Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar
INFORMATIKA fıiskolai jegyzet a Radiológiai Asszisztens Szak hallgatói számára
Készítette: Imre Zoltán
2
Elıszó Döntésemet ezen jegyzet megírásában jelentısen motiválta, hogy munkahelyemen több röntgenasszisztens(nı) egymástól függetlenül segítséget kért tılem az egyetem fıiskolai kara által szervezett munka melletti fıiskolai tanulmányaihoz az informatika tantárgy kapcsán. Eleinte szóbeli kérdések merültek fel egy-egy adott személy egy-egy adott problémájához kapcsolódóan, majd jelentkeztek olyan kérdések is, melyek egy egész csoportnak jelentettek nehézséget. A késıbbiekben felmerült az igény, hogy a válaszaimat írott formában is adjam közre a késıbbi egyéni felkészülés támogatása érdekében. Tekintettel az asszisztensek informatikailag gyenge elıképzettségére, valamint az informatikai gondolkodásmód hiányára, a számukra adott válaszaim inkább törekedtek a lényeg megérttetésére, mint szakmailag abszolút korrekt részletek megismertetésére. Ebben segítségemre volt, hogy már három éve mint részt veszek orvos-egyetemisták informatikai oktatásában, közelebbrıl a radiológiai –és bármely más digitális képalkotó modalitás- képfeldolgozó és képtovábbító rendszer ismertetésében (Picture Archiving and Communication System -PACS). Reményeim szerint mind a fiatalabb, mind pedig az idısebb asszisztensek számára sikerült jó néhány informatikai, számítástechnikai fogalmat tisztáznom, melyet a további munkájukban hasznosan alkalmazhatnak. A fentiek alapján úgy éreztem, szükséges írnom egy fıiskolai jegyzetet, mely egyrészt megismertetné a Hallgatókat napjaink legelterjedtebb -és általuk is sőrőn használtszoftvereivel, másrészt szakirányú ismeretként általános egészségügyi, majd szőkebben radiológiai adatnyilvántartási, és ezen belül radiológiai digitális képfeldolgozással és képtárolással kapcsolatos ismeretanyaggal. Jegyzetem elsı fele (általános informatika, szoftverismertetés) tárgykörében több igen jó könyv van jelenleg is forgalomban, ezzel szemben a jegyzet második felében szereplı orvosi informatikai, ezen belül radiológiai, illetve radiológiai digitális képalkotás, valamint egészségügyi finanszírozás terén magyar nyelven nem érhetı el oktatási célra alkalmas szakirodalom. Ez a jegyzet tehát egy kötetben tartalmazza az általános informatikai ismereteket és az egészségügyi informatikai szakismereteket.
3
Bevezetés Sok szeretettel üdvözlöm a kedves Hallgatót az Informatika címő tantárgy kapcsán. Az informatika -mint olyan- át-és átszövi mindennapjainkat, egyre terjed a hétköznapokban; csakúgy a munkahelyeken, mint az otthonokban. Szeretném, ha az informatika szó elveszítené misztikus homályát, és egy olyan kifejezést jelölne, amit a maga természetességével a hétköznapok munkájában mint munkaeszközt, mégpedig a munkát megkönnyítı munkaeszközt jelentené. Nos, míg idáig eljutunk, hosszú és rögös út áll elıttünk. Én minden igyekezetemmel azon fáradozom, hogy a rögöket –legalábbis legtöbbjét- az útról a padkára dobjam, a lehetı legegyszerőbben és közérthetıen magyarázzam el az informatikai kérdések zömét, azonban az utat magát a kedves Hallgatónak kell végigjárnia. A fentiek tükrében tehát nem száraz informatikai szakszöveget olvas a kedves Hallgató, hanem néhol bizony elég szájbarágós módon összeállított segédletet, mely igazodik a Hallgató nem informatikai beállítottságához, és igyekszik az informatikát elfogadtatni és megszerettetni a Hallgatóval.
4
I. rész Általános informatika
5
A számítógép
Történeti áttekintés
Az eszközök fejlıdése Már az ısember is számolt. Ehhez a mővelethez -mondhatni kézenfekvı módon- az ujjait használta. Az ujj latin neve digitus, innen származik a számjegy angol neve: digit. A tíznél nagyobb számokkal azonban bajban volt, mert mégsem sorakozhatott fel a fél horda a barlang elıtt egy kis vasárnap délutáni számoláshoz. Ezért hát nagyobb számok megjelenítéséhez köveket rakosgattak sorba vagy edényekbe, illetve csomókat kötöttek bırcsíkokra; a kapott eredményt pedig a barlang falára mázolták, vagy csontokba faragva ırizték. A kövek, csontok és csomók kezelése persze túl nehézkes volt, ezért kialakult az átváltásos számábrázolás. Mezopotámiában például a hatvanas számrendszer alakult ki, míg az angolszász népek között a tizenkettes, a rómaiaknál pedig a tízes. A számolás egyik elsı ismert segédeszköze a világ szinte minden táján 3-4 ezer éve különbözı formában feltőnı abakusz volt. Ez az eszköz igen nagy népszerőségre tett szert, mivel meglehetısen gyorsan lehetett rajta elvégezni a négy alapmőveletet. Alapváltozatában vágatokba helyezett apró kövekbıl állt. A kövecske latin neve a calculus, innen származik a mai kalkulátor szó. Az abakuszt golyós számolótáblává tökéletesítve a XVI. századig, mint legfıbb számolást segítı eszközt használták, és egyetemeken tanították a vele való mőveletvégzést. A tényleges számolóeszközök megjelenését a gazdaság, és azon is belül annak fı húzóereje, a hajózás kényszerítette ki. A csillagászoknak és a térképészeknek egyre pontosabb térképeket kellett készíteniük a megnövekvı navigálási igények miatt. A XVII. században a hajózási és csillagászati térképek készítése, az ehhez szükséges számítások elvégzése hosszadalmas és idegırlı munkát jelentett. Az igazi áttörést a technológiai fejlıdés, a fémmegmunkálás finomodása hozta. A német Wilhelm Schickard thübingeni egyetem matematika, csillagászat és héber nyelv professzora 1623-ban leírt egy olyan számológépet, amelyben egymáshoz illeszkedı tíz- és egyfogú fogaskerekek vannak. Ezen, a fordulatszámlálók elvő gépen mind a négy alapmőveletet el lehetett volna végezni, ha egy tőzvész nem semmisíti meg a készülı példányt. Még ebben az évben Schickard levélben megküldte a szerkezet vázlatait Kepplernek, melyben kifejti, hogy az összeadást és a kivonást teljesen, a szorzást és osztást részben automatizálta. 1957-ben a Keppler hagyaték vizsgálatakor találták meg a levelet és benne a készülék rajzait. Ezek alapján az IBM 1960-ban megépítette a gépet, amely mőködıképesnek bizonyult.
6 Az elsı úgymond „szériában gyártott” számológépet 1642-1644 között a fizikusként és filozófusként is ismert Blaise Pascal (1623-1662) készítette el, az idık folyamán összesen hét példányban. Az automatikus átvitelképzéssel mőködı gépet királyi adószedı apja számolási munkájának megkönnyítésére tervezte. A gép csak az összeadást és a kivonást ismerte, a szorzást és az osztást nem. Egy példány Párizsban, a Conservatorie des Arts et Métiers-ben, egy másik példány a londoni Science Museumban tekinthetı meg, mőködıképes állapotban. Pascal számológépét a Lipcsében született Gottfied Wilhelm Leibniz fejlesztette tovább, mely 1671-re készült el. Ez a gép volt az elsı, amely közvetlenül végezte el az osztást és a szorzást, valamint kiegészítı mővelet nélkül a kivonást. Leibnitz vetette fel elsıként a kettes számrendszer alkalmazását is e készülékekben. 1673-ban a készüléket nagy érdeklıdéssel fogadta mind az Académie des Sciences (Tudományos Akadémia) Párizsban, mind a Royal Society (Királyi Természettudományi Társaság) Londonban. A korszerő számítógépgyártást az angol Charles Babbage (1791-1871) alapozta meg. 1822-ben értekezést írt Sir Humpry Davy-nek, a Royal Society akkori elnökének a matematikai és hajózási táblázatok kiszámításának automatizálásáról On the Theoretical Principles of the machinery for Calculating Tables (táblázatok kiszámítására alkalmas gépek elméletének alapjairól) címmel. Babbage -kollégái erıteljes nyomására- a királyi kincstárhoz fordult anyagi támogatásért. A pénzügyminiszter1823-ban jóvá is hagyta a támogatást, mivel az új szerkezet segítségével pontosítani lehetne a hajózási táblázatokat. Sajnos Babbage egészsége 1827-ben megrendült és külföldre utazott. Gyógykezelésébıl hazatérve újabb kincstári támogatást kért és kapott, amibıl folytatta a gép építését, azonban 1833-ban abbahagyta a munkát. Több évi huzavona után 1842ben közölte vele az akkori pénzügyminiszter, hogy a tervet a maga részérıl halottnak tekinti. Babbage nem folytatta tovább a gép megépítését. Babbage elsı gépterve, a Differencial Engine (differenciagép) szolgált Georg Scheutz (1758-1873) stockholmi ügyvéd és lapkiadó nyomdász munkájának alapjául. Scheutz 1834-ben olvasott a differenciagéprıl és úgy gondolta, hogy ilyet ı is tudna építeni. 1837-tıl fiával együtt 15 éven át dolgoztak gépük létrehozásán. Az elkészült gép az I. számú Scheutz differenciálmotor néven vált ismertté és az 1855-ös párizsi világkiállításon aranyérmet nyert. A gép két különálló részbıl állt, egy számításra és egy nyomtatásra alkalmas mechanizmusból. Ez volt az elsı számológép, amely nyomtatásban is kiadta az eredményt. Charls Babbage halála után munkáját fia, H. P. Babbage folytatta. A fejében körvonalazódó gép alapötlete merıben különbözött apja differenciagépétıl. Az ötletet az 1805-ben a francia Jozeph Marie Jaquart által bevezetett szövıszék hozta meg. Ezen a szövıszéken a mintát egymás utáni kártyákon lévı lukak jelentették, melyek alapján a gép főzte a cérnákat. Ez a mai értelemben vett lyukkártya, amely tetszıleges számban ismételhetı programot tárolt. H. P. Babbage gépében, az Analythical Engine-ben ezer tengelyen 50 helyi értékő számoknak megfelelı számkerekeket szándékozott elhelyezni. A készülék bonyolultsága miatt nem valósulhatott meg saját korában.
7 A soha el nem készült gépre Ada Byron (1815-1852), Lord Byron költı lánya írt programokat, így ıt tekinthetjük az elsı programozónak. (İróla nevezték el az Ada programnyelvet.) Az amerikai számítógépipart egy lyukkártyás berendezés alapozta meg. Az Egyesült Államok Belügyminisztériumának Népszámlálási Hivatala (Census Office of the United States Department of Interior) már 1880-ban felvetette a kérdést, hogy a mindenfelıl bejövı adatok feldolgozásának legalább egy részét jó lenne gépesíteni. A módszer, amelyet John Shaw Billings (1839-1913) és Herman Hollerith (1860-1929) alkalmazott, a lyukkártyán alapult. Hollerith 1879. októberétıl 1883. augusztusáig tatozott a Népszámlálási Hivatal állományába, majd egy évre rá állást kapott a szabadalmi hivatalban. Ezt követıen népességi statisztikák feldolgozásával foglalkozó gépet kezdett építeni, melyre 1889ben kapta meg a szabadalmat. Ezt a rendszert már 1890-ben használták is. E munkája mellett kiépített egy kereskedelmi szervezetet is, a Tabulating Machine Company-t, 1911-ben ez a szervezet átalakult Computer Tabulating Recording Company-vé, amely kis társaságból lett 1924-tıl kezdve az International Business Machine Company, azaz napjaink kék óriása, az IBM. A másik személy, John Shaw Billings már az 1870-es népszámlálásban segítséget nyújtott egy élelmezési kérdéssel kapcsolatban. Billings ırnagy szemmel láthatóan nagy adminisztrációs tehetséggel és érzékkel rendelkezett. 1876-ban kinevezték a John Hopkins Alapítvány egészségügyi tanácsosává. Itt fontos szerepet játszott kórházak és más egészségügyi intézmények közegészségügyi problémáinak megoldásában. 1891ben elıadás-sorozatot tartott a Pennsylvaniai Egyetemen higiéniáról és élettartamtáblázatokról, 1893-ban pedig az egyetemi kórház igazgatójává nevezték ki. 1895-ben kilépett a hadseregtıl és az egyetem higiéniai tanszékének professzora lett. 1896-ban az egyetemet elhagyva megalapította a mai New Yorki Közkönyvtárat. Visszatérve a népszámlálásokra: az 1880-as és az 1890-es népszámlálások alkalmával Billingset bízták meg az élettartam-táblázatokkal kapcsolatos munkákkal. Billings az olyan fontos jellemzıket, mint pl. hogy a személy férfi-e vagy nı, hazai születéső vagy külföldi, stb. lyukszalagra rögzítette. Ezt a szalagot érintkezıkkel olvasta le; ha volt lyuk, az érintkezı keféje lesüllyedt, és zárta az áramkört, ha nem volt lyuk, akkor nyitott maradt az áramkör. Az áramkörzáródásokat egy elektromechanikus számláló számolta. Csakhogy az 1880-as népszámlálás adatainak teljes feldolgozása -az adatlapok kézi feldolgozása miatt- több mint 7 évig tartott, és ezen még a lyukszalagra való felvitel sem segített. Tekintettel arra, hogy a népesség gyorsan növekedett, így az 1890. évi népszámlálás adatlapjainak feldolgozása elıreláthatólag már több, mint 10 évig tartott volna, vagyis elıbb kellett volna megtartani az 1900. évi népszámlálást, mint hogy az 1890. évi eredményei rendelkezésre álltak volna. Éppen ezért egy olyan új módszert kellett kidolgozni, ami képes felgyorsítani a népszámlálási adatok feldolgozását. Az 1890-es népszámlálás alkalmával lyukszalag helyett már egyedi kártyákat alkalmaztak, így a kártyákat különbözı helyeken, különbözı emberek (maguk a számlálóbiztosok) készíthették el a népszámlálás alkalmával. Az 1890-es népszámlálás adatainak Hollerith rendszerével való feldolgozása olyan sikeres volt, hogy már egy
8 hónappal azután, hogy a népszámlálás adatai Washingtonba beérkeztek, Robert P. Porter -a népszámlálás fıfelügyelıje- bejelenthette az eredményt. Hollerith a szóban forgó kártyákat 6 5/8-szor 3 1/4 hüvelykesre tervezte (kb. 17 x 8 cm) és 288 helyen lehetett azokat kilyukasztani. Azért kellett ezt a méretet választania, mert a Szövetségi Nyomdában ekkor ilyen méretőnek gyártották az akkori egy dolláros pénzjegyeket. Érdekes, hogy a lyukkártyák azóta is ekkorák. Az USA-ban az 1930-as években többekben is felvetıdött a számolást segítı elektromos gépek alkalmazásának lehetısége. Hollerith lyukkártyás gépeit csak 1928ban kezdték el csillagászati táblázatok készítésére széles körben alkalmazni. Az újzélandi Leskie John Comrie (1893-1950) készített pár táblázatot a Hold pozíciójáról (On the Conctruction of Tables by Interpolation - táblázatok kiszámítása interpolációval) Ez a szinte jelentéktelen könyvecske egy döntı lépésnek bizonyult, hiszen az eredetileg statisztikai céllal készült gépet most elıször vették igénybe tudományos célra. Az elsı jelentıs sikerő, jelfogókkal mőködı, mechanikus rendszerő számológépet Konrad Zuse berlini mérnök alkotta meg. A csupán mechanikus Z1, majd a már jelfogókkal ellátott Z2 után megépítette a Z3-at, a világ elsı, jól mőködı, programvezérléső, kettes számrendszerben dolgozó elektromechanikus számológépét. Zuse gépei Babbage készülékeihez hasonlóan mőködtek, de reléi révén sokkal gyorsabban. Zuse nagy tragédiája, hogy a náci Németország nem értékelte a munkáját. Zuse gépe a ma is használatos lebegıpontos számábrázolást alkalmazta, és a vezérléshez egy ugyan kezdetleges, de programozási nyelvet (Plankalkül) használt. 1937-ben Howard H. Aiken kifejtette, hogy szerinte mi lenne fontos egy elektronikus számítógépben (Proposed Automatic Calculating Machine - javaslat egy automatikus számítógépre). T. H. Brown figyelmét nem kerülte el a javaslat, aki munkatársaival meglátogatta Aikent, mellyel 1939-ben megkezdıdött az együttmőködés az IBM-mel, amely 1944-re elkészült az IBM Automatic Sequence Controled Calculator (IBM Automatikus Sorosan Vezérelt Számológép), melyet az év augusztus 7-én Thomas J. Watson az IBM nevében az egyetemnek ajándékozta. A gép beceneve Mark-I. volt. Hamarosan megépült a Mark-II., III., és IV., amik a sorozat elsı tagjának továbbfejlesztett változatai voltak. Az elektromechanikus gépek zsákutcáját mi sem jellemzi jobban mint az, hogy az ENIAC néven megépült elsı elektronikus gép ugyanabban az évben készült el, mint a Mark-II. (1946.), a mőködési sebessége pedig ötszázszorosa volt. Mindeközben a II. Világháború alatt a tudósok és matematikusok egy csoportja a Bletchley Parkban (Londontól északra) létrehozta az elsı teljesen elektronikus digitális számítógépet, a Colossust. A gép 1943. decemberére készült el, 1.500 elektroncsövet tartalmazott és összesen 10 ilyen gép készült. Az egyiket rejtjelezett német rádióüzenetek megfejtésére használta sikeresen egy csoport, melyet Alan Turing vezetett. A németek Enigma nevő rejtjelét is ezzel a géppel fejtették meg. Hadászati téren fontos volt a tüzérség ellátása minél pontosabb lıelem-számítási táblázatokkal, ezen igény kielégítésére alapították meg 1944-ben a Ballisztikai Kutató laboratóriumot (Ballistic Research Laboratory). A laborban volt néhány a szabványos
9 IBM lyukkártyás gépekbıl, valamint az IBM készített egy speciális szorzógépet is külön a laboratóriumnak. A háborús idıkre való tekintettel egyértelmő volt a cél, hogy a ballisztikai lıelemszámításokból minél többet és minél pontosabbat kell produkálni a lehetı legrövidebb idı alatt. Nyilvánvalóvá vált, hogy a mechanikus illetve elektromechanikus gépek nem tudják produkálni a kívánt sebességet. Érdekes adat, hogy egy tipikus röppálya kiszámításához kb. 750 szorzásra volt szükség, valamennyit legalább 4, de inkább 6 tizedes pontossággal. Az elektromechanikus jelfogó helyett megjelent az elektroncsı, részint mint a jelfogót kiváltó kapcsolóelem, részint mint tároló. A munka 1943. május 31-én kezdıdött. A gépezet, amely ekkor még csak a tervezıasztalon létezett, az Electronic Numerical Integrator And Computer (Elektronikus Numerikus Integrátor És Számítógép) nevet kapta. Az ENIAC-ot 16 fajta, 17.468 darab elektroncsı, hozzávetıleg 70.000 ellenállás, 7.200 kristálydióda, 10.000 kondenzátor, 4.100 relé alkotta, kb. 2,5 méter magas, és 40 méter összes hosszúságú szerelvényfalon, melyet egy 30 méternél hosszabb teremben helyeztek el. Az ENIAC teljesítményfelvétele 174 kW volt, tömege 30 tonnát nyomott. További érdekességként említem meg, hogy az akkoriban meglehetısen megbízhatatlan elektroncsövek állandóan elromlottak, viszont ebben a kuszaságban lehetetlen volt a hibás elektroncsövet záros idın belül megtalálni. Épp ezért az üzemeltetık azt az elsı látásra furcsa eljárást alkalmazták, hogy egyszerre cserélték ki az összes elektroncsövet, amikor azok várható élettartamuk felénél jártak. Az ENIAC átlagosan 2-5 órát mőködött, majd 1-2 napos hibakeresés, karbantartás és felprogramozás következett. A gép 1955-ig mőködött, majd múzeumba került. Ugyancsak híressé vált az ENIAC utóda, a mőködését 1949-ben kezdı EDVAC (Electronic, Disckete VAriable Computer) is, amely az elsı belsı programvezérléső, elektronikus, digitális, univerzális számítógép. Ez már valamivel megbízhatóbban mőködött mint az ENIAC, de lényegében ugyanazok voltak a bajai. Az elsı sorozatban gyártott számítógép az 1951-ben elkészült UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer) volt. Ekkor a világon már hat számítógép üzemelt. Ekkor hangzott el az IBM akkori elnöke, Thomas Watson azóta híressé vált mondata: „Úgy gondoljuk, hogy a világpiacon talán öt darab számítógépet tudnánk eladni.” Ennek ellenére cége is bekapcsolódott a versenybe. A jóslat nem, de a döntés igen sikeresnek bizonyult. A programozás ekkor még vagy huzalozással1, vagy gépi kódon történt, mely meglehetıst matematikaközpontú volt. Egy angol atomtudós fejlesztette ki azt a programot, mely a funkcióra utaló emlékeztetı szavacskákat (mnemonikokat) tartalmazva könnyebbé tette a programozást. Ez a nyelv az Assembly nyelv volt, mely a késıbbiekben jelentısen elterjedt, illetve más nyelvek alapjául szolgált. Az 1948-ban feltalált tranzisztort csak 1958-ban építették be kapcsolóelemként elıször a rövid élettartamú elektroncsı helyett. 1965-ben feltalálták az integrált áramköröket (IC), amik segítségével az addigi monstrumok lényegesen kicsinyíthetıkké váltak. Az IC-k kezdetben mint 16, majd 64 bit tárolására képes memóriaként jelentek meg a számítástechnikában. Elkészült az IBM 360-as, majd a 370-es típusa, mely gépekbıl már nagyobb sorozatot is kiadtak, ezzel átütı sikert érve el. Az új géptípus magával hozta a programozási nyelvek új nemzedékének megjelenését is: a PL/1 és a Basic 1
Az egyes áramköri elemek, logikai kapuk megfelelı sorrendben történı összekötésével létrehozott áramkör kialakítása
10 nyelv mellett ekkor alakult ki a Pascal nyelv2 is. Az operációs rendszerek terén a UNIX (e: juniksz) megjelenése hozott áttörést. Az Intel (Integrated Electronics) által 1971-re kifejlesztett elsı, Intel 4004 jelzéső mikroprocesszor ugyan egy nagyobb tárolókapacitású memóriát célzó fejlesztés melléktermékeként jött létre, mégis ez a négybites áramkör indította el a mai, tömegmértékben gyártott számítógépek fejlesztését. Késıbb a 8 bites Intel 8008, majd a 8080 jelő processzorok tömeggyártása követte. 1974. júniusában jelent meg a piacon az elsı 8 bites processzor, a 8080 továbbfejlesztett változata, a 8088-as mikroprocesszor, melyre az IBM 1981. áprilisára megépítette az elsı PC-t. 1976-ban megjelent a home computer (otthoni számítógép) kategória, mely eleinte inkább csak technikai érdekesség volt, késıbb pedig a gyermekek szórakoztatására íródott játékprogramok révén vált egyre népszerőbbé. A home computerek igazi sikerének oka többek közt abban keresendı, hogy William Gates3 és Paul Allan elkészítette a Basic nyelv egy változatát erre a gépkategóriára, jelesül egy Altair gépre. A fordítóprogram ugyan elfoglalta a 4 kbyte-os memóriájú gép 2 kbyte-ját (azaz a felét), de a fennmaradó területen az akkori idıkhöz képest meglehetıst kényelmesen lehetett programozni. Bár a legelsı home computert az amerikai Atari cég dobta piacra, idehaza mégis inkább a Commodore, a ZX Spectrum, a hazai gyártású Videoton házi számítógép, illetve az oktatási intézményeknek szánt HT 1080 és 2080 típusok váltak ismertté és elterjedtté. Visszatérve az Intel 8088-as processzorára épülı IBM PC-hez, erre a gépre a fentebb említett Bill Gates által alpított Microsoft írt CP/M alapjain nyugvó operációs rendszert, a DOS-t (Disk Operation System). Érdekes történet, hogy maga az IBM sem bízott igazán a PC kategória széleskörő elterjedésében, épp ezért nem is pazarolta szoftverfejlesztıi drága idejét operációs rendszer megírására, inkább külsısökkel íratta meg azt. A sors fintora, hogy a Microsoftot pont az IBM megrendelésére írt operációs rendszer emelte néhány év alatt óriásvállalattá, mert hiszen minden eladott PC-re operációs rendszer is kell; ahogy felfutott -az idıközben már nem kizárólag IBM általiPC termelés, úgy futott fel az Microsoft operációs rendszer eladások száma is. Az eredeti elképzelések szerint az IBM a piackutatások alapján maximum évi 10.000 db PC kategóriájú gép eladását tartotta lehetségesnek. A konkurencia elég hamar felismerte a PC kategória elınyeit, várható térhódítását, és a Compaq már 1982-ben (!) piacra dobta a saját IBM PC hasonmását. Az IBM PC megjelenésekor technikailag nem tudott versenyre kelni a sokkal jobb minıségő Apple gépekkel, de volt egy óriási elınye velük szemben: olcsóbb volt. Az IBM bemutatóját a szakma ugyan fanyalogva fogadta, de a nagy cégek és kormányhivatalok az olcsóbb ár miatt inkább ezekbe a gépekbe ruháztak be. 1984-re már kétmillió PC kategóriájú számítógép volt használatban. (V.ö. az IBM fentebbi elızetes piackutatásával.) A parancsorientált operációs rendszereken az Apple lépett túl elıször azáltal, hogy grafikus felhasználói felülető operációs rendszert fejlesztett ki; a felhasználók kezébe egeret adott, és így kiváltotta a hosszú, unalmas parancsok begépelését. Az IBM PC-k 2 3
Blaise Pascalra emlékezve William becézve Bill; Bill Gates jelenleg a Microsoft szoftveróriás tulajdonosa
11 ezt a módszert jelentıs késéssel követték a már többször emlegetett Microsoft cég által kifejlesztett Windows operációs rendszerrel. A 80-as évek a PC-k elterjedését, áruk csökkenését és teljesítményük növekedését hozták. A kezdetek igen szerény teljesítményő asztali gépeit fokozatosan egyre újabbakra és jobbakra cserélték, míg a mai gépek már valóságos erımővek ezek mellett. (Érdemes lehet kb. 10 év távlatából majd visszatekinteni a mai „nagyvasakra”.) Az Internet rohamos fejlıdése a 90-es évek igazi sikersztorija. A WWW (World Wide Web) nyújtotta lehetıségek szélesre tárták a világ megismerésének kapuit, ezáltal vált az Internet napjaink információs szupersztrádájává. A személyi számítógépek és a processzorok története Mivel a személyi számítógépek története nagymértékben összefonódik a bennük található processzorok történetével, ezért vesszük együtt a kettıt. Az Intel (INTegrated ELectronics) céget 1968. augusztusában alapította meg Andrew Grove (Gróf András), Gordon Moore és Robert Noyce. Moore és Noycle a Fairchild Semiconductorból vált ki, a vegyész Grove a Berkley Egyetemrıl csatlakozott hozzájuk. Noyce kifejlesztett egy fotokémiai eljárást, amivel számtalan tranzisztort lehetett egyetlen lapkára építeni. Akkoriban még kizárólag nagygépek léteztek, és ún. ferritmagos (ferritgyőrős) memóriát használtak. Az Intel ezekhez kezdett el félvezetı memóriákat gyártani, amelyek lényegesen kisebbek és olcsóbbak, megbízhatóbbak voltak és sokkal kevesebb energiát fogyasztottak, mint bármelyik vetélytársuk, bár ez utóbbi szempont akkoriban még lényegtelen volt. Elsı termékük 1969. áprilisában egy 64 bites, azaz 8 byte-os statikus memória volt (Schottky bipoláris RAM). 1971-ben jelent meg az Intel a világ elsı mikroprocesszorával, az Intel 4004-gyel, ami 4 bites volt. Nagyszámítógépekre természetesen már addig is készítettek számtalan processzort, de azok több különálló áramkörbıl álltak. Elıször az Intelnek sikerült mindezt belezsúfolnia egyetlen kis lapkába. 1974-ben jelent meg az Intel a 8080-as processzorral, majd 1976-ban a 8085-ös, melyet a világ legelsı PC-jébe, az Altairba építettek. (Érdekes, hogy az Altair a nevét a Star Trek televíziós sorozatban szereplı Enterprise őrhajó kalandjaiból kapta.)A 8085-ös processzor kiskereskedelmi ára 395 dollár volt megjelenésekor. 1978. júniusában jelent meg a cég elsı 16 bites processzora, a 8086-os. Egy évvel késıbb készült el a 8088-as, ami belül azonos volt a 8086-ossal, de külsı adatbusza csak 8 bites volt. Ez csökkentette ugyan a teljesítményt, de jóval olcsóbb felépítést tett lehetıvé. 1980-ban a 8086/8088-as processzorokhoz kifejlesztették a 8087-es coprocesszort, amely az elsı matematikai segédprocesszor volt a világon. Az IBM 1981. júliusában bejelentette az elsı IBM PC-t, amibe az Intel 8088-as processzora került, mely mellett egy üres foglalat volt található a 8087-es segédprocesszor számára. Abban a szakemberek többsége egyetértett, hogy a 8088-as nem a legjobb 8 bites processzor ami kapható volt akkoriban, de megbízható és olcsó. Az IBM hamarosan továbbfejlesztette az eredeti konstrukciót, a szalagos háttértárat lecserélte floppyra, a csak szöveget megjeleníteni tudó MDA monitorokat helyett már grafikára is alkalmas CGA vagy Herkules monitort kínáltak, valamint megnövelték a
12 gép sebességét. Az új rendszerhez természetesen ki kellett találni egy új nevet is, amely az IBM PC/XT (eXtended Technology) lett. Ez a rendszer messze felülmúlta a PC sikerét és igen nagy anyagi hasznot hozott mind az IBM-nek, mind az Intelnek. 1982-ben jelent meg az Intel 802864-os processzora, melynek tervezésekor az Intel felismerte és elfogadtatta az IBM-mel, hogy ha egy felhasználó kiépített magának egy mőködı rendszert és azt lassacskán bıvítgette, akkor nem lesz hajlandó az egészet elölrıl kezdeni, majd néhány év múlva ismét elölrıl kezdeni, és így tovább. (A felhasználó a meglévı programjait kívánja tovább használni az évek alatt felgyülemlett adataival együtt, valamint az esetlegesen eddig megvásárolt hardvereszközöket továbbra is használni kívánja.) Éppen ezért a 286-os processzor úgymond felülrıl volt kompatibilis a régebbi processzorokkal, de igen sok újdonságot is tartalmazott. Az újítások legfontosabbika az ún. védett üzemmód volt, amely lehetıvé tette egyszerre több program egymás mellett történı futtatását. A valós módú (a korábbi 8088/8086 processzorok üzemmódja) és a védett üzemmód között sajnos csak egy teljes újraindítással lehetett átkapcsolni. Az IBM 1984. augusztusában hozta ki a 286-os processzorra épülı gépét IBM PC/AT (Advanced Technology) néven. Ez a géptípus már tovább javított grafikai képességekkel, EGA monitorral rendelkezett, illetve itt cserélték le a korábbi 84 gombos billentyőzetet 101 gombosra5. Érdekességképpen megemlítem, hogy 1982. februárjában történt egy olyan lépés, amelyet az Intel azóta nagyon megbánt: szövetséget kötött nagy riválisával, az AMDvel (Advanced Micro Devices), hogy közösen fejlesszék ki az új processzort, a 286-ost. Az akkori nem teljesen éles joghatárokkal rendelkezı szerzıdés azóta rengeteg pert és kölcsönös vádaskodást hozott. 1985. októberre készült el az Intel 80386-os 32 bites processzora, amelynek tervezésénél már figyelembe vették az idıközben szoftver-nagyhatalommá növekedett Microsoft tanácsait. A megbeszélések során világossá vált, hogy a védett mód csak akkor lesz sikeres, ha lehetıséget ad a korábbi, valós módú DOS alatti programok használatára, így a processzornak 3 üzemmódja van: a valós, a védett és a 386-os üzemmód. A valós mód teljesen azonos a 8088/8086-tal, a védett mód gyakorlatilag megegyezik a 286-os védett módjával, így a 286-osokra írt programok is futtathatóak rajta. A valódi újdonságot a 386-os mód jelenti, melyben lehetıség nyílik több program egyidejő alkalmazására, valamint létezik egy virtuális mód, amely alatt lehetıvé válik 8088/8086-ra írt programok futtatása egy virtuális 8088-as processzor emulálása útján. Az Intel 1988-ban jelent meg egy új 386-os változattal, a 386 SX-szel, és ekkor kapta meg a korábbi sorozat a DX jelet. A 386 SX belsı felépítése azonos a 386 DX-szel (32 bites), azonban külsı adatbusza csak 16 bites, míg a címbusza csak 24 bites; vagyis lebutították az eredeti processzort. Vajon miért? A 386 (DX) széria meglehetısen drága volt, és az elsı roham után nem kapkodták el az üzletek pocairól. Az SX viszont szoftveresen teljesen kompatibilis a DX-szel, és éppen a csökkentett szélességő buszai miatt beépíthetı a 286-os processzorra tervezett alaplapokba is, és minden 386-ra írt program futtatható rajta. 4
A 80286-tól kezdıdıen a processzorok közhasználatú megnevezésébıl elmaradt az elsı két számjegy (a 80), és csak az utolsó 3 számjegyre hivatkoztak a megnevezésnél. 5 Egészen a 90-es évek elejéig gyártottak olyan klaviatúrákat, amelyek alján egy XT/AT átkapcsoló volt található, mert a két géptípushoz való eltérı klaviatúra nem volt egymással felcserélhetı, így a kapcsolóval szerelt AT klaviatúrák használhatóak lettek az XT gépekhez is.
13 A hordozható gépek megjelenése és rohamos elterjedése megszülte az igényt az alacsony fogyasztású processzorok iránt. Ezt az igény 1990-ben fedte le az Intel a 386 SL processzorral. A processzor energiafogyasztása az alkalmazott technológia miatt drasztikusan csökkent, illetve a processzor információveszteség nélkül leállítható volt, így a hordozható gépek akkumulátorai lassabban merültek le. A kor elırehaladtával felmerült az igény egy újabb, gyorsabb processzor iránt. Természetesen tudnia kellett a x86-osok (286, 386) kódjait, de sokkal gyorsabban kellett mőködnie. Az új processzort 1989. áprilisában mutatta be az Intel, 80486 néven. Ez a processzor nagy csalódást okozott, hiszen tulajdonképpen nem volt más, mint egy áttervezett 386-os. Ez a csip is 32 bites volt, melybe gyárilag beleépítették a 387-essel teljesen kompatibilis segédprocesszort, valamint kialakítottak egy 8 kbyte-os gyorsmemóriát (cache e: kes). A 486-osok terjedését kezdetben ugyanaz gátolta, mint a 386-osokét: túl drágák voltak. Ha a probléma ugyanaz, hát a megoldás is ugyanaz; 1991-ben piacra dobták a 486 SX változatot, ami azonos a 486-ossal, de nincs benne matematikai segédprocesszor. A 486 SX széria megjelenésétıl kezdve az eredeti 486-os szériát átkeresztelték 486 DX-re. 1993. márciusában az Intel bejelentette sorozata következı darabját, ami nem a logikusan következı Intel 80586-os nevet kapta, hanem Intel Pentiumnak nevezte el. Mi volt a névváltás oka? Az Intel jogi szabadalmi viták elkerülése végett döntött így, ugyanis egy számot nem lehet jogvédetté tenni, míg egy nevet igen. A konkurensek gyárthattak (AMD, Cyrix, stb.) 386-os, 486-os jelő processzort, de Pentium nevőt semmiképpen sem. Ezért kapta hát 80586-os processzor a Pentium nevet. A Pentium egyenes folytatása volt az x86-os sorozatnak, de több újdonságot is tartalmazott. Elsısorban a korábbi típusokkal szemben két utasítás végrehajtó egysége van, így megfelelı feltételek mellett két utasítást is végre tud hajtani egyszerre. A Pentium egy 32 bites processzor, amely a cache memóriával való kapcsolatra már 64 bites buszt használ. 1995. novemberében az Intel megjelentette a továbbfejlesztett modellt, a Pentium Pro nevő processzort, mely immáron teljes egészében 64 bites. Azonban magas ára miatt nem volt kelendı ez a processzor. Mivel a felhasználók igénye egyre szignifikánsabban a multimédia alkalmazások felé terelıdött, így az Intel a Pro-tól elfordulva 1997. januárjában megjelentette Az Intel Pentium MMX-et (MultiMedia eXtension). Az Intel a versenytársak (Cyrix Media GX illetve AMD K6 MMX processzorok megjelenése) miatt lépéskényszerbe került, és 1997. nyarán megjelentette a Pentium II nevő processzort, amely egyesíti a Pentium Pro erejét és az MMX multimédiás képességeit. Sajnos ez a processzort kizárólag egy Intel által gyártott, és jogilag védett alaplapba lehet betenni, ami elterjedését nehezítette. A magas árak miatti kereslet visszaesése és a vetélytársak olcsóbb processzorai miatt az Intel megint kettéosztotta a Pentium II sorozatát; a „lebutított” Pentium II lett a Pentium Celeron, míg a teljes modell neve Pentium Xeon. 1999-ben mutatta be az Intel a Pentium III-at, amely 70 új mikroutasítást tartalmaz, melyek túlnyomó többsége a 3 dimenziós megjelenítést, a szövegfelismerést illetve az Internetes megoldásokat támogatja.
14 A másik, széles körben használt processzorcsalád a Motorola cég MC680x0 sorozata, amelyeket elsısorban az Apple Macintosh, a Commodore Amiga illetve a Sun számítógépekben használtak, használnak elıszeretettel. A Motorola cég az Intel 8080-as processzorral kb. egyidıben hozta ki elsı processzorát, az MC6800-as 8 bites processzort, amelyet elsısorban ipari berendezésekben használtak. A számítástechnikára hatást gyakorolt processzorok elsı tagja egy teljesen új fejlesztéső -tehát nem az MC6800-as továbbfejlesztése- processzor, az MC68000-es. Ennek belsı regiszterei 32 bitesek, adatsíne azonban csak 16 bites. Az MC68000-es processzor egyszerősített változata az MC68008-as típus lett, amely csak 8 bites adatsínnel rendelkezett. A következı processzor az MC68010-es, amely már virtuális tárkezelést is tartalmazott. Ez a processzor 16 bites adatsínt és 24 bites címsínt tartalmaz, amellyel 16 MB memóriát tudott megcímezni. A módosított, MC68012-es processzor már 2 GB tárterület címzését tette lehetıvé. A Motorola elsı 32 bites processzora az MC68020-as, illetve annak tárkezelıvel bıvített változata, az MC6830-as processzor. Mindegyik 32 bites adat- és címsínnel rendelkezik, a címezhetı tartomány pedig 4 GB. Ez a két processzortípus igen nagyszámban került felhasználásra az idehaza is ismert különbözı Commodore Amiga számítógépekben, azonban más, nagyteljesítményő munkaállomások processzoraiként is ismert (Apple Macintosh). Az MC68040-es típus az MC6830-as gyorsabb változata, amely koprocesszort és gyorsító cache tárat is tartalmaz. Szólnunk kell a processzorok utasításkészlet alapján történı csoportosításáról is. Az utasításkészlet mindazon elemi utasítások összessége, amelyet a mikroprocesszor további utasításokra való bontás nélkül elvégez. Ezen elemi utasítások száma igen nagy fejlıdést mutat, a régebbi processzoroknál mindössze néhány tucat volt csupán, míg a mai rendszereknél több száz elemi utasítás található a processzorokban. Minél bonyolultabb egy processzor utasításkészlete, annál könnyebben lehet hozzá gépi kódú programokat írni, viszont sok idıbe telik ezen utasítások dekódolása. A programok sok esetben nem használják ki a processzor kibıvült utasításkészletét vagy mert az utasításkészlet nagyon célspecifikus (multimédiás utasítások) vagy mert a program az adott processzorcsalád egy korábbi típusára íródott, ahol is még nem volt jelen több olyan utasítás, amit az adott új típus már ismer. Egyszerőbb utasításkészlet esetében nehezebb gépi kódú programot fejleszteni az adott processzor alá, azonban az utasításdekódolás gyorsabbá válik. E két irány kettévált, és ez alapján beszélhetünk CISC (Complex Instruction Set Computers - komplex utasításkészlető), illetve RISC (Reduced Instruction Set Computers - csökkentett utasításkészlető) processzorokról. A PC ágazatban elterjedt Intel és a Motorola mikroprocesszorok CISK (azaz komplex utasításkészlető) irányvonalat képviselik.
15 Számítógép generációk A számítógépek fejlıdésének történetében négy generációt különböztetünk meg az alkalmazott technológia, és ezzel összhangban a számítógépek teljesítménye alapján. I. generációs számítógépek: Ezek a számítógépek az elektroncsöves elektronikai rendszerre épültek, melybıl eredıen hatalmas mérettel rendelkeztek, akár több teremnyi helyet is elfoglaltak. Az elektroncsövek hıtermelésébıl adódóan magas volt a környezet felé irányuló hıterhelés, illetve a túlmelegedés elkerülése érdekében jelentıs hőtési teljesítmény igény jelentkezett. Egyfelıl nagy energia-felvételt eredményezett az elektroncsövek felfőtése, másfelıl a hőtési teljesítmény is jelentıs energiát igényelt. Ezek alapján elmondhatjuk, hogy az elsı generációs számítógépek hatalmas energiamennyiséget emésztettek fel, ami költségessé tette az üzemeltetésüket. Tekintettel arra, hogy az elektroncsöveknek hosszú idıre volt szükségük a bemelegedéshez, ezért igen ritkán lehetett ezeket a gépeket leállítani. Leállások azonban elég sőrőn elıfordultak, elsısorban meghibásodások (elektroncsı hibák) miatt, másfelıl rendszeres karbantartást igényeltek. Az elsı generációs számítógépek maximum tízezres nagyságrendő mővelet elvégzésére voltak alkalmasak másodpercenként. (Ld. példának a fentebbi ENIAC, EDVAC, UNIVAC gépeket.) II. generációs számítógépek: Az elsı igazán nagy lendületet a számítógépek fejlesztésében az elektroncsı mint kapcsolóelem tranzisztorral való kiváltása jelentette (1958.). Innentıl kezdve a számítógép mérete kisebb lett -immáron elfér egy teremben-, kisebb hıtermelés mellett kisebb hőtési teljesítményt igényel, így alacsonyabb energiafelhasználással mőködik. Mivel a tranzisztort nem kell mőködés elıtt felfőteni, ezért gyorsabbá vált a gépek indítása, valamint az elektroncsınél jelentısen gyorsabb tranzisztor használata miatt a számítási kapacitás megtöbbszörözıdött, elérhette az akár százezer mővelet per másodpercet. A tranzisztorra épült rendszer megbízhatóbban mőködik és kisebb karbantartásigénye van, mint az elızı, elektroncsöves kialakításnak. III. generációs számítógépek: 1965-ben feltalálták az integrált áramkört (IC), amely további méret- és energia-felvétel csökkenést eredményezett növekvı mőveleti sebességgel és megbízhatósággal párosulva. Az IC alapú számítógépek sebessége már elérte a másodpercenkénti egymillió mőveletet. A nagytömegő IC gyártás olcsóbb alkatrészeket, ezáltal olcsóbb számítógépeket eredményezett. IV. generációs számítógépek: Az integrált áramköri elemek további méretcsökkenése, a nagy integráltsági fokú áramköri elemek megjelenése, felhasználása jellemzi ezt a generációt, kb. 1975-tıl kezdve. A méretcsökkenés ott tart, hogy típustól, felhasználási területtıl függıen akár
16 asztali, akár kisebb aktatáskányi hordozható méretben rendelkezésünkre állnak már számítógépek.
17
A bit és a byte Az információtárolás alapegysége a bit. A bit értéke vagy nulla, vagy egy. Másfél nem lehet. Mínusz kettı sem. Ezt úgy képzelhetjük el, hogy egy kétállású kapcsoló egyik állását elnevezzük nullának, a másikat egynek. Például a villanykapcsoló is ilyen; legyen nulla az állapota, ha le van kapcsolva (a szobában nem ég a lámpa), és legyen egy, ha fel van kapcsolva. Azt hiszem érezhetı, hogy nincs olyan, hogy fel van kapcsolva de még feljebb kapcsolom, vagy le van kapcsolva de még lejjebb kapcsolom. Olyan sem létezhet, hogy „mátyáskirályosan” fel is van kapcsolva meg nem is. Tehát vagy fel van kapcsolva, vagy le van kapcsolva; harmadik lehetıség nincs. Egy villanykapcsoló állapota tehát egy bittel jellemezhetı. Nos, most már tudjuk, hogy egy bit kétféle értéket vehet fel (lekapcsolt vagy felkapcsolt, azaz 0 vagy 1). Nos, mi történik, ha több bitet nézünk? Vegyünk egy újabb kétállású kapcsolót (mondjuk az asztali lámpáét). Az elızı példából láttuk, hogy a csillár vagy fel van kapcsolva, vagy nincs; másként nem lehet. Ugyanígy áll az asztali lámpa szénája is, ı sem kivétel. No akkor ezzel a két kapcsolóval hányféleképp tudjuk kapcsolgatni a két lámpánkat? Nézzük csak! A csillár kapcsolóját kétféleképp állíthatjuk (vagy fel van kapcsolva, vagy le). Minden egyes csillárkapcsoló állás mellett ugyancsak kétféleképp állhat az asztali lámpa kapcsolója, azaz a két lámpa összesen 2x2 féleképp, tehát négyféle eltérı módon lehet kapcsolva. 1. 2. 3. 4.
csillár kikapcsolva csillár bekapcsolva csillár bekapcsolva csillár kikapcsolva
(0), (1), (1), (0),
asztali lámpa kikapcsolva asztali lámpa kikapcsolva asztali lámpa bekapcsolva asztali lámpa bekapcsolva
(0) (0) (1) (1)
Egyetlen (kétállású) kapcsoló két különbözı állapotot vehet fel, két (kétállású) kapcsoló pedig együtt négy, egymástól eltérı állapotot reprezentálhat. A második kétállású kapcsolóval tehát megkétszereztük a lehetséges állapotok számát. Vajon a harmadik kapcsoló (mondjuk az ágy feletti olvasólámpa) beiktatásával megkétszerezhetjük az eddigi négy, egymástól eltérı állapotot nyolcra? Nézzük! Már csak az állapotok jelét (0 vagy 1) írom le, és a kedves Hallgatóra bízom, hogy ezt a lámpás hasonlatra leképezze. csillár asztali lámpa olvasólámpa 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
18 Mint látható, a harmadik kétállású kapcsoló is megduplázta az elıtte szereplı kettı darab kapcsoló által felvehetı négy egymástól eltérı állapotát nyolcra. Ezek szerint megállapíthatjuk, hogy minden újabb kétállású kapcsoló megduplázza az általuk megvalósítható, egymástól eltérı állapotok számát. Csúnyábban szólva ez azt jelenti, hogy minden újabb és újabb bit megkétszerezi a variációk számát. 1 bit: 2 állapot 2 bit: 4 (2x2) állapot 3 bit: 8 (2x2x2) állapot n bit
azaz 21 állapot azaz 22 állapot azaz 23 állapot azaz 2n állapot
Vagyis n számú bit 2n egymástól eltérı állapotot képes leírni. A bájtok kapcsán szólnunk kell azok prefixumairól is. Mint ahogy megszoktuk, hogy mennyiségeket nagyobb vagy kisebb egységekbe foglalunk, mint pl. 1000 m az 1 km, 1000 ml az 1 l, vagy 1000 g az 1 kg. Hasonlóképp van ez itt is, csakhogy a váltószám nem 1.000 (mert az nem „kerek” szám kettes számrendszerben), hanem 1.024 (210 azaz kettes számrendszerben felírva 1 000 000 000). 1kb 1Mb 1Gb 1Tb6
= = = =
1.024 byte 1.024 kb (1.024 x 1.024 azaz 1.048.576 byte) 1.024 Mb (1.024 x 1.024 x 1.024 azaz 1.073.741.824 byte) 1.024 Gb (1.024 x 1.024 x 1.024 x 1.024 azaz 1.099.511.627.776 byte)
Adatreprezentáció Az ember szeret rendszerezni, szeret apróbb dolgokból nagyobb csoportokat képezni; a Hallgatókból osztályokat, az orvosokból teameket, az elintézendı feladatokból munkakört. A csoportképzés a biteket sem kerülte el; egy 8 bites csoportot bájtnak (byte) nevezünk. 2 byte ad egy szót (word), 4 byte pedig egy dupla szót (double word)7. Tesszük ezt a csoportosítást azért mert a bitek egyenkénti megszólítása eléggé nehézkes volna, valamint fölösleges is. Gondoljunk csak arra, hogy egy bit csak kétféle állapot valamelyikét tartalmazza, amely önmagában igen kevés. Ezzel szemben a 8 bites byte 28, azaz 256 állapot valamelyikét jelenti. No, itt el is érkeztünk az adatreprezentáció témaköréhez. Tehát ott tartunk, hogy egy byte 256 különbözı érték egyikét veheti fel. Ez a 256 egymástól különbözı érték, ami a bitek értékeit képezı nullák és egyesek révén kettes számrendszerbeli számoknak feleltethetık meg (0-tól 255-ig8), ennyi különbözı állapot elég nekünk jó pár dolog kódolására. Pl. kódoljuk le a teljes angol ABC nagybetőit! No de ne csak a nagybetőket, hanem a kisbetőket is. Ne feledkezzünk ám meg a számokról, írásjelekrıl sem! Legyen pl. a 48-as kód a nulla kódja, a 49 az egyes kódja, az 57 pedig a kilencesé. 65-tıl 90-ig 6
Terrabyte A word -és ezzel együtt a double word- hossza rendszerfüggı, de mindig a byte 2 pozitív egészkitevıjő hatványszorosa (2, 4, 8 byte) 8 kettes számrendszerbeli alakjuk: 00000000-11111111; a kettes számrendszerrıl késıbb részletesen lesz szó
7
19 az angol ABC nagybetői, 97-tıl 122-ig pedig a kisbetők legyenek. Ily módon épül fel a számítástechnikában igen elterjedt ASCII kódrendszer (American Standard Code for Information Interchange). Tekintettel arra, hogy a betőket számokkal kódoljuk, valamint hogy a sorban következı számkódhoz a sorban következı betőt rendelték, így igen könnyő ABC rendbe sorolni a szöveges információinkat; elég sorrendbe szedni a betők (és egyéb karakterek) kódszámait. Ez eddig nagyszerő is, de én ugye mindig az angol ABC-rıl beszéltem. No és hol vannak a magyar ékezetes betők? (Á á É é Í í Ó ó Ö ö İ ı Ü ü Ő ő) Nekik nem jutott hely a többi bető között, a kódtáblázat alsó felében, csak a felsıben Eredetileg ugyanis az ASCII kódrendszer csupán 128 kódot tartalmazott (7 biten) az angol betők, számok, írásjelek és vezérlıkarakterek számára. Azonban az ASCII kódrendszer 8 bitesre bıvült (1 byte), melyen 256 kód szerepel; a korábbi 128 alap, plusz újabb 128 ún. kiterjesztett kód, mely kiterjesztett készlet tartalmazza a nemzetfüggı karaktereket. Az alapkódokat szokták az ASCII kódtábla alsó tartományának, míg a kiterjesztett kódokat felsı tartománynak nevezni. Mit jelent ez számunkra? Azt jelenti, hogy mivel az ABC-be rendezés valójában a karakterek kódjainak megfelelı sorba rendezést jelent, így a magyar ékezetes karakterek bizony csak a „z” után jönnek. Ez az oka annak, hogy ha a következıhöz hasonló, számítógépen ABC-be rendezett listát látunk: Asztalos Katalin Boros Gábor Bárka János (A „B” bető ugyan jó helyen van, de az „á” az „o” mögé csúszott) Cifra Ibolya Cérna Béla (A „C” bető ugyan jó helyen van, de az „é” az „i” mögé csúszott) ... Zala Noémi Ács Tünde (Az összes magyar ékezetes karakterrel kezdıdı név a lista végére kerül) Ónozó István Üveges Péter Látható, hogy az ASCII kódrendszer csak angol nyelvterületre biztosít korrekt ABC-be rendezést; míg a kódtartomány felsı részén több nemzeti változat alakult ki az idık során, mely nemzeti változatok a kódtábla felsı részét tekintve egymással inkompatibilisek. A létrejött nemzeti változatokat nevük azonosítja (pl. 437, 850, 852, CWI kódlap, stb.). Mint láthatjuk, a 256 lekódolható karakterhalmaz kevés az összes jelenlegi számítógépet saját nyelvén használni kívánó ország, továbbá az informatikai fejlıdés útjára lépı országok összes nemzeti nyelvi karakterének letárolására, valamint a számok, írásjelek, vezérlıkarakterek és egyebek számára. Mit lehet tenni? Ha kicsi a ház, rúgjuk ki az oldalát! Ne 8 biten kódoljuk le a karaktereket, hanem 16 biten (2 bájton). Ez 216 számú, azaz 65.536 különbözı állapot eltárolását teszi lehetıvé. Így már bıségesen elegendı az összes ma élı nyelv karaktereinek (betőinek) letárolására, beleértve a kb. 20.000 (húszezer) kínai írásjelet is. Természetesen figyelembe lettek véve a nemzeti sajátosságok is, így az „á” bető már a „b” elé került. Ezt az új kódrendszert Unicode (e: junikod) rendszernek nevezzük.
20
A kettes számrendszer Az elektronikus digitális számítógépek a kettes számrendszerben mőködnek, amit az indokol, hogy bizonyos áramköri elemek esetében két egymást kizáró állapot igen jól meghatározható és elkülöníthetı egymástól, ami a matematika nyelvére lefordítva kettes számrendszert indikál. Azonban a kettes számrendszer megismeréséhez ismerjük meg a helyértékes számábrázolás szabályait a mindennapi életben használt tízes számrendszer alapján! A számrendszerek valós számok ábrázolására szolgáló jelképek és ezek alkalmazására vonatkozó szabályok összessége. A legelterjedtebben az ún. helyértékes rendszerek használata terjedt el, ahol is a valós számot karakterek sorozata úgy ábrázolja, hogy minden számjegypozícióhoz szigorú rendben helyérték van rendelve, és az ábrázolt szám értékét a helyértékek és a hozzájuk tartozó alaki értékek szorzatainak összege adja. A helyértékek értéke a számrendszer alapszámának egészkitevıjő hatványival írhatók fel, mely hatványkitevık plusz/mínusz végtelen -mint szélsı értékek- között helyezkednek el.
1 000
100
10
1
0,001
10 000
0,01
100 000
helyérték
0,1
A tízes számrendszer felépítése:
105
104
103
102
101
100 10-1 10-2 10-3
A tízes számrendszerben a 452,7 a következıket jelenti:
105
alaki érték
104
103
102
101
100 10-1 10-2 10-3
4
5
2
7
4x102 + 5x101 + 2x100 + 7x10-1 (azaz 400 +50 +2 +0,7) A kettes (bináris) számrendszer alapszáma a tíz helyett a kettı, ezen kívül a számképzés mindenben ugyanúgy történik, mint a tízes számrendszer esetén.
