A PC születése, fejlődése, belső felépítése, hardware, software.
•
A PC születése, fejlődése A különböző számolási műveletek megkönnyítése és mechanizálása mindig is az emberiség fejlődésének egyik kulcsfontosságú kérdése volt. A tudománnyal foglalkozók véleménye, sőt meggyőződése, hogy az emberiség eddig összegyűlt és gyorsuló ütemben növekvő, tudáskészletének áttekintéséhez és hasznosításához mindnél hatékonyabb információkezelő technikákra van szükség. Az egyre komplexebbé és bonyolultabbá váló, ugyanakkor egységesülő világ folyamatainak ellenőrzése és szabályozása, valamint hogy a szükséges döntések a kellő időben történjenek, új kommunikációs rendszerek kialakítása szükséges. A számítógép fejlődését generációkra szokás bontani. A generációk összehasonlítása szédületes iramú fejlődést tár elénk : •
•
•
•
•
1946 – 1958 az elsőgenerációs számítógépek elektroncsövekkel készültek. Főbb jellemzőik a hatalmas méret ( 400 m3 –es központi egység ), a nagy fogyasztás és megbízhatatlan működés. A gépek tárolókapacitása cca. 1000 bájt, sebessége néhány ezer művelet másodpercenként. Ez még a felfedezés, kísérletezés korszaka. Néhány korabeli számítógép : EDVAC ( USA ), COLOSSUS ( Anglia ), URAL ( Szovjetunió ). 1958 – 1965 …a második-generációs gépek már félvezetőket ( diódák, tranzisztorok ) használtak. Jelentősen nőtt a megbízhatóságuk, csökkent a méretük, a gépeket elkezdték ügyviteli, ill. műszaki- és természettudományos célokra is használni. Sebességük eléri az 1 millió műveletet másodpercenként. Ez már a rendszerezés, a szakma korszaka. 1965 – 1972 …a harmadik-generáció magával hozza az integrált áramkörök használatát. A géppel együtt szállított szoftver értéke eléri a vételár 50 % -át. Számtalan ma is elterjedt programozási nyelv (Pascal, C sfb.) születik. A gépek sebessége eléri a 10-15 millió műveletet másodpercenként. Ez már a mérnöki tervezés, az ipar korszaka. 1972 – 1990…a negyedik-generáció fő jellemzője a mikroprocesszor. Megjelennek a mikroszámítógépek, a számítástechnika bevonul az otthonokba is. A gép központi egysége 0,1 m3 csökken. Ezt a korszakot a személyi számítógépek elterjedése miatt dilettantizmusnak is nevezik 1990 –től sokak szerint az ötödik-generációban élünk. Ennek a korszaknak a fő jellemzője a helyi és nagy területű hálózatok ( pL Internet ) elterjedése, általánossá válása. Megjelentek az első párhuzamos működésű számítógépek is. Természetesen a korszak jellemzése majd az utókor feladata lesz.
Az IBM számítástechnikai cég fejlesztette ki a PC ( Personal Computer ), az ún. személyi számítógép családot…: •
• •
IBM PC : ...1981 augusztus 12 -én ismerte meg a világ, a számítógépbe az Intel 8088 –as 16 bit –es mikroprocesszorát építették be. Összesen 256 Kbyte memóriát, két drb 360 Kbyte –os floppyt, vagy egy magnót tudott kezelni. CGA 4 színű, ill. MDA mono monitorral szerelték. Merevlemezt még nem tudott kezelni. Operációs rendszerét a Microsoft készítette MS-DOS néven. IBM XT : …1983 –ban dobták piacra. Intel 8086 –os, 16 bites mikroprocesszor vezérelte. Már 640 Kbyte –os memória, 360 Kbyte –os floppy, 84 gombos billentyűzet és egy 10 MB tárkapacitású merevlemez volt a konfigurációban. IBM AT-286 : …1984 –ben jelentette meg az IBM cég. Intel 80286 –os, 16 bit –es processzor működteti ( jelenleg még használják ), a konfigurációs beállításokat egy ún. CMOS memória tárolja, amelyet a kikapcsoláskor bekövetkező adatvesztés elkerülése miatt elem, vagy akkumulátor táplál. Memóriája 1 MB –os, de bővíthető 16 MB –ig.
