A számítógépfelépítése és működése

Ambrus Attila JózsefInformatikus-könyvtáros

1. évf. BA-AL tagozatambrusa@lib.pte.hu

PTE FEEKPécs, 2007. november 7.

Történeti áttekintés: a kezdetektől a mai korszerű számítógépekig

- Ábrázolás, barlangrajzok

- Az írás megjelenése, papirusz

- Számolótáblák/korongok (abakusz)

- Kezdetleges írógépek, nyomdagépek

- Modern mechanikai írógépek

- Elektronikus írógépek

- Lyukkártyás számítógépek

- Személyi számítógépek generációi

Mi a számítógép? (Olvassa el!)

A számítógépek mai sokfélesége(Cél: tartósság, gyorsaság, adattárolási kapacitás növekedése, könnyű kezelhetőség)

A számítógép felépítése I.(Asztali gép – ahogy egy felhasználó láthatja)

A számítógép felépítése II.(A vázlatos felépítés sematikus rajza)

Oldalnézeti kép Hátulnézeti kép

Egy számítógépház belső fotója

A számítógép elvi felépítése

A számítógép blokkdiagramja(angol nyelvű animáció)

Az alaplapA számítógépek legnagyobb

nyomtatott áramköri lapja, amely számos alapegységet tartalmaz (pl. BIOS, CMOS áramkör, vezérlő lapkakészletek, stb.), és amelybe a processzor, a memória és a különböző bővítőkártyák is illeszkednek.

Az alaplap feladata olyan általános infrastrukturális rendszerek (pl. buszok, vezérlők, tápellátás) biztosítása, amelyek lehetővé teszik a számítógépek részegységeinek működését és az azok közti kommunikációt.

(Forrás: http://pcforum.hu/szotar/)

A processzor (CPU) működési elveA CPU (angol: Central Processing Unit -

központi feldolgozóegység) más néven processzor, a számítógép „agya”, azon

egysége, mely az utasítások értelmezését és végrehajtását vezérli, félvezetős kivitelezésű,

összetett elektronikus áramkör. Egy szilícium kristályra integrált, sok tízmillió tranzisztort tartalmazó digitális egység. A

bemeneti eszközök segítségével kódolt információkat feldolgozza, majd az eredményt a kimeneti eszközök felé

továbbítja, melyek ezeket az adatokat információvá alakítják vissza. A PC-be

helyezett processzort az Intel fejlesztette ki. A processzor alatt általában

mikroprocesszort értünk, régebben a processzor sok különálló áramkör volt, ám a

mikroprocesszorral sikerült a legfontosabb dolgokat

egyetlen szilíciumlapkára integrálni.

(Forrás: Wikipedia.org)

A processzor (CPU) részei

A „felejtő” memória: RAM

A tetszőleges hozzáférésű memória rövid neve (RAM) az angol Random Access Memory rövidítéséből származik. Az adatok csak addig maradnak meg benne, amíg a számítógép feszültség alatt van: kikapcsoláskor a benne tárolt adatok elvesznek.

A hangkártya

A hangkártya egy számítógép-bővítőkártya, ami hangot fogad és ad ki, számítógépes programok utasítására. Tipikus felhasználási területei:

multimédiás alkalmazások, hang és videószerkesztések, és szórakozás (filmnézés, zenehallgatás, játékok). A legtöbb mai számítógépben ez az

eszköz az alaplapra van építve (integrálva), de egyes korábbi gépekhez még külön kell beszerelni. A professzionális felhasználók szintén külön szoktak

hangkártyát vásárolni, sokkal jobb minősége és teljesítménye miatt.

A videokártya

A videokártya, videoadapter, grafikus kártya vagy grafikus adapter a számítógép része. Feladata, hogy a számítógép által küldött információkat feldolgozza, és egy

megjelenítő egység számára értelmezhető jelekké alakítsa. Ez az egység általában a monitor, de lehet LCD TV, HDTV vagy projektor. A grafikus kártya és a

megjelenítő különböző grafikus szabványok szerint kommunikálhat egymással. A videokártya kivitelezés alapján lehet alaplapra integrált vagy bővítőkártya.

A számítógép adattárolói (a múlt) I.

A számítógépes lyukkártyákat input adatok bevitelére, adatok ideiglenes tárolására,programok bevitelére és esetleg output adatok kiíratására használták. A felületén nyolcvan oszlopos számhálózatot találunk. Az egyes oszlopok a decimális számjegyeket tartalmazták0-9-ig. A kártyák a biztonságos kezelése végett (nem megfordítható) a bal felső sarkát 45 fokos szögben levágták. Az adatokat lyukasztások formájában rögzítették. Az adatok tartalmát a lyukasztás helye határozta meg. Az általánosinput kártyán a kártyalyukasztók egy karaktert1 oszlopon ábrázoltak. A számábrázolásdecimális rendszerű volt. 