21
A kettes számrendszer felépítése: 32
16
8
4
2
1
25
24
23
22
21
20
1/2
1/4
1/8
2-1
2-2
2-3
Az 11010101 kettes számrendszerbeli szám értelmezése: 1x27 + 1x26 + 0x25 + 1x24 + 0x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 azaz 1x128 + 1x64 + 0x32 + 1x16 + 0x8 + 1x4 + 0x2 + 1x1 vagyis 128 + 64 + 16 + 4 + 1 A végeredmény pedig tízes számrendszerben: 213 Összeadás Az összeadás ugyanúgy történik, mint bármely (akár a tízes) számrendszer esetében, csak átvitel másképp keletkezik. 1+1 az mindenféleképp kettı, de a kettı kettes számrendszerben már kétjegyő szám, 10. Érdemes lehet eleinte az alábbi táblázatra hagyatkozni: 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 és maradt az 1 azaz az eredmény 10 (a tízes számrendszerbeni 5+5=10; leírom a nullát és maradt az egy mintájára) Adjunk hát össze két számot! Pl. legyen az egyik a 33, a másik pedig a 25. Váltsuk át ıket kettes számrendszerbe! 33=00100001
25=00011001
00100001 +00011001 =00111010 A tizenhatos (hexadecimális) számrendszer Mivel a számítógép kettes számrendszerben dolgozik, így nem kerülhettük ki az ismertetését. Azonban vajon miért került be az ismertetendık közé a tizenhatos számrendszer? Azért, mert gondjaink vannak a kettes számrendszerrel; egyfelıl távol áll az emberi gondolkodástól, másfelıl pedig nem túl nagy számok is sok helyértéket foglalnak el, minek okán nehézkes benne számolni. Éppen ezért ha valami kettes számrendszerbeli számokkal végzett mőveletet papíron kézzel el szeretnénk végezni, azt sok esetben igen nehézkesen tehetjük meg. Ezért vagy átszámoljuk a számainkat tízes számrendszerbe -ami önmaga egy hosszas procedúra-, elvégezzük a mőveletet, majd az
22 eredményt -ismét hosszas procedúrával- visszaszámoljuk kettes számrendszerbe; vagy pedig keresünk olyan számrendszert, számrendszereket, amely könnyed átjárást biztosítanak kettes számrendszerbıl és vissza kettes számrendszerbe. Ezek a könnyed átjárhatóságot biztosító számrendszerek pedig a kettes számrendszer helyértékein alapuló számrendszerek, úgymint a négyes, nyolcas, tizenhatos, stb. számrendszer. A tizenhatos számrendszer számai: Egy számjeggyel arab számokkal csak 10 számot tudunk egymástól megkülönböztetni (0-9), holott a tizenhatos számrendszer esetében 16 számra van szükségünk (0-15). A hiányzó számjegyeket az ABC elsı 6 betőjének felhasználásával pótoljuk. hexadecimális számjegy 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
decimális értéke 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Átjárás kettes és tizenhatos számrendszer között: Vegyük a már ismert 11010101 kettes számrendszerbeli számunkat, és helyértékhelyesen (a legalacsonyabb helyértéktıl indulva a magasabb helyértékek felé) bontsuk négyjegyő csoportokra. 1101 | 0101 Az így kapott csoportok mindegyikét tekintsük önálló kettes számrendszerbeli számoknak, és határozzuk meg ezek értékét! 13 | 5 Vegyük ezen számok tizenhatos számrendszerbeli megfelelıit! D|5
23 Végezetül pedig „ragasszuk össze” ezeket! D5 Vagyis a 11010101 kettes számrendszerbeli szám tizenhatos számrendszerbeli alakja D5. Egy idı után ez a fajta átváltás már rutinból megy. A tizenhatos számrendszerbeli szám átszámítása kettes számrendszerbe ugyanígy történik visszafele. Nézzük csak! D5 hexadecimális szám D számjegye ér 13-at, az 5 pedig 5-öt. A 13 bináris számrendszerben felírva 1101 az 5 pedig 101. Mivel ragaszkodunk a négyes számjegycsoportokhoz, ezért 0101 formában írjuk fel. Ezt a két számcsoportot összeillesztve megkapjuk a kiindulásnál vett 11010101 bináris számot. Már csak az a kérdés, hogy vajon a hexadecimális D5 szám is a tízes számrendszerbeli 213-as számot takarja-e, mint a bináris 11010101. Nézzük! Dx161 + 5x160 = 13x16 + 5x1 = 213
Logikai mőveletek A számítástechnikában elég sőrőn találhatjuk szembe magunkat logikai kifejezésekkel, logikai mőveletekkel. A legegyszerőbb logikai mővelet az állítás (pl. esik az esı). Az állításnak két értéke lehet, igaz vagy hamis. Igaz, ha tényleg esik az esı, és hamis, ha nem. Tagadhatjuk is az állításunkat (negálás), azaz nem esik az esı. Ez igaz akkor, ha valóban nem esik az esı, és hamis, ha esik. Megállapíthatjuk, hogy a negálás (tagadás) mindig megfordítja a logikai kifejezés értékét; ami eddig igaz volt, a tagadás után hamis lesz, ami hamis volt, a tagadás után igaz lesz. Mindig. tagadás: (not) igaz→hamis hamis→igaz A kettıs vagy páros számú többes tagadás nem változtatja meg az állítás értékét. Nézzük csak! kettıs tagadás: igaz→hamis→igaz hamis→igaz→hamis Igazból igaz lett, hamisból hamis; vagyis a kettıs (vagy páros számú többes) tagadással visszakaptuk az eredeti logikai értéket. A logikai kifejezéseinket (mondatokat, ítéleteket) különbözı mőveletekkel össze is tudjuk főzni, ekkor vizsgálhatjuk az új, egész kifejezés logikai értékét. A legismertebb mőveletek az „és” (and), a „vagy” (or), illetve a „kizáró vagy” (xor) mővelet.
24 És: (and) Legyen az „A” állításunk az, hogy esik az esı, és legyen a „B” állításunk pedig az, hogy fúj a szél. Az „A és B” állításunk (esik az esı ÉS fúj a szél). Az „és” kapcsolatnál azt várjuk, hogy mindkét feltétel egyaránt teljesüljön. Ennek tükrében az „A és B” állítás csak akkor igaz, ha esik is az esı, és fúj is a szél. Ha csak esik az esı, de nem fúj a szél; vagy fúj ugyan a szél, de nem esik az esı; illetve az esı sem esik, és a szél sem fúj, akkor az „A és B” állításunk hamis. (Az „A és B”-t jelöljük a továbbiakban A•B-vel.) A fentieket táblázatba foglalhatjuk, amit az „és mővelet” igazságtáblázatának nevezünk. Jelöljük i-vel az igaz, h-val a hamis értékeket! A i i h h
B i h i h
A•B i h h h
Vagy: (or) Vegyük egyenként ugyanazt az A és B állítást, mint fentebb, és most kapcsoljuk össze ıket a „vagy” mővelettel! Az „A vagy B” állítást jelöljük a továbbiakban A+B jelöléssel. A „vagy” kapcsolatnál azt várjuk, hogy a „vagy” kapcsolattal összefőzött kijelentések legalább egyike teljesüljön. Tehát az A+B (esik az esı VAGY fúj a szél) akkor igaz, ha • esik az esı és még a szél is fúj; • ha csak az esı esik, de nem fúj a szél; • illetve ha nem esik ugyan az esı, de fúj a szél. Az A+B csak akkor nem teljesül, ha sem az esı nem esik, sem a szél nem fúj. A i i h h
B i h i h
A+B i i i h
Kizáró vagy: (xor) Míg a fentebbi „vagy” feltételnél az „igaz” eredményhez megfelelt akár az egyik, akár mindkét részfeltétel „igaz” volta, addig a „kizáró vagy” kapcsolatban mindkét elemi feltétel „igaz” volta nem ad „igaz” eredményt. Vagyis a „kizáró vagy” kapcsolatot akkor alkalmazzuk, ha a két elemi feltétel kölcsönösen kizárja egymást, mint pl.: • vagy igazat beszélek, vagy hazudok • vagy férfi, vagy nı • vagy megbukom anatómiából, vagy átmegyek • vagy kapok még tejet a boltban, vagy nem
25 Az „A kizáró vagy B” jelölése A⊕B és az igazságtáblázata: A i i h h
B i h i h
A⊕B h i i h
Összefoglalva: Not And Or Xor
(tagadás): mindig megfordítja az állítás logikai értékét. (és): az összes részfeltétel egyidejő teljesülésekor igaz, egyébként hamis. (vagy): legalább egy részfeltétel teljesülésekor igaz. (kizáró vagy): pontosan egy részfeltétel teljesülésekor igaz, egyébként hamis.
Számítógépek csoportosítása
Felhasználási cél szerinti csoportosítás: •
•
Egy meghatározott cél vagy célcsoport igényeinek megfelelıen készülnek az ún. célszámítógépek. Jellemzıjük a nagyfokú, feladatközpontú specializálódás, melynek következtében az adott feladatot igen gyorsan, hatékonyan képesek megoldani, de feladatkörükön kívül esı más feladat nem végezhetı rajtuk (pl. automatizált szerelısorok, számítógép-vezérelt megmunkálógépek, TV stúdiók digitális felszerelései, vagy az egyetemünkön is használt CT illetve MRI vizsgálókészülékek, DSA, SPECT, Gamma kamera, stb.). A célszámítógépek kis mennyiségben készülnek, ezért elıállításuk (elsısorban a kifejlesztési költségek miatt) igen drága. Általános célú számítógépek, amelyek nem specializálódtak egyetlen feladat ellátására sem, ezért megfelelı szoftverekkel (programokkal) és esetleges hardverbıvítéssel (további elektronikai elemek beépítésével) szinte bármilyen feladat ellátására képesek. Tekintettel arra, hogy az általános célú számítógépek, illetve alkatrészeik igen nagy tömegben gördülnek le a gyártósorokról, ezért áruk is jelentısen alacsonyabb, mint a célszámítógépeké. Mivel felhasználhatósági körük meglehetısen széles, ezért igen elterjedtek napjainkra az élet szinte minden területén. Egyetemünkön is jellemzıen ez a típus terjedt el, hiszen éppúgy alkalmas ügyviteli feladtok ellátására, betegadatok rögzítésére és visszakeresésére, tudományos dolgozat megírására, bemutatók tartására, Internetböngészésre és játékra egyaránt.
Mőködési rendszer szerinti csoportosítás: Mőködési rendszer szerint megkülönböztetünk analóg és digitális számítógépeket. Mielıtt szólnék pár szót e két géptípusról, tisztázzuk a fentebbi fogalmak jelentését!
26 Analógnak nevezzük az olyan adatokat, eszközöket, eljárásokat, stb., amelyek folytonos mennyiségeket, történéseket folytonosan ábrázolnak, illetve dolgoznak fel. Az analóg ábrázolás folytonosan változtathatónak tekintett olyan fizikai mennyiséggel megy végbe, amelynek nagysága egy adott tartományban arányos az ábrázolandó mennyiséggel. Egy analóg jel bizonyos határok között minden tetszıleges értéket felvehet. Digitálisnak nevezzük az olyan adatokat, eszközöket, eljárásokat, stb., amelyek változó mennyiségeket számjegyekkel, diszkrét9 módon ábrázolnak illetve dolgoznak fel. A digitális ábrázolás valamely változó értékének diszkrét ábrázolása számjegyekkel. Mivel a digitális jel számjegyekkel ábrázolt, ezért a digitális jel csak véges számú diszkrét értéket vehet fel. Analóg: a változó a két szélsı érték között bármilyen értéket felvehet. Digitális: a változó a két szélsı érték között kötött (meghatározott) értéket vehet fel. Nézzünk egy szemléletes példát! maximális érték
minimális érték
analóg
digitális
Egy domb által jelentett magasságkülönbséget kétféleképp is áthidalhatunk: • Erre az egyik lehetıség, hogy a domboldalon megyünk fel, ekkor a domb magasságértékein belül bármilyen magasságban megállhatunk. • A másik lehetıség pedig az, hogy a domboldalba épített lépcsın megyünk fel, ekkor pedig csak a lépcsı fokai szerint meghatározott (kötött) magasságokban állhatunk meg. Nincs olyan, hogy az egyik lépcsıfok felett 3 centivel lebegnénk; vagy az alsóbb lépcsıfokon állunk, vagy a fentebbin, de a kettı között semmiképp. Ezek után térjünk vissza az eredeti kérdésre: • Analóg számítógép: Igen kis számban létezı géptípus, pont ezért és az egyébként is különösen kis tőréső alkatrészei miatt meglehetısen drága számítógép. A fentebbiek (cél szerinti csoportosítás) alapján kifejezetten célszámítógépek, elsısorban matematikai, azon belül is jellemzıen integrálszámítási feladatok megoldására. • Digitális számítógépek: Az analóg számítógépekkel összehasonlítva áruk kimondottan kedvezı, valamint a (digitális) célszámítógépek kivételével általános célra használható eszközök. Mőködésüket digitálisan kódolt programok biztosítják, melyek digitálisan kódolt adatokat dolgoznak fel. Teljesítményük szerinti csoportosítás: • Házi számítógépek (home computer): Ezek jellemzı felhasználási területe az otthoni játék volt, bár könyvelı- és nyilvántartó programok is készültek rájuk. Mára teljesen 9
Nem folytonos, elkülönült tagokból álló
27
•
•
•
•
•
•
elavulttá váltak, jellemzı típusai a C64, ZX Spectrum, illetve az iskolai oktatásra szánt HT1080 és 2080-as típusok. Személyi számítógépek (personal computer azaz PC): Jellemzıen egy adott ember munkáját hivatottak megkönnyíteni, egy ember felhasználói igényeit hivatottak kielégíteni (erre utal a personal -személyi- szó is). Bár több ember is használhatja ezeket a számítógépeket, de a PC-k kiépítettsége folytán csak egymás után (egy monitor, egy klaviatúra, egy egér). Mellékesen kívánom megjegyezni, hogy a mai személyi számítógépek bizonyos szolgáltatásait már egyszerre több felhasználó is használhatja, amennyiben a számítógépek hálózatba vannak kötve és egyéb feltételek is adottak. Munkaállomások (workstation): Teljesítménye a mindenkori PC kategória teljesítménye felett található. Felhasználási köre legtöbbször valamilyen mértékben és irányban specializálódott, pl. mérnöki munka támogatása, grafikai feladatok elvégzése, 3D modellezés, illetve az egészségügyben a célszámítógépek által irányított vizsgálóberendezések másodpultjaiként találkozhatunk velük. Bár jellemzıen még mindig egyszerre egy felhasználó igényeit hivatott e kategória kielégíteni, de hálózatos környezetben képes egy idıben több felhasználóval is kapcsolatot tartani. Miniszámítógépek: Egyszerre több felhasználó igényeit elégítik ki, akik egy terminálról vehetik igénybe a számítógép szolgáltatásait. Kisvállalkozások, kisvállalatok illetve könyvtárak adatfeldolgozási igényeinek kielégítésére lehetnek alkalmasak, bár erre a célra az utóbbi évtizedben inkább a személyi számítógépekbıl kialakítható lokális (kis kiterjedéső, helyi) hálózatok terjedtek el. Középszámítógépek: Akár 1.000 felhasználóval is kapcsolatot tudnak tartani. Jellemzı felhasználási területük az egyetemek, középvállalatok egységes nyilvántartó és adatfeldolgozó rendszereinek üzemeltetése. Nagyszámítógépek (mainframe): Több ezer felhasználó igényeit elégítik ki, jellemzıen egyetemek, tudományos kutatóintézetek, közigazgatási szektor, nagyvállalatok alkalmazzák. Fellelhetık még a meteorológiai szimulációknál, matematikai kérdések megoldásánál és természetesen hadügyi téren. Szuperszámítógépek: A mindenkori csúcs. Jellemzı felhasználási területük a tudományos kutatás (matematika, fizika, csillagászat területén), a meteorológia valamint a hadicélú felhasználás.
A számítógép felépítése A számítógépek jelenleg is használt felépítése Neumann János nevéhez főzıdik. A Neumann-elv 2 részbıl áll: • milyen részekbıl épül fel a számítógép • illetve hogyan képes az így felépített számítógép mőködni Neumann János szerint logikusan így épül fel egy számítógép: • Aritmetikai logikai egység (Aritmetical Logical Unit -ALU): Ez a tulajdonképpeni mőveletvégzı elem. Aritmetikai (azaz számolási) és logikai mőveleteket végez. • Vezérlı egység (Control Unit -CU): Ez az ALU fınöke, megmondja, melyik adattal mit kell csinálni, ütemezi az ALU mőködését.
28 Központi egység (Central Processing Unit -CPU): Egy egységbe foglalja az elızı kettıt. • Memória: A CPU-ba valahonnét be kell vinni az értékeket, és a keletkezı eredményt el is kell tárolni. Erre a célra szolgál a memória. A memóriában az adatok, és az ıket feldolgozó programok vannak. • Input egységek: Az információáramlás kezdıpontjai (klaviatúra, érzékelık, egér, háttértárak, másik számítógép, stb.). A memóriába valahonnét be kell vinni a kezdeti adatokat. A kérdés csak az, hogy vajon ezek az egységek rendezetlenül, nagy összevisszaságban hozzáférhessenek-e a memóriához? • A válasz: nem. A megoldás az inputvezérlı, mely majd vezérli az inputegységeket, és lekezeli az onnét jövı adatáramot, melyet rendezetten küld a memória felé. • Output egységek: Az információáramlás végpontjai (monitor, nyomtató, háttértárak, másik számítógép, stb.). A feldolgozott információ itt jelenik meg. A kérdés csak az, hogy a memóriából vajon szabadon áramoljon az adat az outputegységek felé? • A válasz -mint az inputvezérlı esetén: nem. Az outputvezérlı kapja meg az adatokat, amely a megfelelı outputok között szétosztja azokat, illetve vezérli a kimeneti egységek mőködését. Célszerően fenntartjuk a lehetıséget, hogy az inputvezérlı a memória megkerülésével gyorsan adatot adhasson át a CPU-nak, illetve onnan gyors csatornán keresztül a memória megkerülésével az outputvezérlı adatot kaphasson. •
Nézzük a sematikus ábrát!
IE.1
OE.1
IE.3
IE.n
CU ALU
outputvezérlı
IE.2
inputvezérlı
memória OE.2 OE.3
OE.n
A Neumann felépítéső számítógép pedig a következıképp mőködik: A Neumann-elv kimondja, hogy az adatoknak és az ıket feldolgozó programnak a memóriában kell lennie. Mivel Neumann János nem bontja ketté tárolási cél szerint a memóriát, így az adatok és az ıket feldolgozó programok közös memóriát használnak. A processzor mőködése során kiolvassa a memóriából a soron következı utasítást, veszi a hozzá szükséges adatokat, elvégzi a meghatározott mőveletet, majd az eredményt a memóriában eltárolja. A fentiekbıl következik, hogy a memóriának címezhetınek kell lennie, hogy a processzor megtalálhassa benne mind az utasításokat, mind pedig az adatokat.
29 A számítógép konfigurációja A számítógép konfigurációja nem más mint az, hogy a számítógép milyen lényeges elemekbıl áll, milyen fıbb paraméterekkel rendelkezik. Hardver, szoftver fogalma Hardver (hardware): „vasáru, fémáru”; a megvásárolt áru fizikailag kézzelfogható része. Alkatrészek, elemek, ház, klaviatúra, vezérlıkártyák, alaplap, stb.) Szoftver (software): eredetét tekintve a hardware-re épülı szójáték (hard-soft,); a kézzel nem fogható dolgok, a számítógépen lévı szellemi termék. Pl. egy könyv fizikai valójában az hardver; hardver a borítása, hardver a lapjai, viszont a könyv tartalma, a könyv mondanivalója -a könyvben szereplı szellemi termék- az szoftver. (Nekem nemes egyszerőséggel annak idején úgy világították meg a kettı közti különbséget, hogy a számítógépen amibe bele tudok rúgni, az hardver; amibe nem, az szoftver.) Számítógépek kompatibilitása Szoftverkompatibilitás: Két számítógép szoftver-kompatibilis egymással, ha minden program mindkét gépen ugyanúgy mőködik, vagy a programfutás során ugyanott, ugyanazt a hibát produkálja. Hardverkompatibilitás: Ha a két számítógép alkatrészei csereszabatosak egymással. A hardverkompatibilitás nem követelmény két számítógép között. Az IBM (kompatibilis) személyi számítógépek úgymond felülrıl kompatibilisek egymással, azaz minden új típus tudja -és pontosan úgy tudja- mindazokat, amiket a korábbi típusok is tudtak, ezáltal megırizték a régebbi programok futtatásának lehetıségét. Memóriák; a ROM és a RAM Mint már fentebb láttuk (a Neumann-féle modellnél), a számítógép az adatokat és a programokat tárol a memóriában. Nézzük, milyen fajta memóriákkal találkozhatunk, és mik a jellemzıik! ROM Read Only Memory, azaz csak olvasható memória. Bizonyos kivételektıl, kivitelektıl eltekintve tartalma nem változtatható, sem beleírni, sem onnét kitörölni nem lehet. Elınyös tulajdonsága, hogy tartalmát kikapcsolt (feszültségmentes) állapotában is megırzi. Felhasználási területe ennek megfelelıen ott van, ahol fontos, hogy a kikapcsolás után is megmaradjanak az adatok, programok, pl. a számítógépben található BIOS is egy ROM, amelyben a számítógép bekapcsolás utáni „felélesztéséhez” szükséges programok és adatok vannak.
30 RAM Random Access Memory (írható-olvasható, vagy más néven címezhetı memória): Tartalma szabadon megváltoztatható, törölhetı; azonban tartalmát csak addig ırzi meg, míg be van kapcsolva, ezért a számítógép leállítása elıtt a számunkra fontos adatokat ebbıl memóriából háttértárra kell menteni. Akkor használjuk, ha valamit háttértárolóról be akarunk olvasni, adatokat módosítani akarunk azokon, mely végeztével természetesen a változásokat ismét ki kell menteni háttértárolóra. Miért is nevezik a RAM-ot címezhetı memóriának? Mert a memória rekeszekre van osztva, ahol minden rekesznek sorszáma van, amely a memóriarekeszt -mint a rekesz címe- azonosítja. Ezt úgy lehet elképzelni, mint egy hatalmas fiókos szekrényt, ahol is minden fióknak egymás után sorszáma van, és a fiókokra a sorszámukkal lehet hivatkozni. A memóriában eltárolható legkisebb információ az 1 bit (0 vagy 1), de a legkisebb kezelhetı adatmennyiség a rekesz méretétıl függ, ami jellemzıen 1 byte (8 bit). Ez azt jelenti, hogy ha csak egyetlen bitet akarunk megváltoztatni, akkor is ki kell olvasni az egész byte-ot, módosítani azt az egyetlen bitet, majd visszaírni a teljes byteot a memóriarekeszbe. cím cím
0000 0000 0001 0001 0002 0002 0003 0003
tartalom tartalom
xxxx xxxx
A memória alatt leginkább a központi operatív tárat értjük, de meg kell említenem, hogy ezen kívül található még videómemória a monitorvezérlı kártyákon, mellyel szemben alapkövetelmény a meglehetısen gyors elérés, illetve mára már elterjedt módon a processzor belsejében található egy kiskapacitású, ámde a számítógép leggyorsabb mőködéső memóriája, a cache (e: kes) memória. Érdekességképp meg kívánom jegyezni, hogy bár a Random Acces Memory szó szerinti fordítása véletlen eléréső memória, de ez a magyarra fordítás megtévesztı. Ugyanis nem az elérése véletlen, hanem arról van szó, hogy a RAM (címezhetı memória) esetén véletlenszerően kiválasztott memóriacímek elérése azonos idıtartamon belül lehetséges függetlenül attól, hogy épp a következı memóriarekeszt kívánjuk-e elérni, vagy egy távolabbit. Tehát a RAM a véletlenszerően kiválasztott memóriarekeszek azonos idıtartam alatti elérhetıségérıl kapta a nevét.
31 Háttértárak A háttértárakon adatainkat, illetve az azokat feldolgozó programjainkat tároljuk. (Adat lehet a beteg neve, feldolgozó program egy betegnyilvántartó program; adat lehet egy kép, feldolgozó program pedig egy képszerkesztı program; adat lehet egy hangfájl, feldolgozó program pedig egy zenelejátszó; stb.) Az adatainkat és programjainkat azért tároljuk ún. háttértárolókon, mert a memóriával szemben tárolókapacitásuk sokkal nagyobb, valamint kikapcsolás után sem veszítik el tartalmukat -ami ugye nem mondható el az írható olvasható memóriáról (RAM). Ha viszont ilyen nagyszerőek (hatalmas tárolókapacitás, nem felejt), akkor miért kell egyáltalán memória? Mert a háttértárak igen lassúak a memóriához viszonyítva, ezért a memóriába töltjük mindazt, amit sőrőn, gyorsan szeretnénk elérni, a háttértárolón pedig úgymond csak raktározzuk azokat. Egy hasonlattal élve az ebédet a konyhaasztalon készítjük el, de az asztalra a hozzávalókat a spájzból hozzuk. Mágneses háttértárak A mágneses háttértárak az információt mágneses úton rögzítik, tárolják; hasonlóképp, mint a magnetofonszalag a hangot. Egy író-olvasó fej elıtt halad a mágnesezhetı réteget tartalmazó adathordozó. Vincseszter (winchester, Hard Disk Drive -HDD, azaz merevlemezes meghajtó): A vincseszter a háttértárak között nagy sebességő, és nagy tárolókapacitású tár. Felépítését tekintve egy vagy több, közös tengelyen elhelyezett tárcsából áll, melynek felületi rétegei mágnesezhetık. Minden lemezoldalhoz tartozik egy író- olvasófej. Az összes fej egymással szinkronban, egyszerre mozdul el. A lemezeket koncentrikus körökre osztjuk, ezeket nevezzük sávoknak. A sávok a fejek sugárirányú elmozdításával érhetık el. Minden sávot megadott számú, egyenlı szögtartományú részekre osztunk, melyek elnevezése szektor. Mint látható, a külsı sávokon lévı szektorok hosszabbak, míg a belsı sávok szektorai rövidebbek, ennek ellenére ugyanakkora információmennyiséget tárolnak. Az egymás alatti sávokat cilindernek nevezük.
szektor
sáv
író-olvasó fejek
32 Floppy lemez (floppy, hajlékonylemez):
Floppy
Disk
Drive
-FDD,
azaz
floppymeghajtó,
A floppylemez a háttértárak között kis kapacitású, kis sebességő tár, azonban mivel a vincseszter fixen be van építve a számítógépbe, azt egyszerően cserélgetni nem lehet, ezért szükséges egy olyan eszköz, amelyen adatcserét lehet lebonyolítani, illetve amelyen hordozni lehet az adatokat. Ezt a célt látja el a floppylemez. Felépítését tekintve igen nagymértékben hasonlít a vincseszterben található mágnesezhetı fedırétegő tárcsákra, azonban itt egy hajlékony, vékony fólia hordozza a mágnesezhetı réteget. (Innen ered a floppylemez esetén a hajlékonylemez, illetve a vincseszter esetében pedig a merevlemez elnevezés.) Fontos különbség továbbá, hogy a floppylemez esetében csakis és kizárólag egyetlen fóliatárcsát találunk a mágnesezhetı réteg hordozására (így cilinderrıl floppylemez esetében nem beszélhetünk). Míg a vincseszter esetében a jelhordozó tárcsák meghajtására (forgatására) való meghajtó egység a vincseszter része, addig a floppylemezek esetében ez nem így van. A floppylemezt a floppylemez meghajtóba kell beraknunk használat elıtt, majd a használat befejeztével kivesszük onnan. Ez az a szerkezet, amely megpörgeti a floppylemezt, és író-olvasó fejet bocsát rá. A legelterjedtebb floppylemez formátumok a következık: • 5,25 hüvelykes, amelynek a tokja is hajlékony, illetve • 3,5 hüvelykes, amely már keményebb mőanyag borítást kapott A floppylemezek tárolókapacitása függ attól, hogy hány oldalasak, illetve, hogy milyen adatsőrőséggel írunk azokra. Megkülönböztetünk oldaliság szerint • Single Side (SS), azaz egyoldalas • Double Side (DS) azaz kétoldalas, illetve jelsőrőség szerint • Double Density (DD) azaz kétszeres sőrőségő • High Density (HD) azaz nagy sőrőségő floppylemezeket. A fentiekbıl: típus SS DD DS DD DS HD
5,25 hüvelyk 160 kbyte 320 kbyte 1,2 Mbyte
3,5 hüvelyk 360 kbyte 720 kbyte 1,44 Mbyte
Régebbi idıkben az 5,25 hüvelykes floppylemezek voltak elterjedtek, a 90-es évek elejétıl azonban fokozatosan kiszorította ıket a 3,5 hüvelykes floppylemez. Napjainkra egyeduralkodók az 1,44 Mbyte kapacitású floppylemezek, 5,25 hüvelykes meghajtót csak a régebbi gépeken találhatunk. Itt még érdemes lehet beszélnünk a floppylemezek írásvédelmérıl, mely azt jelenti, hogy a lemezekre semmilyen módon sem tudunk ráírni illetve róla törölni semmit sem. Nézzük, ez hogyan valósítható meg! Az 5 ¼ incses lemezek esetén a lemez jobb oldalán
33 található kivágás leragasztásával; míg a 3 ½ incses lemezek estében a bal alsó sarokban lévı apró pöcök lefelé történı húzásával tehetjük lemezünket írásvédetté, melyet a lemez alsó oldala felıl lehet elérni (a bal alsó sarokban egy négyzet alakú luk átláthatóvá válik). A lemez írásvédettsége megszőntethetı, amennyiben 5 ¼ incses floppylemez esetében a kivágást elrejtı leragasztást eltávolítjuk, illetve 3 ½ incses lemez esetében a bal alsó sarokban levı kis pöcköt felsı állásba mozdítjuk át (a kis luk átláthatatlanná válik). ZIP, JAZZ A ZIP és JAZZ lemezek rendelkeznek a floppylemezek kis méretével, és megjelenésükkor komoly tárolókapacitást jelentettek a hordozható adathordozók területén a maguk 20-100 MB-os kapacitásával. Ez a tárolókapacitás összemérhetı volt a 90-es évek eleje-közepe táján elterjedt 100-500 MB-os vincseszterek kapacitásával is. Sajnos nem terjedtek el. Streamer A streamer (e: sztrémer) a háttértárk között kimondottan hatalmas kapacitású, azonban igen lassú háttértár. Lassúságát a szekvenciális adatelérés okozza, vagyis adatokhoz csak szépen sorjában, egymás után, rögzítésük sorrendjében lehet hozzáférni. A streamer egy mágnesszalagos háttértár, mőködését tekintve lényegileg ugyanolyan, mint egy magnetofon és a hozzá tartozó magnókazetta. Napjainkra különbözı kivitelben, tárolókapacitással készülnek. Tipikus felhasználási területük olyan nagytömegő adatok tárolása, amelyre nagyon ritkán van szükségünk, pl. adatmentések, illetve különbözı archívumok. Egyetemünkön a digitális orvosi képalkotó diagnosztika által szolgáltatott vizsgálati képek meghatározott idı után streamerre kerülnek archiválás céljából. DAT A streamer után célszerő megemlíteni a DAT-ot (Digital Audio Tape), azaz a digitális hangszalagot. A 80-as évek végén a megszokott magnókazettát akarták vele kiváltani, a 90-es évek elején nagy jövıt jósoltak neki a számítástechnikában is (épp úgy, mint a CD esetében). Az analóg audiokazettát azonban nem tudta kiszorítani magas ára és a hozzá való szinte megfizethetetlenül drága DAT magnók miatt, a számítástechnikában pedig inkább a streamer terjedt el adatmentésre. Nem mágneses háttértárak A CD-ROM A nagyközönség a szórakoztató elektronikában figyelhetett fel elıször a CD technológiára. A CD (Compact Disk) a Hi-Fi technikában hozott elıször hatalmas áttörést. Mivel az audio CD binárisan kódolt formában tárolta a zenét, ezért felmerült a gondolat, hogy akkor talán a számítástechnikában is hasznát vehetnénk. Érdekes, hogy CD lemezen az adatok nem sávokba és szektorokba rendezett módon találhatók, hanem csigavonal alakban, a lemez közepétıl kifelé indulva. A CD lemez 120 mm átmérıjő, 1,2 mm vastagságú és jellemzıen 650Mb információ, vagy 74 perc zene fér el rajta, de létezik 700Mb/80 perces CD is. Polikarbonát
34 hordozóanyag egyik oldalán apró bemélyedéseket és kiemelkedéseket hoznak létre (pitek és landok), majd erre kerül egy fényvisszaverı (alumínium) réteg, majd ezt védendı felvisznek egy vastag lakkréteget. A lemez olvasásakor a CD meghajtó lézersugarat bocsát a lakkrétegen keresztül az alumínium felületre, ahonnan is a pitektıl és landoktól függıen verıdnek vissza, amely megfeleltethetı a nulláknak és az egyeseknek. A CD lemez igen jól használható installáló anyagok kiadására, lexikonok adatainak tárolására, illetve kisebb mennyiségő adatok archiválására. A DVD-ROM A DVD lemez a CD-vel azonos átmérıjő, de gyakran annál valamivel vastagabb diszk, melynek tárolókapacitása 5-18 GB (gigabyte). A jelentıs mérvő tárolókapacitás növekedést egyrészt a felületi jelsőrőség növelésével érték el, másrészt pedig a DVD lehet kétoldalas, illetve oldalanként kétrétegő is. Az oldalankénti két réteg közül a kívánt réteg a letapogató lézersugár fókuszálásával választható ki. Nézzük hát a DVD-k fajtáit! megnevezés DVD5 DVD9 DVD10 DVD19
kapacitás 4,7 GB 8,5 GB 9,4 Gb 18 Gb
felépítés egyoldalas, egyrétegő egyoldalas, kétrétegő kétoldalas, oldalanként egyrétegő kétoldalas, oldalanként kétrétegő (összesen 4)
A DVD olvasók képesek olvasni a CD lemezeket is, azonban fordítva felépítésbeli, jelsőrőségbeli különbségek miatt ez nem lehetséges. A DVD lemezek alkalmasak MPEG1 ill. MPEG2 szabvány szerint tömörített filmek tárolására (max. 720x480 pixel, 60 félkép/sec., 24 bit színmélység). Ezen túl tartalmazhatnak 8 egymástól független hangcsatornát (szinkron), valamint 32 csatornát a különbözı nyelvő feliratok számára. A mágneses és nem mágneses háttértárak közt félúton található a MOD, azaz magnetooptikai lemez (Magneto-Optical Disk). A lemez mőanyag rétegébe van ágyazva egy alacsony olvadáspontú fémréteg (160 oC) Íráskor egy erıs lézernyaláb kis ponton megolvasztja ezt a réteget, és a gerjesztett külsı mágneses tér e pontban megfordítja a fémoxid részecskék mágneses polaritását. Kiolvasáskor gyenge lézerfény polarizációs síkja vagy az egyik, vagy a másik irányba tér ki a réteg mágneses polarizáltságának függvényében. A magneto-optikai eljárás hátránya, hogy az író-olvasó fej bonyolult és épp ezért drága. A MOD tárolókapacitása kialakítástól függıen 1-2 GB körüli. Nyomtatók A nyomtatók a számítógépben tárolt, karakteres (olvasható), vagy képi adatok papíron való megjelenítésére valók. Három jellemzı rendszerük terjedt el. A mátrixnyomtatóban egy nyomtatófej mozog egy vezetısínen a papír teljes szélességében. A fej és a papír között egy festékszalag található. A nyomtatófejben ún.
35 tők találhatók egymás alatt, és ahol festékezni kell a papírt, ott egy tő elıugrik a fejbıl és a festékszalagot a papírhoz üti. Olvasási távolságból a pontok egy alakzattá (betővé) állnak össze. Nevét arról kapta, hogy a pontok helye sorokba és oszlopokba -mátrixbarendezett. A mátrixnyomtató lassan és gyenge minıségben nyomtat, igen zajos de a maga idejében olcsó volt. Ma már kiszorulóban van. Zömében csak egy színben (fekete) tudnak nyomtatni, de egyes típusok fekete-piros kétszínő festékszalag használatával képesek kiemelt szöveget piros színnel is nyomtatni. A mátrixnyomtatóval könnyen megoldható a többpéldányos nyomtatás, valamint igen nagymérető (A4 vagy A3) mérető leporellóra való nyomtatás is lehetséges.
A tintasugaras nyomtató a mátrixnyomtatóhoz hasonló felépítéső, és lényegileg ugyanúgy állítja elı a nyomtatványt mint a mátrixnyomtató, azzal a különbséggel, hogy a folyékony festéket a nyomtatófejbıl lövi a papírra, ezért nincs benne sem festékszalag, sem tő. A tintacseppecskék sokkal finomabb rajzolatot tesznek lehetıvé, mint a mátrixnyomtatónál a tő által odaütött pontok. A tintasugaras nyomtató igen jó, akár a lézernyomtatóhoz közeli minıségben tud nyomtatni, csöndes, vételára típustól függıen széles skálán mozog, olcsón is kapható jó minıségő tintasugaras nyomtató. A fenntartása költséges, mert a tintapatron hamar kifogy belıle, és az új patron ára típusonként változó, akár a lézernyomtató festéktonerével is összemérhetı. A tintasugaras nyomtatók között elég elterjedtek a színes nyomtatók, amelyek jelentıs része akár a fénykép minıségét megközelítıen képes nyomtatni. A lézernyomtatóban egy lézersugár rajzolja fel a nyomtatni kívánt anyag tükörképét egy elektromosan feltöltött, folyamatosan forgó szelénhengerre, minek hatására a lézersugár által érintett területen megszőnik a henger palástján a töltés. Az elıbb érintett felületrész befordul az elektrosztatikusan töltött festéktérbe, ahol a festékpor a lézersugár által kirajzolt (elektromos töltését vesztett) alakzatban hozzátapad, míg a töltött területek taszítják az azonos polaritással töltött festékszemcséket. Ezt követıen a henger a papírhoz ér és rányomja a festékport a annak felületére. Végezetül a hengeren maradt festékpor eltávolítása és a henger felületének ismét egyenletes feltöltése következik és kezdıdik minden elölrıl. A festékporos papír a lézernyomtatóból távoztában áthalad két henger között, amelyek nagy erıvel nyomódnak egymáshoz, és magas hımérsékleten beleégetik a festékport a papírba. A lézernyomtató kiváló minıségben, bemelegedés után nagy sebességgel képes nyomtatni, csöndes, megvásárláskor drága, fenntartása viszont egy lapra visszavetítve nem magas, mert a festéktoner bár drága, de jellemzıen több ezer oldal kinyomtatásához elegendı festékporral van feltöltve. A lézernyomtatók leginkább
36 fekete-fehér nyomtatók, bár találhatunk köztük színes nyomtatásra is alkalmas modelleket, de ezek ára meglehetısen borsos. A monitorok A monitor a számítógép legsőrőbben használt adatkiviteli eszköze, melyen szöveges adatok és grafikák, képek jelenhetnek meg. Ennek alapján megkülönböztethetünk • karakteres, illetve • grafikus képernyıt. A karakteres képernyın csakis és kizárólag a használt ASCII kódtábla karakterei jeleníthetık meg, azaz betők, számok, írásjelek, különbözı vonalak illetve egyéb karakterek. Grafikus képernyın ezzel szemben rajzok, képek is megjeleníthetık. A grafikus monitorok jellemzıen rendelkeznek karakteres üzemmóddal is, amikor is úgy viselkednek, mint egy karakteres képernyı. A monitorok esetében színkezelés tekintetében megkülönböztetünk • monokróm, illetve • színes monitorokat. A monokróm monitorokról feltételezné az ember, hogy ezek a fekete-fehér monitorok. Nos nem egészen; ezek fekete alapon egy szín megjelenítésére képesek jellemzıen normál és kiemelt, de akár ennél több fokozatú fényességértékekben is. A jellemzı monokróm színek a zöld és a borostyánsárga, de jelentıs mennyiségben találhatunk papírfehérnek nevezett, enyhén kékesszürke színnel dolgozó monokróm monitorokat is. Mivel a monokróm monitorok esetében a kép egy pixelét csak egyetlen fénykibocsátó pontból kell felépíteni, szemben a színes monitorok esetében az egy pixelhez tartozó három alapszínnek megfelelı három külön-külön fénykibocsátó ponttal, a monokróm monitorok azonos képernyıméret esetén jobb felbontást képesek nyújtani. Ennek gyakorlati jelentısége a speciális monokróm monitorok esetében van, melyek többek közt a radiológiai képalkotásban használatosak. A színes monitorok a késıbbiekben ismertetendı RGB színrendszerben mőködnek, ahol is egy elemi képpont (pixel) színét a három alapszínnek (vörös, zöld és kék) megfelelı részpixelek adják. A monitorok a képet -a TV képernyıkhöz hasonlóan- soronként rajzolják ki, a sorokat pedig egymás utáni képpontokból (pixelekbıl) építik fel. Ez egy nagyon finom négyzetrácsos hálót jelent, amelyben a sorok és a soronkénti képpontok -tulajdonképen az oszlopok- száma szabványos, valamint a monitorra jellemzı érték. A legelterjedtebb felbontás monitorok esetében a 640x480 képpont volt mint grafikus monitorral szemben támasztott minimális elvárás, de mára ennél nagyobb felbontásban használjuk a grafikus monitorainkat, jellemzıen 800x600 vagy 1024x768 pixel felbontásban. Ennél nagyobb felbontással leginkább kimondottan képfeldolgozással foglalkozó számítógépeken találkozhatunk, ami nem ritkán akár 1600x1200 pixel is lehet.
37 Radiológiai képalkotásban találkozhatunk az ún. 2K monitorokkal, amelyek felbontása eléri 2.000x2.000 pixelt, illetve színmélységük 10 bitet10. Ezek a monitorok monokróm monitorok, azonban mivel a röntgen vizsgálat eredményeképp eleve fekete-fehér képet kapunk, így a monitor ezen tulajdonsága a leletezésben nem okoz problémát. Tekintve, hogy a 2K monitorok célspecifikus eszközök, ezért áruk rendkívül magas, kb. 1520.000 Euro. A monitorok esetében szintén jellemzı adat a képcsı mérete, amit hüvelykben adnak meg, amely a két egymással ellentétes sarok távolságát jelenti. Ez egy kis csalás, mert a látható kép ennél természetesen picit kisebb, kb. 1 hüvelykkel. A legelterjedtebb képátló méretek • 14” amely még használatban van, de kereskedelmi forgalomban már alig-alig lehet kapni. Maximális felbontásuk kortól és kiviteltıl függıen jellemzıen 640x480, 800x600, illetve 1024x768 pixel. • 15” ezek a mai monitorállomány gerincét képezik. Felbontásuk jellemzıen legalább 1024x768 pixel, de nem ritka az ennél nagyobb felbontás sem. • 17” az általános célra használt monitorok legnagyobbika, melyet nagy képméreténél fogva akár 1,5 méterrıl is kényelmesen lehet nézni, ezért igen kellemes ilyennel dolgozni. Ez a monitorméret tekinthetı grafikai célra a minimumnak. Maximális felbontásuk elérheti akár az 1600x1200 pixelt. • 19” és ennél nagyobb (21”) mérető monitorokat már egyértelmően grafikai munkára érdemes használni. Ezekkel szemben elvárás az 1600x1200 pixeles felbontás. A billenytyőzet A billentyőzet a számítógép legmegszokottabb adatbeviteli eszköze. A legnagyobb egybefüggı billentyőcsoporton betőket, számokat, írásjeleket és egyéb karaktereket vihetünk be. Fontos ezen a csoporton belül megemlíteni a shift (váltó) gombot, amely nyomva tartása mellett leütött bető nagybetősen jelenik meg a monitoron, valamint a gombokra írt felsı jel vihetı be. A caps lock billentyő hatása csak a betőkre vonatkozik, hatásában megegyezik a shift billentyővel, de nem kell nyomva tartani. Hatása ismételt megnyomással kapcsolható ki. A caps lock billentyő bekapcsolt állapotát egy világító zöld dióda jelzi a klaviatúra jobb felsı szegletében. Enter: megnyomása legtöbbször valaminek az elfogadását jelenti, illetve új sor kezdését. Backspace (visszafelé törlés): a kurzor mögötti karaktert törli, és a kurzort eggyel visszább pozícionálja. Esc (escape -szökés, menekülés) billentyő egy programfunkcióból változtatások nélküli kilépésre szolgál. Tab (tabulátor) billentyő jellemzıen szövegtabulálásra (szövegigazításra) szolgál, de adott programokban -fıleg más billentyővel való együttes használat mellett- más célra is szokták használni. Alt és ctrl billentyők: önmagukban nem használatosak, programfüggı funkciókat rendelnek a nyomva tartásuk alatt megnyomott billentyőkhöz. 10
Részletesebb információ a felbontás és színmélység jelentésérıl a digitális képfeldolgozásról szóló fejezetben található
38 Felsı sor F1-F12 (funkció)gombok: Programfüggı a használatuk. Az F1 gomb legtöbb programban a segítségkérést szolgálja. A funkcióbillentyők melletti gombok: Print screen: a képernyı tartalmát a nyomtatóra küldi, bár egyes programok más feladatot ruháznak rá (pl. Windows). Scroll lock: Benyomása esetén a kurzor állandó sorpozíciót foglal el a képernyın, és az alatta levı dokumentum mozog le-fel. Használata programfüggı. Bekapcsolt állapotát zöld dióda jelzi a klaviatúra jobb felsı sarkában. Pause: Önmagában megnyomva megállítja a számítógép mőködését egy újabb gomb megnyomásáig; bizonyos esetekben -esetleg más billentyő együttes megnyomásával- a program, vagy részpogram futását szakítja meg. E hármas csoport alatt találhatók a következı billentyők: Insert: Váltó billentyő a beszúró és a felülíró üzemmód között. Beszúró üzemmódról akkor beszélünk, ha a szövegben (nem a végén) állva új karakter beírásakor meglévı karakter nem törlıdik a képernyırıl, hanem a beszúrás pozíciójától számítva jobbra tolódik. Felülíró üzemmódnak nevezzük, ha a szövegben (nem a végén) állva új karakter beírásakor a kurzor pozíciójában állva a korábban ott lévı karakter törlıdik (felülírtuk egy újabbal). Az insert gomb hatása programonként változó lehet, leginkább valaminek a beszúrását jelenti, illetve használható más gombok nyomva tartása mellett is. Delete (törlés): A kurzor pozíciójában lévı karaktert törli, a kurzor pozícióját nem változtatja meg, az attól jobbra esı karakterek eggyel balra csúsznak. Hatása programonként változó lehet, illetve használatos lehet más gombok nyomva tartása mellett is. Home, end (haza, végére): a sor elejére illetve végére ugrás billentyői, de hatása programonként változó lehet, illetve használatos lehet más gombok nyomva tartása mellett is. Page up, page down (lapozás fel illetve le): A képernyı elsı illetve utolsó sorára való ugrásra, illetve lapozásra szolgál; hatása programonként változó lehet, illetve használatos lehet más gombok nyomva tartása mellett is. A négyirányba mutató nyilakkal jelölt billentyők a kurzort -amennyiben lehetséges- a megjelölt irányba mozdítják el. Hatása programonként változó lehet, illetve használatos lehet más gombok nyomva tartása mellett is. A klaviatúra jobb szélén található az ún. nemzetközi tízes, azaz a numerikus billentyők számológépnél megszokott rendben való megismétlése, illetve egyéb, már ismertetett billentyők. Ha a csoport bal felsı sarkában lévı num lock nevő gomb aktív, akkor számbillentyőzetként, különben egyéb billentyők megismételt billentyőiként használatos. A num lock billentyő aktív állapotát a felette levı zöld dióda jelzi. Az egér A grafikus felépítéső képernyılátvány (grafikus felhasználói interfész) elterjedésével vált egyre fontosabb adatbeviteli eszközzé, bár karakteres képernyın is használatos. Az egér mozgásával a monitoron egy egérmutatót mozgathatunk, mellyel bizonyos helyekre klikkelhetünk, az elérni kívánt funkcióknak megfelelıen. Klikkelés alatt az
39 egér álló helyzetében az egér egyik gombjának megnyomását értjük. A klikk lehet bal klikk, jobb klikk -a megnyomott gombtól függıen, illetve egy klikk vagy dupla klikk, mely gyors egymásutánban való két klikkelést jelent. Szkenner A scanner képek digitalizálására, számítógépre vitelére használt eszköz. A beszkennelni kívánt képre egy igen finom négyzetrácsos hálót feszít, majd minden egyes kis elemi négyzetrıl leveszi színinformációt, amit digitalizál, majd pedig meghatározott rendben fájlba letárol. A késıbbiekben egy megfelelı program képes a digitalizált, számjegyek sokaságát tartalmazó adathalmazból képernyın megjeleníthetı, megtekinthetı képet elıállítani, illetve azon akár módosításokat végrehajtani. Fajtái: • kézi szkenner: Villanyborotvához vagy vonalkód leolvasóhoz hasonló szerkezet, amely igen gyenge minıségben szolgáltat képet. Különösen fontos, hogy használata során egyenletes sebességgel húzzuk a képen. A lapszkennerek árzuhanásával mára teljesen kiszorultak. • lapszkenner (síkágyas szkenner): A legszélesebb körben elterjedt szkennertípus, amely mára már kiváló minıségben képes képet beolvasni. A beolvasandó kép maximális mérete általában picit nagyobb, mint A4-es (21x29,7 cm -az irodai papír szabvány mérete). A lapszkenner esetében a beolvasandó lapot képes felével lefelé egy üveglapra kell helyezni, mely alatt kocsira szerelve elhalad egy erıs fényforrás és az érzékelı. Ára tizenezer forinttól kezdıdik. • dobszkenner: Kifejezetten nyomdai célú szkennelésre használatos. Ez a típus adja a legjobb minıséget, de az ára a milliós nagyságrendbe esik. A dobszkenner esetében a lapot egy forgódob (henger) palástjára kell felerısíteni képpel kifele. Ezek a szkennerek legismertebb fajtái. Mőködésükben közös, hogy az érzékelı a kép felületérıl visszavert fényt érzékeli. Azonban speciális célra szükség van ún. átvilágító szkennerekre, amelyek esetében a fényforrás és az érzékelı között helyezkedik el a kép. Ilyen átvilágító szkenner szükséges pl. a diapozitívok szkennelésére, illetve röntgenfilmek számítógépre vitelére.
40 A lapszkenner vázlatos rajza:
fedlap
papírkép
fény
fényforrás
érzékelı
A röntgenfilm átvilágító szkenner vázlatos rajza:
röntgenfilm
fény
fényforrás érzékelı
Mivel a röntgenfilm fekete-fehér, ezért a speciálisan röntgenfilmek digitalizálására készült átvilágító szkennerek is csak fekete-fehér képet szolgáltatnak.
41 Tekintettel arra, hogy mind a diaszkenner (nem a lapszkenerekhez való diafeltét), mind a radiológiai átvilágító szkenner elég célspecifikus, a kis kereslet miatt drága ezeket megépíteni, így áruk is magas; a diaszkennerek ára a százezres, míg a röntgenfilmek digitalizálására alkalmas szkenner ára könnyen a milliós nagyságrendbe eshet. A szkennelési paraméterek és a kép mérete közti összefüggések A kép felbontásának mértéke a dpi (dot per inch), azaz az egy hüvelykre (2,54 cm) esı képpontok száma. 300 dpi felbontás azt jelenti, hogy egy inch (hüvelyk) távolságot 300 egyenlı részre osztottunk, és a továbbiakban ezen parányi képpontokkal foglalkozunk. Könnyen belátható, hogy 300 dpi felbontás mellett egy négyzetinch (2,54x2,54 cm) területet 300x300, azaz 90.000 képponttal reprezentálunk. A digitális kép másik fontos tulajdonsága a színmélység, melyrıl a késıbbiekben részletesen szó lesz; most legyen elég annyi, hogy az alábbi példákban szereplı képeken 8 bites (1 byte) színmélységet tételezünk fel. A 300 dpi felbontás általánosan elfogadottnak tekinthetı a radiológiai képek szkennelése, digitalizálása során. Nézzük, mekkora képfájlok keletkeznek különbözı mérető filmek tömörítés nélküli digitalizálása során! (pl. .bmp -bitmap- formátum) A fentebb említett 1 négyzetinch (2,54x2,54 cm) terület 300 dpi-vel való szkennelése ad 90.000 képpontot, mely képpontonként 8 bit színmélységgel (azaz 1 byte-tal) számolva pontosan 90.000 byte képi információt jelent (90.000 képpontszor 1 byte). Ennek fényében könnyen kiszámolhatjuk mondjuk a 18x24 cm mérető röntgenfilm szkennelésével elıálló tömörítetlen képfájl méretét. A 18x24 cm méret felírható közelítıleg 7,1x9,4 inch méretben. Ez 300 dpi felbontást feltételezve 6.006.600 képpontot, azaz pixelt jelent. (7,4x9,4=66,74 négyzetinch; 66,74x90.00011=6.006.600 képpont. 6.006.600 képpontszor 1byte=6.006.600 byte, azaz közelítıleg 5,7 Mb12. Röviden, már nem ennyire részletezve nézzük mondjuk a 30x40 cm-es röntgenfilm digitalizálásával elıálló tömörítetlen képfájl méretét! A 30x40 cm közel egyenlı 11,8x15,7 inch mérető filmmel, mely 300 dpi felbontás mellett 16.673.400 képpontot, képpontonként egy byte-tal számolva a tömörítetlen képfájl mérete 16.673.400 byte, 15,9 Mb; mondhatni 16 Mb. Könnyen belátható, hogy a felbontás felére csökkentése (pl. 300 dpi-rıl 150 dpi-re csökkentése) a fájlméret egynegyedét eredményezi (1/2x1/2=1/4); míg a felbontás duplájára növelése (pl. 300 dpi-rıl 600 dpi-re) a képfájl méretét a négyszeresére növeli (2x2=4); vagyis a felbontás változtatása a fájlméretre négyzetes hatást gyakorol. A színmélység változtatása -melyrıl a késıbbiekben lesz szó- a fájlméretre lineáris hatást gyakorol; vagyis kétszeres finomságú színmélység a fájl méretét megkétszerezi.
11
Ugye nem felejtettük el, hogy 300 dpi-vel szkennelve egy négyzetinch (2,54x2,54 cm) 90.000 képpontból áll (300x300) 12 Mint emlékszünk, a nagyságrendek között a váltószám 1.024; jelen esetben két nagyságrend között 1.024x1.024
42 A tömörítetlen képfájl mérete tehát úgy számolható, hogy vízszintes képpontok száma szorozva függıleges képpontok számával, mely szorozva a színmélységgel byte-ban kifejezve. Ez pusztán a képi adatmennyiség, de létezik minden képfájl esetében úgynevezett fejléc, amely megadja a képméretet mind vízszintesen, mind pedig függılegesen, valamint a színmélységet, illetve színpalettás képek esetében deklarálja a színpalettát -színpalettás képek részletesen késıbb-, mely fejléc plusz helyet foglal. Azonban a példáinkban szereplı tömörítetlen képfájlok adattartamához mérten a fejléc helyigénye elhanyagolhatóan kevés, pusztán a kerekítésekkel nagyobbat tévedünk mint a fejléc mérete, így a képfájlok fejléceinek méretét a számításoknál elhanyagoltuk. Már látjuk, hogy egy-egy röntgenkép digitalizálása, számítógépre vitele esetében mekkora tömörítetlen képállományokkal találjuk szembe magunkat. A képfájlok mérete és sokasága természetesen igen komoly követelményeket támaszt a háttértárolók kapacitásának tekintetében. A fentebb megszerzett ismeretek révén könnyen kiszámíthatjuk, hogy a saját számítógépünk szabad háttértároló-kapacitásán adott mérető képekbıl hányat tárolhatnánk el. Azt hiszem az eredmény -legyen bármily impozáns elsı olvasatra- lehangolóvá válik akkor, mikor szembesülünk a napi forgalommal, illetve azok adataival. Nem hinném, hogy bármely számítógépen néhány nap forgalmánál több tömörítetlen kép tárolható lenne, ezért is nagy jelentıségő egyrészt a különféle képtömörítési eljárások használata (különféle veszteségmentes illetve veszteséges tömörítés -lásd. késıbb) másrészt pedig felmerül egy nagykapacitású képszerver igénye. A képszerver régebbi, mostanság le nem kért képeinek tárolására igen alkalmas eszköz a korábban megismert streamer, amely igen alkalmas hatalmas mennyiségő ritkán használt adat tárolására.
