A személyi számítógép felépítése, részegységei, jellemzői

+        CPU: (Central Processing Unit – Központi Feldolgozó Egység).Feladata a programok utasításainak végrehajtása, végrehajtatása. Részei:

+        Vezérlő egység: Beolvassa és értelmezi a program utasításait, gondoskodik azok végrehajtásáról – utasítgatva (vezérlőjelek segítségével) a többi egységet.

+        ALU: Matematikai és logikai műveletek végrehajtása.

+        Memória: Adatok és programok tárolása. (Az éppen futó programokat, és azok által használt adatokat tárolja.)

+        Háttértárak: Hosszútávú adatmegőrzés.

Személyi számítógép: A számítógépeket a mikro- kis és nagygépes csoportosításban a mikrogépek kategóriájába soroljuk. (Ezt a méret szerinti felosztást a gyors technikai fejlődés állandóan átírja.)

Hardver

Alaplap részei:

Processzor: Típusai: 80286,  i386,  i486,   Pentium I, II, III, IV

SX,   DX

Jellemzők:       Órajelfrekvencia (Hz, MHz, GHz)

Adatszélesség (8, 16 bit…)

Címszélesség (Hány bites címmel tudja a perifériákat címezni)

Memória:

¨      RAM: Írható, olvasható memória. Tartalma kikapcsoláskor elvész.

¨      ROM: (Read Only Memory). Csak olvasható memória. Tartalmát gyártáskor meghatározzák, nem módosítható. A ROM-ban található a BIOS.

További fajtái:PROM, EPROM, EAROM

¨      CMOS: A Setup beállításokat tárolja. Változtatható adatokat tárol, de állandóan kap feszültséget (elem v. akkumulátor).

Cache: Gyorsítótár. Gyorsítja a memória és a CPU közti sebességet. A processzorban is megtalálható.

Társprocesszor: Lebegőpontos számítására szolgál.

Bővítőhelyek: Csatlakozóhelyek – slotok. (A moduláris bővíthetőséget biztosítják)

Háttértárak:

  • Ø Mágnesszalagos egység (STREAMER)
  • Ø FLOPPY meghajtó (FDD)
  • Ø Merevlemez (HDD)
  • Ø Optikai tárolók:
    • CD

Spirális kialakítású, a fény visszaverődésének elvén működik.

  • DVD (Digital Video Disc)

Több rétegű lemez, nagyobb írássűrűséggel, mint a CD.

Bemeneti egységek:

  • Billentyűzet (részei: alfanumerikus, numerikus, vezérlőbillentyűk, funkcióbillentyűk)
  • Egér (soros vagy PS/2 ill. USB csatl.):    mechanikus, optikai, opto-mechanikus
  • Scanner
  • Digitalizáló tábla
  • Vonalkód olvasó

Kimeneti egységek:

  • Monitor: Katódsugárcsöves, Folyadékkristályos (LCD)

Herkules (monochrom), CGA (16 szín), EGA, VGA, SVGA

  • Nyomtató: Információ papíron történő megjelenítésére szolgál.
  • Csoportosítás: MÁTRIX, TINTASUGARAS, LÉZERNYOMTATÓ
  • Plotter, rajzgép
  • Modem: adatátviteli eszköz.
  • Hangszóró.

Szoftver

A számítógép működéséhez szükséges programok gyűjtőneve, de értünk alatta adatbázisokat, dokumentációkat is.

Csoportosítása:

Fejlesztői Segéd Felhasználói

Operációs rendszer

Beépített software

HARDWARE

Fajtái:

  • Fejlesztői: Pascal, C++, Basic, Delphi fejlesztői környezetek
  • Segédprogramok: Víruskeresők

Tömörítők

Lemezhelyreállítás

  • Felhasználói: Word, Excel, Access, Játékok, Grafikus alkalmazások…
  • Operációs rendszer: Windows, Linux
  • Beépített sofware: BIOS


Az operációs rendszerek általános feladatai, jellemzői, csoportosításuk különböző szempontok szerint; a többfelhasználós operációs rendszerek szolgáltatásai

Op. rendszer fogalma:

Az operációs rendszer olyan szoftver, amely

–          alapvetően szükséges a számítógép működtetéséhez

–          a számítógép bekapcsolásától kikapcsolásáig fut

  • biztosítva a felhasználó számára a géppel történő kommunikációt (kezelőfelület)
  • felügyelve, irányítva (összehangolva) a részegységek és a programok működését

(Másként: Azt a programrendszert, amely adott cél érdekében optimálisan vezérli egy vagy több program futását, összehangolja a számítógép részegységeinek (hardver) működését, és gondoskodik a számítógép egyszerű, kényelmes és biztonságos működtetéséről, operációs rendszernek nevezzük.)

Példák:

DOS, OS/2, Windows 95, 98, ME, NT, XP, Linux kül. változatai, Unix

Az operációs rendszer általános feladatai

Ember – gép kapcsolat biztosítása: ezt a felhasználói felület látja el

bejelentkezés, kijelentkezés

parancsok bevitele (állománykezelés, programindítás)

hibaüzenetek, információ a számítógép egységeiről, működéséről

Programok között elosztja az erőforrásokat

processzor idejét, memóriát (több program futhat egyszerre)

perifériákat (háttértárak, nyomtatók…)

állománykezelés (fájlok létrehozása, rendszerezése, fájlműveletek biztosítása)

A többfelhasználós rendszerek ezen kívül biztosítják a felhasználók egyidejű géphasználatát, hozzáférési jogaiknak megfelelően

Op. rendszerek jellemzői, csoporjai

A modern operációs rendszerek multiprogramozottak (multitask), egyszerre több programot futtathatnak. A multiprogramozott operációs rendszerek lehetnek:

Kötegeltek:A programok előre összeállított sorrendben és módon futnak le. A felhasználóknak nincs módjuk beavatkozásra.

Időosztásosak: Egyidejűleg áll több felhasználó rendelkezésére, akik a termináljukon keresztül interaktívan adhatják ki a rendszer működtetéséhez szükséges parancsokat. A felhasználók látszólag egyidejű kiszolgálása úgy történik, hogy az operációs rendszer periódikusan a felhasználók mindegyikének ad egy-egy időszeletet, amelyikben a rendszer csak neki dolgozik. A váltások olyan gyorsak, hogy a felhasználók úgy érzik, mintha csak egyedül használnák a rendszert.

