KATONAI INFORMATIKA III. A katonai informatika eszközrendszere

ZRÍNYI MIKLÓS NEMZETVÉDELMI EGYETEM Vezetés- és Szervezéstudományi Kar Informatikai tanszék

KATONAI INFORMATIKA III. A katonai informatika eszközrendszere EGYETEMI JEGYZET

Budapest, 2003

Írta és összeállította: Dr. Munk Sándor ezds., egyetemi tanár Lektorálta: Dr. Molnár Mihály mk. alez., egyetemi adjunktus

Felelős kiadó: Dr. Szabó Miklós, a Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem rektora Megjelent a Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem Egyetemi Kiadó gondozásában Igazgató: Veverka László Készült a Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem nyomdájában, 150 példányban Felelős vezető: Kardos István

TARTALOMJEGYZÉK BEVEZETÉS ............................................................................................................................ 4 1. INFORMATIKAI ESZKÖZÖK FOGALMA, ÉRTELMEZÉSE ......................................................... 5 1.1 Számítástechnikai eszközök..................................................................................... 5 1.2 Kommunikációs eszközök ....................................................................................... 8 1.3 Egyéb információs eszközök ................................................................................. 11 1.4 Az informatikai eszközfogalom értelmezései ........................................................ 15 2. INFORMATIKAI ESZKÖZÖK TÍPUSAI ÉS JELLEMZŐIK .......................................................... 2.1 Az információfeldolgozás eszközei ....................................................................... 2.1.1 Számítógép-generációk, számítógépkategóriák ........................................... 2.1.2 Processzorok ................................................................................................ 2.2 Az információtárolás eszközei ............................................................................... 2.2.1 Központi memóriák, gyorsítótárak ............................................................... 2.2.2 Háttértárak.................................................................................................... 2.2.3 Speciális tárolóeszközök .............................................................................. 2.3 Az információmegjelenítés eszközei...................................................................... 2.3.1 Papíralapú megjelenítő eszközök ................................................................. 2.3.2 Vizuális megjelenítő eszközök ..................................................................... 2.3.3 Speciális megjelenítő eszközök .................................................................... 2.4 Információbeviteli eszközök .................................................................................. 2.4.1 Billentyűzet .................................................................................................. 2.4.2 Mutatóeszközök ........................................................................................... 2.4.3 További beviteli eszközök............................................................................ 2.5 Az információtovábbítás eszközei ......................................................................... 2.5.1 Információtovábbítás részegységek között .................................................. 2.5.2 Hálózati csatoló- és kapcsolóeszközök ........................................................ 2.5.3 Hálózati átviteli utak, közegek ..................................................................... 2.6 Sajátosságok a katonai/védelmi alkalmazásban ..................................................... 2.6.1 A katonai alkalmazás sajátos körülményei .................................................. 2.6.2 Speciális, terepi kivitelű informatikai eszközök ........................................... 2.6.3 A személyi katonai alkalmazás sajátosságai ................................................

19 19 20 25 28 28 30 35 37 37 40 42 44 44 45 48 51 51 54 56 61 61 63 65

3. C3 ESZKÖZÖK ÉS RENDSZEREK A NATO FELFOGÁSÁBAN ................................................ 3.1 Érzékelő és riasztási eszközök, rendszerek ............................................................ 3.2 Navigációs rendszerek ........................................................................................... 3.3 Azonosítási (felismerő) rendszerek ........................................................................

69 69 73 77

ÁBRAJEGYZÉK ..................................................................................................................... 80 A FELHASZNÁLT IRODALOM JEGYZÉKE ................................................................................ 82

3

BEVEZETÉS A katonai szervezetek – mint bármely más szervezet – vezetéséhez békében és háborúban egyaránt elengedhetetlen a szükséges információk, illetve az ezeket hordozó adatok megfelelő helyen és időben, előírt pontossággal és hitelességgel történő rendelkezésre állása. Ennek érdekében minden szervezetben folyik a rendeltetésszerű működéshez szükséges információk és adatok megszerzése, továbbítása, átalakítása, tárolása és rendelkezésre bocsátása: az információfeldolgozás. A tudományos-technikai fejlődés, a korszerű informatika eszközök és módszerek egyre bővülő körével segíti ezt a folyamatot. A fejlett információtechnológiák fokozatosan beépülnek az emberi tevékenység minden szférájába. A katonai (ezen belül a csapat-) vezetés hatékonyságának egyik alapvető, egyre növekvő jelentőségű feltétele az informatikai eszközök, eszközrendszerek alkalmazása, szolgáltatásaik széleskörű igénybevétele. Jelen jegyzet a katonai informatika eszközrendszerének bemutatását tűzte ki célul. Ismerteti az informatikai eszköz fogalom lehetséges értelmezéseit, valamint az ezzel kapcsolatos különböző eszközfogalmakat, elemzi ezek viszonyát. Az információs tevékenységtípusokhoz igazodóan bemutatja az informatikai eszközök alapvető osztályozását. Ismerteti az egyes kategóriák – információfeldolgozó, információtároló, információmegjelenítő, információbeviteli és információtovábbító eszközök – rendeltetését, típusait és ezek legfontosabb jellemzőit. Elemzi a katonai, védelmi célú alkalmazás sajátos követelményeit, alkalmazási körülményeit és a katonai informatikai eszközök sajátosságait. Végül ismerteti a NATO értelmezés szerint a C3 eszközök közé tartozó érzékelő és riasztási, navigációs, valamint azonosítási (felismerő) eszközökkel és rendszerekkel kapcsolatos alapvető információkat.

4

1. INFORMATIKAI ESZKÖZÖK FOGALMA, ÉRTELMEZÉSE Az informatikai eszközök fogalmának napjainkban még nem alakult ki egységesen elfogadott értelmezése, a gyakorlatban találkozhatunk a lényegében csak a számítástechnikai eszközök körére kiterjedő legszűkebb és az információs tevékenységeket, folyamatokat támogató eszközök teljes körét magában foglaló legtágabb megközelítéssel is. A szakterületen folyamatosan növekvő mértékben érvényesülő és egyre szélesebb körre kiterjedő integrálódás, illetve konvergencia következtében az elmúlt években olyan kifejezések jelentek meg és terjedtek el, mint az infokommunikációs eszközök, illetve információtechnológiai eszközök. A különböző értelmezések vizsgálatához, az egyes fogalmak közötti összefüggések tisztázásához át kell tekinteni az információs tevékenységekhez szorosan kapcsolódó olyan szűkebb tartalmú fogalmakat, mint: számítástechnikai eszközök, híradástechnikai eszközök, távközlési eszközök, kommunikációs eszközök, hírközlési eszközök, szórakoztató elektronikai eszközök, vezetéstechnikai eszközök, méréstechnikai eszközök, irányítástechnikai eszközök. Már részletesebb elemzés nélkül is megállapítható, hogy a felsorolt eszköztípusokat a köztük (eltérő rendeltetésük ellenére) fennálló szoros funkcionális kapcsolatok, illetve egyes funkcionális egységeik hasonlóságán, sőt azonosságán alapuló összefüggések jellemzik. Az eszköztípusok közötti kapcsolatok folyamatos mennyiségi és minőségi bővülése az információs korszak egyik alapvető folyamata. Ennek során az eredetileg autonóm eszközként funkcionáló készülékek, berendezések is egyre növekvő mértékben válnak képessé más eszközökkel történő együttműködésre, funkcionális képességeik egymás közötti megosztására. Ez más megfogalmazásban azt jelenti, hogy ezek az eszközök az információs színtér, mások által is elérhető "összetevőivé" válnak.

1.1 SZÁMÍTÁSTECHNIKAI ESZKÖZÖK A számítástechnikai eszközök fogalma az automatizált adatfeldolgozás, illetve a számítógép fogalmához kapcsolódik. A számítástechnika ugyanis az automatizált adatfeldolgozás elméletével, gyakorlati megvalósításával és eszközrendszerével foglalkozó tudomány- és technikaterület, a számítógép pedig – eredeti értelmezése szerint – olyan programozható automatizált adatfeldolgozó eszköz, amely nagymennyiségű számítás (aritmetikai és logikai művelet) emberi beavatkozás nélküli végrehajtására képes. Napjainkra a feldolgozható adatok körének és jellegének kibővülésé-

5

vel1 a "számító"gép megnevezés már nem tükrözi az adott eszköz tényleges rendeltetését, funkcionális képességeit. A számítástechnikai eszközök elődei közé a – részben ma is létező – hagyományos adatfeldolgozó segédeszközök és gépek tartoznak. Ilyen segédeszközök többek között a tolóléces, vagy körlapos eszközök, grafikonok, táblázatok, nomogrammok, stb. A számológépek olyan, elsősorban aritmetikai műveletek végrehajtására szolgáló eszközök, amelyek emberi beavatkozást igényelnek a művelet(sor) beindításához, az esetleges tárolt program megváltoztatásához. Végül ide sorolhatók a korábbi időszak mechanikus és elektromechanikus könyvelőgépei is. A számítógépek funkcionális felépítésének alapjait lényegében mindmáig a Neumann János által kialakított architektúra képezi, amelynek alapvető összetevői közé a központi egység és a perifériák tartoznak. A központi egység a vezérlő egységet és a számolóegységet, mai nevén együtt a processzort, a központi tárat és az esetleges be-kiviteli (vezérlő)egységeket foglalja magában. A processzor rendeltetése utasítások értelmezése és végrehajtása. A központi tár feladata a végrehajtás alatt álló programrészek és a végrehajtáshoz szükséges adatok processzor által közvetlenül elérhető módon történő tárolása. A be-kiviteli egységek a be-kiviteli műveletek vezérlésére, adatoknak a perifériák és a központi tár közötti átvitelére a processzor utasítására, annak beavatkozása nélkül képes funkcionális egységek. A perifériák rendeltetése pedig a számítógép és környezete közötti kapcsolattartás, adatok és programok bevitele, illetve kivitele. A perifériák főbb csoportjait a beviteli, kiviteli, illetve párbeszédes perifériák, valamint a háttértárak alkotják. A számítógépek különböző szempontok alapján csoportosíthatók: a közvetlenül feldolgozott adatok jellege szerint analóg és digitális, a technikai megvalósítás szempontjából pedig elektromechanikus, elektronikus és pneumatikus típusokba sorolhatók. Ezek közül végül a technológiai fejlődés során egyeduralkodóvá az elektronikus digitális számítógépek váltak. A számítástechnikai eszközök körét eredetileg a számítógépek és az ezekhez csatlakozó különböző perifériák alkották. Ezek a hagyományos értelemben vett technikai összetevők azonban már kezdettől fogva az eszközök funkcionális képességeinek csak egy részét testesítették meg, a képességek másik része, egyre növekvő hányada, a működést szabályozó programok formájában épült be az eszközökbe. A hardver a számítógépek gépi eszközeinek összefoglaló megnevezése, a szoftver pedig a számítógéphez tartozó programok, programrendszerek és dokumentációk öszszessége.2 Ennek megfelelően beszélhetünk hardver és szoftver eszközökről. Az eddigiekből következően egy számítógép a hozzá csatlakoztatott perifériáktól és a működtető szoftvertől függően különböző funkciók megvalósítására lehet képes. Attól függően, hogy milyen lehetőség van ezek módosítására, megkülönböztethetünk célszámítógépeket és általános célú (univerzális) számítógépeket. A célszámítógép – céleszköz – programját és részegységeit általában vagy csak a gyártó tud1 2

Részletesebben lásd az 1.2 pontot. A két összetevő között nem húzható meg élesen a határ, sok számítógépben a funkciók egy része technikailag rögzített mikroprogram – firmver – formájában kerül megvalósításra.

6

ja cserélni, módosítani, vagy a módosításhoz olyan speciális ismeretek és eszközök szükségesek, amelyekkel egy átlagos felhasználó nem rendelkezik. Az univerzális számítógépek esetében a felhasználónak is lehetősége van a szoftvernek a feladathoz igazítására, vagy új szoftver betöltésére.  A számítógépek az 1960-as évekig számítóközpontokban, speciális feltételeket biztosító termekben kerültek elhelyezésre. A központi elhelyezés és az akkor rendelkezésre álló működésmódok következtében szolgáltatásaik csak közvetve, az üzemeltető személyzeten keresztül, adathordozókra rögzített utasítások és adatok segítségével volt lehetőség. A felhasználóközeli alkalmazás első lehetőségét és ezzel a számítástechnikai eszközök körének első jelentős kibővítését a távadatfeldolgozás, illetve az ehhez kapcsolódó új perifériák és vezérlőegységek: a távoli végberendezések (terminálok) és távadatátviteli vezérlő berendezések megjelenése eredményezte. A következő nagy lépést a számítógépek közötti adatátviteli kapcsolatok, a számítógép-hálózatok megjelenése jelentette. Ennek elsődleges célja a kisebb-nagyobb hálózatokba kapcsolódó számítógépek különböző erőforrásainak – tár- és feldolgozó kapacitásának, vagy egyes perifériáinak (pld. nyomtató) – egymás közötti megosztása, ennek révén közös erőforrások megosztott felhasználása volt. Az egyedi számítógépek hálózatba kapcsolódása a későbbiekben új alkalmazási területek (pld. elektronikus információcsere) lehetőségét teremtette meg és új hardver és szoftver megoldások megjelenéséhez vezetett. A számítógép-hálózatok felépítésére és legfontosabb jellemzőire a legnagyobb befolyást az gyakorolta, hogy milyen távolságban elhelyezkedő számítógépek között biztosítanak összeköttetést. Ennek alapján mindenekelőtt helyi, távolsági és nagyvárosi hálózatokról beszélhetünk. A helyi hálózat (Local Area Network – LAN) legfeljebb néhány km²-es, telepnagyságú területre, de nem ritkán csupán egy-egy épületre, vagy csak egy helyiségre terjed ki. A távolsági hálózat (Wide Area Network – WAN) országrésznyi, országnyi, földrésznyi, vagy a Föld egészére kiterjedő területet foghat át. A két hálózattípus között helyezkedik el a nagyvárosi hálózat (Metropolitan Area Network – MAN), amely nevéből következően városi, néhány 10 – legfeljebb néhány 100 – km²-es területet hálóz be. A különböző szintű és típusú hálózatok – bizonyos feltételek betartása mellett – egymással összekapcsolódhatnak, összetett hálózatba (internetwork) szerveződhetnek. Ebben a közbeeső szintet nem csak nagyvárosi hálózatok képviselhetik, hanem hasonló funkciót betöltő, de nem egy városhoz kötődő körzeti (regionális) hálózatok. Napjainkban pedig már megjelent egy újabb, egy emberi testre kiterjedő, hordozható/viselhető eszközöket összekapcsoló hálózattípus – a személyi hálózat (Body LAN) – fogalma is. A számítógép-hálózatok megjelenésével tehát a számítástechnikai eszközök köre kibővült a hálózati kapcsolóelemekkel és az átviteli vonalakkal. Ez utóbbiak gyakorlatilag megegyeznek a hagyományos távközlési hálózatokban alkalmazott lehetőségekkel: fémvezetékekkel, fényvezető kábelekkel, illetve az elektromágneses térrel. Az adatátviteli kapcsolóelemek – adatkapcsolók, csomagkapcsoló csomópontok – rendeltetése pedig az átviteli vonalak illesztése, az egyik vonalon érkező üzenetek

7

(üzenet-összetevők) átvétele, majd esetleges tárolás és átalakítás után egy másik, kiválasztott vonalon történő továbbítása volt.

1.2 KOMMUNIKÁCIÓS ESZKÖZÖK Az emberek közötti információcsere technikai támogatása mindenekelőtt a közvetlen személyközi kommunikáció lehetőségeit meghaladó, nagyobb távolságú információtovábbítás esetében jelent meg. Ennek előzményeit a fény-, vagy hangjelzések továbbításán alapuló megoldások jelentették, amelyek legfejlettebb rendszerét a XVIII. század végén megvalósított – az információkat távíróállomások árbocára erősített három mozgatható kar beállításai segítségével továbbító – optikai távírórendszer képezte. A távközlési eszközök első csoportját a távíróeszközök alkották. Ezek az eszközök betűk, számok és írásjelek sorozatából álló szöveges információk elektromos úton történő továbbítását és megjelenítését biztosították két, egymással vezetékes kapcsolatban álló készülék között. A Morse-készülékek az információtovábbítást még csak a Morse-ábécé jeleinek közvetlen bevitelével és távoli megjelenítésével támogatták. A géptávíró-készülékek már lehetővé tették a karakterek írógéphez hasonló billentyűzeten történő bevitelét és az üzenetek papíron történő, karakteres megjelenítését. A karakterek átvitele az adó- és vevőkészülékek között az ötbites nemzetközi távírókód segítségével történt. A géptávíró-készülékek központokon keresztül géptávíró-hálózatba csatlakozhatnak, amelyben kapcsolat bármely két állomás (készülék) között létesíthető. A távközlési eszközök második csoportját a vezetékes távbeszélő készülékek és rendszerek alkotják. A hang (elsősorban emberi hang) továbbításának lehetőségét a hangrezgések elektromos áramingadozássá történő alakítását biztosító mikrofonok, valamint a visszaalakítást megvalósító hangszórók feltalálása biztosította. A mikrofont, hangszórót és a hívásjelzést biztosító csengőt tartalmazó távbeszélő-készülékek széleskörű elterjedésének alapját a távbeszélő-központokra épülő távbeszélő-hálózatok megjelenése képezte. A távbeszélő-központok az állomásokat kezdetben kézi-, majd automatikus kapcsolással kötötték össze. Ez utóbbi eredetileg a távbeszélőkészülékekben a tárcsázás által generált impulzusoknak a központban elhelyezett jelfogókkal történő feldolgozása révén, elektromechanikus úton valósult meg. A digitális távközlési hálózatok az 1980-as évek elején kezdték felváltani az analóg átvitelre és elektromechanikus kapcsolóelemekre épülő rendszereket. A változás alapját a számítógépes adatátvitel egyre bővülő igényei és a technikai fejlődés teremtette lehetőségek képezték. A digitalizálás először csak az átviteli utakat érintette, amit a későbbiekben a digitális kapcsolóközpontok megjelenése követett. Így alakultak ki az integrált digitális hálózatok, majd a digitális átvitelnek az előfizetőig történő kiterjesztésével és többletszolgáltatások bevezetésével az integrált szolgáltatású digitális hálózatok (ISDN). Ezek azonos hálózati infrastruktúra segítségével biztosítják a hagyományos távbeszélő, telefax, számítógépes adatátvitel, videotex,

8

képtelefon, videokonferencia szolgáltatásokat számos – a digitális technológia által biztosított – többletfunkcióval3 kiegészítve. A távközlési eszközök alapvető csoportját képezik a rádióadó és rádióvevő készülékek is. A vezetéknélküli, rádiófrekvenciás jelek segítségével történő információtovábbítás eszközei közül az első a vezetéknélküli szikratávíró volt, amely a hajók és a szárazföld közötti távíróösszeköttetés lehetőségét teremtette meg. A vezetéknélküli hangtovábbítás megvalósításához a nagyfrekvenciás rezgések modulációja és demodulációja jelentette a megoldást, amelynek technikai megvalósítását az első elektronikai elemek (az elektroncsövek), majd az ezeket követő félvezető elemek (tranzisztorok) tették lehetővé. A rádióadók és vevők az információtovábbítás új lehetőségeit teremtették meg. Mivel az adó által kisugárzott üzeneteket egyidőben több vevőállomás is képes fogni, a vezetéknélküli távbeszélő-rendszerek mellett megjelent egy új technológia, a rádióműsorszórás is. A mobil távbeszélőrendszerek a vezetékes telefonrendszerek helyhez kötöttségének megszüntetésére jelentek meg, a gyakorlatban több, mozgó állomással működő rádiós rendszer alakult ki. A nyilvános földi mobil hálózatok funkcionális felépítése nagyon hasonló a vezetékes hálózatokéhoz. A távbeszélőkészülékek szerepét a szűkebb értelemben vett távbeszélő végberendezést és az adó-vevő részt magában foglaló készülékek veszik át, a hálózatot pedig a fix telepítésű bázisállomások és mobil kapcsolóközpontok alkotják. A mobil hálózatok egyrészt biztosítják a mobil készülékek egymás közötti, illetve más – vezetékes, vagy mobil – távbeszélő hálózatokon keresztül történő kommunikációját. A műholdas távközlés a Föld körül keringő, rádiófrekvenciás átvitelre képes műholdak segítségével lehetséges. A távközlési műholdak szerepüket tekintve lehetnek egy távközlési hálózaton belüli, központok közötti átvitel átjátszóállomásai, illetve egy mobil távközlési rendszer – felhasználói végberendezésekkel kapcsolatot tartó – bázisállomásai. Az átjátszóállomás szerepét betölthetik geostacionárius pályán keringő, vagy alacsonyabb pályán keringő, egy adott pont felett egymást váltó műholdak. Műholdas bázisállomásokra épülő teljes, vagy nagyobb területet lefedő mobil távközlési rendszer megvalósításához nagyszámú műholdra van szükség és a nagy távolság, illetve az ehhez szükséges adóteljesítmény és antennaméret következtében a mobil készülékek mérete is jelentős.  A rádióműsorszóró eszközök és rendszerek alapvető összetevőit a műsorszolgáltató által készített hanganyagot (műsort) kisugárzó rádióadók, illetve az ezek vételére képes rádióvevőkészülékek alkotják. A rádióműsorok továbbítása a gyakorlatban különböző – eltérő terjedési és minőségi jellemzőkkel rendelkező – hullámtartományokban (HH, KH, RH, URH) lehetséges. A nagyobb területen történő, megfelelő minőségű műsorsugárzás feltételeinek biztosítására az elsődleges rádióadók mellett további rádióadókat és átjátszó-állomásokat, valamint az egyes elemek kö-

3

Hívószám-azonosító, hívásfelajánlási, hívásfelépítési, több résztvevős, érdekközösségi, díjazási és egyéb szolgáltatások.

9

zötti rádió- és vezetékes összeköttetéseket magukban foglaló rádióműsorszóró hálózatok jöttek létre. A televíziós műsorszóró eszközök és rendszerek megjelenéséhez előbb a képek felbontására, továbbításra alkalmas (video)jelformátumra történő átalakítására alkalmas eszközöket (tévékamerákat), valamint a videojelet – elektronsugárcső segítségével – újból képpé alakító televíziós vevőkészülékeket kellett megvalósítani. A kép információit sorokra bontva, megfelelő szinkronizáló jelekkel kiegészítve ábrázoló videojel a hangtovábbítással ellentétben több – egymástól eltérő – formátumban (PAL, SECAM, NTSC) is elterjedt. A kezdetben csak fekete-fehér kép továbbítása mellett létrejött a színes képtovábbítás eszköz és eljárásrendszere is. Mivel a televíziós műsorszórásra az URH sávban kerül sor, a terjedési sajátosságok miatt a műsorszóró rendszer kialakítására lényegében csak több adóállomással és átjátszóállomásokkal van lehetőség. A műsorszétosztó és –elosztó rendszerek a rádió- és televízióműsoroknak a műsorszolgáltatótól a felhasználókhoz történő eljuttatásának napjainkra elkülönült alrendszerei. A műsorszétosztó rendszerek rendeltetése a műsorszolgáltató által előállított jelek (műsor) eljuttatása az adóállomásokhoz, illetve műsorelosztó hálózatokhoz. A műsorelosztó rendszerek feladata pedig a műsor eljuttatása a műsorszolgáltató telephelyéről, vagy a műsorszétosztó hálózat végpontjától az arra jogosult felhasználókhoz. A műsor továbbítása mindkét esetben történhet vezetékes (kábeles) hálózaton, vagy nem műsorszóró rádió-távközlő rendszer segítségével. A rádió- és televízió műsorkészítés eszközei közé mindenekelőtt a hang- és képfelvevő, illetve rögzítő készülékek, valamint a felvett anyagok kezelését és további feldolgozását szolgáló lejátszó-, erősítő-, keverő-, vágó-, stb. berendezések képezik. A felsorolt stúdióberendezések kezdetben az analóg jelfeldolgozás által biztosított lehetőségekre épültek, de a technológiai fejlődés eredményeként a múlt század végén ezen a területen is megjelent és napjainkban uralkodóvá válik a digitalizáció, a digitális technika. Az audiovizuális stúdiótechnika eszközrendszerében ma már az elsődleges felvevőkészülékek (mikrofonok, kamerák) is digitális jeleket szolgáltatnak és így a további eszközök funkciói lényegében hagyományos számítástechnikai platformon megvalósított – többnyire egyedi felhasználók számára is rendelkezésre álló – speciális alkalmazások formájában jelennek meg. A tömegkommunikáció hagyományos, papíralapú médiumaihoz kapcsolódó sajátos eszközök közé elsősorban a nyomdatechnikai eszközök tartoznak. Ezek főbb hagyományos típusait a nyomóformát előállító szedőgépek, a nyomtatást végző nyomdagépek és kötészet során felhasznált eszközök alkotják. A digitális technológia nyomdai elterjedése következtében a szedőgépek szerepét lényegében átvették a hagyományos számítógépek, a nyomdagépek között pedig megjelentek és terjedőben vannak a digitális nyomógépek. A nyomtatott médiatartalom – szöveges, képi és rajzanyag – előállítása során korábban általában nem speciális eszközök, hanem az irodatechnika és a képrögzítés hagyományos eszközei kerültek felhasználásra. Az információs korszak kialakulásával azonban megjelentek a papíralapú sajtótermékek – elsősorban az Interneten keresztül hozzáférhető – elektronikus változatai és új elektronikus médiumok is kiala-

10

kultak. Ezek tartalmát különböző formátumú információkat egyaránt magukban foglaló multimédia anyagok képezik. Az elektronikus médiatartalom előállítása és "csomagolása" (szerkesztése, közlésre alkalmassá tétele) ma már egyértelműen számítástechnikai eszközökre alapozottan történik.

