Bevezetés az informatikába
Somogyi György
Tartalom Tartalom ..................................................................................................................... 2 Számítógéptörténet .................................................................................................... 5 Számológépek ókortól az ötvenes évekig ............................................................... 5 Az információ fejlıdéstörténete ................................................................................ 10 A beszéd ............................................................................................................... 10 Az írás................................................................................................................... 10 Az írás fejlıdése................................................................................................ 10 Képírás .......................................................................................................... 10 A fogalom (és a szókészlet gyarapodása) ..................................................... 11 Íráshordozók fejlıdése ...................................................................................... 11 Könyvnyomtatás ............................................................................................ 11 Távközlés ................................................................................................................. 12 Terjedés-gyorsítás ......................................................................................... 12 Technológiai UGRÁS – elektromos áram feltalálása ..................................... 12 Az Információ............................................................................................................ 13 Csatorna ........................................................................................................ 13 Zaj.................................................................................................................. 14 Adat ............................................................................................................... 14 Az információ mérhetısége ........................................................................... 14 Matematikai információelmélet ...................................................................... 15 Csatorna – Zaj................................................................................................... 16 Redundancia vagy „terjengısség” ................................................................. 16 Kódolás – Dekódolás................................................................................................ 17 Rejtjelezés ................................................................................................................ 17 Története ........................................................................................................... 17 Ókor ............................................................................................................... 17 Középkor – reneszánsz ................................................................................. 18 I. világháború ................................................................................................. 18 II. világháború ................................................................................................ 18 Számítógépek alkalmazása ........................................................................... 19
2
İsi civilizációk nyelvei, „kódjai”...................................................................... 19 Az ember, mint természeti és társadalmi lény .......................................................... 20 Információhordozók ....................................................................................... 20 Személyi információs igényünk szervezése................................................... 20 Információs környezetünk: ............................................................................. 20 Pedagógiai alkalmazás .................................................................................. 20 Hanganyagot tartalmazó oktatási média........................................................ 21 Vizuális (csak!) tartalommal rendelkezı oktatási média................................. 21 Audiovizuális tartalommal rendelkezı oktatási média.................................... 21 Számítógépes segédanyagok (interaktív oktatóanyagok) alkalmazása......... 21 Oktatástechnológia................................................................................................... 22 Elsı nemzedék .............................................................................................. 22 Második nemzedék ........................................................................................ 22 Harmadik nemzedék ...................................................................................... 22 Negyedik nemzedék ...................................................................................... 22 Oktatástechnológiai eszközök:.............................................................................. 23 Állóképvetítık .................................................................................................... 23 Írásvetítı ........................................................................................................ 23 Episzkóp ........................................................................................................ 23 Hangrögzítés és visszaadás ................................................................................. 24 Mikrofon, hangszóró .......................................................................................... 24 Mikrofonok ..................................................................................................... 24 Hangszórók.................................................................................................... 24 Fonográf, hanglemez......................................................................................... 25 Lemezjátszó................................................................................................... 25 Mágneses hangrögzítés................................................................................. 25 Mágneses hangvisszaadás............................................................................ 25 Optikai............................................................................................................ 25 Digitális tárolás .............................................................................................. 26 Képrögzítés és visszaadás................................................................................ 27 Fényképezıgép (állókép)............................................................................... 27 Kamera, vetítıgép, TV, videó ........................................................................ 27 Számítógép .............................................................................................................. 29 Az architektúra fogalma ........................................................................................ 29 3
Egy számítógép hardver architektúrája.......................................................... 29 A szoftver architektúra ................................................................................... 30 Rétegezettség (Layered architecture)............................................................ 30 A virtualitás fogalma....................................................................................... 31 A transzparencia fogalma .............................................................................. 31 Mértékegységek ............................................................................................ 32 Központi egységek................................................................................................ 32 Perifériák............................................................................................................... 32 Bemeneti egységek ........................................................................................... 32 Kimeneti egységek ............................................................................................ 33 Monitorok ....................................................................................................... 33 Nyomtatók...................................................................................................... 33 Plotterek......................................................................................................... 33 Háttértárak ..................................................................................................... 33 Programok ................................................................................................................ 34 BIOS .............................................................................................................. 34 Operációs rendszer........................................................................................ 34 Felhasználói programok................................................................................. 35 Az internet története ................................................................................................. 36 Könyvtár ................................................................................................................... 40 Az információ átadásának és rögzítésének hét nagy korszaka ..................... 40 Dokumentum ................................................................................................. 41 Könyvtár......................................................................................................... 41 ETO fıosztályok ............................................................................................ 42
4
Számítógéptörténet A számítógépek történetét két szakaszban tárgyalhatjuk. Az elsı szakasz az ókortól a századunk közepéig tartott, a második szakasz a század közepétıl napjainkig. Javaslom, pillantsanak be a számítástechnika virtuális múzeumába a http://www.comlab.ox.ac.uk/archive/other/museums/computing.html oldalon! Az alábbi fejezetben említett személyekrıl, és persze sok más híres személyrıl találhatnak információkat a Pioneers of Computing kiindulóponttól.