43
Az operációs rendszer Az operációs rendszer egy olyan programgyőjtemény, amely megteremti a kapcsolatot a felhasználó, a felhasználó programjai, valamint a számítógép hardvererıforrásai között.
felhasználó
operációs rendszer a számítógép hardvererıforrásai
felhasználói alkalmazások
Az operációs rendszer feladatai • • •
rendszeradminisztráció programfejlesztési támogatás alkalmazói támogatás
Rendszeradminisztrációnak nevezzük mőködtetésével kapcsolatos funkciókat.
magának
az
operációs
rendszernek
A rendszeradminisztráció esetében az alábbi funkciókat érdemes megnevezni: • processzorütemezés (processzoridı szétosztása a futó feladatok között) • szinkronizálás (események és erıforrásigényeik kezelése) • folyamatvezérlés (programindítás, programok közötti kapcsolat szervezése) • tárkezelés (memória, háttértárak) • perifériakezelés (I/O igények sorba állítása, kiszolgálása) • fájlkezelés (állományokon végzett mőveletek; nyitás, zárás, írás, olvasás) • mőködés nyilvántartás (hardver hibastatisztika vezetése és számlázási adatok) • operátori interfész (kapcsolattartás a kezelıvel)
a
44 A programfejlesztési támogatás csak kis részben tartozik a szőkebb értelemben vett operációs rendszer feladatok közé: • rendszerhívások (operációs rendszeri funkciók használata) • szövegszerkesztık (forráskód és dokumentáció írására) • szerkesztı és betöltı programok (programmodulok összefőzésére és tárba töltésére) • nyomkövetési rendszer (a programhibák felderítésére) Az alkalmazói támogatás az alábbi fıbb funkciókra bontható: • operátori parancsnyelvi rendszer (a rendszergazdai feladatok ellátására) • munkavezérlı rendszer (a számítógép alkalmazói szintő igénybevételére) • segédprogramkészlet (rutinfeladatok megoldására) • alkalmazói programkészlet futtatása (feladatfüggı felhasználói programok) Az operációs rendszerek osztályozása Az operációs rendszereket osztályozhatjuk aszerint, hogy hány programot képes egyszerre futtatni, illetve hány felhasználóval képes egy idıben kapcsolatot tartani. Ezek alapján megkülönböztetünk • egyfeladatos (single tasking), • vagy többfeladatos (multi tasking) illetve • egy felhasználós (single user) • vagy többfelhasználós (multi user ) operációs rendszert. A fentiek alapján beszélhetünk: • Egyfelhasználós egyfeladatos operációs rendszerrıl, ahol egyetlen felhasználó egyetlen programja mőködik. Új program indításához a már futó programot be kell zárni, abból ki kell lépni, és csak utána indíthatjuk az újabb programot. Ilyen operációs rendszer pl. a DOS. • Egyfelhasználós többfeladatos operációs rendszer esetében egyetlen felhasználó már több programja is futhat egy idıben; új program indításához a futó programot nem kell bezárni. Ilyen környezetben -ha legalább egy programot futtatunk- mindig van egy aktuális program, vagy más néven szólva elıtérben futó program. Ez az a program, amit épp használunk. A többfeladatos operációs rendszerek tulajdonsága, hogy az egyik programból nem kell kilépni, hanem elég átlépni a másik futó programba. Amely programból átlépünk, az háttérben futó program lesz, amelyikbe pedig átlépünk, abból elıtérben futó. Mindig csak egyetlen elıtérben futó program van! Itt példaként említhetı meg a Windows operációs rendszer. • Több felhasználós, egy feladatos operációs rendszer nincs. Nincs is értelme, hiszen több felhasználó csak ugyanazt az egy programot használhatná, és meg kellene beszélniük, hogy mikor zárják azt be és mikor indítanak el helyette egy másik programot. • Több felhasználós, több feladatos operációs rendszerek lehetıvé teszik, hogy a számítógéphez egy idıben több felhasználó is csatlakozzon, azon valamilyen programot, programokat futtasson. Erre kitőnı példa az egyetemünkön mőködı AS400-as rendszer, amelyen kb. 2.000 felhasználó használja a betegnyilvántartó, illetve az ügyviteli rendszert. El kell mondani, hogy ekkora adatfeldolgozó kapacitáshoz nem elégséges a személyi számítógép teljesítménye, így a többfelhasználós, többfeladatos számítógépek a workstation, mini-, közép-, nagy- és
45 szuperszámítógépek kategóriájából kerülnek ki. Erre a kategóriára jellemzı operációs rendszer a UNIX (e: juniksz), de már megjelennek a külön egy adott gépcsaládra kifejlesztett operációs rendszerek is. Az operációs rendszerek osztályozásának egy további szempontja az operációs rendszer és a felhasználó közti kapcsolattartás módja. Ezek alapján megkülönböztetünk: • Parancsvezérelt operációs rendszert, amelynél az operációs rendszer és a felhasználó közti kapcsolattartás legfıbb eszköze a klaviatúra, illetıleg a klaviatúrán keresztül kiadott parancsok. A parancsok tartalmazhatnak paramétereket, illetve módosítókat (kapcsolókat) arra vonatkozóan, hogy a parancs min és hogyan hajtódjon végre. Például nem elég kiadni a parancsot, hogy „listázz!”, de meg kall adni azt is, hogy mit listázzon (paraméter) és hogyan (kapcsoló). A parancsvezérelt operációs rendszerek elınye, hogy viszonylag kicsik, csekély a hardverigényük, és gyorsak; legfıbb hátrányuk, hogy a parancsszavakat, paraméterezésüket illetve kapcsolóikat ismerni kell, használatuk bizonyos szintő szaktudást kíván, illetve begépeléskor könnyen hibát lehet ejteni akár egyetlen melléütéssel. Jellemzı operációs rendszerek pl. a DOS, OS-400, illetve a grafikus felhasználói felülettel el nem látott UNIX, Linux rendszerek. • Grafikus felhasználói felülető operációs rendszerek esetében a kapcsolattartás az adott funkcióra utaló rajzra (ikonra) való klikkeléssel, valamint az esetlegesen elénk táruló újabb ikonok kiválasztásával, illetve párbeszédpanel kitöltésével lehetséges. Grafikus felhasználói felülető operációs rendszerek elınye, hogy kezelésük gyorsan elsajátítható, felhasználói szintő használatuk szaktudást jószerivel nem igényel; hátrányuk a nagy méret és az ebbıl fakadó lassabb mőködés (ami egy korszerő számítógépen már nem zavaró mértékő), valamint a jelentısebb hardverigény. Jellemzı operációs rendszerek ezen a téren pl. a Windows, illetve a grafikus felhasználói felülettel ellátott UNIX és Linux operációs rendszer. A BIOS A BIOS (Basic Input Output System -alap bemeneti kimeneti rendszer) egy ROM, azaz csak olvasható memória, amely megırzi tartalmát kikapcsolás után is (pl. háttértároló mérete, floppy és CD meghajtó megléte, videokártya beállításai, stb.). A BIOS rengeteg apró tesztprogramot tartalmaz, amelyek a számítógép bekapcsolásakor futnak le, az egyes hardverelemek meglétét, mőködıképességét ellenırzik, és hiba esetén jelzik a problémákat. Miután a hardverteszt sikeresen lefutott, utána keres a BIOS egy betölthetı operációs rendszert. A betöltıdött operációs rendszer alap input-output mőveletet csak a BIOS meghívásán keresztül végezhet. Összegezve a BIOS feladatai: • hardverteszt • alap I/O rendszer (melyre az operációs rendszer is támaszkodik) • operációs rendszer betöltése
46
A faszerkezető könyvtárrendszerek jellemzıi, abszolút és relatív elérési utak Az adataink, az ıket feldolgozó programjaink, valamint az azokhoz tartozó rengeteg, különféle dolgaink fájlban vannak tárolva a háttértárolókon. No de vajon hogyan? Ömlesztve, mint kacatok a ládában? Az ömlesztett tárolásnak vannak ugyan elınyei (nem kell rendet tartani), de bárminek a megtalálása ugyancsak nehézkes. Épp ezért a fájljainkat is rendben, az ún. könyvtárrendszerben, mégpedig faszerkezető könyvtárrendszerben tartjuk. Nézzük, mi az a könyvtárrendszer! Ha bemegyünk egy könyvtárba (igaziba) mit látunk? Könyvek össze-vissza a polcokon rendezetlenül? Nem. Az elıtérben kis útjelzı tábla: tudományok balra, mővészet jobbra. Belépünk a tudományok folyosójára. Két ajtó nyílik: természettudomány, társadalomtudomány. Belépünk a természettudomány termébe. Hosszú-hosszú polcsorokat látunk, mindegyik sor elején egy-egy tábla: fizika, kémia, orvostudomány. Odasétálunk az orvostudományi sorhoz és végignézünk rajta. Kis fülek lógnak ki, miszerint is: anatómia, belgyógyászat, ortopédia, radiológia, urológia. Megállunk a radiológiánál, és az ott ABC rendben elhelyezett könyvek közül kiválasztjuk a Radiológiai Atlaszt. Ugye nem is kell mondanom, hogy egy hasonló kialakítás megtalálható a mővészeti ágon is; ez a felosztás, ez a rendszer teszi lehetıvé, hogy a bennünket érdeklı könyvet könnyen, gyorsan megtaláljuk. Nos, hasonló rendszert építettek ki a számítógép háttértárolóján is a fájlok rendezett tárolására. Akkor most jöjjön a faszerkezet! Ha megnézünk egy fát, akkor azt látjuk, hogy van egy törzse, amely ketté vagy többfelé ágazik el. Ezek a vastag ágak egy idı után megint ketté vagy többfelé elágaznak, és így tovább. Elágazásokat és ágakat találhatunk rengeteget, de összenövést egyetlen egyet sem. Ami egyszer lentebb szétágazott, az fentebb már sehol sem nı össze. Másként fogalmazva minden ág közvetlenül csakis és kizárólag egyetlen egy ısbıl hajt ki, többıl nem. Ha most veszünk egy hangyát a fán, aki az egyik ágról el akar jutni egy másikra, akkor ha szerencséje van, a kiszemelt ág az ı ágából nı ki (vagy az ı ágából kinövı ágból, stb.), és akkor csak másznia kell elıre. Ha nincs szerencséje, és a kiszemelt ág nem az ı ágából nıtt ki, akkor vissza kell mennie a fa törzse felé egész addig az elsı elágazásig, amely közös elágazása az indulási helyének és a kiszemelt célhelynek. Visszatérve a pár bekezdéssel fentebbi könyvtári hasonlatomhoz, az nem minısül faszerkezetnek, mert -nézzük csak meg alaposabban- az orvostudománytól nem kell visszamennünk a természettudományba, elég csak megfordulnunk, és máris a kémia polc valamelyik füle (témaköre) elıtt állunk. Arról nem is beszélve, hogy ha az orvostudomány polc másik oldalán állunk, és ha a falon van egy ajtó, akkor akár a szomszédos terembıl egy ismerısünk ránk is integethet, és ha átmegyünk hozzá, máris az ógörög mitológia elıtt találhatjuk magunkat. A faszerkezető könyvtárrendszer kiindulópontját gyökérkönyvtárnak (root) nevezzük. A továbbiakban csak a faszerkezető könyvtárrendszerrel foglalkozom.
47 Elérési utak: azt a leírást ami megadja, hogy egy könyvtárszerkezet egyik pontjából egy másik pontjába hogyan juthatunk el, elérési útnak nevezzük. Az elérési út kétféle lehet: relatív vagy abszolút attól függıen, hogy az út leírását honnan adjuk meg. Relatív: az éppen aktuális könyvtárból nézve milyen úton lehet elérni a célkönyvtárat. Abszolút: a gyökérkönyvtárból nézve milyen úton lehet elérni a célkönyvtárat. Nézzünk rá példát! Valaki megkérdezi, hogy hol található a kórélettan elıadó. Erre kétféle válasz lehetséges: A fıiskola folyosóján állva, elég lehet annyit mondani, hogy a második ajtó jobbra. Ha viszont a kollégium ebédlıjében kérdezi meg, akkor már az a válasz, hogy a fıiskola fıkapujától indulva fel a másodikra, ott jobbra fordulsz és jobbra a negyedik ajtó az. A könyvtárak egyik igen fontos jellemzıje, hogy a szülı könyvtárból közvetlenül nyíló alkönyvtárak neveinek feltétlenül különböznie kell egymástól. Két azonos nevő könyvtár nem lehet közvetlenül a szülıkönyvtár alatt. Gondoljuk csak meg, ha azonos lenne a nevük, akkor nem tudnánk ıket megkülönböztetni egymástól! A könyvtárak azonosítása a nevével és a hozzá vezetı elérési úttal történik, ami tulajdonképpen nem más, mint egy felsorolás; az odavezetı út összes állomásának felsorolása. Az elérési út a könyvtárszerkezet mélyebb rétegei felé haladva az érintett könyvtárak neveinek egymás utáni felsorolását jelenti egész a célalkönyvtárig. Tehetjük ezt azért, mert nem engedtük meg, hogy bármely szülıkönyvtárnak közvetlen leszármazottai között két vagy több azonos nevő legyen, ezért ez a felsorolás az induló könyvtár ismeretében egyértelmően azonosítja a célkönyvtárat. A könyvtárszerkezetben egyre mélyebbre haladva tehát a könyvtárak neveinek felsorolása egyértelmő azonosítást tesz lehetıvé. Vajon visszafelé mozogva mi a helyzet? Ekkor is a bejárt könyvtárak neveinek sorban való leírása a megoldás? Nem. Miért? Mert semmi nem tiltja, hogy egy könyvtárnak ugyanolyan nevő legyen a saját szülıkönyvtára, mint az egyik leszármazott könyvtára. Akkor most melyikbe akarnánk belépni, ha csak a nevét írnánk le? Nem egyértelmő. A következı szabállyal már az lesz: A könyvtárszerkezetben való visszalépéshez nem nevezzük nevén a célkönyvtárat, hanem csak az egy szinttel visszább lépést jelezzük. Így egyértelmő? Igen, hiszen gondoljunk csak arra, amit a faszerkezetrıl már tudunk; minden ág pontosan egy közvetlen ıssel (szülıvel) rendelkezik, többel nem. Kivétel a gyökérkönyvtár, amely nem rendelkezik ıssel, azonban minden könyvtár közös ıse. Visszafelé lépkedésnél tehát annyiszor kell jeleznünk a visszalépési igényt, ahányszor a feladat szempontjából szükséges, majd ha elértük a fastruktúra olyan pontját, ahonnét már a mélyebb régiókba kívánunk lépni, akkor a már ismert módon soroljuk tovább a bejárt könyvtárak nevét egész a célkönyvtárig. A gyökérkönyvtár jelölése és a könyvtárnevek közti elválasztó karakter operációs rendszer függı, jellemzıen a „/” slash (e: szles) azaz a perjel13, vagy a „\” backslash (e: bekszles) vagy vissza perjel14 szolgál. (Szójátékkal élve a \ „visszaper” jelet nevezik rep-nek is.) A könyvtárrendszerben egy szinttel való visszalépés jele a „..” pont-pont, avagy két pont (nem nevezendı kettıspontnak).
13 14
Pl. a UNIX és Linux rendszereken A Microsoft operációs rendszerein (DOS, Windows)
48
Ellenırzı kérdések: 1. Mit értünk bit alatt? 2. Hány bit egy byte? 3. Hány byte 1 kilobyte? 4. Ismertesse a not, and, or és xor logikai mőveleteket! 5. Csoportosítsa a számítógépeket több szempont szerint! 6. Ismertesse a számítógép felépítését! 7. Mit értünk a számítógép konfigurációja kifejezés alatt? 8. Mikor nevezünk két számítógépet egymással (szoftver)kompatibilisnek? 9. Követelmény-e a hardverkompatibilitás két számítógép között? Ön szerint miért? 10. Mire használjuk a háttértárakat? Soroljon fel néhányat! 11. Milyen célt szolgál az operációs rendszer? 12. Csoportosítsa az operációs rendszereket több szempont szerint! 13. Mi jellemzi a faszerkezető könyvtárrendszert? 14. Faszerkezető könyvtárrendszerben hogyan nevezzük az összes alkönyvtár közös szülıkönyvtárát? 15. Lehetséges, hogy egy faszerkezető könyvtárrendszerben az egyik könyvtárból két könyvtár nyíljon? 16. Lehetséges, hogy egy faszerkezető könyvtárrendszerben az egyik könyvtárnak két szülıkönyvtára legyen? 17. Mi a különbség az abszolút és a relatív elérési út között?
49
A DOS
Bevezetés Ha valaki figyelmesen olvasta az elızı fejezetet, akkor most csodálkozva teszi fel a kérdést: De miért pont DOS? Hiszen az egy elavult, fapados, parancsorientált operációs rendszer, mindössze egy felhasználó egyetlen programját képes futtatni. Különben is, otthon Windows van. Mindebben tökéletesen igaza van a kedves Hallgatónak, de van egy igen nagy elınye a DOS tanulásának a kezdetek kezdetén; miszerint is a DOS nem fedi el a lényeget a grafikus felhasználói felületével és kényelmi funkcióival. A fizika egyik alaptörvényébıl kiindulva elmondhatjuk, hogy a DOS tudás nem vész el, csak átalakul. Nos, akit még mindig nem tudtam meggyızni, annak elárulom a végsı érvet: egyetemünkön még rengeteg számítógép mőködik DOS operációs rendszer felügyelete alatt, és ezeken is kell tudni dolgozni.
A DOS faszerkezete A DOS operációs rendszer a háttértárakat az angol ABC egy-egy betőjével nevezi meg, mely után kettıspont szerepel (pl. a: c: stb.) Az elsı meghajtónév az „a:”, ami az elsı floppymeghajtót jelenti -ha van. A „b:” jelöli a második floppymeghajtót, ami általában nem szokott lenni. Az elsı vincseszter jele mindig „c:”, ami után következnek a további vincseszter(ek) illetve partíció(k)15, a CD megható(k), illetve a hálózati meghajtók nevei akár „z:”-ig. Minden meghajtón van könyvtárszerkezet, de legalább a gyökérkönyvtárnak léteznie kell. Könyvtárszerkezet hiányában a DOS operációs rendszer nem tudja kezelni a meghajtót. A gyökérkönyvtár jele „\” karakter (backslash e: bekszles) egyben a könyvtárnevek elválasztó karaktere is az elérési út leírásában. Ha az elérési út „\” karakterrel kezdıdik, az azt jelenti, hogy a gyökérkönyvtártól számított elérési útról van szó, azaz abszolút elérési út. Ha az elérési út nem „\” karakterrel kezdıdik, az azt jelenti, hogy az éppen aktuális könyvtártól számított elérési útról van szó, azaz relatív elérési út. Már az elızı fejezetben említettem, a faszerkezetben a gyökérkönyvtár irányába való visszalépéshez nem kell megadni, hogy hová lépünk vissza, pusztán jeleznünk kell, hogy visszafelé kívánunk lépni. A visszalépés jele a DOS operációs rendszerben a „..” (szóköz nélkül) két pont, vagy pont-pont. Miért is nem kell megneveznünk a szülıkönyvtárat? Ugye emlékszünk még arra, hogy egy könyvtárból több alkönyvtár is 15
partíció: egy vincseszter több részre való bontásával elıálló háttértár területek, amelyek úgy viselkednek, mintha maguk is egy-egy különálló, egymástól független vincseszterek lennének
50 nyílhat, azonban a fıkönyvtár (gyökérkönyvtár) kivételével minden könyvtárnak pontosan egy szülıkönyvtára van; tehát ha azt mondjuk, hogy az adott könyvtárnak a szülıkönyvtárába akarunk lépni, az egyértelmően azonosítja a célkönyvtárat. Lássunk egy példát! Legyen a c: meghajtó könyvtárszerkezete az alábbi: \ DOS ANTIVIR SCAN FPROT NORTON JATEK TETRIS FORMA1 F16 WORD5 DBASE Ekkor tételezzük fel kiinduláskor aktuális könyvtárként a gyökérkönyvtárat (\) és írjunk le néhány könyvtárat mind abszolút, mind relatív elérési úttal! (A példában a felsı sorokba írom az abszolút, az alsókba pedig az éppen aktuális könyvtárból vezetı relatív elérési utat.) Elsıként írjuk le a DOS könyvtárba vezetı utat! \dos dos Innét a az ANTIVIR-be vezetıt: \antivir ..\antivir az innét nyíló SCAN könyvtárba vezetı utat: \antivir\scan scan az FPROT könyvtárba vezetı út: \antivir\fprot ..\fprot Írjuk le a gyökérkönyvtárból nyíló NORON könyvtárba vezetı utat: \norton ..\..\norton Írjuk le a gyökérkönyvtárból nyíló JATEK könyvtárból nyíló FORMA1 alkönyvtárhoz vezetı utat: \jatek\forma1 ..\jatek\forma1
51
Írjuk le a gyökérkönyvtárból nyíló WORD5 könyvtárba vezetı utat: \word5 ..\..\word5 Végezetül a gyökérkönyvtárba vezetı út: \ .. Figyelem! Vegyük észre, hogy az útvonalleírásban sehová sem írtam szóközt! Milyen jó dolog is, hogy ilyen szépen le tudjuk írni az egyes könyvtárak elérési útjait (mind abszolút, mind relatív utat), de ezzel még nem váltunk könyvtárat. A könyvtárváltás parancsa a cd vagy chdir parancs (a change directory rövidülése). A parancs után, attól egy vagy több szóközzel elválasztva kell megadni az útvonalat, amely specifikája a célkönyvtárat. Nézzük hát a fentebbi példát de immáron úgy, hogy nem csak egyszerően leírjuk az odavezetı utat, hanem ki is adjuk a parancsot a könyvtárváltásra. Elsıként lépjünk be DOS könyvtárba! cd \dos cd dos Innét a az ANTIVIR-be: cd \antivir cd ..\antivir az innét nyíló SCAN könyvtárba: cd \antivir\scan cd scan az FPROT könyvtárba: cd \antivir\fprot cd ..\fprot Lépjünk be a gyökérkönyvtárból nyíló NORON könyvtárba: cd \norton cd ..\..\norton Lépjünk be a gyökérkönyvtárból nyíló JATEK könyvtárból nyíló FORMA1 alkönyvtárba: cd \jatek\forma1 cd ..\jatek\forma1 Lépjünk be a gyökérkönyvtárból nyíló WORD5 könyvtárba: cd \word5 cd ..\..\word5 Végezetül lépjünk vissza a gyökérkönyvtárba: cd \
52 cd .. Ugye jól látjuk, hogy semmi mást nem tettem, mint az elızıekben szereplı útvonalleírások elé odaírtam a cd parancsot! Már nagyszerően tudunk a könyvtárszerkezetben lépkedni, de gondolom felmerült a kérdés, hogy miképp is jött létre a meglévı könyvtárszerkezet. Ezt késıbb, a DOS parancsok ismertetésénél vesszük részletesebben.
A DOS prompt Hogy mi a DOS prompt? Elıbb tisztázzuk, mi a DOS parancssor! A DOS -mint már tudjuk- parancsvezérelt operációs rendszer. Parancsokat pedig nem adhatunk ki akárhol, hanem csak a parancssorban. No de mikor vagyunk a parancssorban? Akkor vagyunk ott, ha látjuk a DOS promptot. elválasztó karakter
C:\>_
informatív rész: az aktuális meghajtó aktuális könyvtárát jelöli, jelen esetben a c: meghajtó gyökérkönyvtárát (\)
kurzor (villog) mindig az aktuális kurzorpozícióba írhatunk
Az alábbiak mind egy-egy lehetséges állapota a DOS promptnak: C:\> C:\DOS> D:\JATEK\DOOM> E:\> E:\PICTURES\CARS\PORSCHE> A prompt igényeink szerint megváltoztatható a prompt paranccsal. Néhány érdekesebb lehetıség:
53 prompt szöveg a megadott szöveg lesz a prompt, pl. prompt parancsolj velem kedves uram parancsolj velem kedves uram A prompt parancs után néhány speciális jel is beírható, pl.: $T a promptban az aktuális idı jelenik meg $D aktuális dátum $P aktuális meghajtó és az aktuális könyvtár elérési útja $G > jel $L < jel A leggyakrabban elterjedt beállítás a $P$G (a példám elsı öt sora is ezt mutatja be); érdemes erre visszaállítani, ha elállítottuk.
A DOS fájlnevek felépítése A DOS fájlnevek a CP/M16 operációs rendszerbıl örökölt módon max.8+max.3 karakter tagolódásúak, ami azt jelenti, hogy a fájlnevek legfeljebb 8 karakter névrészbıl és maximum 3 karakter kiterjesztésbıl állnak, melyet egy pont (.) elválasztó karakter választ el egymástól. Konvenció szerint a névrész utal a fájl tartalmára, a kiterjesztés pedig a típusára. Szemléletesen tekinthetjük úgy is, hogy a névrész a keresztnév, a kiterjesztés a vezetéknév. Pl. a pizza.txt fájlnévbıl gondolhatunk arra, hogy ez a kedvenc pizzám elkészítésének receptje szöveges formátumban.17 Akár a névrész, akár a kiterjesztés elhagyható, de együtt a kettı nem. A legtöbb program a neki megfelelı kiterjesztést automatikusan odaírja a névrész mögé, ezzel nekünk nem kell foglalkozni, illetıleg indulásakor ha nem adjuk meg számára a használni kívánt fájl kiterjesztését, automatikusan az alapértelmezett kiterjesztést tételezi fel, és az annak megfelelı fájlt veszi használatba.
16 17
A DOS operációs rendszer a CP/M és a UNIX operációs rendszer alapján került kifejlesztésre Picit késıbb fel fogok sorolni néhány jellegzetes kiterjesztést, és azt is, hogy milyen fájlokat takar
54
A fájlnévben nem használható karakterek: Fájlnevekben nem használható karakterek a következık: • szóköz • perjel • pont • vissza perjel • vesszı • szögletes nyitó zárójel • pontosvesszı • szögletes záró zárójel • kettıspont • pipe • idézıjel • kisebb jel
• • • • •
nagyobb jel összeadásjel egyenlıségjel kérdıjel csillag
Lehetıség szerint kerüljük a magyar ékezetes karakterek használatát a fájlnevekben, mert egyes segédprogramokat megzavarhat. Jokerkarakterek Nem csak egy adott nevő fájl megnevezésére van lehetıségünk, hanem fájlnév maszkkal több, a maszknak megfelelı fájl megnevezésére is. Megnevezhetünk ily módon több fájlt is, amelyre illik a maszk. A maszk lényege, hogy több fájl is létezhet, amelyre ráillik. A maszkoláshoz használatos két jokerkarakter a kérdıjel (?), valamint a csillag (*). A ? használata: A fájlnévben (akár a névrészben, akár a kiterjesztésben) pontosan egy karaktert helyettesít azon a helyen, ahol van. Pl. a ?asszır lehet masszır is épp úgy, mint hasszır. A * használata: A fájlnévben a csillag jokerkarakter akárhány karaktert helyettesíthet; nullától akár a névrész illetve a kiterjesztés maximális hosszáig. pl. a körte* jelentheti azt, hogy körte, körtefa, vagy körtepálinka. Az összes fájl megnevezése: *.* (azaz a névrészben bármi lehet, és a kiterjesztésben is bármi lehet)
A DOS parancs
A DOS parancs fajtái Kétféle DOS parancs van, a belsı és a külsı parancs. Belsı parancs az, amit a DOS operációs rendszer az indulása során betölt a háttértárolóból a memóriába, és azok egészen a gép leállításáig ott is maradnak. Nem sok belsı DOS parancs van, csak a leggyakrabban használatosak. Külsı parancsok a háttértárolón helyezkednek el, csak a végrehajtás idejére kerülnek beolvasásra a memóriába.
55 Belsı DOS parancs indítása: a parancssorba beírva a DOS parancs neve, majd enter. A külsı DOS parancs indítása minden esetben egy-egy futtatható fájl megnevezését jelenti. [meghajtó:][elérési út] fájlnév [paraméter(lista)][kapcsoló(k)] A szögletes zárójellel jelöljük a parancs opcionális, azaz esetlegesen elhagyható részeit, amennyiben azok konkrét esetekben való elhagyása nem okoz problémát. A path Vajon mindig meg kell adnunk az elérési utat? Nem. Amennyiben nem adunk meg elérési utat, akkor a DOS operációs rendszer elıször a memóriában keresi, mint belsı parancsot. Ha a memóriában nem találja, akkor az aktuális meghajtó aktuális könyvtárában keresi a futtatható fájlként, illetve ha itt sem találja, akkor a path-ban felsorolt helyeken -a felsorolás sorrendjében- keresi a megfelelı nevő futtatható fájlt. A path teljes abszolút elérési utakat tartalmaz, egymástól pontosvesszıvel elválasztva. Futtatható fájlformátumok Futtatható, vagy végrehajtható fájlnak mindenképpen com, exe vagy bat kiterjesztéssel kell rendelkeznie. Vigyázat! Nem futtatható fájlt is át lehet nevezni com, exe vagy bat kiterjesztésővé, de ettıl azok még nem lesznek futtathatóak. COM: 64 kbyte-ot meg nem haladó, gépi kódú (a processzor által értelmezhetı) programok. EXE: 64 kbyte-ot meghaladó gépi kódú programok csak ilyen kiterjesztésőek lehetnek, de létezik 64 kbyte alatti méretben is. BAT: Batch (kötegelt) fájlok, amelyek szöveges fájlok, soronként 1-1 DOS parancsot tartalmaznak.
56 Egyéb jellemzı fájlformátumok: TXT DOC RTF SYS CFG DAT DBF HLP XLS INI
text, azaz formázás nélküli szöveges állomány dokumentum, szövegszerkesztıvel elıállított, formázott szöveg rich text format, szövegszerkesztıvel elıállított, formázott szöveg system, azaz rendszerfájlok, jellemzıen valamilyen meghajtóprogram konfigurációs, azaz beállításokat tároló fájl data, azaz adatfájl dbase formátumú adatbázis tábla help, azaz súgó fájl Excel formátumú táblázat inicializációs, azaz beállítások eltárolására szolgáló fájl
Fontosabb DOS parancsok könyvtárkezelı, fájlkezelı, egyéb, lemezkezelı date [dátum] A mai dátum megjelenítésére és megadására használatos parancs. time [idı] A pillanatnyi idı megjelenítésére és megadására szolgál. cls képernyıtörlés cd [meghajtó:][útvonal] chdir [meghajtó:][útvonal] Paraméterezés nélkül az aktuális meghajtó aktuális könyvtára nevének megjelenítésére, paraméterezve könyvtárváltásra szolgál. md [meghajtó:]útvonal mkdir [meghajtó:]útvonal Könyvtár létrehozására szolgáló parancs. rd [meghajtó:]útvonal rmdir [meghajtó:]útvonal Könyvtár törlésére szolgáló parancs. Csakis és kizárólag üres könyvtár törölhetı, tehát nem tartalmazhat sem fájt, sem alkönyvtárat. tree [meghajtó:][útvonal] A paraméterezésének megfelelı, illetve paraméterezés nélkül az aktuális meghajtó aktuális könyvtárából nyíló faszerkezetet jeleníti meg. dir [meghajtó][útvonal][fáljnév(maszk)][kapcsolók] A paraméterezésének megfelelı, annak hiányában az aktuális meghajtó aktuális könyvtárában lévı fájlok megjelenítése. A fájlnév paraméterben adható meg, hogy milyen nevő fájlt, fájlokat listázzon ki. Az alapértelmezett értéke a *.* -vagyis minden fájl.
57 Fıbb kapcsolói: /p képernyırıl lefutó lista esetén képernyınként megáll /s az megadott könyvtár alkönyvtárait is kilistázza /o rendezett sorrendő listázás; • g elıbb a könyvtárnevek, utána a fájlnevek • n névrész szerinti rendezés • e kiterjesztés szerinti rendezés • d dátum és idı szerinti rendezés • s méret szerinti rendezés A rendezés sorrendjét a mínuszjellel lehet megfordítani. A dir /o-gen parancs hatására elıbb a fájlnevek (mínusz van a „g” elıtt), majd a könyvtárnevek kiterjesztés szerinti sorrendben, azonos kiterjesztésen belül pedig névrész szerinti sorrendben jelennek meg. type [meghajtó:][útvonal]fájlnév 1 szövegfájl tartalmának megjelenítése a monitoron. Fájlnév maszkot nem tartalmazhat. print [meghajtó:][útvonal]fájlnév(maszk) [kapcsolók] A megadott fájl(ok) nyomtatása. A /d:portnév kapcsolóval adható meg, hogy melyik portra nyomtasson. copy forrás [+forrás] [cél] [kapcsolók] Egy vagy több fájl másolása. A cél megadása nélkül az aktuális meghajtó aktuális alkönyvtárába másol. A forrás maszkot tartalmazhat. A /v kapcsolóval ellenırzés történik, hogy a kiírt fájl egyforma-e a beolvasottal. Hatása megegyezik a verify on parancs hatásával. verify [on|off] A lemezre írt adatok ellenırzése, összevetése a kiírni szándékozott adattal. Paraméter nélkül kiadva megjeleníti a verify aktuális értékét. comp [fájl(csoport)1][fájl((csoport)2] Összehasonlítja a két fájl(csoporto)t bájtról bájtra. File compare OK üzenetet ad, ha egyformák. ren [meghajtó:][útvonal]fájlnév1 fájlnév2 rename [meghajtó:][útvonal]fájlnév1 fájlnév2 Fájl átnevezése, fájlnév1-rıl fájlnév2-re. find „szöveg” [meghajtó:][útvonal]fájlnév(maszk) Szöveg keresése fájlban. del [meghajtó:][útvonal]fájlnév(maszk) erase [meghajtó:][útvonal]fájlnév(maszk) Fájl(ok) törlése. undelete [meghajtó:][útvonal]fájlnév(maszk) [/list|/all] Tévesen törölt fájlok visszaállítása. A /list kapcsolóval kilistázza a könyvtárban lévı visszaállítható fájlok neveit, de ezzel még nem állítja azokat vissza. Az /all kapcsolóval
58 a könyvtárban található összes fájlt visszaállítja, nem vár fájlonként megerısítést a felhasználótól. sys [meghajtó1:][útvonal] meghajtó2: Rendszerlemezt (bootlemezt) készít meghajtó1 rendszerfájljaival meghajtó2-re. diskcopy [meghajtó1: [meghajtó2:]] Floppylemezek másolása, forráslemezzel szektorról szektorra azonos másolt lemez készítése. A két lemeznek ehhez azonos felépítésőnek kell lennie. A két meghajtó ugyanaz a meghajtó is lehet. diskcomp [meghajtó1: [meghajtó2:]] Floppylemezek szektorról szektorra való összehasonlítása. Két tartalmát tekintve azonos lemez nem feltétlenül lesz azonos.
Portok A portok input-output egységek, melyek szabványos csatlakozók segítségével lehetıvé teszik megfelelı eszközökkel való kapcsolattartást, pl. egér, nyomtató, szkenner stb. A porok adatátviteli rendszerük szerint kétfélék lehetnek, úgymint: • soros, illetve • párhuzamos port. Soros port: Az adatok bitenként, egyesével közlekednek. Egyszerre csak egy bit halad rajta keresztül. Az elsı bit után jön a következı, az azt követı, és így tovább. Hátránya a módszernek, hogy a párhuzamos porthoz képest sokkal lassúbb az adatátvitel; elınye pedig, hogy igen messzire vezethetı a jel (akár több 10 m). Párhuzamos port: Egyszerre megy el 1 byte (8 bit) adat bitenként egy-egy külön vezetéken. Elınye a soros adatátvitellel szemben, hogy sokkal gyorsabb; hátránya viszont, hogy csak rövid távolságú adatátvitelnél használható a nagy zavarérzékenység miatt (jellemzıen 1-1,5-2 m). Átirányítások Átirányításokkal parancsok bemenetét, kimenetét irányíthatjuk át, illetve parancsokat főzhetünk össze. Inputátirányítás: Egy parancs az alapértelmezett bemenete helyett máshonnan veszi az input adatokat, pl. egy megadott szöveges fájlból, vagy parancssorból. Jele: < login matyi<passw.txt Outputátirányítás: Egy parancs az alapértelmezett kimenete helyett máshová teszi az output adatokat, pl. egy megadott szöveges fájlba. Jele: > vagy >> . A különbség, hogy míg a > jel esetében, amennyiben célként egy létezı fájlt adunk meg, akkor annak tartalma felülíródik, azaz eredeti tartalma elvész, és csak a legutolsó átirányítás eredménye található benne. Ezzel szemben a >> jel használata nem írja felöl a célfájlt,
59 hanem annak a végéhez hozzáfőzi az újabb adatokat. Mindkét outputátirányítás megegyezik abban, hogy ha a célfájl elızıleg nem létezik, akkor létrehozza. dir > fajok.txt Csıvezeték, azaz pipe: Több parancs főzhetı össze parancslánccá. A korábbi parancs kimenetét hozzáfőzi az ıt követı parancs bemenetéhez. echo y|del *.*
Batch fájlok A batch fájlok, avagy kötegelt fájlok a futtatható fájlok közé tartoznak. Jellemzıjük, hogy sorokba rendezett DOS parancsokat tartalmaznak, ebbıl adódóan szöveges fájlok. A batch fájloknak a futtathatósághoz feltétlenül .bat kiterjesztéssel kell rendelkezniük. A DOS operációs rendszer felügyelete alatt mőködı számítógépek szinte mindegyikén találkozhatunk egy kiemelt bat fájllal, az autoexec.bat nevővel. Az ebben a fájlban felsorolt DOS parancsok a számítógép minden egyes indításakor automatikusan lefutnak, ide tehát azokat a parancsokat érdemes raknunk, amelyeket ígyis-úgyis kiadnánk a számítógép minden egyes indításakor. Lássunk hát egy többé-kevésbé tipikusnak mondható példát! @echo off PATH=c:\;\;C:\DOS;C:\UTIL;C:\NC;C:\WORD5 set temp=c:\tmp C:\DOS\MODE CON CP PREP=((852) C:\DOS\egaszote.CPI) C:\DOS\MODE CON CP SEL=852 hkeybk PROMPT $P$G C:\mouse\mouse.exe C:\DOS\MSCDEX.EXE /D:NECCD call halozat.bat cd \ c:\dos\rpinter radps1 7 cls A batch fájlok lefuttatása után láthatjuk, hogy a fájlba beírt parancssorok kiíródnak a képernyıre, és ez esztétikailag meglehetıst „illúzióromboló”. A sorokat kezdhetjük úgymond kukackarakterrel is (@), ekkor az a sor nem íródik ki a képernyıre. Mivel egy hosszabb batch fájl írásánál nem feltétlenül elınyös ha az embernek minden sor elé oda kell tennie egy kukacot, ezért az kiváltható az echo off paranccsal, aminek hatására az ıt követı sorokba írt parancsok nem jelennek meg a képernyın. Az echo off viszont igen, ezért kezdenek általában majdnem minden batch fájlt a @echo off paranccsal. A második sorban a path környezeti változó beállítását láthatjuk, vagyis hogy a DOS operációs rendszer hol keresse azokat a programfájlokat, amelyek helyét nem határozzuk meg a parancs kiadásakor.
60 A harmadik sorban láthatjuk az átmeneti fájlok helyéül kijelölt könyvtár megnevezését. Több program is használ olyan ideiglenes fájlokat, amelyeket automatikusan létrehoz, azokban átmenetileg tárol adatokat, majd mikor már nincs rájuk szükség, ezeket a fájlokat letörli. A negyedik és ötödik sorban a magyar kódkészlet kiválasztását (4. sor) és aktiválását (5. sor) láthatjuk, melyhez a mode parancsot használjuk. A hatodik sor szorosan kötıdik az elızı kettıhöz, ugyanis a magyar kódkészletnek megfelelı betőkiosztást valósít meg a billentyőzeten. A hetedik sorban állítjuk be a DOS promptot a nekünk tetszı értékre. A nyolcadik sor az egér indítóparancsa. A kilencedik sor a CD ROM használatát lehetıvé tevı program indítóparancsa. A tizedik sorban található a hálózat elérését biztosító halozat.bat meghívása. Mint látható, bat fájlból lehet bat fájlt indítani. Ha az indított bat fájl lefutása után az eredeti bat fájlunk futását folytatni szeretnénk, akkor a meghívott fájlt a call paranccsal kell indítani, különben a meghívott bat fájl futásának végeztével a hívó bat fájl nem kapja vissza a vezérlést. A tizenegyedik sorban visszaállunk a gyökérkönyvtárba, mert a hálózatindító bat fájl belépett egy alkönyvtárba. A tizenkettedik sorban pedig jelezzük a hálózat felé, hogy a radps1 nyomtatószerver 7. nyomtatósorát ez a számítógép fogja kiszolgálni, azaz minden nyomtatni való anyag, amit a hetes nyomtatósorba küldtek a felhasználók, az mind az ehhez a számítógéphez kapcsolt nyomtatón nyomtatódik ki. Végezetül pedig töröljük mindazt ami a monitoron eddig megjelent, hogy a felhasználó tiszta képernyı elıtt kezdhesse a munkát.
Tömörített fájlok A fájlok sajnos helyet foglalnak a háttértárolókon, gyakran nem is keveset. Felmerül az igény, hogy nem lehetne-e valahogyan bizonyos fájlok méretét csökkenteni oly módon, hogy a bennük tárolt információ ne csorbuljon? Dehogynem! A fájlokat tömörítıprogramokkal tömöríthetjük, illetve felhasználás elıtt kicsomagolhatjuk eredeti méretére. A tömörítıprogramok legelterjedtebb algoritmusa az ún. Huffmann-kódolás, amely változó hosszúságú kódokat rendel a kódolandó adatokhoz. Statisztika készül a fájl által tartalmazott bájtokról, az egyforma bájtok darabszámáról. Ennek alapján a legrövidebb kódot a legsőrőbben elıforduló bájt kapja, a leghosszabbat pedig a legritkábban elıforduló; ezáltal valósul meg a méretcsökkenés. Az így kapott változó hosszúságú kódok dekódolását követıen veszteségmentesen visszakapjuk az eredeti információt.
61
A tömörítést általában ritkán használt fájlok tárolására, archiválásra, fájl(ok) floppylemezen történı szállítására használjuk. Sőrőn használt fájlok tömörítése nem érdemes, mert állandóan ki kellene azokat csomagolni. Általánosan elterjedt tömörítıprogramok pl. az ARJ, a ZIP és a RAR.
Installálás Installálásnak a programok, hardvermeghajtók számítógépre való telepítését értjük. Legtöbbször egy installáló program indításával kezdıdik (install.exe vagy setup.exe), melynek során az installáló program a konkrét számítógépre szabottan telepíti fel az új programot, eszközmeghajtót. Az információkat vagy saját maga szerzi be detektálás útján, vagy párbeszédes formában az installálást végzı személytıl kérdezi meg. Jellemzıen automatikusan detektálja be az installáló program, hogy van-e egér az adott számítógépen, de azt általában megkérdezi mindegyik, hogy hova (meghajtó, könyvtár) installálja ki az új programot, illetve ha a program több részprogramból áll, akkor mely részeket kívánjuk telepíteni. Általában csak egy vagy két futtaható állomány található az installáló lemezen; az egyik általában vagy install.exe, vagy setup.exe nevő fájl szokott lenni, a másik -ha vanvalamilyen kicsomagoló fájl (pl. decomp.exe), amely a tömörített installáló állományból csomagolja ki az adott gépre, feladatra szükséges állományokat.
62
Ellenırzı kérdések 1. Mi a különbség a belsı és a külsı DOS parancs között? 2. Írja le a c:\antivir\scan könyvtárból a c:\jatek\forma1 könyvtárba vezetı abszolút és relatív utat! Jelen esetben melyik az egyszerőbb, és miért? 3. Mire használjuk a „\” (backslash) jelet? 4. Soroljon fel legalább 10, fájlnévben nem használható karaktert! 5. Mi a különbség a „*” és a „?” karakter között? 6. Ismertesse a DOS parancs általános felépítését! 7. Mindig szükséges DOS parancs esetén a teljes abszolút elérési út megadása? Miért? 8. Mely fájlformátumok képezik a futtaható fájlokat? 9. Soroljon fel minél több, jellegzetes fájlnév kiterjesztést (fájlformátumot)! 10. Ismertesse a lemezkezelı DOS parancsokat! 11. Ismertesse 12. Mi a különbség a soros és a párhuzamos port között? Melyiknek mi az elınye, és mi a hátránya? 13. Soroljon fel mind a soros, mind a párhuzamos portra csatlakoztatható eszközöket! 14. Ismertesse az input-, outputátirányítást, valamint a csıvezetéket (pipe) 15. Ismertesse a batch fájlok felépítését! 16. Írjon egy batch fájlt, ami a c:\DOS könyvtár összes .com kiterjesztéső fájlját átmásolja a c:\masolat könyvtárba és írja ki a végén, hogy végzett a feladattal. Ha nincs ilyen könyvtár, a batch fájl hozza létre! 17. Mit értünk installálás alatt?
63
A Windows
Bevezetés A Windows operációs rendszer a PC kategóriájú számítógépek legelterjedtebb operációs rendszere, mely egy felhasználós, több feladatos operációs rendszer. Sikerét nagyfokú felhasználóbarát grafikus felhasználói felületének (GUI -Graphical User Interface) köszönheti, mely révén könnyen és gyorsan sajátítható el az operációs rendszer alapszintő használata. A Windows alá írt programok szintén grafikus felhasználói felülettel rendelkeznek, valamint kezelésük nagyfokú hasonlóságot mutat, ami a programok használatának gyors elsajátítását segíti elı. A Windows a Win95 verziótól kezdve egy ún. munkaasztalt bocsát rendelkezésünkre, mely nem más, mint a képernyı. A Windows munkaasztalán -mint az irodai munkaasztalunkon- hevernek a munkavégzéshez szükséges dolgok. Míg ez utóbbinál tollat, papírvágó kést, iratokat és mappákat találunk, addig a windowsos megfelelıjén programindító ikonokat, stilizált mappákat vagy iratok helyett dokumentumikonokat.
A GUI (továbbiakban a grafikus felhasználói felület magyar megnevezést fogom használni) Lényege, hogy a parancsot akár menübıl kiválasztva, akár egy kis gombra, akár ikonra klikkelve (amely egy parancsot vagy egy fájlt jelképezı kis ábra) adhatunk ki. Ahol a parancs jellegébıl adódóan paraméterezést vár, ott egy megjelenı párbeszédpanel kitöltésével adhatjuk meg a további adatokat. Elmondhatjuk, hogy felhasználói szinten egyetlen funkció eléréséhez sem kell parancsot begépelni, elég a menükbıl, ikonok közül, vagy a felkínált választási lehetıségekbıl kiválasztani a számunkra megfelelıt.
64 A grafikus felhasználói felület legfontosabb alkotóeleme az ablak. címsor menüsor
kis méret
nagy méret elızı méret
bezár
eszközsáv böngészısáv gördítı nyíl csúszka
gördítısáv
állapotsor
ikonok
ablakkeret
A címsorban olvasható az alkalmazás megnevezése, illetve dokumentumablak esetében a megnyitott dokumentum neve. A címsornál fogva tudjuk az ablakot a képernyın (asztalon) tetszıleges helyre mozgatni feltéve, hogy az ablak nem tölti ki a teljes asztalt. A címsorra duplán rákattintva válthatunk a teljes képernyıs, illetve az ablakos megjelenítés között. Az aktív ablak címsora alapértelmezésben kék, míg az inaktívaké szürke; ez a színkonvenció felülbírálható18. A kis méret gomb leteszi az ablakot a tálcára, illetve alkalmazáson belüli dokumentumablak esetén összecsukja azt a programablak alján jelképes méretre. A teljes méret/elızı méret gomb vált az ablakos megjelenés és a teljes képernyıs megjelenés között (pont úgy, mint a címsoron való dupla klikkelés). A bezár gomb bezárja az ablakot. A menüsoron találhatjuk a lehulló (pull down) menüket. Ezek aktiválása az egér bal fülével való egyszeri klikkeléssel, vagy az Alt + menü aláhúzott betője megnyomásával lehetséges.
18
Képernyı tulajdonságai /Megjelenítés párbeszédpanel
65 Az eszközsáv a leggyakrabban használt eszközöket jeleníti meg, melyek aktiválása az egér bal fülével való egyszeri klikkeléssel lehetséges. Az eszközsávra kitett eszközgombok funkciói menübıl is elérhetık, általában a menüfunkciók egyszerősített, alapértelmezett beállításokkal való gyors elérését segítik elı. A böngészısáv jobb oldalán lévı nyíl megnyomása utáni legördülı panelben tallózhatunk a meghajtók és könyvtárak között. A gördítısáv megjelenése arra utal, hogy nem minden információ látható az adott mérető ablakban. A gördítısáv lehet függıleges és/vagy vízszintes annak függvényében, hogy mely irány(ok)ban találhatunk a képernyıre fel nem fért információt. A gördítısávon megjelenı csúszka mozgatásával tudjuk az ablakot az ablakban megjelenítendı információra pozícionálni. A csúszka mozgatása történhet a gördítınyilak segítségével, vagy az egér használatával oly módon, hogy az egérrel megfogjuk a csúszkát (folyamatos bal fül nyomva tartás) és oda húzzuk ahova kívánjuk, majd ott elengedjük (bal fül felengedés). A csúszka mérete arányos az ablakban látható információ mennyiségével, míg a teljes gördítısáv pedig a teljes megjeleníthetı adatmennyiséggel. Az ablakkeretek segítségével tudjuk átméretezni az ablakot. Egérrel meg kell fogni a keretet (bal fül folytonos nyomva tartása) és a kívánt méretre kell azt húzni, majd az egérrel el kell engedni a keretet (bal fül felengedése). Ezt megtehetjük mind a függıleges, mind pedig a vízszintes keretekkel egyaránt, illetve a sarkokat megfogva egyszerre változtathatjuk mind a függıleges, mind a vízszintes méretet. Legalul az állapotsort vagy státuszsort találjuk, amely a konkrét ablaktól függıen annak egyes lényegesebb adatairól tájékoztat. A példánkban szereplı ablakban ikonokat találunk, melyek egy-egy funkciót szimbolizálnak; dupla klikkeléssel indíthatjuk a hozzájuk tartozó programokat. Az egérkurzor Lássuk a képernyın látható egérkurzort, mely, alakja eseményfüggı. Ez azt jelenti, hogy alakja mindig olyan, ami a várható vagy az éppen folyó aktuális mőveletre utal.
Nyíl: Ez az egérkurzor általános alakja, ezzel végezhetjük el az egérmőveletek legtöbbjét, pl. ikonok kijelölése, funkciógombok megnyomása, menüpont kiválasztása, stb.
Szövegkurzor: Csak szövegmezıben veszi fel ezt az alakot, pl. egy beviteli mezıben vagy egy szövegszerkesztı alkalmazás szövegrészében.
66
Homokóra: Idıigényes feladat végzése közben látható, a program foglaltságát jelzi; a folyamatban lévı feladat befejezéséig nem adható ki új parancs.
Kettıs nyíl: Ha a keret oldalára vagy a sarkára állunk az egérkurzorral, kettıs nyíl lesz belıle, mellyel az ablak méretét változtathatjuk meg.
Négyes nyíl: Objektumok mozgathatóságára utal.
Non-drop kurzor: Az egérrel áthúzott elem az adott helyen nem engedhetı el.
Ablakok A Windowsban háromféle ablakot különböztetünk meg egymástól: • csoportablak • alkalmazásablak • dokumentumablak
Csoportablak A csoportablakokban ikonokat, listákat találhatunk attól függıen, hogy a Nézet fımenüben hogyan szabályoztuk az elemek megjelenítését. Csoportablakok valamilyen módon összetartozó programok, segédprogramok összefogására szolgál. Nézzük meg a Vezérlıpult példáján!
67
A: B: C: D:
„A”
„B”
„C”
„D”
Nagy ikonok Kis ikonok Lista Részletek
Alkalmazásablak Az alkalmazásablak egy futó programot tartalmaz. A munkaasztalon több alkalmazásablak is lehet egyszerre, vagyis több program (alkalmazás) is fut egymás mellett. Ezek közül mindig egy az aktív alkalmazásablak, a többi pedig inaktív ablak. Alkalmazásablakok közti váltás többféleképpen történhet: • Az egérrel ráklikkelünk az aktívvá tenni kívánt ablakon belüli területen akárhová. • Az Alt nyomva tartása mellett a Tab nyomogatásával bejárjuk az alkalmazásokat sorban egymás után, és ahol felengedjük az Alt billentyőt, az lesz az aktív alklamazásablakunk. A Shift billentyő nyomva tartása mellett a bejárás fordított irányú lesz. • A tálcán klikkelünk a kiválasztott alkalmazásikonra.
68 Lássunk egy példát az alkalmazásablakokra is!
Az asztalon három alkalmazás fut külön-külön mindegyik a saját ablakában; egy Word szövegszerkesztı, egy Excel táblázatkezelı és egy PowerPoint bemutató szerkesztı program.
69
A dokumentumablak A dokumentumablak kizárólag futó alkalmazásablakon belül létezik, azon belül is csak akkor, ha az adott alkalmazás képes egyszerre több dokumentummal dolgozni. Például sem a Jegyzettömb, sem a WordPad, sem pedig a Paint nem képes egyszerre több dokumentumablakot nyitva tartani, ezáltal több dokumentummal dolgozni; ezzel szemben a Word szövegszerkesztı, az Excel táblázatkezelı, a PowerPoint bemutató készítı igen. Nézzük meg az alábbi példában szereplı Word szövegszerkesztıt és a benne nyitva levı 3 dokumentumablakot!
A dokumentumablakok közti váltás • Az egérrel ráklikkelünk az aktívvá tenni kívánt ablakon belüli területen akárhová • Programfüggı billentyőzetkódokkal • A program Ablak fımenüjében kiválasztva Megjegyzem, hogy a dokumentumablak jobb felsı sarkában lévı 3, korábban már ismertetett funkciójú gomb közül a középsıvel a dokumentumablak az alkalmazásablak teljes méretére kinyitható.
70
A Windows menürendszere A Windows alkalmazásokon felül, a címsor alatt található a menüsor, mely lehulló menüket (pull-down menü) tartalmaz. Ez azt jelenti, hogy a menüsor kívánt elemére klikkelve az almenüire bontva lefelé legördülve megnyílik. Az aktív alkalmazás fımenü elemei a billentyőzetrıl is elérhetık az Alt billentyő nyomva tartása mellett a menüsor kiválasztott eleme aláhúzott betőjének megnyomásával. A lehulló menü elemei között a kurzormozgató nyilakkal mozoghatunk le-fel, és az Enter billentyővel választhatjuk ki a kívánt menüelemet. Menükonvenciók A menüszerkezet használatában kialakult konvenciók segítenek bennünket. • Az adott helyzetben nem választható ki az a menüpont, mely a listában halványan jelenik meg. • Ha a menüpont után három pont (...) látható, akkor a menüpont kiválasztása után párbeszédpanelben kell folytatni a szükséges paraméterek megadását. • Ha a menüpont után a sor legvégén egy háromszög alakú tömör nyílhegy () látható, az azt jelenti, hogy a menüpont kiválasztásakor abból további almenük nyílnak meg. • Ha egy menüpont neve elıtt egy pipa (3) jelet találunk, akkor az azt jelenti, hogy az a menüpont aktív, be van kapcsolva. A menüpont ismételt kiválasztásával ki-be lehet kapcsolni a menüpontot. • A menüpont után a sor végén feltőntethetnek egy billentyőkombinációt, amely a menüpont billentyőzetrıl való gyors elérését lehetıvé tevı „hot key” (gyorsbillentyő) kombináció. Helyi menük A Windows lehetıséget biztosít, hogy akár a Windows adott részein, akár az alatta futó alkalmazások esetében az egér jobb fülével egyet klikkelve az egérkurzor helyzetén mutatott objektumnak megfelelı helyi, vagy más néven gyorsmenü bukkanjon fel. Ez a menüsor helyzetérzékeny, azaz az alkalmazástól, a klikkelés helyétıl függıen változik a tartalma; az adott helyzetben az adott objektumon végezhetı legvalószínőbb mőveletek jelennek meg rajta.
A tálca és a Start menü A Windows 95 egyik legnagyobb, szemmel látható újdonsága a korábbi verziókhoz képest a Tálca és a Start menü. Ez alapértelmezésben a képernyı alján található, de a munkaasztal bármely más szélére tetszés szerint egérrel áthúzható. A Tálca alapértelmezésben mindig látható, de ez felülbírálható (jobb klikk a tálcán, majd Tulajdonságok (/Általános), Automatikus elrejtés bejelölésével).
71 A Tálca egyik legfontosabb feladata, hogy itt helyezkednek el az éppen futó alkalmazásokhoz tartozó alkalmazásikonok. Ezek közül az épp aktív alkalmazás(ablak)hoz tartozó alkalmazásikon lenyomott állapotban van, a többi pedig felengedve (ha több alkalmazásunk fut egymással párhuzamosan). A futó alkalmazások közül úgy is ki tudjuk választani azt amelyikkel éppen dolgozni akarunk, hogy a Tálcán megnyomjuk a hozzá tartozó alkalmazásikont. Az alkalmazásikonon található az alkalmazás neve, illetve az általa megnyitott dokumentumé is -csak ez utóbbi az alkalmazásikon mérete miatt nem szokott teljes egészében látszódni. Épp ezért, ha az egeret az alkalmazásikon fölé visszük és ott nem mozgatjuk, akkor rövid idı elteltével egy kis sárga téglalapban megjelenik a teljes megnevezés. Ha túl sok megnyitott alkalmazásunk van, akkor a tálcán elhelyezkedı alkalmazásikonok szélessége -hogy elférjenek a tálcán- lecsökken akár oly mértékben is, hogy már nem lehet magának az alkalmazásnak a nevét sem elolvasni. Ekkor jelenthet megoldást, ha a Tálcát két- vagy többsorossá alakítjuk olymódon, hogy az egérrel a tálca felsı részét fentebb húzzuk, amikor az egérkurzor függıleges kettıs nyíl képét veszi fel. A Tálca másik fontos feladata, hogy helyt ad a Start menünek, mely a Start gombra klikkelve jelenik meg, mint egy fordított lehulló, azaz felemelkedı menü. A Start menü billentyőzetrıl a Ctrl + Esc gombokkal, illetve a Windows gombbal is aktiválható, valamint a fel-le mutató kurzormozgató nyilakkal is mozoghatunk benne. Nézzük hát a Start menü pontjait! (Ennél bıvebb Start menü létezhet, de ezek a menüpontok minden Start menüben jelen vannak.)
•
•
Office dokumentum megnyitása: Párbeszédpanelbıl a meglévı dokumentumaink közül választhatjuk ki, amelyikkel dolgozni kívánunk (a c:\dokumentumok könyvtár tartalma látható benne). Új Office dokumentum: Segítségével új dokumentumokat hozhatunk létre; elıre elkészített sablonok és varázslók segítenek ebben.
72 •
• •
• • •
•
Programok: A számítógépre telepített programok indítására szolgál. Ezen menüpont kiválasztása után almenü nyílik meg a felhasználói programok indítómenüjével, vagy programcsoportok almenüi nyílnak meg. Dokumentumok: A közelmúltban használt dokumentumok listája; innét is megnyithatjuk a kiválasztott dokumentumot. Beállítások: A Tálca beállítási, a nyomtatók telepítési és beállítási lehetıségein túl a rendszer beállításai végezhetık el itt. Figyelem! A Vezérlıpulthoz csak kellı felkészültséggel nyúljunk! Néhány beállítást a késıbbiekben ismertetni fogok. Keresés: Fájlok és mappák adott szempont szerinti keresésére nyújt lehetıséget (név és/vagy kiterjesztés, hely stb.). Súgó: A Windows súgója, melyet elsısorban a Windows használat kezdeti stádiumában lehet hasznos sőrőbben használni. Futtatás: Ezen menüpont segítségével elindíthatunk olyan programokat is, amelyek nem találhatóak meg a Program menüben: Elsısorban telepítı állományok indítására használhatjuk, vagy egy-egy DOS parancs indítására. Lehetıség van a kézi bevitel (indítandó fájl pontos megnevezése) helyett az indítóparancs összetallózására is. Kikapcsolás (vagy Leállítás): A Windowsból való kilépésre szolgál.
A Vezérlıpult
Nézzünk pár lehetıséget a Vezérlıpult kapcsán! Igyekszem olyan beállításokat megmutatni, amellyel sok kárt nem lehet okozni, de az itt leírtak esetleg jól jöhetnek majd valamikor.
73 Billentyőzet: A Sebesség fülön adható meg néhány, karakterleütésre és kurzorvillogásra vonatkozó érték. A részletes ismertetés helyett a Hallgatóra bízom ezek kiismerését.