1.3 EGYÉB INFORMÁCIÓS ESZKÖZÖK A mérés az információszerzés egy speciális formája, egy adott környezeti jellemzőnek egy meghatározott mérési skálához kapcsolódó mennyiségi reprezentációja. A mérés eredménye a mért jellemzőnek egy adott mértékegységhez viszonyított mérőszám formájában történő leírása. A mérés végrehajtását szinte a kezdetektől mérőeszközök segítik, amelyek köre az egyszerű segédeszközöktől a bonyolult műszertechnikai készülékekig terjed. A hagyományos mérőeszközök az ismert mérőszámmal rendelkező mértékek, amelyek segítségével, összehasonlítással határozható meg a mérendő jellemző mérőszáma. Ezek között kiemelt szerepet játszanak az alapmennyiségek mértékei, a távolság-, tömeg- és időmértékek. A hagyományos mérőeszközök esetében a mérés (összehasonlítás) eredménye a felhasznált mértékek számbavételével, vagy a mérőeszközön található (ismert mennyiségek alapján előzetesen kijelölt) skáláról történő leolvasással határozható meg, a mérési folyamat információs tevékenységei tehát lényegében az emberi tudatban mennek végbe. Ezek az eszközök így csak információs segédeszközöknek tekinthetők. A mérőműszerek a vizsgált környezeti jellemzők érzékelésére, értékének mérésére és a mérési eredmények megjelenítésére, rögzítésére és/vagy továbbítására alkalmas technikai eszközök. Egy mérőműszer lehetséges összetevői közé ennek megfelelően a következők tartozhatnak: érzékelő szerv, információátalakító szerv, információ megjelenítő szerv, információrögzítő szerv és információtovábbító szerv. Az érzékelők (szenzorok) a mérőműszerek alapvető elemét képezik, amelyek a környezet valamely állapotjellemzőjét további felhasználásra alkalmas jellé alakítják át. Az érzékelők kimeneti jele az érzékelt környezeti jellemző olyan leképezése, amely megfelelő pontossággal reprezentálja az eredeti jellemző értékét és annak változását, így képes azt az ismeretszerzési folyamatban helyettesíteni. A környezeti jellemző és a kimeneti jel közötti összefüggést az érzékelő típusától függő természeti törvény, vagy törvényszerűség határozza meg. Az érzékelők az emberi érzékszervekhez hasonlóan meghatározott érzékenységgel, felbontóképességgel, megbízhatósággal és méréshatárral rendelkeznek és az általuk érzékelt állapotjellemzők (mennyiségek) alapján a következő főbb csoportokba sorolhatók: mechanikai, akusztikai, termikai, optikai, elektromos, mágneses, radiológiai, illetve kémiai és biológiai érzékelők. Az érzékelők működésmódjuk alapján lehetnek passzívak és aktívak. A passzív érzékelők a környezetre lényeges hatást nem gyakorolnak, a kimenő jelet a környezeti hatásra bennük végbemenő változások, folyamatok révén hozzák létre. Az aktív érzékelők működése a környezettel történő kölcsönhatásra épül, ezek a környezetre

11

meghatározott hatást gyakorolnak, majd az ennek következtében fellépő válaszhatást érzékelik, használják fel. Az egyszerű mérőműszerek az érzékelő által előállított jelből átalakítás, feldolgozás útján állítják elő és jelenítik meg a mérési eredményt. Ebből következően az érzékelők kimenő jele napjainkban már az esetek túlnyomó többségében a további jelfeldolgozás szempontjából kedvező tulajdonságokkal rendelkező elektromos (általában elektronikus) jel, de lehet pneumatikus, hidraulikus, optikai, vagy mechanikus jel is. Információs szempontból tehát már az egyszerű mérőműszerek is három információs tevékenységtípust – (meg)szerzés, átalakítás, megjelenítés – megvalósítanak. A jelátvitel és jelrögzítés eszközeinek és módszereinek megjelenésével a méréstechnika eszköztára is kibővült, megjelentek a távmérő eszközök és a mérési adatgyűjtő eszközök. A távmérés esetében az érzékelő szerv, illetve a központi elhelyezésű megjelenítő, feldolgozó vagy rögzítő szerv szerkezetileg függetlenek, egymástól nagyobb távolságra vannak és távközlési csatorna segítségével kapcsolódnak egymáshoz.4 A mérési adatgyűjtés a mérési eredmények (ritkábban az ezeket hordozó jelek) tárolása későbbi megjelenítés, vagy további feldolgozás céljából. A mérési adatgyűjtő eszközök általában automatizáltan, emberi beavatkozás nélkül működnek és egy, vagy több környezeti jellemző értékét rögzítik. A korszerű mérő- és érzékelő eszközök összetevői között a technológiai fejlődés következtében fokozatosan megjelentek és általánossá váltak a más jellegű információtechnológiai eszközökben is felhasznált – feldolgozó, tároló, megjelenítő és továbbító – elemek. A digitális jelfeldolgozás elterjedését gyorsan követte, előbb kiegészítette, majd egyre inkább felváltotta a számítástechnikai eszközök hardver elemeire épülő adatfeldolgozás. A hagyományos műszertechnikai technológiára épülő mérőeszközök helyébe így napjainkra már olyan eszközök lépnek, amelyek lényegében speciális perifériákkal – analóg-digitális átalakítóval kiegészített érzékelőkkel és szükség esetén speciális megjelenítő (kijelző) eszközökkel – rendelkező általános célú számítógépek. Mindez lehetővé teszi a mérőeszközök funkcionalitásának szoftver úton történő megvalósítását, ebből következően könnyű bővítését, továbbfejlesztését, vagy a mérési feladathoz történő igazítását.  Az irányítás célorientált – alapvetően információs jellegű – tevékenység, beavatkozás az irányított folyamat, gép, rendszer működésébe annak elindítása, fenntartása, megváltoztatása, vagy leállítása céljából. Az irányítás két alapvető módja a nyílt hatásláncú vezérlés, amelynél a vezérelt jellemző értéke nem hat vissza a beavatkozásra és a zárt hatásláncú szabályozás, amelynél a beavatkozás a szabályozott jellemző megkívánt értéktől történő eltérése esetén, az eltéréssel arányos mértékben, annak megszüntetése, vagy csökkentése érdekében következik be.

4

A távmérés nem tévesztendő össze a távérzékeléssel, amely egy meghatározott környezeti jellemző nagy távolságról történő érzékelését jelenti. Ez utóbbi esetében ugyanis az érzékelő – a távméréssel szemben – az érzékelt jellemzőtől nagy távolságban helyezkedik el.

12

Az irányítástechnikai eszközök az irányítási (vezérlési, szabályozási) folyamat egyes műveleteit, vagy a folyamat egészét támogató, megvalósító eszközök. A hagyományos irányítástechnikai eszközök között először a manuális irányítást segítő, majd azt részben, vagy egészében felváltó vezérlőberendezések jelentek meg. A legegyszerűbb eszközök közé az olyan kezelőelemek tartoztak, amelyek a kezelői beavatkozásokat alakították át a vezérelt rendszer által felhasználható jellé. Ezeket a programvezérlés megjelenése követte, amelynél a vezérlőberendezés egy kezelői beavatkozás következményeként – előre meghatározott program szerint – konkrét beavatkozások sorozatát valósítja meg. A technikai fejlődés során a programvezérlés kezdeti formáit a számjegyvezérlés, majd a számítógépes vezérlés követte. A fentiek alapján a vezérlőberendezések alapvető összetevői közé a kezelőszerv, a beavatkozó szerv, illetve az esetleges programot kezelő (beolvasó, tároló, feldolgozó, stb.) szerv tartozik. A kezelőszerv és a beavatkozó szerv szerkezeti elkülönítése és a távközlés nyújtotta lehetőségek felhasználása vezetett a távirányítás (távvezérlés) megjelenéséhez, amelynél a kezelő személyzetnek módja van akár jelentős távolságban, vagy veszélyes környezetben lévő berendezés, rendszer irányítására is. A szabályozástechnikai eszközök működése a szabályozott jellemző mérésén, az így kialakított ellenőrző jelnek a megadott alapjellel történő összehasonlításán, ennek eredményeként egy rendelkező jel, majd ebből a végrehajtó és végül a beavatkozó jel kialakításán alapul. Ennek megfelelően a szabályozórendszerek legfontosabb összetevői közé az érzékelő-, az alapjelképző, a különbségképző, a végrehajtó és a beavatkozó szerv tartozik. A hagyományos szabályozórendszerekben ezek a funkcionális egységek mechanikus, majd elektromechanikus összetevők voltak, melyeket napjainkra (a speciális alkalmazásoktól eltekintve) felváltottak a számítástechnikai megvalósítások. A számítógépes folyamatszabályozás a múlt század utolsó évtizedeitől kezdődően a bonyolult folyamatok szabályozásának alapvető eszközévé vált, de napjainkban már az egyedi eszközökben jelentkező szabályozási feladatok megoldása során is kiemelt szerepet töltenek be a mikroprocesszoros szabályozóegységek. Mindkét megoldás alapvető jellemzője, hogy a funkció természetéből következően speciális jellegű érzékelő és beavatkozó, illetve kezelő szerveken (elemeken) kívül a szabályozórendszer minden további összetevőjét a számítástechnikai és híradástechnikai eszközök, részegységek képezik. Sőt a "hagyományos" megvalósítást a kezelőszervek esetében is egyre inkább felváltják a számítógépes megoldások: a képernyős kijelzők és a szintén képernyőn megjelenő és működtethető kezelőelemek (nyomógombok, kapcsolók, beállító elemek, stb.). A fegyverirányítási eszközök az irányítástechnika egyik speciális, katonai alkalmazási részterületét képviselik. Ezek között jelentős szerepet játszanak a tüzérség tűzvezető eszközei, illetve a repülőerők fegyverzet célzórendszerei. Az előbbiek a felderítő és helymeghatározó (bemérő) eszközökkel együtt napjainkban már az automatizált tűzvezetési rendszerek részét alkotják. A fegyverirányítási eszközök másik nagy csoportját az irányított rakéták, pilótanélküli repülőeszközök, irányított bombák és torpedók célba vezetésére szolgáló irányító rendszerek alkotják, amelyek főbb típusai közé az autonóm irányításon alapuló fedélzeti programberendezések, a

13

távolabbról érkező parancsjelekkel vezérelt távirányítási rendszerek, valamint a céltárgy érzékelésén5 alapuló önirányító rendszerek tartoznak. A irányítástechnika más alkalmazásaihoz hasonlóan a felsorolt eszköztípusok esetében is érvényesül a korszerű információtechnológia megjelenésének, elterjedésének, sőt uralkodóvá válásának tendenciája.  A vezetés célra orientáló, összehangoló, feltételeket megteremtő szervezeti funkció, tartalmát tekintve egy olyan információs folyamat, amelynek során egy szervezet vezetése megfogalmazza, vagy megkapja a szervezet által elérendő célt, összegyűjti a szükséges kiinduló információkat, kialakítja a cél elérését biztosító tevékenységekre vonatkozó tervet, ennek részfeladatait eljuttatja a végrehajtó elemekhez, majd folyamatosan gyűjti a végrehajtásra vonatkozó információkat és szükség esetén beavatkozik a szervezet működésébe. A vezetéstechnikai eszközök tehát olyan eszközök, amelyek elsősorban a vezetés információs tevékenységeit támogatják, vagy valósítják meg. Tágabb értelemben ebbe a körbe tartoznak a vezetés működési feltételeit biztosító más jellegű eszközök is, mint például a katonai alkalmazásban a parancsnoki és törzs-gépjárművek. A vezetéstechnikai eszközöket általában a támogatott információs tevékenység típusa alapján sorolják be az információk megszerzését, továbbítását, tárolását, feldolgozását, vagy megjelenítését szolgáló eszközök csoportjába. Ezek között önálló csoportot alkotnak az irodatechnikai eszközök. Az irodatechnikai eszközök (katonai értelmezésben törzsmunka-támogató eszközök) a szervezeti működés során felhasznált információkat hordozó okmányok készítését és kezelését szolgáló eszközök. Az okmányok közé eredetileg alapvetően a papíralapú szöveges, táblázatos és grafikus okmányok tartoztak. Ezek készítése és kezelése során kerültek felhasználásra a különböző írógépek, rajzológépek, másoló és sokszorosítógépek, irattároló és rendező berendezések. Ezek köre fokozatosan kibővült az hang- és képanyagot tartalmazó, okmányként kezelt információhordozókat kezelő eszközökkel (magnetofonok, diktafonok, videoeszközök, stb.). Tágabb értelemben ide tartoznak az iratok megsemmisítése során használt eszközök is. Az elektronikus okmányok megjelenésével és elterjedésével az irodatechnikai eszközök között is előtérbe kerültek a számítástechnikai alapú megvalósítások. Az oktatástechnikai eszközök (katonai értelmezésben tágabban a kiképzési eszközök) szintén az információs tevékenységekhez szorosan kapcsolódó körbe sorolhatók. Ide tartozik minden olyan tárgy, berendezés, készülék, amely az oktatás-tanulás (kiképzés) folyamatában az oktatási, (ki)képzési cél elérése érdekében felhasználható. Az oktatástechnikai eszközök rendeltetése elsősorban az ismeretszerzés és átadás támogatása, illetve a képességek kialakításának elősegítése. Ennek megfelelően a két fő csoportot az ismeretközlést támogató eszközök, valamint a gyakorlást támogató eszközök alkotják. Az előbbi csoportba az elsajátítandó ismereteket hordozó 5

Félaktív önirányítás esetében az érzékelő a cél harmadik eszköz által történő besugárzását (megjelölését) érzékeli. Az aktív önirányítás a lövedék által kibocsátott és visszaverődött hatások érzékelésén alapul. Végül a passzív önirányítás a cél által kibocsátott hatások érzékelésére épül.

14

és megjelenítő eszközök tartoznak, amelyek között a hagyományos auditív, vizuális, audiovizuális és más típusú készülékek mellett napjainkban már előtérbe kerültek a számítástechnikai eszközök és megoldások. A gyakorlást támogató eszközök, gyakorlóberendezések lényegüket tekintve működő modellek, amelyek rendeltetése a gyakorláshoz szükséges, a valóságosat helyettesítő körülmények biztosítása. Első nagy csoportjukat a különböző eszközök, berendezések működtetésének, kezelésének begyakorlását segítő szimulációs eszközök, szimulátorok képezik. Ezek kezdetben elsősorban mechanikus berendezések voltak, mára azonban e területen is előtérbe kerültek a működést sokrétűbben és valósághűbben modellező számítógépvezérlésű szimulátorok, vagy más szempontból nézve speciális részegységekkel kiegészített számítógépes megvalósítások. Kezdettől fogva a számítástechnika által biztosított lehetőségekre épülnek viszont a második csoportba tartozó eszközök, amelyek bonyolult tevékenységek, tevékenységrendszerek – pld. a katonai műveletek – körülményeit, környezetét modellezik a gyakorlás szempontjából megfelelő részletességgel és pontossággal. Ezek az eszközök ma már egyre inkább az úgynevezett virtuális valóság lehetőségét teremtik meg.

1.4 AZ INFORMATIKAI ESZKÖZFOGALOM ÉRTELMEZÉSEI Az informatikai eszköz fogalom legszűkebb – mára már túlhaladott – értelmezése lényegében csak a számítástechnikai eszközöket és ezek közül is csak az általános célú számítógépeket és perifériáikat foglalta magában. Ennek módosítását elsőként az eszközfunkcionalitás megvalósítási lehetőségeinek kibővülése, a szoftver formájában megvalósított funkciók előtérbe kerülése tette szükségessé. Egy adott eszköz esetében a felhasználó számára működési szempontból teljesen érdektelen, hogy annak funkciói technikai (hardver) formában, program (szoftver) formájában, vagy a kettő kombinációjaként kerültek megvalósításra. A legtöbb esetben ráadásul felhasználói szempontból ez nem is "látható" és a megvalósítás akár ugyanazon eszköz különböző változatai esetében is eltérhet. A szoftveralapú funkciómegvalósítás lehetőségét elsősorban a számítástechnikai eszközök gyorsütemű képesség- (feldolgozási sebesség, tárkapacitás, stb.) növekedése teremtette meg. Előnyei közé sorolható a funkcionalitás módosításának, bővítésének, testreszabásának jelentős könnyebbsége, ami mind az eszköz gyártójának, mind pedig felhasználóinak előnyös. Az elmondottakból következően az informatikai eszköz fogalmába egyaránt beleértendőek az eszközfunkcionalitás megvalósításában szerepet játszó hardver és szoftver összetevők. Ez az értelmezés lényegében megkerülhetetlen a különböző céleszközök – pld. titkosító berendezés, tűzfal, hálózati kapcsolóközpont, szimulátor, stb. – esetében, de további elemzést igényel az általános célú számítógépek vonatkozásában. Ez utóbbiak esetében tulajdonképpen egyidőben több, különböző eszközről kell beszélnünk. Az első ezek közül maga a számítógép, amely a működéshez minimáli-

15

san szükséges rendszerszoftverrel együtt lényegét tekintve egy alkalmazói programok betöltésére, tárolására és futtatására alkalmas eszköz és önmagában felhasználói funkciók megvalósítására nem képes. Egy adott alkalmazói programmal (pld. szövegszerkesztő alkalmazással) együtt mindez már egy másik, a felhasználó számára hasznos funkciókkal rendelkező eszközt (pld. szövegszerkesztő gépet) képez. Napjaink többfeladatos operációs rendszerei esetében tehát a számítógép és az éppen futó alkalmazások egyidőben több eszközt testesítenek meg. Egy másik megközelítés szerint az egyes alkalmazói programok önmagukban is tekinthetők eszközöknek (szoftver eszközök), amelyek egy meghatározott környezetben, meghatározott szolgáltatások rendelkezésre állása esetén működőképesek. Ez utóbbi a hagyományos technikai eszközök esetében is előfordul: egyes eszközök például csak elektromos hálózati szolgáltatás megléte esetén, mások pedig csak egy hordozóeszközzel együtt működőképesek. Ez utóbbi analógiájára használatos az informatikai szakterületen az alkalmazások működéséhez szükséges környezet megnevezésére a platform (pld. Intel-Win32 platform) kifejezés. Az informatikai eszköz fogalom értelmezésének újragondolását a számítógépes hálózatok megjelenése, az információfeldolgozás és információtovábbítás eszközeinek gyorsuló ütemű összekapcsolódása, majd az azonos technológiai alapra, a mikroelektronika eszközkészletére épülő fokozatos integrálódása tette szükségessé. Ez elsőként az adatátviteli és a hagyományos távközlési hálózatok integrálódásában jelentkezett, amelynek következtében egyes (például hálózati kapcsoló-) eszközökről már nem lehetett eldönteni, hogy szűkebb értelemben vett informatikai (tehát számítástechnikai), vagy távközlési (híradástechnikai) eszköznek kell-e őket tekinteni.6 A technikai fejlődés további sajátossága, hogy a távközlési eszközök és rendszerek egyre bővülő mértékben rendelkeznek információtároló és feldolgozó funkciókkal, az informatikai eszközök és rendszerek pedig információtovábbítási, kommunikációs funkciókkal.7 A távközlési és informatikai (katonai megnevezéssel híradó és informatikai) eszközök és rendszerek integrálódásának feltételét a technikai fejlődés teremtette meg, de a folyamat lényegét és mozgatóerejét az egymást kölcsönösen kiegészítő, egymásra épülő funkcionalitás képezi. A két, korábban önálló szakterület mindegyike az információs tevékenységek egy meghatározott köréhez (az információtovábbításhoz, illetve az információfeldolgozáshoz és -tároláshoz), ezek támogatásához kapcsolódik. A két információs tevékenységtípus azonban nem önmagáért való, hanem az információs folyamatok részét képezi, összekapcsolódásuk tehát egy magasabb szintű rendszer igényeiből és követelményeiből következik. Az információk tárolásával, feldolgozásával és továbbításával kapcsolatos szakterület, eszközök és rendszerek megnevezésére a közelmúltban több kifejezéssel is találkozhattunk. Ezek között elsőként a 'távközlési és informatikai', vagy a postai szolgáltatásokat is magában foglaló 'hírközlési és informatikai', katonai területen peNapjaink csomagkapcsoló, vagy akár távbeszélő központjainak technikai bázisát gyakorlatilag általános célú számítógépek képezik. 7 Például a mobil telefonok képessége nevek és telefonszámok tárolására, visszakeresésére, vagy a személyi számítógépek képessége (megfelelő alkalmazások segítségével) hagyományos és video-telefonálásra, rádió- és tévéműsor vételére. 6

16

dig a 'híradó és informatikai' jelzős szerkezetek jelentek meg. Ez a kifejezés egyaránt alkalmas volt a két, még önálló szakterület szummatív módon összefoglaló megnevezésére, valamint az integrálódott szakterület megjelölésére. A fenti megnevezésekben az első helyet – szélesebb körű szolgáltatásai és elterjedtsége következtében – a hírközlés, távközlés foglalta el, napjainkra azonban már egyre inkább a fordított sorrend jellemző8, ami az 'informatika' kifejezés tágabb és egyre bővülő jelentéstartalmán alapul. Az eddig említett megnevezések mellett Magyarországon az információs társadalom kialakításával kapcsolatos kormányzati és szakmai anyagokban jelent meg egy új kifejezés: az 'infokommunikáció'. A szóösszetétel első tagja egyaránt utal az információra, az informatikára, a második fele pedig a távközlést sugallja, maga a kifejezés azonban viszonylag egységesen elfogadott értelmezés szerint többet, egy új fogalmat jelöl. Egy tanulmány megfogalmazása szerint: "A távközlés, a számítástechnika és az elektronikus média (együttesen infokommunikációs technológiák: ICT) konvergenciája eredményeként kialakuló információs hálózatokra ráépülve most bontakozik ki a következő század társadalmi rendje: az információs társadalom."9 Az infokommunikációs eszközök fogalma tehát magában foglalja a műsorszóró, illetve műsorelosztó eszközöket és rendszereket is. Ez utóbbiak, illetve az informatikai és a távbeszélő rendszerek integrálódását példázzák többek között a kábelhálózatokon nyújtott Internet- és távbeszélő szolgáltatások, illetve a távközlési vonalakon keresztül elérhető műsorelosztás. Az infokommunikációs eszköz fogalom – az idézetből is láthatóan – alapvetően hálózat-orientált jellegű, az előzőekben említett hálózatok összetevőit, valamint a hálózati szolgáltatások igénybevételét biztosító végberendezéseket foglalja magában. Ebből következően nem tartoznak ebbe a körbe a hálózatba nem kapcsolódó eszközök, köztük például az egyedi (autonóm) számítógépek, vagy a különböző információrögzítő és megjelenítő eszközök sem. Az informatikai eszközök körébe legtágabb értelmezésben mindazon eszközök tartoznak, amelyek rendeltetése információs tevékenységek végrehajtásának támogatása, vagy megvalósítása. Ennek a fogalomnak a leggyakrabban előforduló angol megnevezése az információtechnológiai (Information Technology - IT) eszköz, angol nyelvterületen ugyanis lényegében nem használatos az informatika (informatics) kifejezés. Bár az informatikai eszközök között folyamatosan bővül azok köre, amelyek kommunikációs képességekkel is rendelkeznek és így az infokommunikációs eszközök közé sorolhatók, várhatóan mindig lesznek olyanok is, amelyek nem tartoznak ez utóbbi csoportba. Végül említést kell tenni az eszközök egy másik, az informatikához szorosan kapcsolódó csoportjáról. Az informatizált eszközök olyan eszközök, amelyek alaprendeltetése nem információs jellegű, azonban ezen rendeltetés hatékonyabb megvalósítása, vagy a könnyebb kezelhetőség érdekében információs funkciókat megvalósító részegységekkel is rendelkeznek. Ebbe a körbe tartoznak például az automatizált eszközök, az úgynevezett intelligens eszközök, vagy a távvezérelhető, távfelügyel8 9

Lásd például: Informatikai és Hírközlési Minisztérium, HM Informatikai és Hírközlési Főosztály, stb. Dr. Lajtha György: Az informatika hazai helyzete és jövőképe.

17

hető eszközök. Az információs korszakban folyamatosan bővülni fog az ilyen, információs képességekkel is rendelkező eszközök köre. Ezek az eszközök az információs színtér "szereplőiként" képesek lesznek hozzájutni a működésükhöz szükséges információkhoz, igénybevenni más eszközök információs szolgáltatásait, ezek felhasználásával szabályozni működési folyamataikat, végül szolgáltatásaikat rendelkezésre bocsátani mások számára.

18

2. INFORMATIKAI ESZKÖZÖK TÍPUSAI ÉS JELLEMZŐIK Az informatikai eszközök különböző típusait a következőkben alapvetően a fogalom legtágabb értelmezésére alapozva rendszerezzük és tekintjük át. Ennek megfelelően ebben a fejezetben sorra veszünk minden olyan korszerű eszköz-típust, amelynek rendeltetése információs tevékenységek, folyamatok megvalósítása, támogatása. Az informatikai eszközöket részben az alapvető információs tevékenység-típusokhoz igazodva, részben attól eltérő csoportosításban tárgyaljuk. Az első három csoportot az információfeldolgozó eszközök, az információtároló eszközök, valamint az információmegjelenítő eszközök képezik, amelyek szűkebb értelemben is az informatikai eszközök közé tartoznak. Ezt követően az információszerzés eszközei helyett a felhasználói kapcsolattartást támogató információbeviteli eszközök bemutatására kerül sor.10 Végül az információtovábbító eszközök tárgyalására kerül sor, a szűkebb értelemben vett informatikai szakterületre orientált megközelítésben. Ennek keretében mutatjuk be az információvédelem napjainkban egyre növekvő jelentőséggel bíró, önállósuló eszközeit is. Az információs tevékenységeket megvalósító, támogató technikai megoldások nem csak önálló eszközök, hanem más eszközökbe beépíthető részegységek formájában is megjelenhetnek. Egyes típusok (pld. a feldolgozóeszközök) önmagukban lényegében működésképtelenek, míg mások (pld. egyes tárolóeszközök) megvalósíthatók önálló eszköz és részegység formájában is. Az informatikai és informatizált eszközök ma már általában a felsorolt csoportok szinte mindegyikébe tartozó – köztük elsősorban feldolgozó és tároló – funkcionális egységeket tartalmaznak. Ennek megfelelően a következőkben az egyes típusok ismertetése során elsősorban a működési elvekre, alapvető jellemzőkre, képességekre összpontosítunk és eltekintünk a megvalósítás formájától, a felhasználás módjától.

2.1 AZ INFORMÁCIÓFELDOLGOZÁS ESZKÖZEI Információfeldolgozás alatt az előzőekben ismertetett csoportosításnak megfelelően – szűkebb értelemben – az új információk előállítását, illetve az automatizált feladatvégrehajtás vezérlését értjük. Így az információfeldolgozás eszközei közé ebben az értelemben általában a számítógépeket, ezen belül a számítógépek központi egységeit, illetve különböző processzorait soroljuk. A következőkben először a különböző számítógép-generációkat és kategóriákat, illetve alapvető sajátosságaikat tekintjük át, majd ezt követően a processzorok fejlődését, típusait, jellemzőit ismertetjük.

10

Bár ma már ez a kategória is átfedést mutat a környezeti hatásokat érzékelő és átalakító eszközök csoportjával.