Számológépek ókortól az ötvenes évekig Az ember nem szeret számolni. Évezredes kívánság: legyenek számológépek, tévedés nélkül, gyorsan kalkuláljanak. Többezer éves a (kínai eredető) abakusz. Ez egy digitális eszköz, primitív volta ellenére egyes helyeken még ma is használják: ez az ún. „golyós” számológép, ma már többnyire csak játék... Blaise Pascal (1623-1662) [lásd a Pioneers of Computing-ban] francia matematikus, fizikus, filozófus és feltaláló 1642-ben 6 digiten számoló összeadókivonó gépet készített (ez volt a Pascaline). Az utókor – elismerésképpen – modern programnyelvet nevezett el róla. Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) szorozni és osztani is tudó mechanikus gépe (1694-ben készült), úgy tetszik, ez a tegnapi mechanikus számológépek ıse. Charles Babbage (1792-1871) [Pioneers of Computing] angol matematikus és feltaláló az általános célú számítógépek „atyja”. Difference Engine nevő gépe az ún. differencia módszer segítségével számolta volna ki polinomok értékeit diszkrét lépésekben változtatott független váltózó érték mellett. A terv jó volt, a gépet el is készítették, csak éppen nem mőködött. Babbage a Difference Engine kudarca után belefogott az Analytical Engine elkészítésébe, ami az általános célú számítógépek elıfutárának tekinthetı. Tízes számrendszerben számoló gép lett volna: a tervek itt is jók voltak, a megvalósítás még reménytelenebb.
5
A tervezett gép fı részei: a malom (CPU), a tár (memória), nyomtató, lyukkártyás bemeneti egység. Azt kell mondani, Babbage megelızte korát! Utóbb elkészítették Babbage tervei alapján a gépet és az mőködött. Ada Byron, Lady Lovelace (1815-1852) [lásd Pioneers of Computing], aki Babbage „múzsájának” tekinthetı, s aki Lord Byron, a híres költı – gyönyörőszép és okos – leánya volt, felismerte Babbage jelentıségét. Megfigyelések Babbage Analytical Engine-jérıl címmel írt munkájában ismertette a gép mőküdését, jelentıségét, és programokat is közölt a nemlétezı gépre! İ volt tehát a történelem elsı programozója, hálából róla nevezték el az ADA nyelvet. Ugorjunk a XIX. század végére, a XX. század elejére: ebben az idıszakban a mechanikus számológépek rohamosan fejlıdtek. A legjelentısebb neveket említsük meg: Hermann Hollerith (1860-1929) [Pioneers of Computing] neve kiemelendı. Az 1880-as amerikai népszámlálás adatainak feldolgozása 1887-re fejezıdött be, és folyamatosan növekvı bevándorlás miatt az 1890-es népszámlálás feldolgozása reménytelennek tőnt hagyományos módszerekkel. Hollerith elektromos lyukkártya feldolgozó gépe segítségével 6 hét alatt sikerült a feldolgozás! Hollerith 1896-ban céget alapított, ami 1924-tıl IBM-ként vált ismertté. Claude Elwood Shannon a XX. század elején dolgozta ki a kommunikáció- és információelmélet alapjait. Bemutatta, hogy bináris elektromos relékbıl összeadásra, kivonásra, szorzásra és osztásra alkalmas áramköröket lehet építeni, és hogy ezek tervezéséhez a matematikai logika formális leírása jó eszköz. Konrád Zuse (1910-1995) [Pioneers of Computing] 1938-ban készítette Z1 nevő gépét meccano fémépítı játék elemekbıl, mechanikus elemekbıl készült memóriával, villanykörték sora volt a kijelzıje; a Z2 gépében jelfogós (relés) memória volt; 1941-ben a Z3 relés lebegıpontos aritmetikai egységgel rendelkezett. Howard Aiken vezetésével készült a MARK I az IBM támogatásával a Harvard egyetemen (USA, 1943-44). Telefonrelékbıl épült a gép, eredeti célja a telefon6