• • •
•
•
IBM 386 : …1987, a gép a 286 –osnál jóval nagyobb teljesítményű, az Intel 80386 –os 32 bit –es mikroprocesszora vezérli. Ez a processzor már képes több üzemmódban is futni, kiterjesztett memóriakezelés, matematikai coprocesszor beépíthető. IBM 486 : …1989, a 386 –osnál magasabb szintű kategória. Intel 80486 –os, 32 bites processzor vezérli. A processzorba integráltak néhány olyan áramköri elemet is, amely eddig annak nem volt része (segédprocesszor, belső gyorsító) IBM PS/1 és PS/2 : …az IBM cég nagy veszteségeket szenvedett az általa kifejlesztett PC gépek Távol-Keleten gyártott kompatíbilis másolatai ( klónjai ) miatt. Ezek a gépek nagy tömegben árasztották el a piacot. Ezt ellensúlyozandó az IBM kifejlesztette a PS sorozatot, melyet szabványokkal védett le. Az alap ennél is a 80286, ill. 80386 processzor. Pentium : ...1990, ez tulajdonképpen egy 80586 –os 64 bites processzor...
A PC belső felépítése
Minden PC számítógép hardvere két alapvető funkcionális egységre bontható : o központi egységre, o perifériákra.
•
Központi egység Feladata a számítások végzése, a többi elem vezérlése, az adatok kezelése és tárolása a gép bekapcsolt állapotában. Fizikailag a számítógép házban, az alaplapon helyezkedik el. Az alaplap egy olyan nyomtatott-áramköri lap, mely a rendszer legfontosabb funkcionális elemeit hordozza. Az alaplapon kapott helyet a CPU ( Central Processing Unit – Központi feldolgozó egység ), a „számítógép esze”, a központi memória, az órajel generátor, a bővítőkártyák csatlakozó felületei, a különböző funkciókat ellátó integrált áramköri elemek. Az egyes elemeket vezetékek sorozata köti össze, e vezetékek összessége a busz ( sin ). A gép többi
eleme az alaplapon lévő csatlakozó sinekhez ( slot ), vagy egy adott, vezérlőkártyának nevezett ( kontroller ) áramköri laphoz csatlakozik. A kártyák kivezetései a gép hátoldalán, a gép szétszedése nélkül is, megtekinthetők… • • • • • • •
Alaplap Processzor ( CPU ) Háttértárolók ( floppy, winchester, Cdrom, DVDrom, stb. ) Memóriák ( ROM, RAM ) Tápegység Vezérlőkártyák
I/O egységek • I = Input ( beviteli ) egységek… o Billentyűzet o Egér o Track ball o Scanner o Touch-screen monitor o Joystick o Fényceruza • O = Output ( kiviteli ) egységek… o Monitor o Nyomtató o Rajzgép ( plotter )
•
Alaplap : Az alaplap egy olyan nyomtatott-áramköri lap, mely a rendszer legfontosabb funkcionális elemeit hordozza. Az alaplapon kapott helyet a CPU – a „számítógép esze” –, a központi memória, az órajel generátor, a bővítőkártyák csatlakozó felületei, a különböző funkciókat ellátó integrált áramköri elemek.
•
CPU : ( Central Processing Unit ), nagy bonyolultságú integrált áramköröket tartalmazó, forrasztható, vagy dugaszolható kivezetésekkel ellátott tokozású szilíciumlapka. Feladata az egész számítógép irányítása. A központi egység azon része, amely a kapott utasítások alapján különféle aritmetikai ( matematikai ) és logikai műveleteket végez. …fejlődése -> 8, 16, 32, 64 bit …386 –ig beültetett, forrasztott, 486 –tól cserélhető, tokozott Jellemző adatuk még a műveleti sebességük, melyet MHz –ben adnak meg. Mikroprocesszornak is nevezik.