19

2.1.1 Számítógép-generációk, számítógép kategóriák Az 1970-es évekig a számítógépek tulajdonképpen valamennyien egy kategóriába tartoztak, amelyek technológiai jellemzőik – elsősorban az alkalmazott áramköri elemek típusa – alapján különböző generációkba tartoztak. A számítógép generációk tehát számítógépek azonos technológiai fejlettségi szintű és ebből következően hasonló hardver és szoftver jellemzőkkel rendelkező, időben egymást követő csoportjai. A 0. generáció tulajdonképpen a számítástechnika előzményeinek és kezdeteinek ad keretet. Ide sorolunk minden mechanikus, vagy elektromechanikus (jellemzően relékre épülő), számítógépnek nevezhető eszközt. Ezek sorában az analóg módon működő típusokat hamar felváltották a digitális eszközök, hiszen az előbbiek nem biztosították az egyre növekvő - többek között a csillagászok által igényelt - számítási pontosságot.11 Az 1. generáció alapvető tulajdonsága az elektronikus alapon történő adatfeldolgozás, az elektroncsövek – mint áramköri kapcsolóelemek – felhasználása. Az első képviselők közé a pennsylvaniai egyetemen 1943-46 között megépített ENIAC12 a princetoni egyetem EDVAC13 elnevezésű eszköze voltak. Az ENIAC 18000 elektroncsövet és 1500 jelfogót tartalmazott, a számokat tízes számrendszerben, 10-jegyű előjeles formában ábrázolta. Az adatbevitel lyukkártyáról történt, az eredmények is lyukkártyára kerültek, amit ezt követően egy tabulátor (nyomtató) jelenített meg táblázatos formában. A több ezer elektroncső között heti 2-3 alkalommal fordult elő meghibásodás, ami néhány óra kiesést jelentett. A 2. generáció a félvezető technológiához kapcsolódóan született meg az 1950es évek végén. Az ide tartozó számítógépek kapcsolóelemként kizárólag félvezető áramköri elemeket (diódákat, tranzisztorokat) tartalmaztak, ami maga után vonta a műveleti sebesség és a megbízhatóság növekedését, illetve a hely- és energia-igény csökkenését. Általánosan elterjedt belső tárolásra a ferritgyűrűs tár, külső tárolásra a mágnesszalagos és mágnesdobos tár. A számítógép konfigurációk kibővültek a kapcsolattartást segítő perifériákkal, megszülettek a működést vezérlő első operációs rendszerek, létrejöttek a programok kidolgozását segítő programnyelvek: a számítógép az egyetemek és kutatóintézetek egyedi fejlesztésű eszközéből véglegesen a kereskedelmi forgalomban is terjeszthető árucikké vált. A 3. generáció megkülönböztető műszaki jellemzője az integrált áramkör, amelyet a processzor mellett más helyeken is felhasználtak. A generáció megjelenése az 1965-ös évhez – többek között az IBM 360-as gépcsalád megszületéséhez – köthető. Az integrált áramkörök és a további technológiai megoldások együttes következménye a tovább csökkenő méret, az összeköttetések rövidülése miatt növelhető működési sebesség és a még magasabb szintű megbízhatóság lett. A generáció jellemzője a szoftver szerepének jelentős növekedése is. Általánosan elterjedtek és funkcionáliA 0. generáció tipikus eszközei a Hollerith-féle lyukkártyás adatfeldolgozó gépek voltak. A csúcspontot az IBM 1939-44 között megépített MARK I. elektromechanikus eszköze jelentette. Electronic Numerical Integrator and Calculator - Elektronikus numerikus integráló- és számológép. 13 Electronic Discrete Variable Calculator - Diszkrét változós elektronikus számológép. 11

12

20

san kibővültek az operációs rendszerek, létrejöttek az általános célú felhasználói programok és a nagy adatkezelő rendszerek. Az egyre összetettebb felhasználói igények kielégítésére egyre nagyobb mennyiségben kerültek piacra tudományos-műszaki és ügyviteli-adatfeldolgozási feladatok megoldására alkalmas univerzális számítógépek. A 4. generáció már nem új technológiai megoldásában különbözik az előzőtől, hanem csak az integrált áramköri technológia fejlettségi szintjében. Az integrált áramkörök bonyolultságát és ezzel teljesítőképességét az egy lapkán megvalósított tranzisztorok és kapuk mennyiségével jellemezhetjük. Ennek megfelelően beszélhettünk kis-, közepes-, nagy- és igen nagy bonyolultságú integráltságról. Az első kettő a 3. generáció jellemzője, így a 4. generációt az LSI technológiához, megjelenését az 1970-es évek második feléhez kötjük. A generáció néhány további jellemzője a félvezetős központi tár és a mikroprogramozott vezérlőegység. Egyre inkább kiteljesedik a – már a 3. generációnál megjelent – közvetlenebb ember-gép kapcsolat, az interaktivitás, a távadatfeldolgozás. A szoftver ára eléri a számítógép értékének 80%át. Széleskörűen elterjednek a teljesítőképes és olcsó alkalmazói programcsomagok. A számítógép tulajdonképpen a 4. generációval tette meg az első igazi lépést, hogy emberközeli, a felhasználók széles köre által használt eszközzé váljon.  A számítógépek között fokozatosan nem csak technológiai (tehát generációs) különbségek, hanem teljesítménybeli eltérések is kialakultak. Ennek megfelelően jelent meg az 1960-as években a kis és nagyszámítógépek fogalma, majd találkozhattunk statisztikai kiadványokban a kis, kis-közepes, közepes, közepes-nagy és nagy megjelölésekkel. A teljesítmény alapján történő kategorizálás – a rohamos fejlődés következtében – egyre nagyobb nehézségekbe ütközött, mert néhány év eltelte elegendő volt ahhoz, hogy egy típus a nagyszámítógép kategóriából a közepes, vagy egyenesen a kis kategóriába csússzon. A ma is alkalmazott – nagyobbrészt funkcionális értelemben vett – kategorizálás az 1980-as években született meg, jelentős mértékben a személyi számítógépek megjelenésétől is inspirálva. A számítógép kategória a számítógépek funkcionális szempontból történő, elsősorban alkalmazási jellemzők szerinti csoportosítása. Ennek keretében a hagyományos központi számítógépek kettéváltak a nagy- és kisszámítógépekre, 'alattuk' megjelentek a később tovább osztódó mikroszámítógépek és 'felettük' a szuperszámítógépek. A nagyszámítógép (mainframe) jellegét, funkcióit tekintve tulajdonképpen a korai számítógépek 'jogutódja'. Alapvető jellemzői a nagy számítási és tároló kapacitás, valamint a kiterjedt és nagyteljesítményű periféria-készlet. Természetesen a kapacitásnak és a teljesítménynek a kategóriára jellemző mérőszámai folyamatosan változnak (növekszenek), amelyet a kisebb kategóriák paramétereinek fejlődése kényszerít ki. További jellemző a központi, speciális követelményeknek megfelelő számítógépteremben történő elhelyezés. Ez egyrészt a számítógép részegységeinek üzemeltetési (például a klimatizálás iránti) igényeiből, másrészt a számítógép-konfiguráció méreteiből következik.

21

2.1.1 ábra: Nagyszámítógép A kis (mini) számítógép eredetileg – a nagyszámítógépektől történő elhatárolás miatt – olyan számítógépet jelentett, amely fizikailag egyetlen berendezés-szekrényben elfér és általában nem igényel speciális körülményeket, légkondicionálást. Emellett ezt a kategóriát a nagyszámítógépekhez képest alacsonyabb számítási és tárolási kapacitás, korlátozottabb teljesítményű és számú perifériák jellemezték. Az 1990-es évek tipikus kisszámítógépei az IBM AS/400 és a DEC VAX családjai voltak, melyek az íróasztal alatt elhelyezhető kivitelű kisebb modellektől a néhány szabványosított tárolószekrényt elfoglaló legnagyobb tipusokig terjedő skálát foglalták magukban. A szuperszámítógép a számítógépek legnagyobb teljesítményű képviselője. Bár a számítógépek fejlesztésében az elsődleges cél a magasabb teljesítmény elfogadható áron történő megvalósítása, mindig vannak olyan feladatok, amelyek a gazdaságosan elérhetőnél magasabb feldolgozási sebességet igényelnek. Ennek megfelelően a szuperszámítógép fogalma alatt olyan – általában kis szériában, vagy egyedileg készített – gépet értünk, amely az adott időszakban a legmagasabb sebességet biztosítja. A szuperszámítógépek tipikus képviselői a Cray cég gyártmányai. A mikroszámítógép fogalma a mikroprocesszorok megjelenését követően alakult ki az ilyent tartalmazó számítógépek megjelölésére. Ezek a kezdeti mikroprocesszorok teljesítménykorlátainak megfelelően kis teljesítményűek és alacsony árfekvésűek voltak. Ma már a számítógépek egyre nagyobb hányadában – még a szuperszámítógépekben is – mikroprocesszorokat alkalmaznak, így e kategória lényegében értelmét vesztette. Helyette, illetve belőle új, konkrétabb kategóriák – asztali számítógép, hordozható számítógép, táskagép, noteszgép, kézi számítógép, valamint munkaállomás – jöttek létre. Az asztali (desktop) számítógép14 a személyi alkalmazás első, és mindmáig legáltalánosabb eszköze. Olyan önálló mikroszámítógép, amely méreteiből következően az egyes alkalmazók munkahelyén (irodájában, íróasztalán) elhelyezve biztosítja szolgáltatásait, képes átlagos (irodai) körülmények között, normál elektromos hálózatról, különösebb technikai kiszolgálás nélkül üzemelni. Jellemzője a számítógépet tartalmazó viszonylag kisméretű 'doboz' és az ehhez csatlakozó billentyűzet, monitor, melyet egyéb perifériák egészíthetnek ki.

14

Közkeletű megnevezéssel PC (Personal Computer).

22

2.1.2 ábra: Asztali számítógépek Az asztali számítógépek kezdetben szinte kizárólag a személyi, egyedi alkalmazást szolgálták. Az 1990-es évekre, a számítógép-hálózatok kialakulásával ez a helyzet jelentős mértékben megváltozott. A változatlanul az alkalmazó íróasztalán elhelyezkedő PC a fentiek mellett más alkalmazókkal történő együttműködés, munkacsoport tevékenység támogatása, vagy más – nagyobb kategóriájú – számítógépek szolgáltatásai igénybevételének is eszközévé vált. A hordozható (portable) számítógép a mikroszámítógép kategóriából elsőként vált ki, kiterjesztve az alkalmazás lehetőségét az irodák határain kívülre, változó helyszíneken lehetővé téve a megszokott szolgáltatások igénybevételét, az összegyűjtött adatok felhasználását. A további kategóriák megjelenésével e kategória megkülönböztető jellemzőjévé a kizárólag hálózatról történő üzemelés vált. Jelentősége napjainkra lényegében megszűnt. A táskagép (laptop) olyan kisméretű hordozható személyi számítógép, amely akkumulátorról is több órán át működik. Az áramtatakarékosság érdekében kisfogyasztású alkatrészek és 'alvó üzem' jellemzik. Ez utóbbi azt jelenti, hogy gombnyomásra, vagy tevékenység hiányában egy idő után automatikusan egyes részegységei (képernyő, lemezvezérlő, stb.) kikapcsolnak, a számítógép pedig kisebb áramigényű, alacsonyabb órajelre kapcsol. Általában felhajtható, nagyfelbontású – ma már jellemzően színes – képernyőt, a kisebb asztali számítógépekéhez hasonló kapacitású háttértárat és kisebb méretű billentyűzetet tartalmaz. A táskagépek általában 'belül' nem bővíthetőek, így az adatok be- és kivitelére, külső perifériák illesztésére különböző (soros, párhuzamos, külső billentyűzet és külső monitor) csatlakozókkal rendelkeznek. A noteszgép (notebook) is kisméretű hordozható személyi számítógép, amely elsősorban méretében és súlyában tér el a táskagépektől. Míg a táskagépek általában 5-8 kg tömegűek és ma már az asztali gépekkel azonos processzort tartalmaznak, egy noteszgép jellemző mérete A4-es, tömege 2-5 kg és egyszerűbb processszorral van felszerelve.

2.1.3 ábra: Noteszgép

23

A táblaszámítógép (tablet) átmenet a táska- és noteszgépek, illetve a következőkben ismertetésre kerülő kéziszámítógépek között. Az előzőekhez hasonló méretű képernyőt és háttértárat (merevlemezes egységet) tartalmaz, de az utóbbiakhoz hasonlóan alaphelyzetben nem rendelkezik billentyűzettel, kezelésére néhány gomb és a beviteli, illetve mutatóeszközként használható digitális toll szolgál. Számos bővítőhellyel is rendelkezik, szükség esetén külső billentyűzet is csatlakoztatható.

2.1.4 ábra: Táblaszámítógép A kézi számítógép (palmtop) tenyérben elférő eszköz, jellemző mérete a 20x10x2 cm, tömege 25-50 dkg. Ceruzaelemmel működik, de egyes típusokhoz hálózati adapter is csatlakozhatható. A kategóriába tartozó típusok lényeges jellemzője, hogy – noha kapható hozzájuk külső program is – mivel a szokásos háttértárakkal nem rendelkeznek, mindenekelőtt a számítógépben rögzítetten tárolt szoftvereket használják. A kapcsolatteremtés és az adatok továbbítása érdekében rendelkeznek az asztali gépekhez kábellel történő csatlakoztatás lehetőségével. A típus megnevezése napjainkban már inkább személyi digitális asszisztens (personal digital assistant – PDA).

2.1.5 ábra: Kézi számítógép A munkaállomás (workstation) megnevezés két, egymástól teljesítményében igen különböző kategóriát is jelöl. Mindkettőben közös, hogy a számítógép nem önálló, hanem hálózatba kötött, vagy terminálként történő alkalmazásra szolgál. A kisebb kategória lényegében a terminálok és a személyi számítógépek között helyezkedik el. Felépítése hasonló a személyi számítógépekéhez, azoktól mindenekelőtt alacsonyabb tárolókapacitásukban és szerényebb, vagy hiányzó bővítési lehetőségeikben tér el. A másik kategória éppen az 'ellenkező' irányban helyezkedik el a személyi számítógépekhez képest, teljesítménye meghaladja azokét. Jellemzői a tipikus alkalmazási terület – grafikus alkalmazások, mérnöki számvetések – igényeiből következnek. Az említett terület nagy műveleti sebességet, ezen belül is gyors lebegőpontos műveletvégzést és nagyobb számábrázolási tartományt igényel, amit a hagyományos asztali gépek nem feltétlenül képesek biztosítani. Ez utóbbiak teljesítményének bővülésével a munkaállomás kategória szerepe csökkenőben van.

24

2.1.2 Processzorok A központi vezérlőegység (CPU15), másnéven processzor, az információfeldolgozás alapvető funkcionális egysége, amely magában foglalja a programvezérlő és az aritmetikai-logikai egységet, a regiszterkészletet, valamint a további funkcionális egységekkel (pld. központi memória, perifériák) kapcsolatot biztosító elemeket. A programvezérlő egység az utasítások beolvasását, értelmezését és ennek alapján a többi funkcionális egység működésének koordinálását végzi. Az aritmetikai-logikai egység aritmetikai, logikai és velük kapcsolatos műveleteket hajt végre. A regiszterkészlet pedig a számítógép, illetve a végrehajtás alatt álló program állapotát, valamint a processzor által végrehajtott műveletek adatait tartalmazza. A processzorok feladatvégrehajtó teljesítményét a következő képlet határozza meg: idő/feladat = utasítás/feladat * óraciklus/utasítás * idő/óraciklus. Ebből az utolsó tényező az alkalmazott technológia függvénye, így a teljesítmény növelésének további lehetőségei az első két tényezőben rejlenek. Az egyik lehetőség tehát a feladat végrehajtásához szükséges utasítások számának csökkentése, a másik az utasítások végrehajtásához szükséges óraciklusok számának csökkentése. Az első esetben összetett műveleteket megvalósító utasításkészletet kell kialakítani, mert ezzel csökkenthető a szükséges utasítások és a központi tárhoz fordulások száma. Az összetettségből következően magas – több mint 100 – az utasítások száma is, így komplex utasításkészletű16 számítógépről beszélünk. Az utasítások végrehajtásához szükséges óraciklusok száma ezzel szemben úgy csökkenthető, ha az utasításkészletben csak egyszerű – így kevesebb – utasítás található és ezek huzalozottan kerülnek megvalósításra, ami az úgynevezett csökkentett utasításkészletű számítógépekre17 jellemző. A RISC processzorok utasításaikat jellemzően egy óraciklus alatt hajtják végre. A technológiai fejlődés mára a két típus integrálódásához vezetett: a korszerű mikroprocesszorok a CISC-ből a nagy utasításkészletet, a RISC-ből pedig az utasítások egy óraciklus alatt történő végrehajtását örökölték. A processzorok sebessége az alkalmazott áramkörök működési sebességének növelése és az utasításkészlet célszerű megválasztása mellett a feladatok párhuzamos végrehajtásával is fokozható. A párhuzamosság megvalósulhat alacsonyabb szinten: amikor egy processzoron belül lehetséges résztevékenységek párhuzamos végrehajtása, illetve magasabb szinten: amikor több processzor működik párhuzamosan. Az alacsony szintű párhuzamosság megoldásának két jellemző tipusa a csővezeték és a vektorprocesszor. A csővezeték (pipeline) olyan sebességnövelő megoldás, amely lehetővé teszi, hogy a processzorban több különböző gépi utasítás álljon végrehajtás alatt különböző fázisokban.18 Így az átlapolások miatt egy utasítás végrehajtásához átlagosan egynél kevesebb óraciklus is elég. A vektorprocesszor egy speciális csővezeték, amely vektorokon hajt végre műveleteket olymódon, hogy azok egymás után lépnek be a csővezetékbe. Ilyenkor az utasítás csak egyszer kerül betöl15

Central Processing Unit. CISC = Complex Instruction Set Computer. RISC = Reduced Instruction Set Computer. 18 Ezek jellemző módon: utasítás betöltés, utasítás dekódolás, operandus betöltés, utasítás végrehajtás. 16 17

25

tésre és dekódolásra, amelyet több operandus egymást követő betöltése és ismételt utasításvégrehajtás követ. A számítógépeket a feladatvégrehajtás magas szintű párhuzamosságának jellege szerint négy csoportba sorolhatjuk attól függően, hogy egyidőben hányféle utasítást hajtanak végre hányféle adaton. A párhuzamosság nélküli 'egy utasítás egy adaton' lényegében a hagyományos Neumann-i számítógép; az 'egy utasítás több adaton' típus ismertebb megnevezése a tömbprocesszor; a 'több utasítás egy adaton' eddig célszerű alkalmazás hiányában nem került megvalósításra; végül a 'több utasítás több adaton' a legteljesebb párhuzamosság, amikoris többprocesszoros rendszerről beszélünk. 19  A mikroelektronikai fejlődés eredményeként a processzorok ma már szinte kizárólagosan egyetlen áramköri lapkán kerülnek megvalósításra, amely további funkcionális egységeket (pld. gyorsítótár, memóriavezérlő) is tartalmaz. A mikroproceszszorok technológiai fejlődése többek között az elemméret csökkenésével, a lapka méretének növekedésével, valamint az elemi műveletek végrehajtási ütemének (az órafrekvenciának) a növekedésével jellemezhető. Az elemméret csökkenése – amelyet az integrált áramkörök kialakításánál alkalmazott vonalvastagság csökkenése jellemez – több áramköri elem (tranzisztor) elhelyezését, így bonyolultabb funkciók megvalósítását teszi lehetővé a lapkán.20 Az első mikroprocesszor az 1971-ben megjelent Intel 4004-es volt, amely 4 bites adatokat dolgozott fel 10-22 µsec-os utasításvégrehajtási idővel. Még ugyanabban az évben követte a továbbfejlesztett 4040-es és a már 8-bites 8008-as, amelynek utasításkészlete 48 utasításból állt és 16 KBájt memória címzését tette lehetővé. A következő lépés 1973-ban a 8-bites 8080-as mikroprocesszor volt, amely elkülönített adat és címvezetékeivel 64 KBájtos memória címzését biztosította. Míg a korábbi processzorok mellett 15-20 integrált áramkört kellett alkalmazni egy központi egység megvalósításához, a 8080-as már csak két kiegészítő áramkört igényelt. Az első Intel 16-bites mikroprocesszor 1978-ban a 8086-os volt, amelynek a következő évben megjelent a külvilággal 8-bites módon kommunikáló, így olcsóbb kiegészítő elemkészletet igénylő változata, a 8088-as is. Az Intel processzorok elterjedésének oka az IBM 1981-ben bejelentett PC-jének a 8088-asra történő alapozása volt, ami lehetővé tette a nagy tömegben történő alkalmazást és szükségessé a gyorsütemű technológiai fejlesztést. Ez a fejlesztés aztán 3-4, majd a későbbiekben 2-3 évente, sőt évente egy új processzortípus megjelenéséhez vezetett. Az Intel mikroprocesszorok családja a 8088-astól napjainkig a Pentium 4-ig jutott el.21 Ezek mel-

SISD – Single Instruction, Single Data; SIMD – Single Instruction, Multiple Data; MISD – Multiple Instruction, Single Data; MIMD – Multiple Instruction, Multiple Data. 20 A méretcsökkenés egyben a sebességet is növeli, hiszen a kisebb tranzisztor gyorsabban képes kapcsolni és a jeleknek is rövidebb utat kell befutniuk. 21 A főbb típusok a következők voltak: 80286, 80386 (DX, SX), 80486 (SX, DX2, DX4), Pentium (MMX, Pro), Pentium II, Pentium III, Pentium 4. 19

26

lett napjainkban mindenekelőtt a Cyrix és az AMD cég termékei 22 tekinthetőek a mikroprocesszor-piac lényeges szereplőinek.

2.1.6 ábra: Mikroprocesszorok A mikroprocesszorok fejlődését többek között a következő paraméterek jellemzik: az integrált áramkör vonalvastagsága nagyobb mint 1µ-ról 0.13µ-ra; a tranzisztorok száma 2300-ról 55 millióra; az órajel 740 kHz-ről 3 GHz-re; a memória-hozzáférés sebessége 400 MHz-re; a közvetlenül feldolgozható adatok mérete 8 bitesről 64 bitesre; a címezhető memória mérete pedig 8 KB-ról 64 TB23-ra növekedett. A fejlődés egyenlőre nem látszik lassulni, Gordon Moore 1965-ben megfogalmazott és eredetileg tíz évre szóló törvénye – amely szerint a tranzisztorok száma egy integrált áramkörön 18 havonta megduplázódik – mindmáig érvényesül. A gyártástechnológiai fejlődéshez jelentős architektúrális és működési elvekben megnyilvánuló fejlődés is társul, újabb és újabb megoldások jelentek meg. Ezek közé tartozik a csővezeték-jellegű párhuzamos feldolgozás, majd ennek megtöbbszörözése24; az utasításkészlet 'egy utasítás több adat'-típusú multimédiás utasításokkal történő kibővítése (MMX); valamint az utasítás-elágazás előrejelzés, illetve a spekulatív előzetes adatbetöltés.  A mikroprocesszorok hosszú ideig nem voltak képesek lebegőpontos, vagy nagypontosságú egész számokkal műveleteket végezni. Ez abból következett, hogy a mikroszámítógépek tipikus alkalmazási területei ilyen műveletek végrehajtását nem is igényelték. A speciális alkalmazások ilyen irányú szükségleteinek kielégítésére korábban egy speciális, úgynevezett matematikai (aritmetikai) társprocesszor alkalmazása állt rendelkezésre. Ennek hiányában a lebegőpontos műveleteket a (fő)processzor szoftver úton emulálta. A processzor-társprocesszor párosok sorát a 80486 megjelenése szakította meg, amelyben e kettőt egyetlen lapka hordozta. Azóta a lebegőpontos egység már a processzor részét alkotja. A matematikai társprocesszorok mellett megjelentek a grafikus processzorok is, amelyek a nagyfelbontású grafikus képernyők kezelésének terhét veszik le a processzor válláról. A grafikus professzor nem egyszerűen az átvett képpont (pixel) adatok videojellé való átalakítását végzi, a megjelenítendő objektumokat nem képpontonként, hanem matematikai leírások formájában veszi át és ez alapján végzi a megjelenítést. Egy színes egyenes képpontonként átvitele helyett elegendő megadni a kezdő- és végpont koordinátáit és a színt leíró értéket. Pld. Cyrix 6x86, illetve AMD K6 és Athlon. Terabájt = 1024 megabájt = 230 bájt. 24 Szuperskalár, majd hiper-csővezeték architektúrák. 22 23

27

2.2 AZ INFORMÁCIÓTÁROLÁS ESZKÖZEI Az információtárolás az információk későbbi felhasználás céljából – rövidebb, vagy hosszabb ideig – történő rögzítése, megőrzése. Ez hosszú ideig csak a hagyományos – rajzos, írásos, majd szimbolikus – formában, különböző hordozókon történő rögzítéssel volt lehetséges, amely az íróeszközök kivételével más eszközök alkalmazását nem igényelte. Technikai eszközök segítségével történő információtárolásra elsőként a szemléletes információk rögzítése (hang-, álló- és mozgóképfelvételek készítése) esetében került sor. Az információtároló eszközök közé tartozik minden olyan eszköz, amely információkat őriz meg későbbi felhasználás (lejátszás, rendelkezésre bocsátás) céljára. Ezek lehetnek önálló eszközök, amelyek a szűkebb értelemben vett információtároló funkció mellett lejátszó és/vagy felvevő képességekkel is rendelkeznek, vagy részegységek, amelyek más eszközökbe építhetők be. Az információkat hosszabb időre tároló eszközöket általában táraknak, a rövidebb, átmeneti időre tároló részegységeket általában memóriának nevezik. A tárolt információkat tartalmazó adathordozók nagy részére jellemző, hogy a kezelésükre szolgáló berendezésekből üzemszerűen kivehetők, eltávolíthatók, cserélhetők és önálló tárolásuk során a hordozott adatokat megőrzik. Az információtároló eszközök alapvető típusai közé a különböző felvevő/lejátszó eszközök, az informatikai, vagy informatizált eszközökben alkalmazott központi és közbenső memóriák, illetve háttértárak, valamint más speciális tárolóeszközök tartoznak.

2.2.1 Központi memóriák, gyorsítótárak A központi memóriák az informatikai, vagy informatizált eszközökben alkalmazott olyan részegységek, amelyek a végrehajtás alatt álló programrészeket és a végrehajtáshoz szükséges adatokat a feldolgozóegység (processzor) által közvetlenül elérhető módon tárolják, alapvető rendeltetésük az információfeldolgozás feltételeinek biztosítása. A központi memóriák alapvető jellemzői a tárkapacitás, az elérési idő, illetve az írási/olvasási lehetőségek és a tárolt adatok megőrzésének képessége. A számítógépek központi memóriáinak jellemző technológiája egy ideig a ferritgyűrűs tár volt, amelyet az 1970-es évektől kezdődően teljes egészében felváltottak a félvezető áramkörökkel megvalósított memóriák. A központi memóriák alapvető típusát az írható/olvasható memóriák, a RAM25ok képezik. A működés során ebbe töltődnek be, írják egymást felül az éppen szükséges programrészek és adatok. A RAM-ban tárolt információk az eszköz kikapcsolása, a tápellátás megszűnése után nem őrződnek meg. Működésmód szerint megkülönböztethetők a dinamikus RAM-ok (DRAM)26, amelyek tartalmukat frissítés (újra25 26

Random Access Memory. Napjaink korszerű típusai közé az SDRAM (Synchronous DRAM) és az RDRAM (Rambus DRAM) tartoznak.

28

írás) nélkül csak néhány ms-ig tudják megőrizni; valamint az azonos kapacitás mellett nagyobb méretű, magasabb energiaigényű és drágább, ugyanakkor frissítést nem igénylő és gyorsabb statikus RAM-ok (SRAM). Ezeken kívül léteznek a videomegjelenítés során alkalmazott speciális, egyidőben kettős (képelőállító és képmegjelenítő) hozzáférést biztosító video RAM-ok (VRAM) is. A félvezető memóriák integrált áramköri lapkák és az ezekből felépülő – általában 4-8 lapkát és kiegészítő elemeket tartalmazó – memóriamodulok formájában kerülnek megvalósításra. A technológiai fejlődés következtében azonos méretű lapkákon fokozatosan növekvő tárkapacitás valósítható meg.27

2.2.1 ábra: RAM memóriamodulok A csak olvasható memóriák, ROM28-ok tartalma programból nem változtatható meg. Ezek olyan információkat tárolnak, amelyekre ismételten, változatlan tartalommal van szükség. Ilyenek többek között az adott eszközök működésének alapvető funkcióit, köztük mindenekelőtt a bekapcsoláskor végrehajtandó funkciókat megvalósító programrészek. A maszktechnológiával előállított ROM-ok mellett léteznek speciális eszközök segítségével programozható, illetve törölhető és újraprogramozható ROM-ok is.29 A különböző típusú ROM-ok kiemelkedő szerepet töltenek be napjaink személyi informatikai eszközei (kézi számítógépek, mobiltelefonok, stb.) esetében és egyre növekvő szerepet játszanak az informatizált eszközök funkcióinak rugalmasabb továbbfejleszthetőségében.