Elosztottak: A számításokat több központi egység között osztják meg. Az elosztott rendszerek az erőforrásokat jobban ki tudják használni és nagyobb a megbízhatóságuk.

Valós idejűek:A keletkező adatokat azonnal feldolgozzák. Ezeknek a rendszereknek a környezetben bekövetkező változásokra nagyon gyorsan kell reagálniuk. Leginkább az ipari folyamatok irányításában alkalmazzák őket.

Az operációs rendszereket csoportosíthatjuk kezelői felületük szerint is:

Karakteres –    pl. DOS

Grafikus –       pl. WINDOWS

Többfelhasználós (multiuser) rendszerek szolgáltatásai

–          kommunikáció (üzenetek, adatok küldése más felhasználónak)

–          erőforrásmegosztás: közösen használt háttértárak, nyomtatók kezelése

–          programmegosztás (más gépen lévő program futtatásának lehetősége)

–          közös munka (pl. egy adatbázisba többen vihetnek fel egyszerre adatokat)

Ezekhez kapcsolódóan lényeges szolgáltatás a felhasználók azonosítása, jogainak nyilvántartása, továbbá a fájlok, programok, eszközök hozzáférhetőségének nyilvántartása: az egyes felhasználók csak azokat az eszközöket használhatják (láthatják, esetleg olvashatják, írhatják, törölhetnek róla, netalántán beállításokat eszközölhetnek), amelyekhez megfelelő jogokkal rendelkeznek. A legtöbb joga egy többfelhasználós rendszerben a rendszergazdának (administrator) van.


Az operációs rendszerek kezelői felülete

Az op. rendszereket kez. felületük szerint két alapvető csoportba sorolhatjuk:

karakteres felületű (pl. DOS)

grafikus felületű (pl. Windows XP)

fontos fogalom: GUI=Grafikus User Interfész

A karakteres felületű programok felett elmúlt az idő. Parancsok begépelésével kezelhettük őket, és az információkat is szöveges képernyőn szolgáltatták. (Ennek ellenére a grafikus felületű op. rendszereknél is használunk parancssori ablakot, amennyiben szükséges: ld. Windows XP: parancssor)

Példa: A DOS operációs rendszernél könyvtár- és fájlkezelésre ilyen parancsokat használhattunk:

CD, MD, RD, COPY, REN, DEL, TYPE…

Grafikus felületű programok kezelésénél nagy szerepet játszik az egér. Utasításaink többségét menük és grafikus szimbólumok (ikonok, eszköztárak, párbeszédpanelek gombjai, listái) segítségével adjuk ki.

A GUI elemei: Ablakok, Ikonok, Menük, Mutató eszközök

A Windows parancssori felülete

asztal (a Windows-os rendszerek fő ablaka) – itt találjuk

  • a leggyakrabban használt programikonokat
  • tálcát: feladata a programok közti átváltás
  • a Start menüt (ez a Windows főmenüje)

–          ablakok

  • programablakok
  • mappaablakok (pl. sajátgép mappa)
  • dokumentumablakok (alkalmazásokon belül)
  • párbeszédablakok (ezen keresztül végezhetünk beállításokat, kapunk üzeneteket)

Az ablakok többsége átméretezhető, mozgatható, közöttük átváltás lehetséges

Ablakok fontosabb részei: címsor, vezérlőgombok, munkaterület, státuszsor

(Rajz alapján az ablak típusát és fő részeit fel kell ismerni!)

–          ikonok: (programok mappák, fájlok, eszközök szimbólumai)

  • egérrel aktivizálhatjuk őket:
    • pl. program esetén elindul az adott alkalmazás
    • dokumentum esetében a dokumentumot kezelő alkalmazás indul el, és betöltődik a dokumentum

–          menük

  • főmenü: Start menüpont az Asztalon
  • minden menüben szerepelhetnek almenük
  • gyorsmenü: az egér jobb gombja lenyomásának hatására jelenik meg (az adott objektumra vonatkozó lehetséges műveleteket felkínálva)

műveletek ikonokkal: létrehozás, kiválasztás, átnevezés, megnyitás, másolás, törlés

egérműveletek: kattintás (1x, 2x), vonszolás, rámutatás


CPU és memória


A számítógép rendkívül bonyolult műveletek végrehajtására is képes ha ezeket egyszerű lépések sorozatára vannak bontva (program). Ilyen egyszerű lépéseknek számítanak az adat mozgatások, beolvasások, egyszerű matematikai műveletek.

A számítógép “agya” a központi feldolgozó egység amit CPU-nak hívnak Central Pricessing Unit. Ez irányítja a számítógép adatforgalmát és ez dolgozza fel az adatokat.

Két fő része:    – CU:   Vezérlő egység. “Mint egy közlekedési rendőrként dolgozik.”

– ALU:             Aritmetikai logikai egység. Ez végzi el a matematikai, logikai műveleteket.

A CPU a személyi számítógépek esetén egyetlen egy integrált áramkörű lapkán helyezkedik el. Miniatürizált mérete miatt mikroprocesszornak (MPU) is szokták nevezni. A CPU közvetlen kapcsolatban áll a memóriával. Ugyanis a számítógép által végrehajtandó utasításokat (a program) és az utasításokhoz szükséges adatok itt tárolódnak (a gép kikapcsolásáig). Kisebb műveletek esetén a CPU REGISZTEREKET használ amelyek meggyorsítják az adatok feldolgozását. Ugyanis gyorsabban tud kommunikálni a REGISZTEREKKEL mint a memóriával.

IBM processzorok fejlődési sorrendben:

80286, i386 (SX, DX), i486 (SX, DX), PentiumI, PII, PIII, PIV

Jellemzők: adatszélesség, címszélesség (8-16-32-64 bit); sebesség (frekvencia): ma 2-3 GHz

A processzorokat jellemzi egy bizonyos utasításkészlet, amit képesek értelmezni és végrehajtani.

