számítógépes információfeldolgozást értjük. A számítógépek programjai is kódokból állnak. A programozók kódokra fordítják le a számítógépnek adott parancsokat. A kódok segítségével pedig a számítógépek végre tudják hajtani a feladatot. A számítógépek többféle kódnyelvet is ismernek. Pl.: BASIC, LOGO, Java, Pascal A számítástechnikai eszközökkel rögzített, azokkal feldolgozható és megjeleníthető információt adatnak nevezzük. >>vissza a tartalomhoz

18 Az információkat nemcsak rögzíteni tudunk, hanem küldeni, adni, venni és cserélni is. Az információ továbbítását egy szóval kommunikációnak nevezzük. Az információátadás az informatikai eszközök esetében leegyszerűsítve így épül fel: 1. A forrás előállítja az üzenetet (vagy üzenetek sorát), melyet továbbítani szeretne a vevőhöz. Az üzenet lehet hang, szöveg, kép, stb. 2. A forrás oldalán az üzenetet olyan jelekké kell alakítani, hogy a csatorna továbbítani tudja (kódolás).

19 3. Az üzenet továbbítása a csatornán keresztül történik. 4. A vevő oldalán pedig vissza kell alakítani jeleket (dekódolás). A csatorna által továbbított jelsorozatot közleménynek nevezzük. A csatornában a közlemény legtöbbször sérül, úgy mondjuk: az információhoz zaj adódik hozzá. (elszakadt papír, nehezen hallható mobiltelefon, vibráló képernyő, stb.) Ha információtovábbításról beszélünk, felmerül annak szükségessége, hogy a továbbított információt valahogy mérnünk kell. >>vissza a tartalomhoz

20 BIT (JELE: b) A legegyszerűbb esetekben a jelek kétfélék lehetnek: esik az eső nem esik az eső férfi nő ég nem ég, stb. A számítógépek és a legtöbb informatikai eszköz (pl.: DVDlejátszó, mobiltelefon, stb.) binárisan kezelik az adatokat. A bináris digitális jelek csupán két értéket vehetnek fel. Matematikai leírásukhoz a kettes számrendszert használjuk, a két állapotnak a 0 és az 1 felel meg. A kettes számrendszer számjegyeit bit-nek (binary digit) nevezzük. Egy biten két lehetőség ábrázolható.

21 Az információ legkisebb mértékegysége a bit. Az összetartozó 8 bitet 1 byte-nak nevezzük. Bájt (Byte) (Jele: B) A számítógépes adattárolás legkisebb önállóan is értelmezhető egysége a bájt (Byte). A bájt egy 8 bitből álló bináris vektor, ami a memóriában egy 0 és 255 közötti számértéket képvisel. Ez összesen 256 különböző érték. Azért ennyi, mert a bájtot alkotó 8 bit éppen 256-féle variációban kapcsolható ki és be. Mivel a kettes számrendszert használjuk, az információ mennyiségének váltószáma nem ADATÁTVITELI SEBESSÉG Az információáramlás sebességét adatátviteli sebességnek nevezzük. Leggyakrabban használt mértékegysége: bps (bit per secundum), amellyel az egy másodperc alatt továbbított bitek számát mérjük. Többszörösei: Kbps (ezer bit per second) Mbps (millió bit per second) Gbps (milliárd bit per second