2.2.2 ábra: BIOS ROM A gyorsítótárak (cache) a központi memóriánál sokkal kisebb kapacitású, de gyorsabb hozzáférésű tárak, amelyek a feldolgozási sebesség növelését szolgálják. A feldolgozás során az utasítások és adatok nagyobb blokkokban előbb a gyorsító tárba kerülnek, ahol így megfelelő méretezés esetén a processzor a számára szükséges adatok több mint 70%-a megtalálja. Napjainkban a gyorsítótárak már a processzorA memóriamodulok kezdetben néhány KB-os kapacitása napjainkra 64-512 MB-ra növekedett. Read Only Memory. 29 PROM = Programmable ROM, EPROM = Erasable Programmable ROM, stb. 27 28

29

lapkákon megjelentek, így szükségessé vált a belső gyorsító tár és a külső gyorsító tár fogalmának megkülönböztetése.30

2.2.2 Háttértárak Az önálló lejátszó/felvevő eszközök és az informatikai eszközökben alkalmazott háttértárak korábban egymástól mind funkcionálisan, mind technológiai értelemben alapvetően különböztek, azonban a különbségtételnek ez a lehetősége a digitális információtárolás uralkodóvá válása, illetve az információtechnológia területén bekövetkező integrációs folyamat eredményeképpen napjainkra lényegében megszűnt. A hang-, álló- és mozgókép rögzítésre és lejátszásra szolgáló készülékek ma már sem technológiájukban, sem részegységeikben nem különböztethetők meg a számítástechnikai eszközöktől, ezért a következőkben együtt tárgyaljuk őket. A hagyományos tárolóeszközök közé a hanglemezeket lejátszó lemezjátszók, az álló- vagy mozgóképeket rögzítő és lejátszó fényképező- és filmfelvevő, valamint vetítő gépek tartoznak. Az előbbiek működése a hanghullámok mechanikai rezgéssé történő átalakításán, majd ennek egy szilárd anyag (eredetileg bakelit lemez) felületén kialakított barázdák segítségével történő rögzítésén, illetve a barázdákban mozgó tű mechanikai rezgésének elektromos jelekké történő visszaalakításán alapul. A fényképező- és filmfelvevő gépek a felvett képeket fotokémiai úton fényérzékeny filmre rögzítik, amelyek a bekövetkezett változások rögzítése (előhívás) után kivetíthetők, vagy tartalmuk fényérzékeny papíron jeleníthető meg. A háttértárak olyan eszközök, amelyek nagy tömegű adatok hosszabb távú tárolását és rendelkezésre bocsátását biztosítják. A háttértárak funkcionálisan két részből – a meghajtóból és az adathordozóból – állnak. A meghajtó (drive) a vezérlő elektronikát és az adathordozó mozgatását, illetve az adatok adathordozóra történő rögzítését és visszaolvasását végző részt tartalmazza. Az adatok rögzítése az adathordozón mágneses, magneto-optikai, vagy optikai elven történhet. A háttértárak között elsőként a mágnesszalagos, majd a mágneslemezes egységek jelentek meg, ezeket a magneto-optikai és optikai háttértárak követték.31 A háttértárak legfontosabb teljesítmény-paraméterei a tárkapacitás, az átlagos elérési idő és az átviteli sebesség.32 A mágnesszalagos tárolóeszközök adathordozója mágnesezhető anyaggal bevont műanyag szalag, amelyen az információt a mágneses réteg hordozza. Mágnesszalagos tárolásra különböző alkalmazási területeken kerül sor. Ezek közé tartozik a hang- és videofelvételek felvétele és lejátszása, valamint a számítógépes adattárolás. Az első mágnesszalagos tárolóeszköz a hanganyagot mágneses hangszalagra felvevő és lejátszó magnetofon volt, amely a hangfelvételt analóg mágneses jelek formájában rögzítette. A kezdetben orsós készülékeket az 1960-as évektől váltották fel a kazettás típusok. Az analóg változatok mellett később megjelentek a megbízhatóbb Első szintű (L1) cache és második szintű (L2) cache. A belső gyorsítótárak mérete napjainkra 64+64 KB-ra (utasítások+adatok), a külső gyorsítótáraké pedig 256-512 KB-ra növekedett. 31 A kezdeti időszakban léteztek mágnesdobos és mágnescsíkos tárak is. 32 Az átlagos elérési idő az az idő, amelyre a meghajtónak egy véletlenszerűen választott adat átvitelének kezdetéig szüksége van, az átviteli sebesség pedig azt adja meg, hogy időegység alatt mekkora adatmennyiség átvitele lehetséges. 30

30

tárolást, jobb hangminőséget biztosító digitális hangszalagok (DAT 33) és az ezek rögzítését és lejátszását biztosító készülékek is. A mágnesszalagos tárolóeszközök közé tartoznak a videomagnetofonok is, amelyek videojeleket rögzítenek és játszanak vissza mágnesszalagot tartalmazó videokazetták felhasználásával. Az otthoni használatra szánt készülékek az 1970-es években jelentek meg. Az elsőként megjelent formátumok34 után a VHS (video home system) típusú videokazetták váltak egyeduralkodóvá, amelyek akár négy órás (240 perces) felvétel rögzítésére is alkalmasak. A számítógépek első háttértárai is mágnesszalagos eszközök voltak, amelyeket akkoriban nagynak tekinthető, néhány MB-os tárkapacitás jellemzett. Az adatokat a szalagon digitális formában, egymás melletti párhuzamos csatornákon rögzítették. A működési módból következően ezek az eszközök soros elérésűek, vagyis meghatározott adat eléréséhez végig kell olvasni az előtte álló összes adatot és ugyanez vonatkozik a rögzítésre is. A mágneskazettás tár (streamer) olyan nagy kapacitású mágnesszalagos tárolóegység, amely az adatokat a normál – hangrögzítésre szolgáló – kazettás magnetofonok működési elvének megfelelően kazettán rögzíti és onnan biztosítja visszaolvasását. Az eltérés csak a kazetta méretében és a tárolandó információ jellegében jelentkezik. Egy kazetta kapacitása általában 150-250 MB közötti, a digitális szalagok pedig gigabájtos adatmennyiségek tárolását teszik lehetővé.

2.2.3 ábra: Mágneskazettás (DAT) készülék A viszonylag lassú elérés és az írható optikai tárolóeszközök megjelenése ellenére nagy tárolókapacitásuk és kedvező tárkapacitás/ár arányuk következtében a mágnesszalagos tárolóeszközök még napjainkban is hatékonyan alkalmazhatók nagy mennyiségű adat tárolására, a gyorsabb tárak tartalmának biztonsági mentésére. A mágneslemezes tárolóeszközök adathordozója a mágneslemez, amely az adatokat a felületére felvitt igen finom, mágneses rétegben tárolja. Az adatok tárolása a lemezek mindkét oldalán lehetséges. A tárolás a lemez felületén koncentrikus körök mentén, az úgynevezett sávokon (track) történik. Egy sávon belül az adatok bitenként sorosan, szektorokban helyezkednek el. A nagyobb tárolókapacitású háttértárak adathordozói több, közös tengelyen elhelyezkedő lemezből (lemezköteg) állnak. A lemezkötegekben a fizikailag egymás alatt elhelyezkedő sávok egy cilindert alkot33 34

Digital Audio Tape. U-matic és Betamax.

31

nak. Az adatok felírását és kiolvasását a nagy sebességgel forgó lemez(ek) felett elhelyezkedő író/olvasó-törlő fejek végzik. A meghajtó minden tárolásra használt lemezfelülethez tartalmazhat egy, vagy több fejet, amelyek elmozdulásával választható ki az adatot tartalmazó megfelelő sáv. A mágneslemezes háttértárak két fő típusa a hajlékonylemezes tár és a merevlemezes tár. A hajlékonylemezes háttértár adathordozója egyetlen hajlékony lemez (floppydisk), amely műanyag alapon hordozza a mágneses felületet. A rugalmas lemezt nagysebességű forgás 'keményíti meg' és teszi lehetővé, hogy a fejek ne ütközzenek össze a lemezfelülettel. Az első – 8 hüvelykes – hajlékonylemezes egységet az IBM jelentette be 1971-ben, ezt az 5.25, majd a 3.5 hüvelykes méretek követték, amelyekből napjainkra lényegében csak az utóbbi, 1.44 MB tárolókapacitású típus maradt fent.

2.2.4 ábra: Hajlékonylemez A merevlemez (hard-disk, winchester) olyan nagy tárolókapacitású mágneslemezes háttértár, amely kezdetben a mikroszámítógépek alapvető adattároló eszköze volt, ma már a legkülönbözőbb eszközökben megtalálható. A tárkapacitás a kezdeti 5-10 MB-ról napjainkra több száz GB-ra emelkedett. A nagyobb kapacitás egyik feltétele a sávok számának növelése, amely szükségessé teszi, hogy az író-olvasó fej közelebb helyezkedjen el a lemezfelülethez. A nagy sebességgel forgó lemezek felett 'légpárnán repülő' fejek jellemző távolsága 1 µm, így a lehetséges szennyeződések bekerülése elleni védekezésképpen az adathordozó lemezek zárt térben helyezkednek el. A kapacitás a sávon belüli adatmennyiség növelésével is emelhető, ami adott fizikai méretek mellett az adatok rögzítésének (kódolásának) módjától függ.

2.2.5 ábra: Merevlemez

32

A cserélhető merevlemezek rendeltetése az elérhető adatok körének növelése mellett az adatvédelem javítása. A korábbi megoldások esetében a cserélhető rész csak a lemez(eke)t, vagy az író-olvasó fejeket és a vezérlő elektronikát is tartalmazta.35 Napjainkban ezek mellett, sőt helyett a teljes merevlemez-egység kivehető keretben történő elhelyezése és ennek egy fiók segítségével történő közvetett csatlakoztatása terjedt el. Az optikai tárolóeszközök olyan eszközök, amelyek az adathordozón tárolt információt optikai úton olvassák le, függetlenül attól, hogy azok milyen (mechanikai, optikai, vagy magneto-optikai) módszerrel kerültek rögzítésre. Az adathordozón az információk rögzítése belülről kifelé haladó spirális pályán elhelyezkedő gödröcskék (pit)36 formájában történik, amelyeket egy letapogató lézersugár alakít át elektromos jelekké. Mivel a leolvasás során az olvasófej és az adathordozó mechanikusan soha nem érintkezik, így az optikai adathordozók élettartama többszöröse a mechanikus, vagy mágneses elven működő típusokénak. A CD37 az optikai adathordozók első típusa, lapos korong alakú adathordozó, amely napjainkban gyakorlatilag két méretben létezik.38 A CD-nek az információ kódolásától függően különböző verziói alakultak ki, ezek közé tartoznak többek között a CD-ROM-ok, az audio CD-k és a video CD-k. Az alapelvek a kódolástól függetlenül azonosak.

2.2.6 ábra: CD lemez A legelterjedtebb méretű, 12 cm-es CD kapacitása ~650 Mbyte, ami audio CD-k esetében ~74 perc játékidőt jelent. A video CD 30 cm-es változatán 40-60 perc filmanyag helyezhető el. Az adathordozók és meghajtók (olvasó-, íróberendezések) technikai fejlesztésének eredményeként a CD-k olvasási és írási sebessége folyamatosan nő. Az olvasási sebesség kezdetben 150 Kbyte/s volt, amely napjainkra több mint ötvenszeresére nőtt.39 Az írási sebesség hasonlóképpen az eredeti közel 25-szörösére növekedett.

Az előbbire példa az 5.25"-os SyQuest cserélhető lemez, az utóbbira pedig a Tandon DataPac és a hajlékonylemezt használó Bernoulli-box. 36 A pit-ek szélessége és mélysége (0.5 µm, illetve 0.1 µm) rögzített, az információt hosszúságuk hordozza. 37 Compact Disc. 38 A két szabványos méret: 12 cm (4.7 inch), vagy 8 cm (3.1 inch) átmérő, 1.2 mm vastagság. 39 Ezt a 2x, 4x, …, 48x, 52x jelölések szimbolizálják. 35

33

Rögzítés során a pit-eket erős lézersugár égeti be egy üveg alapú mesterlemezen elhelyezkedő leheletvékony fémtellúr rétegbe. Ebből préseléssel állítják elő a polikarbonát alapú sokszorosított példányokat, amelyre előbb vákuumtechnikai eljárással vékony reflexiós fémréteget gőzölögtetnek fel, majd a lemezt a mechanikai sérülések ellen átlátszó lakkréteggel vonják be. Címke Akril réteg Alumínium 125 nm

Polikarbonát műanyag

1.2 mm

2.2.7 ábra: CD felépítése Az írható CD-ket két nagy csoportba lehet sorolni. Az egyszer írható CD40 olyan tárolóréteget tartalmaz, amelyben a CD-író berendezés által kibocsátott író-lézersugár hatására a nagysorozatú gyártással előállított CD pit-jeihez hasonló viselkedésű pit-ek állíthatók elő. Ezek a tárolóréteg adott helyén néhány száz Cº-ra történő felmelegítése során alakulnak ki. A többször írható, vagy újraírható CD41 esetében az információtároló réteg olyan fémötvözet, amelynek belső struktúrája hő hatására eltérő visszaverő képességű szabályos kristály-, illetve amorf szerkezetté alakítható. A DVD42 az optikai lemeztechnológia új, 1996-ben megjelent generációja: a DVD lemez lényegében egy nagyobb tárolókapacitású és gyorsabb CD, amely mozifilm-minőségű mozgóképfelvételek, CD-nél jobb minőségű hangfelvételek, fényképek, vagy számítógépes adatok tárolására alkalmas és így képes felváltani a hagyományos videokazettákat, valamint a különböző audio és video CD-ket, valamint CDROM-okat. A DVD lemezek fizikai méretei megegyeznek a CD lemezek méretével, azonban tárolókapacitásuk lényegesen magasabb, mert az alkalmazott lézerfény hullámhoszsza alacsonyabb, ami kisebb pit-eket és egymáshoz közelebb lévő sávokat tesz lehetővé. Egy DVD lemez lehet egy, vagy kétoldalas, illetve egy, vagy kétrétegű. Kétrétegű DVD esetében az egyik réteg félig átlátszó, így a lézer ezen keresztül fókuszálható az alsó rétegre is. A DVD lemezek kapacitása így jelenleg az 1.36 Gbyte-tól a 15.9 Gbyte-ig terjed.43 Jelenleg hat írható DVD formátum44 létezik a megfelelő DVD-író/olvasó egységekkel együtt. A különböző formátumok egymással nem kompatibilisek, a megfele-

40

CD-WO[RM] (Write Once[ Read Many]), CD-R (CD Recordable). CD-E (CD Erasable), CD-RW (CD Readable Writable). 42 A DVD rövidítés eredetileg a Digital Video Disc (digitális videolemez) kifejezésből származott, amelyet a videotechnológia meghaladása miatt többen a Digital Versatile Disc (digitális többfunkciós lemez) kifejezéssel cserélték fel, ez azonban nem vált hivatalossá. 43 Egyoldalas, egyrétegű 8 cm-es DVD lemez, illetve kétoldalas, kétrétegű 12 cm-es DVD lemez. 44 DVD-R(G), DVD-R(A), DVD+R, DVD-RAM, DVD-RW és DVD+RW. Az első három típus csak egyszer írható, az utóbbi három több ezerszer. 41

34

lő meghajtók a többi formátumot egyenlőre csak részben, vagy nem feltétlenül tudják olvasni.

2.2.3 Speciális tárolóeszközök Napjaink új tártípusa a flash memória, amely lényegét tekintve újraírható ROM memória, amely többek között memóriamodulok, memóriakártyák formájában áll a felhasználók rendelkezésére. A memóriakártyák többnyire PCMCIA csatlakozással rendelkeznek, kapacitásuk folyamatosan bővül: néhány MB-tól több száz MB-ig, sőt ma már néhány GB-ig terjed. Elsősorban kéziszámítógépekben, digitális fényképezőgépekben, játékkonzolokban kerülnek felhasználásra, de alkalmazási területeik köre folyamatosan bővül. A különböző eszközökben alkalmazott típusokból többféle is létezik, egyes eszközök kizárólag csak egy-egy formátumú memóriakártyát képesek fogadni, míg mások többféle típust is.

2.2.8 ábra: Memóriakártyák45 A 'toll'memória (pen drive) egy USB interfészre csatlakozó kisméretű46 flash memória alapú eszköz, amely – az operációs rendszer részét képező szoftver támogatással – merevlemezként viselkedik. Kapacitása napjainkban 16 MB-tól 2 GB-ig terjed, jellemző kapacitása 128-256 MB. A memóriakártyákkal ellentétben külső kártyaolvasó nélkül csatlakoztatható a számítógépekhez. Nem tévesztendő össze az USB interfésszel rendelkező merevlemezzel (USB-drive).

2.2.9 ábra: Toll memóriák  Szintén napjaink egyre gyorsabban terjedő tárolóeszközei közé tartoznak a különböző szabványos (bankkártya) méretű mágnes- és chipkártyák. A mágneskártyák olyan műanyag lapok, amelyeken egy mágneses csík őrzi az információt. Aránylag csekély adatmennyiséget, csak néhány száz bájtot tárolnak, de azt viszony45 46

CompactFlash, Smartmedia, Secure Digital és xD-Picture kártyák. Jellemző mérete: 8.5 x 2.8 x 1.5 cm.

35

lag egyszerű készülékeken is le lehet olvasni. A bank- és hitelkártyák mellett többek között alkalmazhatók igazolványként, vagy belépőkártyaként is.47 A mágneskártyákat felváltó chipkártyák (chip-card, smart card) integrált áramkört tartalmazó műanyag lapok, amelyek már lényegesen több információt képesek tárolni48 és feldolgozóképességgel is rendelkez(het)nek. Három alapvető típusuk közé az egyszerű memóriakártyák, a beépített funkciókkal rendelkező intelligens kártyák és a programozható chipkártyák tartoznak. A feldolgozási képesség lehetővé teszi a tárolt adatok hatékonyabb védelmét, ami az alkalmazási területek többségében lényeges szerepet játszik. A chipkártyák más (pld. leolvasó-) készülékekkel érintkezőkön keresztül, vagy a kártyába épített apró rádió adó-vevő segítségével cserélnek információt.

2.2.10 ábra: Chip-kártya

47 48

1960-ban jelentek meg a londoni metró menetjegyeként, a pénzügyi alkalmazások alapját 1970 óta képezik. Napjainkban néhány MB, de ez folyamatosan növekszik.

36

2.3 AZ INFORMÁCIÓMEGJELENÍTÉS ESZKÖZEI Az információmegjelenítés a megszerzett, tárolt, vagy előállított információknak a felhasználók számára érthető, formában történő rendelkezésre bocsátása. Ennek megfelelően az információmegjelenítő eszközök az informatikai és más eszközökben kezelt információk megjelenítését szolgálják, egyes típusaik az adott eszközökhöz csatlakoztatható önálló készülékek, mások pedig ezen eszközök elválaszthatatlan részegységét képezik. Az információmegjelenítő eszközök alapvető típusai közé a papíralapú megjelenítő eszközök, a vizuális megjelenítő eszközök, valamint más speciális – de napjainkra már egyre általánosabbá váló – megjelenítő eszközök tartoznak. Ez utóbbiak közé sorolhatók a hangszórók, a kivetítő eszközök, valamint a különböző nagyméretű megjelenítő táblák.

2.3.1 Papíralapú megjelenítő eszközök A papíralapú megjelenítő eszközök az információkat tartósan megmaradó módon, alapvetően papíron rögzítve bocsátják a felhasználók rendelkezésére, egyes típusaik azonban képesek más, megfelelő tulajdonságokkal bíró hordozóra is írni. Alapvető típusaik közé a nyomtatók és a rajzgépek sorolhatók. A nyomtatók (printer) rendeltetése eredetileg a szöveges adatok megjelenítése volt, korszerű típusaik azonban már képesek grafikák és raszteres képek megjelenítésére is. Legfontosabb jellemzőik közé a nyomtatási sebesség, az íráskép minősége, a színkészlet, valamint a papírméret tartozik. A jellemző papírméret az A/4-es, de léteznek A/3-as, vagy nagyobb méretű papírra nyomtatni képes típusok is. A nyomtatás történhet normál vagy speciális papírra, illetve perforációval elválasztott összefüggő leporellóra vagy önálló lapokra. A nyomtatók működésmódjuk alapján két nagy csoportba sorolhatjuk attól függően, hogy a nyomtatómű és az adathordozó (többnyire papír) közvetlenül érintkezik-e egymással. A leütéses (impact) nyomtatóknál a festék a nyomtatómű és a festékszalag közötti közvetlen érintkezéssel kerül a papírra, míg a nem leütéses (non impact) nyomtatók esetében ilyen érintkezés nincs. A leütéses nyomtatók csoportjába a sor-, karakter- és mátrix-nyomtatók tartoznak. A nem leütéses nyomtatókhoz a lézer, a tintasugaras, és a hőnyomtatókat sorolhatjuk. A nem leütéses nyomtatókkal csak egypéldányos papír nyomtatható, míg a leütéses nyomtatók értelemszerűen sokkal zajosabbak. A leütéses nyomtatók közül a sornyomtatók egy sor karaktereit közel egyidőben jelenítik meg (a sor minden pozíciójához önálló kalapács tartozik), így nyomtatási sebességük viszonylag magas. A karakter-nyomtatók esetében a karakterek egymás után kerülnek megjelenítésre. Margarétakerekes nyomtatók esetében a jelek egy fém, vagy műanyag koronghoz sugárirányban csatlakozó lapocskákon helyezkednek el, gömbfejes nyomtatóknál pedig egy fém gömb majdnem egész felületén találhatóak. A felsorolt nyomtatók esetében a nyomtatható jelkészlet kötött, módosítása csak

37

a karakterdob, margarétakerék, vagy gömbfej cseréjével lehetséges. A mátrix-nyomtatók esetében a nyomtatandó jeleket pontokból álló mátrix írja le és ezeket a nyomtatófejben elhelyezkedő tűk nyomják a kívánt elrendezésben a papírra.49 Ezzel a módszerrel már tetszőlegesen sok betűfajta, sőt a tűk egyedi vezérlésével grafika is nyomtatható.

2.3.1 ábra: Mátrix-nyomtató A lézernyomtatók elektrosztatikus elven működnek, a megjelenítendő információt gyenge lézersugár rajzolja egy elektromosan feltöltött henger felületére, ahol a koncentrált fény hatására a megfelelő helyeken megszűnik a henger felszínének töltése. Ezt követően az ellentétes töltésű festék a forgó dobra rakódik, onnan pedig – mintegy 200 fokos hőmérsékleten – ráolvad a papírra, vagy más hőálló anyagra. A lézernyomtatók kiváló nyomtatási minősége nagy sebességgel párosul.50 A színes lézernyomtatókban négy különböző henger és toner van, amelyek egymás után nyomtatják fel a három alapszínt (kék, vörös, sárga) és a fekete színt.

2.3.2 ábra: Lézernyomtató A tintasugaras nyomtatók apró porlasztókból finom tintacseppeket lövellnek a papírra. Az elektrosztatikusan feltöltött tintacseppeket mágneses tér irányítja. Egyegy jel kialakításához több pontot használnak, mint a mátrix-nyomtatók, olykor még a lézernyomtatók írásképét is felülmúlják. Kifejezetten csendesek, ezért elsősorban irodai munkára ajánlhatók. A használt tinta minőségétől függően speciális papírra van szükség, bár a korszerűbb nyomtatók már normál papíron is nagyon jó írásképet produkálnak. A színes nyomtatókban négy fej és négy patron van, amelyek közül a fekete több tintát tartalmaz.

49 50

Szabványosan 9, 18 vagy 24 tű lehet a nyomtatófejben egy vagy két sorban, a több tű szebb írásképet biztosít. A felbontás 300 dpi-től (pont/inch) 1200 dpi-ig terjed. A nem professzionális nyomtatók sebessége 4-8, a profeszszionálisaké 10 vagy több oldal percenként.

38

2.3.3 ábra: Tintasugaras nyomtató A hőnyomtatók is a mátrix-nyomtatókhoz hasonlóan pontokból rakják össze a jeleket. Ezek nyomófésű segítségével, hő hatására kerülnek a filmszalagról a papírra. A hőelemekkel felszerelt fej csak meghatározott ideig bírja a gyakori hőmérséklet-változást, ezért rendszeresen cserélni kell. Az íráskép nagyon jó, a nyomtatási sebesség viszont közepes, bár vannak olyan hőnyomtatók, amelyek – 300 dpi-s felbontással – elérik a lézernyomtatók sebességét is. Üzemeltetési költségük lényegesen meghaladja a többi nyomtatóét. Elsősorban ott használhatóak, ahol kontrasztos és szép írásképet követelnek. A rajzgépek (plotter) alapvető rendeltetése rajzok (grafikus, vonalas ábrák) megjelenítése. A rajzolás tollal történik, a rajz a toll két egymásra merőleges, x-y irányú mozgásának eredőjeként jön létre. Működési elvük alapján megkülönböztethetünk síkplottereket, amelyeknél a rögzített rajzlap felett két irányban mozgó toll rajzol, valamint görgős és dobplottereket, ahol a toll csak az egyik irányban mozog, a rá merőleges irányú vezérlést pedig egy gumigörgő végzi, a papírlapot behúzva a megfelelő helyzetbe (a dobplotterek lap helyett papírtekercsre is rajzolhatnak). A síkplotterek nagyobb helyet foglalnak el, de működésük halkabb és a rajzlap igénybevétele is kisebb. A görgős és dobplotterek mechanikája egyszerűbb, képesek automatikus lapbetöltésre is, de a papírt jobban "meggyötrik".