Memória:szokták központi vagy operatív tárnak is nevezni.

Fajtái:

-RAM:(Random Access Memory: közvetlen hozzáférésű memória.) vagy RWM (Read Write Memory: írható olvasható memória). Az általános feladatok megoldásához szükséges adatok tárolására szolgál.

A RAM-oknál, kivéve CMOS RAM, a gép kikapcsolása után az adatok elvesznek.

(A CMOS RAM egy speciális RAM: feladata a számítógép belső órájának működtetése, a merev- és hajlékonylemez-meghajtók és a memória jellemzőinek valamint egyéb beállítások tárolása (SETUP).

Kis energiafogyasztású, ezért egy speciális erre a célra kifejlesztett elemmel lehet táplálni, így ezek az adatok nem vésznek el kikapcsoláskor).

ROM:Read Only Memory: Csak olvasható memória. A gyárilag beleégetett adatokat tartalmazza. Ez a számítógép kikapcsolásakor is megmaradnak. Nem lehet törölni, felülírni.

A PC-kben a ROM az ún. BIOS programot tárolja, melynek többek között a számítógép elindításakor (az operációs rendszer indulása előtt) van fontos szerepe.

PROM:Programmable Read Only Memory: programozható csak olvasható memória. Olyan mint a ROM, csak gyártás után nem tartalmaz semmilyen adatot. Azt a felhasználó égetheti bele egy úgynevezett beégető készülék segítségével, mely elektromos impulzusok segítségével történik. Később ez nem törölhető és nem is írható felül.

-EPROM, EAROM, EEROM:(Eraseble Programmable Read Only Memory: törölhető programozható csak olvasható memória). Olyan mint a PROM csak tartalma többször is megváltoztatható. AZ EPROM-nál először ultraibolya fénnyel törlik az adatot majd EPROM-égetővel viszik rá az újat. Az EEPROM elektromosan törölhető. Az EEPROM esetén az adatok beírása és törlése különböző elektromos impulzusokkal történik.


Grafika és Kép tömörítés

Grafika:

A számítógépek világában a képeket kettes számrendszerbeli kódok formájában tároljuk. A képmegjelenítő programok ezeket a kódokat át tudják alakítani (a monitoron megjelenő) képekké.

A kódolás pedig több fajta lehet, amit a képfájl kiterjesztéséből, típusából is láthatunk. Néhány példa:

: BMP: bitmap ez a legáltalánosabb a windows által is használt formátum

: JPEG: ez is világszerte használt tömörített kódlási mód

: GIF: többnyire kis méretű képeknél

Miért van több kiterjesztés?A válasz egyszerű. Ugyan azon kép több helyet foglal BMP-ben mint JPEG-ben. Ez a megkülönböztetés egyfajta kódolási mód. A kép annál több helyet foglal a meghajtónkon minnél bonyolultabb ábrákat színeket tartalmaz és minnél nagyobb a felbontása.

Ugyanis ezek a kiterjesztések PIXELGRAFIKUSAK, vagyis miden egyes pixelről megvan egy fajta kódnyelven a leírása.(helyzete színe) Tehát  minnél több pixel van annál nagyobb a fájl. De a méreteket lehet csökkenteni vagy növelni a kódolással.

Az analog általunk látott képet több fajta módon tudjuk átalakítani digitális jellé. A legközismertebb a digitáls fényképezés. Viszont a legolcsóbb és  jó minőségű ha valakinek van egy szkennerje és annak segítségével viszi a képeket számítógépre.

A kép digitalizálására több mód is van:

: PIXELGRAFIKUS

: VEKTORGRAFIKUS

PIXELGRAFIKUS:A képre egy képzeletbeli négyzetrácsot fektet és minden négyzetben egy egész számmal ábrázolja a kép színét. A monitorok és a tv készülékek is pixelekből állítják össze a képet. A 800*600 vagy 640*480 arra utal hogy egy sorban 800 vagy 640 db pixel helyezkedik el és egy oszlopban pedig 600 vagy 480 db van.

Ezen képek minősége nagyításkor romlik ugyanis a pixelek száma megmarad viszont a méretük megnő. Ez kép romláshoz vezet.

Ha egy képe felbontását nagyítani akarjuk mondjuk kétszeresére akkor a mérete négyszeresére nő.

Pl.: 100*50     ®        200*100=2*100*2*50=4*100*50  ® 22

A kép fizikai méretét az adja meg hogy pixel esik egy adott hosszúságra mondjuk egy centiméterre vagy milliméterre.

A számítógép a színeket három színből keveri ki. Piros=Red, Zöld=Green, Kék=Blue ez a szín hármas adja az RGB rövidítést. Vannak más színkeverési módszerek is:

: CMY

: HSV

Az RGB esetén 256*256*256=16 777 216 db szín jelent. A színek különböző arányából állítja elő a színeket. RGB(0,0,0)=Fekete RGB(256,256,256)=Fehér.

VEKTORGRAFIKUS:A voktorgrafikus képábrázolás nem pixeleket definiál hanem matematikai alakzatokat. Függvények, matematikai alakzatok segítségével írja le a megjelenítendő képet. A kép színezését pedig egy rövid algoritmus(program) írja le.

Mivel ez csak alakzatokat és rövid algoritmust tartalmaz így fizikai méreteiben sokkal kisebb helyet foglal a merev lemezen mint  a pixelgrafikus kép. Viszont pontosságában messze elmarad tőle aki ismeri vagy rajzolt már valaha Flash-ben az tudja hogy a program miután elengedtük a rajzolt alakzatot egy kicsit változtat rajta. A saját nyelvére fordítja azt.

A vektorgrafikus képekben az alakzatokat Címkékben(Label-ekben) tároljuk.

Ezeknek a képeknek nagy előnyök hogy korlátlanul nagyíthatók és közben nem romlik a minősége.

Nagy hátrányuk viszont az hogy szkenneléssel nem vihetők be a számítógépre továbbá nem képesek vissza adni a pontos valóságot. Többnyire tervezésekre használják a vektorgrafikus képeket.