22 A modemek például 14,4; 28,8; 33,6 és 56 Kbps sebességgel továbbítják az adatokat a telefonvonalakon keresztül. Ez nagyjából azt jelenti, hogy egy 14,4 Kbps sebességű modem egy 50 oldalas írást, körülbelül 5 perc alatt, míg egy 2 Gbps adatátviteli sebességgel működő hálózat, egy lexikon teljes szövegét alig egy másodperc alatt továbbít. Az adatok tárolása Egy karakter leírásához nyolc bit szükséges. A karakter (betűhely) egy leütés: 1 betű, egy szám, egy írásjel, 1 szóköz összefoglaló neve. Ezt tekintjük az információ egységének. (Vigyázz! Ne keverd össze az információmennyiség mértékegységével, a bittel!) A számítógépekben az információ kódolására kódrendszert alkalmaznak. A kódolás során egy jelkészlet elemeit megfeleltetik egy másik jelkészlet elemeinek. Karakterek esetében például minden karakternek megfeleltetnek egy számot, a számítógép ezt a számot tárolja. A karakterek tárolásához sokféle kódrendszer alakítható ki. A két legelterjedtebb kódkészlet az ASCII és az UNICODE. ASCII KÓDTÁBLA American Standard Code for Information Interchange = ASCCII (kiejtve: eszki) Szöveges adatokhoz használt, nemzetközileg egységes, szabványos 1 bájtos (8 bites) karekterkódolási séma. Eredetileg 7 bites volt és 128 karaktert (27) tartalmazott. Ez nem volt elegendő a nemzeti karakterek pl.: a magyar ékezetes magánhangzók) ábrázolásához, ezért 8 bitesre bővítették, így ma 256 jelet tartalmaz. (0-255 között). A magyar ékezetes karaktereket a 852-es kódlap tartalmazza.

23 UNICODE KÓDTÁBLA Nemzetközileg egységes 16 bites karakterkódolási szabvány. Valamennyi nép valamennyi jelét tartalmazza. (65536 lehetséges jel) >>vissza a tartalomhoz

24 Számítógépnek nevezzük azokat az elektronikus eszközöket, amelyek adatok bevitelére, tárolására, feldolgozására és az eredmények közlésére alkalmasak. HARDVER (HARDWARE) A számítástechnikában hardvernek nevezzük magát a számítógépet és minden kézzel megfogható tartozékát, a számítógép elektromos és mechanikus alkatrészeit (melyekből összeszerelték a számítógépet). A hardver eszközök fejlesztésével mérnökök foglalkoznak SZOFTVER (SOFTWARE) Szoftvernek nevezzük a számítógépre írt programokat (operációs rendszer, szövegszerkesztő, böngésző, stb.) és az ezekhez mellékelt írásos dokumentációkat. A szoftvereket programozók készítik, szellemi termékek, kézzel nem megfoghatóak (csupán a szoftvereket hordozó eszközöket CD, DVD tudjuk megfogni). A szoftver a számítógépen futó programok összefoglaló neve, a hardver egységeket működtető-, és vezérlő programok összessége. A PROGRAM A program olyan egyszerű utasítások, műveletek logikus sorozata, amelyekkel a számítógépet irányítjuk. A program az utasításokat is és az adatokat is kettes számrendszerben leírt számokkal ábrázolja. Meghatározza, hogy a számítógép milyen módon végezzen el egy adott feladatot. A programokat háttértárolón tároljuk, ha éppen nem futnak. Ha egy programot

25 elindítunk, az operációs rendszer a háttértárolóról betölti a programot a memóriába. A CPU számára átadja a program kezdetének címét, majd a program ezután átveszi a számítógép vezérlését és futni, működni kezd. A szoftvereket az általuk elvégzett feladatok alapján három fő csoportba sorolják: operációs rendszerek (pl.: DOS, Windows, Linux ) alkalmazói szoftverek (pl.: MS Word, Excel ) rendszerközeli programok, melyek megkönnyítik az operációs rendszer használatát (pl.: Total Commander), vagy új funkciókkal egészítik ki azt (pl.: vírusirtó programok). A szoftverek csoportosítása jogi szempontból: A fájl kereskedelmi szoftverek: a licencben rögzített példányszámban korlátozás nélkül használhatók, azonban nem ingyenesen. Nem adhatók tovább, és csak egy biztonsági másolatot készíthetünk róluk. freeware (ejtsd: fríver) programok: korlátozás nélkül használhatók, ingyenesek, szabadon terjeszthetők. (pl.: Adobe Reader) shareware (ejtsd: server) programok: ingyenesen, de korlátozásokkal használhatók. Ez lehet pl. 30 napos időkorlát, vagy a program bizonyos funkciói le vannak tiltva, vagy reklámok jelennek meg indításkor, ill. használat közben. (pl.: Total Commander)

26 A számítógépen adatainkat és programjainkat úgynevezett fájlokban (állományokban) tároljuk. Egy fájl tartalma a gép szempontjából vagy adat, vagy program. A fájlban tárolt adat tetszőleges, lehet szöveg, grafikus kép, hang stb. Az adatok formájára nézve nincs előírás, a gyakorlatban nagyon sokféle formátum létezik. A fájlt minden operációs rendszer használja, konkrét megjelenése azonban már az operációs rendszertől függ.