2.3.4 ábra: Rajzgép

39

A rajzgépek lényeges jellemzője a rajzterület, a megrajzolható grafika nagysága51. A rajzgépek több – különböző színű vagy vastagságú – tollat is tartalmazhatnak, amelyek menetközbeni váltogatásával lehet a rajz szemléletességét növelni. A rajz minőségét a toll(ak) típusa és a rajzlap anyaga határozza meg. A rajzgépekben fel lehet használni különböző íróeszközöket is. A rajzolás a papíron kívül történhet írásvetítő fóliára, filmre, pauszra és műanyagra is. A rajzgépek alkalmazási lehetőségeit befolyásolja a rajzolási sebesség, pontosság és felbontás is. A rajzolás sebességét a toll maximális (tengelyirányú) sebessége és gyorsulása (hogy álló helyzetből milyen gyorsan éri el azt) határozza meg. A rajzolás pontosságát az jellemzi, hogy a rajzgép a tollat egy adott pontra milyen tűréstartományon belül képes rávezetni, illetve milyen pontosan képes azt eredeti kiindulási helyére visszavinni. Ennek átlagos értéke 0.1 mm lehet. Az alacsony pontosság következményei a nem találkozó vonalak. A felbontás azt adja meg, hogy a tollnak mekkora a legkisebb lehetséges elmozdulása bármely irányban. A nagyobb felbontás esetén az ívek, görbe vonalak símábbak lesznek. A legtöbb plotternél a felbontási érték 0.025 mm. A régi rajzgépeknél a tollat folyamatosan kellett vezérelni, a mai korszerű eszközöknek azonban már igen jelentős beépített intelligenciájuk van. Nagyobb mennyiségű megjelenítendő adatot vesznek át egyszerre, tárolnak és rajzolnak ki, a működtető számítógéptől függetlenül, a tollmozgatást optimalizálva. A rajzolásra vonatkozó adatokat a számítógép a rajzgépet vezérlő nyelven továbbítja.52

2.3.2 Vizuális megjelenítő eszközök A vizuális megjelenítő eszközök rendeltetése az információk ideiglenes megjelenítése. Az alapvető típust a képernyős megjelenítők alkotják, de ide sorolhatók a különböző kijelzők is. Az ebbe a csoportba tartozó eszközök, részegységek lényeges jellemzői közé a karakteres, vagy grafikus jelleg, a képméret, a képfelbontás és a színkészlet tartoznak. A legegyszerűbb eszközök csak egyszínű, karakteres megjelenítésre képesek, míg mások magas minőségű színes grafikus megjelenítést biztosítanak. Az említett jellemzőket alapvetően az alkalmazott csatolókártya (videokártya) határozza meg, de a megjelenítéshez megfelelő monitor is szükséges. A képernyős megjelenítők (monitorok) első, alfanumerikus változatai a nagyszámítógépek konzoljaiként és termináljaiként működő írógépeket váltották fel, a speciális alkalmazásokhoz pedig vektorgrafikus megjelenítők is készültek. A személyi számítógépek katódsugárcsöves53 monitorai között az első típusok egyszínű megjelenítést biztosítottak.54 Ezt fokozatosan javuló minőségű megjelenítést biztosító

A kis formátum A/4-es és A/3-as, a közepes formátum A/2-es és A/1-es, végül a nagy formátum A/0-ás méretű rajzok készítését biztosítja. 52 A legelterjedtebb ilyen vezérlőnyelv a Hewlett-Packard rajzgépek HPGL nyelve. 53 CRT = Cathode Ray Tube. 54 MDA = Monochrome Display Adapter (80x25 karakter), HGC = Hercules Graphics Controller (720x348 képpont). 51

40

színes grafikus videokártyák és megjelenítők követték.55 Napjainkban már léteznek 1280x1024, illetve 1600x1024 képpont felbontású monitorok is. A megjeleníthető színek száma ezalatt 16, majd 256 színről több mint 65 ezerre, illetve több mint 16 millióra bővült.56

2.3.5 ábra: Katódsugárcsöves monitor A különböző felbontásokhoz megfelelő monitort kell választani. A monitorok lényeges jellemzői a képméret, a frekvencia és a megjelenítés módja. A képátmérő általában 14"-tól 21"-ig terjed, ma már terjed a 17"-os monitorok alkalmazása. A multisync monitorok sor- és képfrekvenciája automatikusan rááll a vezérlőkártya frekvenciájára, így többféle kártyához is használhatóak. Az interlaced üzemmódban működő monitorok a tévékhez hasonlóan váltott soros megjelenítéssel dolgoznak, ami villódzást idézhet elő, ezért jobb a non-interlaced üzemmód. A folyadékkristályos (LCD57) megjelenítők a nagyobb gépek hagyományosan katódsugárcsöves megjelenítőivel szemben kezdetben elsősorban a hordozható táska- és notesz-gépek megjelenítői voltak, azonban egyre gyorsabban terjed alkalmazásuk az asztali számítógépek esetében is. Az első változatok még szürkefokozatosak voltak, de napjainkra már többségbe kerültek a színes megjelenítést biztosító típusok.

2.3.6 ábra: Folyadékkristályos monitor CGA = Color Graphics Adapter (640x200 képpont), EGA = Enhanced Graphics Adapter (640x350), VGA = Video Graphics Array (640x480), SVGA = Super VGA (800x600), XGA = Extended VGA (1024x768), SXGA = Super XGA (1280x1024), UXGA = Ultra XGA (1600x1200). 56 Képpontonként 4 bites, 8 bites, 16 bites (High Colour), illetve 24 bites (True Colour) megjelenítés. 57 Liquid Crystal Display. 55

41

Az LCD megjelenítés alapja az elektromos mezőben tulajdonságait megváltoztató anyag. A két üveglap közé helyezett folyadékkristály pálcika alakú molekulái az üveglappal párhuzamosan helyezkednek el, így a polarizált fény akadálytalanul áthaladhat. Elektromos hatásra a 'pálcikák' elfordulnak merőlegesen az üveg síkjára, elzárják a polarizált fény útját, elsötétítve az üveglapot. A folyadékkristályos megjelenítés a számítógépes monitorok mellett a különböző eszközök kijelző-egységeiben is gyakorlatilag egyeduralkodóvá vált. Ilyen megoldással találkozhatunk különböző méretekben a mobil- és vezetékes telefonoknál, a GPS készülékekben, vagy a mérőeszközökben is.

2.3.3 Speciális megjelenítő eszközök A hangkártyák és hangszórók a képernyős megjelenítőkkel együtt biztosítják a multimédiás megjelenítés, a hang- és videoanyagok, felvételek megjelenítését. A különböző digitális formátumokban kezelt hanginformációkat a hangkártya, illetve az azon elhelyezett speciális integrált áramkörök alakítják át hagyományos – elektromos áramingadozások formájában megjelenő – audiojelekké. A hangkártya audiokimenetén megjelenő jel ezután lényegében tetszőleges hangszóró, vagy fejhallgató segítségével megszólaltatható. A különböző kivetítő eszközök a képernyős megjelenítők viszonylag korlátozott képméretének megnövelését biztosítják a monitoron megjelenő képnek a hagyományos vetítőkészülékekhez hasonló módon, nagyobb távolságra és nagyobb méretben történő megjelenítésével. Két nagy csoportjukat az LCD átvilágító készülékek és a projektorok alkotják. Mindkét típus a videokártyák kimeneti jelét használja fel és a monitorral párhuzamosan, vagy sorosan kapcsolva biztosítja a kép megjelenítését. Az LCD átvilágító készülékek lényegüket tekintve speciális, mindkét oldalról átlátszó LCD-panelek, amelyek egyik oldalról erős fényforrással átvilágítva biztosítják a rajtuk látható kép távolabbi, nagyított megjelenítését. A gyakorlatban a megjelenítés írásvetítő készülékek segítségével, azokra ráhelyezve történik, a LCD átvilágító készülékek mérete is ezekhez igazodik. A jó minőségű megjelenítéshez nagy fényerejű írásvetítő szükséges, a lehetséges távolság és képméret így korlátozott.

2.3.7 ábra: LCD átvilágító A projektorok önálló fényforrással rendelkeznek, így alkalmazásukhoz más eszközre nincs szükség. A megjelenítés három különböző színű fénysugár segítségével történik. A projektorok fényereje jelentősen meghaladja az írásvetítőkét, így az LCD átvilágítókhoz viszonyítva sokkal jobb minőségű megjelenítést biztosítanak. Kez-

42

detben nagyobb méretük és súlyuk miatt alkalmazásukra elsősorban rögzített elhelyezésben került sor, mára azonban már a táskaméretű hordozható változatok is megjelentek.

2.3.8 ábra: Projektor A különböző megjelenítő táblák szintén a nagyméretű megjelenítés lehetőségét biztosítják olyan esetekben, amikor a kivetítés nem lehetséges. Alkalmazásukra elsősorban csoportos – több alkalmazó által egyidőben történő – felhasználásra szánt információk58 megjelenítése során kerül sor. A tetszőleges tartalmú – szöveges, vagy grafikus – információk megjelenítésére lényegében csak képpontokra épülő (raszteres) megoldás alkalmas. A megjelenítendő információ képpontokra bontását végezheti a megjelenítő tábla, valamint egy tőle független vezérlőegység, számítógép. A hagyományos és sok esetben mindmáig alkalmazott technikai megoldások közé az elektromechanikus módon működtetett pontokból, valamint az izzólámpákból, vagy LED-elemekből álló táblák tartoznak. Speciális megoldást jelent a több monitorból összeállított videofal, ahol mindegyik monitor a kép meghatározott részét jeleníti meg. Ezek mellett napjainkra megjelentek a megfelelő fényerőt és kontrasztot már nagyobb méretben is biztosítani képes LCD megjelenítők.

58

Pld. állapotinformációk vezérlőközpontokban; tájékoztató információk pályaudvarokon, közintézményekben; rekláminformációk, közterületeken; stb.

43

2.4 INFORMÁCIÓBEVITELI ESZKÖZÖK Az információbevitel a különböző – feldolgozandó, tárolandó, vagy továbbítandó – információknak más informatikai eszközök, funkcionális egységek által kezelhető formára történő átalakítása és átvitele az adott eszközbe, részegységbe. Az információbeviteli eszközök közé elsősorban a számítógépek beviteli (input) perifériái tartoznak, napjaink információtechnológiai fejlődésének következtében azonban ezek már egyre inkább a legkülönbözőbb eszközök részévé, eszközrendszerek összetevőjévé válnak.59 Az információk (adatok) számítógépbe történő bevitele kezdetben két eltérő módon történt. Az egyik esetben az adatokat előbb adatelőkészítő (lyukkártya- és lyukszalag-lyukasztó) berendezéseken adathordozóra rögzítették, majd ezek kerültek beolvasásra a lyukkártya- és lyukszalagolvasó berendezések segítségével. Az adatok bevitele terminálok segítségével később már közvetlenül (adathordozóra történő rögzítés nélkül) is lehetővé vált. A közvetlen, párbeszédes adatbevitel a személyi számítógépek megjelenésével aztán gyakorlatilag egyeduralkodóvá vált. Napjainkban az információbeviteli eszközök számos fajtája áll az alkalmazók rendelkezésére, amelyek különböző típusú információk bevitelére alkalmasak. Ezek közé tartoznak többek között: a billentyűzet, a különböző mutató eszközök, a lapolvasó, a digitalizáló tábla, a multimédiás beviteli eszközök, valamint más speciális eszközök.

2.4.1 Billentyűzet A billentyűzet (keyboard) hagyományos információbeviteli eszköz, amelynek elsődleges rendeltetése szöveges információk karakterenkénti bevitele. Eredetileg a karakterek képernyőn történő megjelenítését szolgálta és ennek megfelelően az írógépek billentyűzetéből alakult ki, kiegészítve speciális kurzor-mozgató és funkcióbillentyűkkel. A kurzor a képernyőn a következő karakter helyét villogással, eltérő jellemzőkkel vagy színnel mutató jel, amire a soronkénti (írógépszerű) bevitelről a teljes képernyős bevitelre történő áttérés miatt van szükség.

2.4.1 ábra: Billentyűzet 59

Pld. egy nyomtató lapolvasó berendezéssel kiegészítve fénymásolóként működhet és kommunikációs részegységgel együtt fax-készülék szerepét is betöltheti.

44

A különböző billentyűzetek a billentyűk számában és a rajtuk lévő jelekben térnek el egymástól. A személyi számítógépek hagyományos billentyűzete kezdetben 83 billentyűt tartalmazott, ami mára százegynéhányra növekedett.60 A kisméretű táska- és noteszgépek sok esetben ma is kevesebb billentyűvel rendelkeznek. Az egyes nemzeti nyelveknek megfelelően az alfanumerikus rész jelkészlete eltér egymástól. A vakon gépelést sok esetben az F és J billentyűkön elhelyezett pozíciót jelző kiemelkedés segíti. A billentyűzet saját mikroprocesszorral rendelkezik, amely a billentyűzet-mátrix jelvezetékeit figyelve megjegyzi a billentyűk lenyomását és felengedését, majd továbbítja ezt a számítógép számára. A számítógépnek nyugtáznia kell a kapott jel fogadását, mert a billentyűzet csak ez után továbbíthat újabb jelzéseket. A nyugtázásra várakozás alatti billentyű-eseményeket a billentyűzet egy rögzített méretű (például 20 karakteres) pufferban képes tárolni. A billentyűzet felépítését tekintve többféle lehet. A fóliabillentyűzet esetében nyomás hatására két – nyomtatott áramvezettékkel ellátott – műanyag fólia érintkezik és ez zárja a kapcsolót. Hogy a fóliák nyugalmi állapotban ne érintkezzenek, köztük szigetelőréteg helyezkedik el. A fóliabillentyűzetek nem túl hosszú életűek, de halk gépelést tesznek lehetővé. A fémnyelves billentyűzet kis fémnyelvekkel működik, amelyeken lenyomásra záródnak az érintkezők. Ezeknél rugó akadályozza meg, hogy nyugalmi állapotban a billentyű érintse a fémnyelvet. A komolyabb billentyűzetekben a fémnyelveket aranyozás védi a korróziótól.

2.4.2 Mutatóeszközök A mutatóeszközök alapvető rendeltetése a kurzor (pozíciójelző) helyének és mozgásának vezérlése, valamint a grafikus felhasználói felület különböző vezérlőelemeinek kiválasztása és aktivizálása a képernyőn. Ebbe a csoportba tartoznak többek között a következők: az egér, a pozicionáló gömb, az érintőlap, a fényceruza, az érintőképernyő, a digitális toll és a botkormány. Az egér (mouse) egy mozgó gömböt és két vagy három nyomógombot tartalmazó kis doboz. A számítógéppel leggyakrabban vezeték segítségével a soros csatlakozón (soros egér), vagy saját vezérlőkártyán (busz egér) keresztül köthető össze. A számítógéphez vezetékkel csatlakozó egerek mellett léteznek optikai (infravörös) és rádióösszeköttetés útján működőek is.

2.4.2 ábra: Egér 60

Erre a kurzormozgató billentyűk megduplázása és néhány speciális billentyű bevezetése következtében került sor.

45

Az egér az asztallapon mozgatható, és a lappal érintkező gömb mozgása mechanikai-optikai érzékelők segítségével kerül átalakításra elektronikus jelekké. Az eszköz meghatározott időközönként az utolsó elmozdulás irányát és távolságát, illetve a nyomógombok lenyomásakor és felengedésekor ennek tényét továbbítja a számítógépbe. A jelzéseket egy kezelőprogram veszi és alakítja át, illetve bocsátja rendelkezésre a felhasználói programok számára. Ma már a billentyűzet mellett a grafikus felhasználói felületek alapvető beviteli eszközévé vált. Az egér lényeges paramétere a felbontás, vagyis az, hogy a kurzort milyen pontosan tudjuk vezérelni. Ez attól függ, hogy a fizikai elmozdulás során hányszor ad jelzést a számítógépnek. Ez kezdetben inch-enként 200 volt, ma már 300 vagy több és programmal is beállítható. A pozicionáló gömb (trackball) az egérhez hasonló célú és működésű eszköz, amely felfogható egy hátára fordított egérnek. Ennél nem az egér mozog egy felületen, hanem a – sokszor billentyűzetben – rögzített egér gömbjét mozgathatjuk. Hasonló szerepet tölt be a szintén billentyűzetbe beépített érintőlap (touchpad), amelynek segítségével az ujj mozgatásával vezérelhető a kurzor helyzete. A kattintás önálló nyomógomb segítségével, vagy a lapra gyakorolt nyomással történhet. A fényceruza speciális, fotódiódával és nyomógombbal felszerelt cső alakú információbeviteli eszköz, melynek rendeltetése a képernyő egyes pontjainak, területeinek kiválasztása, illetve grafikus képernyő esetében vonalak felrajzolása szabadkézzel. Működése azon alapul, hogy a fotódióda érzékeli a képernyőtartalmat kirajzoló elektronsugár áthaladását, jelzi ezt a számítógépnek, amely így azonosítja a megjelölt pozíciót. Ez lehet egy karakterpozíció, egy mező, egy menü-elem, amely a programtól függően kijelölhető, törölhető, vagy aktivizálható, de lehet egy képpont pozíció is, amely egy vonal végpontját szolgáltatja. Rajzolás esetén a mozgó fényceruza alatti pozíciók sorra megjelenítésre kerülnek a képernyőn. Az eszköz hátránya a megjelölés alacsony (a képernyőre helyezéstől függő) pontossága és az, hogy csak hagyományos monitorokkal működik, az LCD kijelzőkkel nem. Igy alkalmazása már a 80-as években háttérbe szorult más pozíciómegjelölő eszközökkel szemben. Az érintőképernyő (touch screen) a monitor előtt elhelyezett, általában azzal egybeépített érintésérzékeny átlátszó lap, amelynek segítségével a képernyőn látható objektumok mutatóeszköz nélkül, ujjal is kiválaszthatók. Rezisztív Karcolásellenálló burkolat

Infravörös

Felszíni akusztikus hullám

Konduktív réteg Elválasztás Rezisztív réteg Üvegpanel CRT

Aktiválás érintéssel Transzduktor Infravörös fényrács

2.4.3 ábra: Érintőképernyő működése

46

Reflektorok

Bár ez a megoldás könnyű és természetes módszer a gyakorlatlan felhasználók számára, azonban az alkalmazások többségében nem megfelelő, mert a képernyőn ujjal nem lehet elég pontosan pozicionálni, viszonylag kis objektumokat kiválasztani. Az érintőképernyők leggyakrabban nyilvános hozzáférésű, közhasznú információkat nyújtó eszközökben kerülnek alkalmazásra. A digitális toll (pen, stylus) az új, billentyűzet-nélküli kéziszámítógépek61 alapvető beviteli eszköze. A fényceruzához hasonló – bár más elven működő – eszköz a 90-es évek elején jelent meg és a mutató funkció mellett, megfelelő szoftver támogatással alapját képezi a kézírással történő információbevitelnek is. A pozíció meghatározása többféleképpen is történhet. Egyes típusokban a toll mágnesességet bocsát ki, amelynek alapján a képernyő érzékelői határozzák meg a toll által megjelölt pozíciót. Más típusok esetén a pozíció a speciális képernyő által kibocsájtott és a tollban elhelyezett rezgőkör által visszajelzett elektromágneses jelek segítségével azonosítható. A kéziszámítógépeknél is lehetséges az érintőképernyős megoldás, ez azonban valójában nem ebbe a csoportba tartozik. A botkormány (joystick) egy négy irányban mozdítható kar alakú eszköz, amelynek alapvető rendeltetése a kurzor-pozíció mozgatása a képernyőn. A kar négy főirányba történő elmozdítását mechanikus, vagy elektronikus érzékelők érzékelik és továbbítják a számítógépbe, amely ennek megfelelően változtathatja a kurzor pozícióját. Két főirány együttes érzékelése esetén mód van az átlós irány jelzésére is. A kurzor mozgatása mellett a botkormányon lévő gomb (a tűzgomb) lenyomásával lehetőség van programozott tevékenység aktivizálására is. A botkormány leggyakrabban játékprogramokban került alkalmazásra.

2.4.4 ábra: Botkormány A legtöbb botkormány belsejében négy mikrokapcsoló érzékeli a kar elmozdulását és állítja elő a megfelelő jeleket a számítógép számára. Ez azonban csak az irányt jelzi, azt viszont nem, hogy a kart mennyire mozgattuk el. Ehhez analóg botkormányra van szükség, amely a közbenső állapotokat (50% balra, 95% jobbra) is megkülönbözteti. Ezek potenciométereket használnak kapcsolók helyett, így minél jobban elmozdítja a kezelőkar a potenciométert, annál erősebb áram jut az analóg-digitális átalakítóba. Az analóg botkormány általában 64 különböző értékkel jelzi az elmozdulást.62

61 62

Ezeket gyakran toll-számítógépeknek (pen computer) is nevezik. A 0 érték jelentése például az 'egészen jobbra', a 63 értéké az 'egészen balra' és így a 31 jelenti a középállást.

47

2.4.3 További beviteli eszközök A lapolvasó63 (scanner) rendeltetése képek, rajzok átalakítása digitális formába és bevitele a számítógépbe. Működése a képpontonkénti letapogatáson és az egyes képpontok jellemzőinek (szürkeségi fokozat vagy szín) rögzítésén alapul. A korai képdigitalizálók még katódsugárcsövekkel dolgoztak, ma már szinte egyedüli módszer az opto-elektronikai64 érzékelők alkalmazása, amelyek a beeső fényt kondenzátortöltéssé alakítják. Alkalmazási területük elsősorban a kiadványszerkesztés és a képfeldolgozás.

2.4.5 ábra: Lapolvasó A képdigitalizálók alkalmazási szempontból legfontosabb jellemzői a digitalizálható kép mérete, a felbontás pontossága és az ábrázolható árnyalatok száma. E jellemzők eltérnek a professzionális nyomdászatban használt nagyméretű dob- és lemezes, valamint a számítógépekhez csatlakoztatható asztali és kézi eszközök esetében. Az asztali eszközök általában A/4-es méretű képek 300-600, sőt ma már 720, vagy 1200 pont/inch (dpi) felbontású 256, vagy több fokozatú digitalizálására képesek. A kézi szkennerek többnyire 60-110 mm széles csíkok 100-400 dpi felbontású 16 vagy 32 (esetenként több) árnyalatú digitalizálását biztosítják. Egyes típusok kezelő programja lehetővé teszi az ilyen csíkok illesztését is. A digitalizáló tábla (tablet) egy nagyméretű tábla, nyomógombokkal ellátott szálkeresztes pozicionálóval és nyomóérzékelős ceruzával. Alapvető rendeltetése vonalas rajzok átalakítása digitális formába és bevitele a számítógépbe, illetve kurzor-mozgatás és menüből választás "egér-szerű" módon.

2.4.6 ábra: Digitalizáló tábla 63 64

Másnéven képdigitalizáló, szkenner. CCD = Charge Coupled Device.

48

A tábla felületén mozgatott pozicionáló, vagy ceruza helyzetét a képernyő kurzor követi, így lehetőség van pontok, egyenes szakaszok és görbe vonalak bevitelére. A tábla mérete általában A/3-astól A/0-ásig terjed. Míg az egér mozgása relatív, addig a digitalizáló tábla működése "abszolút" – ami rögzített hozzárendelést jelent a táblapozíciók és a képernyőpontok között – és ismétlési pontossága is sokkal nagyobb az egérénél, így lehetővé teszi eredeti rajzok digitalizálását is. Az abszolút pozícionálás biztosítja a táblán elhelyezett menüpontok, például szabványos rajzelemek aktivizálását is anélkül, hogy ezeknek a képernyőn meg kellene jelenniük. A digitalizáló tábla elsősorban a számítógépes tervezés segédeszköze.  A multimédiás beviteli eszközök közé a hangok, valamint az álló- és mozgóképek bevitelét biztosító eszközök tartoznak. Hangok, hanganyagok bevitelét a hangkártyák és az azokhoz csatlakoztatott mikrofonok, illetve különböző hangkimenettel rendelkező eszközök (pld. magnetofonok) biztosítják. Ez utóbbiak az audiotechnika tetszőleges eszközei lehetnek, feladatuk az audiojelek szabványos formában történő eljuttatása a hangkártya megfelelő bemenetére. Ezeket a jeleket ezután a hangkártya, illetve az annak részét képező speciális processzor digitalizálja és továbbítja a számítógép központi egységének további felhasználás (lejátszás, tárolás, vagy átalakítás) céljára. A még nem rögzített állóképek közvetett bevitelére a digitális fényképezőgépek szolgálnak, amelyek működésmódja jelentős mértékben hasonlít a hagyományos fényképezőgépekéhez. A fényképfelvételek készítése során a kiválasztott képi információk egy lencsén (lencserendszeren) keresztül jutnak be a fényképezőgépbe, ahol egy fényérzékeny érzékelőrendszeren alakul ki a kép, amely feldolgozás (és tömörítés) után – immár valamelyik digitális képformátumban – tárolásra kerül. Az érzékelőrendszer képpontonként egy-egy érzékelőelemet65 tartalmaz, amelyek a beeső fényt elektromos jelekké alakítják. A digitális fényképezőgépek alapvető jellemzői közé az optikai lencse minősége mellett mindenekelőtt a felbontás tartozik, ami a képterületen elhelyezkedő érzékelőelemek számától függ. Ez a kezdeti időszak 640 x 480 képpontjáról napjainkra már 2240 x 1680 képpontra nőtt.

2.4.7 ábra: Digitális fényképezőgép működése 65

Jellemző típusaik napjainkban a töltéscsatolt (CCD), valamint a félvezető (CMOS) szenzorok.

49

A mozgóképek bevitelének lehetőségét először a speciális videodigitalizáló kártyák, illetve az ilyen képességgel rendelkező videokártyák biztosították. Ezek a hagyományos analóg videojelet66 alakítják át képkockánként digitális formátumú, képpontokból álló képpé. A jelforrás lehet többek között hagyományos videokamera, videomagnetofon, vagy tévévevőkártya (tuner). A mozgókép digitális formában történő rendkívül nagy adatmennyiség feldolgozását igényli, egy másodperces rész megfelelő minőségű megjelenítéséhez több tíz megabájt szükséges. Emiatt a napjainkban elterjedt digitális videoformátumok tömörítést alkalmaznak. Erre a célra különböző eljárások jelentek meg, amelyek közül a legismertebbek a különböző MPEG-változatok. A tömörítést és kibontást végrehajtó algoritmus (codec67) megvalósítható hardver, illetve szoftver úton, vagy a kettő kombinációjával. A technológiai fejlődés eredményeként megjelenő digitális kamerák alapvetően a digitális fényképezőgépekhez hasonló elven működnek és közvetlenül csatlakozhatók különböző digitális megjelenítő, vagy rögzítő eszközhöz, illetve számítógéphez, de rendelkeznek analóg kimenettel is. A hagyományos videokamerák funkcióival és formájában megjelenő változatok mellett vannak a számítógép-periféria formájában megvalósított típusok, valamint a megfelelő interfésszel az Internetre csatlakoztatható web-kamerák, amelyek képe így böngésző programokkal megtekinthető.

66 67

Ezek közé a PAL, SECAM, valamint NTSC formátumok tartoznak. Compression/decompression.

50

2.5 AZ INFORMÁCIÓTOVÁBBÍTÁS ESZKÖZEI Az információtovábbítás alatt ebben a fejezetben szűkebb, technikai értelemben az informatikai eszközök által kezelt információknak a különböző eszközök közötti továbbítását értjük. Tágabb értelemben az információtovábbítás fogalmába besorolható az informatikai eszközök részegységei közötti információcsere is. Az információtovábbítás eszközei közé hagyományos értelemben mindenekelőtt a kommunikációs eszközök, valamint a postai szolgáltatások tartoznak. Ezekkel a következőkben lényegében nem foglalkozunk, ismertetésük megtalálható a kommunikációs (híradó) szakterület jegyzeteiben. A továbbiakban az információtovábbítás eszközeit három csoportba sorolva – funkcionális egységek közötti adatátvitel eszközei, hálózati csatoló- és kapcsolóeszközök, illetve átviteli utak, közegek – mutatjuk be.