A kiterjesztései:

: PDF

: PostScript

KÉP TÖMÖRÍTÉSEK:A multimédia terén olyan tömörítési módok szükségesek melyek veszteség nélkül vagy kis veszteséggel képesek tömöríteni. A Huffman-kódolás önmagában képes erre ám nem túl hatékony mert nem használja ki a tömörítendő fájl sajátosságait.

A képeket négy fázisban szokás tömöríteni

  1. Az adatelőkészítést a médium digitalizálás állítja elő. Például a képet felbontjuk 8*8 képpontos álló részletekre, és megadjuk az egyes képpontokhoz rendelt bitek számát.
  1. Az adatfeldolgozás amikor valamely módszerrel a 8*8-as részletet transzformáljuk egy hatékonyabb munkát biztosító tartományba.
  1. kvantálás az egyes képelemek fontosságuk szerinti súlyozása következik.
  1. A kódolás:
  1. Időtartamkódolás
  2. Mintahelyettesítés
  3. Kételemű
  4. Statisztikus
  5. Huffman-kódolás
  6. Transzformációkódolás
  7. Perdikció vagy relatívkódolás.

Kicsomagolás ugyan ez csak visszafelé.

Tömörített kiterjesztések:

: JPEG

: GIF


Jelátalakítás és kódolás

Az információ felvilágosítás, tájékoztatás, hír, értesülés, amely új ismeretet hordoz, újdonság jellegű. Az információtovábbításhoz olyan jeleket (kódokat) használnak, amelyeket az információküldő (adó) és fogadó (vevő) egyaránt ismer, és amelyekből az üzenet egyértelműen visszaállítható.

Az adó a kódolás folyamán jeleket állít elő, amelyet a csatorna továbbít. A továbbított jelsort a környezet torzítja, zaj érheti. Éppen ezért a kódolás legtöbbször nem csak a csatornán ténylegesen továbbítandó jeleket állítja elő, hanem hibaészlelést és javítást is lehetővé tévő elemekkel kiegészíti a jelsort. Ennek hatására a zaj jeltorzító hatása csökkenthető, illetve a dekódolás hibajavító funkciója révén akár meg is szüntethető. A dekódolás másik feladata a megérkezett jelek vevő számára értelmezhető megjelenítése.     (Pl.: kódolás az írás; dekódolás a olvasás)

(Az ISO¹-szabvány szerint az információ az adatnak tulajdonított jelentés.)

Az információtartalom egysége a bit. Ha egy kérdésre igennel vagy nemmel lehet válaszolni, és a két válasz egyenlő valószínűségű, akkor a válasz információtartalma 1 bit. A bit az információ legkisebb egysége, tovább nem bontható. A számítógépen két kül. értéket vehet fel: 0 vagy1.

A számítástechnikában  a 8 bitet egy nagyobb egységként kezelve bevezették a byte fogalmát.

1 byte segítségével 256 dolog között lehet különbséget tenni. Ez például egy karakter azonosítására szolgálhat egy szövegben. A byte-ot felváltó nagyobb „váltószám” a matematikából is ismert kilo, mega, giga számok. 1 kbyte=1024 byte, 1 mbyte=1024 kbyte, 1 gbyte=1024 mbyte.

Karakterkód:

A számítógépen a szöveges adatoknak a karaktereiket milyen kódrendszerben tároljuk.           ( Pl. : ASCII (8bit-es) UNICODE (16bit-es) )

A PC-k karakterei 1byte-ot (8bitet) foglalnak el. Mivel egy bájton 256 különböző szám ábrázolható, ezért a PC-k karakterkészlete 256 különböző karakterből áll. Az információcseréhez az egyes karakterekhez tartozó bitkombinációkat , azaz a karakter kódját rögzíteni kell. A PC-kben a 0-127 decimális kódú első 128 karakterre az ASCII-nek (American Standard Code for Information Interchange) megfelelő kódkészletet alkalmazzák, ami magyarul az információcsere amerikai szabványos módját jelenti. A PC-k kódkészletét, mivel bővebb az ASCII-nél , kiterjesztett ASCII kódkészletnek is nevezik. A kódkészletet a kódtábla adja meg. Az ASCII (eredetileg amerikai) kódrendszernek továbbfejlesztésével készültek el az egyes nemzeti kódlapok: Magyarország (és Közép-Európa) számára a röviden 852-es jelű, latin2 és a windows alatti 1250-es kódlap.

(Az ESC kódnak azáltal van a szövegformázásban szerepe, hogy vele kezdődnek a nyomtatóvezérlő szekvenciák, vagyis azok a sorozatok, amelyek a nyomtatóval formázási utasításokat és egyéb parancsokat közölnek.)

UNICODE:

A számítógépek nemzetközi elterjedésével egyre nagyobb gondot okozott a kódtáblák 256 elemű karakterkészlete a többnyelvű szövegeknél. A XEROX 1987-ben elkezdett kidolgozni, vagy 16 bites egyedi, univerzális és egységes karakterkódolást. (216 db karaktert tartalmazhat.) Ez a kódrendszer teljes, mert a holt nyelvek betűkészleteinek is biztosít helyet. Szimbólumokat, piktogramokat is tartalmaz, és olyan (többezres) karakterkészletet is, mint a kínai, koreai vagy japán írásjelek.

Számrendszerek:

A hexadecimális számokat a számítástechnikában azért használjuk előszeretettel, mert tömörségük miatt  könnyen megjegyezhetőek, és a bináris számokból egyszerűen előállíthatóak.

Bináris számrendszer: Számjegyek 1 vagy 0.

128      64        32        16        8          4          2          1        ß        (2 hatványai)

1         0          0          0        0         0         1         1                 szám:10000011=131

Hexadecimális számrendszer:

Az A, B, C, D, E és F hexadecimális számjegyek decimális (tízes) számrendszerbeli értékei 10, 11, 12, 13, 14 és 15. Így az A0H szám tízes számrendszerben 10*16+0=160. A tizenhatos számrendszert a kettes számrendszerbeli kódok rövidebb leírására használjuk.

pl.   1 0 0 0 1 0 1 1 2 = 8 B 16

Analóg és digitális mennyiségek:

Az analóg mennyiség értéke tetszőleges lehet (pl.: testsúly, tömeg, magasság, idő, hangmagasság, azaz hangfrekvencia). Egy tartományon belül végtelen sok értéket felvehet.