•
Memória : A számítógépben nem csak néhány karakter, szó vagy mondat tárolását és feldolgozását kell biztosítani. Ennél nagyságrendekkel nagyobb mennyiségű információt kell tárolnia, tehát a számítógépeknek feltétlenül rendelkezniük kell egy olyan részegységgel, ahol a feldolgozandó információkat raktározni tudja. Ez a memória. Az utasítások és az adatok tárolása a számítógépen belül különböző háttértárolókon történik. Amikor futtatunk, elindítunk egy programot, az a memóriába töltődik be. Itt az információk bitenként, byte –okba szervezve tárolódnak. A számítógépek adatfeldolgozó kapacitását, és a futtatható programok nagyságát a rendelkezésre álló memória szabja meg. A memória kapacitását Mbyte –ban szokás megadni. Típusai :
•
ROM – Read Only Memory – csak olvasható memória, a gép kikapcsolása után is megőrzi tartalmát. Ebben található a BIOS, melyet általában a gyártó éget bele az integrált áramköri lapba. A BIOS egyébként a konfigurációs beállításokat tartalmazza.
•
RAM – Random Acces Memory – írható és olvasható memória, tartalma a gép
működésének függvényében változhat, ill. tetszés szerint változtatható. Ez a tulajdonképpen a felhasználói adat- és programterület. Ide töltődik be a futtatni kívánt program, valamint ide töltődnek be a futó program által használt, ill. a futás közben keletkezett adatok is. A RAM az alaplap típusától függően a bővíthető. Ma a legáltalánosabban használt a SDRAM modul. •
Cache – egy speciális, ún. átmeneti háttértár, amely a nagysebességű mikroprocesszor és a lényegesen kisebb sebességű háttértárak közötti ideiglenes tároló
•
Csatoló felületek, a BUSZ rendszer, és fajtái Az eszközök kommunikálnak egymással, adatok küldése és fogadása történik. Az alaplapon találhatók az ún. csatlakozó sínek ( slot ), amit BUSZ –nak is neveznek. A BUSZ ( sín ) a központi egység és a perifériák közötti adatátvitelre szolgáló vezetékek összessége. Ezekre a BUSZ –okra kapcsolódnak a címző és vezérlő egységek, melyek kezelik a különböző vezérlő kártyákat, adatkezelő és tároló egységeket. Működési elvük abban áll, hogy a küldendő adat egy azonosító kódot - címet - kap, mely egyedivé teszi az információt. A perifériák figyelik az ún. „cím-BUSZ -t”, ha valamelyik periféria találatot jelez - nyugtázza a találatot -, a CPU elküldi az adatot az ún. „adat-BUSZ on”. A buszrendszer a címvonalak, adatvonalak és vezérlők összessége. A fejlesztési folyamatok alapján készített különböző „sín”-szabványok : o o o o o o o
ISA EISA IDE MCA VESA PCI AGP
A buszrendszer előnyei : …lehetőség van a CPU és a perifériák közötti közvetlen adatátvitelre az operatív tár igénybevétele nélkül. Ugyanígy lehetséges az operatív tár és a perifériák közötti közvetlen adatkapcsolatra. •
Vezérlő kártyák Feladata a számítógép és az eszközök közötti kapcsolat megteremtése és megtartása. A winchesternek, a floppy disknek, a monitornak, a nyomtatónak, a scanernek, az egérnek, a joysticknak, ill. ezen eszközök működéséhez szükség van vezérlőre, mely lehet az alaplapra integrált vezérlő hely, vagy lehet a slotokba csatlakoztatott vezérlőkártya is.
•
Háttértárak Nehézkes gyakorlat lenne, hogy minden bekapcsoláskor ismételten beírjuk a használni kívánt programot, valamint a hozzá tartozó adatokat, szükség van egy olyan tárolóeszközre, ami azokat hosszú távon, biztonságosan tárolja. Erre a célra szolgálnak a háttértárolók. A háttértárolók feladata, a programok és adatok hosszú időre szóló, biztonságos tárolása. A háttértárolókon tárolt adatokkal nem végezhetünk semmilyen műveletet, a tárolt adatok csak úgy használhatóak, ha azokat előbb a memóriába töltődnek. Azt tudjuk, hogy ha a számítógépet kikapcsoljuk, akkor a memória tartalma törlődik, tehát a bevitt adatokat rögzítenünk kell a háttértárolón, ezt a folyamatot mentés -nek nevezzük. Ha az elmentett adatokat ismételten meg akarjuk jeleníteni megtekintés, esetleg módosítás céljából, akkor vissza kell helyezni a háttértárolóból a memóriába. Ezt a folyamatot betöltés -nek nevezzük.