A Nyelv fülre klikkelve a billentyőzet nyelvfüggı beállításait nézhetjük, illetve változtathatjuk meg. A Hozzáadás gombbal újabb, eltérı nyelvi tulajdonságú billentyőzetet adhatunk hozzá a meglévıkhöz; míg az Eltávolítás gombbal törölhetünk. Pl. ha német nyelvő levelet akarunk írni, és szükségünk van német karakterekre, akkor itt állíthatjuk át a billentyőzetkiosztást németre. Ezzel kapcsolatban két dologra érdemes figyelni; egyfelıl nem árt egy valóban német kiosztású klaviatúra, másrészrıl pedig az elállított billentyőkiosztást a munka végeztével célszerő (és közös gép használata esetén feltétlenül illik is) visszaállítani az eredeti kiosztásra.
74 Kiválasztható, hogy a nyelvek közti váltás mely billentyőkombinációra történjen meg; valamint az is, hogy a billentyőzetkijelzı megjelenését engedélyezzük-e a tálcán (a jobb szélen). Amennyiben igen, úgy a váltást a tálcán lévı jelre duplán klikkelve is elvégezhetjük. Dátum és idı
A rendszerdátum és a rendszeridı, valamint az idızóna állítható itt be, illetve a nyáritéli idıszámításra való automatikus átállás engedélyezhetı vagy tiltható. Nem érdemes nagyon elpiszkálni, mert esetleges fájlkereséskor támpontot jelenthet, hogy a fájlhoz körülbelüli dátumot és/vagy idıpontot rendelhessünk.
75
Egér Az egér beállításai közül igen jól használható lehetıség az egér jobb és bal fülének megcserélése, azaz az egér „balkezesítése”. Itt állítható be a dupla klikkelés sebessége, amely a Windows kezelés komfortérzetének egyik sarkalatos pontja. A beállítás ki is próbálható a tesztterületen. Ezen kívül nem kívánok alaposabban foglalkozni az egér tulajdonságaival, a Hallgatóra bízom a párbeszédpanel teljes körő feltérképezését.
Hangok és Multimédia Itt állítható be illetve itt tiltható le az egyes Windows eseményekhez tartozó hangeffektus. Választhatunk az operációs rendszerrel adott hangok közül, vagy saját győjteményünk elemeit is (.wav formátum esetében) hozzárendelhetjük az egyes eseményekhez a Tallózás gombbal. A rendszerhangok megszólaltatásához természetesen hangkártyára és külsı hangszóró(k)ra van szükségünk.
76
Képernyı Itt adható meg a képernyı és a munkaasztal több tulajdonsága. (Ez a párbeszédpanel elıhozható a munkaasztal egy üres pontján a helyi menü -egér job klikk- Tulajdonságok menüpontjának kiválasztásával is.)
„A”
„B”
”C”
„D”
„E”
„F”
77 A: Háttér: Itt állítható be az asztal háttérképe, amely elrendezését tekintve lehet: • középen, ekkor ha a kép kisebb mint a munkaasztal, akkor a kép szélein az asztal színe elıtőnik • mozaik, ekkor ha a kép kisebb mint a munkaasztal, akkor a kép a bal felsı sarokba lesz igazítva, majd a vízszintes és függıleges hiány a kép ismétlésével lesz kitöltve • nyújtás: ha a kép kisebb mint a munkaasztal, akkor kép a munkaasztal méretére szét lesz húzva. B: Képernyıkímélı: Fıleg a régebbi monitoroknál (EGA, CGA, Herkules) jelentett problémát, hogy ha sokáig ugyanazt a képet kellett adniuk, akkor a kép úgymond „beleégett” a monitor fénykibocsátó rétegébe, és az a kép monitor kikapcsolt állapota mellett is meglátszódott. Igen jól kivehetıek voltak az elválasztó szegélyek, keretek, melyek már bekapcsolt állapotban sem voltak képesek ugyanolyan fényerıvel világítani, mint a mellettük lévı képpontok. Éppen ezért ha egy bizonyos ideig nem nyúlt a felhasználó a klaviatúrához vagy az egérhez, akkor a képernyı elsötétedett, vagy valami egyszerőbb, mozgó ábrák jelentek meg rajta. Az elsı egérmozdításra vagy billentyőleütésre visszaállt a képernyı tartalma. A képernyı pihentetıvel való további ismerkedést a Hallgatóra bízom. C: Megjelenés: Az ablakok megjelenése állítható be (utalok vissza az Alkalmazásablakoknál leírtakra). Beállítható az aktív és inaktív ablak címsorának színe, betőszíne, betőtípusa, az ablak színe, a keret színe, vastagsága, stb; illetve a Séma rolóban elıre gyártott sémák, megjelenési stílusok közül választhatunk, vagy akár a saját remekmővünket el is menthetjük. D: Hatások: Legfelül az asztalon alapértelmezésben található ikonokat cserélhetjük le nekünk jobban tetszıekre; lentebb pedig az általam nem részletezett Vizuális hatások találhatók, mely megismerését a Hallgatóra bízom. E: WEB: Internet elérés esetén lehetıségünk van asztaltémának nem egy képet, hanem egy weblapot megadni. Pl. egy tızsdei weblap beállításával a változó árfolyamok nyomon követhetık az asztalon. F: Beállítások: Itt adható meg a Windows által használt színmélység (hány színt különít el egymástól) illetve a felbontás (hány oszlopot és sort jelenít meg). A Hallgatóra bízom ezek kipróbálását. Figyelem! A „Speciális” feliratú gombot ha megnyomta a kedves Hallgató, akkor erısen javallott a felbukkanó párbeszédablak megtekintését követıen abból a „Mégse” gombbal kijönni, mert itt a beállítások óvatlan megváltoztatása igen kellemetlen következményeket vonhat maga után. Nos, egy alapszintő ismertetıben ennél többet nem kívánok megmutatni a Vezérlıpult használatából.
78
A Windows Intézı A Windows Intézı egy összetett program, amely nem csupán fájlkezelı, hanem információs segédeszköz is. Funkcionalitását tekintve sokkal szélesebb körő, használhatóságát tekintve pedig sokkal könnyebben használható, mint a Saját gép ikon, épp ezért részesítem elınyben az Intézıt az ismertetésnél. Az Intézıt a Start menübıl indíthatjuk el, vagy ki is tehetjük az asztalra a könnyebb indíthatóság kedvért.
A szokásos Windows-elemekkel rendelkezı ablak munkaasztala két részre osztódik. A baloldali mezıben -a jól ismert fastruktúrára emlékeztetı rendszerben- a számítógép valamennyi meghajtója megtalálható, de még az Asztal elemeit is itt látjuk. Ez azt jelenti, hogy az Intézıbıl is beléphetünk pl. a Vezérlıpultba, ha valamilyen beállítást akarunk tenni, vagy innen is meg tudjuk tekinteni a Lomtár vagy a Táska tartalmát. A baloldalon egy-egy mappa elott + vagy - jel látható. Ezek jelzik, hogy az adott mappán belül található-e újabb mappa, vagy sem. A + jelre kattintva megnézhetjük, hogy mi van a mappában. Ha további mappa már nincs benne, akkor a jel - lesz. Ugyanígy kell bezárni az egyes mappákat a - jelre kattintva. A jobb oldali ablakrészben annak a mappának a tartalma látható, amelyik a bal oldalon ki van választva. A zárt mappákat úgy tudjuk megnyitni, hogy duplán kattintunk rá (ezt megtehetjük a bal és a jobb ablakrészben is). Ekkor a mappa jele nyitottra változik. Ha a nyitott mappára újfent kétszer rákattintunk, akkor bezárul.
79 A fájlok sorrendjét a Nézet menü Ikonok elrendezése pontján belül adhatjuk meg (név, típus, méret és dátum szerint). Ha a Részletek szerinti megjelenítést választottuk, akkor a jobb oldali ablakrészen fejléc jelenik meg (Név, Méret, Típus, Módosítva). Ezeken kattintva az adott kategóriák szerinti növekvı illetve csökkenı sorrendbe rendezhetjük állományainkat. Az Intézı két mezıjének méretét a köztük húzódó függıleges választóvonal egérrel való áthelyezésével szabadon módosíthatjuk. Fájlok, mappák kijelölése A fájlmőveletek kiinduló pontja a kijelölés. Az a fájl, mappa, amivel valamit kezdeni akarunk (pl. másolni, áthelyezni, törölni, átnevezni stb.), elıször ki kell jelölni. A példákat a kis ikonos megjelenítési módban mutatjuk be, de értelemszerően ugyanígy történnek a mőveletek más megjelenítési módban is. Mint már korábban említettük, a mappákat az ikonjára való dupla kattintással tudjuk megnyitni, illetve a kinyitottat bezárni. A mappákban található fájlok neve elıtt az alkalmazásra jellemzı ikon látszik, ezek segítik a néven és a kiterjesztésen túl a fájlok felismerését. A fájl- és mappanévvel kapcsolatban el kell mondani, hogy a Windows95 megszüntette a névadás nyolc plusz három karakteres korlátját. A fájlokat és a mappákat a Windows95-ben hosszú névvel is tudjuk azonosítani (maximum 255 karakter). • •
•
•
Egy fájlt vagy mappát úgy tudunk kijelölni, hogy rákattintunk, ekkor -alapbeállítás szerint- kék alapon fehér betőkkel lesz kiírva. Több -egymás után következı- fájl vagy/és mappa kijelölése úgy történhet, hogy rákattintunk az elsı fájlra, majd a Shift gomb lenyomása mellett rákattintunk az utolsó kijelölendı elemre. Az összefüggı fájlok kijelölésének másik módszere az, hogy az egér lenyomott gombjával mintegy keretet húzunk a kijelölendı tömb fölé. Ha olyan mappákat vagy fájlokat akarunk kijelölni, amelyek nem egymás után következnek, akkor a Ctrl gomb nyomva tartása közben kattintgassunk rá a kívánt elemekre. Egy mappa valamennyi elemének kijelölésére a Szerkesztés menü Mindet kijelöli menüpontja használható.
Másolás A másolandó fájlokat, mappákat másolásuk elıtt ki kell jelölni. A másolásra több lehetıség is van. • Másolás bal gombos húzással: Jelöljük ki a fájlt, majd lenyomott bal egérgombbal húzzuk át a célhelyre. Figyeljük meg a húzás közben az egérkurzor alakját, valamint azt, hogy közelítéskor a célhely is kijelölıdik. Ekkor engedjük fel az egérgombot, és a másolás megtörténik. • Másolás jobb gombos húzással: Az egér jobb gombját is felhasználhatjuk másolásra, ehhez a húzás megkezdéséig ugyanúgy kell eljárnunk, mint az elıbbi módszernél. Az áthúzást jobb egérgombbal végezzük el. Az egérgomb felengedésekor helyi menü ugrik be, amelybıl válasszuk a Másolás ide címet. Ezt követıen a másolás ugyanúgy megy végbe, mint az elıbbi módszernél.
80 •
•
•
Másolás menüvel: Jelöljük ki a másolandó fájlt, majd válasszuk a Szerkesztés menübıl a Másolás menüpontot. Jelöljük ki a célt, majd válasszuk ki a Szerkesztés menübıl a Beillesztés menüpontot. A másolás végrehajtódik. Másolás helyi menüvel: Jelöljük ki a másolandó fájlt, majd a jobb egérgombbal kattintsunk rá. A megjelenı helyi menübıl válasszuk a Másolás opciót. Jelöljük ki a célt, erre is kattintsunk a jobb gombbal, s a gyorsmenübıl válasszuk a Beillesztés tételt. Másolás az eszköztár segítségével: Jelöljük ki a másolandó fájlt, majd nyomjuk meg a Másolás ikont. Jelöljük ki a célt, majd kattintsunk a Beillesztés gombra. A másolás végrehajtódik.
Áthelyezés Az áthelyezés a másolás rokonmővelete, amikor is a kiválasztott fájl eltőnik régi helyérıl, és beillesztıdik új helyére. Az áthelyezést sok tekintetben hasonló módon lehet elvégezni, mint a másolást. •
•
•
•
Áthelyezés jobb gombos húzással: A másolásnál megismert módszert kell használni, azaz az áthúzást jobb egérgombbal végezzük el. Az egérgomb felengedésekor megjelenı helyi menübıl válasszuk az Áthelyezés ide menütételt. Áthelyezés menüvel: Jelöljük ki a másolandó fájlt, majd válasszuk a Szerkesztés menübıl a Kivágás címet. Jelöljük ki a célt, majd válasszuk ki a Szerkesztés menübıl a Beillesztés menüpontot. Áthelyezés helyi menüvel: Jelöljük ki az áthelyezendı fájlt, majd a jobb egérgombbal kattintsunk rá. A megjelenı helyi menübıl válasszuk a Kivágás opciót. Jelöljük ki a célt, erre is kattintsunk a jobb gombbal, s a gyorsmenübıl válasszuk a Beillesztés tételt. Áthelyezés az eszköztár segítségével: Jelöljük ki az áthelyezendı elemet, majd nyomjuk meg a Kivágás ikont. Jelöljük ki a célt, majd kattintsunk a Beillesztés gombra. Az áthelyezés végrehajtódik.
Törlés Törlés a billentyőzet segítségével: Jelöljük ki a törölni kívánt fájlt, majd nyomjuk meg a billentyőzet Del (Delete) gombját. • Törlés menü segítségével: Jelöljük ki a törölni kívánt fájlt, majd a Fájl menübıl válasszuk a Törlés menüpontot. • Törlés helyi menü segítségével: Az egér jobb gombjával kattintsunk rá a törölni kívánt tételre, majd a gyorsmenübıl válasszuk a Törlés menüpontot. • Törlés az eszköztár segítségével: Jelöljük ki a törölni kívánt fájlt, majd nyomjuk meg a Törlés menüpontot. Bármelyik módszert válasszuk is a törlésre, a parancs kiadása után a biztonság kedvéért párbeszédablak jelenik meg, amelyben megerısíthetjük vagy visszavonhatjuk törlési szándékunkat. •
81 Átnevezés Gyakran van szükség arra, hogy valamely dokumentumfájlunknak, könyvtárunknak (mappának) jellemzıbb, kifejezıbb nevet adjunk. Erre az adott alkalmazásban is megvan a lehetıség a Mentés másként vagy a Save as menütételek választásával, de ilyenkor a lemezen marad az eredeti nevő állomány is, ami azonosítási problémákat is okozhat a késıbbiekben, ráadásul fölöslegesen foglalja a helyet. Ezt a régi példányt -amennyiben nem feledkezünk meg róla- külön mővelettel törölni kell. Ezért is célszerő az Intézı Átnevezés funkcióját alkalmazni. Átnevezés menü segítségével: Jelöljük ki a kívánt állományt, majd a Fájl menübıl válasszuk az Átnevezés menüpontot. • Átnevezés helyi menü segítségével: Az egér jobb gombjával kattintsunk rá a kívánt tételre, majd a gyorsmenübıl válasszuk az Átnevezés menüpontot. • A felülírható kijelölést elıidézhetjük úgy is, hogy az átnevezni kívánt fájlt kijelöljük, majd nevére rákattintunk a bal egérgombbal úgy, hogy rövid ideig lenyomva tartjuk. Ha felengedjük a gombot, akkor a név felülírható lesz. Az átnevezési eljárás hatására a fájlnév (mappanév) keretbe foglalva, kék alapon fehér betőkkel kiírva, felülírható lesz. Fontos: fájl esetén ne feledkezzünk el a kiterjesztésrıl, mert ennek hiányában az alkalmazások nem ismerik fel saját dokumentumaikat! •
Fájlok megnyitása Az Intézı arra is alkalmas, hogy belıle fájlokat nyissunk meg. Ezek lehetnek dokumentumfájlok, de lehetnek programfájlok is. A programfájlok .exe kiterjesztésőek, elıtte az adott alkalmazás ikonja látható. A dokumentumfájlok valamely alkalmazás segítségével készült, és elmentett állományok. Ezek elıtt is általában az adott alkalmazásra, pontosabban a fájltípusra jellemzı ikon látható. A megnyitás technikája szempontjából nincs különbség a programfájlok és a dokumentumfájlok között, lényeges különbség van azonban abban, hogy míg a programfájl megnyitása csupán az adott programot indítja el, a dokumentumfájl megnyitásakor elıször elindul maga az alkalmazás, és ebben nyílik meg a dokumentum. • Megnyitás menü segítségével: Az Intézıben jelöljünk ki egy program- vagy dokumentumfájlt, majd válasszuk a Fájl menü Megnyitás parancsát. • Megnyitás helyi menü segítségével: Az Intézıben kattintsunk jobb egérgombbal egy program- vagy dokumentumfájl nevére, majd a beugró helyi menübıl válasszuk a Megnyitás parancsot. • Megnyitás egérrel: A kiválasztott program- vagy dokumentumfájl nevére kattintsunk duplán. Ha Windows nem tudja, hogy a dokumentumfájlt melyik programmal kell megnyitni, akkor megjelenik a Társítás párbeszédpanel, ahol megadhatjuk, hogy melyik programot szeretnénk használni. Errıl az Intézıben elıre tudunk gondoskodni, mégpedig a Nézet menübıl Beállítások parancsán keresztül. A megjelenı párbeszéd-ablak Fájltípus lapján, a Szerkesztés nyomógombra kattintva megadhatjuk, hogy az adott fájlt milyen alkalmazással akarjuk megnyitni.
82 Új mappa létrehozása •
•
Mappa létrehozása menübıl: A Fájl menübıl válasszuk az Új menütételt, ezen belül pedig a Mappa címet. Attól függıen, hogy hol vagyunk a könyvtári struktúrában, a kijelölt meghajtó vagy mappa alatt újabb almappa jelenik meg Új mappa elnevezéssel, de átnevezésre alkalmas formában, így a mappa névadása azonnal megejthetı. Mappa létrehozása helyi menübıl: A jobb oldali mezı üres részére kattintsunk az egérrel, s a beugró helyi menübıl válasszuk az Új menütételt, ezen belül pedig a Mappa címet.
Lemezformázás Az Intézı természetesen lehetıséget biztosít a lemezformázásra is. Ehhez az Intézı bal oldali ablakában kattintsunk a formázni kívánt lemezegység nevére. A beugró helyi menübıl válaszuk a Formázás parancsot. Figyelem! Csak floppylemezt formázzunk, merevlemezt (vincseszter) ne, mert a formázás által elvész a lemezen tárolt összes adat és program! A parancs kiadása után párbeszédablak jelenik meg, ahol be lehet állítani, hogy milyen formázást választunk. A formázás folyamatát az ablak alsó részén elhelyezett indikátoron lehet figyelemmel kísérni. A Gyorstörlést csak egy már formázott lemez esetén lehet választani, ebben az esetben ugyanis nem lesz formázás, csak az állományok törlése valósul meg. A Csak rendszerfájlok másolása lehetıséget is csak formázott lemez esetén lehet választani. Ekkor indítólemezt vagy rendszerlemezt készítünk, amivel szükség esetén elindítható a számítógép. Ha a lemeznek nevet (címkét) akarunk adni, akkor azt a Címke mezıbe kell beírni. Amennyiben az összegzést is kérünk a formázás eredményérıl, akkor az Összegzés megjelenítése a végén mezıt be kell jelölnünk. A Rendszerfájlok másolása lehetıséget akkor kell választani, ha a formázással egy menetben szeretnénk rendszerlemezt készíteni. Lemezmásolás Gyakran volt szükség a DOS-os idıkben arra, hogy hajlékonylemezrıl pontos másolatot készítsünk. Ennek jelentısége mára lecsökkent, de a Windows a lehetıséget még biztosítja számunkra. Ezt valósítja meg a Lemezmásolás, ami szektorról szektorra azonos lemezmásolatot állít elı. (Ha csak fájlokat másolunk át, akkor a két lemez tartalmilag ugyan egyforma lesz, de nem feltétlenül áll fenn a szektorról szektorra való egyezés.) A mőveletet ugyanúgy kell indítani, mint a formázást, azaz az Intézı bal oldalában a lemez nevére kell kattintani a jobb egérgombbal, s a helyi menübıl a Lemez másolása menüpontot kell választani.
83
Az indítás után a program a forráslemezrıl "leszedi" az információkat, majd kér egy üres lemezt, s arra felírja azt. Amennyiben formázatlan a céllemez, elıször a formázás történik meg, majd ezt követıen az írás.
A vágólap (clipboard) A Windows alá fejlesztett programok futtatása esetén lehetıségünk van a futó programból adatot (szöveget, képet, diagramot, grafikát, stb.) könnyen és gyorsan átvinni egy másik, szintén Windows alá fejlesztett programba a vágólap segítségével. Ezeknek a programoknak a menüsorában található második fımenü a Szerkesztés vagy Edit, amelyben megtalálható az alábbi három menüpont: • Kivágás (Cut): A kijelölt adat (szövegrész, kép, stb.) az eredeti helyérıl a vágólapra kerül, az eredeti helyén tovább már nem szerepel. • Másolás (Copy): Annyiban különbözik a kivágástól, hogy a kijelölt rész megmarad az eredeti helyén, de természetesen kimásolódik a vágólapra. • Beillesztés (Paste): A vágólap tartalma az aktuális alkalmazás aktuális dokumentumablakába, amennyiben értelmezett, akkor az aktuális kurzorpozícióba másolódik. Másolódik, tehát a vágólap tartalma ezzel nem törlıdik. A vágólap egyszerre csak egyetlen dolgot tárolhat, vagyis a vágólap tartalma minden egyes alkalommal felülíródik az új tartalommal. A vágólapra kihelyezett adatok törlıdnek a vágólapról a Windowsból való kilépés során. Érdemes tudni, hogy a Print Screen gomb megnyomásával a teljes képernyı tartalmát lehet vágólapra helyezni, míg Alt + Print Screen hatására csak az aktuális ablak tartalma helyezıdik a vágólapra. Érdekességképp említem meg, hogy én is így emeltem be ide több illusztrációt.
84
Ellenırzı kérdések 1. A Windows operációs rendszer az operációs rendszerek mely csoportjába tartozik? (felhasználók száma, felhasználói felület, egyidejőleg futó programok száma szerint) 2. Milyen felhasználói felülettel találkozunk a Windows rendszer üzemeltetése során? Mit jelent ez a gyakorlati kezelhetıséget tekintve? 3. Mire szolgál a gördítısáv a rajta lévı csúszkával és a gördítınyilakkal? 4. Hogyan lehet átméretezni az ablakot? 5. Sorolja fel az ablakok típusait! 6. A csoportablak miket fog össze? 7. Hogyan lehet aktiválni egy alkalmazás címsora alatt lévı menüsort? 8. Mi a tálca és mi található rajta? 9. A tálca hogyan helyezhetı át a munkaasztal (képernyı) tetejére? 10. Említsen meg párat a Start menü pontjai közül! 11. Hogyan lehet Windows eseményekhez hangeffektust rendelni, illetve megvonni? 12. Hogyan lehet a munkaasztalra háttérképet tenni? 13. Mi az a három lehetıség, ahogyan egy kép elhelyezkedhet a munkaasztalon? 14. Hogyan lehet fájlokat, mappákat kijelölni? 15. Hogyan lehet fájlokat, mappákat másolni, illetve törölni? 16. Hogyan lehet új mappát létrehozni? 17. Mire való a vágólap? 18. Új elem vágólapra helyezésével mi történik az elızıleg a vágólapon lévı elemmel?
85
Számítógép hálózatok Peter Norton19 már a 80-as évek elején némi túlzással a számítógép legfontosabb részének tartotta a soros interfészt (RS 232), mivel ennek segítségével a számítógépek egymással kommunikálhatnak. Akkor azonban még csak a legmerészebb tervezık álmodhattak a napjainkra megvalósult hálózatokról.
A számítógép-hálózatok elınyei Miért kapcsoljuk össze a számítógépeket hálózattá? A hálózat elınyeit a következı pontokban lehet összefoglalni: • Erıforrás megosztás: azaz a hálózat lehetıvé teszi egyes perifériák (vincseszterek, nyomtatók, stb.), valamint adatok és programok közös használatát. Ezáltal nem kell minden egyes számítógéphez nyomtatót is vásárolni, hanem elég egyetlen nyomtató is több géphez. • Az adatbázisok osztott elérésre révén az adatok csak egy helyen vannak tárolva, ezért elég csak egy helyen módosítani azokat, a módosult adat lesz elérhetı a hálózat összes többi felhasználója számára, akár nagy földrajzi távolságokból is. • A hálózat nagyobb megbízhatóságú mőködést eredményez, pl. egy nyomtató hibája nem jelenti a nyomtatási lehetıségek megszőnését, mert a hálózat egy másik nyomtatója átveheti a szerepét. • A fentiek anyagi oldalról nézve költségmegtakarítást is jelentenek, hiszen egyes perifériákat elég kevesebb példányban megvásárolni. • A hálózat immáron kommunikációs közegként is funkcionál két vagy több ember között (pl. elektronikus levél, azaz e-mail, vagy a világháló, az Internet). • Központi felügyelet lehetısége, mint pl. adatmentés, forgalomfigyelés, hibaelhárítás. A számítógép hálózat olyan függıségben lévı vagy független számítógépek egymással összekapcsolt együttese, amelyek abból a célból kommunikálnak egymással, hogy bizonyos erıforrásokon osztozhassanak, egymásnak üzenetet küldhessenek, illetve terhelésmegosztást vagy megbízhatóság növekedést érjenek el.
Hálózatvédelem Mint láthatjuk, a számítógépek összekapcsolásával komoly elınyökre tehetünk szert, azonban jelentıs veszélyekkel is szembesülünk hálózati környezetben. Ez elsısorban abból ered, hogy míg egy PC csak egy ember munkáját volt hivatott segíteni, a hálózattal több ember foglalkozik. A hálózaton tárolt adatokhoz, információkhoz azok 19
A közismert Norton Commander nevő segédprogram atyja
86 fontosságánál, súlyánál fogva illetéktelenek is hozzá kívánnak férni; illetve egyébként feljogosított személyek is végezhetnek több ember számára súlyos következményekkel bíró, nem kellıen megfontolt mőveletet. Mivel a hálózat központosított erıforrásmegosztást kínál, ezért adott erıforrásainak meghibásodása szintén komoly következményekkel járhat (pl. fontos adatokkal teli háttértároló meghibásodása). A fenti problémák megoldására, a veszély csökkentésére különféle eszközök állnak rendelkezésünkre. Nézzük hát a hálózatok jellemzı védelmi funkcióit! Hozzáférés szabályozása Elsı védelmi feladat a hozzáférés szabályozása, mely igen széles terület. A hozzáférés szabályozás célja, az illetéktelen személyek hozzáférésének megakadályozása, illetve felhatalmazott személyek megfelelı mérvő hozzáférésének biztosítása. Ennek elsı lépcsıjében a bejelentkezési eljárást találjuk, ahol is meg kell adnunk a hálózatnak a felhasználói nevünket (mely általában nem azonos az anyakönyvezett nevünkkel), majd pedig megadjuk a felhasználói névhez tartozó jelszót, amely titkos. Amennyiben nem megfelelı felhasználói nevet, illetve ahhoz nem megfelelı jelszót adtunk meg, úgy a rendszer elutasítja a belépés iránti igényünket. A felhasználói név publikus, az a monitorról bárki számára leolvasható; ezzel szemben a jelszó titkos, a monitoron soha sem látható, és csak a felhasználói név jogos tulajdonosa tudhatja (rajta kívül senki, még a rendszergazda sem). A hozzáférés szabályozásán belül második lépcsıben találhatjuk a hozzáférési jogokat, amelyek számítógép hálózat típusától függıen eltérık lehetnek. Minden felhasználó csakis és kizárólag a jogosultsági rendszerben számára biztosított jogokkal élhet, azok határain belül tevékenykedhet. Minden mást, amit a felhasználó kezdeményez és számára nincs engedélyezve, a hálózati operációs rendszer automatikusan visszautasítja. A jogok a hálózati könyvtár- és fájlstruktúra különbözı területeire adhatók meg (a legtöbb rendszerben akár fájlszintre lebontva). Általánosságban elmondható, hogy ami jogot a felhasználó a könyvtárstruktúra egy pontjára megkapott, azok a jogok öröklıdnek tovább az alkönyvtárakra, és az alkönyvtárak fájljaira, de ez azonban a rendszergazda belátása szerint bıvíthetı vagy szőkíthetı. Az alábbiakban két elterjedt hálózati operációs rendszer jogosultsági rendszerét mutatom be vázlatosan, a UNIX alapú rendszerekét, és a Novell NetWare rendszerét. A UNIX alapú rendszerekben a hozzáférési jogok a futtatási jog (eXecute), az olvasásjog (Read) illetve írásjog (Write). • •
x r
•
w
A futtatási jog teszi lehetıvé végrehajtható állomány (programfájl) lefuttatását. Az olvasásjog teszi lehetıvé a fájl tartalmához való hozzáférést (olvasás, másolás), de nem teszi lehetıvé annak megváltoztatását. Az írásjog birtokosa megváltoztathatja a fájl tartalmát, akár törölheti is a fájlt vagy új fájlt hozhat létre.
87 A Novell hálózatokban így épül fel a jogosultsági rendszer: • • • • •
R: W C E M
•
F
•
A
•
S
read (olvasás) jog: a felhasználó megjelenítheti a fájl tartalmát, másolhatja azt write (írás) jog: a felhasználó már létezı fájl tartalmát módosíthatja create (létrehozás) jog: a felhasználó új fájlt hozhat létre erase (törlés) jog: a felhasználó törölhet fájlt modify (módosítás) jog: a felhasználó módosíthatja a fájl tulajdonságait, flagjeit (elterjedt tévhittel szemben nem a fájl módosítását jelenti, ahhoz W (írás) jog kell) file scan (fájlkeresés) jog: szükséges ahhoz, hogy a felhasználó egyáltalán lásson fájlt a könyvtárban, vagy akár lásson egyáltalán könyvtárat acces control (hozzáférés kontroll) jog: a felhasználó a fentebbi jogokkal felruházhat illetve megfoszthat más felhasználókat supervisor (rendszergazda) jog: az összes fentebbi jog egyetlen jogként, ami nem szőkíthetı
A jogosultsági rendszer megfelelı kidolgozása a rendszergazda feladata, mely során kiemelt figyelmet kell fordítani arra, hogy minden felhasználó a számára szükséges jogokkal feltétlenül rendelkezzen, azonban többel ne. A hozzáférés szabályozásán belül harmadik és többedik lépcsıben találhatjuk az olyan megkötéseket, mint pl. belépési idıkorlát (a hálózatba csak adott idıintervallumon belül lehet bejelentkezni, pl. munkaidı után vagy vasárnap egyáltalán nem). Korlátozhatjuk azt is, hogy egy adott felhasználó kizárólag melyik számítógéprıl, gépekrıl léphet be a hálózatba (hálózati kártya száma alapján). Ez alapján pl. a mőszaki osztály dolgozója nem léphet be a hálózatba a pénzügyi osztályon. Korlátozható, hogy egy adott felhasználó egyszerre hány géprıl tarthat kapcsolatot a hálózattal (valószínőleg nem dolgozik egyszerre két vagy több gépen). Illetve megadható, hogy adott számú helytelen bejelentkezési kísérlet esetén meghatározott idıre mindenféleképp utasítsa el a hálózat az adott felhasználó további bejelentkezési igényét (ugyanis ha valaki pl. háromszor egymás után nem tudta jól beírni a jelszavát, akkor valószínő valaki más próbálkozik a nevében való belépéssel). Adatok integritásának megóvása Ez alatt az adatok minden körülmények közötti meglétének, felhasználható állapotban való megırzésének biztosítását értjük. Az adatok ilyen értelmő védelme elsısorban az adathordozó(k) fizikai védelmét, illetve a hálózattól fizikailag elkülönülı rendszeres adatmentést jelent. A hálózati rendszerek zöme biztosítja számunkra a lemeztükrözés lehetıségét, amely esetében az adatok duplikálva helyezkednek el, két egymástól független merevlemezen. Bármely merevlemez meghibásodása esetén a másikon minden hajszálpontosan ugyanúgy megtalálható. A nagyobb biztonság elérése érdekében nem csak a merevlemez tükrözhetı, hanem az egész szerver is. Ekkor két szerver dolgozik egymással teljes szinkronban; bármely meghibásodása esetén a másik egyedül viszi tovább a szerverfunkciót. Mind a lemez-, mind pedig a szervertükrözés a felhasználó számára észrevehetetlen.
88 A szerver és a rajta tárolt adatok biztonsága érdekében célszerő a szervert szünetmentes tápegységrıl üzemeltetni, amely esetleges áramszünet esetén még kb. 5-15 perc idıtartamra biztosítja a tápfeszültség ellátást. Ez az idı elégséges a szerver üzemszerő leállítására. Azonban ne ringassuk magunkat illúziókba; a legtökéletesebb tükrözés és szünetmentes táp használata esetén is léphet fel adatvesztés, ezért kiemelkedı fontosságú a rendszergazda által végzett rendszeres adatmentés, mely során az intézmény számára fontos adatokat a hálózattól elkülönített adathordozóra másolja. (Mentésekhez -mint már tudjuk-, igen jól használható a streamer kazetta nagy tárolókapacitása miatt.) Adatvesztés esetén a mentett állományt vissza kell másolni az ismét mőködı hálózatra, és csak a mentés és az adatvesztés idıpontja közti eseményeket kell a felhasználóknak újra felvezetniük.
Hálózatok csoportosítása
Kiterjedés szerint •
• •
LAN (Local Area Network -kis kiterjedéső, helyi hálózat) Ezek egy helyiségtıl kezdve egy épületre vagy épületegyüttesre terjednek ki; jellemzıen egy intézmény használja ezeket. Maximális méretük nem haladja meg a pár kilométert. MAN (Metropolitan Area Network -városi hálózat) Egy város nagyságrendjét lefedı hálózat. WAN (World Area Network -nagy kiterjedéső hálózat) Kiterjedését tekintve országos hálózattól kezdve a földrészek közti hálózaton át egész a Földet átfogó hálózatig terjedhet.
Topológia szerint Egy hálózat topológiáján annak a hálózatot alkotó gépek, illetve azokat egymáshoz kapcsoló vezetékek, berendezések összeköttetésének elméleti alakját, típusát értjük. • Bus (sín): A gépek egy közös vezetékszegmensre (buszra, sínre) csatlakoznak, melynek hossza maximált. • Ring (győrő): A gépek egy győrőre vannak felfőzve. • Tree (fa): A hálózat kiépítése fastruktúrájú. • Star (csillag) Minden gép csak a központi géppel van összekötve. • Teljesen összefüggı: Minden gép minden géppel egyedileg össze van kötve. • Részben összefüggı: A teljesen összefüggıbıl elhagyunk néhány összekötést.
89
Bus (sín)
Ring (győrő)
Tree (fa) Star (csillag)
Teljes összefüggı
Részben összefüggı
90
Átviteli sebesség szerint Ez az a csoportosítás, amelyben szereplı számadatokat a technikai fejlıdés igen gyorsan átalakít, de maguk a csoportok maradnak, csak más értékekkel. • Lassú: (< 30 kbit/sec) Általában telefonvonalak felhasználásával történı adatátvitelre jellemzı. • Közepes sebességő: (1-20 Mbit/sec) Ide tartozik a legtöbb lokális hálózat sebessége (jellemzı értékek: Ethernet 10 Mbit/sec, Token Ring 16 Mbit/sec) • Nagy sebességő: (50 Mbit/sec fölött) MAN, WAN csomópontok közötti hálózatok. Kommunikáció iránya szerint • • •
Simplex: (egyirányú) Egyik állomás csak adó, a másik csak vevı. Half duplex: (félduplex, váltakozó irányú) Mindkét irányú átvitel megengedett, de egy idıben ez csak az egyik irány lehet. Duplex: (kétirányú) Mindkét állomás egyszerre adhat és vehet.
Kapcsolási technika alapján • •
•
Vonalkapcsolt: Két kommunikáló állomás között a kommunikáció idejére állandó kapcsolat épül ki (pl. telefon). Üzenetkapcsolt: Két állomás között az átvivı hálózat az üzenetet a benne lévı címinformáció alapján továbbítja. Az üzenet hossza nem korlátozott; néhány bájttól kezdve a több száz megabájtig egyaránt terjedhet. Csomagkapcsolt: Hasonló az üzenetkapcsolthoz, csak a csomag mérete maximált, ezért az annál hosszabb üzeneteket szét kell tördelni.
Közeghozzáférési mód szerint • • •
Véletlen átvitelvezérlés: Egyik állomásnak sincs engedélyre szüksége az üzenettovábbításhoz, adás elıtt csak az átvivı közeg szabad voltát ellenırzik. Osztott átvitelvezérlés: Csak egy állomásnak van joga adni, de ez a jog az állomások között körbejár. Központosított átvitelvezérlés: Egy kitőntetett állomás foglalkozik az átviteli jogok kiadásával.
A hálózatok általános felépítése A tervezés és megvalósítás megkönnyítésére a hálózatokat rétegekre (layer) osztják. A réteges felépítés elvei az alábbiak: • Az azonos szintő rétegek csak egymással kommunikálnak. E kommunikáció szabályai a protokollok. A teljes átvitelben több protokoll is részt vesz, melyeken
91
• • • •
végig kell mennie az elküldendı üzenetnek, miközben minden protokoll hozzácsatolja a saját fejlécét. A felsıbb réteg az alatta lévı réteg szolgáltatásait használja. Minden réteg feladata jól definiált legyen, és ez a nemzetközileg elfogadott szabványok figyelembe vételével történjen. A rétegek közötti információcsere minimalizálásával kell a rétegek határait megállapítani. Elegendı számú réteget kell definiálni, hogy a különbözı feladatok ne kerüljenek feleslegesen egy rétegbe.
Az ISO-OSI modell A számítógép hálózatok tehát rétegekre osztódnak. Melyek legyenek hát a rétegek feladatai, és hol legyenek a határok? Az ISO (International Standard Organisation -Nemzetközi Szabványügyi Szervezet) 1980-ban adta ki az általa kidolgozott hálózati rétegmodellt OSI (Open System Interconnection -Nyílt Rendszerek Összekapcsolása) néven. Napjainkban egyre többet hivatkozunk erre a hálózati modellre, azonban ne feledjük, hogy az OSI nem szabvány, hanem csak egy ajánlás. Mindössze azt mondja meg, hogy milyen rétegekre kellene osztani egy hálózatot és ezen rétegeknek mi legyen a feladatuk.
megjelenítési
együttmőködési
együttmőködési
szállítási
szállítási
hálózati
hálózati
adatkapcsolati
adatkapcsolati
fizikai
fizikai
„A” gép
„B” gép
a logikai összeköttetéssel foglalkoznak
megjelenítési
Prezentációs rétegek
alkalmazási
Transzport rétegek
alkalmazási
Az adatátvitellel foglalkoznak
Az OSI rétegek:
92 Az OSI rétegek feladatai: •
•
•
•
•
• •
A fizikai réteg (physical layer): Valójában ezen a rétegen zajlik a tényleges fizikai kommunikáció, vagyis ez a réteg juttat biteket a kommunikációs csatornára. A fizikai közeg, ezáltal az információ megjelenítési formája igen változó lehet, pl. elektromos vezeték esetén a rajta lévı feszültség értéke, vagy változásának iránya hordozhatja az információt. A fizikai közeg lehet még pl. optikai kábel, rádióhullám, stb. Ezen a rétegen kell meghatározni, hogy mennyi legyen egy bit átvitelének az idıtartama. Továbbá itt kell azt is meghatározni, hogy egyirányú, kétirányú-e az adatátvitel, illetve ha kétirányú, akkor egyszerre is történhet-e mindkét irányban a kommunikáció. 20 Az adatkapcsolati réteg (data link layer) feladata az adatok megbízható továbbítása az adó és a fogadó között. Ez általában úgy történik, hogy az átviendı adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, ellátja kiegészítı információkkal és ezeket sorrendhelyesen továbbítja, majd a vevı által visszaküldött, az átvitelt igazoló nyugtakereteket véve azokat feldolgozza; szükség esetén a meg nem érkezett kereteket újból elküldi. A hálózati réteg (network layer) a kommunikációs alhálózatok mőködését vezérli, feladata az útvonalválasztás a forrás és a célállomás között. Ha az útvonalban eltérı hálózatok vannak, akkor fregmentálást és protokoll átalakítást is végez. Ez az utolsó réteg, amely ismeri a hálózat topológiáját. A szállítási vagy átviteli réteg (transport layer) feladata a végpontok közötti hibamentes átvitel biztosítása. (Ettıl a rétegtıl kezdve a felsıbb rétegek már nem tudnak a hálózat topológiájáról, csak az adatáramlás két végpontjában van rájuk szükség.) Feladata például az összeköttetések felépítése és bontása, csomagok helyes sorrendben való elrendezése. Az együttmőködési vagy viszonyréteg (session layer) lehetıvé teszi, hogy két számítógép felhasználói kapcsolatot létesítsen egymással. Jellegzetes feladata a logikai kapcsolat felépítése és bontása, párbeszéd szervezés (félduplex csatornán). Elláthat szinkronizációs és ellenırzési funkciót ellenırzési pontok beépítésével, mely biztosítja, hogy hosszú átvitt adatfolyam átvitele alatt bekövetkezı hiba esetén elegendı az utolsó ellenırzési ponttól ismételni az adatátvitelt. A megjelenítési réteg (presentation layer) az egyetlen, amelyik megváltoztathatja az üzenet tartalmát. Tömörítést, rejtjelezést, kódcserét (ASCII - EBCDIC) végezhet el. Az alkalmazási réteg (application layer) széles körben igényelt szolgáltatásokat tartalmaz, mivel ez kapcsolódik a legszorosabban a felhasználóhoz, itt kell a hálózati felhasználói kapcsolatok megoldásait megvalósítani. .
Egy példa Nézzünk egy vázlatos példát a rétegek mőködésére! Gépünk egy Ethernet lokális hálózatra van kötve a klinikán. Az Interneten szeretnénk elérni a NASA számítógépét, hogy küldje el nekünk a negyedórával ezelıtti mőholdképet Európáról. Leülünk a számítógépünk elé, és beírjuk az Internetböngészınkbe a címet (www.nasa.com) és... ...a kérésünket megkapja a szállítási réteg. Mivel az út a NASA-ig eléggé megbízhatatlan, a csomagok összekeveredhetnek és megsérülhetnek, elég komoly 20
Szimplex, félduplex illetve duplex adatátvitel
93 feladat hárul rá. Neki kell a nyugtázásokat, esetleges ismétléseket és a sorrendhelyes összecsomagolást biztosítania. Ezek elvégzésére odafőz a kérésünk elé egy minimum 20 bájtos fejrészt a megfelelı információkkal és továbbadja a hálózati rétegnek... ...melynek célja a NASA számítógép felkutatása a világban. Ezt egy 4 bájtos cím, az ún. IP cím alapján teszi. A megkapott csomag elé odateszi ezen címinformációkat, meg még néhány apróságot (az egész minimum 28 bájt) és továbbadja az adatkapcsolati rétegnek... ...amely a mi kis LAN hálózatunkon lévı, tehát „szomszéd” gépnek kell hogy hibátlanul elküldje a magasabb rétegbıl kapott adathalmazt. Ahhoz, hogy a kérésünk kimehessen a nagyvilágba, egy routernek nevezett gépnek kell lennie a LAN-unkban, abban pedig jelen esetben Ethernet kártyának. Az Ethernet kártyák egymást 6 bájtos címmel azonosítják. Az adatkapcsolati rétegünket megvalósító szoftver a hálózati kártyára van integrálva. Ez széttördeli a kapott adatokat maximum másfél kilobájtos csomagokra, eléjük teszi a 6 bájtos címinformációt, meg még néhány apróságot, és továbbadja... ...a fizikai rétegnek, amely minden bitet egyenként lekódol egy Manchester kódolásnak nevezett eljárással. A csatlakozója segítségével mindezen kódolt adatokat szétszórja a hálózatban, ahol rengeteg másik fizikai réteg figyeli az átvivı közeget, azaz a kábelt... Ezzel a mőholdkép kérésünk többszörösen beburkolva rákerült a klinika LAN hálózatára. Itt van a router is, amelyben szintén több réteg illetve protokoll ugrásra készen vár... ...a router Ethernet kártyáján lévı hardver, azaz az fizikai réteg veszi az adást és dekódolja egy Manchester dekódolóval. Ezzel feladatát elvégezte, a társréteg által rátett információktól (azaz a kódolástól) megszabadította a bitfolyamot. Továbbadja azt az adatkapcsolati rétegnek... ...amely a 6 bájtos címbıl rájön, hogy az üzenet neki szól. Leszedi ezeket a címinformációkat, ellenırzi az adatátvitel helyességét, úja összerakja a másik adatkapcsolati réteg által csomagokra szedett információt. Ha mindezzel kész, a saját protokolljától megszabadított információt továbbadja a felette lévı hálózati protokollnak... ...amely azonban a 4 bájtos IP cím alapján felismeri, hogy az adatok még nagyon messze vannak céljuktól. Nem bontja ki tovább az üzenetet, hanem megállapítja, hogy melyik routernek kell azt továbbítania, majd visszaadja az adatkapcsolati rétegnek... ...amelyik már természetesen nem az Etherneté, hanem egy -mondjuk MATÁV bérelt vonalat kezelı- eszközé. Ez hozzáteszi a megfelelı protokollbiteket, majd továbbadja a megfelelı... ...fizikai rétegnek. Ez kódolás után továbbítja a kábelen a biteket az ellenállomás fizikai rétegének. Megindul az üzenet vándorlása a NASA felé. Ahány csomóponton átmegy, ott mindenhol a fizikai réteg veszi az adást, az adatkapcsolati réteg leszedi róla a saját információit, és átadja a hálózati rétegnek, amely dönt a további irányról. Ezután
94 fordított sorrendben (adatkapcsolati, fizikai) visszacsomagolnak, és az üzenet fut tovább, amíg el nem éri a NASA számítógépét, ahol... ...a fizikai réteg veszi az adást és dekódolja a biteket... ...az adatkapcsolati réteg leveszi a NASA lokális hálózat által rátett címinformációkat (lehet, hogy ott is egy Ethernet 6 bájtos címet), ellenıriz és összerakja a csomagokat... ...a hálózati réteg pedig a 4 bájtos cím alapján rájön, hogy az üzenet végre megérkezett. Mivel itt a cél, továbbadja a felette lévı szállítási rétegnek... ...amely mint látjuk, csak a forrás és célállomás számítógépén jön mőködésbe. A neki szóló információkat leveszi, és ez alapján összerakja a sok helyen szétszedett és összerakott, esetleg több csatornán érkezı végleges üzenetet a darabjaiból. Ha valamelyik részlet elveszett, azt újra küldeti, ha minden rendben van, akkor nyugtáz. Mire végez, az elküldött adatok hibátlanul és sorrendhelyesen rendelkezésre állnak a célnál... ...melyek értelmezése a még feljebb lévı rétegek feladata. Egy másik példa Alkalmazási réteg: Megjelenítési réteg: Együttmőködési réteg: Szállítási réteg: Hálózati réteg: Adatkapcsolati réteg: Fizikai réteg: Fizikai réteg: Adatkapcsolati réteg: Hálózati réteg: Szállítási réteg: Együttmőködési réteg: Megjelenítési réteg: Alkalmazási réteg:
Egy magyar cég igazgatója magyarul megrendelést ír egy amerikai cég számára. A titkárnıje lefordítja angolra, ráírja a cég nevét. Egy kézbesítı beleteszi egy borítékba és ráírja a cég pontos címét, irányítószámát, és elviszi a postára. A postáskisasszony kitölt egy ajánlott szelvényt és átveszi a levelet, ezzel garanciát vállal a megbízható kézbesítésre. A postáról a levelet egy vonat viszi a legközelebbi repülıtérre. A repülıtéren a sok helyrıl érkezett levelek közül kiválogatják az Amerikába menıket, és felteszik az elsı megfelelı repülıgépre. A gép a levéllel átszeli az óceánt... ...és leszáll Amerikában Az amerikai repülıtéren szétválogatják a leveleket. Levelünk vonaton utazik a célállomásra. A helyi posta postása kiviszi a címzett cégnek. Az amerikai cég kézbesítıje kiveszi a borítékból és rájön, hogy az igazgatónak szól és átadja a titkárnınek. A titkárnı lefordítja spanyolra, mert az igazgató mexikói. A fınök elolvassa (és válaszol -spanyolul)
Az adattovábbítást végzı rétegek elvégezték feladatukat. A folyamat során megfigyelhettük a réteges felépítés egy-egy jellemzıjét: • Bármely réteg csak az ellenállomáson lévı azonos szintő réteggel kommunikált a megfelelı protokolljukon keresztül.
95 •
•
Egy-egy réteget kicserélhettünk anélkül, hogy az a többit befolyásolta volna (pl. az IP-nek mindegy, hogy Ethernet adatkapcsolati vagy bérelt vonalas távközlési vonal adatkapcsolati rétegével kommunikál). Bármely réteg csak a fölötte lévıtıl kap adatot, illetve az alatta lévı szolgáltatásait használja.
Az átvivıközeg fajtái Koaxiális kábel: Középen általában tömör rézhuzal található, ezt veszi körül egy szigetelıréteg, majd erre jön az árnyékolás, mely tipikusan fonott huzal. A vezeték jellemzıje a hullámimpedancia (ezzel kell lezárni a vezeték mindkét végét, hogy ne legyen jelvisszaverıdés). Szabványos hullámimpedanciák az 50, 75, 93 Ohm. A vezetékre való rácsatlakozás „T” elosztóval vagy vámpírcsatlakozóval történik. Elınye a nagy sávszélessség, nagy távolságok áthidalására való képesség, zajérzéketlenség. Hátránya a sérülékenysége, és nehézkes szerelhetısége. Sodort érpár: (twisted pair cable) Két szigetelt, egymással összesodort rézhuzalból áll. Lehet árnyékolatlan (UTP, Unshielded Twisted Pair), illetve árnyékolt (STP, Shielded Twisted Pair) felépítéső. Elınye a könnyő szerelhetısége, egyszerő bıvíthetısége. Hátránya a zajérzékenysége, limitált sávszélessége. Sávszélességük -ezáltal az elérhetı átviteli sebességük- szerint 5 osztályba sorolják ezeket. Optikai kábel: Az információt egy üvegszálban haladó fénysugár hordozza. A fény a szál belsejének és külsejének eltérı törésmutatója miatt nem tud kilépni. A belsı, nagyobb törésmutatójú üveget (core) ugyanis egy kisebb törésmutatójú héj (cladding) veszi körül, így teljes visszaverıdés jön létre. A technika fejlıdés során elıször a 820, 1300, 1550 nm-es hullámhossztartományban (ún. optikai ablakokban) sikerült a csillapítást 1 dB/km alá vinni. Itt mőködnek a mai átviteli rendszerek. Elınyei: érzéketlen az elektromágneses zavarokra, nincs földpotenciál probléma, nagy sávszélesség, erısítés nélkül igen nagy távra vihetı. Hátránya: drága, nehéz javítani és megcsapolni, utólagosan rákapcsolódni.
A hálózatok összekapcsolása Hálózatainkat különféle eszközökkel kapcsolhatjuk össze, amelyek többféle funkciót is elláthatnak. Négy közismert típusa a repeater, a bridge, a router és a gateway. Jellemezzük és helyezzük el ıket az OSI modellben! A repeater (jelismétlı) egyszerő jelerısítést végez, azaz a fizikai méretkorlátok átlépését oldja meg. A beérkezı jeleket újradigitalizálja, így a jeltorzulást is megszőnteti. Egyetlen „nagy” hálózatot eredményez, azonban nem oldja meg az idılimitek és a forgalomtorlódás gondjait Az OSI modell 1. (fizikai) rétegében mőködik.
96 A bridge (híd) egy tárolva továbbító eszköz. Beolvassa a teljes keretet, ellenırzi a CRCt (ellenırzı összeget), majd a célállomás címe alapján továbbítja a megfelelı alhálózatba. Hozzáfér a címinformációkhoz, tehát az OSI 2. (adatkapcsolati réteg) szintjén dolgozik. Szelektív, megosztja az adatforgalmat, mert csak azt a keretet engedi át a másik hálózatba, amelyik oda tartozik. Nincs hálózati címe, feloldja az idılimitet is (mivel a csomagot újra indítja). Csak az azonos típusú hálózatok köthetık össze vele (pl. két Ethernet hálózat). A router (forgalomirányító) ellátja a bridge funkcióit, emellett azonban útvonalválasztást is végez. Ez az OSI 3. (hálózati) rétegének feladata, a router itt dolgozik. A 2. réteg információit le kell tehát vennie, majd újra kell generálnia azokat, emmiatt képes eltérı címzésmódú hálózatokat is összekötni (pl. egy Ethernet hálózatot egy Token Ring hálózattal). Fel kell ismernie a 3. réteg protokolljait, emiatt protokollfüggıvé válik a 3. rétegő protokollokra nézve. Megoldható vele a LAN - WAN kapcsolat is. Van saját címe, az üzeneteket közvetlenül neki kell elküldeni. A routerek egymás közti társalgására saját protokollok léteznek. A gateway (átjáró) tulajdonképpen egy protokoll átalalkító. Az egyik hálózat valamelyik szintjén lévı protokollt értelmezi, majd átalakítja úgy, hogy a másik hálózat ugyanezen szintje megértse. Hálózatpáronként más-más gateway szükséges, típusát az határozza meg, hogy mely rétegek között teremti meg a kapcsolatot. (Ne feledjük, ez egy általános fogalom, hiszen a router is gateway a 2-es OSI szinten!)
Hálózati architektúrák
Host-terminál alapú hálózatok A hálózat magját egy vagy több, egymással összeköttetésben levı központi számítógép (host) alkotja. Itt futtatja az operációs rendszer a felhasználói programokat. A központi gépekhez egyszerő terminálok csatlakoznak, amelyeknek egyetlen feladata a billentyőzetrıl kapott adatok továbbítása és a képernyıadatok fogadása. Tehát semminemő adatfeldolgozás sem történik a terminálon. Amikor tehát a PC-nken egy terminál emulációt futtatunk, akkor erre a szintre „butítjuk le” számítógépünket. Ezen a hálózattípuson futnak a legrégebben fejlesztett, legbonyolultabb operációs rendszerek, amelyeknél csak a vásárláskor mellékelt leírások több könyvespolcot töltenek meg. Ennek megfelelıen nagy tudású rendszerek, de éppen ezért kezelésükhöz szakképzett operátorok kellenek. Ez az architektúra a PC-k tömeges elterjedéséig egyeduralkodó volt, akkor viszont kezdett háttérbe szorulni. Elınyei: A nagy kapacitású központi gépek és a terminálok közötti adatforgalom minimális, mivel a felhasználói program a hoston fut, épp ezért szinte bármilyen adatátviteli eszközzel gyors programfutás lehetséges (hiszen a host elvégzi a munkát, csak az eredményt küldi le). Könnyő belıle országos rendszert építeni (a telefonvonal
97 adatátviteli sebessége is megfelelı). Az alkalmazott operációs rendszer lehetıvé teszi óriási adatbázisok biztonságos kezelését is. Hátrányai: Drága beszerzés mind a hardver, mind a szoftver oldaláról. A központi gép komoly hardvert igényel, a terminálszám növekedésével esetleg le is kell cserélni. Drága az üzemeltetés is, általában klimatizált helyiség, szakképzett operátorok kellenek, valamint kevés (és drága) a programozásában jártas szakember. Tipikus képviselıi az IBM nagyszámítógép rendszerek (az egyetemünkön mőködı MedSol rendszer is egy IBM AS-400 számítógépen fut), DEC számítógép rendszerek.
Peer to peer alapú (egyenrangú) hálózatok Ez a host-terminál rendszer szöges ellentéte. A hálózatban lévı bármelyik gép lehet hálózat kiszolgáló és alkalmazást futtató gép is egyben. Induláskor a gép felajánlja az általunk konfigurált hardvereszközeit a hálózat részére (nyomtatót, vincsesztert stb.). Megteheti természetesen azt is, hogy semmit nem ajánl fel. A többiek által a hálózat részére biztosított eszközökbıl pedig a szükségeseket beépítheti saját rendszerébe. Ezek a rendszerek kis LAN-ok kialakítására alkalmasak, ahol kevés gép van és a hálózati forgalom is minimális. Védelmi rendszerük meglehetıst egyszerő. A hálózat kiszolgálása mellett a felhasználói programot is futtatniuk kell, ez néha bizony sebességgondokkal jár. Terjedésük titka olcsóságuk. Nem kell külön hálózat kiszolgáló gép, több esetben az alap operációs rendszerbe vannak beépítve a szolgáltatások (pl. Windows). Ideális lehet egy néhány gépes irodában. Elınye olcsósága és egyszerősége; hátránya, hogy az „igazi” hálózatorientált feladatokhoz nem ad kielégítı hardver és szoftver hátteret. Server-client alapú hálózatok Ötvöznünk kellene tehát a peer to peer hálózatok egyszerőségét és olcsóságát a hostterminál hálózatok nagy teljesítıképességével. A megoldás eléggé kézenfekvı. Emeljünk ki egy vagy több számítógépet, amelyek csak a hálózat kiszolgálásával törıdnek. Ezeket szervernek nevezzük, feladatuk a mindenki által elérni kívánt fájlok tárolása és ezekhez jogosultsági rendszer szerinti hozzáférés biztosítása, ezek hatékony védelme és a hálózati nyomtatás. Az alkalmazói programok a kliens gépeken futnak, melyeken szinte tetszıleges operációs rendszer lehet. Ezeknek ha adatra van szükségük, a szerverhez fordulnak, lekérik az adatokat, melyek a kliens gépen kerülnek feldolgozásra. Mivel a hálózatos funkciók a szerver(ek)en összpontosulnak, hatékony operációs rendszert és komoly védelmeket kell ide telepíteni. Az ilyen szerverek gyors kiszolgálást biztosítanak, központi szerepük miatt a szoftverírók (tipikusan az adatbázis kezelı rendszerek fejlesztıi) szívesen fejlesztenek rá. Az alkalmazói programok
98 futtatása nem a szerver feladata, ezek mindig a kliens gépeken futnak, ezért a szerver operációs rendszere nem válik túl bonyolulttá, illetve a felhasználók (kliens gépek) számának növekedése sem jelenti azonnal a központi gép bıvítésének szükségességét. Elınye: Nem kíván nagyon bonyolult hardverhátteret, elég gyors a kiszolgálás sebessége. Üzemeltetése olcsó, nem szükséges hozzá klimatizált helyiség, könnyen találni az üzemeltetésére felkészült személyt. Nagyon erıs a szoftvertámogatottsága, valamint igen komoly rendszereket is ki lehet alakítani vele. Hátránya: Mivel az alkalmazói program a kliens gépen fut, ezért nagy a hálózati adatforgalom (a kliens rendszeresen fordul a szerverhez, mely válaszol neki), ezért ilyen rendszerek csak LAN környezetben mőködnek jól. További hátrányként említendı meg, hogy ha a szerver meghibásodik, akkor az összes hálózati szolgáltatás megszőnik (természetesen ez is kiküszöbölhetõ tartalék kiszolgáló(k) alkalmazásával).