2.5.1 Információtovábbítás részegységek között Az informatikai, vagy informatizált eszközök részét képező funkcionális egységek közötti adatcsere a rugalmas bővíthetőség és továbbfejleszthetőség érdekében általában szabványos megoldások – módszerek és eszközök – segítségével kerül megvalósításra. Ide sorolhatóak az adott eszközök belső, vagy rendszer-buszai, valamint a központi egység és a perifériák közötti összeköttetést biztosító egyedi csatlakozást biztosító illesztő-, vagy csatolóegységek, illetve külső buszok. A buszok olyan, az adatcserét biztosító funkcionális egységek, amelyekre több készülék is csatlakozhat, de egyidőben csak egy továbbíthat rajta adatokat. A belső buszok rendeltetése az adott eszköz (központi egység) részét képező funkcionális egységek közötti, belső adatcsere biztosítása. Napjainkra a belső buszok különböző típusai alakultak ki, amelyek eltérő sebességgel, eltérő adatátviteli kapcsolatokat biztosítanak. Háttérbusz

CPU

Rendszerbusz Előtérbusz

Másodlagos Központi gyorsítótár tár

Külső buszok

Híd

Perifériák

2.5.1 ábra: Busz-típusok

51

A leggyorsabb busz a processzor és az elsődleges gyorsítótár közötti, amely a CPU áramköri lapkán belül található. Ezt követi a rendszerbusz, amely a processzort a másodlagos gyorsítótárral és a központi memóriával kapcsolja össze. Ez a korszerű processzorokban már maga is kétfelé – a háttér- és az előtér-buszra – tagolódik. A perifériákat csatlakoztató külső buszok úgynevezett hidakon keresztül kapcsolódnak a rendszerbuszra. Az Intel processzorok esetében a rendszerbusz első változata (ISA68) a proceszszor sebességével megegyező 4.77 MHz-es órajellel működött, amely később 8 MHz-re emelkedett. Mindez 8.33 Mbps folyamatos adatátviteli sebességet biztosított, ami már hamar elégtelennek bizonyult. A kiutat előbb a továbbfejlesztett EISA busz69, majd a lokális busz jelentette, amelyeket hamarosan követett a PCI70 busz megjelenése. A processzortól függetlenül működő PCI busz a perifériák illesztésének eszköze, amely ma már 133 Mbps adatátviteli sebességet biztosít. Az alapvető sebességi igényeket kielégítő PCI busz napjainkig csak egy esetben – a grafikus megjelenítés során – bizonyult elégtelennek. Ez vezetett egy speciális grafikus busz megjelenéséhez. A napjainkban 528 Mbps adatátviteli sebességgel működő AGP71 busz a memóriát és a grafikus kártyát kapcsolja össze, de vezérlőegysége kapcsolódik a processzorhoz, illetve a másodlagos gyorsítótárhoz, valamint a PCI buszhoz is.  Az egyedi csatlakozást biztosító csatolóegységek rendeltetése általában egyetlen kiegészítő eszköz, részegység, periféria csatlakoztatása az adott eszközhöz (a központi egységhez). A csatolóegységek az adatátvitel módja szerint soros és párhuzamos típusokba sorolhatók: soros átvitel esetén az adatok továbbítására bitenként, egymás után, míg párhuzamos átvitel esetén egyidőben, párhuzamosan kerül sor. Az legelterjedtebb csatolóegységek közé mindenekelőtt a számítástechnikában, műszertechnikában és távközlésben is széleskörűen alkalmazott soros csatolóegység (RS232, CCITT V.24), valamint az elsősorban a nyomtatók csatlakoztatására használt párhuzamos csatolóegység (Centronics)72 tartoznak. A PC kártya73 csatolóegység kisméretű, hitelkártya nagyságú kiegészítő egységek csatlakoztatását biztosító, szabványosított csatolóegység. A szabványt eredetileg a hordozható (táska-, notesz-) gépek memóriabővítésének megvalósítása céljából dolgozták ki, majd többszöri továbbfejlesztést követően számos különböző eszköz – köztük modemek, hálózati csatolókártyák és merevlemezes egységek – csatlakoztatására alkalmassá vált. Jelenleg három különböző méretű PC kártya74, illetve három különböző méretű PC kártya csatlakoztatóhely létezik (ez utóbbiak egy, vagy két kártya fogadására képesek).

Industry Standard Architecture = ipari szabvány architektúra. Extended ISA = kibővített ISA. 70 Peripheral Component Interconnect = perifériális összetevő összekapcsolás. 71 Accelerated Graphics Port = felgyorsított grafikus port. 72 Napjainkra az eredeti Centronics interfésznek megjelentek tízszer gyorsabb változatai is. 73 PC Card, korábban PCMCIA Card – Personal Computer Memory Card International Association (Személyi számítógép memóriakártya nemzetközi szövetség). 74 Szélességük és hosszúságuk egységesen 85.6 x 54 mm, vastagságuk 3.3, 5.5, vagy 10.5 mm. 68 69

52

2.5.2 ábra: PC kártya eszközök  A külső buszok rendeltetése is az alapeszköz (központi egység) és a kiegészítő eszközök (perifériák) közötti adatcsere biztosítása. Rendeltetésük mindenekelőtt a gyorsabb perifériák – például merevlemezek, CD- és DVD-meghajtók – csatlakoztatása. A legelterjedtebb megoldások közé az IDE (ATA), az SCSI, valamint az USB és az IEEE 1394 buszok sorolhatók. Az IDE, illetve az ennek alapján kialakított ATA szabvány75 az első megoldásokat követően az 1980-as évek végén jelent meg. Legjelentősebb újdonsága a perifériavezérlő elektronikának a meghajtóra történő integrálása volt. Az első változat két merevlemez csatlakoztatását tette lehetővé 4 Mbps maximális adatátviteli sebességgel. A továbbfejlesztett EIDE76 busz 1993-ban jelent meg és két csatorna segítségével már négy periféria csatlakoztatását biztosította, immár 16 Mbps maximális sebességgel. A CD-ROM és mágnesszalagos tárak illesztésére dolgozták ki az ATAPI77 interfészt, amely speciális utasításokkal bővítette az eredeti ATA szabványt. Az ATA szabvány újabb változatai fokozatosan egyre magasabb adatátviteli képességet biztosítottak.78 A SCSI busz79 egy nagysebességű, párhuzamos működésű busz, amelyet elsősorban merevlemezek csatlakoztatására használtak. Egy SCSI portra az IDE busszal szemben hét készülék kapcsolódhat és a működéshez egy önálló vezérlőegység is szükséges. Az egymást követő változatok által biztosított adatátviteli sebesség mindig meghaladta az ATA busz lehetőségeit, mára már elérte a 320 Mbps-t. Magasabb költségei miatt az SCSI elsősorban a háttértároló kiszolgálókban került felhasználásra. Napjainkra ezen a területen kezdi felváltani az üvegszál csatorna (Fiber Channel) technológia, amely gigabites adatátviteli sebességével várhatóan a tárolóhálózatok (Storage Area Network) alapvető eszköze lesz. Az univerzális soros busz (USB80) egy nagysebességű, elsősorban külső perifériák csatlakoztatását biztosító busz. Egy USB portra 127 periféria kapcsolódhat, amelyek lehetnek például hangszórók, telefonok, CD-ROM-meghajtók, botkormányok, szalagos meghajtók, billentyűzetek, lapolvasók, kamerák és fényképezőgépek. Az USB 1996-ban megjelent alapváltozata 12 Mbps adatátviteli sebességet bizIntegrated Drive Electronics = meghajtóra integrált elektronika, AT Attachment = AT csatlakozás. Enhanced IDE = továbbfejlesztett IDE. 77 AT Attachment Packet Interface = AT csatlakozás csomag[jellegű] interfész. 78 ATA-4 (1997) ~ 33 Mbps, ATA-5 (1999) ~ 66 Mbps, ATA-6 (2000) ~ 100 Mbps. 79 Small Computer System Interface = kisszámítógépes csatoló. Az SCSI rövidítés kiejtése "szkázi". 80 Universal Serial Bus. 75 76

53

tosított, a 2000-ben bejelentett 2.0 változat81 már 480 Mbps-ig terjedő sebességet támogat. USB-t használva a számítógép leállítása és újraindítása nélkül lehet eszközöket a számítógéphez csatlakoztatni és arról leválasztani. A jövőben elképzelhető, hogy az USB teljesen felváltja a soros és párhuzamos buszokat. Az IEEE 1394, vagy más néven FireWire busz82 szintén nagysebességű soros eszközök csatlakoztatását és leválasztását lehetővé tevő busz. Egy IEEE 1394 portra 63 periféria kapcsolható, a lehetséges adatátviteli sebesség 400, ill. 800 Mbps. A busz a nagy sebesség mellett izokrón (garantált sebességű) átvitelt is biztosít, ami elsősorban valósidejű adatátvitelre, korszerű technológiájú digitális videó- és hangeszközök csatlakoztatására teszi alkalmassá. Segítségével természetesen merevlemezek, lapolvasók, nyomtatók és DVD-meghajtók is a számítógépre köthetők.

2.5.2 Hálózati csatoló- és kapcsolóeszközök A hálózati csatolóeszközök olyan funkcionális részegységek, amelyek a különböző rendeltetésű informatikai, vagy informatizált eszközöknek az információtovábbítást biztosító rendszerhez, hálózathoz történő kapcsolódását biztosítják. A hálózati csatolóeszközök alapvető rendeltetése a továbbítandó információk formai és technikai (fizikai) átalakítása az adott eszköz belső ábrázolási formátuma és az átvitel során alkalmazott formátum között. Ennek megfelelően a hálózati csatolóeszköz (legalább) két interfésszel rendelkezik, egyrészt az adott eszköz funkcionális egységei, másrészt az adott átviteli közeg irányában. A hálózati csatolóeszközök közé tartoznak többek között a személyi számítógépek, vagy más informatikai eszközök hálózati kártyái, valamint a modemek. A hálózati kártyák83 jellemzően egy meghatározott hálózattípuson, meghatározott protokoll és átviteli közeg segítségével történő információtovábbítást biztosítanak. Ezek mellett előfordulnak multiprotokoll kártyák is, illetve ugyanazon protokollt támogató kártyák – szükség esetén különböző csatlakozók segítségével – különböző átviteli közegek és átviteli sebességek alkalmazását is biztosíthatják. Egy adott eszközbe több hálózati kártya is beépíthető, így ugyanaz az eszköz egyidőben több hálózathoz is csatlakozhat, sőt kapcsoló szerepet is betölthet ezen hálózatok között. A modemek84 olyan eszközök, amelyek rendeltetése a digitális jelek át- és viszszaalakítása analóg jelekké, elsősorban távbeszélőhálózatokon történő továbbítás céljából. A modemek személyi számítógépek esetében a soros portra csatlakoznak, maximális átviteli sebességük 56 Kbps. A modemek speciális változatait képezik a fax-modemek és a kábel-modemek. A fax-modemek kiegészítő képességeik révén, illetve megfelelő szoftver segítségével a személyi számítógépet facsimile (fax) készülékként jelenítik meg a távbeszélőhálózatban. A kábel-modemek számítógépet a kábeltelevíziós hálózatok átviteli közegéhez csatlakoztatják, átviteli sebességük ebNagysebességű USB = Hi-Speed USB. A FireWire a buszt kifejlesztő Apple által használt megnevezés, más cégek más neveket is használnak. Network Interface Card (NIC). 84 MOdulator/DEModulator = átalakító/visszaalakító. 81 82 83

54

ből következően néhány Mbps. A különböző modemek megvalósíthatók bővítőkártya, vagy önálló készülék – belső-, vagy külső modem – formájában is.  A hálózati kapcsolóeszközök olyan – általában önálló – eszközök, amelyek a hálózatok különböző részei (szegmensei), illetve a különböző hálózatok egymással történő összekapcsolását biztosítják. A kapcsolóeszközök feladatai az egyszerű fizikai jelátviteltől, az üzenetek átalakításán és szűrésén át a bonyolult algoritmusok és az egymással történő információcsere alapján történő útvonalválasztásig terjednek. Különböző típusaik közé többek között a jelismétlők, a hidak, kapcsolók, útvonalválasztók és átjárók tartoznak. Speciális funkciójú kapcsolóeszközök a helyettesítő kiszolgálók és a tűzfalak. A jelismétlők (repeater) minden szempontból azonos hálózatokat (hálózatrészeket) kötnek össze, feladatuk általában a vezetékhossz-korlát feloldása, az üzenetek válogatás és átalakítás nélküli – esetleges erősítést követő – átjuttatása egyik átviteli vonalról a másikra. A jelismétlők másik megnevezése a hub85: a passzív hub erősítés nélkül, az aktív hub a jeleket regenerálva továbbítja kimeneteire. A hub-ok a csillagtopológiájú hálózatok alapvető kapcsolóelemei. A hidak (bridge) szintén két azonos, vagy nagyon hasonló (al)hálózatot kötnek össze, de oly módon, hogy belső forgalmuk egymástól elkülönüljön. Csupán az alhálózatok egymásnak szóló üzeneteit közvetítik, így az átviteli vonalak terhelése lényegesen csökkenthető. A címszelekción kívül a híd az alhálózatok között esetenként sebességillesztést, illetve igen ritkán kisebb protokoll-átalakítást is végezhet. Azonos architektúrájú hálózatok esetében lehetőség van hidak segítségével egy nagyobb sebességű gerinchálózaton (backbone) keresztül történő csatlakoztatásra is. A hidakat az 1990-es évek közepén elkezdték felváltani a hasonló funkciójú, de hatékonyabb kapcsolók (switch). Az útvonalválasztók, forgalomirányítók (router) az 1980-as évek közepén terjedtek el az inhomogén hálózatok előtérbe kerülésével. Az útvonalválasztás rendeltetése a hidakhoz hasonlóan az üzenetek eljuttatása a küldő csomópontból a címzett csomópontba, ennek során szükség esetén az üzenetek átirányítása az egyik helyi hálózatból a másikba. Működésük során a különböző útvonalválasztók egymással információt cserélve86 folyamatosan naprakészen tartják az optimális útvonal meghatározásához szükséges táblázataikat. Az átjárók (gateway) olyan hálózati csomópontok, amelyek a más hálózat(ok)ba történő belépést biztosítják, tehát eltérő hálózatok között teremtenek kapcsolatot. Míg a jelismétlők, a hidak és az útvonalválasztók alapvetően helyi hálózatokon belüli, vagy helyi hálózatok közötti összekötő elemek, addig az átjárók jellemző módon helyi hálózatot kapcsolnak nagyvárosi, vagy távolsági hálózathoz. Intézményi hálózatokban az átjáró biztosítja az üzenetforgalmat a belső munkaállomások és külső hálózat között. Az intézményi átjárókkal gyakran egybeépülnek útvonalválasztók és

85 86

Eredeti jelentése kerékagy, amely a kerék küllőit köti össze. Ennek eszköze például az Internet Control Message Protocol ( ICMP) = Internet Vezérlőüzenet Protokoll.

55

kapcsolók, illetve az átjárók gyakran töltenek be helyettesítő kiszolgáló és tűzfal funkciókat is. A helyettesítő kiszolgáló (proxy server) olyan kiszolgáló egység, amely ügyfél készülékek és a tényleges kiszolgáló egység között elhelyezkedve, a köztük végbemenő üzenetforgalomba – számukra átlátszó módon – beékelődve támogatják a biztonságosabb és hatékonyabb működést. Működése során átveszi az ügyféltől érkező igényeket és azokat közvetlenül maga elégíti ki, vagy a "saját nevében" továbbítja a tényleges kiszolgálónak, majd annak válaszát ismét ő továbbítja az ügyfélnek. Így például a válaszok ideiglenes tárolásával újabb azonos igényeket gyorsabban képes kielégíteni. Emellett lehetősége van az igények különböző – biztonsági, vagy hatékonysági – szempontok alapján történő szűrésére is. A tűzfal (firewall) olyan kapcsolóeszköz87, amelynek rendeltetése egy magánhálózatba (például egy intranetbe), illetve onnan a külső hálózat felé irányuló jogosulatlan üzenetforgalom megakadályozása. A belső és a külső hálózat közötti valamennyi üzenet – a helyettesítő kiszolgálóhoz hasonlóan – áthalad a tűzfalon, amely ezeket elemezve a meghatározott biztonsági kritériumoknak meg nem felelő üzeneteket blokkolja.

2.5.3 Hálózati átviteli utak, közegek Az átviteli utak (közegek) a hálózat csomópontjai közötti információtovábbítást biztosítják, két alapvető csoportjukat a vezetékes és a vezetéknélküli megoldások képezik. Az információtovábbítás a különböző átviteli közegeken különböző, szabványosított átviteli módok, protokollok segítségével történik. Ugyanazon közeg felhasználásával különböző átviteli protokollok is megvalósíthatók, de vannak olyan protokollok is, amelyek meghatározott közeghez kapcsolódnak. A vezetékes információtovábbítás alapvető átviteli közege mindmáig az elektromos jelek átvitelére alkalmas fémvezeték (köztük a sodrott érpárú és koaxiális kábelek), de emellett megjelentek az optikai jelek átvitelét biztosító optikai szálak (kábelek) is. A különböző kábeltípusok felhasználói szempontból árukban, telepítésük bonyolultságában, illetve átviteli jellemzőikben – sebesség, áthidalható távolság, zavarérzékenység – különböznek egymástól. A vezetékes információtovábbítás sajátos változatát képezi az elektromos hálózaton történő átvitel. A sodrott érpárú kábel a legrégebbi és a távbeszélő rendszerekben még ma is a legelterjedtebb átviteli közeg. Ez a beszédátvitel céljára kifejlesztett kábel két, spirálvonalban feltekert – általában árnyékolás nélküli – szigetelt rézhuzalból áll.88 A sodrott érpárok alkalmasak digitális átvitelre is. Az árnyékolás nélküli kábel előnye a kedvező ár és a könnyű telepíthetőség, de kis (1 Mbps körüli) átviteli sebesség és néhány száz méteres telepítési távolság, valamint az elektromágneses zavarokkal szembeni nagyobb érzékenység jellemzi. Árnyékolt kivitelű változatával89 4 Mbps sebesség és egy kilométer körüli távolság is elérhető, de ennek ára jóval magasabb. A tűzfal nem csak fizikai (hardver, vagy hardver és szoftver), hanem tisztán szoftver eszközként is megvalósítható. Árnyékolatlan sodrott érpár = Unshielded Twisted Pair (UTP). 89 Shielded Twisted Pair (STP). 87

88

56

A koaxiális kábel fémszövet árnyékolással körülvett egyetlen szigetelt, tömör rézhuzal mag. A koaxiális kábeleket igen kiterjedten használják helyi hálózatokban. Előnye a sodrott érpárhoz viszonyított magasabb átviteli sebesség (10 Mbps) és nagyobb telepítési távolság (1 km-ig), valamint az alacsonyabb zavarérzékenység. Hátránya a körülményesebb telepítés, ami a kábelcsatlakozók nehezebb szereléséből és a kábel hajtogatás során könnyebben előforduló töréséből következik. A koaxiális kábelek többsége 50, 75 és 95 ohmos kivitelben készül és mindegyikben találkozhatunk vékonyabb és vastagabb változattal. Az utóbbi merevebb, de nagyobb átviteli sebességet biztosít. A csatlakoztatás vagy a kábel kettévágásával és T-csatlakozó beillesztésével, vagy a kábel elvágása nélkül egy kábelbe fúrt lyuk és egy speciális 'vámpír' csatlakozó segítségével lehetséges. Ez utóbbi elsősorban a vastag koaxiális kábelek esetében használatos. Az optikai kábel fényárnyékoló réteggel körülvett, optikailag átlátszó – műanyagból, illetve üvegből, vagy szilikátból készült – vékony szál. A kábel két végén egy-egy átalakító van: az egyik az elektromos jelet optikai jellé, a másik az optikai jelet elektromos jellé képezi le. Ez a kábeltípus igen magas átviteli sebességet (1050, sőt 100 Mbps) és nagyobb távolságok áthidalását biztosítja, amit elsősorban nagyvárosi hálózatokban lehet kihasználni. Igen kedvező tulajdonsága, hogy az elektromágneses zavarokkal szemben szinte érzéketlen. Hátránya viszont a meglehetősen magas ár, a kábel törékenységéből következő nehézkes csatlakoztathatóság és szerelés, valamint az elektromos-optikai jelátalakítók többletköltsége. A számítógépes hálózatokban alkalmazott átviteli protokollok közé többek között az ArcNet, a Token Ring, az FDDI és az Ethernet protokollok tartoznak. Az egyik legkorábbi hálózati megoldás, a mára már lényegében eltűnt – 2.5 Mbps sebességet biztosító, jellemzően koaxiális kábelre épülő – ArcNet volt. Az IBM által kifejlesztett, gyűrű topológiájú, 4 Mbps sebességet biztosító Token Ring hálózat 1984-ben jelent meg, de szabványosítása ellenére nem terjedt el széles körben. Az optikai kábelre épülő, 100 Mbps sebességet biztosító, szintén gyűrű topológiájú FDDI90 protokoll az 1980-as évek közepén jelent meg és került alkalmazásra elsősorban a nagyobb sebességű, megbízható működést igénylő gerinchálózatokban. Az 1970-es évek közepén kifejlesztett, majd szabványosított Ethernet protokoll91 napjainkra a helyi (számítógépes) hálózatok legelterjedtebb megoldásává vált. Az első változat vastag koaxiális kábelt használt, majd megjelent a könnyebben telepíthető vékony Ethernet változat is, amelyet az árnyékolatlan sodrott érpárral működő változat követett, amelyek 10 Mbps átviteli sebességet biztosítottak.92 Napjainkra már megjelentek az Ethernet protokoll gyorsabb változatai is, amelyek közé a 100 Mbps sebességű Gyors Ethernet és az 1000 Mbps = 1 Gbps sebességű Gigabit Ethernet tartoznak.93 

Fiber Distributed Data Interface = üvegszálon továbbított adat interfész. A protokoll különböző változatait az IEEE 802.3 szabványsorozat elemei definiálják. Thick (vastag) Ethernet ~ 10Base5, Thin (vékony) Ethernet ~ 10Base2, sodrott érpárú Ethernet ~ 10BaseT. 93 Fast (gyors) Ethernet (802.u) ~ 100BaseT, Gigabit Ethernet (802.3z) ~ 1000BaseT. 90 91 92

57

A vezetéknélküli információtovábbítás átviteli közegét napjainkban a rádiófrekvenciás és az infravörös hullámok képezik, elsődleges előnyei közé a mobilitás támogatása sorolható. A vezetéknélküli hálózat működési területén belül a felhasználó informatikai eszközeit tetszőleges helyen, sőt mozgás közben is használhatja, folyamatosan kapcsolatban maradva ezalatt a hálózattal és folyamatosan megtartva az információtovábbítás, információcsere képességét. A vezetéknélküli helyi hálózatok (WLAN94) alapvető eleme az elérési pont, bázisállomás (egy adóvevő berendezés)95, amely fizikailag általában egy vezetékes hálózathoz kapcsolódik és rendeltetése a vezeték nélkül kapcsolódó eszközök, illetve a vezetékes hálózat közötti információcsere (fogadás, tárolás, továbbítás) biztosítása. Egy elérési pont általában néhány felhasználót képes kiszolgálni legfeljebb egy-két száz méter távolságon belül. Ez lehet például egy kisebb szervezeti egység néhány helyisége, vagy egy ház (lakás). A vezetéknélküli eszközökben emellett speciális csatolókártyákat, csatolóáramköröket kell elhelyezni, amelyek hardver és szoftver összetevők segítségével biztosítják különböző adatátviteli lehetőségek megvalósítását. A vezetéknélküli átvitel megvalósítására különböző rendeltetéssel különböző szabványok léteznek, amelyek közé többek között a Bluetooth, az IEEE 802.11 (WiFi) és a HomeRF, valamint az IrDA tartoznak. A rádiófrekvenciás megvalósítások jellemző módon a 2.4 GHz-es sávot használják, amelyben általában más eszközök (ajtónyitók, gyerek-monitorok, mikrohullámú sütők, különböző vezetéknélküli eszközök, stb.) is működnek. Emiatt a zavarok elkerülésére általában frekvenciaugratásos, vagy szórt spektrumú átvitelt kell alkalmazni. A Bluetooth rendeltetése megalkotói96 szerint a legkülönbözőbb eszközök (személyi számítógépek, kéziszámítógépek (PDA), mobiltelefonok, nyomtatók, tévék, DVD-lejátszók, stb. egységes alapon történő vezetéknélküli összeköttetése. A többi összeköttetéshez hasonlóan a Bluetooth eszközök is a 2.4 GHz-es sávot használják, közöttük elméletileg 1 Mbps, gyakorlatilag 864 Kbps egyirányú, 721~57.6 Kbps aszimmetrikus, vagy 432~432 Kbps szimmetrikus átvitel biztosítható.97 Egy elemi Bluetooth hálózathoz egyszerre maximum 8 egység, egy vezérlő (master) és 1-7 alárendelt (slave) készülék csatlakozhat, ezek hozzák létre az úgynevezett piconet-et. A vezérlő egységek irányítják és szervezik az adatforgalmat, beleértve a két alárendelt készülék között zajló átvitelt is. Egy készülék két piconet-hez is tartozhat, így ezek a híd-készülékek kapcsolják a piconet-eket egy nagyobb, úgynevezett scatternet-be. Az alapvető funkciók csak technikai összekapcsolást biztosítanak, erre további rétegek épülnek, amelyek a különböző összeköttetéseket támogatják. Az IEEE 802.11 szabványsorozat több átviteli eljárást definiál a bázisállomás és a vezetéknélküli eszközök, illetve a vezetéknélküli eszközök közötti összeköttetésre.98 A jellemzően a 2.4 GHz-es sávban működő különböző típusok eltérő átviteli 94

Wireless Local Area Network. AP = Access Point, transceiver (transmitter/receiver). 96 Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. 97 A Bluetooth eszközök lelkét egy alacsony áramfelvételű miniatűr rádió adóvevő áramkör képezi, amelynek maximális hatótávolsága 10 m, ára pedig (~5 USD) összemérhető egy kábeléval. 98 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g. 95

58

módokat használnak és magasabb (11, illetve 54 Mbps) átviteli sebességet biztosítanak, mint más WLAN megoldások és nagyobb távolságot (~90 m) is képesek lefedni. A szabványsorozat elemeinek megnevezésére mára már általánossá vált az eredetileg csak a 802.11b-hez kapcsolódó Wi-Fi99 kifejezés.

2.5.3 ábra: Vezetéknélküli elérési pont A HomeRF rendeltetése elsősorban otthoni felhasználás, adathálózat és hangátvitel volt olyan eszközök között, mint a személyi számítógépek, a mobil és vezetéknélküli telefonok, vagy az Internetböngésző eszközök ("web-táblák"). Hatótávolsága mintegy 50 méterig terjedt, jellemző átviteli sebessége 1, illetve 2 Mbps (legfeljebb 10 Mbps). Speciális frekvenciaugratásos átviteli módot101 használt a 2.4 GHz-es sávban. Relatív olcsósága ellenére egyre inkább háttérbe szorult, a támogató munkacsoport 2003 januárjában feloszlott. Az IrDA102 összeköttetés nagyfrekvenciás, infravörös átvitelt alkalmaz, amely a rádiófrekvenciás megoldásokkal szemben csak közvetlen láthatóság esetén működik. Már régóta ezen az elven működnek a különböző szórakoztató elektronikai eszközök (tévékészülékek, video-, vagy CD-lejátszók) távvezérlői. Bár az infravörös átviteli sebesség akár 4 Mbps is lehet, a közvetlen láthatóság igénye minden helyiségben szükségessé teszi elérési pontok telepítését. A műholdas összeköttetés a vezetéknélküli információtovábbítás speciális formája, amelynek egyik alapvető eleme a műholdas kapcsolóberendezés, egy földi telepítésű állomás (VSAT103). A kapcsolóberendezés két részből áll: a kültérben elhelyezett, a műholdra rálátással rendelkező továbbítóegységből, illetve a beltérben elhelyezkedő, a továbbítóegységet a felhasználói berendezéssel (pld. személyi számítógéppel) összekapcsoló egységből. A műholdas összeköttetés alapját egy földi központi állomás képezi. A műhold(ak)on keresztül – egy csillagkapcsolású hálózat formájában – minden végkészülék, munkaállomás a központi állomáshoz kapcsolódik, amely így a hálózat teljes forgalmát felügyeli. A műholdas összeköttetés jellemző sebessége 56 Kbps. 100

Wireless Fidelity = vezetéknélküli [átvitel]minőség. Home Radio Frequency = otthoni rádiófrekvenciás. 101 Shared Wireless Access Protocol (SWAP) = Osztott vezetéknélküli hozzáférési protokoll. 102 Infrared Direct Access, vagy Infrared Data Association. 103 Very Small Aperture Terminal = nagyon kis átmérőjű (nyílásszögű) antennával működő terminál. 99

100

59

2.5.4 ábra: Műholdas (VSAT) kültéri egység

60

2.6 SAJÁTOSSÁGOK A KATONAI/VÉDELMI ALKALMAZÁSBAN Az informatikai eszközök esetében a katonai – illetve tágabb értelemben a védelmi – célú alkalmazási sajátosságok mindenekelőtt az adott eszközökkel szemben támasztott követelményekben és ebből következően egyes eszközök sajátos képességeiben, vagy sajátos eszközökben jelentkezhetnek. A katonai célra alkalmazott informatikai (számítástechnikai) eszközök körében a múlt század végén, az informatikai fejlődés ugrásszerű felgyorsulásához kapcsolódóan lényeges változások következtek be. Azt megelőzően, más területekhez hasonlóan, az információtechnológia legújabb eredményei, legkorszerűbb eszközei elsőként – de legalábbis az elsők között – a katonai alkalmazásban jelentek meg, egyes csúcstechnológiai eszközök pedig egy ideig csak ott kerültek alkalmazásra és onnan kerültek át más alkalmazási területekre is. A mikroelektronika forradalma, a személyi számítógépek megjelenése, majd ezt követően az informatikai eszközök korábban elképzelhetetlen, máig nem lassuló elterjedése azzal a következménnyel járt, hogy az információtechnológiai fejlődés során a katonai alkalmazás az élenjáró, kiemelt szerepét nagyrészt elvesztette és a legtöbb területen követő szerepbe kényszerült. Napjainkban a minőségi és hatékonysági követelmények teljesítése már elsősorban a kereskedelmi forgalomban kapható104 informatikai eszközökre, megoldásokra alapozva lehetséges. A továbbiakban az informatikai eszközökkel kapcsolatos sajátosságokat négy, eltérő jellemzőkkel rendelkező alkalmazási területre csoportosítva összegezzük. Ezek között az első – a "hagyományos" alkalmazáshoz leginkább hasonló – csoportot az állandó elhelyezési feltételek között alkalmazott informatikai eszközök képezik. A második csoportba a telepített és meghatározott feltételek esetén áttelepülő vezetési pontok informatikai eszközei sorolhatók. A harmadik csoport a harceszközökben, harcjárművekben alkalmazott informatikai eszközöket foglalja magában. Végül a negyedik csoportot az egyes katonák, harcosok tevékenységét közvetlenül támogató személyi eszközök alkotják.

