1. Fejezet: Számítógép rendszerek

1. Fejezet: Számítógép rendszerek The Architecture of Computer Hardware and Systems Software: An Information Technology Approach 3. kiadás, Irv Englander John Wiley and Sons ©2003 Wilson Wong, Bentley College Linda Senne, Bentley College

Tipikus számítógép hirdetés

ƒ Elég gyors a számítógép a fontos programok futtatásához? ƒ Megéri az árát a számítógép? ƒ Elavul 6 hónap múlva? Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-2

Miért tanulunk számítógép architektúrákat? ƒ Számítógép felhasználó ƒ Megérteni a rendszer képességeit és korlátait ƒ Tájékozott döntéseket hozni ƒ Fejlessze a kommunikációs készségét az informatikusokkal

ƒ Rendszer analitikus ƒ Vázlatot készít, megállapítja a megvalósíthatóságot és meghatározza illetve dokumentálja a felhasználói követelményeket ƒ Program rendszerkövetelményeinek meghatározása

ƒ Programozó ƒ Hatékony programokat készítsen speciális feladatok megoldásához

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-3

Miért tanulunk számítógép architektúrákat? ƒ Rendszer adminisztrátor ƒ Számítógépes rendszer installállása, beállítása, karbantartása, és felújítása ƒ Rendszer rendelkezésre állásának maximalizálása ƒ Rendszer teljesítményének optimalizálása ƒ Rendszer biztonságának biztosítása

ƒ Web-alkalmazás tervező ƒ Optimalizálja az ügyfél hozzáférését a Webes alkalmazásokhoz ƒ Webkiszolgáló rendszerek adminisztrálása ƒ Kiválassza a megfelelő adatformátumot ƒ Hatékony Weboldalak

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-4

Input-Process-Output Modell (IPO)

•

„Beolvasás – Feldolgozás – Kiírás” Modell: •

Feldolgozandó adatok beolvasása (input): billentyűzet, egér, scanner, lyukkártya.

•

Feldolgozás (processing): számítógép (CPU) végrehajtja a számítógépprogramot.

•

Eredmények kiírása, megjelenítése (output): monitor, nyomtató, fax.

•

Tároló eszközök az adatok átmeneti és hosszú-távú tárolására: merevlemez, optikai lemez, hajlékony-lemezek, mágnes kazetta.

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-5

Architektúra részei ƒ Hardver ƒ Utasítások végrehajtásával adatok feldolgozása képes gép ƒ Lehetőséget ad adatok rögzítésére: bevitelre (input) és kiírására (output)

ƒ Szoftver ƒ Rendszer által végrehajtott utasítások

ƒ Adat ƒ Alapvető ábrázolása a tényeknek és az

ƒ Kommunikáció ƒ Adatok megosztása és feldolgozás két különböző rendszer között Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-6

Hardver elemek ƒ Input/Output eszközök ƒ Tároló eszközök ƒ CPU – központi feldolgozó egység (central processing unit) Részei: ƒ ALU: arithmetic/logic unit (aritmetikai/logikai egység) ƒ CU: control unit (vezérlőegység) ƒ Interface unit (interfészegység)

ƒ Memória ƒ CPU által végzett műveletek eredményeinek átmeneti (rövid távú) tárolása Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-7

Általános PC

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-8

CPU: Központi feldolgozó egység ƒ ALU: arithmetic/logic unit ƒ Aritmetikai és Bool logikai számítások végrehajtása

ƒ CU: control unit ƒ Utasítások végrehajtásának irányítása ƒ Adatáramok irányítása a CPU-ban

ƒ Interface unit ƒ Utasítások és adatok továbbítása a CPU és más hardver egységek között ƒ Bus (Sin): kábelköteg, amely képes jeleket és tápfeszültséget szállítani a számítógép különböző elemei között Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-9

Memória ƒ Alternatív elnevezések: ƒ elsődleges tároló-, munkatároló-, RAM- (random access memory/véletlen hozzáférésű memória)