Az Ethernet hálózat Az Ethernet hálózat a Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detection (CSMA/CD azaz Ütközést Jelzı Vivıérzékeléses Többszörös Hozzáférés) rendszerben mőködik. Ennél a módszernél mielıtt egy állomás adatokat küldene, elıször belehallgat a kommunikációs csatornába, hogy foglalt-e. Ha a csatorna csendes, azaz egyik állomás sem használja azt, akkor a Hallgatózó állomás ráteszi az üzenetét a vonalra. (A vivıérzékelés jelenti azt, hogy az állomás adás elıtt belehallgat a csatornába.) Az adó állomás (számítógép) által küldött üzenet e csatornán keresztül minden állomáshoz (számítógéphez) eljut, és véve az üzenetet az abban lévı cím alapján eldönti, hogy az neki szólt-e avagy sem, ennek függvényében feldolgozza, vagy eldobja azt. Ennél a módszernél természetesen elıfordulhat olyan eset, amikor egyszerre két vagy több állomás akarja használni az átviteli közeget. Az adás közben az adó veszi is a csatorna jeleit, így az üzenet végeztével el tudja dönteni, hogy a vett jel azonos-e az általa adott üzenettel. Ha ezek különbözıek, akkor valaki más is „beszél”, azaz a küldött üzenet a rábeszélés miatt sérült. Ezt a jelenséget ütközésnek hívjuk, és ilyenkor mindkét vagy több állomás megszakítja az üzenetküldést. Az ütközés miatt kudarcot vallott állomások mindegyike az újabb adási kísérlet elıtt bizonyos, véletlenszerően megválasztott idıtartamig várakozik. Ezek az idık a véletlenszerőség miatt eltérıek, mely leteltével ismét megpróbálkoznak az adással. Ismét belehallgatnak a csatornába, és annak szabad vagy foglalt volta szerint vagy megpróbálják ismét leadni az üzenetüket, vagy várakoznak a csatorna szabad állapotára. Természetesen az újabb adási kísérlet is eredményezhet ütközést, ekkor ismét véletlenszerő ideig várakoznak az adni kívánó állomások. Végiggondolva az eljárást nyilvánvaló, hogy gyér forgalom esetén a közeghozzáférés nagyon gyors, mivel kevés állomás kíván a csatornán adni. Nagy hálózati forgalom esetén az átvitel lelassul, mivel a nagy csatornaterhelés miatt gyakoriak lesznek az ütközések, és ezek az érdemi adatfolyam többszörösét tehetik ki. Szélsıséges esetben az állandó ütközések miatt megbénulhat az adatforgalom.
99
Az Ethernet hálózat két végén lezárt vezetékre (a sínre) kapcsolódó számítógépekbıl áll. A sín végérıl a lezáró elemet levenni nem szabad, mert akkor az egész szegmens (sín) adatforgalma megbénul, vagyis a sín két végének feltétlenül lezártnak kell lennie. Szintén ügyelni kell a sín (vezeték) folytonosságára, mely nem szakadhat meg. Ha megszakad, akkor az adatforgalom megbénul. Érdekes, ha a szakadás helyén a végeket záródugókkal ellátjuk, akkor két, egymástól független szegmenshez jutunk, amelyek közti adatforgalom ebben az állapotában természetesen nem lehetséges. Az Ethernet hálózat igen nagy elınye az olcsósága.
lezáró elem
Ethernet szegmens (sín)
A Token Ring vagyis az ún. vezérjeles győrő rendszer: Fizikailag győrő elrendezéső hálózatok esetén a leggyakrabban használt hozzáférési módszer a vezérjel továbbításos eljárás, amelyben egy vezérjel (token) halad körbe a győrő mentén állomásról állomásra. A vezérjel lényegében egy rövid üzenet, ami utal a győrő foglaltságára. Ha szabadot jelez, akkor a tokent követı állomás számára ez azt jelenti, hogy üzenetet küldhet. A tokent foglaltra állítja, és a saját üzenetével és a címzett címével együtt küldi tovább. Az üzenet a győrőn halad állomásról állomásra. Az üzenetet minden állomás megvizsgálja, hogy nekik szól-e, majd továbbadják. Amikor a győrőben az üzenet visszaér az elküldı állomáshoz, akkor az leveszi az üzenetet a győrőbıl, a tokent szabadra állítja, és továbbküldi az immáron szabadot jelzı vezérjelet a következı állomás számára, amely vagy továbbküldi szabad jellel (ha nincs adni valója), vagy a fentebb leírtak szerint üzenetet küld. Elképzelhetı, hogy valamilyen hiba miatt egy üzenet nem kerül kivonásra. Az üzenet körbe-körbe keringésének megakadályozására a rendszer kijelöl egy aktív felügyelı állomást, amely az ilyen kóbor üzeneteket figyeli, és kivonja ezeket a hálózatról. A többi állomás ún. passzív felügyelı, és csak az aktív felügyelı meghibásodásakor vagy hálózatból való kilépését követıen veszi át a szerepét egy másik állomás. A hálózat sebességét a győrőbe bekapcsolódó állomások száma döntıen befolyásolja (több állomás esetén lassabban ér körbe a token).
100 A módszer elınye a nagyfokú szervezettség, valamint az, hogy a küldendı adatok mennyiségének növekedésével nem lassul a hálózat. Hátrányként említhetı meg az igen magas kiépítési költség.
győrő
token
A TCP/IP protokoll Egy adott kapcsolatnál (kommunikációnál) használt szabványok és megállapodások összességét protokollnak (protocol) nevezzük. Az elsı szállítási réteg protokoll21 az NCP (Network Control Protocol -hálózatvezérlési protokoll) elvileg egy tökéletes alhálózattal való együttmőködésre épült. Egyszerően átadta a csomagokat a hálózati rétegnek és feltételezte, hogy a megfelelı sorrendben kézbesítıdnek a célállomáshoz. A tapasztalat azt mutatta, hogy az ARPANET22-en belül ez a protokoll kielégítıen mőködött. Ahogy azonban az ARPANET Internetté vált, a végpontok közötti átviteli biztonság csökkent, ezért egy új szállítási protokollt, a TCP-t (Transmission Control Protocol) vezettek be. A TCP tervezésénél már figyelembe vették, hogy bizonytalan alhálózatokkal is tudjon együttmőködni. A TCP-vel együtt fejlesztették a hálózati réteg protokollját, az IP-t is.
21 22
OSI 4. réteg Katonai célú amerikai (USA) számítógép hálózat, amelybıl fejlıdött ki az Internet
101 A TCP fogadja a tetszıleges hosszúságú üzeneteket, és azokat maximum 64 kilobájtos darabokra vágja szét. Ezekhez fejlécet rendel, majd ezeket a darabokat egymástól független datagramokként küldi el. A hálózati réteg (az eggyel lentebbi réteg) nem garantálja, hogy a datagramokat helyesen és megfelelı sorrendben kézbesíti. A TCP feladata az, hogy a beérkezett datagramokat helyes sorrendben rakja össze üzenetté, illetve hogy szükség szerint újraadja ezeket a datagramokat. A hálózati réteg protokolja az IP (Internet Protocol) a 80-as években jelent meg. A szállított csomagok a datagramok, amelyek a forrásállomástól célállomásig kerülnek továbbításra, esetlegesen több hálózaton keresztül. A hálózati réteg megbízhatatlan kapcsolatot biztosít, ezért az összes megbízhatósági mechanizmust a felette lévı, szállítási rétegben kell megvalósítani (TCP) ami biztosítja a két végállomás közötti megbízható összeköttetést. Az IP definiálja az adatátvitel legkisebb egységét, annak pontos formáját, az útválasztást, valamint néhány további olyan fontos szabályt, amelyek meghatározzák, hogy a csomópontok hogyan dolgozzák fel az IP csomagokat, mikor és hogyan kell hibajelzéseket generálni, mikor kell csomagot eldobni. A Transmission Control Protocol (TCP) és az Internet Protokol (IP) helye az OSI modellben: OSI Protocol Stack
DOD Protocol Stack
Application Layer
7
Presentation Layer
6
Session Layer
5
Transport Layer
4
Network Layer
3
Data Link Layer
2
Physical Layer
1
FTP TELNET
TCP IP Network Acces Layer
Process Layer (FTP, TELNET)
Host-to-Host Layer (TCP) Internet Layer (IP) Network Acces Layer
Az Internet A számítógép-hálózatok létrehozásának ötletével az 50-es évek végén az Amerikai Védelmi Minisztérium (U.S. Defence Department) kezdett el foglalkozni. A munka az 1960-as évek elején Amerika elsıszámú hidegháborús kutatóintézetben, a RAND Corporationnél kezdıdtek meg. A feladat annak a megvalósítása volt, hogy miképp lehet egy olyan decentralizált információs rendszert kiépíteni, amely egy esetleges atomcsapás után is mőködıképes maradva biztosítaná a katonai és kormányzati szervek kommunikációját. Mivel bármiféle központ egyértelmő célpontot jelentene az ellenséges rakétáknak, ezért a hálózat nem rendelkezhet központtal. Ezt a javaslatot egy bizonyos Paul Baran nevő vezérkari tiszt tette 1964-ben. Az elvek nagyon egyszerőek voltak; a hálózatot eleve megbízhatatlannak kell feltételezni, és elejétıl kezdve úgy kell
102 tervezni, hogy úgymond felülmúlja önnön megbízhatatlanságát (ne feledjük, nukleáris csapás túlélésére tervezték a hálózatot). A hálózat minden egyes csomópontja, számítógépe a többivel egyenrangú, így önállóan küldhet és fogadhat üzeneteket bármiféle felsıbb szabályzó, irányító géptıl függetlenül. Bármilyen erıteljesen is védelmezik a hálózatot, annak egyes gépeit, a kábeleket nem lehet megóvni az atomcsapás hatásaitól; épp ezért egy vagy több vezeték sérülése esetén is az üzenetnek akár kerülı úton is, de célba kell érnie. A hálózat nem lehet egyetlen monolitikus rendszer, hanem olyan alrendszerek halmaza, ahol egyes alrendszerek kiesése esetén azok munkáját más alrendszerek át tudják venni. Az évtized második felére a kutatásba bekapcsolódott a Massachusettsi Technológiai Intézet (MIT -Massachusetts Institut of Technology) és a Los Angelesi California Egyetem (UCLA -University of California at Los Angeles). 1969-ben kapcsolódott a programba az Amerikai Védelmi Minisztérium Fejlett Kutatási Projektek Ügynöksége (ARPA -Advanced Research Projects Agency). Furcsa módon az ARPA kutatóiban merült fel a gondolat, hogy egy ilyen számítógép-hálózatot békés, polgári célokra is fel lehetne használni; azaz különféle kutatók, tudósok közti kommunikációra, kapcsolattartásra, kutatási anyagokhoz és tudományos adatbázisokhoz való hozzáférésre. Még ebben az évben létrejött az ARPANET, amely 3 egyetemet és egy kutatóintézetet kötött össze, melyhez 1971-ben már 15 intézmény csatlakozott. Az ARPANET felhasználási területe egyre bıvült, megjelent az e-mail, azaz az elektronikus levél is. A „nagy ütemő” csatlakozások gondokat vetettek fel; nevezetesen inkompatibilitási problémákat. 1973-ban kezdtek el foglakozni a hálózat kommunikációs szabványainak kidolgozásával. Ez a munkafolyamat az „internetting” nevet kapta, és a résztvevık még csak nem is sejtették, hogy ez a fejlesztés hova vezet. A kísérletsorozatok és fejlesztések eredményeképp az évtized közepére létrehoztak két, napjainkban is igen jelentıs protokollt, TCP-t (Transmission Control Protocol) és az IP-t (Internet Protocol), ezáltal hozva közös nevezıre az eltérı platformokat. Az 1980-as évek közepétıl gyorsult fel az Internet (pontosabban ekkor még ARPANET) története, amikortól is az amerikai kormányszervek, közigazgatási hivatalok, minisztériumok tömegével csatlakoztak a hálózathoz. A 80-as évekre az ARPANET kezdett nagyon „elcivilesedni”, ezért 1983-ban levált róla az eredeti katonai vonal, MILNET néven. Az ARPANET 1989-ben szőnt meg jogilag, azonban a kiépítettség megmaradt, melyre egyre több és több számítógép csatlakozott fel és a háló csak épült és épült tovább… 1993-ra a genfi Részecske Fizika Európai Laboratóriumában kifejlesztésre került WWW (World Wide Web) technológia tovább fokozta az Internet elterjedését könnyő kezelhetısége, emberközeli felülete révén. A korábbi, fıképp szöveges adatok, információk mellett ez a megoldás képek, hangok, grafikák, videó, stb. továbbítását is lehetıvé teszi. Parancsok ismeretére, azok bonyolult paraméterezésére már nincs szükség, az egyik weblapról egy ún. hyperlinkre való egyetlen kattintással juthatunk el egy másik oldalra. Hyperlink megbújhat szövegben, grafikán, képen egyaránt.
103 Az IP címek Az Internet hálózaton az egyes számítógépek azonosítása ún. IP címekkel történik. Az IP -mint már tudjuk- az Internet Protocol rövidítése, az IP cím pedig minden gép azonosítója, címe. Minden egyes Internetre kötött számítógépnek rendelkeznie kell legalább egy IP címmel, mely alapján a hálózat többi gépe azonosítani tudja, vagyis meg tudja nevezni. Az IP cím nem más, mint egy 4 bájtból álló pozitív egész szám, ahol is a négy bájtot egymástól pontokkal elválasztva, tízes számrendszerben ábrázolva adjuk meg. Íme egy tipikus IP cím: 160.114.96.74 (amely történetesen a SZTE ÁOK PACS képszerverének IP címe). Ezek után nézzük, melyek a legismertebb Internet szolgáltatások! Az elektronikus levelezés (e-mail) Az egyik legismertebb és tán a legtöbbet használt szolgáltatás az e-mail, azaz az elektronikus levelezés. Az e-mail szolgáltatás népszerősége napról napra nı, amely magyarázható a megbízható mőködésével, a gyors és olcsó információtovábbítással és a könnyő kezelhetıségével. Az e-mail használatához szükség van legalább egy e-mail címre. Ez a cím nem más, mint az adott felhasználó egyéni azonosítója, elektronikus postacíme. Az e-mail cím két részre oszlik, úgymint a felhasználó azonosítójára és a hálózat azonosítójára, melyet egy kukackarakter (@) választ el egymástól. A felhasználó azonosítója legtöbbször a felhasználó hálózati felhasználói neve (login name), de lehet más is. Pl. egyes szolgáltatók lehetıvé teszik, hogy a „taki” felhasználói nevő Takács László a taki@… kezdető e-mail cím helyett takacs.laszlo@… vagy laszlo.takacs@… t.laszlo@… stb. kezdető e-mail címet kaphassanak. Meg kell jegyeznem, hogy igen erısen javallt a magyar ékezetes karakterek használatának mellızése az e-mail címekben. A kukac (@) másik oldalán a hálózat azonosítója szerepel, amely megadja, hogy a felhasználó mely hálózathoz, mely szervezethez, akár mely országhoz tartozik. Pl. ha a radio.szote.u-szeged.hu látható a kukac után, akkor tudjuk, hogy az illetı a Radiológiai Klinika szerverén kapott felhasználói nevet, amely klinika a SZOTE23 egyik klinikája, mely intézmény az Universitas Szegedhez (azaz a szegedi felsıoktatáshoz) tartozik abban az országban, melynek neve angolul Hungary. Mint láthatjuk, a hálózat azonosítása, amelyen a felhasználót találjuk, hierarchikus felépítéső, mely szinteket pont (.) választja el egymástól. Elektronikus levélben eleinte csak szöveges információ áramolhatott, majd létrejött a levél mellé csatolt fájlok küldésének lehetısége; mára már a levelezı programunktól függıen a levélbe beilleszthetünk képeket, animációkat, zenét, vagyis szinte bármit. Továbbá lehetıséget nyújt az e-mail hasonló érdeklıdési körő emberekkel levelezılistán való kommunikációra, ami azt jelenti, hogy az adott listára való 23
A szegedi felsıoktatás 2000. január 1-jei összevonása elıtt a Szent-Györgyi Albert Orvostudományi Egyetem megnevezése. Az összevonás elıtti megnevezések jelenleg is használatosak az intézményekben az e-mail, az ftp, a news és a webcímek esetében.
104 feliratkozás után a levelezılista címére küldött levelet azon a listán szereplı összes személy megkapja. (A levelezılista tagság természetesen lemondható.) Az ftp Az ftp (file transfer protocol) az egyik legrégebbi szolgáltatás, amely a hálózaton keresztüli nagymennyiségő adatátvitelt tesz lehetıvé. Az ftp-t eredetileg UNIX rendszerekre fejlesztették ki. A felhasználókat felhasználói nevük és jelszavuk hitelesíti a rendszerben, és ehhez igazodnak jogaik is (miket másolhatnak le, mennyi adatot tölthetnek fel, miket törölhetnek le, stb.). Ezeken felül az ftp publikus, mindenki számára elérhetı könyvtárakat is képes kezelni, amelyeket a hálózaton minden felhasználó névtelenül -anonim módon- elérhet (anonymous ftp). Az anonymous ftp szerverek megteremtik nagymérető publikus, bárki számára könnyen elérhetı könyvtárak megteremtésének és használatának lehetıségét. Az ilyen helyekrıl közhasznú adatok, különbözı shareware és freeware24 programok tölthetık le, illetve akár fel. Anonymous ftp használata esetén a felhasználói név az anonymous25, míg jelszónak bármi megadható, azonban a Netikett26 alapján illik jelszóként a saját e-mail címünket megadni. WWW (World Wide Web) Az Internet által nyújtott információs szolgáltatások kezdetben csupán egy szők szakmai kör számára voltak elérhetık. Ezen nincs is mit csodálni, hisz akkor az informatika, a számítástechnika még nem volt emberközeli; a számítógépek kezelése nehézkes volt, jelentıs szakismeretet igényelt. Ez idıtájban a számítógépek még nem jelentek meg tömegével a munkahelyeken, nem jelentek meg a háztartásokban; a számítástechnika vívmányai és erıforrásai inkább az oktatásban és a kutatásban dolgozók számára voltak elérhetıek. Hogy mindez ma már nem így van, nagymértékben a Webnek köszönhetı; a WWW hozta emberközelbe az Internetet. A számítástechnikai fejlıdés nem állt meg, egyre gyorsabb és egyre nagyobb teljesítményő számítógépek jelentek meg, amelyeken már könnyen kezelhetı grafikus felhasználói felülető operációs rendszer futott. Mindeközben az Internet is fejlıdött, egyre több információs csomópontban egyre több és több adat győlt össze. Nyilvánvalóvá vált, hogy az alkalmazott szolgáltatásokat fejleszteni kell, mert a szöveges terminálokon keresztüli munka immár nehézkessé vált. A cél az volt, hogy kifejlesszenek egy olyan felületet, amely a már meglévı hálózaton és hálózati protokollon gazdaságosan viszi át az adatokat, ugyanakkor nem csupán ASCII karakteres szöveget, hanem formázott dokumentumot, képet, multimédiás illetve bármilyen bináris fájlt. Ennek az igénynek a kielégítésére született meg a Web. A Web szabványos protokolja a HTTP (HyperText Transfer Protocol) míg az alkalmazott leíró nyelv a HTML (HyperText Markup Language) lett. A HTML alapötlete igen egyszerő: olyan szöveges állomány továbbítása a hálózaton keresztül, amely a szöveges információ mellett szövegformázó és egyéb vezérlı adatokat is tartalmaz. Ennek 24
idılimites és szabadon használható programok, melyekért nem kell fizetni Szeretném felhívni a figyelmet az anonymous szóban lévı „o” betőre, melyet szeretünk onnét kifelejteni -melynek eredménye a szerver részérıl egyértelmő elutasítás 26 Netikett: Internet etikett 25
105 következtében az átvitel szempontjából továbbra is kismérető szöveges állományokat kell mozgatni, ugyanakkor a HTML szöveget a fogadó oldalon a böngészı program -a szövegben jelen lévı formázó jelek hatására- formázva jeleníti meg. Nem lehet kellıen kihangsúlyozni, hogy a HTML nyelv sikere milyen nagymértékben elısegítette az Internet fejlıdését, népszerőségét. A WWW sikere mára nyilvánvaló. Nem csak bevált és elterjedt, hanem az összes korábbi Internet szolgáltatást is lassan a saját képére formálja. Az egykori egyszerő ASCII karakter alapú elektronikus levelezés mára olyannyira átalakult, hogy HTML nyelvő e-mailt küldhetünk egymásnak, a WEB böngészınk képes ftp archívumok kezelésére, stb. Az URL27 a Weben található bármely fájlok helyét meghatározó szabványos leíró. A fájl típusa igen széles körben mozoghat, bármi lehet; újabb HTML dokumentum, különbözı formátumú hang, kép, mozgókép, adat, tömörített állomány; bármi. Az URL magadja, hogy az adott fájlt, milyen protokollon keresztül, mely számítógépen, azon belül milyen elérési útvonalon lehet elérni. Az URL esetlegesen tartalmazhat a TCP-nek szánt portmeghatározást is. Az URL általános formája: protokoll://gépazonosító:portcím/fájlspecifikáció Amit már a böngészık legelsı használatakor is tapasztalhatunk, hogy bizonyos szövegekre, képekre, a képek adott területeire kattintva újabb lapokra tudunk átlépni. Ezeken a bizonyos helyeken az egérmutató a megszokott nyíl formáról mutatóujját kitartó kéz formára vált. Ez a jelzés jelenti, hogy az adott helyen egy hivatkozás található egy másik weblapra, vagy a jelenlegi lap egy adott területére. Ez a hivatkozás az ún. hyperlink, vagy egyszerően link. A (hyper)link, vagy hivatkozás voltaképp nem más mint egy URL, amely megadja, hogy hova kell érkeznünk, ha ráklikkelünk. A link hivatkozhat ugyanazon dokumentum egy más pontjára, ugyanazon számítógép egy másik fájljára vagy akár az Internet bármely gépén elhelyezett fájlra.
A domain név rendszere Az IP címek kiválóan és egyértelmően azonosítják a számítógépet, azonban nem igazán alkalmasak arra, hogy emberek megjegyezzék azokat, akár többet is egyszerre. Sokkal jobb lenne, ha a számítógépeknek legalábbis a kiszolgáló, tehát szervergépeknek nevük lenne, és azzal azonosíthatnánk ıket. Az Interneten használatos elnevezési rendszer a Domain Name System, amely biztosítja az IP címek és a nevek egymáshoz társítását. Ne feledjük, az Internet IP címet használ, a nevek csak nekünk, embereknek vannnak kitalálva. A domain név hierarchikus felépítéső, és a név egyes részeit pontokkal választjuk el egymástól. A legfelsı szintet top level domainnek nevezzük. Ez a nevek jobb oldalán, azaz a végén található meg. Legfelsı szintő domainek pl. a .com (commercial azaz kereskedelmi szervezetek), .gov (amerikai kormányzat), .mil (amerikai katonai), .edu (oktatási), .org, (organisation azaz civil szervezet) .net (network). További top level domainek nem a tevékenységi körre, hanem az országra utalnak, mint pl. .hu Magyarországra, .yu
27
Uniformated Resource Locator
106 Jugoszláviára, .cz Csehországra, .sk Szlovákiára, .de Németországra, .uk az Egyesült Királyságra, .jp Japánra, stb. Visszafelé haladva a domain név taglalásával a következı része a névnek általában már egy szervezetet azonosít. Ez a szint az ún. secondary level domain. A secondary level domain után ismét balra haladva újabb szintek következhetnek egymástól ponttal elválasztva. Ezen alsóbb hierarchiaszinteknek a száma nincs limitálva A névfeloldás során tehát a domain névbıl IP címet állítunk elı. Ezt a mőveletet az ún. DNS szerverek végzik el, amelyek hierarchikus kereséssel néhány lépésben megtalálják az adott domain névhez tartozó IP címet, vagy azt az alájuk tartozó másik DNS szervert, amely fel tudja oldani a hivatkozást. Sajnos a DNS szerverek sem érhetıek el állandóan -pl. hálózati hiba következtében-, ezért a DNS rendszert úgy tervezték, hogy minden egyes domain név - IP cím páros legalább két, egymástól független és topológiailag más helyen lévı DNS szerverrıl is feloldható legyen. Az elsıdleges DNS szervert primary DNS szervernek, a másodlagos DNS szervert secondary DNS szervernek nevezzük.
107
Ellenırzı kérdések 1. Jellemezze a számítógép-hálózat elınyeit! 2. Hogyan csoportosíthatjuk a hálózatokat kiterjedésük szerint? 3. Rajtolja fel a síntopológia és a győrőtopológia vázlatos rajzát! 4. Hány rétegbıl épül fel az ISO-OSI modell? 5. Ismertesse a rétegek közötti kapcsolatot! 6. Milyen átviteli közegeket ismer? 7. Soroljon fel néhány, hálózatok összekapcsolására szolgáló eszközt! 8. Mi jellemzi a host-terminál alapú hálózatokat? 9. Mi jellemzi a peer to peer hálózatokat? 10. Mi jellemzi a szerver-kliens alapú hálózatokat? 11. Igaz-e, hogy a Token Ring hálózati kártya figyeli az átvivı közeget, és csak akkor adhat, ha épp nincs azon forgalom? 12. Igaz-e, hogy a Token Ring hálózatok szegmenseinek végét záródugóval le kell zárni? 13. Mire szolgál a felhasználói név és a jelszó? 14. Ki ismerheti egy személy felhasználói nevét, és ki a jelszavát? 15. Igaz-e, hogy a számítógép hálózatban minden felhasználó csakis és kizárólag a jogosultsági rendszerben számára biztosított jogokkal élhet? 16. Ismertesse a rendszeres adatmentés jelentıségét! 17. Milyen céllal jött létre az ARPANET? 18. Igaz-e, hogy az Internetbıl fejlıdött ki az ARPANET? 19. Mire használható az e-mail? 20. Várhatóan melyik ér elıbb a rendeltetési helyére, a borítékos levélpostai küldemény, vagy az e-mail? 21. Mire használjuk még napjainkban is az ftp-t? 22. Igaz-e, hogy a HTML sikere nagymértékben elısegítette az Internet fejlıdését, népszerőségét? 23. Mi a hyperlink? 24. Mi a domain név? 25. Soroljon fel néhány top level domaint! 26. Mi Magyarország top level domainje? 27. Mire szolgál a Domain Name Service (DNS)?
108
Adatbázis kezelés
Bevezetés Az adatbázis kezelés -a számítógépes szövegszerkesztés mellett- a másik legelterjedtebb irodai alkalmazás. Nagymennyiségő adat tárolására, feldolgozására, származtatott adat28 elıállítására szolgál. Elterjedését a gyors és pontos adatfeldolgozás iránti igény indokolja.
Adat és információ Eléggé nehéz kérdés jól, szakszerően, és mégis közérthetıen megfogalmazni az adat és az információ közti különbséget. A valós világ minden eleméhez tartozik egy sor jellemzı, paraméter, adat, ami valahogyan kifejezhetı, annak egy konkrét érték adható. Mondhatni úgy is, ha valamirıl tudunk valamit, akkor egy adatot ismerünk, amely annak a valami egy tulajdonságának értékét adja meg. Mi az információ? Adat. De ha csak adat, akkor miért kellene különválasztani a két fogalmat? Érezzük, hogy az információ több, mint csak egyszerően adat. Az információ új ismeretet hordoz, bizonytalanságot szőntet meg, döntéshozatalra alkalmas. Az információ a felhasználója számára jelentéssel, jelentıséggel bír. A fentiekbıl talán érezhetı, hogy az információ relatív, és szőkebb fogalom, mint az adat. Könnyen belátható, hogy ugyanaz az adat az egyik ember számára információ, míg a másik számára teljesen érdektelen lehet. Nézzünk egy példát! A laboratóriumi eredményközlı lapon szereplı értékek a betegséget leíró adatok, melyet a beteg nem tud értelmezni, nem tudja ezeket az adatokat felhasználni; az orvos számára azonban ugyanezek az adatok információt hordoznak, mely alapján dönt a további kezelésrıl. Úgy is mondhatnánk, hogy az adat értelmezhetı (észlelhetı, érzékelhetı, felfogható és megérthetı) ismeret, míg az információ új ismeretté értelmezett adat. Az információt adatok hordozzák. Az ismeretszerzés momentumai 1. Észlelés: Az ismeretet mindig valamilyen közeg hordozza. Ezért az ismeret megszerzésének elsı momentuma az észlelés, vagyis a szembesülés a közeggel. Az
28
pl. nettó árból bruttó ár, születési dátumból életkor, stb.
109 ismerethordozó közeg aktuális jelenléte az észlelés alapvetı feltétele; azaz mit ér az a meghívó, amely tegnapra esedékes, de csak ma kapjuk meg. 2. Érzékelés: Az ismeretszerzés második lépcsıfoka az érzékelés. Ezek alapján pl. a vak számára az írás, a süket számára a hang nem érzékelhetı. Az érzékelés feltétele, hogy a közlési forma megfeleljen az ismereteket fogadó ember fizikai képességeinek. 3. Felfogás: A harmadik fázis az ismeretek befogadásában a felfogás. Nézzünk egy jelet!
Bár a Hallgatók mindegyike észleli és érzékeli ezt a jelet, de csak páran fogják fel a jelentését, hiába is adnám meg a latin betős megfelelıjét -yin és yang. Ugyanis ez a jel valójában szimbólum, és az ellentétek egymástól való szétválaszthatatlanságát, harmóniáját és egységét jelenti. Ebbıl következıen a tényeket érthetı jelekkel kell ismertetni; a közlésekben mellızni kell az általunk használt, de az ismeretet fogadó fél számára felfoghatatlan sajátos jeleket. 4. Megértés: A negyedik ismeretszerzési momentum a megértés. A felfogás és megértés nagyon közel állnak egymáshoz, de nem teljesen azonosak egymással. Vegyük például a „Béla”, „aléB”, „bela” karaktersorozatot. Az elsı esetben magyar ember számára értelmezhetı ismeretet tartalmaz a karaktersorozat, de nem biztos, hogy ez mond valamit egy holland személynek. Egyesek felfedezik, hogyhogy a második karaktersorozat az elsı fordítottja. A harmadik karaktersorozatról adott környezetben néhányan felismerik, hogy valójában azonos a ”Béla” karaktersorozattal, csak az adott technikai körülmények miatt került ily módon ábrázolásra. Ezzel szemben egy szláv népbe tartozó valaki e jelsort látva valami fehérre gondol. Tehát az ismeretet felfogja, de annak valódi lényegét nem érti meg. Az észlelhetı, érzékelhetı, felfogható és megérthetı közlés már alkalmas az értelmezésre.
Az adatbázis fogalma A világ dolgairól összegyőjtött ismereteinket adatok reprezentálják. A nagy tudású emberek sok adatot ismernek az adatok egymással való összefüggéseinek ismeretében. Az egymással összefüggésben lévı, nagy mennyiségő letárolt adatok összességét nevezzük adatbázisnak. Adatbázis tehát a kartonozó rendszerben felgyülemlett kórlapok halmaza is. A kérdés már csak az, hogy vajon miért számítógépes adatbázisokban tároljuk le az adatainkat? Azért, mert adatok rendezése, rendszerezése, egymással való összevetése, valamilyen szempont szerinti visszakeresésre, illetve információ származtatása rendkívül gyors, kényelmes, és pontos.
110
Adatbázisok felépítése Az adatbázisok felépítése, a bennük szereplı adatok kapcsolatainak kialakítása többféle logikával valósítható meg. Nagygépes rendszerekben még ma is találkozhatunk a fastruktúrájú (v. hierarchikus), illetve a hálós adatmodellel. Mindkettıben valamiféleképpen szülı-gyermek kapcsolatba hozhatók az adatok. A fastruktúrájú szerkezetben minden adatnak tetszıleges számú leszármazottja, de csak egy ıse lehet. (Emlékezzünk vissza a fastruktúrájú könyvtárszerkezetre!) Hálós rendszerben viszont nem csak több leszármazottal, hanem több szülıvel is rendelkezhet. Mindkét módszer bonyolult láncoló listák segítségével tartja fenn az adatok összefüggéseit.
kapcsolat adat
Hierarchikus (faszerkezető) adatmodell A fastruktúrájú szerkezetben minden adatnak tetszıleges számú leszármazottja, de csak egy ıse lehet.
kettı szülıvel rendelkeznek
Hálós adatmodell Hálós rendszerben viszont nem csak több leszármazottja, hanem több szülıje is lehet.
A PC-s környezetben a fentiekkel szemben az ún. relációs adatmodell terjedt el. Mit is takar ez a kifejezés? Ha a kedves Hallgató feladatul kapná, hogy tartsa nyilván csoportjában az egyes személyek adott félévi tárgyakból elért vizsgaeredményeit, hogyan tenné? Valószínőleg senki sem hozna létre bonyolult struktúrájú láncolt kimutatást. Természetesen egyik lehetséges, de nem túl jó módja az eredmények krónikaszerő feljegyzése lenne: Kovács János anatómia közepes Szabó Éva ápolástan jeles Nagy Tünde anatómia jeles Kovács János ápolástan jó Szabó Éva anatómia jó Szerintem sokkal inkább táblázatba foglalná a kedves Hallgató, valahogy így: név anatómia ápolástan radiológia ortopédia Kovács János 3 4 Szabó Éva 4 5 Nagy Tünde 5
111 Ezzel el is jutottunk a relációs adatbázis alapeleméhez, a táblázathoz, táblához. Hogy mit is jelent a megnevezésben a „relációs” szó, azt majd a késıbbiekben fejtem ki, egyelıre inkább a táblát boncolgassuk! A fentebbi rendezetlen felsorolásból sok következtetést nem tudunk levonni, de a táblázatból már ránézésre látszik, hogy Nagy Tünde valamiért még nem teljesítette az ápolástan vizsgáját, valamint a radiológia és ortopédia vizsgája még senkinek nincs meg. Akkor most nézzük meg, miket találunk ebben a táblázatban! Találunk például fejlécet, ami az adatmezık megnevezését tartalmazza. név anatómia ápolástan radiológia ortopédia Kovács János 3 4 Szabó Éva 4 5 Nagy Tünde 5 Adatmezı minden, ami a fejléc alatt található. név anatómia Kovács János 3 Szabó Éva 4 Nagy Tünde 5
ápolástan 4 5
radiológia
ortopédia
Ezek közül egy kis téglalapocskát (cellát) mezınek hívunk függetlenül attól, hogy van-e már értéke, vagy nincs. név anatómia ápolástan radiológia ortopédia Kovács János 3 4 Szabó Éva 4 5 Nagy Tünde 5 Találhatunk oszlopokat, amelyek mind ugyanannak a tulajdonságnak valamely konkrét értékei. Egy oszlopon belül csak azonos típusú adat szerepeltethetı. név anatómia ápolástan radiológia ortopédia Kovács János 3 4 Szabó Éva 4 5 Nagy Tünde 5 Az adattáblák sorokból állnak, melyeket rekordoknak nevezünk. A rekordokat egymás utáni mezık építik fel. név anatómia ápolástan radiológia ortopédia Kovács János 3 4 Szabó Éva 4 5 Nagy Tünde 5 A rekordokat egy azonosító azonosítja, jelen esetben valamely hallgató neve (ez is egy mezı) név anatómia ápolástan radiológia ortopédia Kovács János 3 4 Szabó Éva 4 5 Nagy Tünde 5
112
A bennünket érdeklı adatot egy rekord és egy oszlop metszéspontját adó mezıbe írjuk be, illetve onnan olvassuk ki. Szabó Éva ápolástan eredménye jeles. név anatómia ápolástan radiológia ortopédia Kovács János 3 4 Szabó Éva 4 5 Nagy Tünde 5 Többféle adatfeldolgozási tevékenységet is végezhetünk, pl. Az adatokat sorrendbe szedhetjük (jelen példában név szerint növekvı) név anatómia ápolástan radiológia Kovács János 3 4 Nagy Tünde 5 Szabó Éva 4 5
ortopédia
Lekérdezhetjük a tanulmányi átlagot 4,2 Lekérdezhetjük az összes letett vizsgák számát 5 valamint a hiányzó vizsgákét 7 Sorba rendeztethetjük a hallgatóinkat tanulmányi átlag szerint név átlag Nagy Tünde 5 Szabó Éva 4,5 Kovács János 3,5 Mint látható, nem pusztán a beírt adatok kérdezhetık vissza, hanem a beírt adatokból származtatott adatok is lekérdezhetık.
Adattípusok Talán emlékszik még a kedves Hallgató, hogy az oszlopok ismertetésénél azt írtam, hogy „egy oszlopon belül csak azonos típusú adat szerepeltethetı”. Mos akkor nézzük, milyen adatokat szerepeltethetünk! Az alábbi felsorolás koránt sem teljes, egyes adatbázis kezelı rendszerek ennél több adattípust különböztethetnek meg, de az alapvetı adattípusok a következık: •
karakteres:
Rövid (maximált hosszúságú) szöveges adatok tárolására szolgál, illetve olyan számokat írhatunk bele, amelyekkel nem kívánunk matematikai mőveletet végezni. (Pl. nem szoktuk leosztani a telefonszámot az irányítószámmal, illetıleg célravezetı lehet a
113
•
numerikus:
•
dátum:
•
logikai:
•
memo:
kódszámok karakteres adatként való tárolása is.) A hosszú szöveges leírásokat értelemszerően nem itt kell eltárolni, mint ami pl. a lelet szövege. Olyan számok tárolására szolgál, amelyekkel matematikai mőveletet is végezni kívánunk. Tárolható: elıjel, számjegy, tizedespont/vesszı, számok normál alakjára utaló „E” jel. Csak naptári idıpont értékek tárolhatók el. A dátum megjelenítési formája rendszerint beállítható (nn-hh-éé; ... éééé.hh.nn.; stb.) Dátum típusú adatok közt értelmezve van az összeadás és a kivonás, valamint az összehasonlítás mővelete. Ezáltal megtudhatjuk pl. két dátum közti különbséget napokban, vagy megtudhatjuk, hogy milyen dátumot fogunk írni 100 nap múlva. Pusztán kétféle értéket vehet fel, a logikai igaz vagy hamis valamelyikét. (Ugye emlékszünk még az elsı fejezet Logikai mőveletek c. alfejezetére?) Ez az adattípus minden olyan információ tárolására alkalmas, amelynek csak két lehetséges formája fordulhat elı az adott környezetben. Kötetlen hosszúságú szöveges adat tárolására szolgál, ilyen adattípus tárolhatja pl. a leletszöveget, zárójelentést, stb.
Ezek az alapvetı adattípusok, amelyek a dBase29 rendszerben szerepelnek. Elıfordulnak további adattípusok más adatbázis kezelı rendszerekben, de elégséges ezeket az alapvetı adattípusokat ismerni az adatbázis kezelés lényegének megértéséhez. Jellemzı eltérések lehetnek pl. a többféle numerikus mezı megjelenése, idıtípus, objektumtípus (kép, hang eltárolása).
Több adattábla használata Adatainkat a relációs adatbázis berkeiben táblában tartjuk nyilván, de nem feltétlenül csak egyben. Jó megoldás lehet tábláinkat többfelé darabolva egyszerősíteni az adattárolást. Lássuk! Írjuk be a betegeink adatait: név Kis István Szabó Jánosné Szabó Jánosné Tóth Zsuzsanna Kiss István Varga Béla
szül. dátum 1952.12.11. 1962.08.17. 1962.08.17. 1972.11.14. 1952.12.11. 1967.06.01.
panasz hasmenés fejfájás hányinger bokafájás szédülés hányinger
betegség gyomorrontás agyrázkódás agyrázkódás bokaficam cukorbetegség gyomor rontás
ellátás gyógyszerfelírás megfigyelés megfigyelés gipszelés gyógyszerfelírás gyomormosás
ellátó orvos Kovács Dénes dr. Szabó Éva dr. Szabó Éva dr. Kovács Dénes dr. Kovács Dénes dr. Oláh Matild dr.
Kezdıdnek a bajok: egyfelıl elég kevés oszlopot tőntettem fel, de máris igen kis betőkkel kellett írnom, hogy kiférjen minden. További probléma, hogy minden egyes megjelenéshez kiírtuk a teljes nevet, mindig kiírtuk a panaszt, több panasz esetén megtöbbszörözötten tároltuk el ugyanazt a nevet, ugyanazt a betegséget, stb. Vagyis 29
1970-ben Codd megalkotta a halmazelméleti reláción alapuló adatmodellt, melyre alapozva a 80-as évek elején megjelent az ASHTON-TATE szoftverház által kifejlesztett dBase adatbázis kezelı rendszer, amely alapul szolgált a késıbbi relációs adatbázis kezelı szoftverek további kifejlesztéséhez.
114 elmondhatjuk, hogy információtárolásunk feleslegesen tárol többszörözötten azonos adatot. Újabb problémát a melléütéses hibák jelentik. Figyeljük csak meg, hogy a Kis István betegünk második megjelenésekor az adminisztrátor a nevét automatikusan két s-sel írta! A gyomorrontást sem sikerült kétszer egyformán leírni. A gond az, hogy ha rákeresünk Kis István betegségeire, akkor a Kiss István (két s-sel) nem fog megjelenni, mert hisz ı nem Kis István. Legalábbis az adattáblánk szerint nem. Ugyanez a gond, ha a gyomorrontásos betegeket kell kigyőjteni, ugyanis a gyomor rontás (szóközzel) nem azonos a gyomorrontás-sal, szóköz nélkül. Mi a teendı? Daraboljuk szét a tábláinkat, és az adatainkat reprezentáljuk inkább kódokal! Kezdjük a betegekkel; minden beteghez rendeljünk egy kódot (beteg kód), és a beteg neve helyett mindig használjuk ezt. Így a beteg neve csak egyszer lesz letárolva, így nem fordulhat elı, hogy a második vagy sokadik megjelenésekor másképp írjuk be. További elıny, hogy egy néhány karakteres kóddal a beteg nevére, születési dátumára, illetve egyéb adataira tudunk hivatkozni, amelyeket nem kell így minden alkalommal beírni. Ezen túlmenıen elıny, hogy egy megváltozott adatot (lakcímváltozás, névváltozás30) elég csak egy helyen javítani, nem kell az össze eddigi megjelenésén úgymond „végigmenni” és mindenütt javítani, amely eljárás hosszadalmas lenne és rengeteg hibalehetıséget tartogatna. Legyen a betegtáblánk a következı: beteg név születési kód dátum 01 Kis István 1952.12.11 02 Szabó Jánosné 1962.08.17 03 Tóth Zsuzsanna 1972.11.14. 04 Varga Béla 1967.06.01.
egyebek (lakcím, nem, TAJ szám, stb)
Ekkor a betegek neveit a betegkód jelöli. Mivel egy beteg születési dátumát elég csak egyszer letárolni, azt pedig a fentebbi táblázatban már megtettük, ezért ebben a táblázatban az már feleslegesen szerepelne. beteg kód 01 02 02 03 01 04
panasz hasmenés fejfájás hányinger bokafájás szédülés hányinger
betegség gyomorrontás agyrázkódás agyrázkódás bokaficam cukorbetegség gyomor rontás
ellátás gyógyszerfelírás megfigyelés megfigyelés gipszelés gyógyszerfelírás gyomormosás
ellátó orvos Kovács Dénes dr. Szabó Éva dr. Szabó Éva dr. Kovács Dénes dr. Kovács Dénes dr. Oláh Matild dr.
Mint látható, itt már a beteg nevébıl (kis istván - Kiss István) adódó problémát kiküszöböltük. Kódoljuk le a panaszokat, betegségeket, ellátásokat és az ellátó orvosokat is! panasz kód 01 02 03 04 05 30
megnevezés hasmenés fejfájás hányinger bokafájás szédülés
nıbeteg férjhez megy vagy elválik
115
betegség kód 01 02 03 04 ellátás kód 01 02 03 04
megnevezés gyomorrontás agyrázkódás bokaficam cukorbetegség megnevezés gyógyszerfelírás megfigyelés gipszelés gyomormosás
orvos név kód 01 Kovács Dénes dr. 02 Szabó Éva dr. 03 Oláh Matild dr. Akkor hát nézzük az új, immáron kódokat használó adatnyilvántartásunkat! beteg kód 01 02 02 03 01 04
panasz kód 01 02 03 04 05 03
betegség kód 01 02 02 03 04 01
ellátás kód 01 02 02 03 01 04
orvos kód 01 02 02 01 01 03
Ugye mennyivel kevesebb adatot kell letárulnunk, de az információmennyiség nem csökkent! Ebbıl a táblázatból a segédtáblázatok felhasználásával bármikor megtudható, hogy melyik beteg, mely panaszainak hátterében milyen betegség(ek) áll(nak), valamint milyen ellátásban részesült melyik orvostól.
Adatokkal végzett munkafolyamatok •
Felvétel:
•
Karbantartás:
• •
Törlés: Visszakeresés:
Új adat felvétele új rekord felvételét, majd annak adatokkal való megtöltését jelenti. Az adatbázis rekordjai tartalmának a valósághoz igazítását, azaz a megváltozott adatok átvezetését tartalmazza. A szükségtelenné vált adatok törlése az adatbázisból. A megfogalmazott feltételeknek megfelelı rekordok illetve származtatott adatok lekérdezése az adatbázisból.
116
Törlés, visszaállítás, végleges törlés Az adattáblák fizikai méretei gátat szabnak a rekordokkal végzendı mőveleteknek. Ezzel a problémával késıbb még találkozni fogunk. Rögtön ilyen probléma a törlés mővelete. Elméletileg nem nagy dolog, gyakorlatban azonban hosszas elfoglaltság lenne egy rekord tényleges, fizikai megsemmisítése. Miért? Mert vegyük egy nagyobb betegnyilvántartását, többszázezer beteg több millió vizsgálatát. Ha az utolsó rekordot kellene eltörölnünk, az nem jelentene nagy megterhelést a rendszernek; töröljük mit törölni kell. No de ha nem az utolsó rekordot kell törölni, akkor mi van? Ha a tábla közepébıl kell törölnünk, akkor -a tábla folytonosságának megtartása érdekében- a törölt rekord utáni rekordok mindegyikét eggyel elırébb kellene hoznunk, ami többszázezer rekord esetén igencsak idıigényes volna. Ha ezek után törölnünk kellene még egy rekordot, hát ismét kezdjük elölrıl? A válasz -gondolom többen kitalálták márnem. A törölt rekordok ott maradnak a helyükön, tartalmaznak minden adatot amit addig tartalmaztak, csak kapnak egy jelzést, miszerint is ık töröltek. Vagyis nem töröljük ki ıket fizikailag, csak töröltté nyilvánítjuk ezeket. Ez az ún. logikai törlés. Fizikailag léteznek ugyan, de adatfeldolgozáskor nem létezınek tekintjük a megjelölt rekordokat. Ennek van ugyebár egy olyan elınye, hogy nem kell az egész adattáblát újra szervezni, másfelıl pedig azt a bizonyos kis jelet -mely a rekord törölt állapotára utal-, bármikor elvehetjük a rekordtól, vagyis a rekord teljes épségben, adattartalmával együtt bármikor visszaállítható. Igen jó szolgálatot tehet nekünk ez, hiszen téves törlés esetén az adatok ismét elérhetıkké válnak. Természetesen felmerülhet az igény, hogy a törölt adatok valóban törlıdjenek, ne lehessen azokat visszaállítani. A fizikai törlés az adattábla szelektív átmásolásával történik, amikor is egy átmeneti fájlba sorban letesszük a nem törölt rekordokat, a törölteket pedig nem másoljuk át. Ezek után az eredeti adattáblát tartalmazó fájl törlésre kerül a háttértárolóról, és az eddigi átmeneti fájl lesz az új adattábla. Innentıl kezdve -tekintve, hogy a logikailag törölt rekordokat nem másoltuk át-, a töröltnek titulált rekordok fizikailag is elvesztek, tovább semmilyen módon nem elérhetık. Éppen ezért a használatát elızıleg gondosan mérlegelni kell. A fenti mőveletet nevezik fizikai törlésnek, vagy állomány tömörítésnek.
Rendezések Ismét csak találkozunk az adattáblák fizikai méreteibıl adódó gátakkal. Mit is akarunk csinálni tulajdonképpen? Sorrendbe kívánjuk szedetni az adatainkat valamilyen szempont szerint (pl. név). Hát mire többszázezer beteg rekordjait sorrendbe szedjük, addig bizony sok víz lefolyik az ereszcsatornán. Még ha meg is tesszük, mire jó ez, hiszen bármikor szükségünk lehet a betegadatokra más (pl. születési dátum szerinti) sorrendben. Mi hát a megoldás? Az adattábla rekordjait nem bolygatjuk, ehelyett létrehozunk egy ún. indexállományt, amely azt mutatja az adatbázis kezelı program számára, hogy a rekordok milyen sorrendben lennének, ha az adott szempont szerint sorrendbe raknánk azokat. Mi van akkor, ha egy másik szempont szerint kellene sorba szedni az adatainkat? Létrehozunk egy újabb indexállományt, amely az új rendezési
117 szempont szerint tartalmazza, hogy melyik rekordnak hol lenne a helye. A további felmerülı sorrendbe szedési igényeinknek megfelelıen létrehozhatunk újabb és újabb indexeket. Az adatbázis kezelı programok az adatbázishoz nyitott indexeket automatikusan karbantartják, vagyis az adatállomány módosulása esetén azonnal megteszik a szükséges bejegyzéseket az indexekben, így az indexek mindig az aktuális sorrendet mutatják. Régebben minden egyes index külön fájlban volt eltárolva, mára azonban jellemzıen egyetlen összetett indexfájl tartozik egy adatfájlhoz, mely indexfájl a különbözı indexeket, mint indextagokat tartalmazza. A adat
B index1
adat tag1
index tag2
tag3
index2 index3
Az „A” esetben egy adatállományhoz 3 indexállomány tartozik, a „B” esetben pedig csak egy, de az három tagból épül fel.
Lekérdezések, visszakeresések Az addig rendben is van, hogy adatokat tárolunk le adatbázisokban, de vajon miért tesszük? Nyilván azért, mert a letárolt adatokra valamikor, valamilyen formában még szükségünk van, szeretnénk azokhoz, vagy a belılük származtatott adatokhoz hozzáférni. A lekérdezés során válogatja ki az adatbázis kezelı program a lekérdezés feltételeinek megfelelı rekordokat, illetve számítja ki a származtatott adatokat. A feltételeket akár egy mezı értékére, akár több mezı értékeinek együttesére adhatjuk meg. A feltételek megfogalmazásában használhatunk logikai mőveleteket is (tagadás, és mővelet, vagy mővelet).
118 Figyelem! Lekérdezni csak olyan adatot lehet, amelyet elızıleg letároltunk az adatbázisban, avagy a letárolt adatokból az származtatható.
SQL Az adatbázis kezelı programok egységes lekérdezı nyelve az SQL (Structured Query Language -Struktúrált Lekérdezı Nyelv), amely mára nevével ellentétben nem pusztán lekérdezésekre alkalmas, hanem az adatbázis kezelés összes funkcióját képes ellátni. Az SQL úgymond beépülı nyelv (host nyelv), amely azt jelenti, hogy egy adott adatbázis kezelı rendszer saját parancsnyelve mellé mintegy második nyelvként beépül, és az adatbázis kezelı program funkcióit az SQL nyelven keresztül is elérhetjük. Ezáltal ha az operátor (számítógép kezelı) elsajátítja az SQL nyelvet, akkor több, egymástól teljesen eltérı, de SQL-t tartalmazó adatbázis kezelı rendszer üzemeltetésére válik képessé. SQL parancsok csoportosítása: • • •
adatdefiníciós parancsok, amelyekkel az adatbázist, a táblákat definiáljuk, feltöltjük, módosítjuk, töröljük lekérdezı parancsok vezérlı parancsok, amelyekkel fájlok megnyitását, lezárását, rekordmutató mozgatását tudjuk vezérelni
Függvények Iskolai tanulmányaink során már találkoztunk függvényekkel, itt sem kerülhetjük el ıket. Mi is a függvény? A függvény olyan változó mennyiség, amelynek értéke egy másik változó mennyiség értékétıl függ. Az SQL szabványok nem írják elı pontosan, hogy milyen függvényeket kell beépíteni az SQL nyelvbe. A különféle SQL realizációk sokféle függvényt tartalmaznak. Általában igaz, hogy az egyes SQL megvalósítások kezelik az ıket behívó nyelv függvényeit. Van néhány olyan függvény, amelyet alapértelmezés szerint tartalmaz az SQL, ezeket beépített függvényeknek nevezzük. Az SQL függvények csoportosítása: • aritmetikai függvények • karakter feldolgozó függvények • dátum feldolgozó függvények • logikai függvények
119
A relációs adatbázis matematikai háttere Hogy mi a reláció, ahhoz tisztában kell lennünk két halmaz direkt szorzatával. A direkt szorzat alatt értjük mindazon rendezett elemek halmazát, amelyek elsı tagja az elsı, a második tagja a második, n-dik komponense az n-dik halmazból való. Vegyünk két halmazt! Legyen ez a fiúk és a lányok halmaza egy házibuliban. Írjuk fel, hogy ki kivel táncolhatott (fiú csak lánnyal, lány csak fiúval). fiúk Pista
Tibi Zoli
Pista-Enikı Tibi-Enikı Zoli-Enikı
Pista-Mari Tibi-Mari Zoli-Mari
lányok
Enikı Tündi
Mari Csilla
Pista-Tündi Tibi-Tündi Zoli-Tündi
Pista-Csilla Tibi-Csilla Zoli-Csilla
Ez a két halmaz direkt szorzata, vagyis mindenki mindenkivel. Ezzel teljesen ekvivalens, ha nem a fiúkhoz rendelem a lányokat, hanem a lányokhoz a fiúkat; ugyanazok a párok alakulnak ki: Enikı-Pista Mari-Pista Tündi-Pista Csilla-Pista
Enikı-Tibi Mari-Tibi Tündi-Tibi Csilla-Tibi
Enikı-Zoli Mari-Zoli Tündi-Zoli Csilla-Zoli
Figyeljük meg, hogy a két halmaz elemeinek száma 4+3=7, míg a két halmaz direkt szorzata 4*3=12 elemet tartalmaz. A halmazelméleti reláció pedig nem más, mint a direkt szorzat egy részhalmaza. Vagyis a fenti példánál maradva a direkt szorzat megadta, hogy ki kivel táncolhatott, míg ténylegesen ki kivel táncolt, az pedig ennek egy részhalmaza, pl.: Pista-Enikı Tibi-Enikı Zoli-Csilla
Pista-Mari Tibi-Csilla Zoli-Mari
Pista-Tündi Zoli-Tündi
Ez a fenti direkt szorzat egy relációja. Felírhattam volna az alábbi módon is: Enikı-Pista Mari-Pista Csilla-Tibi Tündi-Pista
Enikı-Tibi Mari-Zoli Csilla-Zoli Tündi-Zoli
120 Mid a direkt szorzat, mind pedig a reláció kettınél több halmazon is értelmezett mővelet. A relációs adatbázis-kezelésben található rekordok az elıforduló tulajdonságtípusok (mint halmazok /oszlopok/) összes tulajdonságának (mint halmazelemek /adatok/) direkt szorzatának egy relációja.
121
Ellenırzı kérdések 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Mi a különbség adat és információ között? Mit értünk adatbázis alatt? Milyen haszna van annak, hogy bevontuk a számítógépeket az adatkezelésbe? Nevezzen meg néhány adatbázis struktúrát! Ezek közül melyik terjedt el a személyi számítógépes adatfeldolgozásban? Mi a rekord? Soroljon fel adattípusokat! Határozza meg, hogy mely napon lesz/volt Ön 10.000 (tízezer) napos! Ismerje fel az alábbi adatmezık típusát! név:
Szabó Ivett
születési dátum:
1974. 05. 22.
fizetési igény: rendszeresen sportol-e:
60.000 igen
önéletrajz: 1974. május 22-én születtem a Balaton menti Apátos községben. Édesapám a község körzeti orvosa, édesanyám pedig a járási védını volt. Középiskolai tanulmányaimat a szóráki Nagy Géza Gimnáziumban végeztem, jeles érettségi eredménnyel. ...
9. Mi a különbség a karakteres adattípus és a memo adattípus között? 10. A logikai adattípusnak mely két értéke lehet? 11. Milyen problémákat küszöbölünk ki az egy nagy adattábla többfelé bontásával? 12. Hogyan zajlik egy rekord törlése? Mi a különbség a logikai törlés, és a fizikai törlés között? 13. Mely esetben állítható vissza a törölt adat? 14. Milyen hátrányokat jelent, ha nagymérető adattábla rekordjait fizikailag rendezzük sorba egy adott szempont szerint? 15. Milyen elınyöket jelent az indexelés? 16. Csak milyen adatokat kérdezhetünk le az adatbázisból? 17. Mit jelent az, hogy az SQL beépülı nyelv? 18. Milyen függvénytípusokat ismer?