Lyukkártyás adattárolók

A számítógép adattárolói (a múlt) II.

A szalagos adattárolás a számítástechnikában is létezik, de már kihalófélben van, ezzel az adatok elérése lassú, így csak a folyamatosan elhelyezhető információk mentési, archiválási célú felhasználására jöhet szóba.

Mágnesszalagos adattárolók

Kapcsolódó cikk:A szalagos adattárolás visszatér

A számítógép adattárolói III.Mivel a központi egységben lévő memória-áramkörök kikapcsoláskor elveszítik adattartalmukat, gondoskodni kell a bennük tárolt információ megőrzéséről. Erre a célra szolgálnak az ún. háttértárolók. A háttértárolók relatíve lassúak, ezért a központi egység és a háttértárolók „közé” gyorsító (cashe) tárolókat illesztenek. A háttértárolók kialakítására nagyon sok fizikai jelenséget próbáltak felhasználni, de csak két alapvető elv került tömeges felhasználásra: a mágneses adattárolás és az optikai.

A felületre felvitt mágnesezhető vékony réteg pici részei önállóan mágnesezhetők, az állapotuk kiolvasható. Elég, ha a hagyományos audio magnókra gondolunk példaként. A szalagos adattárolás a számítástechnikában is létezik, de az adatok elérése lassú, így csak a folyamatosan elhelyezhető információk mentési, archiválási célú felhasználására jöhet szóba. A szalagnál gyorsabb elérést biztosítanak a mágneslemezek. Két hagyományos típusuk van: az olcsóbb és kisebb kapacitású cserélhető hajlékony lemezek (floppy), valamint a többnyire fixen beépített nagyobb kapacitású merevlemezek (winchester).

Mágneses adattárolók I.

Merevlemez

A számítógép adattárolói IV.Mágneses adattárolók II.

Hajlékony lemez

A szalagnál gyorsabb elérést biztosítanak a mágneslemezek.

Két hagyományos típusuk van: az olcsóbb és kisebb kapacitású

cserélhető hajlékony lemezek (floppy), valamint a többnyire

fixen beépített nagyobb kapacitású merevlemezek (winchester). A mágneslemezek kör alakú

mágnesezhető anyaggal bevont felületű lemezek, melyek adatait

léptetőmotorral mozgatott író/olvasó fejek érik el. A fejek és

a lemez közvetlen érintkezését (karcolódás!) a forgás közben

kialakuló légpárna akadályozza meg. A hajlékony lemezeket

műanyag (régebben papír) tokban, a merevlemezeket zárt fémházban helyezik el a szennyeződéstől való

védelem érdekében.

A számítógép adattárolói V.Optikai adattárolók

(CD / DVD / Blu-Ray1-szer vagy többször újraírható változatai)

Az optikai tárolás fizikai alapelve egyszerű: Az adathordozó

fényvisszaverő felületén az alapszinthez képest szintbeli

eltérést, dudort vagy gödröt (pit) hoznak létre. A felületet letapogató lézerfény ezekről másképp verődik

vissza az érzékelő eszközre, így a digitális kódolást (binárisan)

lehetővé teszi. Az optikai tárolók között legelterjedtebbek a CD-k

(Compact Disc), amelyek tárolókapacitása kb. 650MB. A

fejlesztők újabb, nagyobb tárolási kapacitást (4,7-17 GB) lehetővé tevő eszközt dolgoztak ki és ezt DVD-nek (Digital Video Disk)

nevezték. Manapság már megjelent a Blu-ray Disc (25 Gb) is.

Blu-ray Disc

A számítógép adattárolói VI.(Animáció a CD működéséről)

Blu-ray Disc

Egyéb adattárolók

A  félvezetőgyártás fejlődése létrehozott (részben a multimédia kiszolgálására) olyan külső memóriákat, amelyek tisztán félvezető alapúak, azaz nem tartalmaznak mozgó alkatrészt. Ilyenek a flash memóriák. Szerveződésük fájlelvű és inkább a külső meghajtókra hasonlít a használatuk. Két elterjedt csoportjuk a multimédia memóriakártyák és a Pen drive-ok.  Az előbbiek kártya alakúak (akár 25x20 mm nagyságú is lehet), az utóbbiak  nevüket az alakjukról kapták (kicsi toll alakúak) és az USB portra csatlakoztathatók.  Mindkettő kapacitása néhány megabájttól több gigabájtig terjed. A floppyt már szinte teljesen kiváltották.