Egy mennyiség digitális, ha csak véges sok, előre meghatározott értéket vehet fel. Ilyen a gyerekek száma (nincs 1,41 db gyerek), cipőméret stb… .

A digitális mennyiségeket a lehetséges értékek száma alapján csoportosíthatjuk. A bináris mennyiségek csak kétféle értéket vehetnek fel (Igen/Nem Férfi/Nő Ki/Be kapcsolva). Szokásos jelölése 1/0.

A decimális mennyiségeknél 10 lehetőség van pl.: tízes számrendszer 0-9-ig terjed.

A hexadecimális mennyiség 16 lehetőséget takar. 0-9 számok + A, B, C, D, E, F  = 16

Számítógépen az analóg mennyiségeket digitalizálva tároljuk. Analóg-digitális átalakítást végez pl. a hangkártya vagy a modem.

Hangfelvételkor a mikrofon az analóg hangjelet analóg elektromos jellé alakítja: a hangkártya ezt digitális jellé változtatja (ugyanez történik lejátszáskor is fordított irányban). A modem a telefonvonalon érkező analóg (elektromos) jeleket alakítja digitális jelekké (bitsorozattá) ill. fordítva: bitsorozatot analóg jellé.


Mágneses háttértárak

Mágneses háttértárak működési elve: az adathordozó felületén lévő mágneses réteg alkalmas arra, hogy kétállapotú jeleket rögzítsenek. Ha a felület egy helyét valamilyen irányban felmágnesezik, ez azt hosszú ideig megtartja. A nullát az egyik, az egyest a másik irányú mágnesezettségnek megfeleltetve az információt kettes számrendszerbeli (bináris) számok alakjában képesek rögzíteni.

Részei:

  • A mágneses felületű adathordozó (pl. lemez, szalag)
  • Az adathordozó mozgatását, írását, olvasását végző berendezés: a meghajtó (driver).
  • mechanikus része az adathordozó mozgását végzik
  • elektronikus része írás, olvasás, pozicionálás vezérlését végzi

Mágneses háttértárak legfontosabb jellemzői:

  • Kapacitás: tárolható adatmennyiség (kilobájt, megabájt, gigabájt)
  • Gyorsaság: adathozzáférési idő (ms = ezredmásodperc), átviteli sebesség (Mb/s)
  • Adatsűrűség: hány bitet tárolunk egy inch helyen (mágnesszalagnál bpi: bit per inch, hajlékonylemezen tpi: track per inch)

Hajlékonylemezek

A hajlékonylemezes (FD, Floppy Diskette) tárak elsősorban az adathordozó cserélhetősége és hordozhatósága miatt előnyösek.

Felépítés: Mindkét oldalán mágnesezhető réteggel van bevonva (DS= Double Side).

A lemezt műanyag burok védi. A mágneses réteg hordozóanyaga hajlékony, rugalmas műanyag, amely a centrifugális erő hatására merevvé válik a lemezegységben, amikor 300 vagy 360 fordulat/perc állandó fordulatszámmal forog.

Méret: Az IBM PC-k mágneslemezeinek átmérője 5 ¼”, illetve 3 ½” de a mai gépekbe szinte már csak 3 ½”-os meghajtót építenek be, mivel kisebb mérete ellenére nagyobb a kapacitása.

Írássűrűség: A lemezmeghajtóban két író-olvasó fej van, ezekkel nagy sűrűséggel is lehet írni. Dupla sűrűségű (DD=Double Density) és nagy sűrűségű (HD=High Density) lemezeket használhatunk.

Kapacitás:

DD HD
5 ¼” 360 kb 1,2 Mb
3 ½” 720 kb 1,44 Mb

Adattárolási szerkezet: A hajlékonylemez sávokra és szektorokra van felosztva. Minden szektor 512 bájtnyi adat tárolására alkalmas. (Rajzold le!)

Összefoglalva: kimennek a használatból: kis kapacitásúak, lassúak, sérülékenyek

Merevlemezek

Felépítés: A merevlemezek esetében az adathordozó merev, mágnesezhető felületű lemezkorong, amelyből a kapacitás növelésének érdekében többet is elhelyeztek. A személyi számítógépeknél az ún. winchester (HDD) terjedt el igazán. A korongokat hermetikusan lezárt tokba építik ami védi azokat a külső hatásoktól.

Adattárolási szerk.: A merevlemezes tárolók szintén koncentrikus körökben, elhelyezkedő sávokban és szektorokban tárolják az adatot. A lemezek egymás fölötti sávjait cilindernek nevezzük. A tárolás klaszterekben, a szektorok logikailag összetartozó csoportjában történik.

A merevlemezek a hajlékonylemezeknél lényegesen nagyobb kapacitásúak (ma: 120Gb körül) és gyorsabbak. A memória és külső tárolók közötti adatátvitel sebessége a vezérlő eszközöktől is függ. Így például az ESDI vezérlő az IDE vezérlőnél kétszer, a SCSI vezérlő pedig négyszer gyorsabb. A winchester cserélhető fiókba szerelhető (mobil rack), így könnyen szállítható.

Mágnesszalagos adattárolók

A mágnesszalagos adattárolók hasonlóak a kazettás magnetofonhoz, és mivel velük az adatokat csak sorosan, azaz csak a felvitel sorrendjében lehet elérni, elsősorban adatok archiválására és megkettőzésére használatosak. Korszerű változataikkal akár több gigabájtos merevlemezről is készíthetünk mindössze egy gombnyomással tartalék másolatot. A PC-kbe szerelhető mágnesszalagos adattárolókat angolul streamer-nek nevezik.


Monitorok

A monitor a számítógép által előállított információk vizuális megjelenítésére szolgál.