122
II. rész Szakirányú informatika
123
Bevezetés Elérkeztünk a könyv második részéhez, ahol az általános informatikai tudás után szőkebb, specifikus ismeretek következnek elıször az orvosi (egészségügyi) informatika tárgykörébıl, majd a radiológiai informatika következik, befejezésül pedig a radiológiai digitális képfeldolgozásról szól. Könyvünk második részének elsı fejezete az integrált klinikai rendszerek, általános orvosi informatika területérıl szól, ahol is mélyen belegyalogolunk a finanszírozás témakörébe, mert ez az a terület, amellyel a kedves Hallgató feltétlenül találkozni fog munkája során. A rendszerváltás óta bevezetett teljesítményfinanszírozás rászorítja az intézeteket, hogy minden beteggel foglalkozó munkatársuk legalább alapszinten ismerje meg tevékenységének financiális vonatkozásait, hogy ezáltal munkája ne csak egészségügyi szakmai értelemben legyen jó, hanem munkáját úgy tudja végezni, hogy az anyagilag is legyen hatékony. Amennyiben a Hallgató elıbb vagy utóbb vezetı beosztásba kerül, akkor onnantól kezdve a finanszírozással kapcsolatos teendık napi rutinná sőrősödnek. No és ekkor még nem szóltam arról a nemes feladatkörrıl, ha a munkahelyi vezetı épp Önt nevezné ki az intézmény finanszírozási felelısévé... A finanszírozás az a pont, ameddig ezt a jegyzetet a SZTE ÁOK EÜF bármely képzési rendszerében eredményesen használhatja a kedves Hallgató, ez után válik célirányossá a fıiskola diplomás radiológiai asszisztens képzésében résztvevık számára azáltal, hogy részletesebben foglalkozunk radiológiai informatikai rendszerekkel, ezen belül is az egyre nagyobb teret hódító radiológiai digitális képfeldolgozással.
124
Integrált klinikai rendszerek A számítógépes adatbázis kezelés vitathatatlan elınyei révén teret hódított az egészségügyben is. A 90-es évek elején a Világbank támogatásával kezdıdött meg az a reformfolyamat, amely az adatok elektronikus feldolgozását tőzte ki célul. Ennek következtében hamarosan megjelentek az osztályos, illetve kisebb intézeti információs rendszerek az egészségügyi intézményekben. Itt kétféle trend bontakozott ki: • Az egyik szerint az intézet valamely szervezeti egységénél megjelent rendszert próbálták az igények növekedéséhez igazítani, amely az intézeten belül képes volt valamelyest egységes adatkezelést megvalósítani. • Illetve az intézet több szervezeti egységében, elkülönülten és egymástól függetlenül indult meg az informatikai fejlıdés. Sajnos mindkét változatnak megvoltak a buktatói. Az elsı változatnál az a probléma, hogy az egyik egység igényeihez kifejlesztett rendszer nagy valószínőséggel nem felelt meg teljes mértékben egy másik egység eltérı feladatából adódó eltérı igényeinek, ezért állandó utólagos javítgatások történtek, amelyek néhol bizony informatikai szempontból nézve szakmailag igencsak vitatható kompromisszumokban öltöttek testet. A második változat esetében sajnos rendszeres vendégként lehetett üdvözölni az inkompatibilitást, melybıl eredıen az intézeten belüli szervezeti egységek határain is csak papíralapú (nyomtatott) formában áramlott hivatalos információ.
Az átfogó nyilvántartás elınyei Mielıtt belekezdenék, szükségesnek érzem megemlíteni, hogy itt most nem egy rendelıintézet, nem is egy kórház informatikai rendszerérıl lesz szó, hanem területileg nagyobb, legalább az orvosegyetem klinikáit felölelı rendszerben kell gondolkodni. Az egyik, és talán a legfontosabb elıny a betegek adatainak közös adatbázisban való tárolása, ami lehetıvé teszi -természetesen megfelelı jogosultságokkal szabályozottan-, hogy egy adott beteg bármely más, a rendszerbe bekapcsolt intézménynél történt megjelenésének teljes vagy részleges adatait az éppen aktuális vizsgálatát, gyógykezelését végzı orvos láthassa. A kezelıorvos nem szorítkozik a kollégája által csupán pár sorban vázolt anamnézisre, általa felállított diagnózisra, hanem kimerítı betekintést kaphat páciense kórképébe, visszamenıleges statusaiba. Betekintést nyerhet annak korábbi laboreredményeibe épp úgy, mint valamely képalkotó modalitás által szolgáltatott leleteibe, vagy korábbi zárójelentésekbe illetve gyógyszerelésekbe. Azonnal olyan, a pillanatnyi ellátást gyökeresen befolyásoló adatokhoz juthat hozzá, mint egy más intézetnél megállapított gyógyszerérzékenység, vagy a fennálló terhesség. Mint látható, a rendszerbe integrált egységek között feleslegessé vált a papírforgalom, ezáltal megszőnt az irattározás gondja, megszőnt a papír mint költségforrás. Ezzel együtt megszőnt a papíralapú vizsgálatkérı lap, melyet kivált az elektronikus úton történı vizsgálatkérés. Az eredményközlés természetesen szintén elektronikus, amely
125 teljes egészében, újbóli begépelés nélkül felhasználható késıbbiekben a beteg elbocsátását megelızıen kinyomtatásra kerülı zárójelentésben. További elınyként említendı meg, hogy az orvosi, betegellátással kapcsolatos feladatok gördülékenyebb ellátásán kívül természetesen magába integrálva tartalmazza a gazdasági és finanszírozási terület kiszolgálásához szükséges modulokat31, illetve egyre erısödı igények jelentkeznek a vezetıi döntéstámogatás területérıl is.
Részterületek, adott klinikum számára megfelelı részek, modulok Az integrált klinikai informatikai rendszernek képesnek kell lennie arra, hogy az egyetem összes klinikájának, klinikai állomásának, egyetemi laboratóriumoknak, valamint a rendszerre kapcsolódott egyetemen kívüli intézetek összes állomásának megfelelı szolgáltatást nyújtson. Ehhez feltétlenül szükséges az igények elızetes és pontos felmérése, illetve a moduláris megvalósítás. Miért szükséges az elızetes gondos igényfelmérés? Azért, hogy ne essünk a fentebb már említett hibába, miszerint is „az egyik egység igényeihez kifejlesztett rendszer nagy valószínőséggel nem felelt meg teljesen egy másik egység eltérı feladatából adódó eltérı igényeinek, ezért állandó utólagos javítgatások történtek, amelyek néhol bizony informatikai szempontból nézve szakmailag igencsak vitatható kompromisszumokban öltöttek testet”. Éppen ezért elızetesen kell felkészülni az összes létezı egység igényeihez, amely igen nehéz felmérési, tervezési és kivitelezési feladatot jelent. Miért szükséges a moduláris felépítés? Mert bár igyekszünk az összes intézet teljes igényét felmérni, azonban az igények mindig változnak -természetesen csak nınek-, ezért mindig új modulok beépítésére kell számítani. További indok, hogy az egyetem összes klinikájának beléptetése a rendszerbe nem egy idıpontban történik, hanem lépcsızetesen, folyamatosan, idıben elhúzódva. Vegyük még figyelembe, hogy az egyetemi rendszerhez egyetemen kívüli egészségügyi ellátó intézetek is csatlakozhatnak, és folyamatosan csatlakoznak is, így ezeket az igényeket nem lehet elızetesen felmérni, csak utólagosan beintegrálni a mőködı rendszerbe.
Régebbi egészségügyi információtároló rendszerek
A kartonozó A beteg adatait a beteg elsı megjelenésekor egy kartonra rögzítették akár az ambulanter intézeti ellátás esetében épp úgy, mint a korabeli körzeti orvosi rendelıben, vagy akár az üzemorvosnál. A karton fejléce tartalmazta a beteg azonosításához szükséges 31
Bár a finanszírozási feladatok támogatása ma már minden orvosi informatikai rendszerrel szemben alapkövetelmény.
126 személyes adatokat, majd a törzsterületen került felvezetésre az éppen aktuális megjelenés adatai, a panaszok, a kezelés, esetleges továbbküldés más vizsgáló vagy ellátó egységhez. A karton betelésével vagy egy új kartont kapcsoltak az elızı kartonhoz, vagy egy betétlapot, amely már nem tartalmaz fejlécet. Körzeti (család-) orvosi rendelıben illetve üzemorvosnál a kartonok tárolása és elıkeresésére -bár külön munkafolyamatot jelentett-, erre szervezetileg elkülönülı egység nem volt fellelhetı a még kezelhetı adat- és adathordozó mennyiség miatt. A kartonok tárolása az orvosi rendelıben történt, kezelése pedig az orvosírnok vagy asszisztens feladata volt ellátási idıben. Mindez nem mondható el az ambulanter, nem sürgısségi szakellátást végzı intézetekrıl, ahol a betegforgalom volumene oly mértékő, amelyre az adminisztráció egy részének elvégzése céljából külön szervezeti egységet, valamint ehhez tartozó helyiséget építettek ki, melyet kartonozónak nevezünk. Ezen kartonozó felépítése jellegében és struktúrájában megegyezik az orvosi rendelıben tárolt kisebb kartonalapú nyilvántartás felépítésével avval a különbséggel, hogy az adminisztráció egy részét a rendelıbıl ki tudták vonni (beteg érkeztetés, panaszfelvétel), másfelıl nem csak egy orvos feljegyzéseit tartalmazta, hanem az összes vizsgáló vagy ellátó orvosét, akinél a beteg megfordult az adott intézeten belül. A központi kartonozó egyik elınye, hogy az adminisztratív munkafolyamat részekre bontásával és szervezetileg való elkülönítésével csökkent a vizsgáló helyiségek adminisztratív leterhelése, mely következtében több idı juthat egy betegre, illetve adott idı alatt több beteg látható el. A másik elınye pedig, hogy a beteg kartonján rajta van az összes, intézeten belül a beteg ellátásában minden eddig résztvevı, akár több szakterület képviselıibıl álló orvos véleménye, diagnózisa, illetve laborok vizsgálati eredménye. Mondhatni, hogy egy adathordozón összegyőjtve több szakmai terület is szolgáltathat információt a beteg kezelését éppen végzı orvosnak a beteg korábbi kórképérıl, visszamenıleges anamnézisérıl, mely segítségével teljesebb képet lehet alkotni a betegségrıl, illetve annak gyógymódjáról. Ha ilyen szép és jó a kartonozó, akkor hát mi bajunk van vele? Leginkább két dolog. • A kartonozókban a kartonokat névsorba rendezetten tárolják, vagyis a visszakeresés is csak név alapján lehetséges. Ez gyakorlatilag teljesen kizárja minden más szempont szerinti visszakereshetıséget, azaz mondjuk betegségcsoportok szerinti visszakeresést egy tudományos munkához, akár PhD értekezéshez. Amennyiben mégis ragaszkodunk a nem név szerinti kereséshez, akkor sajnos kézi munkával kell átnézni a teljes nyilvántartást A-tól Z-ig és kigyőjteni a számunkra adott szempont szerint fontos személyek kartonjait. Ez egy egész termet illetve irattári szobákat megtöltı kartonozó rendszerben heteket is igénybe vehet. Ráadásul ha módosul a keresési feltétel, akkor kezdhetjük elölrıl. Orvosi szakmai téren -a 90-es évektıl kezdve a rendszerváltással együtt járó politikai nyitással egyre szignifikánsabbanfelmerült az igény, hogy a nyugati tudományos kutatásokat és publikálásokat támogató nyilvántartások mintájára idehaza is gyors és rugalmas visszakeresést biztosító rendszerek épüljenek ki, ami segíthetné a magyar orvtársadalmat a kutatás, illetve publikáció alapjául szolgáló célszemélyek kiválasztásában.32 • A második nagy probléma az adatszolgáltatás kötelezettsége. A rendszerváltást követıen a 90-es évek legelejétıl kezdve az államilag finanszírozott betegellátó 32
pl. a diabetes mellitus eset- és betegszámainak nemenkénti és korcsoportonkénti bontásban való kigyőjtése 1960-tól 10 éves idıintervallumokban összesítve 2000-ig igen körülményes feladat egy név szerinti nyilvántartásból
127
•
intézetek finanszírozási rendszere gyökeresen megváltozott, mely folyamat napjainkban is tart. A szocialista rendszerbeli „öntsünk bele vajmi pénzt oszt jó’van” szemlélető finanszírozását felváltotta a teljesítményfinanszírozás. A teljesítményfinanszírozás pedig megköveteli a teljesítmény jogszabályokban elıírt módon történı adminisztrálását. Félreértés ne essék, a számítógépesítés nem feltétel de jure,33 akár kézzel is elvégezhetı, és az így készült kimutatás leadható. Azonban ne feledjük, hogy az adatszolgáltatási kötelezettség oly mérvő mennyiségi követelményt állít az adatfeldolgozás terén a Társadalombiztosítással szerzıdött betegellátó intézetek felé, amelyet a modern informatika, azon belül is az adatbázis kezelés nyújtotta gyors adatfeldolgozás nélkül határidıre megvalósítani gyakorlatilag lehetetlen. Igaz fentebb csak két problémát ígértem, de van itt egy harmadik is, bár súlyát tekintve eltörpül az elızı kettı mögött. Arról van szó, ha nincs a helyén a karton, akkor a beteg adatai központilag elérhetetlenek. További valós probléma, ha valaki rossz helyre tette vissza az elızıleg kivett kartont -pl. fáradtság okán. A rossz helyre visszatett karton gyakorlatilag elveszettnek tekinthetı, csak véletlenül vagy a teljes kartonozó szisztematikus átvizsgálásával található meg.
A kórlap A kartonozó rendszerbeli karton fekvıbeteg-ellátási megfelelıje a kórlap, ami a karton speciális esetének is tekinthetı. A karton és a kórlap közti minden különbség visszavezethetı a járó-fekvıbeteg ellátás különbözıségére. Míg a karton kitöltése a beteg kartonozóban történı megjelenésekor, az egészségügyi szolgáltatás igénybevétele elıtt, illetıleg a rendelıhelyiségben a szolgáltatás igénybevételével párhuzamosan történik, addig a kórlap kitöltése történhet: • fekvıbeteg ellátásra való elıjegyzés keretében a tényleges ellátás elıtt vagy a befekvéssel egy idıben • új beteg ambulancián történı jelentkezését követıen osztályos felvételre kerülésével a betegellátással párhuzamosan, illetve azt követıen röviddel • sürgısségi betegellátást (OMSZ, ROKO szállítás34) követıen röviddel, maximum 24 órán belül. Mint látható, a kórlap kitöltése idıben meglehetısen szétszórt. Ezt lehetıvé teszi, hogy a fekvıbeteg a járóbeteggel ellentétben huzamosabb idıt tölt az ellátó intézményben, ezért nem szükséges az azonnali adminisztráció. A fekvıbeteg kórlapja elıjegyzés útján elıre kitölthetı, vagy a jelentkezését és osztályos felvételét követıen tölthetı ki azonnal, vagy hosszabb-rövidebb idı alatt. Sürgısségi esetekben természetesen a papírmunka háttérbe szorul a tényleges sürgısségi orvosi beavatkozással (akár életmentéssel) szemben, azonban ekkor is követelmény, hogy a kórlapot a lehetı legrövidebb idın belül, de legkésıbb a beszállítást követı 24. óra leteltével ki kell tölteni. A kórlap tartalmazza a beteg személyes adatait, az anamnézisét, a beérkezéskori, illetıleg beszállításkori statusát, esetlegesen a betegségével összefüggı vagy összefüggésében vélelmezhetı35 egészségügyi adatait. 33
de jure: (latin) jog szerint, törvényi módon Országos Mentıszolgálat; OMSZ Rohamkocsi 35 Beszállításkor nem minden adatról dönthetı el azonnal, hogy összefügg-e a betegséggel 34
128 A kórlap -a kartonnal ellentétben- tekinthetı egy iratgyőjtınek, dossziénak is, mely a beteg jelen bennfekvésének, vizsgálatainak, konzíliumainak, laboratóriumi vizsgálati eredményeinek győjtıje. A kórlap mellékletként tartalmazza a beteg elızı bennfekvésének kórlapját. Ez utóbbi kórlap természetesen tartalmazza az ezt megelızı... és így tovább bennfekvésének kórlapjait. Ebbıl következik, hogy a betegnek mindig csak egy kórlapja van (a legutóbbi), amely egymásba ágyazottan tartalmazza a beteg korábbi bennfekvéseinek dokumentációit. Természetesen a kórlappal is vannak problémák. Jellemzıen ugyanazok, mint a kartonokkal -gondolom ezen nem lepıdik meg senki. Csakhogy a kórlapok tárolásával van egy kis gond; az ABC-be rendezés a hatalmas tömegő kórlapok miatt gyakorlatilag nehezen, avagy racionális ráfordítással nem kivitelezhetı, ezért a kórlapokat idırendbeli archívumokban szokták tárolni. A kórlapok jellemzı tárolási rendszere az év/hónap/ABC jellegő katalógus, vagyis egy adott éven belül hónapokra bontva ABC rendben tárolva a betegek nevei. Ugye már nem kell ecsetelnem a más szempontok szerinti visszakeresés nehézségeit? A kórlapokkal, illetve a tárolási rendszerükbıl eredıen van egy további problémánk: ha a kedves beteg nem tudja a saját utolsó bennfekvésének adatait (akár fejbıl, akár a legutolsó zárójelentésébıl), akkor az ı kórlapját gyakorlatilag elveszettnek tekinthetjük, avagy emberi számítás szerinti tartományra korlátozottan az archívum teljes dossziéinak átnézése következhet. Mindezek tükrében érthetı, hogy a fekvıbeteg ellátás dokumentációját, a kórlapot is célszerő számítógépre vinni. Minden egyes fekvıbeteg-ellátó intézet minden egyes osztályán, ahol az adott beteg ellátása történt, mindenütt van egy, az összes többitıl független kórlap. Ezen kórlapok egyike sem -az egymástól való függetlenségük okán- fedi le a beteg teljes kórképét.
Elvárások az átfogó klinikai informatikai rendszerrel szemben: A beteg és kapcsolódó adatai kapcsán felmerülı elvárások A beteg személyes adatait elég legyen csak egyszer rögzíteni, és minden szükséges alkalommal azok álljanak rendelkezésünkre. A személyes adatok közt legalább az alábbiak tárolását biztosítani kell: • a beteg neve • születési dátum • TAJ szám • lakcím • nem • állampolgárság • értesítendı hozzátartozó (név, lakcím, telefon) Az integrált nyilvántartó rendszernek ellenırzést kell végeznie a TAJ szám helyességére (az utolsó számjegy itt is ellenırzı számjegy, mint a személyi szám esetén), valamint az állampolgárság(kód) és az adott kezelés/vizsgálat térítési kategóriája, illetve az ellátó intézet jellege és az ellátás típusa összeférhetıségére.
129 A beavatkozások, vizsgálatok adatai kapcsán felmerülı elvárások • dátum • vizsgálatok, beavatkozások és diagnózisok tárolása További követelmény a külsı és belsı felhasználásra szánt szöveges dokumentáció elıállítása (zárójelentés, lelet, kórszövettan, laboreredmény), melynek során a rendszer biztosítsa belsı célú szöveg könnyő felhasználását a külsı felhasználásra szánt, kinyomtatandó dokumentáció elıállítására (pl. laboreredmények könnyed beillesztését a zárójelentésbe). Adatbiztonság terén alapkövetelmény a jól átgondolt, strukturált jogosultsági rendszer, mely szabályozza az adatokhoz való hozzáférést. Alaposan át kell gondolni a jogosultsági szinteket, hogy a napi munkát ne zavarja, ugyanakkor a visszaélések lehetıségét az észszerőség határain belül a lehetı legkisebbre csökkentse. Meg kell határozni a kezelıorvos, az ápolószemélyzet jogkörét (adatolvasás, felvétel, módosítás, törlés tekintetében), illetve a más részlegeken dolgozó személyek adathozzáférési jogosultságait, mely jellemzıen csak meghatározott adatok olvasását tegyék lehetıvé, adatok módosítását pedig ne. Mivel fontos, hogy a rendszerbe kritikus helyen csak valós adatok kerüljenek, ezért bizonyos adatokat hitelesíteni, validálni kell. Nem feltétlenül rossz-szándékú adatmegmásításra kell elsısorban gondolni, hanem kritikus adat hibás bevitelére, illetve kellı tapasztalat nélküli orvos esetlegesen szakmailag hibás meglátásaira, diagnózisaira. Éppen ezért a rendszerben szereplı fontosabb adatok helyességéért egy néven nevezhetı, kompetens személynek felelısséget kell vállalnia. Ezen személynek az orvosírnok munkáját le kell ellenıriznie (hiszen akár egyetlen számjegy melléütése következtében helytelenül megválasztott gyógyszerelés kritikus eredményt okozhat), avagy egy szakorvosi vizsgával nem rendelkezı gyakornok által felállított diagnózist, véleményt neki mint tapasztalt szakorvosnak ellenıriznie kell, szükség esetén felül kell azt bírálnia. Éppen azért validálási jogkörrel kell felruházni olyan személyeket, akik felelısséggel tartoznak a hozzájuk tartozó adatok helyességéért. Elvárás, hogy validált adatot utólagosan megmásítani semmilyen körülmények között ne lehessen, még a validálást végzı orvosnak sem; hitelesítésre kötelezett adat csak a hitelesítés elıtt, vagy annak folyamán legyen módosítható. A nem validált kritikus adat tájékoztató jelleggel legyen elérhetı, azonban a validálás hiányára feltétlenül fel kell hívni az adatot lekérdezı figyelmét.
Beutalás, elıjegyzés, egyéb adminisztráció Az integrált betegnyilvántartó rendszer biztosítsa a rendszerbe bekapcsolt bármely intézeti egységbe történı beutalás, illetve adott idıpontra való elıjegyzés lehetıségét. A beutalás kapcsán elvárás, hogy a beutaló intézet által beutalt beteg adatai jelenjenek meg a beutalás célhelyén, ott legyenek elérhetıek a betegséggel kapcsolatos publikus adatok mind a jelen beutaló intézet, mind az összes korábbi ellátó egység által elıállított és publikált adat, eredmény vonatkozásában. További elvárás, hogy papíralapú beutaló
130 ne készüljön, valamint a vizsgálat, beavatkozás végeztével elıálló dokumentáció is elérhetı legyen elektronikus úton a beutaló intézet számára. Elıjegyzéssel kapcsolatban mindaz követelmény mint a beutalás kapcsán, de annál többet is elvárunk. Elıjegyzés esetén az elıjegyzı intézet lássa az elıjegyzésre felkínált erıforrásokat (vizsgáló modalitás, mőtıstatus, ágykapacitás), azokat az erıforrásait elıjegyzésre felkínáló intézet által meghatározott kereteken belül az elıjegyzı intézet ossza be igényeinek megfelelıen, azonban az elıjegyzést felkínáló intézet ellenjegyzése legyen szükséges az elıjegyzés érvényességéhez. Elıjegyzés legyen megadható adott vizsgálatra, adott beavatkozásra, adott eszközre illetve adott orvoshoz. Az elıjegyzést felkínáló intézet által megadott összefüggések alapján az elıjegyzı rutin legyen képes az elıjegyzési adatok összefésülésére oly módon, hogy ha kérnek egy vizsgálatot, akkor az elıjegyzést ne csak a vizsgálatokhoz vegye fel, hanem a konkrét eszközre (gépre) is jegyezze elı az igényt, illetve ha a vizsgálat kimondottan egy adott orvoshoz kötıdik, akkor az orvos elıjegyzésébe is kerüljön be. Az elıjegyzés törlését az elıjegyzést kezdeményezı intézet tehesse meg. Legyen lehetıség az elıjegyzést felkínáló intézet részérıl a további elıjegyzést határozott vagy határozatlan idıre tiltani, illetve a visszaigazolt elıjegyzéseket lemondani. Ez utóbbiról az elıjegyzı intézet illetve az elıjegyzı orvos automatikusan kapjon jelzést. Legyen a lemondás megadható mind vizsgálatra, mind beavatkozásra, mind eszközre és mind pedig orvosra vonatkoztatva, illetve ezek egymással összefüggı kombinációira. Pl. ha egy orvos megbetegszik, akkor a speciálisan az ı szakterületéhez tartozó elıjegyzések törlıdjenek az összes további vonatkozásaival együtt. Legyen lehetıség elıjegyzés vagy elıjegyzések csoportos áthelyezésére más idıpontra, más orvoshoz, más eszközre. Az elıjegyzési táblázat idıbeosztása legyen rugalmasan módosítható. Az elıjegyzési modul az elıjegyzést felkínáló intézet által megadott idıkvóták alapján legyen képes az elıjegyzési táblázatban a megfelelı idıtartamot lefoglalni.
Gyógyszerelés Szignifikáns igény a fekvıbeteg ellátásban az ellátott személyek gyógyszerelésének ütemezése azok tényleges adatainak rögzítése. Követelmény az elrendelt gyógyszerelés nyilvántartása, készleten nem lévı gyógyszer esetén annak kijelzése, esetlegesen az ellátó intézet vagy a szakmai fórumok, a Gyógyszerészkamara által megadott adatok alapján választott gyógyszer helyett más, vele azonos hatóanyagú vagy hasonló hatású, de olcsóbb gyógyszer használatára tett javaslat. További követelmény az elıírt gyógyszerelés és az attól bármilyen okból eltérı tényleges gyógyszerelés felvezethetısége, melyet akár betegre bontott, akár egész osztályra, intézetre vonatkoztatott szöveges indoklással lehessen ellátni. Szintén elvárás a gyógyszerelési nyilvántartással szemben, hogy az ellátó intézet által megszabott módon a teljes gyógyszerrendelés vagy egyes gyógyszerek rendelése validálásköteles legyen. Feltétlenül validáláskötelesnek kell lennie a mindenkori vonatkozó Egészségügyi Miniszteri rendeletben kábítószer tartalmú vagy kábító hatású gyógyszernek, készítménynek, illetve az alkalmazásában különösen veszélyes szernek minısített gyógyszerek, készítmények elrendeléséhez. Ez utóbbiakkal kapcsolatosan
131 automatikusan el kell végezni a vonatkozó jogszabályban elıírt adminisztrációs lépéseket.
Nyilvántartások vezetése Az átfogó informatika rendszerrel szemben követelmény a beteg és betegségadatok, vizsgálatok és beavatkozások adatainak kezelésén túlmutatóan az adott betegellátó intézet, akár osztályokra részlegekre lebontott fı- és alraktári nyilvántartásának naprakész vezetése, finanszírozással összefüggı kimutatások és jelentések készítése a jogszabályilag meghatározott tartalmi és formai követelményeknek megfelelıen (TB, OEP, MEP illetve helyspecifikus más egyéb címzett felé történı adatszolgáltatás). A rendszernek tudnia kell az intézetek által elıre leadott, gyakran elıforduló lekérdezéseit végrehajtani az esetenként változó paraméterek megadása után, valamint biztosítania kell az intézetek, illetve az intézetek által megnevezett informatikus felé egy szabványos SQL felületet az eseti lekérdezések, kigyőjtések elvégzésére. Feltétlen elvárás az integrált klinikai rendszerrel szemben a maximális adatbiztonság, a teljes adatbázis többszörös tárolása, valamint a rendszeres adatmentés legalább napi gyakorisággal.
132
Finanszírozás
Kódrendszerek az egészségügyben Most kedves Hallgató elérkeztünk a könyv legszárazabb részéhez, a teljesítményelszámoláshoz, finanszírozáshoz, tudományos statisztikákhoz nélkülözhetetlen témakörhöz, a különféle kódolásokhoz. Ez az a mővelet, ami alól csak nagyon kevesen vonhatják ki magukat, így feltétlenül szükségesnek érzem -legalább alapszintenismertetni az egészségügyben használatos kódrendszereket. Biztos vagyok benne, hogy találkozni fog ezekkel a kedves Hallgató gyakorlati munkája során. A kódrendszerek használatát az egészségügyben elıször statisztikai epidemiológiai36 célok indokolták, még jóval a számítógépek elterjedése elıtt. Az orvosi gyakorlatban nagyon sokszor a részletek, a betegek egyéni sajátosságai jelentik a problémát. Az egészségügyi rendszer egésze szempontjából ezek az egyedi részletek viszont jelentéktelenek. Ha nem az egyed, hanem egy társadalom, egy populáció egészségi állapotát akarjuk vizsgálni, akkor a részletek nagyfokú elhanyagolására van szükségünk, és az egyedi eseteket véges számú, és minél általánosabb kategóriákba kell besorolnunk. Kézenfekvınek látszott az aránylag kisszámú kategória azonosító számmal való ellátása, melyek használata révén egyszerőbben lehet az egyes kategóriákra hivatkozni. Az orvosi kódrendszerek estében egy igen jelentıs tulajdonságról kell beszélnünk, a kategóriák finomságáról, részletezettségérıl, más néven a kódrendszer felbontásáról. Mint már említettem, a statisztikai vizsgálatokhoz gyakran -az ésszerőség határain belül- elnagyolt, általános kategóriákra van szükség, míg a személyes adatok hatékony kezelése viszont éppen ellenkezıleg, a részletek minél pontosabb, aprólékosabb ábrázolását követeli meg. E két ellentétes szempont alapján oszthatjuk az orvosi kódrendszereket két nagy csoportba: klasszifikációkra37 és nómenklatúrákra38. A klasszifikációs rendszerek célja az adatok statisztikus feldolgozhatóságának biztosítása, melynek érdekében a kategóriarendszer megalkotásakor arra kell törekedni, hogy minden szükségtelen részletet elhagyjunk. A statisztikai feldolgozhatóság feltétele, hogy minden kategóriában megfelelı számú elem álljon rendelkezésre, ezért nem célszerő a kategóriarendszer bizonyos szintet meghaladó finomítása, hiszen minél több fogalmi egységbıl áll a kódrendszer, annál kevesebb eset fog tartozni egy-egy elemhez.
36
Az epidemiológia egy adott populációban elıforduló a betegségek gyakoriságát, eloszlását vizsgálja; az egészségi állapotra ható jelenségeket, valamint a betegségek kialakulásának kockázati tényezıit tanulmányozza. 37 klasszifikáció: (latin) osztályozás, felosztás, osztályokba sorolás 38 nómenklatúra: (latin) valamely tudományág kifejezéseinek összessége
133 A nómenklatúrák célja viszont az egyedi információ minél teljesebb reprezentációja, vagyis minden szükséges részlet megırzése, ezért e nómenklatúrák a minél finomabb felbontásra, minél több részlet ábrázolására törekszenek. Látszólag a ”szükségtelen részletek elhagyása” és a „szükséges részletek megtartása” között nincs különbség. Sıt az is felmerül, hogy egy és ugyanaz a kódrendszer kielégíthetné mind a két célt: ha a fogalmi hierarchia felsı szintjeit használjuk csupán, akkor rendszerünk klasszifikációs célokat szolgál, ugyanaz a rendszer az alsóbb szintjeivel együtt viszont nómenklatúraként használható. Más szóval az egyik rendszer a másik aláosztásaként fogható fel. (Pl. klasszifikációs célra elég lenne, hogy törések/ felsı végtag törése/ egy vagy több ujj törése, míg nómenklatúra esetében folytatnánk az aláosztást úgy, hogy 3. ujj törése/ 2. ujjperc törése.) Ez a tetszetıs elgondolás a gyakorlatban sajnos nem alkalmazható, mert a „szükséges” és a „szükségtelen” nem ugyanazt jelenti az egyes beteggel foglalkozó orvos, és nem ugyanazt a sokasággal foglalkozó, makroszintő döntéseket hozó szakember számára. Világos, hogy a makroszintő döntések esetében másféle információra, másféle tudásra, dolgokra való rálátásra van szükség, mint az egyedi betegellátás szintjén. Éppen ezért ami adat az egyik döntési folyamatban lényeges, a másikban lényegtelen lehet, és viszont. Ez az elvi oka annak, hogy nem létezik olyan univerzális egészségügyi kódrendszer, ami minden területre egyaránt alkalmas lenne. Elvben azt mondhatnánk, hogy ha valamely információ kódolt formában rendelkezésünkre áll, akkor valóban sikerült a jelentést egyértelmően ábrázolnunk, hiszen minden kód csakis és kizárólag egy fogalmi egységet jelöl, a gyakorlatban azonban két probléma is felmerül. • Az egyik az, hogy a gyakorlatban használt egészségügyi kódrendszerek többsége csak a fogalmak megnevezését és nem a definícióját tartalmazza, ezért a fogalom jelölése ugyan egyértelmő, de a fogalom tartalma azonban nem. • A másik pedig, hogy a kódolt információ nem áll elı magától, hanem sokszor egy bonyolult és fáradságos szellemi munka eredménye, mely folyamatban hibák keletkezhetnek az egyén eltérı fogalomképébıl, precizitásából illetve fáradtságából adódóan. A kódolás pontosságára ható tényezık •
•
Az input információ minısége. A kódolási folyamat mindig valamilyen input információból indul ki (kórlap, zárójelentés betegkarton, lelet, stb.), melynek minısége, pontossága meghatározza a kódolt adat minıségét. Amennyiben az adatok elrendezése áttekinthetı, a fogalmak használata egyértelmő és következetes, akkor a kódolás során fellépı fogalom-kód megfeleltetés sokkal biztosabbá válik. A kódrendszerek felépítésének következetessége. A fogalomrendszereket szabályok alapján következetesen kell felépíteni. Sajnálatos módon a nagy rendszerek esetén ez a következetesség nehezen oldható meg. A jelenleg használt hagyományos egészségügyi kódrendszerek kivétel nélkül súlyos hibákat tartalmaznak (ezt majd részletesebben látni fogjuk a BNO kódrendszernél). További probléma, hogy még az aránylag új (1970-es, 1980-as években gyökerezı) orvosi kódrendszerek
134
•
•
többsége sem tartalmaz fogalmi meghatározásokat, csak a fogalmak neveinek felsorolását. A kódolást végzı személyek szubjektív hibái. A kódolás nem könnyő feladat. A kódoló személy kifáradása, fogalmi zavara, a munka monotonitása miatt hibák léphetnek fel. Érdekfüggés. Az adatszolgáltató személy jellemzıen vezetıi utasításra szándékosan másítja meg az információt a kódolás során, illetve a meglévı kódolandó információt egy számára elınyös szemszögbıl nézve értelmezi (pl. alapbetegség, fıdiagnózis, kísérıbetegség, szövıdmény, haláloki diagnózis kombinációjából a számára legkedvezıbbet kódolja le). Ez az adattorzulás nem zárható ki egyetlen olyan esetben sem, amikor az adatoktól valamilyen fontos érdek függ, mint pl. a finanszírozási összeg nagysága, vagy valamilyen minısítés elnyerése.
A kódolt adatok minıségének javítására irányuló módszerek A fentiekbıl következik, hogy minden kódolt információra épülı adatgyőjtési rendszer tervezésekor, illetve a győjtött adatok elemzésekor figyelembe kell venni az adatok várható hibáját, illetve igyekezni kell ezt a hibát minimalizálni. • Az alapdokumentációval kapcsolatban határozzunk meg minıségi elvárásokat, és igyekezzünk ezeket érvényesíteni. • Ha van választási lehetıség, keressünk olyan kódrendszert, amely jól átgondolt és kellıen következetes fogalomrendszerre épül. • Biztosítsunk a kódolási folyamathoz megfelelıen felkészült szakembereket, és hatékony munkavégzésük érdekében támogassuk ıket korszerő informatikai eszközökkel. • Minden esetben küldjünk visszajelzéseket az adatszolgáltatónak az adatok feldolgozásáról. • Végszükség esetén alkalmazzunk adminisztratív ellenırzést és megszorításokat az esetleges szándékos adatmegmásítás ellen.
Hagyományos orvosi kódrendszerek Következzék most annak a három kódrendszernek az ismertetése, amely a hazai gyakorlatban jelenleg hivatalosan használatban vannak. Mindhárom rendszer az ún. klasszifikációs rendszerek közé tartozik, vagyis egyik sem alkalmas arra, hogy az egyes betegekkel kapcsolatos adatokat olyan módon írja le, hogy az a beteg további ellátása során meghozandó orvosi döntésekhez felhasználható legyen. Az egyik kódrendszer a diagnosztikus kódrendszer, vagyis a betegségekrıl szerzett információ rögzítésére való, a másik egy beavatkozási kódrendszer, ami az orvos által elvégzett tevékenységet igyekszik leírni, a harmadik pedig kizárólag finanszírozási célokra szolgál.
135
A BNO kódrendszer A BNO (Betegségek Nemzetközi Osztályozása vagy ICD International Classification of Diseases) a ma használatban lévı legrégibb eredető orvosi kódrendszer, mely keletkezése jóval a számítógépek megjelenése elıtti idıkre, az 1800-as évek második felére nyúlik vissza. Eredetileg haláloki statisztikai vizsgálatok céljára készült egyszerő haláloki lista volt, amely nem is mutatott különösebb rendezettséget. Fejlıdése során kétféle változáson ment át: egyfelıl fokozatosan kiegészült olyan fogalmakkal, amelyek nem szerepelhetnek halálokként, így alkalmassá lett a nem halálos betegségek statisztikai tanulmányozására is; másfelıl utólagosan igyekeztek rendszerezni a felsorolt fogalmakat. Mivel mind morbiditási, mind mortalitási39 elemzések eltérı szempontok szerint történnek, és mind ez ideig nem sikerült tisztázni, mi legyen az elsıdleges és mi a másodlagos osztályozási szempont, ezért a rendszerezés nem igazán nevezhetı minden esetben egyértelmőnek. A BNO elviekben minden betegség kódolását lehetıvé teszi, holott a betegségek száma természetesen sokkal nagyobb, mint ahány BNO kód létezik. A teljes leképezhetıséget nem elsısorban az biztosítja, hogy egy kód adott esetben sok betegségek felel meg, hanem az, hogy az egyes fejezetek, alfejezetek végén majdnem mindig olyan általános győjtıfogalmak találhatók, amelyekbe a konkrétan meg nem említett betegségek besorolhatók. A BNO kétféle győjtıfogalmat különböztet meg: • Az egyik kategória az olyan „egyéb” betegség, amely a forrásdokumentumban pontosan meg van határozva, de saját BNO kódja nincs. Az ilyen győjtıfogalmak kódszámának utolsó karaktere általában 8-as. • A másik kategóriába azok a betegségek tartoznak, amelyeknél a betegrıl nem áll rendelkezésre több információ ahhoz, hogy a pontosabb besorolást megadjuk, mely körülményt a k.m.n. (külön megjelölés nélkül) rövidítés jelzi. Az ilyen fogalmi egységek kódjának utolsó karaktere általában 9-es. Sajnos mindkét pontra igaz, hogy a jelölési mód nem mindig következetes. A BNO kódrendszer felépítése A BNO kód 5 karakterbıl áll, mely elsı karaktere bető, a negyedik karaktere pedig egy pont, a többi pedig szám. Pl. E23.1 Az elektronikus változatokban a negyedik pozíción lévı, semmilyen jelentést nem hordozó pont általában hiányzik, viszont Magyarországon fenntartanak egy plusz pozíciót a további aláosztások számára. A fentiek tükrében tehát az iménti kód elektronikus feldolgozás során E2310 alakban jelenik meg. A kódok valamiféle hierarchikus szerkezetet próbálnak követni (pl. az A egy általános megnevezés, az A2 már annak egy bizonyos részterülete, az A28 pedig egy tovább szőkített, specializált változat). A hierarchia elsı szintjét a fejezetek képviselik. A kódszámok azonban úgy vannak kiosztva, hogy a fejezet az elsı karakter (bető) alapján nem minden esetben azonosítható. A fejezetbeosztás megsérti azt a szabályt, hogy a hierarchia minden egyes szintjén csak egyféle osztályozási szempontot szabad alkalmazni, a fejezetek egy része 39
mors, mortis = halál; morbus, morbi = betegség
136 ugyanis a kórfolyamat szerinti osztályozást (pl. gyulladásos betegségek, daganatok, stb.), más része szervrendszeri lokalizáció szerinti osztályozást mutat (pl. légzırendszer betegségei, keringési rendszer betegségei, stb.), ismét más fejezetek pedig kóroki tényezıket (pl. sérülések, mérgezések külsı okai, stb.) sorol fel. Ebbıl adódóan ugyanaz a betegség esetenként több kategóriába is besorolható. A hierarchia második lépcsıjét az alfejezetek jelentik, amelyek egy-egy kódszám tartományra utalnak, de szintén nincs következetes konkrét hozzárendelésük az egyes fejezethez tartozó alfejezetekhez. A kódok kiosztása ugyan igyekszik tartani azt a szabályt, hogy az elsı pozíción lévı bető a fejezetre, a második pozíción lévı szám az alfejezetre utal, minthogy azonban mindkét törekvés sok helyen sérül, az eredmény az, hogy a fejezetekre és az alfejezetekre nem lehet kódszámmal utalni. Az iménti példaként használt E23.1 kódszám a „gyógyszer okozta agyalapmirigy-elégtelenség” fogalmát jelöli, de az E önmagában, vagy az E2 kétkarakteres kód nem fejez ki jelentést, nem is használható. A hierarchia harmadik fokán az úgynevezett háromjegyő tételek állnak. Ezek olyan betegségcsoportokat fejeznek ki, amelyek sok statisztikai feldolgozás szempontjából nem is igényelnek további felbontást, tehát önállóan használhatók. Példánknál maradva (E23.1) az E23 háromjegyő kód önálló jelentéssel bír, az agyalapi mirigy csökkent mőködését jelenti. Minden olyan betegség, melyet E23-mal kezdıdı kód ír le, ennek a fogalomnak a speciális alárendeltjei, mint a fentebb említett E23.1 is. A hierarchia negyedik szintjét képviselik az esetlegesen megadott, úgynevezett négyjegyő tételek, melynek már nincs további alábontása. Itt utalnék vissza a hierarchia elsı szintjén álló fejezetekkel kapcsolatban leírtakra, miszerint is a fejezetek megadása nem csak egyetlen szempont szerint történik, ebbıl adódóan ugyanaz a betegség esetenként több kategóriába is besorolható. Ebbıl következik, hogy egyes betegségek megadásához több BNO kód használata lehet indokolt a betegség más-más osztályozási szempontja alapján. Például a vese tuberkulózisa az A18.1 és az N29.1 kódok kombinációjaként írható le. Az A18.1 a tuberkulózisra utal, az N29.1 pedig a lokalizációra (vese és uréter). Azonban szó sincs arról, hogy a BNO kódok szabadon kombinálhatók volnának újabb fogalmak kifejezésére! Az alkalmazható kombinációkban az alkalmazható kódok szigorúan meghatározottak, melyet két karakter (a tır † és a csillag *) jelez. A tır jelzés az elsıdlegesen etiológiai, a csillag jelzés az elsıdlegesen lokalizáció szerinti osztályozást jelöli. Csillaggal jelölt kód csak csak tırös, tırrel jelölt kód csak csillagos kóddal kombinálható, és azok közül is csak azokkal, amelyeket a részletes leírásban a BNO könyv felsorol. A BNO nyomtatott kiadása A BNO nyomtatott kiadása -mind a magyar változat, mind az angol eredeti- három kötetbıl áll. Az elsı a kódszámok sorrendjében sorolja fel a betegségosztályokat, betegségeket, kivételeket, valamint magyarázatokat és utalásokat tartalmaz. A második kötet a morbiditási és mortalitási statisztikák elkészítéséhez szükséges kódolási szabályokat írja le. A harmadik kötet a betegségek neveit tartalmazza ABC sorrendben, megadva hozzájuk tartozó kódszámot. Lényegében az elsı kötet kifordítottjának is tekinthetı.
137
Az OENO kódrendszer A másik alapvetı orvosi fogalomkör a betegségek, illetve diagnózisok mellett az ellátási tevékenységek köre; hiszen nem csak arra vagyunk kíváncsiak, hogy mit tudott meg az orvos a betegrıl, hanem azt is, hogy mit csinált vele. A diagnosztikus kódrendszerek mellett ezért a másik fontos terület a tevékenységi kódrendszerek köre. A tevékenységnek két alapvetı típusát szoktuk megkülönböztetni, mégpedig a tevékenység célja szerint. • Az elsı típusba azok a tevékenységek tartoznak, amelyek a beteg állapotának megismeréséhez, lényegében a diagnózis felállításához tartoznak. Ennek megfelelıen ezeket diagnosztikus tevékenységeknek hívjuk. • A másik csoportba tartozó tevékenységek alapvetıen a beteg állapotának befolyásolását, javítását célozzák, ezért ezeket terápiás tevékenységeknek nevezzük. A két fogalom éles szétválasztása a gyakorlatban nem mindig lehetséges. Például egy endoszkópos vizsgálat -tehát alapvetıen diagnosztikus tevékenység- kapcsán észlelt elváltozás azonnal eltávolításra kerülhet elsıdlegesen kórszövettani vizsgálat céljából ugyan, de bizonyos esetekben azonban ez a probléma végleges megoldását is jelenti, tehát terápiás beavatkozás is egyben. Ennek ellenére a tevékenységeknek ez a hagyományos megkülönböztetése sokszor hasznos és szükséges, hiszen vannak esetek, amikor pontosítani kell, hogy mi a beavatkozás célja. Az orvosi eljárások, tevékenységek azonosítására hazánkban hivatalosan az OENO kódrendszer szolgál (Az Orvosi Ellátások Nemzetközi Osztályozási Rendszere vagy ICPM International Classification of Procedures in Medicine). Az eredeti ICPM kódrendszert -a BNO-hoz hasonlóan- az Egészségügyi Világszervezet adta ki. Ez az 1970-es években megjelent eddigi egyetlen kiadás csupán kísérleti verzió volt, ami azzal a céllal látott napvilágot, hogy a különbözı országok tapasztalatait a végleges kiadás elıtt figyelembe tudják venni. A végleges kiadás azonban sohasem született meg. Több országban -így nálunk is- a kísérleti verzió alapján nemzeti változatok jöttek létre. Ez a folyamat azonban koordináció nélkül zajlott, így az egyes nemzeti változatok már nem hasonlíthatók össze. Magyarországon például a kódrendszernek két változata is létrejött azáltal, hogy a járóbeteg szakellátásban és a kórházi fekvıbetg ellátásban használt kódok karbantartási folyamata elkülönült. Az eljárások egy része természetesen nem is végezhetı el járóbeteg ellátás során, azonban a két OENO kódhalmaz között jelentıs átfedés is van. Az elkülönült karbantartás során létrejöttek olyan kódok, amelyek jelentése más a járó- és más a fekvıbeteg ellátásban. A járóbeteg szakellátásban használható kódok jegyzékét az egészségügyi miniszter az Egészségügyi Közlönyben idırıl idıre közzé teszi, míg a fekvıbeteg ellátásban használható kódokat elektronikus formában a GYOGYINFOK (Gyógyító Ellátások Országos Informatikai Központja) adja közre (http://www.gyogyinfok.hu). Az OENO kódrendszer az orvosi tevékenységeket tartalmazza melyhez bizonyos kiegészítések kerültek. Így például ebben a kódrendszerben azonosítjuk azokat a kiemelten nagy értékő eszközöket, amelyeknek a finanszírozása számla alapján közvetlenül történik (EFI -esetfinanszírozás). A rendszer létrehozása és karbantartása során törekedtek arra, hogy a fogalmakba ne keveredjen diagnosztikus kijelentés. Olyan kifejezéseket, mint „gyomor részleges
138 eltávolítása fekély miatt” nem tartalmaz a rendszer, csak a gyomor részleges eltávolítása írható le OENO kóddal; az okot képezı betegség leírására a BNO kódrendszer szolgál. A kifejlesztés során megszőntették azokat a fogalmakat, amelyek nem jelölnek meg konkrét tevékenységet, tehát nem szerepel az „egyéb” vagy a „külön megjelölés nélkül” fogalmi egység. Az OENO kódrendszer ötjegyő számokat használ kódként, alfabetikus karaktereket (bető) csak az imént említett eszközök kódjai tartalmaznak. (Az eredeti WHOkiadásban csak négyjegyő számok szerepeltek, a magyar adaptáció során feltétlenül szükséges volt az 5. jegy bevezetése.) A hozzárendelési szabályokról sajnos itt is elmondhatjuk, hogy a fogalmi egységekhez definíció nem tartozik. Tekintettel arra, hogy az OENO rendszer elsısorban finanszírozási célokat szolgál, így a hierarchikus struktúra felsıbb osztályai nem játszanak szerepet, mert finanszírozni általános tevékenységkört nem lehet, csak konkrét tevékenységet. Épp ezért az OENO esetében nincsenek értelmezve a négy- vagy kevesebb jegyő kódszámok, csak az ötjegyőek. Mindezek ellenére fejezetek és alfejezetek léteznek, sıt a BNO-nál sokkal következetesebben jelennek meg kódszámokban. Pl. a 2-es számmal kezdıdı kódok laboratóriumi, a 3-assal kezdıdıek radiológiai, illetve képalkotó vizsgálatot jelentenek, az 5-ös számmal pedig a mőtéti kódok kezdıdnek. Az osztályozás elsıdleges szempontja tehát a beavatkozás jellege, az azonos típusú eljárások viszont szervrendszerek, szervek szerint vannak csoportosítva.
az eljárás típusa
punctio (folyadékcsapolás)
mőtét a vese mőtétei
incisio (bemetszés) excisio (elváltozás kimetszése) resectio (eltávolítás)
Az OENO is klasszifikációs rendszer (azaz a részletek elnagyolásával csoportokat képez). A leggyakrabban elhanyagolt részlet az adott vizsgálat vagy beavatkozás módszere. E mögött az a finanszírozási meggondolás áll, hogy a betegbiztosító (TB) ne a választott módszert, hanem a tevékenység szakmai hasznát finanszírozza. Ennek tükrében a szolgáltatóra bízza, hogy mikor választ drágább de hatékonyabb, és mikor olcsóbb, de még megfelelıen hatékony módszert ugyanannak a problémának a megoldására.
139
A HBCS kódrendszer A Homogén Betegségcsoportok (HBCS) az aktív kórházi ápolási esetek olyan osztályozási rendszere, amelyben a csoportképzés alapja az orvosi szakmai azonosság mellett a ráfordítás-igényesség homogenitása. A besorolást elsıdlegesen az ellátást indokló betegségek, a besoroláshoz kiemelt orvosi beavatkozások határozzák meg. A ráfordítás-igényesség homogenitásán alapuló esetosztályozási rendszerek a kórházi, klinikai teljesítmények mérési módszereként eredményesen alkalmazhatók finanszírozási célokra, az intézetvezetés, az egészségbiztosítás, az egészségügyi ellátásért felelıs szervezetek elemzı, tervezı és irányító munkájában. A fekvıbeteg ápolási esetek osztályozásának az elemzési és a használati céloktól függıen sokféle változata alakult ki. Ezek közül a legszélesebb körben elterjedt, orvosi szakmai és gazdasági szempontokat egyaránt figyelembe vevı kórházi esetosztályozási rendszer az USA-ban kifejlesztett DRGs (Diagnosis Related Groups) rendszer. Fejlesztését a 70-es években kezdték el, majd az állami pénzkeretekbıl mőködı egészségügyi biztosítók 1983-ban alkalmazták elıször kórházfinanszírozásra. HBCS alapelvek A HBCS rendszer a kórházi teljesítmények értékelésére kifejlesztett osztályozási rendszer. A kórházi teljesítmény értékelése különbözı mérési rendszer szerint végezhetı el. A jó mérési rendszernek része a mérési cél kifejezésére alkalmas osztályozási rendszer. A kórházak különbözı betegeket látnak el, eltérı kezelési eljárásokkal, erıforrásigénnyel. A kórházi tevékenységet nem csak az ellátott esetek száma, hanem az ellátott esetek összetétele is jellemzi. Csak mindkét szempont figyelembe vétele mellett lehet az egyes kórházak, osztályok teljesítményét meghatározni, értékelni. Az ellátott esetek összetételének eltérése, arányosított nagysága akkor számszerősíthetı, ha a vizsgálati cél szerinti szempontból kellıen homogén csoportokat képezünk, a csoportokra normatív, szakmai szempontból elfogadott értékeket határozunk meg, és ezen normatív mércét felhasználva mérjük a kórházak, osztályok teljesítményét. Az osztályozási rendszer alkalmazásának tehát az a lényege, hogy a kórházi eseteket a mérési cél érvényesítésére alkalmas jellemzık függvényében kezelhetı számú, a homogenitási kritériumoknak megfelelı csoportokba sorolja. A megfigyelt eseteket a hozzá tartozó, megfelelıen homogén csoportokra elıre meghatározott normatív jellemzık alapján értékeli. Finanszírozási célra alapvetıen azok az osztályozások alkalmazhatók, amelyek a homogén orvosi szakmai jellemzık szerint meghatározott esettípusokra képesek a várható erıforrásigényt elıre jelezni. Általában igaz, hogy a súlyosabb állapotok ellátása, a kedvezıtlen prognózisú esetek erıforrásigénye jelentısebb, azaz a súlyos állapothoz, rossz prognózishoz magasabb erıforrás felhasználás igénye társul. Elıfordulhat az is, hogy a kedvezıtlen prognózisú, igen súlyos állapot ellátása már nem jár jelentıs kórházi ráfordításokkal, mivel a beteg ellátása során csak tüneti kezelés adható (pl. végstádiumú betegek ellátása).
140 Az egyes csoportok ráfordítás-igényességi súlyszámát az adott csoport tényleges átlagköltsége és a teljes minta átlagköltségének hányadosaként kell kiszámítani. A súlyszám tehát azt fejezi ki, hogy • egy adott csoport ráfordítás-igénye mennyivel alacsonyabb vagy magasabb az átlagköltségnél, illetve • milyen a csoportok egymáshoz viszonyított költségigénye. Két betegségcsoport súlyszáma lehet teljesen azonos, miközben az ellátás jellege teljesen különbözı. Pl. az egyik betegségcsoport ellátása rövid idıtartamú, magas ráfordításigényő ellátás, míg a másik betegségcsoport hosszú idıtartamú ellátást igényel ugyan, de alacsony napi ellátási költséggel. Az ellátás várható költségigényét a betegség mellett jelentıs mértékben befolyásolja a beteg részére végzett beavatkozások költsége. Emellett további jelentıs módosító tényezı a társult betegségek fennállása, illetve sok esetben a beteg életkora is. A homogén betegségcsoportok kialakításánál az elsıdleges felosztás az orvosi szakmai szempontok figyelembe vételével készült el. Az orvosi szempontból viszonylag homogénnek tekinthetı csoportokon belül a szakmai ismérveket (betegség, beavatkozás, életkor, stb.) szem elıtt tartva jött létre az esetek olyan csoportosítási rendszere, amelyben egy-egy csoportba a teljes ráfordítás-igényesség mértéke szerint is homogén esetek kerültek. HBCS besorolási elvek • •
•
•
• •
A besorolás alapvetı meghatározó szempontja a fıdiagnózis. A besorolás során elsıként a betegség alapján meghatározható betegség fıcsoportot határozzák meg. Meghatározott beavatkozások az ápolást indokló fıdiagnózis mellett elsıdleges besorolási tényezık lehetnek. Ilyen lehet az a beavatkozás, amelynek költsége egy megadott értéknél magasabb (pl. legalább az ellátás költségének 10%-át meghatározza), elvégzése csak fekvıbeteg intézetben, egy napot meghaladó folyamatos felügyelet mellett kerülhet sor. Ezen okok miatt nem lehet besorolási tényezı a laboratóriumi vizsgálatok, röntgen vizsgálatok jelentıs része. Az elsıdleges besorolási szempontnak számító beavatkozások jelentıs része mőtét. Az elsıdleges besorolási tényezınek számító ápolást indokló fıdiagnózis mellett a társult betegségek meghatározott köre, a beteg életkora, további sorsa, újszülött testsúlya besorolást módosító tényezı. A HBCS rendszer meghatározott beavatkozásokat másodlagos besorolási tényezıként kezel. Ezek olyan beavatkozások, amelyek meghatározott ápolást indokló fıdiagnózissal együtt való elıfordulása egyértelmően jelzi, igazolja a preferálandó magas szintő ellátás elvégzését, vagy egy speciális ellátási esemény megvalósítását. Ezen ellátások sokszor önálló csoportot képeznek. Nem célszerő a szolgáltatás egységek, csoportok számát jelentısen megemelni, mert a túl sok csoport alkalmazása rontja a rendszer áttekinthetıségét. A nagy esetszámban elıforduló ellátás típusokat célszerő a BNO szintjén csoportonként megnevezni. Azokat az ellátás típusokat, amelyek átlagos költségigénnyel országosan ritkán, de különbözı kórházakban közel egyforma valószínőséggel jelennek meg, nem célszerő önálló csoportba tenni, hanem fıcsoportonként megkülönböztetve és összevonva „egyéb” kategóriába kell besorolni.
141 Új HBCS csoportok létrehozása •
•
Új csoport képzésének elıfeltétele, hogy a módosítással a csoportok homogenitása a kiválasztott jellemzık függvényében növekedjen. Általános követelmény a szakmai és a várható erıforrás-igényesség szerinti homogenitás növelése. Új csoportot akkor szükséges létrehozni, ha az esetek száma országosan jelentıs. Meg kell különböztetni a koncentráltan, kevés szolgáltatónál ellátott esetcsoportok kezelését az országos tendencia szerinti, kórházak többsége esetén egyforma valószínőséggel megjelenı esettípusoktól.