2.6.1 A katonai alkalmazás sajátos körülményei Az állandó elhelyezési feltételek közötti alkalmazás nemzeti haderők esetében alapvetően a békevezetésre, illetve a felsőszintű és a középszintű vezetésre, a NATO esetében pedig a politikai (polgári) vezetésre, illetve a katonai vezetés hadászati és hadműveleti szintjére105 jellemző. Ez az alkalmazási terület gyakorlatilag azonos követelményeket támaszt az informatikai eszközökkel szemben, mint a hagyományos – vezetési, igazgatási, polgári – informatika-alkalmazás. Ennek megfelelően ezeken a 104 105

Commercial-off-the-shelf (COTS) = "polcról levehető". A jelenlegi parancsnoksági struktúrában a hadászati/stratégiai, a regionális és a szubregionális parancsnokságokra.

61

területeken a katonai alkalmazást is lényegében a más területeken alkalmazott informatikai eszközök felhasználása jellemezte és jellemzi ma is. A katonai informatika-alkalmazás a kezdeti időszakban a számítóközpontokban elhelyezett nagyszámítógépekre épült. A Magyar Honvédségben ilyenek voltak az akkori ESZR sorozat számítógépei és az 1970-es években ilyen eszközökre (Honeywell H6000 számítógépekre) épült például az Egyesült Államok hadseregének Világméretű Katonai Vezetési Rendszere106. Ezekhez később a távadatfeldolgozás megjelenését követően terminálok kapcsolódtak. A mikroelektronikai fejlődés következtében a XX. század végére az állandó telepítésű katonai informatikai rendszerekben is elterjedt és uralkodóvá vált a személyi számítógépekre épülő helyi hálózatok alkalmazása, de egyes alkalmazási területeken megmaradt a nagyszámítógépes eszközrendszer is. A katonai informatika-alkalmazás sajátos informatikai eszközöket igénylő területeit képezik egyes magas számításigényű feladatok. Ide sorolhatóak többek között: a felsőszintű döntéselőkészítést támogató biztonságpolitikai, hadászati szimuláció, a hadászati felderítés értékelő-elemző feladatai, vagy olyan speciális területek, mint a nukleáris eszközök szimulációs kísérletei. Ezek megvalósítása általában szuperszámítógépek alkalmazását igényli, amelyek kezdetben alapvetően a katonai alkalmazás céljait szolgálták, napjainkra azonban már kiterjedt felhasználásra leltek más területeken is. A tábori (telepített/áttelepülő) vezetési pontokon történő alkalmazás a harcászati (alsó-, vagy csapatszintű) vezetés jellemzője. Ez az alkalmazási mód alapvetően a háborús katonai műveletek esetében jellemző, de – különösen alacsonyabb vezetési szinteken – előfordulhat válságreagáló műveletekben is. A tábori körülmények közötti alkalmazás, az irodai alkalmazástól eltérő környezeti feltételek sajátos követelményeket támasztanak az informatikai eszközökkel szemben is, amelyeket a későbbiekben részletesebben elemzünk. Mivel egy adott katonai szervezet alkalmazására sor kerülhet különböző körülmények között, így informatikai eszközrendszerének egyaránt alkalmazhatónak kell lennie hosszabb időszakra telepített, vagy időszakonként történő áttelepítés esetében is. A csapatszintű vezetés informatikai támogatása folyamatosan terjedt ki az egyre alacsonyabb vezetési szintekre. Az első rendszerek a tábori hadsereg, hadtest, hadosztály, majd dandár szinteket támogatták terepi kivitelű mobil számítóközpont komplexumok és ezekhez kapcsolódó terminálok, majd munkaállomások segítségével. A későbbiekben ezeket folyamatosan felváltották a terepi kivitelű személyi számítógépekre épülő helyi hálózatok. A Magyar Honvédségben ezt az alkalmazási területet korábban a szárazföldi hadsereg szinten alkalmazott MR-11 rendszer, illetve a hadtest szintű SZUMMA rendszerek képviselték. Az európai NATO hadseregek legismertebb rendszerei közé a német HEROS, a francia SICF és az olasz SIACCON rendszerek tartoznak.107 A harcászati szintű alkalmazás legszélesebb körű 106 107

World-Wide Military Command and Control System (WWMCCS). HEROS = Heeres-Führungsinformationsystem zur Rechnergestützen Operationsführung in Stäben, SICF = Système d'Information pour le Commandement des Forces, SIACCON = Sistema Automatizzato di Commando e Controllo.

62

megvalósítására példát napjainkban az Egyesült Államok hadseregének FBCB2108 rendszere nyújt. A harceszközökben, harcjárműveken történő alkalmazás két különböző, egymástól rendeltetésében és megoldásaiban is eltérő formában lehetséges. Az első csoportot az eszközökben, járműveken és azokon kívül egyaránt alkalmazható, önálló informatikai eszközök képezik, amelyek alapvető képességeiket és jellemzőiket tekintve azonosak a tábori vezetési pontokon, vagy az egyes harcosok által alkalmazott eszközökkel. Ezek rendeltetése, felhasználása és funkciói lényegében függetlenek a hordozóeszköztől. A második csoportba az adott eszközökbe, járművekbe beépített azon eszközök képezik, amelyek rendeltetése elsődlegesen a harceszköz alaprendeltetés szerinti működéséhez kapcsolódik. Ezek közé többek között különböző információgyűjtő (érzékelő), információtovábbító (kommunikációs), illetve a fegyverrendszer/eszközrendszer kezelésében, a harcvezetésben, valamint a helyzetismeret fenntartásában szerepet játszó információbeviteli, feldolgozó és megjelenítő eszközök tartoznak. Az előzőekben említett eszközök korábban jellemzően technológiailag is eltérő megoldásokra épülő, egyedi, feladatspecifikus eszközök voltak. A gyorsütemű informatikai fejlődés által biztosított lehetőségekre alapozva ezeket napjainkban már egyre inkább felváltják a hagyományos informatikai eszközök, részegységek, vagy ezekre épülő megoldások. Mindez azonban nem csak technológiai, gazdaságossági, vagy hatékonysági okokra vezethető vissza. Lényeges szerepet játszik ebben a platformközpontú hadviselésről a hálózatközpontú hadviselésre történő áttérés folyamata, amely szükségessé teszi, hogy a különböző, információs képességekkel rendelkező összetevők heterogén környezetben is képesek legyenek egymással információcserére.

2.6.2 Speciális, terepi kivitelű informatikai eszközök A speciális, terepi kivitelű109 informatikai eszközök az általánosan használatos informatikai eszközökkel szemben nem irodai, hanem keményebb környezeti feltételek közötti – üzemi, szabadtéri (terepi), vagy járművön történő (menetközbeni) – alkalmazás céljára tervezett készülékek. Ennek megfelelően az ilyen eszközök magasabb követelményeknek felelnek meg, speciális technikai megoldásokat tartalmaznak és így áruk is magasabb a hasonló funkcionális képességekkel rendelkező eszközökhöz képest. A speciális kivitelű informatikai eszközök sajátos megoldásai többek között elsősorban olyan környezeti feltételek, veszélyeztetések következményeinek csökkentését, kiküszöbölését szolgálják, mint: leejtés, rázkódás (vibráció), kiömlő folyadék, különböző környezeti tényezők110 káros hatásai, elektromágneses hatások. A káros hatásokkal szembeni ellenállóságnak különböző szintjei lehetnek, ennek megfelelően általában három kategóriát különböztetnek meg. 108 109 110

Force XXI Battle Command Brigade and Below = 21. századi haderő dandár és alacsonyabb szintű harcvezetése. Rugged = robusztus, ruggedized = strapabírónak, rázkódásmentesnek épített. Csapadék (eső, hó, jégeső, stb.), szél, köd, por, homok, rendkívül magas, vagy alacsony hőmérséklet, hirtelen hőmérsékletváltozás, nyirkosság (nedvesség, páratartalom), sókicsapódás, stb.

63

A részben ellenálló (semi-rugged, ruggedized) készülékek túlnyomó többségében kereskedelmi forgalomban kapható részegységekből álló készülékek, amelyeket célirányosan és lényeges mértékben módosítottak a speciális körülmények között történő felhasználás céljaira. Ez többek között műanyag helyett fémburkolat alkalmazását, a merevlemezek puha, kocsonyás rezgéscsökkentő rétegben történő elhelyezését, a billentyűzet vízálló kialakítását és a képernyő folyadékok, pára és por elleni védelmet biztosító tömítését foglalja magában. A teljesen ellenálló (fully rugged) eszközök teljes egészében és minden összetevőjükben, sőt azok elhelyezésében is a speciális körülmények közötti alkalmazásra lettek kialakítva. Többek között maguk a részegységek is magnéziumötvözettel vannak bevonva. Ezek a készülékek akár többszöri leejtést is elviselnek és nem csak tartósak, hanem megbízhatóbbak is. Végül a kiemelten ellenálló (ultra rugged) eszközök különösen extrém körülmények között111 is tartósan működőképesek. A sajátos körülmények közötti alkalmazás egyik problémáját a képernyős megjelenítők olvashatósága jelenti. A hagyományos megjelenítők irodai, átlagos megvilágítási körülmények melletti alkalmazásra készültek, így tartalmuk a legtöbb esetben csak korlátozottan olvasható speciális látási viszonyok – pld. erős napsütés, vagy ellenkezőleg rossz látási viszonyok (köd, stb.) – közepette. A kellő fényerő hatékonyan csak speciális módszerekkel112 biztosítható, hiszen a magas energiafelvétel a mobil alkalmazás miatt gyakorlatilag nem biztosítható.

2.6.1 ábra: Speciális, terepi kivitelű informatikai eszközök A speciális működési feltételeknek történő megfelelés mértékét és minőségét különböző osztályozási rendszerek és minősítési, tesztelési szabványok rögzítik. Ezek egyike egy háromdimenziós osztályozás113, amely egy-egy tízfokozatú skálán minősíti a szilárd és a folyékony anyagokkal, illetve a mechanikus behatásokkal szembeni ellenállóképességet. Az informatikai (pontosabban tágabb értelemben az elektronikai) eszközökkel szembeni speciális követelményeket katonai szabványok is rögzítik. Ezek közé tartozik például az Egyesült Államok hadseregének MIL-STD 810 szabványsorozata, amelynek F verziója 24 különböző szempont szerinti értékelést definiál. Kibírják a víz alá merülést, a jégtömbbe zárást, működőképesek maradnak acélkohó mellett, vagy extrém terepen mozgó járművön. 112 Az ún. transzflektív technológia esetében ez például a beeső fénynek a képernyő fényereje növelésére történő felhasználásával valósul meg. 113 IP (Ingress Protection) = behatolás/bejutás elleni védelem. Pld. IP342 jelentése: 3 = 2.5 mm-nél nagyobb szilárd részecskék ellen; 4 = bármely irányból permetező folyadék ellen; 2 = 0.375 J erejű lökés/rázkódás ellen védett. 111

64

A hordozható (táska-, notesz-, tábla-, vagy kézi-) számítógépek egyik jellemző – a hagyományos eszközök esetében is előforduló – megoldása az úgynevezett dokkolóegység, ami a katonai alkalmazásban is jelentős szerepet játszhat. A dokkolóegység (docking station) egy önálló részegység, amelyben/amelyre a hordozható eszköz elhelyezhető és ezzel egyben a megfelelő csatlakozóelemek segítségével összekapcsolható. A dokkolóegység további részegységeket (pld. háttértárak, merevlemezek) és csatlakozási lehetőségeket (pld. nyomtató, hálózat) tartalmaz, így a hordozható számítógép ezekkel kiegészülve elérheti egy asztali számítógép képességeit. A járművön és járműről szállva történő alkalmazás esetén játszhat szerepet a dokkolóegység egy sajátos változata: a járműbe épített fogadóegység. Ennek a rendeltetése nem kizárólag a kiegészítő részegységekkel történő képességbővítés, talán ennél is fontosabb funkció a hordozható számítógépnek a jármű energiarendszeréről történő energiaellátása, illetve a hordozható eszköz megbízható, szilárd rögzítése. Ez utóbbira akkor is szükség van, ha az adott eszköz alkalmazására csak járművön kívül kerül sor. Ebben az esetben azonban elegendő egy megfelelő módon elhelyezett rögzítőkeret is. A katonai, de akár más alkalmazás esetén is a jármű fogadóegység további funkciót is betölthet, biztosíthatja a behelyezett számítógép csatlakoztatását a jármű, eszköz belső informatikai rendszeréhez, az azt alkotó további – rögzített módon beépített, vagy hasonlóképpen fogadóegység révén csatlakozó – eszközökhöz. Mindez elsősorban harcjárművek, harcászati szintű mobil vezetési eszközök, vagy telepített vezetési pontok vezetéstechnikai eszköz-komplexumai esetében jelenthet rendeltetésszerű, alapvető igényeket kielégítő megoldást.

2.6.3 A személyi katonai alkalmazás sajátosságai Az egyes katonákat, harcosokat közvetlenül támogató alkalmazás egyik legfontosabb sajátossága, hogy az informatikai funkciókat, szolgáltatásokat biztosító eszközöket a felhasználónak – a települési helyét, harc- vagy szállítójárművét elhagyva – magával kell vinnie, magán kell viselnie, személyes felszerelésének részét kell képeznie. Hasonló igények számos, nem katonai alkalmazási területen (pld. rendőri járőrözés, határellenőrzés, katasztrófaelhárítás, geodéziai felmérések, helyszíni hibaelhárítás) is felmerülnek, azonban ezeket a speciális (terepi) kivitelű, sőt egyre inkább a hagyományos notesz-, vagy kéziszámítógépek általában kielégítik. A személyi katonai alkalmazás további sajátossága, hogy az adott felhasználó jellemzően nem egyedül, hanem egy szorosan együttműködő csoport (műveleti elem) részeként tevékenykedik, így az informatikai igények között kulcsfontosságú szerepet játszanak a közös helyzetismeret kialakítását és fenntartását, illetve a vezetési információk folyamatos áramlását támogató funkciók. Ezt ráadásul olyan tevékenységi feltételek között kell biztosítani, amelyben a felhasználónak elsősorban alapfeladatát kell ellátnia, személyi harc-, vagy technikai eszközeit kell – akár bonyolult feltételek között is – kezelnie. Mindez általában nem teszi lehetővé a hagyományos

65

eszközök alkalmazását, speciális megoldásokat, többek között úgynevezett 'viselhető' számítógépeket114 igényel. A személyi katonai alkalmazás lehetőségeinek és sajátosságainak bemutatására a következőkben az Egyesült Államok hadseregének fejlesztési programjait használjuk.115 A Szárazföldi Harcos (Land Warrior) program az 1990-es években indult a lövész- és a közvetlen tűztámogatást nyújtó harcosok egységes rendszerbe integrált felszerelésének kialakítására.116 A tervezett rendszert a fegyver-, a sisak-, a számítógép/rádió-, a szoftver-, valamint a védőruházat/egyéni felszerelés alrendszerek alkotják. Az öt alrendszer közül kettő teljes mértékben informatikai jellegű és további kettő tartalmaz lényeges informatikai összetevőket.

2.6.2 ábra: "Szárazföldi harcos" Az alapvető információfeldolgozási képességet a hátizsák alatt elhelyezkedő, egy teherhordó keretre csatolt számítógép/rádió alrendszer hordozza, amely egy egységbe integráltan tartalmazza a rádiókat, a számítógépes egységet és a GPS modulokat. Az integrált megvalósítás szükségtelenné teszi az egyedi megjelenítő és kezelőszervek meglétét, így csökkenti a terhelést és az energiaigényt. A moduláris felépítésű számítógépes központi egység hitelkártya-méretű részegységekből épül fel. Az információtárolási funkciókat is a számítógépes egység részét képező modulok biztosítják, amelyek lehetnek PC kártya típusú flash memória-kártyák, esetleg merevlemezes egységek. A feldolgozó- és tárolóegység összetevőit ma már kereskedelmi forgalomban kapható elemek képezik.117 Az információbeviteli és kezelő funkciókat a mellszíjon elhelyezett, érintéssel kezelhető beviteli egység biztosítja. Néhány funkció a fegyver ravaszához közel, két gombbal, így tüzelésre kész helyzetben is vezérelhető. A parancsnoki/vezetői változathoz emellett egy lapos képernyős megjelenítővel integrált billentyűzet is tartozik. A már említettek mellett az információszerzés eszközei közé tartozik a fegyverhez 114

Wearable computer. A más hadseregekben folyó fejlesztések ezekhez lényegében hasonlóak. 116 Az első csapatpróbára 2000 szeptemberében került sor, a jelenleg tervezett rendszeresítési időpont 2004. 117 A speciális hardverre épülő megvalósításról a kereskedelmi forgalomban kapható eszközökre történő áttérés 2000-re a költségek több mint 80%-os csökkentését eredményezte (90 e$ ~ 10-15 e$ / rendszer). 115

66

integrált lézertávmérő, valamint digitális tájoló is és a felszerelés részét képezheti egy sisakra szerelt videokamera is. Az információmegjelenítési funkciót a sisakra szerelt megjelenítő118 biztosítja, amely a felhasználó, a harcos elsődleges interfésze a különböző alrendszerekhez, illetve a más forrásokból származó információkhoz (az úgynevezett digitális harcmezőhöz). Ennek segítségével kerülhetnek megjelenítésre számítógép által generált grafikus képek, digitális térképek, felderítési információk, saját csapatokra vonatkozó információk, valamint a fegyverre szerelt videokamera és infravörös irányzó119 által felvett képek. Ezt egészíti ki a sisak részét képező fejhallgató-rendszer.

2.6.3 ábra: Sztereomegjelenítő képe Az információtovábbító funkciókat megvalósító eszközöket két nagy csoportba sorolhatjuk. Az elsőbe a személyi eszközrendszeren belüli, a másodikba a más személyekkel, rendszerekkel folytatott információcserét biztosító eszközök tartoznak. Az eszközrendszeren belüli információtovábbítás az eredeti változatban vezetékes módon került megvalósításra, amelyet a fejlesztés során a vezetéknélküli megoldás váltott fel. Az így kialakuló hálózatot nevezik 'személyi hálózatnak', vagy 'test[felületi]' helyi hálózatnak.120 A más személyekkel, rendszerekkel folytatott információcsere a rendszer részét képező rádió(k) segítségével valósul meg. Az egyes harcosok közötti, viszonylag korlátozott távolságon belüli, hang- és adatcserét a minden rendszer részét képező 'egyéni' rádióegység biztosítja. A csoport (raj) bekapcsolódását egy nagyobb hálózatba (pld. az úgynevezett Harcászati Internetbe) a parancsnoki/vezetői változat részét képező másik rádió biztosítja. Az újabb amerikai katonai jövőképekben121 természetesen további – a személyi katonai alkalmazásokhoz kapcsolódó – programok jelennek meg. Ezek egyike a 'Megcélzott Haderő Harcosa' (Objective Force Warrior), amely a Szárazföldi Harcos program továbbfejlesztésének is tekinthető. A hasonló alapelvekre épülő eszközrendszer további funkciókkal és részegységekkel bővül, illetve korszerűbb megoldá-

118

Helmet Mounted Display (HMD), Helmet Mounted Computer and Sensor Display. Termal View Sight (TWS). Personal Area Network (PAN), Personal LAN (PLAN), Body LAN (BLAN). 121 Future Combat Systems (FCS), Objective Force. 119 120

67

sokat alkalmaz. Az előbbiek közé tartozhat többek között a célkereső lézereket érzékelő eszköz, vagy a harctéri azonosítás eszközrendszere122.

122

Ezzel részletesebben a 3.3 pontban foglalkozunk.

68

3. C3 ESZKÖZÖK ÉS RENDSZEREK A NATO FELFOGÁSÁBAN Mint azt a Katonai informatika alapjai I. jegyzetben már bemutattuk, a NATO értelmezés szerint az információfeldolgozást és információtovábbítást támogató informatikai és kommunikációs (híradó) rendszerek egy általánosabb kategória, a C3 rendszerek altípusait alkotják. Mellettük a C3 rendszerek közé az érzékelő és riasztási, a navigációs és az azonosítási (felismerő) rendszerek tartoznak. A továbbiakban röviden áttekintjük az említett három eszköz-, illetve rendszer-típus alapvető jellemzőit és elemezzük viszonyukat a szűkebb értelemben vett informatikai eszközökkel és rendszerekkel.

3.1 ÉRZÉKELŐ ÉS RIASZTÁSI ESZKÖZÖK, RENDSZEREK Az érzékelő (sensor) – a katonai alkalmazásban – egy olyan berendezés, amely objektumokat és tevékenységeket észlel, majd jelez és/vagy regisztrál az objektumok által kibocsátott, visszavert, vagy módosított energia, vagy részecskék felhasználása révén.123 Az érzékelők a polgári alkalmazásban általában mérő-, vagy jelzőeszközök részét képezik. A katonai alkalmazás esetében az érzékelők mindenekelőtt a felderítő rendszerekben és eszközökben találhatók meg, emellett részét képezik különböző fegyverrendszereknek, illetve be vannak építve számos haditechnikai eszközbe azok belső (pld. technikai, anyagellátási) állapotának figyelése céljából. Az érzékelők hordozói lehetnek szárazföldi, légi, tengeri, űrjárművek és eszközök és ma már külön kategóriát alkotnak az információs színtér – nem anyagi jellegű – érzékelői is. A katonai alkalmazásban az érzékelők szerepe mindenekelőtt a minél teljesebb, pontosabb, valósághűbb, aktuálisabb és az együttműködő szervezetek között megfelelő szinten összehangolt, osztott helyzetismeret kialakításához szükséges elsődleges adatok, információk biztosítása. Az informatika, az információtechnológia ugrásszerű fejlődése az érzékelők alkalmazására, helyére és szerepére is jelentős hatást gyakorolt, aminek eredményei a hálózatközpontú hadviselés124 elvei és elgondolásai között jelentek meg. A hálózatközpontú hadviselés az egyedi platformok (eszközrendszerek, eszközök) helyett az érzékelők, a vezetési erőforrások és a fegyverrendszerek közötti információáramlásra összpontosít, eredményeit a különböző összetevők hatékony öszszekapcsolására, hálózatba kötésére építi. A hálózatközpontú hadviselés eszközrendszer-architektúrája három alapvető alrendszerre épül, amelyek a következők: 123 124

AAP-6(2003), NATO Glossary of Terms and Definitions [2-S-4.o.]. Network Centric Warfare.

69

- információs infrastruktúra (information grid – információfeldolgozási és továbbítási szolgáltatások); - információgyűjtő alrendszer (sensor grid – érzékelők és alkalmazások); - feladatvégrehajtó alrendszer (shooter grid – fegyverek, haditechnikai eszközök és alkalmazások). A hálózatközpontú hadviselés eszközrendszerét jellemző alapvető tendenciák közé többek között a következők tartoznak: az intelligencia és a komplexitás átkerülése az információs infrastruktúrába; az információgyűjtő eszközök elválása a feladatvégrehajtó eszközöktől; az információgyűjtő és feladatvégrehajtó eszközök elválása a platformoktól. Mindez az érzékelők esetében azt jelenti, hogy egyre inkább megszűnik egy-egy adott eszközhöz, platformhoz való szoros kapcsolódásuk és így szolgáltatásaik köre, esetleg működésük irányítása hozzáférhetővé válik más eszközök, platformok számára is. A fentiekből következően az egyedi, feladatorientált érzékelők helyébe egyre inkább az érzékelőrendszerek (hálózatba kapcsolt érzékelő eszközök, elemek) lépnek. Az érzékelő eszközök hálózatba kapcsolása elsősorban az érzékelőkből szerzett adatok fúziója, az egyes érzékelők feladat-vezérelhetősége révén növeli a hatékonyságot. Az egyes, önálló érzékelők pontossága és az érzékelt jellemző (pld. egy mozgó objektum helyének) meghatározása általában korlátozott, amelyet több (azonos, vagy különböző típusú) érzékelő együttműködésével jelentős mértékben lehet javítani. Az érzékelőrendszerek kialakulásának fázisait a következő ábra szemlélteti. 1. alrendszer Érzékelő1

1. alrendszer Feldolgozó1

2. alrendszer Érzékelő2

Feldolgozó1

Végrehajtó1

Feldolgozó2

Végrehajtó2

Feldolgozó3

Végrehajtó3

2. alrendszer Feldolgozó2

Érzékelő2

Végrehajtó2

3. alrendszer Érzékelő3

Érzékelő1

Végrehajtó1

3. alrendszer Feldolgozó3

Végrehajtó3

Érzékelőrendszer Érzékelők

Érzékelő3

Végrehajtó1

Feldolgozó2 Végrehajtó2 Feldolgozó3 Végrehajtó3

3.1.1 ábra: Érzékelőrendszer kialakulása125 125

GAGE: Current Thrusts in Ground Robotics [29., 30., 31.o.] nyomán.