A képmegjelenítés szerint lehetnek:

katódsugárcsöves: (CRT: Cathode Ray Tube) Egy elektronsugarat lőnek ki a képernyő fényporral (elektronok becsapódásakor világító anyag) bevont hátsó falára. Az elektronsugarak intenzitásának megváltoztatásával változtatható a fényerősség. Ilyen módon működnek a TV-k is. Szép képet ad, de nagyon nehéz.

folyadékkristályos: (LCD: Liquide Crystal Display) Két üveglap között vékony folyadék kristályréteg található. Elektromos teret létrehozva a folyadékkristályok molekulái elfordulnak és nem engedik át a fényt így lehet betűket és rajzokat stb.. megjeleníteni. Az LCD- monitorok alacsonyabb energiafogyasztásúak, képük stabilabb és élesebb a katódsugárcsövesnél.

gázplazmás: Bizonyos gázok (ionizált neon vagy argon) a bennük repülő elektronok hatására fényt sugároznak ki. Ezt zárják be két üveglap közé, melyek közül az egyikben függőleges a másikban vízszintes vezetékek vannak az üvegbe zárva. Ezek metszéspontjai határozzák meg azokat a képpontokat, amelyek a vezetékekben folyó áram hatására fény kisugárzására késztethetőek.

A megjelenített kép típusa szerint lehet:

  • Alfa numerikus: Csak karakterek megjelenítésére volt képes, éppen ezért kicsi volt a memóriaigényük. A megjelenítendő karakterek kódjából karaktergenerátor állította elő a karakter pontképét.
  • Grafikus: Karakterek és rajzok megjelenítésére is képes. Képpontonként tárol ezért több memóriát igényel az előbbinél.

A színkezelés szerint megkülönböztetünk:

  • Monokróm (fekete-fehér ill. zöld, papírfehér) Háttérszín+1 szín megjelenítése.
    • Színes : A vörös, zöld és kék keverésével színes képek, ábrák jeleníthetőek meg. Minden alapszínhez egy-egy elektronsugarat bocsátanak ki, amely egy fémlemez háromszögalakban elhelyezett apró lyukacskáin keresztülhaladva vörös, zöld vagy kék fényben felizzó foszforrétegre érkeznek. Ezek keverednek.

A felbontóképesség szerint megkülönböztetünk:

A felbontóképesség azt jelenti, hogy hány pontot képes a képernyőre kirajzolni (egy sorba, ill. egymás alá)

  • Herkules 720*348 képpont monokróm, 2 szín
  • CGA 320*200 képpont, 4 szín (Color Graphics Adapter)
  • EGA 640*350 képpont,16 szín
  • VGA 640*480 képpont, 256 szín (Video Graphics Array)
  • SVGA 1024*768 képpont 256 színt tud megjeleníteni. (Super VGA)
  • Különleges 1200*1024 képpont felbontás mellett, 4096 színt tud kezelni.

Jellemzők:

A kép méretéhez a képátlót adják meg, hüvelykben (inch- ben). Általános a 15-17 inch (1 inch=25,4 mm) képátló.

A legjobb monitorok ún. LR (Low Radiation), azaz alacsony sugárzású monitorok. A készülékből kikerülő elektron és egyéb sugárzás eltéritésével megóvják a kezelőt azok kóros hatásoktól. Ennek hiányában a földelt monitorszűrök védenek a képernyő sugárzásától.

A kép képpontokból áll össze. Minél több képpont alkotja a képet, annál részletgazdagabb lesz. A monitorok esetében beállítható, hogy milyen felbontással szeretnénk használni. Ez két eszközön múlik: a monitoron és a monitorvezérlő kártyán. Csak olyan felbontás állítható be amelyet mindkét eszköz támogat. Jellemző felbontások: 800*600 1024*768 1280*960 1280*1024.

A képpontok mérete mellett a kép minőségét a használt színek száma, azaz a színmélység is befolyásolja. Lehet 8,16,24,32 bites.(8bit=256 szín, 16bit=65 536 szín, 24bit=16,7 millió szín.) Ennyi szín jeleníthető meg egy időben.

Fontos adat egy monitor használatakor, hogy másodpercenként hányszor rajzol újra teljes képet, hányszor frissíti a képernyőt. Ez a képfrissítési frekvencia.

Az emberi szem számára 72 Hz-nél kisebb frekvencia hosszú távon fárasztó. A 85Hz-nél nagyobb érték beállítása a szem szempontjából optimális. Ma már nem ritka a 100Hz-es vagy annál nagyobb (pl.: 120, 140, 170, 200, 240 Hz-es) monitorok.


Napjainkjellegzetes nyomtatóinak működési elve, a nyomtatók jellemzői

A nyomtató (printer) a kimeneti eszközök közé sorolandó.

A számítógép által szolgáltatott adatok papíron történő rögzítésre szolgálnak.

Működési elv szerint lehetnek:

  1. Ütvenyomtató (már a múlté: még a tűs mátrixnyomtató megtalálható)
  2. nem ütve nyomtató (festéksugaras, lézer vagy termikus hő)

Nyomtatott kép szerint lehetnek:

  1. Alfanumerikus nyomtatók (már a múlté)
  2. Grafikus nyomtatók

I. Az alfanumerikus nyomtatók csak karakterek (betűk, számok karakterek) nyomtatására alkalmasak.

Az alfanumerikus nyomtatók lehetnek:

  1. 1. Karakternyomtatók: (egyszerre egy egész karaktert nyomtatnak).
  2. 2. Margarétakerekes (betűkerekes) nyomtató.

Jell.:szép íráskép, csendes, egyszerre több példány nyomtatására alkalmas, lassú Működési elv :A nyomtatón elhelyezkedő ún. margarétafejen különböző karakterek helyeszkednek el amely körbeforog és a megfelelő karakter előtt megáll, majd egy kis elektromágnessel ráüt a karakterre, amely egy indigószalagon keresztül nekicsapódik a papírnak.

II. Grafikus nyomtatók:

1. Mátrix (tűs) nyomtatók:

A kiviteltől függően megkülönböztetünk 9 ill. 24 tűs nyomtatókat:

A 9 tűs olcsóbb, de rosszabb az írásképe. Az alányúló betűket (f,y,g,j…) csak torzítva tudja nyomtatni. A legjobb írásképet az NLQ üzemmódban képes leadni. (NLQ= majdnem levél minőség).