A számítógép perifériái I.

Az írásjelenkénti információ-bevitel eszköze. Az írógépeknél megszokott módon alakították ki a billentyűzet elrendezését. A számítógépben futó billentyűzet-értelmező programmal a billentyűzet át is definiálható, azaz a billentyűk jelentése megváltoztatható.

Beviteli eszközök I.BILLENTYŰZET

A számítógép perifériái II.

EGÉR: A mai grafikus programok igénylik a képernyő egy-egy pontjára való rámutatást. Ezt a navigáló (kurzormozgató) billentyűk segítségével csak nagyon kényelmetlenül lehet elvégezni. Emiatt egy olyan eszközt fejlesztettek ki, amelyet a kinézeténél fogva (tenyérben elférő forma, tetején két-három gombbal, és vékony vezetékkel csatlakozik a számítógéphez, többnyire a soros porthoz) egérnek neveztek el. Az egér alján süllyesztett, de a síkból kissé kiálló golyó található. Az egeret mozgatva a golyó fordulása görgők közvetítésével elektromos jelekké alakítódik, amit a számítógépben futó egérkezelő program a képernyőn egy speciális kurzor mozgatásához használ fel. Az egér billentyűinek lenyomásával pedig tranzakciókat kezdeményezhetünk. Az egér működéséhez sima, csúszásmentes felületet, egérpadot használunk.

Beviteli eszközök II.

A számítógép perifériái III.

SZKENNER: A képeket digitális jelsorozatokká alakító

berendezéseket szkennereknek (angol megnevezés: scanner) nevezzük. Egy szkenner által szolgáltatott jelsorozatot – digitalizált képet, szöveget – a hozzá tartozó szoftver alakítja tovább valamely szabványos adatformátumnak megfelelően. A szkennerek megvilágítják a letapogatandó tárgyat, majd a képét egy fényérzékeny félvezetőre vetítik. Színes szkennerek esetében általában RGB (Red – vörös, Green – zöld, Blue – kék) alapszínekre bontják a képet.

A szkennereket többféle kivitelben készítik. A kézi szkennerekkel kisebb méretű képek, az asztali szkennerek már nagyobb képek igényesebb letapogatására is alkalmasak. A harmadik kategória a nyomdai dobszkenner.

Beviteli eszközök III.

A számítógép perifériái IV.

MIKROFON:A mikrofon egy elektroakusztikai átalakító. Célja

a fizikai közegben (pl. levegőben) terjedő rezgések átalakítása elektromos jellé. A mikrofon jelét általában a számítógép hangkártyáján keresztül alakíthatjuk át digitális jellé.

Beviteli eszközök IV.

A számítógép perifériái V.

KAMERA:A kamera a camera obscura latin kifejezésből

származó elnevezés, amelyet a magyar átvett filmfelvevő és videokamera értelemben, de újabban az angol hatására a fényképezőgép elnevezésére is használják.

Egy optikai lencsékből és fényvédett részből álló szerkezet. A lencsék egy zárszerkezeten keresztül képet vetítenek egy rögzítő felületre (analóg filmre vagy digitális CCD-re).

A híradástechnikában az átviteli rendszer eleme, képek vagy képsorozatok optikai képét időben változó elektromos jellé alakító leképező rendszer. Kimenő jele a videójel, amely szinkron és színkódolási (pl. PAL) információkat tartalmaz.

Beviteli eszközök V.

A számítógép perifériái VI.

MONITOR:A rendszer üzeneteit, a felhasználói program

eredményeit (szöveg, képek) jelenítik meg. A kép előállítása a TV-kben alkalmazott eljáráshoz hasonló. A hagyományos képernyők (CRT) helyett egyre terjednek a más elven működő (pl.: folyadékkristályos LCD) megjelenítők is.

A kép előállítására monitorvezérlőket alkalmaznak (ezek gyakran az alaplapra vannak integrálva). A számítógépek színes monitorai éppúgy, mint a televíziók a három, azaz piros-zöld-kék (RGB) alapszínnel dolgoznak, amelyekből valamennyi létező szín kikeverhető. A képernyők felbontását a sorok és a sorokon belüli képpontok számával mérik, az 1024x768-as felbontás ma már minden képernyővezérlőtől és monitortól elvárható.

Kimeneti eszközök I.

A számítógép perifériái VII.

PROJEKTOR:A prezentációs

előadások ma már elképzelhetetlenek e

nélkül a kimeneti periféria nélkül. A

technikai fejlődés és a tömegtermelés mára már leszorította az árát, így a szórakoztató-iparban is

térhódítóvá vált.