Finanszírozási kategóriák egy homogén betegségcsoporton belül Minden homogén betegségcsoporton belül az alábbi finanszírozási kategóriákat kell megkülönböztetni: • Rövid ellátási eset: Rövid ellátási eset egy homogén betegségcsoportba tartozó fekvıbeteg ellátási eset, ha az ápolás idıtartama nem érte el az adott homogén betegségcsoport ellátására megszabott alsó határnapot. Ebben az esetben az ellátás után a szolgáltató részére nem számolható el a teljes ellátás díja, csak az adott csoport mindenkor aktuális díja és az alsó határnap ápolási idı hányadosaként meghatározott egynapi díjtétel és és a tényleges ápolási idı szorzatának megfelelı összeg. • Átlagos ellátási eset: Átlagos ellátási eset az a fekvıbeteg ellátási eset, amelynek az ellátási idıtartama az adott homogén betegségcsoport alsó- és felsı határnapja által behatárolt, a határnapokat tartalmazó intervallumon belül volt. A határokon belül – függetlenül az ápolás tényleges idıtartamától és a felmerült tényleges költségektıla szolgáltató részére a homogén betegségcsoport súlyszámával arányos, mindenkori aktuális normatív díj (országos alapdíj x súlyszám) számolható el. • Hosszú ellátási eset: Hosszú ápolási eset, ha az ápolás idıtartama meghaladta az adott homogén betegségcsoport felsı határnapját. A hosszú ápolási esetet a szabályok megengedik, de a finanszírozás nem ösztönzi ezeket. A hosszú ellátási esetekre a szolgáltató • megkapja a homogén betegségcsoport teljes díját a felsı határnapot is magába foglaló idıtartamra, illetve • ezen felül a felsı határnapot meghaladó idıtartamra a hosszú ápolás típusa szerint meghatározott összeg számolható el az idıtartam x napi díj számítás alapján. (Ahol a hosszú ápolás típusa szerint meghatározott összeg alacsonyabb, mint az átlagos ellátási eset egy napra esı díja.)
Vertikális kommunikáció az egészségügyben Vertikális kommunikáció alatt a fenntartó, finanszírozó és a felügyeleti szervek felé történı információszolgáltatást értjük. Ez lehet rendszeres (többnyire kétirányú) és lehet eseti (jellemzıen egyirányú) kommunikáció. A rendszeres kommunikáció egyre többször jelent elektronikus kommunikációt, mely azonban többnyire lemezen történı adatcsere. Ma még a hálózati kommunikáció ritkább és nem rendszeres.
142 A kommunikáció fıbb formái: • Teljesítményjelentések a finanszírozó számára, melynek keretében döntıen havonta történı jelentésrıl van szó, melyben a szolgáltató az általa végzett ellátási esetekrıl meghatározott adatokat közöl megfelelı formában, melyek alapján megállapítható az intézet adott idıszakban nyújtott teljesítménye. A visszafelé irányuló kommunikáció részben a beküldött adatokban talált hibák jegyzéke, részben pedig az elfogadott teljesítmény visszaigazolása, illetve az elfogadott teljesítmény alapján számított finanszírozási összegrıl szóló értesítés. Jelenleg a fekvıbeteg ellátás adatait az Egészségügyi Minisztériumhoz tartozó Gyógyító Ellátások Országos Informatikai Központja (GYOGYINFOK), míg a járóbeteg szakellátás adatait a megyei egészségbiztosítási pénztárak győjtik (MEP). • Éves statisztikai jelentések az ágazatirányítás számára. Ezeket többnyire a Központi Statisztikai Hivatal (KSH) győjti össze. Az adatok egy része a havi finanszírozási adatokból elıállítható, más részét az Országos Statisztikai Adatgyőjtési program (OSAP) elıírásai alapján a szolgáltatók a KSH-nak megküldik. Megemlítendı, hogy léteznek szakterületek, melyek kormányrendelet alapján további országos hatáskörő szervezetek felé tartoznak meghatározott tartalmú éves beszámolóval, mint például a radiológiai, onkoterápiás és izotópdiagnosztikai egységek az Országos Radiológiai és Sugárfizikai Intézet (ORSI) részére kötelesek adatokat szolgáltatni. Ezen fentebbi adatszolgáltatások nagy hátránya, hogy nincs visszafelé irányuló kommunikáció, valamint döntıen papíralapú információszolgáltatás történik. • Gazdálkodási adatok továbbítása a fenntartóhoz, mely keretében a szolgáltató félévenkénti pénzügyi beszámolót küld. A visszafelé irányuló adatáramlás a fenntartónak a gazdálkodásra, költségvetésre vonatkozó elvárásait, elıírásait tartalmazza. Sajnos ez a fajta kommunikáció jelenleg zömében papíralapú, de a gazdasági beszámolók egy része már elektronikus úton történik.
Kötelezı adatszolgáltatás, beküldési rekordképek A kötelezı adatszolgáltatás a hagyományos rendszerben manuális formában, adatlapok kitöltésével (1. és 2. sz. melléklet), az erre épülı adatgyőjtési és adatfeldolgozási technikákkal, számtalan hátránnyal, problémával valósult meg. Ahogyan már említettem, az egészségügyi ellátás általános statisztikai rendszerét az Országos Statisztikai Adatgyőjtési Program (OSAP) szabályozza. Az informatikai technikai fejlesztési lehetıségek bıvülésével (olcsóbb árak, nagyobb teljesítmény, elektronikus kommunikációs lehetıségek) megkezdıdött az a folyamat, amelynek célja a rendszerben kitőntetett jelentıségő szereplık, a köztük lezajló legfontosabb események bázisadataira vonatkozó elıírások (központi szabványok) kidolgozása, bevezetése; a bázisadatokra alapozott számítógépes beszámolási rendszer kiépítésével a manuális rendszerek kiváltása. Az információrendszer felépítése szempontjából kitőntetett szereplıknek és eseményeknek tekintendık a népesség egészségi állapotát, az egészségügyi szolgáltatók tevékenységét, igénybevételét reprezentáló, a megfelelı ismereteket biztosító egyedek és események. Az egészségügy szereplıi közötti adatáramlás egyik alaptípusát képviseli az egészségügyi szolgáltatók és a szakmai felügyelet, ellenırzést ellátó intézmények, valamint a finanszírozó közötti adatáramlás. A köztük megvalósuló kommunikációs
143 kapcsolat jelentıs része rendszeres, kötelezı, jogszabályban szabályozott, elrendelt adatszolgáltatási kapcsolat. A kommunikációs kapcsolatok fontossága túlmutat azon, hogy meghatározott irányító, felügyelı, finanszírozó szerv számára elegendı adatot biztosítsanak. A kötelezı adatszolgáltató rendszernek • be kell épülni az ágazati adatszolgáltatási rendszerbe, • használni kell ıket minden olyan elemzésben, amely a rendelkezésre álló erıforrások, az igénybevétel, az ellátás minısége, a népesség egészségi állapota elemzésére irányul, • használatuk kiterjed az adatszolgáltatást elsıdlegesen elrendelı szervezeteken túl minden, az egészségügyi ágazatban mőködı vagy vele kapcsolatban álló szervezetre is. A beküldési rekordkép az elektronikus adatszolgáltatás olyan szabályozott formája, amelyben az egészségügy irányítási szervezetei jogszabályi szinten meghatározzák az egészségügyi rendszer részvevıi számára az adatszolgáltatás elektronikus módon történı teljesítésének módját, formáját, tartalmát. (3-5. sz. melléklet) A beküldési rekordkép a szabványosítás, az egységesítés speciális formája. A kommunikációs szabványosítás, egységesítés mindig arra irányul, hogy egy többszereplıs kapcsolatban anélkül lehessen zökkenımentesen együttmőködni, hogy a résztvevık egyenként egyeztetnék egymás között a kommunikáció módját. Ebben az esetben az irányító szervezetek jutnak egyezségre abban, hogy a részükre szükséges információkat milyen módon kérik. A többcélúság érvényesítése magával hozza, hogy a beküldési rekordképek tartalma lefedi az adott esemény, egyed összes olyan bázisadatát, amely a külsı, felfelé irányuló kommunikációban megjelenhet. Ez azonban nem zárja ki azt, hogy a beküldési rekordkép más kapcsolatokban (pl. kórház-kórház, kórház-háziorvos) is betöltsön meghatározott kommunikációs szerepeket. Követelmények •
•
• •
40
Az egységesség elve alapján a már meglévı, az egyes adatelemekre vonatkozó szabályokat, nemzetközi elıírásokat figyelembe kell venni. A kommunikációra vonatkozó nemzetközi szabványok lehetnek: • Nem kötelezı ajánlások: gyakran elég nagy szabadságot biztosítanak az alkalmazásukban, ennek ellenére segítséget adhatnak a beküldési rekordképek struktúrájának kialakításában. • Kötelezı elıírások: elsısorban egyes adattípusokra, kódrendszerekre vonatkozóan vannak olyan kötelezı elıírások, amelyeket a nemzeti és a nemzetközi adatszolgáltatásokban is érvényesíteni kell (pl, BNO kódrendszer a betegségek meghatározására, a haláloki diagnózisok típusai, a perinatális40 halálozás definíciója, stb.). Elégítse ki valamennyi irányító szervezet igényét. Egy eseményre ne legyen többféle beküldési elıírás csak azért, mert néhány adat kódolásában, tartalmában nem történt koordinálás. A beküldési rekordkép tartalma legyen megfelelı az adott esemény releváns jellemzıinek megismeréséhez, azaz fedje le a bázisadatok körét. Alkalmazása legyen költséghatékony. Az adatszolgáltatás biztosítása megoldható teher legyen minden adatszolgáltató számára. A küldendı adatok elıállítása, illetve születés körüli
144 a küldendı adatok elıállításához szükséges adatok beszerzése lehetıleg épüljön be a napi rutin ügyviteli folyamatokba.
Az információrendszer használatának szabályozása
Az egészségügyi adatkezelés újraszabályozásának szükségessége Az egészségügyi adatkezelés szabályozása az utóbbi években erısödı problémaként jelentkezett. Ennek okai összetettek. Egyik oka az információs- és kommunikációs technológia fejlıdése. Az elmúlt évtized mőszaki-technológiai fejlıdése megteremtette annak a fizikai alapját, hogy az információtechnológiai kérdések szabályozottak legyenek. A számítástechnika általános fejlıdése lehetıvé tette az elektronikus adatkezelés tömegessé válását. Ennek feltétele volt az adatkezelı és adattároló rendszerek fejlıdése és teljesítmény/ár mutató javulása. Ez tette lehetıvé az elektronikus adatkezelés és az élımunka költségarányainak megváltozását, azaz az elmúlt évek fejlıdése kapcsán az elektronikus adatkezelés nem csak szakmai elınyöket nyújt, de az információtechnológiai rendszerek költséghatékonyabb feldolgozhatóságot és elérhetıséget biztosítanak. Az információtechnológia fejlıdésében bekövetkezett másik alapvetı változás a kommunikáció fejlıdése, az adatforrások decentralizálhatósága és központi hálózati adatbázissal való összeköttetésének lehetısége. A kommunikáció fejlıdése, az információk globalizációja egyrészt nagyban segíti az egészségügyi ellátás hatékonyságát, de az információk elérhetısége ugyanakkor illetéktelen hozzáférés lehetıségét is megsokszorozta, így felértékelıdnek az adatvédelem, adatbiztonság kérdései is. Az adatvédelmi problémák felerısödésének másik oka a személyiségi jogok általános felértékelıdése. Ennek részben általános társadalmi, másrészt ágazaton belüli okai vannak. A XX. században kialakult „modern állam” eszméjének egyik alappillére a magánszféra tiszteletben tartása, a polgárok információs önrendelkezési jogának tiszteletben tartása. Európa nyugati felében ez a fejlıdés szervesen ment végbe, így jogi szabályozása is a társadalmi és technológiai fejlıdéssel együtt változott. Magyarországon 1990. elıtt az államberendezkedés leértékelte a magánszféra szerepét és jogait, az egyének információs önrendelkezési jogát. Az adatkezelés tekintetében ez a tény a lakosság által zömmel elfogadottá vált, és a lakosok nem érezték sértınek személyes adataik nyilvános, vagy nem megfelelı bizalmasságú kezelését. Elég arra gondolni, hogy a személyi szám széleskörő nyilvános használata a rendszerváltásig alapvetıen nem váltott ki komoly ellenérzést a lakosságból. A rendszerváltással megindult a magánszféra, a személyiségi jogok felértékelıdése mind a politikai vezetés, mind a lakosság körében. Hasonló értékrend váltás zajlott le az egészségügyben is. A szocialista rendszer az ellátás tekintetében maximalista ígéretet tett, de a betegek joga gyakorlatilag csak az ellátás elfogadására korlátozódott. A rendszer zártsága miatt e területen a
145 szemléletváltás lassabban ment végbe, de a 90-es évek második felétıl felértékelıdtek a betegjogok és az etikai kérdések, így az új egészségügyi törvény már egy másfajta, korszerő betegjog alapjait rögzítette. Magyarországon a személyiségi jogok felértékelıdésének idıpontja nagyjából egybeesett az információtechnológia robbanásszerő fejlıdésével, terjedésével, és ez a két tényezı együttesen elkerülhetetlenné tette az adatkezelés újraszabályozását.
Az egészségügyi adatkezelést meghatározó környezet Az egészségügyi adatkezelést bonyolult elıíráshalmaz szabályozza. Ezek egy része jogszabály (törvények és rendeletek), más részük szerzıdéseken alapul (pl. finanszírozási szerzıdés), illetve a maradék részük az intézmény által lefektetett helyi szabályozás (adatkezelési szabályzat). Törvények Az egészségügyi adatkezelés tekintetében három törvénynek van meghatározó szerepe. Az elsı az 1992. évi LXIII. törvény a személyes adatok védelmérıl és a közérdekő adatok nyilvánosságáról szóló törvény. Ez tekinthetı az „adatkezelés alkotmányának”, azaz általánosságban ez rögzíti az adatvédelem és adatkezelés általános alaptételeit, valamint az információs önrendelkezési jog alapelveit. Szintén ez a törvény rendelkezik a közérdekő adatok nyilvánosságáról is, ami az egészségügy szempontjából különleges fontosságú, hiszen a közpénzek felhasználása és az egészségi állapot személyekhez nem köthetı adatai (KSH és GYOGYINFOK adatok) közérdekő adatnak számítanak, tehát hozzáférhetıségüket biztosítani kell. A másik fontos törvény az 1997. évi XLVII. törvény, az egészségügyi és a hozzájuk kapcsolódó személyes adatok kezelésérıl és védelmérıl szóló törvény. Ez az adatkezelés általános szabályozását figyelembe véve az 1992. évi LXIII. törvény felhatalmazása alapján részletezi és szabályozza az egészségügyi adatkezelést. Ez az összefüggés igen fontos, hiszen az 1997. évi XLVII. törvény így nem terjeszkedhet túl az adatkezelés általános szabályozását meghatározó 1992. évi LXIII. törvény által szabályozott területeken, ezért az egészségügyi adatkezelésben a betegek jogait alapvetıen az egészségügyrıl szóló, 1997. évi CLIV. törvény határozza meg. Ezen kívül még érdeminek tekinthetı az 1993. évi XLVI. törvény a statisztikáról, illetve a végrehajtás elveit rögzítı 170/1993. (XII. 3.) kormányrendelet, az egészségügyi adatkezelés szempontjából a gyakorlatban azonban ennek évente megújuló technikai végrehajtási rendelete, az OSAP ismerete fontos. Rendleleti szint Az 1997. évi XLVII. törvény végrehajtását jelenleg „az egészségügyi és a hozzájuk kapcsolódó személyes adatok kezelésének egyes kérdéseirıl” címő, 62/1997. (XII. 21.)
146 számú NM rendelet szabályozza. Ez a rendelet alapvetıen három területen segíti a törvény értelmezését: • az adatvédelmi szabályzat kötelezı elemeinek felsorolásával meghatározza az adatkezelés általános elvárásait, • rögzíti a teendıket bőncselekménygyanús esemény kapcsán, • és részletezi a kötelezı megırzési idın túli teendıket. Az OSAP a statisztikáról szóló törvény évenként megújuló, aktualizált, kormányrendelet szintő végrehajtási rendelete, amely ágazatokra bontva közli a statisztikai célból elrendelt adatszolgáltatásokat. Az OSAP alapvetıen nem szakmai, hanem statisztikai célból elrendelt adatgyőjtéseknek az összefoglaló felhatalmazó jogszabálya. Egyéb meghatározók A jogszabályok mellett az egészségügyi adatkezelésben számos egyéb meghatározó is található. Bár még nem vagyunk EU tagok, de az informatikai fejlesztések egységesítése és várható tagságunk miatt lényeges az EU szabványok és ajánlások ismerete, illetve figyelembe vétele. Az adatkezelés meghatározói között természetesen jelentıs az OEP adatigénye, és erre nem minden részletében jogszabályban rögzített, hanem jó néhány területen az OEP szerzıdésekben meghatározottak az irányadók, természetesen a jogszabályi kereteken belül. Az adatkezelés során tekintetbe kell venni az Informatikai Tárcaközi Bizottság 8. sz. ajánlását az informatikai biztonságról. Az adatkezelés tényleges formájának szabályozása intézmény-specifikus, és azt az intézményenként egyedi adatvédelmi vagy adatkezelési szabályzat tartalmazza.
Az egészségügyi adatkezelés részletes szabályozása A rendelet az egészségügyi és hozzájuk kapcsolódó személyes adatok kezelésérıl és védelmérıl szóló 1997. évi XLVII. törvény egyik végrehajtási utasítása, amely az egészségügyi ellátószolgálat adatkezelési kérdéseinek részletes szabályozását tartalmazza. Mivel a törvény az adatkezelések technikájáról, az adatvédelem kérdéseirıl igen felületesen, általánosságokban, irányelvek szintjén nyilatkozik, ezért volt szükséges egyes kérdéseket rendeleti szinten szabályozni. A törvény egyik fontos alapelve a médiafüggetlen szabályozás, azaz az adatvédelemmel kapcsolatos elvárások nem függenek az adatkezelés technikájától, tehát papíralapú és elektronikus dokumentáció esetén egyaránt érvényesek. Az adatkezelés technikája ma Magyarországon nem szabályozott, azaz a papíralapú és elektronikus dokumentáció, valamint ezek tetszıleges kombinációja egyaránt
147 megengedett. Ebbıl következik, hogy a gyakorlatban a dokumentációs rendszerek variációs lehetıségei igen nagyok, és lehetetlen elkészíteni egy olyan részletes technikai szabályozást, ami valamennyi életszerő helyzetre egyaránt alkalmazható lenne. Teljesen más adatbiztonsági szabályozást igényel például a kartonok tárolása, mint a mágneses adathordozóké; de még a kartonok tárolásának is más és más szabályai vannak eltérı tőzveszélyességi osztályba sorolt helyiségekben. Mindebbıl következik, hogy részletes szabályozás nem mőködhet azon az elven, hogy a rendelet részletesen felsorolja, hogy mikor, milyen körülmények között, milyen védelmi és biztonsági szabályokat kel betartani. Az adatvédelem tehát csak adott intézményi szinten értelmezhetı, így a rendelet alapvetıen az intézményi adatkezelési és adatvédelmi szabályzat elemeinek szabályozására épül, a konkrét szabályozás elvégzése már az intézmények dolga. Fontos annak rögzítése, hogy e tekintetben minden önálló szervezető egészségügyi ellátóhely intézménynek számít, azaz a háziorvosi vagy védınıi szolgálatoknak ugyanolyan elvek szerint elkészített adatkezelési és adatvédelmi szabályzattal kell rendelkezniük, mint a kórházaknak vagy klinikáknak. Miután az egészségügyi munkahelyek intézményen belül is eltérı adatkezelési technikákat alkalmazhatnak, a törvény bevezeti az adatkezelési rendszer fogalmát. Az adatkezelési rendszer alatt az egységes célból, meghatározott feladattal, meghatározható adatkezelık által végzett egységesen szervezett adatkezelési rendszereket értjük. Ez lehet például egy kórházi osztály vagy részleg, de akár több részleg együtt is, ha az adatkezelési rendszerük közös. Egy háziorvosi rendelı egyetlen praxis esetén feltétlenül egy adatkezelési rendszert alkot, de ha egy rendelıben két praxis eltérı technikával, adatait külön kezelve dolgozik, akkor az két külön adatkezelési rendszernek számít; míg ha csoportpraxist alkotva egységes információs rendszerben dolgozik több praxis, akkor a csoportpraxis együtt alkot egy adatkezelési rendszert. Azt, hogy egy intézményben hány adatkezelési rendszer mőködjön, az intézményvezetı köteles meghatározni.
Az adatkezelés általános szabályai Az adatkezelések részletes szabályait az egészségügyi szolgáltató által készített adatkezelési szabályzat tartalmazza. Az adatkezelési szabályzat elkészítéséért és karbantartásáért az intézményvezetı felelıs. Az adatkezelési szabályzat kötelezı tartalmi elemei • • •
az egészségügyi adatok védelmét biztosító hozzáférés szabályozása az egészségügyi adatok integritásának megóvása az egészségügyi adatok elérhetıségének biztosítása és az adatszolgáltatás szabályozása
148 Az adatkezelési szabályzat tartalma: 1. az adatkezelési rendszer általános biztonsági elıírásai az adott egészségügyi szolgáltatónál 2. az adatkezelési rendszer biztonságának és kezelésének részletes szabályozása 2.1. az adatvédelmi felelıs jogai és kötelezettségei 2.2. az adatkezelési rendszer környezetének védelme 2.3. az adatok sérülésének, illetve elvesztésének megelızésére, következmények felszámolására tervezett intézkedések 2.4. az adatkezelési rendszer sérülése, illetve károsodása esetére tervezett intézkedések 2.5. az adatok eltulajdonítása elleni védekezés szabályai 3. a hozzáférés szabályozása 3.1. az adatkezelı azonosítása, az adatkezelési rendszerbe történı belépés, illetve kilépés 3.2. az adatkörök csoportosítása adatkezelık szerint 3.3. az adatkezelık jogosultságának nyilvántartása 4. az egészségügyi dokumentációnak az adott adatkezelési rendszerben történı ellenırizhetısége 4.1. az adatkezelési rendszer adminisztrálásának szabályozása 4.2. az adatok eredetének azonosíthatósága 4.3. az adatok pontosságának, valódiságának mérése 4.4. az adatkezelési rendszerbıl, illetve az abba irányuló adatforgalom szabályozása 5. az adatkezelési rendszer mőködési, mőszaki megbízhatósága 6. az adatkezelési rendszer fenntartásának mőszaki szabályozása 6.1. az adatkezelési rendszer karbantartásának szabályozása 6.2. az adatkezelési rendszer dokumentálására vonatkozó elıírások szabályozása 6.3. az adatkezelési rendszer megváltoztatásának szabályai, átmeneti rendelkezések a mőszaki változtatás és fejlesztés idıszakára 7. az adatkezelıkre vonatkozó szabályok 7.1. az adatkezelık munkavégzésére irányuló jogviszonyával összefüggı adatvédelmi vonatkozású kérdések szabályozása 7.2. az adatot kezelı és adatkezelési rendszert fenntartó, illetve fejlesztı feladatkörök elválasztása 7.3. az adatvédelmi képzés szabályozása 7.4. az adatvédelmi jelentési kötelezettség szabályozása 8. az egészségügyi dokumentáció, illetve a zárójelentés tárolásának, megsemmisítésének, archiválásának rendje Az adatkezelési szabályzatot szükség szerint, de legalább háromévenként felül kell vizsgálni.
Az adatvédelem szintjei Az adatvédelmet egy hármas kritériumrendszerben kell szemlélnünk: • Az adatok elérhetıségének biztosítása: Biztosítani kell, hogy a megfelelı embernek a kellı idıben a számára indokolt mértékben rendelkezésére álljanak a számára
149
•
•
szükséges adatok. Ennek feltétele a jól kiépített számítógép hálózat, mely folyamatos elérést biztosít az adatbázisok felé. Hozzáférés szabályozása: Ennek célja az illetéktelen hozzáféréstıl való védelem. A hozzáférés akkor megfelelıen szabályozott, ha az információkhoz mindenki jogosultságának mértékében hozzáfér, de senki sem férhet hozzá illetéktelenül az adatokhoz. Az illetéktelen hozzáféréstıl való védelem alapvetı és leggyakoribb eszköze a jelszavas védelem, de ez önmagában sok esetben nem elégséges, ezért kombinált két-vagy többkulcsos eszközök használata válik szükségessé (pl. jelszó + azonosító kártya). Az adatvédelem fontos kérdése a jogosultságok pontos és átgondolt definiálása. Az adatok integritásának megóvása: Ez az adatok sérülésmentes, értelmezhetı megóvását, elsısorban az adatokkal telt adathordozói fizikai megóvását jelenti, valamint meghatározott idıközönként a rendszertıl fizikailag elkülönülı adathordozóra végzett rendszeres adatmentést.
A MedSolution/400 1.3 New általános ismertetése Az integrált klinikai rendszerekrıl szóló fejezet zárótételeképp álljon itt egy rövid ismertetı a klinikánkon bevezetésének végéhez közelgı, valamint az egész dél-alföldi régióban folyamatosan terjedı MedSol rendszerrıl, bevezetésének körülményeirıl. Ezen leírásnak nem célja megismertetni a Hallgatóval a rendszer használatát, arra külön egy 20 órás képzés és egy 300 oldalas jegyzet szolgál. A Szent-Györgyi Albert Orvostudományi Egyetem41 Orvosi Informatikai Intézete a 80as évek második felétıl egyre erısödı intenzitással foglalkozik a betegellátás területén képzıdı adatok számítógépes rögzítésének és feldolgozásának kérdéseivel, melynek eredményeképp 1990-re önálló fejlesztésként létrehozott egy járóbeteg nyilvántartási rendszert, melyet a MedSol ambuláns része mára már kiváltott. A fekvıbetegek nyilvántartására a budapesti SOTE42 BFEL rendszerét alkalmaztuk, mely szoftver 1990-es indulását követıen 1995-re már 14 önálló szerveren futott, nem ritkán egy szerver több klinika kiszolgálását végezte. 1993-ra kiépült az orvostudományi egyetem eddigi, egymástól elszigetelt hálózatait összekötı gerinchálózata43, mely az intézetek, helyi szerverek közti kapcsolatot azóta is megbízhatóan biztosítja. Mivel az orvosi célú adatok minél részletesebb és pontosabb elérésével kapcsolatos igények rohamosan növekedtek, a végsı cél egy gyors, hatékony, orvosegyetemi szinten egységes központi adatbázison alapuló adatfeldolgozás volt. Az egyetem az igények, valamint a rendelkezésre álló lehetıségek alapján egy IBM szoftver, a MedSol, és az azt mőködtetı AS/400 számítógép mellett döntött. A MedSol egy átfogó kórházi információs rendszer, mely képes a kórház mőködtetésével, fenntartásával, gyógyító tevékenységével és a finanszírozással kapcsolatos informatikai 41
A SZOTE a szegedi felsıoktatás 2000. január 1-i egyesítésével a Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar (SZTE ÁOK), Gyógyszerésztudományi Kar (SZTE GYTK) és Egészségügyi Fıiskola (SZTE EÜFK) szervezeti egységekként olvadt be a Szegedi Tudományegyetem szervezetébe. 42 Semmelweis Ignác Orvostudományi Egyetem 43 Token Ring hálózat, optikai kábel
150 igényét kielégíteni. A tervezık célja egy olyan általános alap keretrendszer kialakítása volt, amely a felhasználók igényei szerint módosítható, illetve további részekkel kibıvíthetı. A koncepció szerint a központi gépen futó MedSol Release 1.2 programrendszerrel az egyes munkahelyeken lévı, pusztán terminálként funkcionáló PC-k segítségével lehet felvenni a kapcsolatot. Késıbb az eredetileg angol nyelvre megírt 1.3 változat került magyar fordításra. Az elsı fordítások a Szolnok Megyei Kórház illetve a SZOTE Orvosi Informatikai Intézet kooperációja keretében készültek. Ez az elsı magyarított változat azonban csak pár hónapi próbaüzemet futott, mert az 1995-ben megjelent MedSol 1.3 New programrendszer került folyamatos bevezetésre elıbb a SZOTE klinikák, majd Szeged és a környezı városok egyes kórházaiban, szakrendelıiben. Napjainkra a MedSol rendszer kiterjedtsége Csongrád megye határain túlmutat, egyes koncepciók szerint a dél-alföldi régió egységes betegnyilvántartó rendszerévé kívánják fejleszteni. Tekintettel arra, hogy a Szegedrıl induló MedSol rendszerhez hasonló az országban másik nincs, valamint figyelembe véve a rendszer egyre táguló területi lefedettségét, nem zárható ki, hogy idıvel országos szintő egységes nyilvántartó rendszerré nıje ki magát. A MedSol rendszerben a felhasználók különbözı típusa szerint más és más lehet a bejelentkezés után megjelenı elsı, ún. fımenü képernyı, melyen a felhasználó által elvégezhetı funkciók találhatók. A fımenü képernyın szereplı funkciók beállítását a rendszer karbantartói végzik el a munkaadó elıírásai alapján (személyekhez, illetve munkakörökhöz kapcsolódóan). A környezet szempontjait már az installáláskor figyelembe lehet venni, a dialógusképek és az egyéni beállítások a felhasználó igényei alapján alakíthatók ki. Jelen formájában a MedSol 1.3 New hat fı részbıl áll: • Betegnyilvántartás: Feladata a betegek alapvetı adminisztratív adatainak nyilvántartása. Köznapi értelemben tekinthetı a kórlap borítójának vagy az ambuláns lap fejlécének. • Rendelések: A betegre vonatkozó egészségügyi adatokat, utasításokat tartalmazza, a rendelés érvényességének vizsgálatától a végrehajtás érvényesített eredményéig. A rendelhetı tételek a szolgáltatóhoz kapcsolódó adatbázisban találhatók, ezeket kategória, ABC, valamint kód szerinti kereséssel lehet elérni. • Adatszolgáltatás: A mindenkori hatályos jogszabályok szerinti adatszolgáltatás a finanszírozó, a tulajdonos és a felügyeleti szervek részére. • Karbantartás: Ezen belül definiálható a rendszer számára a környezet (osztályok, nıvérállomások, kórtermek, ágyak száma, stb.). Itt kell részletesen definiálni azokat az eljárásokat, melyeket feljogosított személyek elrendelhetnek, illetve végrehajthatnak. • Lelet nyilvántartás: A betegellátás során képzıdött szöveges dokumentumok tárolása, illetve egyéb forrásdokumentumok tárolására vonatkozó információk (pl. röntgenfilmek helye) kezelése. • Gazdasági, ügyviteli modul: Átfogó többszintő raktári nyilvántartási rendszer, automatikus készletmozgás elıre definiált sémák alkalmazásával.
151
Ellenırzı kérdések 1. Melyek az átfogó nyilvántartás elınyei? 2. Kiküszöbölhetı-e a papírforgalom két osztály között? 3. Ismertesse a karonozó mőködését! 4. Melyek a kartonozó rendszer hátrányai? 5. Ismertesse a kórlapot, használatát, a benna található információkat! 6. Melyek a kórlaphasználat hátrányai? 7. Milyen elvárásokat támasztunk az átfogó klinikai informatika rendszerrel szemben? 8. Milyen elvárásaink vannak egy elektronikus beutalás, elıjegyzés kapcsán? 9. Milyen elvárásaink vannak egy elektronikus gyógyszernyilvántartással szemben? 10. Milyen célok indokolják különféle kódrendszerek használatát az egészségügyben? 11. Mi a különbság klasszifikáció és nómenklatúra között? 12. Milyen tényezık hatnak a kódolás pontosságára? 13. Milyen módszereket ismert a kódolt adatok minıségének javítására? 14. Milyen célt szolgál a BNO kódrendszer? 15. Ismertesse a BNO kódrendszer felépítését! 16. Mi a jelentısége a BNO kódrendszerben a tırnek (†) és a csillagnak (*)? 17. Milyen célt szolgál az OENO kódrendszer? 18. Ismertesse az OENO kódrendszer felépítését! 19. Két szomszédos ország OENO kódrendszerének adatai közvetlenül összevethetık? 20. Magyarországon mely szerv végzi az OENO kódok karbantartását a fekvıbeteg. illetve a járóbeteg ellátásban? 21. Az OENO kódrendszer hierarchikus struktúrájában a felsıbb osztályok játszanak-e szerepet a a finanszírozásban? Miért? 22. Milyen célt szolgál a HBCS kódrendszer? 23. Milyen alapelvek szerint épül fel a HBCS? 24. Lehet-e két betegségcsoport súlyszáma teljesen azonos, miközben az ellátás jellege teljesen különbözı? 25. Ismertesse a HBCS besorolási elveket! 26. Mikor kell új HBCS csoportot létrehozni? 27. Mit takar a rövid ellátási eset, az átlagos ellátási eset és a hosszú ellátási eset fogalma? 28. Mit értünk vertikális kommunikáció alatt? 29. Melyek ezek fıbb formái (mely szervek irányába milyen információk áramlanak)? 30. Miért volt szükséges egységes beküldési rekordkép kialakítása? 31. Miért vált szükségessé az egészségügyi adatkezelés újraszabályozása? 32. Az egészségügyi adatkezelés törvényi szabályozása a kérdésrıl miért csak általánosságokban, irányelvek szintjén nyilatkozik? 33. Mit értünk adatvédelem alatt?
152
Radiológiai információs rendszerek
Az egységes rendszerbe integrálhatóság igénye A radiológiai informatikai rendszerrel szemben támasztott követelmények nagymértékben azonosak az integrált klinikai rendszerrel szemben támasztott követelményekkel, hiszen a radiológia is a klinikum szerves része, ezáltal nyilvántartási igényei, adatszolgáltatási kötelezettségei -a speciális kimutatásokon kívül44megegyeznek a klinikum más területén fellépı igényekkel. A radiológiai informatikai rendszerrel támasztott egyik alapkövetelmény, hogy szervesen illeszkedjék az integrált klinikai informatikai rendszerbe. Az egész klinikumot átfogó rendszer megjelenése és elterjedése elıtti radiológiai rendszerek jellemzıen nem integrálhatók a klinikum új informatikai rendszerébe (a fentebb már bemutatott MedSol rendszerbe), ezért annak különálló moduljaként azt a már régóta mőködı rendszer tapasztalatai alapján kell kifejleszteni. A Radiológiai Információs Rendszer fıbb funkciói: • betegvizsgálat ütemezés • beteg regisztráció, beteg követés • vizsgálat regisztráció • fogyó anyag felhasználás regisztráció • leletezés • filmarchívum nyilvántartás • számlázás • TB, ANTSZ, ORSI statisztikák, jelentések • menedzsment információellátása
Területileg egybefüggı elhelyezkedéső radiológia részleg informatikai igényei A területileg egybefüggı elhelyezkedéső radiológia részleg informatikai igényei lényegileg nem terjednek túl egy általános egység informatikai igényein; ugyanazokat és/vagy funkcionálisan ugyanolyan a modulokat és alprogramokat használ, mint az intézmény bármely más egysége. A keletkezı felvételek tárolása egy helyen, egyetlen archívumban történik -feltételezve, hogy a felvételek fizikai tárolásra kerülnek. Gyakorlatilag ilyen területileg egybefüggı elhelyezkedéső radiológia részlegnek 44
Elsısorban az ORSI (Országos Radiológiai és Sugárfizikai Intézet) felé kormányrendeletben foglaltak szerint
153 tekinthetı minden kórház, rendelıintézet radiológiai osztálya. Ezen egységeknél jellemzıen nincs más egységekhez kihelyezett radiológiai egység. Ennek megfelelıen elégséges -és kimondottan célszerő- egyetlen fizikai archívum fenntartása. Ilyen esetben információs szempontból elégséges lehet egy kartonozó rendszerő nyilvántartás, illetve ennek megtámogatása számítógéppel. Azonban mi van akkor, ha területileg nem egységes, hanem szétszórt elrendezéső radiológiai részleggel van dolgunk?
Területileg szétszórt elhelyezkedéső radiológiai részleg informatikai igényei A területileg szétszórt elhelyezkedéső radiológiai részleg eltérı informatikai igényei egyértelmően eredeztethetıek a radiológiai ellátás területileg egybe nem függı kialakításából. Ez megköveteli az egységes, de fizikai helyhez kötötten egymástól különálló archívumok létét a felvétel fizikai hordozójának, a röntgenfilmnek, ultrahangpapírnak, stb. a tárolására. Területileg szétszórt elhelyezkedéső radiológia található például az egyetemünkön, ahol is a Radiológiai Klinika részlegei találhatóak az Újklinikán (általános röntgen, ultrahang, CT -Computer Tomograph-, DSA -Digitális Subtrakciós Angiográfia), az I. sz. Belgyógyászati Klinikán (általános röntgen, ultrahang), a Gyermekgyógyászati Klinikán (általános röntgen, ultrahang), a Nıgyógyászai Klinikán (általános röntgen, ultrahang, mammográfia45), és a Sebészeti Klinikán (általános röntgen, ultrahang). Természetesen azonnal látható, hogy egy ilyen, területileg meglehetıst szétszórt radiológiai intézet nem tarthat fenn pusztán egyetlen, központi archívumot az elkészült felvételek tárolására, ezért azokat részlegenként célszerő tárolni. Éppen ezért a területileg szétszórt elhelyezkedéső radiológiai ellátó szervezet informatikai rendszerével szembeni egyik szignifikáns igény a területileg szétszórt archívumok kezelésének lehetısége.
A képek fizikai helyhez kötöttségétıl mentes rendszer létének igénye A fentiek alapján érezhetı, hogy bár a területileg elszórt archívumokat a radiológia informatika rendszerek igyekeznek egységes rendszerként kezelni, azonban nem tekinthetünk el attól a ténytıl, miszerint is minden részlegnek célszerő saját archívumot fenntartani. Az egyetlen központi archívum fizikailag távol esik a legtöbb részlegtıl, ezáltal a kihelyezett részlegek helyén folyó gyógyítási tevékenységtıl, ezért a képekhez való esetleges hozzáférés meglehetısen idıigényes. A helyi kisebb archívumokban tárolt képek visszakeresése rövid idı alatt megoldható, de sajnos más részleg által elıállított képhez való hozzáférés meglehetısen lassú és körülményes, a kezelést végzı orvos gyorsan csak a szöveges lelethez juthat hozzá. Mi lenne hát a megoldás? Egy központi archívum, amelyhez távolságtól független gyors elérhetıség tartozik. Ilyen pedig nincs. Vagy mégis?
45
Emlıvizsgálat
154 A probléma megoldása a digitális képtárolás és archiválás. A vizsgálatok során keletkezı képanyagot -a beteg egyéb adataihoz hasonlóan- egy központi számítógépen kell tárolni, amelyhez való hozzáférés kellıen gyors, és a hálózatba kapcsolt számítógépeken a távolság sem jelent problémát. Mindehhez azonban szükség van olyan vizsgáló modalitások és vizsgáló eszközök meghonosítására, amelyek képesek a vizsgálat során keletkezı képi információt számítógép számára feldolgozható, digitális formában rendelkezésre bocsátani. Továbbá szükséges részlegenként legalább egy, de a teljes digitális képtárolásra és leletezésre átállva célszerően annyi grafikailag a leletezéshez megfelelı kiépítettségő számítógép, amennyivel a folytonos munkavégzés, leletezés megoldható. Célszerő az effektív gyógyító tevékenységet ellátó intézeteknél is legalább egy képmegjelenítı állomás telepítése, ahol a kezelést végzı orvosok -az integrált klinikai rendszerben birtokolt jogaiknak megfelelıen- a radiológia munkaerejének lekötése nélkül maguk meg tudják tekinteni a felvételeket.
155
Orvosi digitális képfeldolgozás A képfeldolgozás kialakulásában és fejlıdésében a két húzóágazat a hadicélú felhasználás, illetve az orvosi alkalmazások. A különbözı módszerekkel készült képek számítógépes feldolgozásáról az elsı publikációk a hatvanas évek elején-közepén jelentek meg (Butler 1963, Narasimahn 1964.), melyek viszonylag kései megjelenését minden bizonnyal nem az ilyen irányú kutatások késıi megindulásával, hanem sokkal inkább az elért eredményeknek haditechnikai okokból történı titkosításával magyarázhatjuk (pl. mőholdfelvételek kiértékelése). Az elsı eredmények megjelenése után gyorsan növekedett a számítógépes képfeldolgozás témakörében írt dolgozatok száma, melynek következtében 1969-ben megjelent az elsı általános monográfia (Rosenfeld). 1969-ben Magyarországon elsıként indult meg ezen a téren a kutatás a szegedi SZOTE I. sz. Belgyógyászati Klinikájához tartozó Izotópdiagnosztikai Laboratóriumban végzett szcintigráfiás vizsgálati képek feldolgozására a JATE Matematikai Tanszékével közösen. Az együttmőködés mind jelentıs tudományos sikereket, mind pedig kézzel fogható gyakorlati eredményeket ért el, valamint több doktori és kandidátusi értekezésnek szolgált alapjául. Az orvosi alkalmazások célja részben különbözı orvosi képalkotó rendszerek képeinek javítása, részben a nagytömegő laboratóriumi (mikroszkópos) vizsgálatok elvégzésének, kiértékelésének automatizálása volt.
Az orvosi digitális képfeldolgozás elınyei: • • • • • • • • • • •
képi és szöveges információ együttes kezelhetısége exponálási hibák kiküszöbölése nagyobb érzékenység, ezáltal kisebb sugárdózis képfúzió (több modalitás képei egy képen) alacsonyabb üzemeltetési költségek minimális helyigény (szükségtelen filmarchívumok) további utómunkák lehetısége (postprocessing) kiküszöbölhetı a filmelıhívás korlátlan számú eredeti minıségő másolat távkonzultációk, teleradiológia tudományos feldolgozás támogatására kiválóan alkalmas
156
Az orvosi digitális képfeldolgozás hátrányai: • • • • • • •
magas beruházási költségek plusz munkafolyamat az analóg modalitások képek digitalizálása hardverfüggıség számítástechnikai eszközök (hardver) gyors elavulása képformátumok közti inkompatibilitás kezelıszemélyzet átképzése teljes szemléletváltás
A digitális kép fontosabb tulajdonságai Hogyan is épül fel a digitális kép? A digitális kép apró képpontokból, ún. pixelekbıl (picture element) áll, melyek további képelemekre nem bonthatók. Ezeket a képpontokat két fontos adat jellemzi, úgymint a helyük és a színük. A képpontok (pixelek) szabályos rendben, egy téglalapra feszített nézetrácsos háló négyzeteiként helyezkednek el szigorúan sorokba és oszlopokba szervezve. Kellıen távolról szemlélve ezek a pixelek látványukban már nem különülnek el egymástól, hanem egymással összemosódnak és egyetlen képként állnak össze agyunkban. A felbontás A digitális kép sorokba és oszlopokba rendezett pixeleinek száma adja a felbontást. Pl. a 640x480-as (szabvány VGA) felbontás azt jelenti, hogy függılegesen 640 oszlopnyi képpont van egymás mellett, és 480 sor van egymás alatt-felett. 640 oszlop egymás mellett 1
480 sor egymás alatt-felett
480
1
640
157 Gondolom jól érezhetı, hogy minél nagyobb a felbontás (minél több pixel alkotja a képet), annál jobb minıségő képhez jutunk. Lássunk rá példát! Figyeljük meg a felbontás növelésének hatását a kép minıségére!
A színmélység A digitális képnek a felbontáson kívül másik fontos jellemzıje a színmélység. Színmélység alatt azt értjük, hogy hány egymástól eltérı szín megjelenítésére van lehetıségünk. Vegyünk példának okáért egy fekete-fehér röntgenképet, ahol is minden pixelhez rendeljünk hozzá egy számot annak világosságával arányosan. Rendeljünk mondjuk 0-t ahhoz a pixelhez, amelyik fekete, és teszem azt 9-et ahhoz, amelyik fehér. Akkor ugye el tudjuk képzelni, hogy az 5 középszürke, a 2 sötétszürke, míg a 8 világosszürke árnyalatot jelöl. Mivel a 0-9 számokkal pontosan 10 féle szürkeségi árnyalatot tudunk leírni, ezért ennek a rendszernek a színmélysége 10 szín (fekete-fehér rendszer esetén nevezzük 10 szürkeárnyalatnak). Persze 10 helyett lehetne 100 vagy 1.000 eltérı árnyalatot megkülönböztetni. Mivel a számítógép kettes számrendszerben dolgozik, ezért érdemes a színmélység értékét 2 egészkitevıjő hatványai közül megválasztani. 1 biten pl. csak a fekete és a fehér színő pixelek kerülhetnek letárolásra, 2 biten ezeken kívül még két köztes szürkeárnyalat is helyt kap, vagyis összesen 4 árnyalat. A radiológiai képalkotásban elterjedt a 256 szürkeárnyalatos színmélység alkalmazása, ami pontosan 8 biten ábrázolható. (Ugye nem felejtettük még el, hogy 8 biten 28 azaz 256 egymástól eltérı állapotot tudunk leírni 0-tól 255-ig terjedı számokkal?) Ezt a színmélységet nevezzük 8 bites színmélységnek. Nézzünk hát erre is szemléltetı példát!
158 Az elsı kép 2 bites színmélységő, azaz összesen 4 eltérı árnyalat található meg rajta; a második kép 8 bites színmélységő, vagyis 256 eltérı árnyalatot tartalmaz.
Színes képek, színrendszerek A színes képek felépítése megegyezik a fekete-fehér képekével avval a különbséggel, hogy míg a fekete-fehér képek esetében egy pixelrıl elég volt csak a fényességét eltárolni, addig a színes képek esetében a pixelek színértékét is meg kell adni. Színes képek, grafikák esetében jellemzı színmélységek: • 8 bit, amelyen 256 különbözı színárnyalatot tudunk eltárolni • 16 bit, több mint 65.000 színárnyalattal -ezt a színmélységet nevezik high colornak • 24 bit, több mint 16 millió színnel -ennek neve pedig true color A színpalettás képek A színes képek egyik fajtája az ún. palettás képek, amelyek rendelkeznek egy színpalettával, és a képen lévı pixelek színeiket kizárólag errıl a palettáról vehetik. A paletták általában 256 színőek, de lehetnek 65.000 feletti (65.536) színőek is. A palettán lévı színek érdekessége, hogy azok színmélysége 24 bit, azonban mivel a paletta jellemzıen csak 256 (vagy 65.536) elemő, ezért a képen nem jelenik ennél több szín. Jó palettázás esetén a high color színmélységő képek már kimondottan fotorealisztikus hatást kelthetnek. A jó minıségő 24 bit színmélységő képek már fotorealisztikusak lehetnek látványukban. A 24 bit tulajdonképpen 3x8 bit, vagyis három alapszín egyenként 256 fokozatú együttesébıl áll elı (256x256x256=16.777.216). Azt azonban érdemes megjegyezni, hogy hiába konvertálunk át pl. egy 8 bites (256 színő) képet 24 bites színmélységre, attól a képen ugyanúgy csak 256 féle szín található függetlenül attól, hogy a 24 bites színtárolás lehetıséget ad ennél jóval több szín használatára. A 24 bit csak lehetıség. A 256 színbıl a konvertálás során nem lesz hirtelen 16 millió, vagyis a képminıség nem javul. A színkeverés Hogyan is jelenítjük meg a különbözı színeket? Szemünk nem tudja külön érzékelni az egy pontból egyidejőleg beérkezı, különbözı hullámhosszúságú és energiájú fénysugarakat, pusztán azok eredıjét. Az adott színérzetet különbözı színösszetevık keverésével érjük el. Színkeverés szempontjából megkülönböztetünk összeadó (additív) és kivonó (szubtraktív) színkeverést. • Összeadó színkeverés a saját fénnyel rendelkezı eszközök esetében használatos (pl. TV- és monitorképernyı, LCD kivetítı). A fényforrás által kibocsátott különbözı színő fénysugarak összeadódnak, azok együtt hozzák létre a megfelelı színt. • Kivonó színkeveréssel a saját fénnyel nem rendelkezı dolgokon találkozhatunk (pl. irodai vagy nyomdai nyomtatványok, plakátok, szobafal, ruhaszövet, stb.). Kivonó színkeverés esetében széles spektrumból (fehér fény) zömében a festék színének
159 megfelelı fény verıdik vissza a felületrıl, a többi hullámhossz jelentıs mértékben elnyelıdik, vagyis a teljes spektrumból kivonódik. Az RGB színrendszer Több színrendszer van egymással párhuzamosan használatban, ebbıl az egyik leggyakrabban használt az RGB rendszer (Red-vörös, Green-zöld, Blue-kék). A színeket e alapszín rendszer szerinti színhármas együttesen határozza meg, vagyis a (0,0,0) jelenti a feketét, (255,255,255) a fehéret, a (255,0,0) a vöröset, a (0,0,30) az egy sötétkék árnyalatot, és így tovább. Az RGB színrendszert összeadó színkeverésekhez használjuk. A CMY és CMYK színrendszer További elterjedt színrendszer a CMY rendszer (Cyan-cián /türkizkék/, Magenta-bíbor, Yellow-sárga). Az RGB és a CMY színrendszer egy az egyben oda-vissza egymással megfeleltethetı, tulajdonképpen mindkettı kölcsönösen egymás kiegészítı színeit tartalmazza. Azonban a CMY színrendszerben a fekete szín gyakorlatilag nem keverhetı ki tökéletesen, ezért mind a legalább közepes színes nyomtatók, mind pedig a nyomda az ún. CMYK színrendszert használja, ahol is a három fentebbi szín mellett megjelenik negyedikként a fekete (K mint blacK, tekintettel arra, hogy a B bető jelentése összetéveszthetı lenne a blue-val). Mind a CMY, mind pedig a CMYK színrendszer a kivonó színkeverést alkalmazza.
Inputok Hogyan kerülhetnek képek a klinika számítógépes rendszerébe? Ez a vizsgáló modalitás által szolgáltatott adatoktól függıen háromféleképpen lehetséges: • Analóg kép (kézzel fogható papírkép vagy röntgen felvétel) esetében a rendszerbe való bevitel egyetlen módja a szkennelés. A szkennelés során a képre nagy sőrőségő négyzetrácsos hálót feszítünk, és minden négyzetben -pixel- megmérjük a kép fényességét (illetve színes kép esetén levesszük a színinformációkat).
szkenner film
számítógép
hálózat
160 •
Analóg jel (kézzel fogható kép nem készül) esetében az analóg jel elektronikus úton történı digitalizálása (AD átalakítás) történik egy megfelelı hardvereszköz segítségével. Így papírkép kinyomtatása nélkül ultrahang képek digitalizálhatók be az ultrahang készülék szabványos videokimenetérıl (jellemzıen SVHS), illetve analóg átvilágítók szerelhetık fel AD átalakítóval.
video out vizsgáló szerkezet (UH, átvilágító)
•
video digitalizáló
számítógép
hálózat
Digitális vizsgáló modalitás esetében magát a digitális jelet tároljuk le esetleges formátumkonverziók után. Korszerőbb digitális vizsgálóberendezések fel vannak készítve a számítógépes informatikai rendszerrel való kapcsolattartásra. Ilyenek pl. DSA (Digitális Szubtrakciós Angiográfia) a CT (Computer Tomograph), valamint az MRI (Magnetic Resonance Imaging -Mágneses Rezonancia Vizsgálat), illetve az izotópdiagnosztikai SPECT, PET, Gamma kamera, valamint a hagyományos röntgenfelvételeket kiszorítani látszó fluorernyıs képalkotás.
háttértárak
digitális vizsgáló szerkezet
hálózat
(CT, DSA, M RI, CR, stb.)
Képi posztprocesszálás Elérkeztünk a digitális képalkotás és archiválás legnagyobb fegyvertényéhez, a prosztprocesszáláshoz, vagyis a képen végezhetı utómunkálatokhoz. A prosztprocesszálás célja a képen lévı információ kiemelése; jobban láthatóvá, jobban kiértékelhetıvé tétele, illetve bármilyen szempontok szerinti jobb felhasználhatóság biztosítása.
Világosságkód transzformációk Az egyik leggyakrabban elıforduló képhiba a nem megfelelı megvilágításból, illetve a leképzı rendszerben fellépı fényveszteségbıl származó nem megfelelı világosságérték
161 illetve kontrasztszegénység. A világosságkód transzformációk célja a kép világosítása, sötétítése, kontrasztjának megváltoztatása (általában növelése). Mielıtt továbblépnénk, meg kell ismerkednünk a hisztogram fogalmával. A hisztogram egy statisztika, mely tükrözi a képen elıforduló világosságkódok számosságát; vagyis szemléltei a 0 fényértéktıl (fekete) kezdve a szürkeárnyalatok minden egyes értékén át a maximális fényértékig (fehér), hogy hány darab olyan fényességértékő képpont található a képen. A hisztogramot oszlop- vagy vonaldiagram formájában szokás megadni, a konkrét számadatok megadása nélkül.
gyakoriság
ilyen gyakorisággal (darabszámban) lelhetı fel a képen
0
világosság
255
(fekete)
(fehér) ez a világosségértékő (kb. középszürke) pixel
Errıl a hisztogramról láthatjuk, hogy tartalmaz néhány fekete pixelt, többé-kevésbé egyenletesen kitölti a sötét- és középszürke tartományt, majd a nagyon világos szürke pixelek száma csökken, és a kép nem tartalmaz fehér pixelt. A világosságkód transzformációk a hisztogram (eloszlásarány) megváltoztatását jelentik. A világosságkód transzformációk megértéséhez be kell vezetnünk a gradációs görbe fogalmát. A gradációs görbe egy bemenet-kimenet függvény, amely X tengelyén a kép fizikailag tárolt intenzitásértékei találhatók, míg az Y tengelyen a kimenı, azaz a megváltoztatott értékek. Amennyiben a gradációs görbe lineáris (törésmentes egyenes), úgy a kimenı kép megegyezik a bemenı képpel, vagyis nem csináltunk vele semmit.
162
ib=ik
kimenı (transzformáció utáni) intenzitásértékek
Y 255 ik
0
X ib 0 255 bemenı (transzformáció elıtti) intenzitásértékek
A kép világosítása során felfelé ívelı gradációs görbét használunk, melynek hatására a sötét képpontok az új képen magasabb intenzitásértékkel jelennek meg, vagyis a hisztogram felfelé széthúzódik, melyet a kép világosodásaként látunk a szemünkkel. Y 255 ik
gya kori ság
0
0
ib
255
X világosság
0
255
(fekete)
(fehér)
A kép sötétítése során a fentiekkel pont ellentétes, azaz lefelé hajló gradációs görbét használunk.
gyakoriság
Y 255
ik
0
0
ib
255
X 0 (fekete)
világosság
255 (fehér)
Mint az ábrákból jól látszik, az elsı esetben egy közel középszürke értékbıl nagyobb intenzitású, tehát világosabb értéket kaptunk, a második esetben ugyanez a kiinduló érték a gradációs görbe hatására a kimenı képen sokkal sötétebb lett, mint volt. A kontrasztszegény kép hisztogramja nem tölti ki egyenletesen a fekete-fehér közti tartományt, hanem egyes tartományba jelentısen több fényérték esik, mint a spektrum többi részébe. Ebben az esetben egy „S” alakú gradációs görbét használunk. A görbe alakja határozza meg a kontrasztfokozás mértékét és tartományát.
163
Y 255
gyakoriság
ik2
ik1
0
ib1 ib2
0
255
X
világosság
0 (fekete)
255 (fehér)
Mint látható, a bemeneti kép igen kis intenzitástartományát a kimeneti kép nagyobb intenzitástartományára képeztük le. A túl kontrasztos kép esetében a képpontok fokozottan halmozódnak a hisztogram sötét és a világos oldalán, míg a középárnyalatok kevésbé vagy egyáltalán nem szerepelnek a képen. A kontrasztcsökkentés módja a két halmozódás egymáshoz közelítése, a középtartomány erısítése. Ezt a fenti gradációs görbe megfordításával oldjuk meg. Y 255
ik2
0
gyakoriság
ik1
0
ib1
ib2
255
X
világosság
0
255
(fekete)
(fehér)
Mint ahogy az ábra is mutatja, a kiindulási képünk nagy intenzitástartományát képeztük le az eredményképünk egy kis tartományára. A gradációs görbe segítségével szemléltethetı a negatívkép képzés is. Ebben az esetben a hisztogram két oldala tükörszimmetrikusan helyet cserél.
ik=255-ib
gyakoriság
Y 255
ik
0
0
ib
255
X
világosság
0
255
(fekete)
(fehér)
164
Zajelnyomás és élkiemelés A képet érı zavaró hatások egy része abban nyilvánul meg, hogy a képpontok világosságkódja –általában véletlenszerően- megváltozik. Ez eredeztethetı egyfelıl hardverhibából (érzékelık hibája, átviteli közeg zajos volta, stb.), másfelıl azonban sokkal valószínőbb a szkennelt kép apróbb felületi hibáinak beolvasása, illetve a szennyezıdés okozta zaj. Ezek a zajok általában kis kiterjedésőek, pontszerőek vagy vékony vonalak. A zaj világosságértéke jelentısen eltér a környezetében tapasztalható értékektıl. Éppen ezért a zajelnyomás során minden képpont értéke oly módon változik meg, hogy a környezetében lévı képpontok világosságértékei valamekkora súllyal a kiegyenlítıdés irányába hatnak a képpont zajelnyomás utáni értékére. A zajszőrést, zajelnyomást nevezzük még simításnak is. A zajelnyomást végezhetjük az. ún. frekvenciatartományban, vagy a képtartományban. Mivel a frekvenciatartományban végzett mőveletekhez szükséges ismeretek meghaladják az egészségügyi fıiskolán megkövetelt matematikai ismereteinket, ezért csak a képtartományban mutatok be zajelnyomó módszereket. Zajelnyomásra a képtartományban igen gyakran használjuk az ún. konvolúciós mátrixokat. Az eljárás lényege, hogy minden világosságkód értéket helyettesítünk a képpont környezetétıl, valamint a céljainknak megfelelıen megválasztott konvolúciós mátrixtól függı értékkel. A konvolúciós mátrix mérete határozza meg a képpontnak azt a környezetét, amelyet figyelembe veszünk az új képpont kiszámításánál, a mátrix elemei pedig az egyes képpontok hatását szabják meg. A mátrixok mérete (a figyelembe vett terület) általában 3x3 vagy 5x5 képpont mérető. Zajelnyomás esetén többnyire olyan szőrıket, mátrixokat használunk, melyek valamennyi eleme pozitív és ezek értéke • vagy azonos minden elemre, így minden képpont azonos mértékben befolyásolja a képpont értékét • vagy a centrumtól távolodva csökken az értékük, ezáltal az új képpontra gyakorolt hatásuk is. Nézzük az alábbi 3x3-as mátrixokat, és a képrészletet!