27 Minden dokumentumnak, képnek, hangnak, mozgóképnek saját névvel kell rendelkeznie, melynek szabványos formája van. A képen a fájlnév általános felépítése látható (Windows operációs rendszer). Fájlkiterjesztés A fájlkiterjesztés vagy röviden kiterjesztés olyan információ, amely segíti az operációs rendszert és a felhasználói programokat abban, hogy azonosítsa az állomány (fájl) típusát. A fájlkiterjesztés az fájl nevének végén helyezkedik el, attól ponttal elválasztva. Például a feladat.doc fájlnév egy feladat nevű Word állományt jelent. A DOS operációs rendszerben a fájlok kiterjesztése maximum 3 karakter lehetett, az újabb rendszereken nincsen korlátozva.

28 >>vissza a tartalomhoz

29 Nagyon leegyszerűsítve az alábbi blokkvázlat szemlélteti a számítógép működését:

30 A továbbiakban minderről részletesen is tanulunk, de az alapelvek megértéséhez nézzük meg, mi történik a számítógép belsejében egy egyszerű szöveges dokumentum elkészítésekor: A számítógép bekapcsolásakor a háttértárolóról (winchester) betöltődik az operációs rendszer a számítógép memóriájába és a monitoron megjelenik a grafikus kezelőfelület. Az egér segítségével elindíthatjuk a szövegszerkesztő programot, amely szintén a memóriába töltődik be. A memórián tehát egyszerre több program is osztozhat. A szöveg elkészítéséhez a billentyűzetet használjuk. A begépelt szöveg is a memóriában helyezkedik el, mint adat. Ha áramszünet lenne, akkor a begépelt szövegünk elveszne, mivel az operatív memória csak bekapcsolt számítógép esetén képes az adatok megőrzésére. Adatainkat ezért folyamatosan mentenünk kell. Ez azt jelenti, hogy egy olyan háttértárolóra helyezzük (mentjük), amely a gép kikapcsolt állapotában is megőrzi az adatokat (winchester, floppy, CD, stb.) A hardver eszközök csoportosítása A hardver eszközöket két nagy csoportba soroljuk, ezek a központi egység és a perifériák.

31 KÖZPONTI EGYSÉG a központi egység feladati: A számítások végzése A számítógép többi részének vezérlése Az adatok tárolása a számítógép bekapcsolt állapotában Fizikailag a központi egység a számítógép házban, az úgynevezett alaplapon helyezkedik el. Az alaplapon vezetékek sorozata köti össze a központi egység részeit, e vezetékek összessége a busz (sínrendszer). A gép többi eleme az alaplapon lévő csatlakozókhoz egy-egy vezérlőkártyának nevezett áramkörrel csatlakozik. (A kártyák kivezetését a számítógép hátoldalán látjuk.) A PERIFÉRIÁK A perifériák feladatai: Az adatok bevitele (beviteli vagy input eszközök) Az adatok megjelenítése (kiviteli vagy output eszközök) Az adatok és a programok tárolása (háttértárolók)

32 A számítógépek közötti kommunikáció biztosítása (kommunikációs eszközök) A TÁPEGYSÉG

33 A tápegység a 230 voltos váltóáramból a számítógép számára szükséges 5 illetve 12 voltos egyenáramot állít elő. Általában a számítógép házában található. Áramkimaradás esetére a szerverek legtöbbször úgynevezett szünetmentes tápegységet használnak. >>vissza a tartalomhoz

34 A számítógép működéséhez elengedhetetlen a megfelelő hardver és a működtetéshez szükséges szoftverek. A következő fejezetben a hardverről a számítógép megfogható részéről kapunk általános képet. A digitális számítógép olyan elektronikusan működő berendezés, amely az adatok bevitelét, feldolgozását, tárolását és az adatok kivitelét tárolt program alapján automatikusan végzi. A digitális számítógépek, a kettes számrendszerben tárolt adatokat és utasításokat képesek értelmezni. Ezért a beérkező és a megjelenítendő adatokat mindig a megfelelő formába kell alakítani. Pl. Szövegből bináris számsorozattá (kódsorozattá) vagy bináris számsorozatból szöveggé (karaktersorozattá). A számítógép felépítése

