Számítógépek felépítése alapok
Mi a számítógép Adatokat dolgoz fel, tárolja, kezeli Emberi beavatkozás nélkül, program segítségével dolgozik (programvezérelt).
Részei Vezérlőegység (Control Unit = CU) Aritmetikai és logikai E. (ALU) Operatív tár (Memória) Ki- és Bemeneti E. (I/O) Vezérlő program
Neumann-elvek Elektronikus legyen Kettes számrendszerben dolgozzon (1,0) Belső adat és programtárolást valósítson meg (együtt tároljuk az adatot a programmal) Vö.: Harvard-architektúra Soros feldolgozású, programvezérelt Legyen univerzális Turing-gép
Feladat Rajzolják le, az eddigiek alapján, hogyan nézhet ki egy számítógép?
Processzor CU és ALU egy integrált áramkörbe kerül, ez a CPU v. (mikro)processzor CPU (központi feldolgozó egység) 1971 Intel készítette (4004) 4 bites Jellemzői: (később) GPU grafikus processzor, videókártya APU CPU + GPU egyben, még integráltabb prohardver.hu/tudastar/a_processzorok_tipusai.ht ml
Processzorok jellemzői A processzor legfontosabb jellemzője: a feldolgozási sebesség Ez függ: Órajeltől Adatbusz méretétől (egyszerre feldolgozható adat) Technológiától (Gyártó/Típus) (Processzor)magok száma
Processzorok jellemzői Órajel: a chipek szinkronizálását végzi Akkor tud egy chip adatot küldeni/fogadni, ha a megfelelő lábára szinkronjel (órajel) érkezik
Órajel Időegység alatti impulzusok száma 1/s Hz Jellemző értékek: néhány GHz Ennyi műveletet tud elvégezni a processzor SI prefixumok!!!
Belső és külső órajel (Kiegészítő anyag) Belső: Vezérlő E. és Aritm. E. közötti adatforgalom Külső: processzoron kívüli adatforgalom (pl.: I/O felé) Eddig a belső órajel értékeit használtuk. A külső órajel (FSB) kb. 5-10x lassabb (néhány száz MHz)
Feladat Egy 1 GHz-es processzor másodpercenként 1 mrd elemi műveletet végez. Mekkora utat tesz meg ennyi idő alatt a fény? (~300 000 000 m/s)
Processzor egyéb jellemzői Tokozás (csatlakozók kialakítása): FCPGA; AM3; LGA775; FM2+; stb. Fogyasztás (40-90 Watt) Utasításkészlet Teljes: CISC Csökkentett: RISC Mag típusa: technológia (régi v. modern) Magok száma: egymagos, többmagos (2-4)
Processzor gyártók Intel AMD ARM Nagygépekhez: IBM, SUN, SGI Okos telefon: Samsung,
Adatmennyiség Bit: BInary digit bináris jel (kettes szr.-beli jel): 2 értékű jel, pl.: egy kapcsoló 1 bit 2 kül. jel jelölésére (megjelenítésére) alkalmas 0 1 Bájt: 8 bit szervezett egysége: egy 8 jegyű 2-es szr.-beli szám 1 bájt? jel jelölésére alkalmas?
Bájt 8 jegyű 2-es szr-beli szám ábrázolására képes 2 8 jel 256 jel 0..255-ig Többszörösei: KiB = 1024 bájt (kibibájt) 2 10 KB = 1000 bájt MB, GB, TB, PB, EB (MiB, GiB, TiB, PiB, EiB) Ezt használjuk az adatmennyiség mérésére
Memória Feladata: adatok és programok tárolása Jellemzői: Kapacitás: bájtokban. Jellemző érték: néhány GiB Sebesség: Mérhetjük órajel alapján (800-2500 MHz, elm. max 4266 MHz) Mérhetjük átvitel alapján 3000-16000 MiB/s Mérhetjük elérési idő alapján néhány ns Foglalat/típus DDR3 DDR4 (régebben SDR)
Feladat Milyen paramétereket olvashat le az alábbi memóriamodulról?
Memória fajtái ROM PROM, EPROM, EEPROM RAM (dinamikus v. statikus) FLASH (NVRAM) Keressük meg a meghatározásokat!
Memória címzése A memória bájtonként tárolja az adatokat bájt szervezésű: minden bájthoz tartozik egy ún. memóriacím, ezzel azonosítható Ez ált. 32 v. 64 bites (4 v. 8 bájt) címbusz Memóriacímek pl. 1F5C 16
Alaplapok Gyakorlati megvalósítás: az alaplap nem kötelező a szg-hez. Gyártani egyszerűbb, ha van alaplap. Az alaplap tartalmazza a központi egységet (Proc + memória + I/O), és néhány perifériát is (pl. hangkártya, hálózati kártya, VGA, stb) Modul rendszerű felépítés Foglalatok: Processzor, memória, bővítőkártyák (ez utóbbiak nem részei a központi E-nek)
Alaplapok Legfontosabb jellemzői a foglalatok (proc, mem, bővítőkártyák)) I/O: északi- és déli híd Északi híd: gyors adatforgalom: pl. memória, videó, merevlemez. Pl. milyen szabványú merevlemezt használhatunk. Déli híd vezérli: lassabb adatforgalmú perifériák: pl. billentyűzet, egér, nyomtató, hálózat, USB, stb.