Kimeneti eszközök II.

A számítógép perifériái VIII.

NYOMTATÓ: Az információt nyomtató rögzíti a papírra. A nyomtatót többnyire a számítógép ún. párhuzamos kimenetére vagy az USB kimenetére speciális kábellel csatlakoztatják. Terjed a vezeték nélküli (Bluetooth vagy WiFi) csatlakoztatás is. A nyomtatók felbontóképességét dpi-ben (dot per inch - íráspont/hüvelyk) mérik. A működési elv igen sokféle lehet.

A mátrixnyomtatók többnyire 9 ill. 24 tűvel rendelkeznek, melyek egy vagy két oszlopban függőlegesen egymás alatt helyezkednek el. Így egy időpillanatban a karakterképnek csak egy-egy függőleges szeletét nyomtatják. A nyomtatás minőségét azzal is lehet javítani, hogy az írófej egy sort többször nyomtat az előzőhöz képest kicsit eltolva. Grafikus nyomtatásra csak korlátozottan alkalmas.

A tintasugaras nyomtatók működésének megértéséhez elegendő a vízipisztoly működésére gondolnunk. A kis fúvókán kiáramló tintasugarak alakítják ki a kívánt karaktereket és képpontokat. Alkalmaznak piezokristályos, gőzbuborékos és ún. szilárd tintás technológiát is. Legelterjedtebb otthoni színes nyomtató.

A lézernyomtatók legfontosabb alkatrésze a forgó fényérzékeny henger (dob), amelynek homogén negatív töltését - a szöveg/kép pontfelbontása szerinti helyeken - lézerrel megvilágítják és ez a negatív töltést közömbösíti. Így a szintén negatív töltésű festékszemcsék a hengerre tudnak tapadni, amelyet papírra visznek és hőkezeléssel rögzítenek. Az átlagos lézernyomtatók tipikus felbontása 600x600 dpi és 2400x2400 dpi között van.

Speciális, nagyméretű nyomtató-berendezés a rajzgép (plotter).

Kimeneti eszközök III.

A számítógép „lelke/tudata”Operációs rendszer

Operációs rendszernek (rövidítése gyakran OS az angol operating system forma alapján) nevezzük a számítástechnikában a számítógépeknek azt az alapprogramját, mely közvetlenül kezeli a hardvert, és egy egységes környezetet biztosít a számítógépen futtatandó alkalmazásoknak (például szövegszerkesztők, játékok stb.).

A kezelt hardvererőforrásoknak része többek között a memória, a processzor, a merevlemez és a perifériális eszközök használata.

Adalékként idézzük az ISO nemzetközi szabványosítási szervezet definícióját, mely szerint az operációs rendszer „olyan programrendszer, amely a számítógépes rendszerben a programok végrehajtását vezérli: így például ütemezi a programok végrehajtását, elosztja az erőforrásokat, biztosítja a felhasználó és a számítógépes rendszer közötti kommunikációt.”

Egyéb szoftver-alkalmazások

Számítógépes munkavégzésünk során sokféle felhasználói programmal (szoftverrel) találkozhatunk. A számítógépet manapság a munkavégzés mellett játékra és internetes kommunkációra is használják. Ehhez a tevékenységhez szükséges, hogy a gépen a megfelelő alkalmazások is telepítve legyenek. A szoftverek többsége kereskedelmi forgalomban kapható, de sok szabadszoftvert már ingyen is beszerezhetünk. A technika- és az adattovábbítás fejlődésével napjainkban ebben már segítségünkre lehet az internet .

Mi az internet? – Nap mint nap használjuk, rengetegszer megemlítjük, de kapásból valószínűleg igen nehezen tudnánk válaszolni arra kérdésre: mi is az internet tulajdonképpen?Az Origo.hu megkérdezte az utca emberét: Mi az internet? Tekintse meg a videót!

http://www.google.comhttp://images.google.hu

http://kjf2000.kodolanyi.hu/Halozatok/BB.htmhttp://www.videa.hu

http://origo.huhttp://wikipedia.hu

http://pcforum.hu/szotar/

A bemutató és az swf animációk az alábbi oldalon megtalálhatóak:http://nostromo.pte.hu/~alex/info/

A perifériák képei (egy kivételével) megtalálhatóak az alábbi oldalon:http://picasaweb.google.hu/ambrusattilajozsef/Periferiak

Melyik hiányzik? A megoldást az e-mail címemre kérem: ambrusa@lib.pte.hu

A szerző előző előadása: Digitalizáció és online megjelenés

Felhasznált források

Vége