Térinforatika A térinfort rinforációs s rendszerek technikai háttereh Összeállította: Dr. Szűcs LászlL szló és s Gregori Ákos A térinforatikai t rendszer alkotóeleeinek időtáll llósága hardver: 3-53 év szoftver: 7-157 év adat: 25-70 év felhasználó??? Az alkotóeleek költsk ltségei: hw : sw : adat = 1 : 10 : 100 2 A hardver A térinfort rinforációs s rendszerek űszakilag egépített eszközeinek zeinek összefoglaló neve Magába foglalja: - adatgyűjt jtéshez, - adatok tárolt rolásához, feldolgozásához, - inforáci ciók k egjelenítéséhez szüks kséges eszközöket. ket. Adatfeldolgozó hardver eszközök: k: száítógépek Egy kis törtt rténele: 1890: Népszáláshot: Tabulator 1939: II. világh gháború elindul - A hadászati nyilvántart ntartások (eber, gép, g anyag, stb.) óriásira nőnek, n nek, szinte kezelhetetlenek. - A hadászati fejlesztésekhez sekhez (pl. repülőgépek pek fejlesztése, se, atoboba tervezése) nagyon sok száítást st kell elvégezni rövid r idő alatt. Ezt szeretnék k gépesg pesíteni. 3 4 Tabulator 1890 Tabulator 1890 5 6 1
Az űködési paraéterei Electronic Nuerical Integrator And Coputer Üzebeállítás: 1943. február r 14. Input/output: kapcsolók Összeadási si sebesség: 0,000 2 sec (5000 db/p) Elektroncső: : 17 468 db árafelvétel: 174 kw alaprendszer ára: 750 000 $ Hibaentes űködési periódus: 5,6 óra Szeélyzet: 6 főf 7 8 9 10 11 12 2
Neuann János: J EDVAC Neuann száítógépes elve: a űveletekre egy-egy speciális egység az egységek gek űködését t a központi k egység g (CPU vagy processzor) irány nyítja elég g nagy eória szüks kséges kell egy egység, g, ai a külsk lső inforáci ciót t fogadja (input) Kell egy egység, g, ai kiadja az eredényeket (output) EDVAC Electronic Discrete Variable Autoatic Coputer 1946 ápr. 12: az első űködő készülék Az első külső prograú gép p (igazából l prograozható) Input/output: ágnesszalag Összeadási si sebesség: 0,000 864 sec (1157 db/p) Elektroncső: : 5 937 db Kristálydi lydióda: da: 12 000 db Tranzisztor: 328 db árafelvétel: 52 kw alaprendszer ára: 467 000 $ súly: 20 tonna Szeélyzet: 30 fő f (prograozó,, technikus, gépész, g ellenőr) 13 14 EDVAC 15 ORDVAC Gyorsítani kellett a gépek g űködését Feladatok: nagyagasságú repülőgépek pek tervezése atoerőűvek tervezése, üzeeltetése Ordinance Variable Autoatic Coputer Üzebeállítás: 1951. noveber Input/output: ágnesszalag Elektroncső: : 3 430 db Kristálydi lydióda: da: 915 db Tranzisztor: 2 091 db árafelvétel: 61 kw alaprendszer ára: 600 000 $ Összeadási si sebesség: 0,000 014 sec (71 428 db/p) Száábr brázolási tartoány: (40 tizedesre) 16 ORDVAC A száítógépek generáci ciói Első generáci ció: : 1940-es, 50-es évek, EDVAC, ORDVAC, stb. sok elektroncső iatt nagy árafelvétel nagy éretek gyakori eghibásod sodás Második generáci ció: : 1960-as évek gyorsabb űködés s (1 illió összeadás/p) s/p) elektroncsövek kiszorulnak ágnesleezes adattárol rolók k egjelennek prograozási nyelvek egjelennek 17 18 3
A száítógépek generáci ciói VAX (1978) Haradik generáci ció: : 1970-es évek ikroprocesszoros gépekg szabványos operáci ciós s rendszerek agas szintű prograozási nyelvek (Fortran, Pascal, BASIC) 19 20 PDP A száítógépek generáci ciói Mini száítógépek: 1970-es, 80-as évek indenkinek lehet otthon gépeg szabványos prograozási nyelv (ált.( BASIC) audio-kazett kazettás s adattárol rolás pl.: ABC80, C64, C+4, ZX Spectru, Enterprise, HT 1080Z 21 22 ABC80 (1978) Coodore 64 23 24 4
Coodore +4 ZX Spectru 25 26 Enterprise HT 1080Z 27 28 HT 1080Z HT 1080Z 29 30 5