A 24 tűsek képesek LQ minőségre is (levél minőség). A papírmozgatás történhet: -dörzshajtással (egyedi lapok esetén ) -traktorral(perforált szélű leporelló esetén) Jellemzés: Többpéldányos (indigós) nyomtatásra is képesek. Lassúak és zajosak. Ma már alig használatosak ilyen nyomtatók. Üzemeltetési költségük alacsony (olcsó a festékszalag).

Működési elv: A nyomtatást az egymás alá elhelyezett tűk végzik. A tűket kis elektro-mágnesek mozgatják, amelyet a printer elektronikája (mikroproc.) működtet. A tűk a nyomtatófejben vannak elhelyezve. A fej mozgatását és a papír előtolását  léptetőmotorok végzik Az íráskép úgy alakul ki, hogy a tűk a (fej előtt elhelyezkedő) festékszalagot a megfelelő helyeken a papírhoz ütik.

2  Festéksugaras nyomtatók:

A nyomtatás festéksugárral történik.

Két kivitel terjedt el: -a tintasugaras(INK JET)

– buborék(BUBBLE JET) nyomtató.

Működési elvük:

-Az INK JET nyomtatóban piezócsövecskék “pumpálják” a kilövelendő festékcseppeket. Használaton kívül egy kis lemezke befedi a fúvókákat, hogy a tinta be ne száradjon.

–A BUBBLE JET nyomtatóban a fúvókákban fűtőszál van elhelyezve. Hő hatására a tintába gőz keletkezik, amely a festékcseppet kilövi. A piezo- ill. a fűtőszálat a nyomtató mikroproc.-a vezérli. Az INK JET-nél csak a patront, míg a BUBBLE JET-nél az egész fejet kell kicserélni.

Jellemzés: Irásképük szebb mint a mátrixnyomtatóé, csendesek, gyorsaságuk kielégítő, egyszerre egy példány készíthető, a nyomtatási kép függ a papír minőségétől. Színes nyomtatásra is alkalmasak.

3 Lézer nyomtatók:

A jelenlegi legjobb minőségű nyomtatók egyike.

Jellemzők: gyors (15-20 lap/perc), szép íráskép

Működési elv: Szinte azonos a fénymásolóéval. Egy lassan forgó szelénhenger felületét a hengerrel párhuzamos nagyfeszültségű vezeték töltésekkel látja el. A továbbforduló hengerről eltűnnek a töltések, ahol lézerrel megvilágítjuk. A lézerforrás fényét egy sokszögű tükörrel vetítjük a szelénhengerre. A tükrözés a fényforrás vezérlését a nyomtató mikroproc.-a végzi. A por alakú festék csak ott marad meg ahol a töltések eltérőek (ahol megvilágítottuk lézerrel). A papír töltése ellentétes a festékporéval, ezért amikor a papír a hengerhez simul, a festékszemcsék a papírra tapadnak. A festékpor a fixálás során a kb. 180oC-ra felfűtött hengerek között a papírra olvad. Napjainkban már léteznek színes lézernyomtatók is.

  1. III. Kiegészítés:

Plotterek:

CAD (tervező) programok segítségével tervrajzok készülnek. A plotter felfogható egy PC- vel vezérelt, motorokkal X-Y irányban mozgatott tollnak. A SÍK plotternél a papír le van rögzítve a rajztáblához, és a toll mozog X-Y irányban. A toll le-fel mozgatásával elérhető, hogy a toll csak ott forogjon ahol szükséges.

A DOB plotternél a rajzlapot egy henger mozgatja(X). A hengerrel párhuzamosan (Y) irányba mozgó toll ott ér a papírhoz ahol a program megkívánja. A henger és a tollmozgását a plotter procija végzi. Rajzoló eszköz lehet: Tustoll; Fény (Fotópapír esetén); Tintasugár; Mátrix.


Számítástechnika története

A számolási műveletek megkönnyítése, automatizálása egyre fontosabb kérdés lett a tudomány fejlődésével.

1.) Abakusz: Már időszámításunk előtt is időkben használták (pl.: Egyiptomban ) különböző matematikai műveletek megoldására.

2.) Oughtred (XVII. sz.) megalkotta a logarlécet.

3.) Schikard 1623-ban készítette el az első digitális számológépet, amely a matematikai alapműveleteket tudta elvégezni. Mechanikus eszköz volt (fogaskerekek, karok…).

4.) Babbage az 1800-as évek derekán olyan gépet tervezett, amely vezérléssel (program) „akármilyen” matematikai feladatot (műveletsorozatot) képes volt végrehajtani. Ezt már vezérelhetősége miatt számítógépnek (tehát nem számológép) tekinthetjük.

5.) Előzménye a programvezérlés elvének megszületése, amely Jacqard nevéhez fűződik. 1805-ben műveleti kártyák bevezetésével automatizálta (programozta) a szövőgépeket és ezzel forradalmasította a textilipart.

6.) Hollerith a számítások hasonló automatizálását valósította meg. Statisztikai táblázatok feldolgozására alkalmas gépet készített, amelyet az 1890-es amerikai népszámlálásban fel is használtak.

7.) Zuse és Aiken készítették az első elektromechanikus számítógépeket az 0930-as években. Működésük a 2-es számrendszer elvének alkalmazására épült. Elektromos jelfogókat, reléket tartalmaztak. Az IBM cég Aiken és Watson irányításával készítette az első elektromechanikus számítógépét a MARK I.-et (16 méter hosszú, 35 tonna)

8.) 1946: Az első elektronikus számítógép, az ENIAC, már elektroncsöveket alkalmazott. Az elektronikus gépek gyorsabbak (hisz nincs a számolásnál mechanikus alkatrész) és pontosabbak mint az elektromechanikusak voltak.

Az ENIAC építési munkálatai során Neumann János csatlakozott a fejlesztőcsoporthoz. Ő fektette le a mai számítógépek fő működési alapelveit:

soros működésű, teljesen elektronikus

2-es számrendszert használjon

belső programvezérlés (a vezérlőprogramot a számításokhoz szükséges adatokkal együtt belső memóriákban kell tárolni)

a gép univerzális használhatóságú legyen

Neumann elvek:

Számítógépgenerációk (az elektronikus számítógépek fejlődése)

1.) Első generáció: Ide tartoznak az 1945 és 60 között készített elektroncsöves digitális gépek, amelyek alacsony szintű nyelveken voltak programozhatóak.