beszélgetések számlázása volt, de a háborús viszonyok miatt lıelem-táblázatok számítására használták. A II. világháború nagy lökést adott a fejlıdésnek. A kódfejtés és a logisztika számításigényes feladataira az angolok több számítógépet is kifejlesztettek és használtak, csak azok a titoktartás miatt nem váltak ismertté. A fejlesztés központi alakja Alan Turing (1912-1954) matematikus [Pioneers of Computing] volt. Ekkor készültek a Robinson számítógépcsalád tagjai, és 1943 decemberében már mőködött a Colossus I, a világ elsı elektroncsöves számítógépe. Churchill szerint a kódfejtı számítógépek hozzásegítették Angliát a gyızelemhez. 1939-tıl kezdve az USA-ban is dolgoztak elektroncsöves számítógép fejlesztésen (Presper Eckert és John Mauchly [Pioneers of Computing] a Pennsylvaniai Egyetem Mőszaki Karán).1946-ra készült el az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), mely ún. külsı programvezérléső gép volt. A programot lyukkártyákra lyukasztották, az adatokat 20 db tízjegyő regiszterben tárolták. Az ENIAC tervezését a második világháború alatt kezdte el katonai célokra John Presper Mauchly és John William Eckert, részben az Atanasoff-fal folytatott eszmecsere hatására. A gépet a Pennsylvania egyetemen építették, a munkát 1946-ban fejezték be. Ezt a számítógépet már szabadalmaztatták. A kormány a munkát 400.000 dollárral támogatta. Az ENIAC 17.468 elektroncsövet tartalmazott, több mint 100 kW elektromos energiát fogyasztott és 450 m2 helyet foglalt el (több mint 30 m hosszú termet építettek az elhelyezéséhez). (Más források szerint a fogyasztása 800 kW, helyigénye 220, illetve 140 m2 volt.) A gép tömege 30 tonna volt, megépítése tízmillió dollárba került. Három nagyságrenddel gyorsabb volt, mint a relés számítógépek: az összeadást 0,2 ms, a szorzást 3 ms alatt végezte el. A programja azonban fixen be volt “drótozva” a processzorba és csak mintegy kétnapos kézi munkával, villamos csatlakozások átkötésével lehetett megváltoztatni. A gép memóriája 20 db tízjegyû elõjeles decimális számot tudott tárolni. Mindegyik számjegy tárolására 10 db elektroncsövekbõl épített flip-flop szolgát. Mindegyik flip-flop megfelelt egy-egy számjegynek: egy számjegy tárolásához a neki megfelelõ flip-flopot 1-re állították, az összes többit 0-ra. Az elektoncsövek megbízhatatlansága miatt a gép csak rövid ideig tudott folyamatosan mûködni. Az ENIAC-ot ballisztikai és szél7
csatorna-számításokra használták. Egy trajektória kiszámítása a gépnek 15 másodpercig tartott, ugyanez egy szakképzett embernek asztali kalkulátorral 10 órás munka volt. A gépet 1956-ban lebontották, mert elavult. Jelenleg egy olcsó zsebszámológép is nagyobb teljesítményû, de az ENIAC technikatörténeti érdemei vitathatatlanok. Neumann János (1903-1957) [Pioneers of Computing] magyar származású matematikus és vegyész Herman Goldstine kollégájával együtt 1946-ban megfogalmazta, 1948-ban egy konferencián elıadta az elektronikus digitális számítógépekkel szembeni követelményeket. A Neumann elv hosszú idıre meghatározta a számítógépek fejlesztési irányát. Az elsı tárolt programú számítógépet (EDSAC) mégsem a Neumann által vezetett csoport készítette (csak 1951-re fejezték be Neumannék az EDVAC-ot), hanem az angliai Cambridge Universityn Maurice Wilkes. Tovább most nem megyünk a számítógép történelemben, mert a századunk második felében lezajló hardverfejlıdést célszerő a mőködtetı rendszerek (operációs rendszerek) és a számítástechnikai munkamegosztás fejlıdésével, a specializálódással párhuzamosan tárgyalni. Annyit megelılegezhetünk, hogy szokásos az 1945-55 közötti idıszak gépeit az elsı generációsnak, az 1955-65 közötti idıszak fejlesztéseit a második generációs rendszereknek (tranzisztorok és kötegelt rendszerek), az 1965-80 közötti idıszakot a harmadik generációnak (integrált áramkörök és multiprogramozás), végül az 1980-tól napjainkig is terjedı idıszakot a negyedik generációs gépek korszakának (személyi számítógépek és LSI) nevezni.