•
Moduláris felépítés A központi egység felépítése moduláris szerkezetű, amely annyit jelent, hogy a gépet alkotó elektronikus áramkörök nincsenek megbonthatatlanul egybeépítve. Mindegyik részmodul egyegy külön feladatot lát el, s ezek megfelelő egymáshoz csatlakoztatása alkotja a működőképes gépet. • • •
•
A moduláris felépítésnek nagy előnye, hogy meghibásodás esetén a számítógép könnyen javítható, ugyanis elegendő csupán a meghibásodott modult kicserélni, nem szükséges az egész gépet szervizbe vinni, vagy a helyszínen hosszasan hibát keresni. A moduláris felépítés további előnye a bővíthetőség, hiszen ezen felépítés segítségével számítógépünk újabb egységgel való kiegészítése gyorsan és egyszerűen megvalósítható az új modul behelyezésével, vagy a régi nagyobb teljesítményűre cserélésével. A moduláris felépítés ad lehetőséget továbbá arra is, hogy lehetőségünk legyen egyedi konfigurációk összeállítására, így számítógép vásárlásnál a pénztárcánkhoz mérten bizonyos nekünk szükséges jellemzőkben jobb, más - számunkra kevésbé fontos paraméterekben - gyengébb gépet szerezhessünk be.
Hardware – software A hardware a számítógépet alkotó mechanikus és elektronikus eszközök összessége, tehát a „..vas..” ( angolban a hardware jelentése : keményáru, vasáru ) a kézzel fogható eszköz. o A software a számítógépet – a „..vasat..” – működtető programok, azok dokumentációi, ill. általában a gép használatához szükséges szellemi termékek összessége. A számítógép éppen azért különbözik minden más, az ember által kitalált géptől, szerkezettől, mert ez a két fogalom elválasztható. Ettől válik a számítógép sokoldalúvá, rugalmasan felhasználhatóvá, hiszen az eszköz - a „..vas..” – állandó, mint minden gép esetében, de a szoftver cserélhető. o
•
A számítógép vásárlás szempontjai
Ház típusa… Általában esztétikai megfontolások határozzák meg a választást, de a beépítési lehetőségek, a kialakítása ( fekvő, vagy álló ) fontos tényezője a konfigurációnak.
Alaplap és processzor típusa, sebessége… Mivel a számítógép legfontosabb alkatrészei ezért nagyon fontos a jó választás. Mindig a végzendő feladathoz kell kiválasztani a megfelelő típusú és sebességű alkatrészt.
Memória mérete… A memória a számítógép működése közbeni adattárolásra szolgál, így a méretét az alkalmazott programok erősen befolyásolják, de az hogy mindnél nagyobb a mérete annál több adatot tud feldolgozni nem teljesen igaz. Az adatfeldolgozás gyorsaságát azonban jelentősen befolyásolja
Háttértárolók… Az IBM kompatíbilis alkalmaznak. Floppy lemez Merevlemez Cdrom
gépeknél floppylemezt, merevlemezt ( winchestert ) és a Cdromot 5,25” ( 1,2 Mb ) – és vagy – 3,5” (1,44 Mb ) fontos, hogy milyen kapacitású a multimédia egyre legfontosabb eszköze
•
Billentyűzet… Ma már szinte teljesen egységesek, 101 – 105 gombosak, választásakor az operátor igényei a mérvadóak és a nemzetisége, a nyelvezet miatt. A használatát a kényelmi szempontok is befolyásolják ( ergonómikus billentyűzet ).
M o n i t o r… Egyik legfontosabb szerep jut a monitornak, az alkalmazások többsége megkövetelik a színes megjelenítést, valamint a nagy felbontóképességet
Csatlakozó felületek… Mivel a számítógéphez egyéb perifériák is csatlakoznak, meg kell győződni arról, hogy a megfelelő típusú és számú csatlakozó felületek ( soros-, párhuzamos-, ps2-, usb-, gameportok ) be legyenek építve.