ƒ Bit-ekből áll, bit-eket tárol ƒ mindegyik felveheti a 0 vagy 1 értéket ƒ 8 bit = 1 byte

ƒ Tárolja a számítógép által végrehajtott utasításokat (számítógép program) és az általa feldolgozott adatokat ƒ Neumann János: tárolt program elve (stored program concept) Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-10

Szoftver elemek ƒ Alkalmazások ƒ Operációs rendszer ƒ Felhasználói felület ƒ API: application programming interface (programozói interfész) ‡

Alkalmazások által használható hívások

ƒ Fájl kezelés ƒ I/O vezérlők ƒ Kernel (mag) ‡ ‡ ‡ ‡

Memória kezelés Erőforrás ütemezés Program kommunikáció Biztonság

ƒ Hálózati modul Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-11

Kommunikációs elemek ƒ Hardver ƒ Kommunikációs csatornák ‡ ‡

Fizikai kapcsolatok számítógépes rendszerek között Például: vezeték, telefon vonal, optikai kábel, infravörös fény, rádió hullámok

ƒ Interface hardver ‡

‡

Közvetlen kommunikáció a számítógép és a kommunikációs csatorna között Modem vagy hálózati kártya (network interface card (NIC))

ƒ Szoftver ƒ Hálózati protokollok: HTTP, TCP/IP, ATAPI Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-12

Számítógép rendszerek Minden számítógéprendszer, bonyolultságától eltekintve tartalmazza a következőket: ƒ Legalább egy CPU ƒ Memória a programok és adatok tárolására ƒ I/O eszközök ƒ Hosszú távú tároló

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-13

Protokollok ƒ Közös szabályok számítógépek, I/O eszközök, és szoftverek közötti kommunikációra ƒ Példák ƒ HTTP: Web szerver és Web böngésző között ƒ TCP/IP: interneten lévő számítógépek és helyi hálózatok között ƒ ATAPI: CPU és CD meghajtó között Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-14

Szabványok ƒ Univerzális adat formátum- és protokoll kompatibilitást biztosítanak ƒ Vagy a szabadalmi hivatal hozta létre vagy tényleges szabvánnyá vált a nagymértékű használat miatt ƒ Példák: ƒ ƒ ƒ ƒ

Számítógép nyelvek: Java, SQL, C, JavaScript Megjelenítési szabványok: Postscript, MPEG-2, JPEG, GIF Karakterkiosztás szabványok: ASCII, Unicode, EBCDIC Videó szabványok: VGA, XGA, RGB

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-15

Korai történelem ƒ 1642: Blaise Pascal feltalálta a számológépet ƒ 1801: Joseph Marie Jacquard megalkotott egy szövőszéket, ami lyukkártyákat használt ƒ 1800 -as évek: ƒ Charles Babbage megkísérelt építeni egy analitikus gépet (mechanikai számítógép) ƒ Augusta Ada Byron megalkotott sok alapvető programozási fogalmat ƒ George Boole megalkotta a Bool logikát.

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-16

Modern Számítógép fejlesztés ƒ 1937: Mark I elkészült (Aiken, Harvard University, IBM). ƒ Első elektronikus számítógép reléket használva.

ƒ 1939: ABC elkészült ƒ Első teljesen elektromos digitális számítógép. Vákuumcsövet használ.

ƒ 1943-46: ENIAC (Mauchly, Eckert, University of Pennsylvania). ƒ Első általános tervezésű digitális számítógép

ƒ 1945: Neumann architektúra terv. ƒ A mai számítógépek működésének alapelvei: ‡ ‡

Tárolt program elve Bináris aritmetika használata

ƒ 1947: Tranzisztor feltalálása ƒ (Bardeen, Shockley, Brattain, Bell Labs).

ƒ 1951: UNIVAC. ƒ Az első kereskedelmi számítógép

Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

1-17

Korai számítógépek

Babbage analitikus gépe Fejezet: 1 - Számítógép rendszerek

ENIAC 1-18