Buszrendszerek Busz: vezetékköteg Jellemzői: Adatmennyiség/szóhossz (bit) Sebesség (órajel) Cím-, adat-, vagy vezérlőbusz Belső/külső
Külső/Belső buszok Belső: FSB Front side bus, a proc és a memória közötti adatforgalom PCIe Külső: USB; FireWire SATA/PATA SCSI HDMI DisplayPort
Sz.g. osztályozása Több szempont szerint: Időrendi (I., II., generációs gépek) Technológiai Teljesítmény alapú
Szg. osztályok Szuperszámítógép (szg-fürt): több node-ból álló rendszer http://prohardver.hu/hir/uzemel_titan_nevu_szupersza mitogep.html Mainframe, Kisszámítógépek Szerverek, Munkaállomás/PC (asztali rendszerek) Laptop, Notebook, vékony kliensek NetBook, Tablet Palmtop/PDA, Okostelefon
Összefoglalás
Periféria Önálló egység A számítógéppel (központi egységgel) kommunikálni képes valamilyen buszon (USB, SCSI, ATA, stb.) keresztül Csoportosítás az adatáramlás iránya szerint történik
Perifériák csoportosítása Bemeneti Billentyűzet, egér, scanner (lapolvasó), mikrofon, webkamera Kimeneti: Monitor, nyomtató, hangszóró, plotter (rajzgép), 3D nyomtató Kétirányú Háttértárak (HardDisk, FloppyDisk, DVD, CD, Flash memóriák), Érintőképernyő, VR (Virtual Reality) eszközök
Bemeneti perifériák Billentyűzet Egér Lapolvasó Fényképező/Kamera Feladat: keressünk a felsoroltakon kívül bemeneti perifériákat!
Kimeneti perifériák Monitor CRT LCD/TFT Nyomtató Tűs, tintasugaras, lézer, hőszublimációs, 3D Plotter Hangkártya Projektor
Háttértárak Kétirányú perifériák csoportja: az adatok hosszú távú megőrzése Működés szerint: mágneses, magneto-optikai, optikai, flash Mágneses: lemez (HDD, FDD), szalag (streamer) Optikai lemezek: CD, DVD, BlueRay Flash: PenDrive (FlashDrive), memóriakártyák, SSD
Jellemzők Kapacitás: bájt többszörösei (MB, GB, stb.) Sebesség: átviteli: bájt/sec (MB/s) elérési: ms (mennyi idő alatt találunk meg egy keresett adatot) Megbízhatóság, tartósság: milyen gyakori az adatvesztés, meddig őrzi meg az adatokat, stb. MTBF, S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology)
Merevlemezek Szinte minden személyi szg.-ben megtalálható Kapacitás: 500 GB 4 TB Sebesség: 80 500 MB/s; adatelérés: ~ 5-7 ms A memória adatelérése 5 ns. Hányszor lassabb a merevlemez? Miért? A lemezt sávokra és szektorokra (és cilinderekre) osztjuk, így azonosítjuk az adatok helyét. Csatoló felületek: (PATA) -kihalófélben, SATA, SCSI, USB, FireWire
Háttértárak SSD Nagy kapacitású tároló, a HDD kiváltására Flash technológiát használ Előnyök: Nagy olvasási sebesség gyors adatelérés, de írási sebesség nem gyorsabb ( Cache) Kis fogyasztás mobileszközök Hátrányok: Kapacitása elmarad a HDD-től Drága Nem annyira tartós MTBF
Optika és egyéb háttértárak Optikai: CD, DVD, Blue-ray Sebesség: Adatelérés: néhány száz ms Adatátvitel: 1x: 1200 KB/s (ennek többszöröse) (CD: 150 KB/s) HDD-től kisebb sebesség, olcsó, cserélhető, mágneses zavarokra érzéketlen Kevert (magneto-optikai): Zip Drive, A-drive, IOMega, stb. Nem elterjedt.