A száítógépek generáci ciói SUN Nagyteljesít tényű száítógépek unkaállo lloások (SUN) Szeélyi száítógépek (PC) Száítógép p hálózatokh 31 32 Jelenlegi helyzet A száítógépek felépítése szeélyi száítógép unkaállo lloás száítógép p hálózat h (erősen fejlődik) 33 34 A Neuann-féle száítógépek űködési elve Beviteli eszközök CPU Meória Megjelenítő eszközök A cíbuszc Minden periféri riának van azonosító cíe portok, eóri riák, bővítők, b CPU, hátth ttértárak, rak, stb. -az adatok a perifériák cíei szerint érkeznek rendeltetési helyükre cíbusz adatbusz A cíeket c a CPU a cíbuszon c küldik Ha a periféria ria feliseri a cíét, c akkor az adatbuszon érkező adatokat beolvassa, különben k ne A cíbusz c érete szabja eg a csatolható periféri riák k száát: elvileg: 1 bites: 2 ele, de ilyen nincs 16 bit: 2 16 periféria ria (65 536 db) 64 Kb-os száítógépek rendszere! 20 bit: 2 20 periféria ria (1 048 576 db) 24 bit: 2 24 periféria ria (16 777 216 db) 32 bit: 2 32 periféria ria (4 294 967 296 db) Ez ne olyan sok, int ainek látszik, l ert pl. a eória inden tárolt roló helye külön k n cíet c kap! 35 36 6
Az adatbusz Mérete eghatározza a periféri riák k közötti k adatforgalo sebességét Méretei: 8 bit: egy ciklusban 1 byte vihető át t (8 db bit - 2 8 = 256 féle f érték) 16 bit: egy ciklusban 2 byte vihető át t (2 16 = 65 536 féle f érték) 32 bit: egy ciklusban 4 byte vihető át t (2 32 = 4 294 967 296 féle f érték) 64 bit: egy ciklusban 8 byte vihető át t (2 64 = 1,844*10 19 féle érték) Ha egy száot pl. 4 byte-on tárolok, t akkor a 32 bites adatbuszon 4-szer 4 gyorsabban egy át t az adat a periféri riához, int egy 8 bitesen. Tehát t az adatbusz éret retének növeln velése is növeli n a száítógép gyorsaságát! Központi egység g (processzor) CPU=Central Processor Unit Feladatai: szoftveres utasítások sok értelezése kezeli az adatáral ralást irány nyítja a periféri riákat A ikroprocesszor egjelenése óta folyaatos fejlődésen ent át 37 38 CPU Elv: a CPU 3 regisztert használ l a űveletekhez: 2 beenő adat 1 eredény 39 CPU A regiszter érete határozza eg, hogy a CPU ekkora száokkal tud űveleteket végezni. 8 bites: 0-2550 közötti k száokkal 16 bites: 0-650 535 közötti k száokkal stb. Ha nagyobb száot kap, akkor a űveletet csak több t lépésben l tudja végrehajtani. v Tehát t a regiszteréret ret növeln velése gyorsítja a száítógép p űködését! 40 CPU - órajel Egységnyi gnyi idő alatt végrehajtott v gépi g ciklusok, utasítások sok száa. 1 MHz= 1 000 000 gépi g ciklus/p Ha az órajelet növeljn veljük, nőn az egy ásodperc alatti űveletek száa, gyorsabb lesz a száítógép! Meóri riák ROM (Read Only Meory): csak olvasható eória. A száítógép p indításakor szüks kséges alapprograokat tartalazza. EPROM (Erasable Prograable Read Only Meory): a eória írható és s ultraibolya fénnyel törölhett lhető RAM (Rando Access Meory): a gép g űködése alatt a prograok és s adatok bizonyos részeit tárolja, t ezzel gyorsítja a gép g p űködését. A gép g p kikapcsolásakor sakor törlt rlődik. 41 42 7
A száítógépek gyorsítása sa Az adatbusz éret retének növeln velése (egy nagy száot kevesebb darabra kell bontani) Processzor regiszteréret retének növeln velése (nagyobb száokkal tud dolgozni) Több processzor (vagy processzorag) beépítése (több űvelet végezhetv gezhető egyszerre) Processzor órajelének növeln velése Meória kapacitásának növeln velése (gyorsabb, int a hátth ttértárakon rakon tárolt rolás) Térinforatikai prograok felépítése Grafikus adatbeviteli és s szerkesztő rész (raszteres vagy vektoros) Táblázatos adatbeviteli részr Táblázatkezelő Lekérdez rdező rész Szabványos kienetek ás s térinforatikai t és CAD rendszerekhez Példa: MapInfo progra űködése 43 44 Példa: Autodesk Civil 3D (C3D) Az adatbázis kialakítása: Access Az adatbázis kialakítása (Access) Az adatok feltölt ltése A digitális térkt rkép p létrehozl trehozása A geoetriai eleek és s az adatbázis összekapcsolásasa Lekérdez rdezések Példa: A Dunától l keletre találhat lható egyék térinforatikai rendszere 45 46 Az adatbázis feltölt ltése: Access A digitális térkt rkép p létrehozl trehozása: C3D 47 48 8
A digitális térkt rkép és s az adatbázis összekapcsolásasa Egyszerű lekérdez rdezés 49 50 SQL lekérdez rdezés Vége Az anyag csak a SzIE YMÉK Térinforatika c. tárgy t oktatására használhat lható! Felhasznált lt irodalo: Detrekői-Szab Szabó: : TérinforatikaT 51 9