70

Az egyedi érzékelők együttműködése, összekapcsolása révén elérhető magasabb pontosság időbeni előnyökben is megnyilvánul: a hagyományos rendszerekhez képest ugyanis azonos mértékű, a feladatvégrehajtáshoz szükséges pontosság hamarabb, kevesebb méréssel, megfigyeléssel érhető el. A rendszerbe szervezés, hálózatba kapcsolás növeli a megfigyelés folyamatosságát is. A hálózatközpontú hadviselés elgondolásai szerint az állandó felépítésű, vagy feladatorientált módon kialakított érzékelőrendszereket lényegében az információs infrastruktúrára épülő érzékelő eszközök és alkalmazások összessége alkotja. A dinamikusan változó körülmények, illetve a sok esetben heterogén erőkből álló és heterogén eszközökkel rendelkező csoportosítások esetében a hatékonyan működő érzékelőrendszerek kialakításának alapvető feltétele a megfelelő minőségű információs infrastruktúra, amelybe az egyes eszközök és rendszerek rugalmasan "bekapcsolhatók" (plug and play), belőlük a szükséges feladatorientált érzékelőrendszerek felépíthetők. Az információs infrastruktúrára épülő érzékelőrendszerek elvi felépítését a következő ábra érzékelteti. vezérlés

vezérlő és fúziós alrendszer

információ

vezérlés

passzív érzékelő eszközök

aktív érzékelő eszközök

adat

adat

3.1.2 ábra: Érzékelőrendszer összetevői Az érzékelőrendszerek működési hatékonyságát mindenekelőtt a következő tényezők befolyásolják: - a rendszer elemeit alkotó érzékelők teljesítménye, működési képességei; - az érzékelők térbeli elhelyezkedése (egymáshoz, illetve az érdeklődésre számot tartó objektumhoz, objektumokhoz képest); - az információáramlás sebessége; - az információszintetizálás (fúzió) minősége, hatékonysága; - végül az érzékelőrendszer "vezérelhetősége", feladatainak meghatározhatósága. Az érzékelőkből származó adatok szintetizálásához lényegében valósidejű információkra van szükség, ami jelentős igényeket támaszt az információtovábbítással szemben, magas szintű szolgáltatásminőséget igényel. Korábban az egyes érzékelőrendszerek éppen a garantált minőségű információtovábbítás érdekében alkalmaztak egyedi adatátviteli hálózatokat és protokollokat (pld. különböző harcászati és más adatkapcsolatok). Napjainkra az információtechnológia fejlődése már elvileg lehetővé teszi az azonos (pld. IP) alapra történő építkezést, azonban ennek kialakulásához még számos kérdés megoldása szükséges.

71

A riasztó- és értesítő rendszerek, eszközök rendeltetése az aktuális helyzet, illetve meghatározott objektumok, folyamatok, vagy jelenségek folyamatos figyelemmel kísérése és bizonyos események bekövetkezése esetén meghatározott formában riasztások126 küldése bizonyos felhasználóknak, vagy rendszereknek. Az ilyen rendszerek vagy önálló érzékelők, érzékelőrendszerek szolgáltatásaira épülnek, vagy saját érzékelő alrendszerrel rendelkeznek. A riasztás alapját képező események lényegében meghatározott feltételek bekövetkezését, vagy körülmények kialakulását jelentik. Ezek az események, valamint a riasztás formái és módjai lehetnek előre definiáltak, illetve a riasztást kérő felhasználók (rendszerek) által meghatározottak. Az egyszerűbb esemény-típusok közé a következők tartoznak: adott harctéri objektumok megjelenése és eltűnése; adott tevékenységek, vagy jelenségek bekövetkezése, megkezdődése, illetve megszűnése, befejeződése; bizonyos jellemzők meghatározott értéket (értéktartományt) elérő megváltozása; végül bizonyos viszonyok kialakulása, létrejötte, vagy megszűnése. Az egyszerűbb esemény-típusokból a gyakorlatban összetettebb események hozhatók létre. A riasztást kiváltó események a katonai vezetés, illetve elsősorban a parancsnok szempontjából azon események, amelyek bekövetkezése közvetlenül befolyásolja a (had)műveletek eredményes végrehajtását és ennek megfelelően azonnali értékelést, döntést, vagy intézkedést követelnek. Ezek két csoportba sorolhatók: kritikus információk és kivételes információk. A kritikus információk127 a parancsnok által előre meghatározott és a végrehajtás során pontosított, helyzetfüggő események és tevékenységek, ezzel szemben a kivételes információk nem várt, nem tervezett, esetleg pontosan meg sem fogalmazható események és körülmények. A hagyományos riasztó-értesítő rendszerek alapvetően technikai összetevőkre épültek, ezeket azonban az érzékelőrendszerek esetében elmondottakhoz hasonlóan fokozatosan felváltják a speciális érzékelő- és jelző-eszközöket a hagyományos informatikai eszközök lehetőségeivel összekapcsoló rendszerek, amelyekben a működési logikát speciális riasztó-értesítő alkalmazások valósítják meg. Ez a megoldás sokkal rugalmasabb működésmódot biztosít, amelyben a riasztó-értesítő alkalmazások fogadják a bizonyos események figyelésére vonatkozó "előjegyzéseket", illetve ezek lemondását; nyilvántartják az érvényben lévő figyelendő eseményeket, és figyelik ezek bekövetkezését; végül bekövetkezésük esetén végrehajtják, elküldik az erről szóló értesítést.

Riasztás (alert): Figyelmeztető jelzés egy már bekövetkezett, vagy várhatóan bekövetkező fenyegetésről (pld. légicsapás). [AAP-6(2003), NATO Glossary of Terms and Definitions, 2-A-10.o.] 127 Commander's Critical Information Requirements – CCIR. 126

72

3.2 NAVIGÁCIÓS RENDSZEREK A navigáció fogalma eredetileg a vízi járművek (hajók) – később ezt kiegészítően a légi- és űrjárművek – helyzetének megállapítását, a célállomáshoz vezető útvonal irányának és a haladási sebességnek a meghatározását jelentette. Ennek megfelelően beszélhetünk hajózási, légi- és kozmikus navigációról. A navigáció fogalma napjainkra már kiterjedt a szárazföldi járművek, sőt az egyes emberek helyzetének megállapítására és útvonalának meghatározására. A navigáció legkorábbi módja a vizuális módszer volt, amely a jellegzetes tereptárgyak megfigyelésén és hajózási, repülési térképeken történő azonosításukon alapult. A módszer korlátai közé tartozik, hogy csak jó látási körülmények között alkalmazható; hajózás esetében csak a szárazföldtől, szigetektől látótávolságra eső területeken biztosítja a navigációt; repülés esetében pedig nyílt tengereken, illetve jellegzetes tereptárgyak nélküli területeken nem használható. A hagyományos navigációs eszközök a hajózás során jelentek meg, miután a partvonal jellegzetes tereptárgyai alapján történő tájékozódás már nem elégítette ki az igényeket. Az első eszközök a csillagászati navigációhoz kapcsolódtak. A tájoló (kompasz) az északi irány, a kronométer a greenwichi középidő, a szextáns (korábban az asztrolábium, vagy a kvadráns) pedig egy csillag és a horizont közötti szög mérését tette lehetővé. Ezek segítségével és tengerészeti évkönyvekben összegyűjtött adatok alapján nyílt lehetőség a helyzet meghatározására. Az inerciális navigációs rendszerek az irány meghatározásához giroszkópokat, a gyorsulás (lassulás) méréséhez pedig más elektronikus eszközöket alkalmaznak az útirány, útvonal követésére és ezzel a jármű földrajzi helyzetének meghatározására. Az inerciális rendszerek előnye, hogy alkalmazásukhoz nincs szükség megfigyelési lehetőségekre, illetve földi állomásokkal való kapcsolatra128, pontosságuk azonban az útvonal hosszával arányosan csökken. A csillagászati és inerciális navigáció alkalmazási korlátainak és pontosságának meghaladását a rádiótechnika megjelenése tette lehetővé. A rádiónavigáció a helyzet (vagy helyzetre vonatkozó információk) meghatározása navigációs célból, rádióhullámok terjedési sajátosságainak felhasználásával. A rádiónavigáció ismert földrajzi helyzetű rádióállomások által kibocsátott, vagy viszszasugárzott jelek segítségével történik. A rádiónavigációs rendszerek két alapvető típusát a rádióiránymérésen alapuló, illetve a hiperbola navigációs rendszerek alkotják. A rádióiránymérésen alapuló navigáció ismert helyzetű rádióadók129 irányának (rádióiránymérő eszköz segítségével történő) megállapítására, majd ezen irányok metszéspontjának meghatározására épül. Lehetséges fordított megoldás is, amikor az adott járművön elhelyezett rádióadó által sugárzott jelek alapján a navigációs álloEnnek megfelelően alkalmazásukra elsősorban tengeralattjárók, illetve repülőgépek és űrjárművek esetében kerül sor. 129 Kezdetben körsugárzó, majd irányított sugárzású irányjeladók. 128

73

mások határozzák meg a jármű helyzetét, majd továbbítják ezt a jármű számára. A rádióiránymérésen alapuló navigáció lehetőségeit az iránymérés távolságfüggő pontossága, illetve a navigációs állomások száma és elhelyezkedése határozzák meg. A nagy hatótávolságú navigációs rendszerek elméleti alapját az képezi, hogy két különböző alappontból azonos időben kibocsátott jeleknek egy harmadik pontba történő beérkezési időkülönbségéből, illetve egy pontból kisugárzott jelnek két különböző alappontban elhelyezett válaszjeladóból történő visszaérkezési időkülönbségéből meghatározható egy hiperbola, amelyen az adott pont elhelyezkedik. Két, vagy több alappont-pár felhasználásával a keresett helyzet a hiperbolák metszéspontjaként határozható meg. A nagyobb pontosságú navigációt biztosító hiperbola navigációs rendszerek jellemző képviselője a LORAN rendszer (illetve ennek különböző változatai)130, amely különböző földi állomásokból érkező jelek beérkezési időkülönbségét használja fel. Az állomások egyike – a főállomás – által kibocsátott jel váltja ki az alárendelt állomás jelkibocsátását, amelyre meghatározott időkéséssel kerül sor. A 20-50 méteres pontosságot biztosító LORAN rendszerek még ma is támogatják a világóceánok hajózását és légiforgalmát. A kis hatótávolságú rádiónavigációs rendszerek elsősorban a repülőterek körzetében kerülnek alkalmazásra. Az önállóan, vagy más rendszerekkel együttműködésben a polgári légiközlekedésben is felhasznált rendszerek alaptípusa az Egyesült Államok légierejének harcászati léginavigációs rendszere (TACAN131), amely távolsági és irányszög-információkat továbbít a repülőgépek fedélzetére, amelyek alapján egy berendezés meghatározza és kijelzi az adóállomásra vezető irányt, a távolságot és a sebességet. A műholdas navigáció mesterséges holdak által kisugárzott rádióhullámok, illetve az ezek által továbbított adatok alapján történő helymeghatározás. Az első műholdas navigációs rendszereket az 1960-as években fejlesztették ki, amelyeket további rendszerek követtek. Az egész földfelszínre kiterjedő első műholdas helymeghatározó rendszer (GPS132) az 1980-as években az Egyesült Államok hadserege által katonai célokra kialakított és működtetett NAVSTAR133 rendszer volt, amelyet követett a Szovjetúnió hasonló rendszere (GLONASS134). Egy műholdas navigációs rendszer három alrendszerből (szegmensből) áll, amelyek: az űrszegmens, a vezérlő szegmens, illetve a felhasználói szegmens. Az űrszegmenst egyenletesen elosztott pályasíkokon meghatározott rendben keringő GPS műholdak alkotják, amelyekből a Föld bármely pontjáról egyszerre legalább négy hold látható.

LOng RAnge Navigation (nagytávolságú navigáció). Első változatát (LORAN-A) a II. világháború idején fejlesztette ki a Massachusetts Institute of Technology. A továbbfejlesztett változat (LORAN-C) az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának igényei alapján az 1950-es években került kialakításra. 131 TActical Air Navigation (harcászati léginavigáció). 132 Global Positioning System (globális helymeghatározó rendszer). 133 Navigation Satellite Timing and Ranging. 134 GLObal NAvigation Satellite System. 130

74

3.2.1 ábra: GPS űrszegmens felépítése A műholdak két csatornán folyamatosan sugározzák saját pályaadataikat, időjeleket és egyéb kiegészítő információkat. A NAVSTAR és GLONASS műholdak kétféle szolgáltatást nyújtanak: a katonai alkalmazás számára egy pontos adatokat tartalmazó, kódolt ún. P-kódot, illetve a polgári alkalmazás számára egy nyílt, pontatlan adatokat tartalmazó ún. C/A-kódot.135 A további navigációs adatok ezekre kerülnek szuperpozicionálásra. Az irányító szegmenshez földi létesítmények – megfigyelő állomások, központi vezérlő állomás és a műholdak számára adatokat továbbító antennák – tartoznak. A megfigyelő állomások a műholdak távolságára vonatkozó adatokat, illetve a műholdak által küldött üzeneteket gyűjtik és továbbítják a központi vezérlő állomásra. A vezérlő állomás ezen adatok felhasználásával határozza meg a műholdak órajelvagy pályaadatainak eltéréseit (változásait), majd a pontosított értékeket az antennarendszer segítségével tölti fel az egyes műholdakba. A felhasználói szegmenshez a GPS vevőkészülékek tartoznak, amelyek a GPS műholdak által küldött üzenetek alapján határozzák meg saját helyzetüket. Jelenleg a mindenki számára hozzáférhető standard helyzetinformáció szolgáltatás 100 és 300 méter közötti pontosságot, a pontos helyzetinformáció-szolgáltatás pedig horizontálisan 10-20 méteres, az időjelek esetében pedig <90 nsec pontosságot biztosít. A pontos szolgáltatáshoz csak a titkosított P-kódhoz tartozó dekódolóval ellátott GPS vevők férhetnek hozzá, ami egyben védelmet biztosít megtévesztő jelek ellen is. A standard szolgáltatás alacsonyabb minősége a pontos pálya- és órajel-adatokat torzító eljárás ("szelektív rendelkezésre állás") következménye. A GPS vevőkészülékek a hely- és idő meghatározása alapján különböző navigációs információkat nyújthatnak. A meghatározott földrajzi helyzet több különböző formátumban (koordináta-rendszerben)136 megjeleníthető. Ismert koordinátájú pont 135 136

Precise Code és Coarse/Acquisition Code. Például: hosszúsági/szélességi fokokban; UTM (Universal Traverse Mercator), vagy MGRS (Military Grid Reference System) rendszerben.

75

megadása esetén a vevőkészülék képes e pont aktuális távolságát és irányát – különböző mértékegységekben – meghatározni és kijelezni. Több pont megadása esetén pedig lehetőség van egy útvonal követéséhez szükséges információk megjelenítésére. Végül egy irány megadása esetén meghatározható az ettől való eltérés irányszöge. Járművön elhelyezett vevőkészülék és egy ismert pont megadása esetén hasznos információt szolgáltat az adott pont eléréséhez a jelenlegi sebesség esetén szükséges idő meghatározása. A technikai eszközökkel támogatott automatikus terepkövető navigáció a hagyományos látás szerinti léginavigáció utódjának tekinthető, amely során a jellegzetes tereptárgyak azonosítása speciális – oldalfelderítő – lokátorok segítségével történik. Az elsősorban robotrepülőgépeken alkalmazott megoldás előre meghatározott útvonalpontok érintésével történő repülést támogat. Az útvonalpontok körzetében a jellegzetes tereptárgyakra vonatkozóan megszerzett információk és az adott körzet előzetesen betáplált digitális terepmodelljének összevetésével történik meg az aktuális helyzet, majd ennek alapján a következő útvonalszakaszhoz szükséges repülési adatok meghatározása (pontosítása). Napjaink navigációs rendszerek esetében is elmondható, hogy bennük egyre inkább előtérbe kerülnek az informatikai elemek, eszközök és alrendszerek. A különböző (műholdas, rádió-, stb.) navigációs eszközök egyre inkább integrálódnak más információs funkciókat megvalósító eszközökkel, amelyeket már korábban is az informatikai eszközök közé soroltunk, illetve a navigációs (helymeghatározó) funkció épül be információs funkciókat megvalósító eszközökbe.

76

3.3 AZONOSÍTÁSI (FELISMERŐ) RENDSZEREK Az azonosítás egy észlelt objektum (személy, élőlény, tárgy, jelenség) eredetének, jellegének, vagy jellemzőinek meghatározása.137 A különböző objektumok hatékony és gyors azonosítását számos alkalmazási terület igényli. A katonai alkalmazásban az azonosítás elsődleges rendeltetése a helyzetismeret minőségének javítása, ennek keretében a potenciális célok felismerése, a saját objektumoktól történő megkülönböztetése és ezzel a saját erőknek okozott veszteségek megelőzése. A polgári alkalmazási területek közé többek között a következők tartoznak: konténerek, vasúti kocsik, vagy nagyértékű anyagi javak, illetve veszélyeztetett, megfigyelendő állatok, vagy háziállatok azonosítása. légierő IFF légierő/haditeng.  szárazföldi ID

vadászbombázó

elfogó vadász

harctéri ID légitámogatás

harci helikopter

hadihajó

szárazföldi eszközök

távolfelderítés

3.3.1 ábra: Saját-idegen felismerés, azonosítás Az azonosítás két alapvető módszerét és ezzel az azonosítási rendszerek két alapvető típusát az együttműködésen alapuló (cooperative) és az önálló (non-cooperative) megoldások alkotják. Az együttműködésen alapuló azonosítás lényegét tekintve egy lekérdező eszköz (interrogator) és egy válaszjeladó eszköz (transponder) együttműködésére épül. Az azonosítási eljárás során a lekérdező eszköz egy lekérdező jelet bocsát ki, amelyet a válaszjeladó érzékel és felismerése esetén arra meghatározott válaszjellel reagál. Végül a lekérdező eszköz a válaszjel érzékelésével és értékelésével állítja elő az azonosítás eredményét képező információt (információkat). A válaszjel lehet azonosító kód, valamely rögzített, vagy mért jellemző, illetve maga a lekérdező jel. Ez utóbbinak lényegében késleltetés nélküli visszaküldése távolságmérésre ad lehetősé137

AAP-6(2003), NATO Glossary of Terms and Definitions [2-I-1.o.].

77

get. Az együttműködésen alapuló azonosítás két alapvető – egyben időben a legkorábban megjelent – típusa a katonai alkalmazásban a saját-idegen felismerés, illetve a polgári légiközlekedésben alkalmazott légijármű azonosítás, amelyet napjainkban a harctéri azonosítás követett. A saját-idegen felismerés (Identification Friend or Foe – IFF) a II. Világháborúban jelent meg a saját repülőgépeknek a saját rádiólokációs felderítés számára történő azonosítása és az ellenséges repülőgépektől történő megkülönböztetése céljából. Napjainkban e funkció már kiterjed a repülőgépek egymás közötti azonosítására is. A légijárművek azonosításának a polgári légiközlekedésben alkalmazott eszköze a légiirányítási radarjeladó rendszer (Air Traffic Control Radar Beacon System ATCRBS). A lekérdező egység feladatait az úgynevezett másodlagos felderítő radarok (Secondary Surveillance Radar – SSR) valósítják meg. A repülőgépfedélzeten elhelyezett válaszjeladók a lekérdezésre egy négyjegyű (úgynevezett squawk) kóddal válaszolnak. A harctéri azonosítás (combat identification) a szárazföldi harcmezőn megjelenő, potenciális célpontot képező, saját harcjárművek és más haditechnikai eszközök azonosítása. Egy harctéri azonosító rendszer a "fegyverhordozó" eszközökön elhelyezett lekérdező, illetve a potenciális célpontot képező – köztük természetesen a "fegyverhordozó" – eszközökön elhelyezett válaszjeladó eszközökből áll. A "fegyverhordozó" eszközök közé tartoznak a pusztító képességgel rendelkező, illetve a célmegjelölés alapján tűztámogatást kérni képes eszközök, így többek között a kézifegyverek, automata fegyverek, harckocsik, irányított páncéltörő rakéták, tábori tüzér eszközök, rádióelektronikai harceszközök, harci helikopterek, valamint a földi célokat támadó repülőgépek. A lekérdező eszköz által kibocsátott titkosított jel rendkívül szűk sávban sugárzó antenna segítségével jut el a potenciális célpontra, amelyet a válaszjeladó egy körirányítású antenna segítségével vesz, majd dekódol és arra egy titkosított választ küld. A lekérdező eszköz a potenciális célpontot a válasz alapján "saját", vagy "ismeretlen" státuszúnak minősíti, majd ezt vizuális és/vagy akusztikus úton megjeleníti. A rendszer hatótávolsága a jelenlegi megvalósítások138 esetében földi eszközön elhelyezett lekérdező esetében 5.5 kilométer, légi eszközön elhelyezett lekérdező esetében 8 kilométer. A harctéri azonosító rendszernek létezik olyan változata is, amely gyalogosan tevékenykedő harcosok azonosítására képes. A harcos azonosító rendszer lekérdező eszköze (egy lézerjeladó) a fegyverhez csatlakozik, a lézerdetektor és a válaszjeladó pedig a harcos sisakján kerül elhelyezésre. Az azonosítás folyamata megegyezik a harcjárművek esetében ismertetett változattal. A rendszer hatótávolsága a kézifegyverek hatásos lőtávolságához igazodik, a jelenlegi megvalósítások139 esetében ez több mint 1 kilométer. A rendszer összetevőinek súlya az alkalmazási feltételeknek

138

139

Battlefield Combat Identification System (BCIS) – AN/VSX-4 (lekérdező-válaszjeladó készlet), AN/VSC-9 (válaszjeladó készlet). Individual Combat IDentification System (ICIDS) – AN/PSX-1 (lézerlekérdező-rádióvevő készlet), AN/PSC-12 (lézerérzékelő-rádióadó készlet).

78

megfelelően alacsony (néhány tíz dkg), tápellátásukat szabványos rúdelem biztosítja. Együttműködésen alapuló azonosítás során a lekérdező egység és a válaszjeladó egység közötti együttműködéshez a következő információs tevékenységekre (képességekre) van szükség: a lekérdező és a válaszjelek (amelyek többek között lehetnek rádiófrekvenciás, mágneses, vagy optikai jelek) kibocsátása és vétele; a jelek titkosítása és megfejtése; a jelek feldolgozása, értékelése; végül a válaszjel tartalmának előállítása. A fenti képességek mellett az azonosítás alapvető feltétele a lekérdező és a válaszjeladó egység interoperabilitása, a használt jelformák és tartalmak, illetve az azonosítás során alkalmazandó eljárás kölcsönös ismerete. Az önálló (nem együttműködésen alapuló) azonosító rendszerek lényegében automatikus célfelismerő140 rendszerek, amelyek alapvető működési elve: különböző érzékelő eszközökkel jellegzetes adatok gyűjtése a potenciális célpontokról, majd ezen adatok összehasonlítása egy céltípus-jellemző adatbázissal. Ez az azonosítási típus erőteljesen információtechnológia-függő. Az érzékelők fejlesztése ugyan növeli a mérési pontosságot, de az azonosítás hatékonyságát leginkább a céltípus-jellemző adatbázis és az osztályozási szoftver határozza meg. Ezen a területen jelentős a szerepe a különböző azonosítási eszközök, módszerek, lehetőségek együttes alkalmazásának, az azonosítás "fúziójának". Ennek hiányában egy adott helyzetben hatékonyan működő azonosító rendszer egy másik helyzetben, más körülmények között teljes egészében működésképtelenné válhat. Mint az az előző két rendszer esetében is látható volt, az azonosítási (felismerő) rendszerek is egyre inkább a hagyományos informatikai eszközök képességeire épülnek, amelyeket speciális (kommunikációs és érzékelő) elemek által megvalósított funkciók egészítenek ki. Összességében tehát megállapítható, hogy a C3 rendszerek és eszközök funkcionális értelemben az informatikai rendszerek, eszközök fogalomkörébe tartoznak; technológiai alapjaik lényegében lényegében azonosak az informatikai eszközökkel; végül megkezdődött integrálódásuk egymással és a "hagyományos" értelemben vett informatikai rendszerekkel, eszközökkel, ami fokozatosan az összetett információs funkciókat megvalósító informatikai rendszerek, eszközök kialakulásához vezet.

140

Automatic Target Recognition, ATR.

79

ÁBRAJEGYZÉK 2.1.1 ábra: Nagyszámítógép .................................................................................. 2.1.2 ábra: Asztali számítógépek........................................................................... 2.1.3 ábra: Noteszgép ............................................................................................ 2.1.4 ábra: Táblaszámítógép.................................................................................. 2.1.5 ábra: Kézi számítógép .................................................................................. 2.1.6 ábra: Mikroprocesszorok .............................................................................. 2.2.1 ábra: RAM memóriamodulok ...................................................................... 2.2.2 ábra: BIOS ROM .......................................................................................... 2.2.3 ábra: Mágneskazettás (DAT) készülék......................................................... 2.2.4 ábra: Hajlékonylemez ................................................................................... 2.2.5 ábra: Merevlemez ......................................................................................... 2.2.6 ábra: CD lemez ............................................................................................. 2.2.7 ábra: CD felépítése ....................................................................................... 2.2.8 ábra: Memóriakártyák .................................................................................. 2.2.9 ábra: Toll memóriák ..................................................................................... 2.2.10 ábra: Chip-kártya ........................................................................................ 2.3.1 ábra: Mátrix-nyomtató.................................................................................. 2.3.2 ábra: Lézernyomtató ..................................................................................... 2.3.3 ábra: Tintasugaras nyomtató ........................................................................ 2.3.4 ábra: Rajzgép ................................................................................................ 2.3.5 ábra: Katódsugárcsöves monitor .................................................................. 2.3.6 ábra: Folyadékkristályos monitor ................................................................. 2.3.7 ábra: LCD átvilágító ..................................................................................... 2.3.8 ábra: Projektor .............................................................................................. 2.4.1 ábra: Billentyűzet ......................................................................................... 2.4.2 ábra: Egér ..................................................................................................... 2.4.3 ábra: Érintőképernyő működése ................................................................... 2.4.4 ábra: Botkormány ......................................................................................... 2.4.5 ábra: Lapolvasó ............................................................................................ 2.4.6 ábra: Digitalizáló tábla ................................................................................. 2.4.7 ábra: Digitális fényképezőgép működése .....................................................

80

22 23 23 24 24 27 29 29 31 32 32 33 34 35 35 36 38 38 39 39 41 41 42 43 44 45 46 47 48 48 49

2.5.1 ábra: Busz-típusok ........................................................................................ 2.5.2 ábra: PC kártya eszközök ............................................................................. 2.5.3 ábra: Vezetéknélküli elérési pont ................................................................. 2.5.4 ábra: Műholdas (VSAT) kültéri egység ....................................................... 2.6.1 ábra: Speciális, terepi kivitelű informatikai eszközök .................................. 2.6.2 ábra: "Szárazföldi harcos" ............................................................................ 2.6.3 ábra: Sztereomegjelenítő képe ..................................................................... 3.1.1 ábra: Érzékelőrendszer kialakulása .............................................................. 3.1.2 ábra: Érzékelőrendszer összetevői................................................................ 3.2.1 ábra: GPS űrszegmens felépítése ................................................................. 3.3.1 ábra: Saját-idegen felismerés, azonosítás .....................................................

51 53 59 60 64 66 67 70 71 75 77

81

A FELHASZNÁLT IRODALOM JEGYZÉKE AAP-6(2003), NATO Glossary of Terms and Definitions (English and French). – NATO Standardization Agency, 2003. GAGE, Douglas W.: Current Thrusts in Ground Robotics: Programs, Systems, Technologies, Issues. – SPAWAR Systems Center, San Diego, 2000. How Stuff Works. Computer channel. – HowStuffWorks Inc., 1998-2003. [http://computer.howstuffworks.com]

LAJTHA György: Az informatika hazai helyzete és jövőképe. – INCO, 1999/2. [http://www.inco.hu/inco2/tudas/cikk1.htm]

MUNK Sándor: Informatika-alkalmazói ismeretek II. Az informatika eszközrendszere. – ZMNE jegyzet, Budapest, 1992. The PC Technology Guide. – 2003. [http://www.pctechguide.com]

Webopedia: Online Dictionary for Computer and Internet Terms. – Jupitermedia Corp., 2003. [http://www.webopedia.com]

82