2.) Második generáció: 1960-as évek elején készültek. Tranzisztorosak, ferritgyűrűs tárakat tartalmaztak. Megjelent a megszakításrendszer (segítségével a számítógépek maguk képesek lekezelni az előre nem kiszámíthatóan jelentkező eseményeket). Megjelentek az operációs rendszerek és a magas szintű programnyelvek, amelyek probléma és felhasználóorientálttá tették a gépek programozását.

3.) Harmadik generációs: 1960-as évek második felére jellemző. Kialakul a multiprogramozás és a párhuzamos működés (egy időben egy időben több feladatra is lehet használni a gépet). Integrált áramkörökből épültek fel, és itt alkalmaztak először  képernyőket. Ebbe a kategóriába sorolható pl. a Commodore-64, az IBM-XT.

4.) Negyedik generációs: Korunk csúcsteljesítményű gépei sorolhatóak ide. Legfontosabb jellemzője a magas fokú integráltság (a processzor pl. többmillió tranzisztort tartalmaz).

5.) Ötödik generációs: Fejlesztés alatt állnak. Ezen gépek fő jellemzői közé tartozik a mesterséges intelligencia, és a felhasználóorientált kommunikáció (pl.: beszédfelismerés). A kutatások során kiderült, hogy a hagyományos rendszerektől eltérő működési elven, neurális hálózatok használatával valósíthatók csak meg. (neurális hálózat: az agy működésének mintáján alapul)


Szerzői jog, szoftverlicencelési módok


A különböző műveket (könyv, zene, film), köztük a programokat is nagyon könnyű másolni, ami rengeteg jogi problémát vet fel. Gyakran nem is tudjuk, hogy amit csinálunk jogellenes-e vagy sem. Fontos tudni, hogy mit tehetünk az épp megvásárolt cd-kel vagy programokkal, lehet e őket másolni, továbbadni.

A szerzői jogi törvény:

Magyarországon a szerzői jogokat az 1999. évi LXXVI. törvény szabályozza. Ez a törvény védi az irodalmi, tudományos, és művészeti alkotásokat. Vagyis a szoftvert is.

A védelem nem függ sem minőségtől, sem mennyiségtől, sem esztétikai jellemzőktől.

A szerzői jog azt illeti meg, aki a művet megalkotta. S még rengeteg jog csak a szerzőt illeti meg.

Miből áll a szoftver? (ugyanis a törvény a szoftver minden összetevőjét védi)

Forrásprogram:

A programozók a programokat valamilyen programozási nyelven írják valamilyen programfejlesztői környezetben. Az így megírt forráskód a forrásprogram.

Tárgyi program:

A fejlesztői környezetben megírt forrásprogramot egy értelmező- és/vagy egy programfordító lefordítja és ebből lesz a tárgy kódú program, más néven a tárgyi kódú program.

Kísérő anyagok:

Egy jó programhoz jó dokumentáció is tartozik. Ezek a dokumentációk is többfélék lehetnek, attól függően, hogy kinek íródtak: felhasználói dokumentáció vagy fejlesztői dok.. Ezeket együttesen nevezzük kísérő anyagoknak.

Szoftver fajták:

A szoftvereket a funkciójuk alapján a következő csoportokba sorolhatjuk:

  1. Operációs rendszerek: a számítógép működéséhez alapvetően szükséges rendszer.
  2. Fejlesztői rendszer: a programozási nyelvek köré épülő fejlesztői környezet.
  3. Felhasználói programok: általában valamilyen egyedi probléma megoldására íródott program (pl. irodai programok, tervező programok, grafikai programok, játékprogramok)

A szoftverek védelme:

A szoftverek védelmére általában két lehetőség adódik

  • a technikai védelem: ide tartozik az illetéktelen hozzáférés elleni védelem és a másolásvédelem.
  • a jogi védelmet a szerzői jog biztosítja. A jogi védelemhez tartozik a szoftverszerződés (kereskedelmi programnál ált. a telepítés kezdetén találkozunk vele), ebben írják le a jogszabályok által biztosított védelmi intézkedéseket. A felhasználó készíthet egy biztonsági másolatot a szoftverről. Megfigyelheti és tanulmányozhatja a szoftver működését. Ezen felül a licencek tételesen felsorolják, hogy mit nem lehet tenni a szoftverrel. A szoftver vásárlója nem tulajdonosa, csak kizárólagos felhasználója a szoftvernek.

Szoftverlicencelési módok: (Mindegyikre próbálj saját tapasztalatból példát mondani!)

  • A kereskedelmi programok kereskedelmi céllal készültek, vagyis mindig pénzbe kerülnek. Nagyon komolyan behatároltak a felhasználó lehetőségei.
  • A freeware programok szabadon felhasználhatóak és terjeszthetőek, azaz ingyenes szoftverek. Fontos azonban, hogy a visszafejtésük nem megengedett.
  • A shareware programok nagyon hasonlóak a freeware programokhoz. Vagyis ingyenesen beszerezhetők és terjeszthetők. De gyakran nem működnek teljeskörűen. A teljes programért fizetni kell, ha nem tesszük meg akkor egy bizonyos idő vagy bizonyos számú programindítás után nem lesz használható a program.
  • A trial programok általában kipróbálásra kiadottak. Hasonlóak a shareware programokhoz. Fontos eltérés az, hogy nem terjeszthetőek szabadon.
  • A szabad szoftverek (pl. Linux) nem összetévesztendő az ingyenessel. Ennél sokkal többet kap a felhasználó és sokkal több joggal rendelkezik. A program ingyenesen beszerezhető bármilyen formában. Szabadon használható, szabadon terjeszthető a forráskód megismerhető, ebből következik hogy a program szabadon módosítható.
  • (Az ún. félszabad szoftverek olyan szoftverek, melyek kereskedelmiek de valamilyen felhasználási célra vagy felhasználói csoportnak kedvező feltételekkel kerülnek forgalomba.)