35 A digitális számítógép alapegységei: 1. processzor, 2. memória, 3. a be- és kimeneti egységek illesztő áramkörei. A processzor (CPU= Central Processing Unit) a számítógép központi feldolgozó egysége (a számítógép agya ). A CPU feladatai: 1. Vezérli a számítógép működését, a memóriában tárolt program alapján. 2. Aritmetikai és logikai műveleteket végez. Logikai műveletek: TAGADÁS, ÉS, VAGY, KIZÁRÓ-VAGY... Aritmetikai műveletek: összeadás, kivonás, szorzás, osztás... A CPU tehát az agy. Tud számolni és irányítani. Ugyanakkor csak azt csinálja, ami a programban le van írva. Azt viszont gyorsan és megbízhatóan. A memória tárolja a programot és az adatokat. A be- és kimeneti egységek illesztő áramkörei (pl. videókártya) lehetővé teszik a perifériák (be- és kimeneti egységek) csatlakoztatását. A perifériák a számítógép központi egységéhez kívülről csatlakozó eszközök, amelyek az adatok ki- vagy bevitelét teszik lehetővé. Mikroprocesszor

36 Régen a számítógép központi vezérlő egysége (CPU) igen sok áramköri elemből (elektroncső, tranzisztor vagy integrált áramkör) állt. A sok áramkör sok helyet igényelt, és nagyon drága volt. A 70-es években sikerült először az Intel cég szakembereinek egy CPU-t egyetlen áramkörön megvalósítani. Az egy áramkörön (egy tokon) belül megvalósított központi feldolgozó egységet (CPU) nevezik mikroprocesszornak. A mikroprocesszorral működő számítógépek a mikroszámítógépek. A mikroszámítógépek megjelenése tette lehetővé a személyi számítógépek (PC-k) elterjedését. Személyi számítógépekkel sok helyen találkozhatunk: iskolában, otthon, áruházakban, irodákban... Ennek ellenére a személyi számítógépek a mikroszámítógépeknek csupán egy kis csoportját alkotják. Mára már egy áramkörön teljes számítógépeket is készítenek. Ezek az egy tokos mikroszámítógépek. Megtalálhatók mindenhol: autóban, mosógépben, videóban... Memória

37 A memória tárolja a számítógép működéséhez szükséges programokat és adatokat. A memóriában az adatokat sorszámozott rekeszekben tárolják. Egy adott rekesz sorszámát memóriacímnek nevezzük. A memória legkisebb címezhető egysége a memóriarekesz. A memóriarekeszek száma határozza meg a memória méretét (kapacitását). A memória kapacitásának mérőszáma a byte. (KB, MB, GB) A memóriacímek továbbítása a címbuszon történik. Azt az időtartamot, amely az olvasási parancs kiadása és az információ megjelenése között eltelik, hozzáférési (elérési) időnek nevezzük és nanosecundumban (ns) mérjük. Memóriák funkciói

38 A személyi számítógépekben 3 alapvető memória típust különböztetünk meg: 1. Operatív tár 2. Cache 3. ROM-BIOS További memóriák találhatók a perifériaillesztő (csatoló) kártyákon és a perifériákban. Operatív tár Nagy kapacitású, de viszonylag lassú írható-olvasható memória (RAM). Tartalmazza a háttértárolókról és a beviteli perifériákról beolvasott programokat és adatokat. A processzor az operatív memóriában található programutasításokat hajtja végre, és az itt található adatokkal végzi el a kijelölt műveleteket. Pl. Szövegszerkesztésnél: A szövegszerkesztő program utasításait hatja végre a processzor. A memóriában tárolja a felhasználó által begépelt szöveget. Minden bevitt adat először a RAM-ba íródik, és ott kerül feldolgozásra. Itt helyezkednek el és ezen a területen dolgoznak az aktuálisan működő programok is. (A számítógép munkaasztala ) Cache A gyorsítótár (cache memory) kis kapacitású, de gyors írható-olvasható memória (RAM).