8
A Neumann elv: Neumann féle számítógép az, amelynél: 1. A (központi egység) részei: a vezérlı egység (control unit), az aritmetikai és logikai egység (ALU), a tár (memory) és a ki/bemeneti egységek. Mindezek teljesen elektronikusak legyenek és bináris számrendszert használjanak. Az ALU képes legyen elvégezni az alapvetı logikai és aritmetikai mőveleteket (néhány elemi matematikai és logikai mővelet segítségével elvileg bármely számítási feladat elvégezhetı). 2. Tárolt program elvő (a program és az adatok ugyanabban a belsı tárban tárolódnak). 3. A vezérlı egység határozza meg a mőködést a tárból kiolvasott utasítások alapján, emberi beavatkozás nélkül. A 3. pont azt jelenti, hogy van egy utasítás készlet (instruction set), melyek utasításait a vezérlı képes felismerni és az ALU-val elvégeztetni. Az utasításhalmaz egy alhalmaza a tár (rendszerint egymás utáni) címezhetı celláiban van, ez úgyis elképzelhetı, hogy adott egy utasításfolyam (instruction stream), a gépi kódú program (kód: code, program text stb). A vezérlıegység (vagy a CPU egy része, az utasítás-számláló regiszter, PC: Program Counter, IP Instruction Pointer) jelöli ki a soron következı végrehajtható utasítást (instruction). Ezt a vezérlı egység értelmezi. Az utasításokban kódolva vannak/lehetnek az adatok, vagy az adatok tárbeli címei. Ezeket a vezérlı egység a tárból elıveszi, az ALU pedig elvégzi rajtuk az operációkat. A tárolási helyek címezhetık, a tárolási helyeken a tárolt értékek változtathatók. A 2. elvbıl következik, hogy maga a program is feldolgozható, módosítható. A három pont együtt azt mondja: a számítógép architektúra = hardver és szoftver architektúrák együttese.
9
Az információ fejlıdéstörténete Beszéd - írás - könyvnyomtatás - távközlés - számítógép
A beszéd kb. 50.000 éves hang + nonverbális jel gondolat nyelvi kódolása - akusztikus jellé formálás leadás + modulálás (hangulat, hangsúly) Hangsorozat ~3000 nyelv ~200 hangjel, nyelvenként kb 30 – 40 a mássalhangzók a beszélt és írott nyelv fontosabb összetevıi a magánhangzók nem annyira fontosak
Az írás szükségessége (idıben és térben történı információátvitel) barlangrajzok történetek megörökítés, elmondása, továbbadása mennyiségek feljegyzése rováspálca, csomójelek (kipu) fontos üzenetek továbbítása hírvivı bot (ausztrál ıslakosok), kagylófüzérek (nyugat-afrika) Az írás fejlıdése Képírás (barlangrajzok, 1800 – 1870 között a dakota indiánok által íródott „Téli Krónika”) fogalomírás vagy ideográfia – a szavak jelentése nem csak a jel jelentését tartalmazta, hanem mellé más jelentések is kapcsolódtak (pl. a Nap jeléhez a meleg mint fogalom is társult), és egyre több a szimbólikus ábra szó, szótagírás (i.e. 4000 körül a sumérok ékírása) – a jelek (ideogrammák) nem csak a szavak értelméhez, hanem azoknak a hangalakjához is kapcsolódik, így egy-egy hangsor jeleivé váltak (agyagtáblák, pecséthengerek) 10