A számítógép szoftverei
Szoftverek osztályozása Rendszerszoftver / operációs rendszer Rendszer közeli szoftverek (driver, cd író, lemez formázó prg. Stb) -a hardvert közvetlenül elérhetik Segédprogramok -egyszerű szoftverek, ált.-ban az op. rendszerrel együtt adják (pl.:jegyzettömb, számológép) Felhasználói szoftverek
Licencelés Public domain (közkincs) -mo-n tiltott, a jog nem ismeri (nincs szerzői jog) Freeware Szabad szoftver / nyílt forrású szoftver / GPL Shareware Adware Kereskedelmi
Operációs rendszer Szoftver csomag, a gép működtetését, az erőforrások kihasználását, a felhasználó kiszolgálását végzi személyi gépeken grafikusak A programokat (alkalmazásokat) az operációs rendszer futtatja Windowsos szoftver nem fut Linux alatt
Op. r. feladatai Vezérli szg-et. Futási környezetet biztosít Perifériák kezelése A felhasználói igények minél jobb kiszolgálása
Op. rendsz. jellemzői Szöveges/grafikus Multitasking/monotasking (több-/egyfeladatos) Multiuser / single user (több-/egyfelhasználós) Multithreading (többszálú) Valós idejű, kötegelt, interaktív
Operációs rendszerek PC-s: Windows változatok Linux disztribúciók Unix rendszerek (HPUX, BSD, Solaris, AIX, MacOS X) Egyéb rendszerek (ecomstation, Haiku, OpenDOS) MobilOS: Windows Mobile, Android, ios, BADA
Vírusok Mi a vírus? Olyan szoftver, melyet szándékosan arra a célra írtak, hogy kárt okozzon. Önállóan terjed -vmilyen másik program segítségével, a felhasználó tudatlanságát, lezserségét használja ki Milyen károkat okozhat? Megbénítja a gép működését Adatvesztés Működési zavarok
Egyéb károkozók Féreg: Hálózaton keresztül terjed, leginkább szervereket fertőz. Az op. rendszer hibáit, biztonsági réseit használja ki. Trójai program: önálló szoftver, nem terjed magától, dupla funkció: egy hasznos és egy káros Kéretlen reklám (SPAM), felugró ablakok Kémprogram (spyware): adatokat szed le a gépünkről, és ezeket küldi tovább. Terjedése a trójaihoz hasonló, álcázzak magukat
Támadási módok Hátsó ajtó Keylogger (hw, sw) Hamisított levél Hamisított weboldal És sok más: Flood támadások DNS, DHCP snooping Ld.: hálózatok témakörnél!
Megelőzés, védekezés Megelőzés: ismeretlen email melléklet megnyitása EXE fájlok, feltört szoftverek telepítése frissítések fontosak! Víruspajzs Vírusirtó Antispam Antispyware kémprogram (személyazonosság lopás) ellen
Hogyan tároljuk adatainkat Mentés archiválás Biztonsági tényezők (hardver, hálózat, felhasználók, támadók) Lemeztükrözés (napi munkához, nem véd a véletlen műveletek és a hardverhibák ellen) Szervertükrözés Mentések (napi, heti. nem aktuális, csak végszükség esetén) Archiválás (szalagegységek, felhő)
GUI - Grafikus felhasználói felület Feladata: Grafikus megjelenítés kezelése Egér/mutató eszköz kezelése Részei: Grafikus mag Ablakkezelő Integrált felhasználói felület
Linux UNIX-szerű rendszer Linus Torvalds kezdte fejleszteni, ingyenes (UNIX általában nem ingyenes) Felépítése: rendszermag (kernel) + grafikus felület Különböző disztribúciók: cégek válogatnak össze szoftvercsomagokat + telepítési támogatást, pl.: Ubuntu, SuSe, Fedora, Kiwi, RedHat, Android, stb.
Linux Szöveges rendszer Grafikus kiegészítés több is létezik. Ingyenesek: X.org, Xfree86 Feladat: melyik felületet használják a gépen? Ablakkezelők (Window manager): fvwm, twm,... Integrált graf. felületek: Gnome, KDE, XFCE, LXDE
Asztali környezet / Desktop Environment Asztal, tálca (panel), gyorsindítók, Start menü, fájlkezelő, böngésző, egyéb alkalmazások Feladat: keressünk asztali környezeteket! Melyikhez milyen fájlkezelő tartozik? Feladat: nevezzük meg egy ablak részeit! Próbáljunk minél több elemet felsorolni!
Munkakörnyezet beállításai Képernyő beállítása / asztal / tálca (panel) Ablakok beállítása Nyelvi környezet Betűtípusok telepítése Szoftverek telepítése / eltávolítása Windows vezérlőpult Ubuntu Rendszerbállítások
Ergonomikus munkakörnyezet Egészség megőrzése miatt fontos Monitor, billentyűzet, szék, asztal kialakítása, elhelyezése Hibás munkakörnyezet káros hatásai: Ínhüvelygyulladás Derék/gerinc bántalmak Izomgörcsök (derék, nyak)
Hogyan válasszunk munkaeszközöket (hardver + szofver) Felhasználás (szerver, irodai, játék, stb.) dönti el, milyen szempontokat kell figyelembe venni. Otthoni felhasználásra: Operációs rendszer: ismert, elterjedt (pl.: Windows 8 STARTER/HOME/HOME BASIC) Gép:
Összefoglalás