Szoftverek csoportosítása
Működés szerint
Tárrezidens A számítógép, vagy az alkalmazások elindításakor a memória(tár)-rezidens programok bekerülnek a memóriába és ott is maradnak. Működésük a háttérben történik, nem észlelhetőek közvetlenül. Tranziens – ( egy időszakos, véges folyamat zajlik… ) A programok nagy többsége ebbe a kategóriába tartozik. Ezek a programok vagy lefutnak és önállóan kilépnek, vagy pedig egy menürendszer segítségével magunk lépünk ki belőle.
Funkció szerint
Operációs rendszer programok… A számítógépet működtető programok… Segédprogramok… Az operációs rendszer használata bizonyos szempontból nehézkes, körülményes, ám ahhoz hogy a lehetőségeit ki tudjuk használni olyan programokat, melyek úm. az operációs rendszer menedzselését végzi ( Norton, Dosnavigátor, Windows Commander, stb. ) Felhasználói programok… Szöveg- és Kiadványszerkesztők A komolyabb használat során feltétlenül meg kell oldanunk egy olyan problémát, melyet csak valamilyen szöveget kell megszerkeszteni – akár egy kötegelt állományt, akár egyéb szöveges dokumentumot. Edit, Norton Editor, MS-Word, Write, WinWord. Táblázat – és Adatbázis kezelők A második leggyakoribb alkalmazási terület az adatbázis kezelés. Az adatbázis kezelő programok nagy része konkrét alkalmazásra vannak kifejlesztve, ám vannak olyan általános célú alkalmazások is, melyek segítségével az operátor maga alakítja ki az adatbázis struktúráját, ill. a kezelésének lehetőségét. Alkalmazási területek a Pénzügyi és Statisztikai adatok feldolgozása, grafikonok, diagramok készítése. Ismertebb alkalmazói programok a Dbase, a Clipper, a FoxPro, a Quattre, az Excel, az MS-Acces… Grafikai programok Az alkalmazási területek egyik fontos része a rajzoló, animáció készítő programok. A Windows PaintBrush, vagy Paint programja, a PhotoStyler, PhotoShop, a legismertebb profi alkalmazás a CorelDraw.
Tervező programok A jól bevált grafikai, ún. rajzoló programok tervezési feladatokra már nem alkalmasak. Egy nyomtatott áramkört, vagy egy épületet speciális tervező programmal lehet csak elkészíteni. Ezeket ún. CAD programoknak nevezik. Prezentációkészítő programok A multimédia térhódítása olyan alkalmazások kifejlesztését tették szükségessé, melyekkel egy előadó színvonalas, igényes bemutató előadást készíthet, bármilyen hanganyag, képanyag alkalmazásával. Kommunikációs programok Gyakran van szükségünk adatok átadására. Ennek sokáig egyetlen módja volt, hogy floppyra kimásoltuk az illető dokumentumokat. Ennek biztonságosabb és sokkal gyorsabb módja, ha két gépet összekapcsolunk. A fizikai kapcsolat azonban még nem elég, olyan programokra is szükség van, amelyek a kommunikációt is megvalósítják a két gép között. Továbbá az Internet térhódítása a távoli országok, földrészek gépei közötti kommunikációt is megoldják. Oktató programok A multimédia alkalmazása az oktatás területére is bevitte a számítástechnikát. Nyelvoktatás, bemutató anyagok… Játékok A számítógépre készült programok legnagyobb többsége a játék. Egyedi fejlesztésű speciális programok Az egyéni igények szerint kifejlesztett, speciális feladatok megoldására alkalmas programok.
Felhasználhatóság szerint
Kereskedelmi szoftverek… A kereskedelmi forgalomban kapható szoftverek, felhasználhatósági jogokat, kikötéseket tartalmaznak. Shareware szoftverek… Szabadon használható szoftverek, de időkorláttal. Ez azt jelenti, hogy ha hosszú távon használni szeretnénk, akkor regisztráltatni kell bizonyos díj fejében. Freeware szoftverek… Az ilyen típusú programok szabadon használhatóak, időkorlát nélkül, de a fejlesztők a szerzői jogaikról nem mondanak le, így értékesítéshez nincs joga a felhasználónak. Demonstrációs ( demo ) szoftverek Bemutató céllal készült olyan programok, mely az új fejlesztésű szoftverek bizonyos részleteit tartalmazzák.