1 1 1 Pu1 = 1 1 1 1 1 1 1 9
Pu 2 =
a
b
c
d
e
I.
4
5
4
4
7
II.
5
6
6
5
8
III.
5
7
247
8
8
IV.
4
3
5
7
6
V.
6
5
7
6
6
1 10
1 1 1 1 2 1 1 1 1
Pu 3 =
1 16
1 2 1 2 4 2 1 2 1
165 Elıször nézzük a Pu1 mátrix hatását a kép középsı részén kijelölt területre, melynek középpontjában (cIII) egy kiemelkedıen világos érték, zaj van. Számoljuk át oly módon, hogy a képpont környezetében lévı pontok értékét szorozzuk a mátrixban található súlyszámmal, majd vesszük ezek számtani átlagát! (Az elsı mátrix esetén erre utal az 1/9 szorzó.) Pu1cIII= (6+6+5+7+247+8+3+5+7)/9= 33 -kerekítéssel természetesen Vagyis a kép kiemelkedıen magas képpontjának értékét 247-rıl ez a mátrix 33-ra változtatta. Viszont nézzük meg, hogy ez a mátrix mit tesz a zaj környezetével! Pu1bII= (4+5+4+5+6+6+5+7+247)/9= 32 Azt látjuk, hogy a zaj környezetében lévı képpontokra is hatást gyakorol, mondhatni a zaj szétkenıdik. Nézzük meg most ugyanezt a két képpontot a második, illetve a harmadik konvolúciós mátrixszal! Pu2cIII= (6+6+5+7+49446+8+3+5+7)/10= 54 Pu2bII= (4+5+4+5+12+6+5+7+247)/10= 30 Azt láthatjuk, hogy a második mátrix esetében, ahol a középsı képpont nagyobb súllyal szerepel az összefüggésben, az eredeti zaj értéke már nem csökkent olyan jelentısen mint az elızı esetben, azonban a környezetére sem gyakorolt akkora hatást, mint az elsı esetben. Nézzük a harmadik mátrixot! Pu3cIII= (6+12+5+14+98847+16+3+10+7)/16= 66 Pu3cII= (4+10+4+10+24+12+5+14+247)/16= 21 Itt tovább fokozódott a fentebb látott hatás, miszerint is a zaj csökkent ugyan de egyre kevésbé, viszont a környezetére is egyre kisebb hatást gyakorol. Álljon itt egy szemléltetı ábra a zajelnyomás hatására!
zajelnyomás elıtt
46 47
2x247 4x247
zajelnyomás után
166 Mint láthatjuk, a konvolúciós mátrix a zajt a beállításainak függvényében ugyan, de mindenféleképp úgymond szétkeni a képen. Ennek a hátránynak kiküszöbölésére használható az ún. mediánszőrés, ahol is az átlagoló szőrés helyett a mátrix elemeit sorba rendezzük nagyság szerint, és az aktuális képpontot mindig a középsı elemmel helyettesítjük. Példánkban tehát vesszük a 3x3-as mátrix képpontjai értékeit egymás után 6, 6, 5, 7, 247, 8, 3, 5,7 és sorba rendezzük ıket 3, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 247 majd vesszük a középsı elemet, azaz a 6-ot. Mint látható, a 247-es értékő zajunkat 6-tal helyettesítjük, miközben a szomszédos képpontok értékei változatlanok. Élkeresés és élkiemelés Élkeresést és éliemelést a zajelnyomáshoz hasonlóan szintén végezhetjük az. ún. frekvenciatartományban, vagy a képtartományban. Mivel a frekvenciatartományban végzett mőveletekhez, illetve az élkiemeléshez szükséges ismeretek meghaladják az egészségügyi fı iskolán megkövetelt matematikai ismereteinket, ezért csak az élkeresés témakörében tallózunk. Mint fentebb láttuk, a zajelnyomás egyik lehetséges módja a képpontok környezetében végzett átlagolás. Az átlagképzés az integrálás diszkét megfelelı je, kézenfekvı tehát, hogy a kép élesítését differenciálással próbáljuk elérni. Általánosabban megfogalmazva abból indulunk ki, hogy az élek a képfüggvényen a világosságkódok valamilyen irányban jelentkezı szignifikáns változásaként találhatók meg. A folytonos f(x,y) függvény változásainak leírására jól kidolgozott matematikai módszerek állnak rendelkezésre (differenciálszámítás), ezért értelemszerően ezek diszkrét közelítésével érdemes a digitális képek esetén próbálkozni. Elöljárójában még elmondható, hogy az éldetektálást nagyon sokszor a fentebbiekben ismertetett konvolúciós mátrixokkal valósíjuk meg, a mátrix elemeinek megfelelı megválasztásával. Az egyik sőrőn használt éldetektálási és élkimelési eljárás a differencia operátor használata, amely a matematikában ismert grádiens48 tulajdonságait használja ki. Jelöljük G-vel a gradienst, q-val a képpont értékét, k és l legyen a képpont koordinátája. G=|q(j,k)-q(j+k,l)|+|q(j,k)-q(j,k+1)| Nézzük meg, milyen eredményt ad a fentebbi összefüggés a következı képrészleten. Számítsuk ki a grádiens értékét az (1,1) és a (3,3) pontban!
48
(fiz) Mennyiség értékváltozásának helytıl függı mértéke, azaz mennyit változik a mennyiség egy adott pontból egy adott pontba való elmozdulásakor. (mat) Olyan vektormennyiség, amelynek iránya megadja azt az irányt, amelyben a skaláris mezı a leggyorsabban változik.
167 34
36
35
39
57
37
36
38
45
56
36
39
40
57
59
37
41
58
60
61
35
42
56
62
61
Gq(1,1)= |34-36|+|34-37|=5 Gq(3,3)= |40-57|+|40-58|=35 Mint látható, ahol jelentısen emelkednek a világosságkód értékek, ott a differencia operátor is nagyobb értéket adott. Ha a kép minden pontjára kiszámoljuk a grádiens nagyságát, akkor egy megfelelıen kiválasztott küszöbértékkel két szintre vághatjuk a képet, és így megkaphatjuk az élgyanús pontokat. Azért nem mondhatjuk egyértelmően, hogy élpontokat, mert a képen lévı zaj helyén is nagy lesz a grádiens. Egy másik kedvelt eljárás a Sobel operátor használata, amely differenciaoperátor 3x3-as ablakra történı kivetítése. Mint azt már az elızıekben láttuk, a differencia operátor a gradiens digitális képre vonatkoztatott adaptációja. A gradiens nagyságának meghatározására két egymásra merı leges irányban a szomszédos képpontok különbségét számítottuk ki. Nézzük most ezt 3x3-as méretben! Legyenek a kép egy részén található képpontjaink: a
b
c
d
e
f
g
h
i
Ekkor az „e” képpontra nézve így írhatjuk fel a differenciákat: Ges=(g+2h+i)-(a+2b+c) Geo=(c+2f+i)-(a+2d+g) ahol Ges a sorirányú, míg a Geo az oszlopirányú különbséget adja. A differenciák felhasználásával a G=|Ges|+|Geo| összefüggéssel határozzuk meg a grádiens nagyságát. Végezetül pedig nézzük a Laplace operátor használatát, melyet a célnak megfelelıen választott konvolúciós mátrixszal végzünk. Figyeljük meg, hogy a mátrixelemek összege mindig nulla. 0 1 0 L1 = 1 − 4 1 0 1 0
1 1 1 L2 = 1 − 8 1 1 1 1
− 1 2 − 1 L3 = 2 − 4 2 − 1 2 − 1
168 Nézzünk egy ábrát az élkiemelés hatásának szemléltetésére!
A feketébıl világosszürkébe való átmenet a bal oldalon eléggé elkent (2-3 pixel), míg a jobb oldali ábrán sokkal kontúrosabb (jellemzıen 1, néhol 2 pixel).
élkiemelés elıtt
élkiemelés után
Ablakolás
Az ablakolás elterjedt technika a CT és az MRI vizsgálatok értékelése során. Az ablakolás során egy képet nézünk többféleképp. Nézzük hogyan! Szóval a színmélység. A radiológiában használt digitális képek színmélysége 8 bit, azaz 256 szürkeárnyalat. Ez az intervallum öleli fel a feketét, a fehéret és a közte a szürke 254 árnyalatát. Általában. No de nem mindig! A CT (Computer Tomograph) által szolgáltatott digitális kép színmélysége 12 bit (4.096 árnyalat). Ebbı l a 12 bitbı l emeljünk ki tetszıleges helyrı l 6-8 bites egybefüggı csoportokat és tekintsük ezeket úgy, mintha ezek fednék le a fekete és a fehér közti teljes tartományt. Ekkor megdöbbentı eredményre jutunk; ugyanazon a digitális adat különbözı részeibı l tallózva az emberi test különbözı denzitású területeirı l kapunk diagnosztikusan növelt értékő képet. 1
2
3
4
4
6
7
8
9
10
11
12
fekete
teljes színmélység fehér
1
2
3
4
4
6
7
8
fekete
8 bites ablak
fehér
1
2
3
4
4
6
fekete
1 fekete
7 fehér
2
3
4
4
7 bites ablak
6 fehér
6 bites ablak
169 Az alább látható 3 kép valójában egyetlen kép 3 különbözı ablakkal nézve. Az elsı az ún. csontablak, ahol is a csontok belsı felépítése rajzolódik ki szépen, míg a szív jellemzıen csak két szürkeárnyalttal képviselteti magát, bár apróbb foltokban megjelenik egy harmadik, sötétebb árnyalat is. A középsı a lágyrészablak, ahol a csontok ugyan „világítanak”, de belsı szerkezetük már nem rajzolódik ki, összefolyik fehér foltokká, ezzel szemben a szív struktúrája igen szépen ábrázolódik. A harmadik ablak a tüdıablak, ahol is már nem csak a csontok, de még a lágyrészek is egyetlen fehér folttá olvadnak össze, ellenben a tüdıstruktúrák szépen ábrázolódnak.
csontablak
lágyrészablak
tüdıablak
Mivel a fentebbi 3 kép valójában egyetlen kép, ezért a beteg csak egyszer lett kitéve sugárterhelésnek, és nem háromszor. Szubtrakció, kivonás
Feltétlenül említést kell tenni két kép egymásból való kivonásáról is. Ez elsısorban a DSA-ban használt eljárás, melynek során natív felvétel készül a beteg kérdéses testtájáról, majd érfestés után a felvételt megismétlik és a két felvételt számítógép kivonja egymásból. Mivel a lágyrészek és a csontok nem lettek megfestve, ezért azok denzitása egyforma, azaz a különbségük nulla. Ezzel szemben az érfestésnek köszönhetıen az erek különbsége nagy, vagyis jól láthatóan ábrázolódnak a kivonás eredményeképp kapott képen. Háttérlevonás
Az orvosi képalkotás terén elsısorban az izotópdiagnosztikai vizsgálatok során sőrőn találkozhatunk a háttérlevonás mőveletével. Ebben az esetben ugyanis csak a vizsgált szervben dúsult izotóp által keltett fotonimpulzusokat kívánjuk detektálni, így ki kell szőrni az egyéb okok miatt detektált impulzusokat (háttérsugárzás, oldalbeszóródás). Ennek kétféle módja lehetséges: • Elsı esetben a szkennertıl és vizsgálati paraméterektıl függı, a felvétel elıtt beállított impulzusszám a kép minden egyes képpontjából való kivonásával próbáljuk megoldani. A levonás után esetlegesen kapott negatív érték nullával kerül helyettesítésre. Ennek a módszernek a használatával feltételezzük, hogy a háttérimpulzusok számának várható értéke minden képpontban egyenlı, és értékét jó közelítéssel ismerjük.
170 •
Második esetben a vizsgált szerv vetületén kívüli pontokban kapott impulzusszám átlagaként kapjuk meg a képpontok értékeibı l levonandó impulzusszámot. A negatív értékek itt is nullával kerülnek helyettesítésre. Ezen a módszer használatával is feltételezzük, hogy a háttérimpulzusok számának várható értéke minden képpontban egyenlı, azonban a háttérimpulzusok mennyiségét csak a vizsgálat után, annak eredményeit figyelembe vételével határozzuk meg.
A digitális képek diagnosztikus értéke A digitális képek diagnosztikus megítélésében a 90-es évek eleje döntı változást hozott; a korábban megjelent cikkek eléggé szkeptikusan írtak a digitális képek gyakorlati használhatóságáról, majd pedig kb. 1990-1992. körül megjelenı értekezések tekintik a digitális képalkotást diagnosztikus szempontból megfelelı nek, illetve jobbnak a hagyományoshoz képest. Ez magyarázható részben egyfajta szemléletváltással, részben a digitális képalkotás, feldolgozás és megjelenítés technikai fejlıdésével egyaránt. A radiológiában a digitális röntgenfelvételeknél használt foszfortáblák felbontása kb. 5-10 vonalpár/mm, míg a hagyományos filmfólia felbontása eléri a 15 vonalpár/mm-t. Vajon elégséges-e a digitális foszfortáblák felbontása a finom részletek megítéléséhez? Mivel az egészséges emberi szem felbontóképessége anatómiai felépítésébı l adódóan 40-50 cm távolságról kb. 0,1-0,15 mm, így a hagyományos filmfólia valamelyest jobb rajzolata ellenére sem ad szignifikánsan jobban diagnosztizálható képet. Ezt alátámasztja, hogy a 300 dpi-vel szkennelt (azaz közel 6 vonalpár/mm) képek diagnosztikus értékét 10 radiológus szakorvos egymástól függetlenül azonosnak találta az eredeti képével. További felmérések alapján még a 150 dpi felbontással szkennelt kép (azaz közel 3 vonalpár/mm) is még megfelelı lehet a diagnosztizálásához. A digitális képi diagnosztika másik sarkalatos pontja a színmélység. Tapasztalati tény, hogy a 12 bites (4.096 szürkeárnyalat) digitális kép és a 8 bit színmélységő (256 szürkeárnyalat) között nincs diagnosztikai szempontból kimutatható információvesztés, sıt még a 7 bites (128 szürkeárnyalat) színmélység is elégséges lehet. Ezzel szemben a 6 bites (64 szürkeárnyalat) vagy annál kisebb színmélység már egyértelmően negatív hatást gyakorol a diagnosztizálhatóságra. A digitálisan tárolt kép tárigénye nagy. Sok képé még több. Vegyünk egy 1.024x768-as felbontású, 8 bit színmélységő képet. Ezen képi információ tárigénye 768 kbyte (786.432 byte). Egy ugyanekkora felbontású, de 3 byte (24 bit) színmélységő színes kép esetében mindez már 2,24 Mb-ot jelent (2.359.296 byte). A képek a helycsökkentés végett különféle algoritmusokkal tömöríthetık. A képtömörítési eljárás lehet • veszteségmentes, illetve • veszteséges képtömörítés. A veszteségmentes képtömörítés esetében az összes képi információ megtalálható a betömörítet állományban, ezért a kicsomagolással teljes mértékben visszaállíthatjuk a képi információt.
171 A veszteséges tömörítés esetében a képi információ nem állítható vissza teljes egészében, pusztán az eredeti képhez valamelyest hasonló képet kaphatunk vissza. A „valamelyest” függ a tömörítési aránytól. Minél nagyobb a tömörítési arány, annál több apró információmorzsa marad le a képrıl, mosódik össze valamivel. Nézzük, hogy a képtömörítés hogyan befolyásolja a diagnosztikus folyamatot! Mint sejthetı, a magas arányú (1:20, 1:30) veszteséges tömörítés jelentıs mértékben csökkenti a kép diagnosztikus értékét, amely a finom vonalak, hálószerő struktúrák elmosódásában, eltőnésében nyilvánul meg. Közepes kompresszió (1:7, 1:15) esetében észlelhetı szignifikáns diagnosztikus érték csökkenés, amely azonban már a vizsgáló radiológus szakorvosok személyekhez kötött szórásán belül volt. Érdemi adatvesztés nélküli képnek a kis tömörítéső (kb. 1:3 arányú) képeket tekinthetjük. A fentiek alapján elmondható, hogy a radiológiai képek diagnosztikai célú felhasználásába képtömörítésére veszteséges tömörítés nem használható egyfelı l az információvesztés miatt, másfelı l pedig ahol a veszteség mértéke nem befolyásolja károsan a diagnosztizálást, ott már a veszteségmentes eljárások sem adnak nagyobb eredményfájlt. Ezek tükrében kimondható, hogy diagnosztikus célú radiológiai képtömörítésre egyértelmően veszteségmentes tömörítési eljárások használata javasolt.
A PACS A korszerő digitális radiológiai rendszer szükségessé teszi a PACS49 (Picture Archiving and Communication System -Képarchiváló és Továbbító Rendszer) kiépítését, valamint az ezzel a feladatkörrel rendelkezı munkacsoport életre hívását. A PACS, vagyis a digitális képtovábbítás és képarchiválás célja, hogy bármely, hálózatra kapcsolt grafikus munkaállomáson elérhetıek legyenek a digitális képalkotó modalitások képei és a képhez tartozó szöveges adatok. Hosszú távú cél a filmnélküli radiológia.
49
e: peksz
172
A PACS jelenlegi kiépítettsége egyetemünkön:
A PACS rendszer további fejlesztés alatt áll, a röntgenvizsgálatok esetében várható a hagyományos röntgenfilm kiváltása fluorernyıs digitális berendezések megvásárlásával és rendszerbe állításával.
DICOM50 A radiológiában jól megfigyelhetı az a tendencia, hogy az informatika egyre nagyobb szerepet játszik a napi rutintevékenységben és a kutatási feladatokban egyaránt. Elég csak arra gondolnunk, hogy a számítógépek ma már nem csak a kórházi nyilvántartási rendszerekben játszanak nélkülözhetetlen szerepet, hanem a képalkotásban, a digitális képek tárolásában, megjelenítésében, feldolgozásában és azoknak különféle felhasználási helyek közötti átvitelében is. Ezeknek a feladatoknak a megvalósítására különféle számítógépes rendszerek állnak rendelkezésre, amelyek közötti kapcsolatot kiépített informatikai hálózat biztosítja. Habár a fizikai kapcsolat ily módon megoldott a különféle radiológiai rendszerek, modalitások között, ez mégsem jelenti automatikusan azt, hogy az egyik rendszer képes a másik a másik adataival közvetlenül dolgozni. Ezen az általános informatikai problémán -mármint hogy különbözı rendszerek különbözı adatformátumokat használnak- úgy lehet segíteni, hogy az egyes rendszerek közé átalakítókat iktatunk, melyek egyik formátumról a másikra képesek átalakítani az adatokat. Még könnyebben átadható az információ a rendszerek között, ha egy 50
e: daikom
173 szabványnak kinevezett adatformátumot lehet elfogadtatni számítógépes vizsgálórendszerek gyártóival. Ugyanis ha a hálózatba kapcsolt gépek mind ismerik ezt a szabványt, akkor a vizsgálati adatok közvetlenül küldhetık a felvétel helyérı l a számítógépes archívumba, ott a vizsgálatok között keresni lehet, a kiválasztott vizsgálat adatai átküldhetık egy másik gépre, ahol az eredmény más adatokkal együtt jeleníthetı meg, dolgozható fel. A radiológiai képalkotásnak egy olyan általánosan elfogadott, szabványos formátumra van szüksége, amellyel a vizsgálatokat leíró szöveges és képi információ hatékonyan írható le. Ezt az igényt a DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine -Digitális Képalkotás és Továbbítás az Egészségügyben) szabvány látszik betölteni. A DICOM története
A DICOM nem az elsı és nem is az egyetlen kísérlet arra, hogy egy általánosan használt, orvosi képek és vizsgálati adatok leírására alkalmas szabvány alakuljon ki. Az American Assotiation of Physicists in Medicine szervezet már 1982-ben kiadott egy leírást arról, hogy milyen módon lehetséges digitális orvosi képeket kicserélni különbözı számítógépes rendszerek között. Az itt lefektetett elveken alapul a késıbb kifejlesztett és a nukleáris medicinában általánosan elterjedt Interfile formátum. Az Interfile ún. szöveges file formájában írja le azokat az adatokat, amelyek nem képadatok, így bármely egyszerő szövegszerkesztıvel olvasható és módosítható az állománynak ez a része. Ez a szabvány csak egy fájlformátumot ad meg, vagyis nem tartalmaz semmiféle elı írást a gépek közti adattovábbítás módjára. Ettıl eltérı irányzatot képvisel az ACR/NEMA illetve a DICOM. Az ACR (American College of Radiologists -Amerikai Radiológusok Kollégiuma) és a NEMA (National Electrical Manufacturers Association -Nemzeti Elektronikai Gyártók Szövetsége) 1985ben publikálta az ACR/NEMA elnevezéső szabványt. Ellentétben az Interfile-lal az ACR/NEMA nem csak a fájl formátumát, hanem azt is elı írja, hogy miként automatizálható az adatok átvitele két gép között. Habár definiáltak egy 50 tős elektromos csatlakozót is az ACR/NEMA szerinti kommunikációban résztvevı számítógépek és berendezések számára, ez azonban nem terjedt el. Ezt az 1.0 verziószámú szabványt többször módosították, majd 1988-ban megszületett a 2.0 jelő verzió. Az ennek megfelelı adatformátum ma még sok radiológiai rendszerben megtalálható. Az egyik legkellemetlenebb tulajdonsága ennek a verziónak, hogy nem igazán alkalmas a hálózati kommunikációra. Az újabb módosítás 1992-93-ban következett be, amikor elkezdték kiadni az ACR/NEMA Standards Publication PS3 sorozatot, mint megvitatandó munkadokumentumait a DICOM 3.0 elnevezéső szabványnak. Ez a szabvány a kommunikáció megvalósítása szempontjából a számítógépes hálózatoknál általánosan elfogadott TCP/IP rendszerre, illetve az ISO-OSI modellre épül, így nem igényli speciális hálózat kiépítését. Szolgáltatások rendszere
Elsıdleges cél: információs objektumok és tevékenység definíciók (szolgáltatások) megbízható és egyértelmő transzfere heterogén rendszerek között. Heterogén rendszerek, például, képalkotó modalitások (CT, MRI), tárolóeszközök (jukebox, szerver) és képnyomtatók. Ezek az információs objektumokat különbözı formában tárolják és a tevékenységeket különbözı módon definiálják. A standard megvalósítása során a különbözı adatformátumokat és tevékenység leírásokat kel DICOM nyelvre
174 konvertálni vagy egy külsı eszköz (DICOM gateway - protokoll fordítás) vagy a rendszerekbe beépített szoftver (DICOM opció) segítségével. A standard létrehozására az igényt a 70-es évek elején megjelenı digitális képalkotó eszköz (CT) azonnali széleskörő klinikai elfogadása majd az ezt követı digitális képalkotó eszközök (pl. nukleáris medicinai rendszerek, ultrahang, MRI) használata szinte azonnal generálta az igényt ezen, különbözı gyártó által elıállított, eszközök összekapcsolására, képeik együttes megjelenítésére, nyomtatására, tárolására. Hosszú idı telik el az elsı effektív lépések megtételéhez, amikor a American College of Radiology (ACR) és a National Electrical Manifactures Association (NEMA) által felállított közös bizottság (1983) létrehozta a különbözı gyártók készülékeinek összekapcsolására szolgáló ACR/NEMA 1.0 (1985) standard interfészt. Az elsı verzió egy hardver interfészt, egy adatszótárt és egy utasításkészletet (SEND, GET, MOVE, FIND, DIALOG, ECHO, CANCEL) specifikál. Az adatszótár a képekhez tartozó információk kódolására szolgáló szabályok táblázata. Csoport kód 0010 7FE0
Elem kód 0010 0010
Megnevezés Beteg neve Pixel adat
Érték Érték repr. típus AT BI
Érték multiplicitás S M
Elem típus 2 1
Alapért.
Az adatszótár által leírt információk egy része minden kép fejrészébe, a képi pixeladatok fölé kerülnek Azonosító (Csoport- és elemkód) Hossz (4 bájt) Érték formában, az utolsó a kép elem. Az 1.0 verzió alkalmazása során talált hibák kijavítására és fejlesztési igények megvalósítására a 2.0 verzió került kiadásra (1988). Az ACR/NEMA 2.0 ún. üzenetek (messages) szintaktikáját és szemantikáját definiálja. A számítógépes kommunikáció kontexusában az "üzenet” egy bitfolyam amelyik az információt hordozza az egyik géprıl a másikra. Az üzenetek 2 részbı l állnak: utasítás szegmensbı l és adatszegmensbıl. Az információ egyedi egységei, az adatelemek, az adatszótárból választhatók. Az üzeneten belül az adatelemek csoportokba vannak szervezve. A csoportkód és elemkód együtt egyedi azonosítója az adott információrésznek. Minden egyes adatelem, tehát 3 részbı l áll: az azonosítójából, a hosszából és értékébı l. A felhasználó szempontjából az érték a lényeges része az üzenetnek. A 0000H csoportkód az utasításcsoport kódja, a csoport legtöbb tagja 1 (kötelezı) típusú. Az egyik legkényelmetlenebb tulajdonsága ennek a verziónak, hogy nem igazán alkalmas a hálózati kommunikációra. Az ACR/NEMA 3.0 verzió, a DICOM 3.0 standard (1993), objektum-orientált adatmodell egyesítése hálózati protokollal. Ez a szabvány a kommunikáció megvalósítása szempontjából a számítógépes hálózatoknál általánosan elfogadott TCP/IP ill. az ISO-OSI modellre épül (7. applikációs réteg), így nem igényeli speciális hálózat kiépítését. A DICOM-ban a legkisebb információs egység az 1.0 verzióból ismert adatelem. 4 részbı l áll, Csoportkód, Elemkód, Hossz, Érték (pl a beteg név: 0010 0010 10 Kiss
175 Jolán). Ezeket az adatelemeket, attribútumokat az elızı verziók átdolgozott és kibıvített adatszótár elemei írják le. A DICOM hierarchiában a következı információs egység az Információs Objektum Definíció (IOD), amely adatelemekbı l áll, amelyek az objektum tulajdonságait, attribútumait írja le. (Pl. a Beteg IOD az uniója a Betegnév, Beteg ID, Születési dátum, stb. attribútomoknak.) Az objektumok normalizáltak (normalized) és kompozitok (composite) A normalizált információs objektumok (pl. beteg, vizit, vizsgálat) tulajdonságai között nincs átfedés. A DICOM visszafelé kompatibilitás miatt megenged kompozit információs objektum osztályokat (pl. MR kép és ultrahang kép információs objektumok), amelyek tartalmazhatnak azonos csoport-elem tagokat, azaz azonos tulajdonságokat. Az objektumok között -informatikai szempontból- kapcsolatok vannak, mint pl. "egy beteghez egy vagy több vizsgálat tartozik", "egy vizsgálathoz 0 vagy több görbe adat tartozik" (ti. lehet, hogy nem tartozik hozzá görbe), vagy "egy vizsgálat 1 vagy több vizsgálat komponensbı l épül fel". Az egyik legfontosabb jellemzı je a DICOM-nak, hogy az objektumokhoz hozzárendel bizonyos funkciókat, tevékenységeket vagy, más néven, szolgáltatásokat (services), amelyek az objektummal kapcsolatban végezhetık. Ilyenek például a "beteg nevő objektumnak a kiolvasása" vagy a "beteg nevő objektumnak a tárolása" funkciók, ahol az elıbbi a kiválasztott objektum adatait adja át a szolgáltatást kérınek egy meghatározott módon, míg az utóbbi a beteget leíró objektumot tárolja el. Az információs objektumok és a hozzájuk rendelt szolgáltatásokból képzett párok osztálya (Service Object Pair Class, röviden SOP Class) együtt alkotják a DICOM alapvetı funkcionális egységét. Azt, hogy egy készülék milyen szabványos DICOM funkciókat képes ellátni, az implementált SOP osztályok felsorolásával lehet megadni. Például, egy CT készülék elegendı ha arra képes, hogy a vizsgálat képeit DICOM formátumban átküldi a számítógépes hálózaton egy képarchiváló munkaállomásra, azaz tudja a "CT storage" SOP osztály követelményeit. Ugyanakkor egy képarchiváló rendszer szerverével szemben már más funkciókat is megkövetelünk (pl. tudjon vizsgálatokat, betegeket, képeket tárolni, visszakeresni és kiadni). Minden szolgáltatás osztálynak 2 fajtája van, szerver (Service Class Provider) és kliens (Service Class User). A szolgáltatások a számítógépek között történnek: az egyik gép kéri a szolgáltatást (ezt nevezik kliensnek), a másik (az a szerver) teljesíti azt. Például a kliens gép egy beteg objektum adatait kéri a szervertıl (ez az un. N-GET szolgáltatás). Ha mindkét gépen megvalósították az N-GET DICOM szolgáltatást, akkor a két gép egymásnak szóló és a hálózaton keresztül küldött üzenetek formájában bonyolítja le a kommunikációt. Kapcsolódási protokollt szolgáltat a radiológiai információs rendszerekhez (RIS) és kórház információs rendszerekhez (HIS) is. Ezt a különbözı DICOM objektumokhoz kapcsolódó szolgáltatások segítségével nyújtja.
176 A DICOM szabvány felépítése: Part 1 - Introduction and Overview Part 2 - Conformance Part 3 - Information Object Definitions Part 4 - Service Class Definitions Part 5 - Data Structures & Semantics Part 6 - Data Element Listing and Typing Part 7 - Message Exchange Protocol Part 8 - Network Support for Message Exchange Part 9 - Point-to-Point Support Part 10 - Media Storage and File Format Part 11 - Media Storage Application Profiles Part 12 - Media Formats and Physical Media Part 13 - Print Management Point-to-Point
177
Ellenırzı kérdések 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Ismertesse az orvosi digitális képfeldolgozás elı nyeit! Mit értünk felbontás alatt? A kisebb pixelméret ront vagy javít a kép minı ségén? Mit értünk színmélység alatt? Mit tud a színpalettás képekrıl? Milyen színrendszereket ismer? Hogyan lehet egy kézzel fogható röntgenfilmet a digitális képfeldolgozó rendszerbe bevinni? 8. Hogyan lehet videojelet szolgáltató vizsgáló modalitás jelét a digitális képfeldolgozó rendszerbe bevinni? 9. Hogyan lehet digitális vizsgáló modalitás által szolgáltatott képet digitális képfeldolgozó rendszerbe bevinni? 10. Miért végzünk képi posztprocesszálást? 11. Melyek a leggyakoribb képhibák, és mire vezethetık vissza? 12. Mit lehet leolvasni a hisztogramról? 13. Mi a gradációs görbe, és mire használhatjuk? 14. Hogyan kerülhet zaj a képre? 15. Miben tér el egymástól a zajelnyomás és az élkiemelés? 16. Adott egy képpont és 3x3-as környezetével: 25, 27, 28, 26, 55, 23, 21, 24, 24 Mediánszőrés után mi lesz a kiugróan magas képpont új értéke? 17. Ismertesse az ablakolás lényegét! 18. Mi a PACS? 19. Mi a DICOM? 20. Egy DICOM 3.0 formátumú kommunikációra alkalmas vizsgáló berendezés igényel-e informatikai szempontból speciális hálózati kiépítést? 21. Milyen orvosi vizsgálóberendezéseket köthetünk egymással össze a DICOM segítségével? 22. A DICOM fájlok tartalmaznak-e fejrészt? 23. Soroljon fel néhány szolgáltatást, amit a DICOM az objektumokhoz rendel! 24. Mik a SOP Class-ok? (Service Object Pair Class) 25. Minek kell magasabb SOP osztályt megvalósítania, egy CT berendezésnek, vagy egy képarchiváló szervernek? Miért?
178
Mellékletek 1. sz melléklet: 2. sz melléklet: 3. sz melléklet: 4. sz melléklet:
Adatlap kórházi (osztályos) ápolási esetrıl Ambuláns adatlap Beküldési rekordkép a kórházi (osztályos) ápolási esetekrıl 1. sz. rekordkép; Egységes beküldési rekordkép a járóbeteg szakellátás teljesítményelszámolásához 5. sz melléklet: 2. sz. rekordkép; Egységes beküldési rekordkép a járóbeteg szakellátás teljesítményelszámolásához
179 1. sz. melléklet Adatlap kórházi (osztályos) ápolási esetrıl 1. A kórház neve:
3. azonosító:
2. Az osztály neve:
4. Térítési kategória:
6. Személyazonosító jel
7. Törzsszám:
8. A beteg neve:
9. Állampolgársága:
10. Anyja neve:
11. Leánykori név:
12: A beteg neme:
13. Születés dátuma:
14. A kísért beteg törzsszáma:
15. Családi állapota:
5. Személyazon. típusa
16. Lakhely: 17. Beküldı munkahely kódja:
18. A felvétel jellege:
20. A felvétel idıpontja:
21: FEOR kód:
19. Típusa:
22. A távozás idıpontja:
23. A beteg további sorsa:
24. Az ellátó orvos kódja: 25. DIAGNÓZISOK
T
Kód
M D
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 26. BEAVATKOZÁSOK Megnevezés
I
Kód
Dátum
J
O N S F
A
T
Kód
L
db
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 27. Onkológiai adatok:
28. Újszülött súlya: 30. Felhasználói mezık:
S
Év
Baleset minısítése:
V K
S
Év
V K
S
Év
V K
180 2. sz. melléklet Ambuláns adatlap 1. Javítás
2. Eredeti dátum:
3: Eredeti szakrendelı
4. Eredeti Naplósorszám
5. Naplósorszám
6. Rendelı neve:
7. Rendelı azonosítója
8. Beküldı munkahely neve:
9. Beküldı azonosítója:
10. Térítési kategória:
11. Ellátást végzı orvos kódja:
12. Állampolgárság:
13. Személyazonosító jel:
14: Személyazonosító típusa: 16. Születési dátum:
17. Anyja neve: 18. A beteg leánykori neve: 19. Lakhely: 20. Kezelés ideje:
21. Beteg neme:
23. Továbbküldés:
24. Baleset minısítése:
22. Ellátás típusa:
25. DIAGNÓZISOK
Kód
-1 -2 -3 -4 -5 26. BEAVATKOZÁSOK
Kód
Me
-1 -2 -3 -4 -5 -6 27. Laboratóriumi vizsgálatkérés 30. Képalkotó vizsgálat kérés:
29. CT - MRI - PET vizsgálat kérés:
28. Fizioterápiás ellátásra utalás:
31. Útiköltség:
32. Keresıképesség elbírálása
33. Felírt gyógyászati segédeszköz vények száma:
34. Felírt vények száma:
35: Felírt gyógyfürdı vények száma: 36.MEGJEGYZÉS
------------------------------------dátum
------------------------------------az ellátásért felelıs orvos
181 3. sz melléklet Beküldési rekordkép a kórházi (osztályos) ápolási esetekrıl Név MUNKAHELY_AZON
TORZSSZAM SORSZAM RESZ_SOR SZEMELYAZ AZ_TIPUS BETEG_NEME SZUL_DATUM ALLAMPOLG CSALADI_ALL KIS_TORZSSZAM FEOR IR_SZAM TER_KAT BEUTALO FELV_IDO OSZT_TIPUS FELV_TIPUS FELV_JELL TAV_IDO TOV_SORS BETEGSEG BEAVATKOZ ONKOLOGIA UJSZ_SULY BALESET_MIN FELHASZN ORVOSKOD REKORD_TIP TARTALEK CR/LF
BETEGSÉG: BNO_TIPUS BNO_KOD BNO_STAD BNO_OLDAL
Hossz 9
Megnevezés Az egészségügyi szolgáltató munkahely azonosítója (intézet+feladat+osztálykód) 9 A beteg törzsszáma 2 Az ápolási esemény sorszáma 2 Egy osztályos ápoláson belüli részszámla sorszáma 9 Társadalombiztosítási azonosító jel 1 Azonosítás típusa 1 A beteg neme 8 Születési dátum 3 A beteg állampolgársága 1 A beteg családi állapota 9 A kísérı személy törzsszáma 4 A beteg FEOR kódja 4 A beteg postai irányítószáma 1 Térítési kategória 9 A beutaló orvosi munkahely 12 A felvétel idıpontja 1 A felvevı osztály típusa 2 A felvétel típusa 1 A felvétel jellege 12 A távozás idıpontja 1 A beteg további sorsa 16*BETEGSEG Diagnózisok 10*BEAVATKOZAS Egészségügyi beavatkozások 3*ONKOLOGIA Onkológiai szakmai adatok 4 Újszülött súlya 2 Baleset minısítése 30 Felhasználók számára fenntartott mezık 5 Ellátásért felelı s orvos kódja 1 A rekord jellege (Javító, Törlı, Normál) 13 Késıbbi fejlesztésre fenntartva 2 A rekord végét jelzı +CR/LF” karakterek
1 5 1 1
A diagnózis típusa A diagnózis BNO-10 kódja A betegség stádiuma A betegség oldalisága
182
BEAVATKOZÁS: INTEZET
1
B_OSZTÁLY
4
B_DATUM B_JELLEG B_OPER B_NOSOC B_SEBGYOGY B_N_FERT B_ANAEST_KOD B_TIPUS B_KOD B_OLDAL B_DB
8 1 1 1 1 1 5 1 5 1 2
ONKOLÓGIA: O_S O_EV O_V
2 4 1
O_K
1
Beavatkozást végzı intézet (saját, idegen) A beavatkozás orvosi munkahelyének kódja A beavatkozás elvégzésének dátuma A beavatkozás jellege A beavatkozást végzı operátor kódja A nosocomiális környezet minı sítése A sebgyógyulás minısítése A nosocomiális fertızés kódja Az anaesthesia módja A beavatkozás típusa A beavatkozás WHO kódja Oldaliság kódja A beavatkozások száma
A diagnózis sorszáma az adatlapon A daganat felfedezésének éve A diagnózis felállításához alkalmazott vizsgálat kódja A daganat kiterjedése
183 4. sz. melléklet 1. sz. rekordkép Egységes beküldési rekordkép a járóbeteg szakellátás teljesítményelszámolásához Mezınév R_AZON ORV_AZON BEK NAPLO DATUM ORA ALLAMP TAJ AZ_TIP NEM SZUL IRSZAM TERKAT ELL_TIP BNO_1 BNO_2 BNO_3 BNO_4 BNO_5 WHO_1 MENNY_1 WHO_2 MENNY_2 WHO_3 MENNY_3 WHO_4 MENNY_4 WHO_5 MENNY_5 WHO_6 MENNY_6 TOVA LABOR RTG CTMR FIZIOTER K_KEP UTKLTG BALESET RECEPT GYOGYSEG GYOGYFURD CRLF
Típus karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter
Hossz 9 5 9 8 8 4 3 9 1 1 8 4 2 1 5 5 5 5 5 5 2 5 2 5 2 5 2 5 2 5 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2
Adat neve Rendelıazonosító Orvos vagy ellátó azonosító Beküldı kódja Naplószám Dátum Idı Állampolgárság Azonosító Azonosító típusa Nem Születési dátum Irányítószám Térítési kategória Ellátás típusa Kezelést indokló diagnózis További diagnózisok /1 További diagnózisok /2 További diagnózisok /3 További diagnózisok /4 Beavatkozások /1 Az 1. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /2 A 2. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /3 A 3. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /4 A 4. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /5 Az 5. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /6 A 6. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Továbbküldés Laboratóriumi vizsgálatkérés Képalkotó vizsgálat kérés CT, MR, PET vizsgálat kérés Fizioterápiás ellátásra utalás Keresıképtelenség elbírálása Útiköltség Baleset Felírt vények Vényre felírt gyógyászati segédeszközök Vényre felírt gyógyfürdı kezelés rekord lezáró
184 5. sz. melléklet 2. sz. rekordkép Egységes beküldési rekordkép a járóbeteg szakellátás teljesítményelszámolásához Mezınév R_AZON ORV_AZON BEK NAPLO DATUM ORA ALLAMP TAJ AZ_TIP NEM SZUL IRSZAM TERKAT ELL_TIP BNO_1 BNO_2 BNO_3 BNO_4 BNO_5 WHO_1 MENNY_1 WHO_2 MENNY_2 WHO_3 MENNY_3 WHO_4 MENNY_4 WHO_5 MENNY_5 WHO_6 MENNY_6 TOVA LABOR RTG CTMR FIZIOTER K_KEP UTKLTG BALESET RECEPT GYOGYSEG GYOGYFURD JAV ER_AZON ENAPLO EDATUM CRLF
Típus karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter karakter
Hossz
9 5 9 8 8 4 3 9 1 1 8 4 2 1 5 5 5 5 5 5 2 5 2 5 2 5 2 5 2 5 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 1 9 8 8 2
Adat neve Rendelıazonosító Orvos vagy ellátó azonosító Beküldı kódja Naplószám Dátum Idı Állampolgárság Azonosító Azonosító típusa Nem Születési dátum Irányítószám Térítési kategória Ellátás típusa Kezelést indokló diagnózis További diagnózisok /1 További diagnózisok /2 További diagnózisok /3 További diagnózisok /4 Beavatkozások /1 Az 1. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /2 A 2. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /3 A 3. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /4 A 4. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /5 Az 5. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Beavatkozások /6 A 6. beavatkozáshoz tartozó mennyiség Továbbküldés Laboratóriumi vizsgálatkérés Képalkotó vizsgálat kérés CT, MR, PET vizsgálat kérés Fizioterápiás ellátásra utalás Keresıképtelenség elbírálása Útiköltség Baleset Felírt vények Vényre felírt gyógyászati segédeszközök Vényre felírt gyógyfürdı kezelés Javítás jelölése Eredeti rendelés rendelıazonosítója Eredeti jelentés naplószáma Eredeti jelentés dátuma Rekord lezáró
185
Irodalomjegyzék 1. Áts László dBase III Plus lépésrı l lépésre ISBN: 963 042 103 8 2. Bakos Tamás – Zsadányi Pál Operációs rendszerek ISBN: 963 577 098 7 3. Berke József – Hegedős Gy. Csaba – Kelemen Dezsı – Szabó József Digitális képfeldolgozás és alkalmazásai ISBN: 963 035 116 1 4. Bognár Júlia dBase III Plus ISBN: 963 764 256 0 5. Budai Attila Számítógépes grafika ISBN: 963 577 243 2 6. Cserny László Mikroszámítógépek ISBN: 963 577 188 6 7. Csirik János Számítógépes scintigráfia Doktori értekezés, 1973. 8. Csirik János On-line számítógépes képkiértékelı rendszer Kandidátusi értekezés, 1977. 9. Dallos Endre – Csábi János MS DOS 5.0 és kapcsolata a Windows 3.0-val A Qbasic ISBN: 963 577 005 II.k. 10. Dr. Csernyák László – Dr. Szarka Zoltán – Dr. Szelezsán János Matematika I. ISBN: 963 577 131 2 11. Dr. Kékes Ede – Dr. Surján György – Dr. Balkányi László – Dr. Kozmann György Egészségügyi informatika ISBN: 963 242 341 0
186 12. Dr. Kovács Magda Elsı lépés a mikroszámítógépek világába ISBN: 963 577 179 7 13. Dr. Kovács Magda Tanácsok mőszaki diplomamunka készítéséhez ISBN: 963 577 200 9 14. Dr. Szilasi Anna Orvosi informatikai rendszerek ISBN: 963 577 297 1 15. Dr. Szittya Ottó Digitális és Analóg Technika Informatikusoknak ISBN: 963 577 261 0 ö ISBN: 963 577 262 9 I. 16. Dr. Szittya Ottó Bevezetés az elektronikába ISBN: 963 577 184 3 17. Gazsó Zoltán Adatbázis-kezelés Foxpro-ban ISBN: 963 618 064 4 18. Hargitai Péter – Kaszanyiczki László Internet haladóknak ISBN: 963 577 165 7 19. Kelemen Gáspár - Golenczki István - Dr. tamás Péter - Tóth Bertalan Novell Netware felhasználói ismeretek I-II. ISBN: 963 7642 05 6 ISBN: 963 7642 14 5 20. Kunos Zsolt – Sırés Tamás A sokoldalú szövegszerkesztı: Word 6.0 ISBN: 963 577 127 4 21. László József Mindenkinek az Internetrıl ISBN: 963 618 239 6 22. Markó Imre PC-k konfigurálása és installálása A szoftver ISBN: 963 577 246 7 23. Pétery Kristóf Word 97 ISBN: 963 577 215 7
187 24. Szelezsán János Adatbázisok ISBN: 963 577 189 4 25. Szlovák Gábor – Tóth Tibor – Kıri Gábor Adatbázis-kezelés, programozás dBase IV-ben ISBN: 963 592 975 7 26. Tamás Ferenc A számítástechnika alapjai http://www.tferi.hu
188
Tartalomjegyzék Elıszó ................................................................................................................................................... 2 Bevezetés .............................................................................................................................................. 3 A számítógép ........................................................................................................................................ 5 Történeti áttekintés ............................................................................................................................ 5 Az eszközök fejlıdése................................................................................................................... 5 A személyi számítógépek és a processzorok története .................................................................. 11 Számítógép generációk ............................................................................................................... 15 I. generációs számítógépek:......................................................................................................... 15 II. generációs számítógépek: ....................................................................................................... 15 III. generációs számítógépek: ...................................................................................................... 15 IV. generációs számítógépek: ...................................................................................................... 15 A bit és a byte ................................................................................................................................. 17 Adatreprezentáció............................................................................................................................ 18 A kettes számrendszer ..................................................................................................................... 20 A tízes számrendszer felépítése: .................................................................................................. 20 A kettes számrendszer felépítése: ................................................................................................ 21 Összeadás ................................................................................................................................... 21 A tizenhatos (hexadecimális) számrendszer ................................................................................. 21 Átjárás kettes és tizenhatos számrendszer között:......................................................................... 22 Logikai mőveletek........................................................................................................................... 23 És: (and)..................................................................................................................................... 24 Vagy: (or)................................................................................................................................... 24 Kizáró vagy: (xor)....................................................................................................................... 24 Összefoglalva: ............................................................................................................................ 25 Számítógépek csoportosítása............................................................................................................ 25 Felhasználási cél szerinti csoportosítás: ....................................................................................... 25 Mőködési rendszer szerinti csoportosítás: .................................................................................... 25 A számítógép felépítése ................................................................................................................... 27 A számítógép konfigurációja....................................................................................................... 29 Hardver, szoftver fogalma ........................................................................................................... 29 Számítógépek kompatibilitása ..................................................................................................... 29 Memóriák; a ROM és a RAM ..................................................................................................... 29 Háttértárak.................................................................................................................................. 31 Nyomtatók.................................................................................................................................. 34 A monitorok ............................................................................................................................... 36 A billenytyőzet ........................................................................................................................... 37 Az egér....................................................................................................................................... 38 Szkenner..................................................................................................................................... 39 A szkennelési paraméterek és a kép mérete közti összefüggések .................................................. 41 Az operációs rendszer...................................................................................................................... 43 Az operációs rendszer feladatai ................................................................................................... 43 Az operációs rendszerek osztályozása.......................................................................................... 44 A BIOS....................................................................................................................................... 45 A faszerkezető könyvtárrendszerek jellemzıi, abszolút és relatív elérési utak ................................... 46 Ellenırzı kérdések: ......................................................................................................................... 48 A DOS ................................................................................................................................................ 49 Bevezetés ........................................................................................................................................ 49 A DOS faszerkezete ........................................................................................................................ 49 A DOS prompt ................................................................................................................................ 52 A DOS fájlnevek felépítése.............................................................................................................. 53
189 A fájlnévben nem használható karakterek:................................................................................... 54 Jokerkarakterek........................................................................................................................... 54 A DOS parancs................................................................................................................................ 54 A DOS parancs fajtái .................................................................................................................. 54 A path......................................................................................................................................... 55 Futtatható fájlformátumok........................................................................................................... 55 Egyéb jellemzı fájlformátumok: ................................................................................................. 56 Fontosabb DOS parancsok .......................................................................................................... 56 Portok ............................................................................................................................................. 58 Átirányítások .............................................................................................................................. 58 Batch fájlok..................................................................................................................................... 59 Tömörített fájlok ............................................................................................................................. 60 Installálás........................................................................................................................................ 61 Ellenırzı kérdések .......................................................................................................................... 62 A Windows ......................................................................................................................................... 63 Bevezetés ........................................................................................................................................ 63 A GUI ............................................................................................................................................. 63 Az egérkurzor ............................................................................................................................. 65 Ablakok .......................................................................................................................................... 66 Csoportablak............................................................................................................................... 66 Alkalmazásablak......................................................................................................................... 67 A dokumentumablak................................................................................................................... 69 A Windows menürendszere ............................................................................................................. 70 Menükonvenciók ........................................................................................................................ 70 Helyi menük ............................................................................................................................... 70 A tálca és a Start menü .................................................................................................................... 70 A Vezérlıpult.................................................................................................................................. 72 Billentyőzet: ............................................................................................................................... 73 Dátum és idı............................................................................................................................... 74 Egér............................................................................................................................................ 75 Hangok és Multimédia ................................................................................................................ 75 Képernyı .................................................................................................................................... 76 A Windows Intézı........................................................................................................................... 78 Fájlok, mappák kijelölése............................................................................................................ 79 Másolás ...................................................................................................................................... 79 Áthelyezés .................................................................................................................................. 80 Törlés ......................................................................................................................................... 80 Átnevezés ................................................................................................................................... 81 Fájlok megnyitása ....................................................................................................................... 81 Új mappa létrehozása .................................................................................................................. 82 Lemezformázás........................................................................................................................... 82 Lemezmásolás ............................................................................................................................ 82 A vágólap (clipboard)...................................................................................................................... 83 Ellenırzı kérdések .......................................................................................................................... 84 Számítógép hálózatok ........................................................................................................................ 85 A számítógép-hálózatok elınyei ...................................................................................................... 85 Hálózatvédelem............................................................................................................................... 85 Hozzáférés szabályozása ............................................................................................................. 86 Adatok integritásának megóvása ................................................................................................. 87 Hálózatok csoportosítása ................................................................................................................. 88 Kiterjedés szerint ........................................................................................................................ 88 Topológia szerint ........................................................................................................................ 88 Átviteli sebesség szerint .............................................................................................................. 90 Kommunikáció iránya szerint...................................................................................................... 90 Kapcsolási technika alapján......................................................................................................... 90 Közeghozzáférési mód szerint ..................................................................................................... 90 A hálózatok általános felépítése ....................................................................................................... 90 Az ISO-OSI modell ......................................................................................................................... 91
190 Az OSI rétegek: .......................................................................................................................... 91 Az OSI rétegek feladatai: ............................................................................................................ 92 Egy példa.................................................................................................................................... 92 Egy másik példa.......................................................................................................................... 94 Az átvivıközeg fajtái....................................................................................................................... 95 A hálózatok összekapcsolása ........................................................................................................... 95 Hálózati architektúrák...................................................................................................................... 96 Host-terminál alapú hálózatok..................................................................................................... 96 Peer to peer alapú (egyenrangú) hálózatok................................................................................... 97 Server-client alapú hálózatok ...................................................................................................... 97 Az Ethernet hálózat ......................................................................................................................... 98 A Token Ring vagyis az ún. vezérjeles győrő rendszer: .................................................................... 99 A TCP/IP protokoll ....................................................................................................................... 100 Az Internet .................................................................................................................................... 101 Az IP címek.............................................................................................................................. 103 Az elektronikus levelezés (e-mail)............................................................................................. 103 Az ftp ....................................................................................................................................... 104 WWW (World Wide Web)........................................................................................................ 104 A domain név rendszere............................................................................................................ 105 Ellenırzı kérdések ........................................................................................................................ 107 Adatbázis kezelés ............................................................................................................................. 108 Bevezetés ...................................................................................................................................... 108 Adat és információ ........................................................................................................................ 108 Az ismeretszerzés momentumai ................................................................................................ 108 Az adatbázis fogalma..................................................................................................................... 109 Adatbázisok felépítése ................................................................................................................... 110 Adattípusok................................................................................................................................... 112 Több adattábla használata .............................................................................................................. 113 Adatokkal végzett munkafolyamatok ............................................................................................. 115 Törlés, visszaállítás, végleges törlés ............................................................................................... 116 Rendezések ................................................................................................................................... 116 Lekérdezések, visszakeresések....................................................................................................... 117 SQL .............................................................................................................................................. 118 SQL parancsok csoportosítása:.................................................................................................. 118 Függvények .............................................................................................................................. 118 A relációs adatbázis matematikai háttere........................................................................................ 119 Ellenırzı kérdések ........................................................................................................................ 121 Bevezetés .......................................................................................................................................... 123 Integrált klinikai rendszerek ........................................................................................................... 124 Az átfogó nyilvántartás elınyei...................................................................................................... 124 Részterületek, adott klinikum számára megfelelı részek, modulok ................................................. 125 Régebbi egészségügyi információtároló rendszerek........................................................................ 125 A kartonozó.............................................................................................................................. 125 A kórlap ................................................................................................................................... 127 Elvárások az átfogó klinikai informatikai rendszerrel szemben: ...................................................... 128 Beutalás, elıjegyzés, egyéb adminisztráció .................................................................................... 129 Gyógyszerelés ............................................................................................................................... 130 Nyilvántartások vezetése ............................................................................................................... 131 Finanszírozás.................................................................................................................................... 132 Kódrendszerek az egészségügyben................................................................................................. 132 A kódolás pontosságára ható tényezık....................................................................................... 133 A kódolt adatok minıségének javítására irányuló módszerek ..................................................... 134 Hagyományos orvosi kódrendszerek .............................................................................................. 134 A BNO kódrendszer ...................................................................................................................... 135 A BNO kódrendszer felépítése .................................................................................................. 135 A BNO nyomtatott kiadása ....................................................................................................... 136
191 Az OENO kódrendszer .................................................................................................................. 137 A HBCS kódrendszer .................................................................................................................... 139 HBCS alapelvek ....................................................................................................................... 139 HBCS besorolási elvek ............................................................................................................. 140 Új HBCS csoportok létrehozása ................................................................................................ 141 Finanszírozási kategóriák egy homogén betegségcsoporton belül............................................... 141 Vertikális kommunikáció az egészségügyben ................................................................................. 141 Kötelezı adatszolgáltatás, beküldési rekordképek .......................................................................... 142 Követelmények......................................................................................................................... 143 Az információrendszer használatának szabályozása........................................................................ 144 Az egészségügyi adatkezelés újraszabályozásának szükségessége .............................................. 144 Az egészségügyi adatkezelést meghatározó környezet .................................................................... 145 Törvények ................................................................................................................................ 145 Rendleleti szint ......................................................................................................................... 145 Egyéb meghatározók................................................................................................................. 146 Az egészségügyi adatkezelés részletes szabályozása....................................................................... 146 Az adatkezelés általános szabályai ................................................................................................. 147 Az adatkezelési szabályzat kötelezı tartalmi elemei................................................................... 147 Az adatkezelési szabályzat tartalma:.......................................................................................... 148 Az adatvédelem szintjei ................................................................................................................. 148 A MedSolution/400 1.3 New általános ismertetése ......................................................................... 149 Ellenırzı kérdések ........................................................................................................................ 151 Radiológiai információs rendszerek ................................................................................................ 152 Az egységes rendszerbe integrálhatóság igénye.............................................................................. 152 Területileg egybefüggı elhelyezkedéső radiológia részleg informatikai igényei .............................. 152 Területileg szétszórt elhelyezkedéső radiológiai részleg informatikai igényei.................................. 153 A képek fizikai helyhez kötöttségétıl mentes rendszer létének igénye ............................................ 153 Orvosi digitális képfeldolgozás ........................................................................................................ 155 Az orvosi digitális képfeldolgozás elınyei: .................................................................................... 155 Az orvosi digitális képfeldolgozás hátrányai: ................................................................................. 156 A digitális kép fontosabb tulajdonságai .......................................................................................... 156 A felbontás ............................................................................................................................... 156 A színmélység .......................................................................................................................... 157 Színes képek, színrendszerek ......................................................................................................... 158 A színpalettás képek ................................................................................................................. 158 A színkeverés ........................................................................................................................... 158 Az RGB színrendszer................................................................................................................ 159 A CMY és CMYK színrendszer ................................................................................................ 159 Inputok.......................................................................................................................................... 159 Képi posztprocesszálás .................................................................................................................. 160 Világosságkód transzformációk................................................................................................. 160 Zajelnyomás és élkiemelés ........................................................................................................ 164 Ablakolás ................................................................................................................................. 168 Szubtrakció, kivonás ................................................................................................................. 169 Háttérlevonás............................................................................................................................ 169 A digitális képek diagnosztikus értéke............................................................................................ 170 A PACS ........................................................................................................................................ 171 A PACS jelenlegi kiépítettsége egyetemünkön: ......................................................................... 172 DICOM......................................................................................................................................... 172 A DICOM története .................................................................................................................. 173 Szolgáltatások rendszere ........................................................................................................... 173 Ellenırzı kérdések ........................................................................................................................ 177 Mellékletek ....................................................................................................................................... 178 Irodalomjegyzék............................................................................................................................... 185 Tartalomjegyzék .............................................................................................................................. 188
192