A fogalom (és a szókészlet gyarapodása) új jeleket kellet kitalálni, vagy akrofónia - olyan szójeleket írtak egymás mellé, melyeknek a kezdıhangjait összeolvasva megkapták az új szót betőírás - a szójelek egyszerősödésével alakultak ki, az írás elszakadt a beszéd tárgyától, a tartalom közömbössé vált, a hangalak lett a lényeges - i.e. 1500 körül Sinai félsziget a HIEROGLIF írásból - föníciaiak i.e. 13. sz. 22 betős ABC (ez a leglényegesebb!!!), - görögök i.e. 10. sz. vették át, - latin - a görögbıl etruszk közvetítéssel - az ABC i.e.312-ben alakult ki Íráshordozók fejlıdése A hordozóanyag befolyásolta az írásmód kifejlıdését (pl. agyagtábla - ékírás) fa, kı, agyag, csont … 1. növényi rostok (egyiptom – papirusz, maják és asztékok – fügefaháncsot és az agave rostjait, kínaiak – bambuszrúd) 2. pergamen (mindkét oldala írható, „nehéz”!!!) – kódex-forma elterjedése 3. papír - kína I.sz., „európa fejlett civilizációi” 1150-ben (elsı papírmalom) Könyvnyomtatás 1. pecséthengerek (agyagtáblára nyomtattak velük) 2. 868 Kína (égetett agyagból készült és gyantába mártott szójeleket tettek fadúcokba) 3. 14. sz. Korea – bronzból öntött szójelek 4. Európa - Gutenberg 1455 Gutenberg biblia 5. 16 sz. -17 sz. újságok és folyóiratok 6. 1815 – elsı rotációs nyomdagép
11
Távközlés Az ısember – fény- és hangjeleket használt Terjedés-gyorsítás perzsák 1 nap alatt – 30 napi járóföldet tett meg (kiabálás) Caesar zászlókkal, fáklyákkal üzent a galliai hadjáratán Középkor – sötét középkor 15. sz. – XI. Lajos – elsı rendszeres postaszolgálat 1794 Claude Hoppe jelzırendszere (Franciaország) 5000 km, Párizs + 29 város, 1 perc alatt 120 km Technológiai UGRÁS – elektromos áram feltalálása 1837 Morse távírója 1866 kábel Amerikába (mindkét irányból) 1876 Bell telefonja 1894 Popov szikainduktoros berendezés, Marconi tökéletesítette 1898 tengeri hajózásban alkalmazzák a szikratávírót 1904 Fleming – elektroncsı 1906 Lee Forest – trióda -> erısítı 1920 USA – elsı mősorsugárzó rádióállomás 1931 Zworykin ionoszkóp 1949 USA – színes TV 1958 Mőholdak alkalmazása 1962 USA – Európa a Telstar-1 mőholdon kapcsolódik számítógépek, üvegszálas kábelek, rádiótelefon
12
Az Információ ANYAG + ENERGIA + INFORMÁCIÓ „Föld, víz, tőz, levegı” és az ÖTÖDIK elem az Információ! ☺
!!! Információ == Új ismeret !!!! Információ hatására a tezaurusz változása következik be Az információátvitel jelekkel történik A jelek elemi jelekre bonthatók, ezek önmagukban nem jelölnek semmit. A jelek típusai lehetnek (emberi kommunikációban): 1. szimbolikus (a jel és az általa jelölt dolog között nincs formai hasonlóság), pl. szavak (a betők az elemi jelek) 2. képi jelek (a jel és az általa jelölt dolog között van formai hasonlóság), pl. kép, rajz (a képpont az elemi jel) Az információ jellege, közlésének módja: fény, hang, illat, elektromágneses hullámok, … ADÓ → KÓDOLÁS → CSATORNA → DEKÓDOLÁS → VEVİ ↑↑↑ ZAJ
Csatorna Természetes hang, elektromágneses hullám, fény, illat, … Mesterséges (elektromosság - vezetékek) Térbeli: rádió, telefon, sz.g. hálózatok Idıbeli: könyv, fénykép, film, CD, … A természetes és mesterséges csatornákon történı átvitel során mikor történik kódolás, dekódolás? Az ember szempontjából hol történik a teljes ADÓ → KÓDOLÁS → CSATORNA → DEKÓDOLÁS → VEVİ lánc? (agy) Hang → zene Fény → kép, film, … Illat → parfümök Ízlelés → ételek Tapintás → „Braille írás” 13
Zaj Gátló tényezı - az információátvitelt zavarja, hibákat idéz elı, végletként megsemmisíti azt - a JEL/ZAJ viszony adott szinten tartása az egyik lehetséges megoldás a zaj ellen erısebb jel (hangosabban beszélek) zaj csökkentése (ez a nehezebb) REDUNDANCIA (terjengısség) – segítı tényezı (rejtjelezés) Adat Információ → kódolás → ADAT Adatátvitel → az adatok továbbítása a csatornán keresztül Bináris jelrendszer esetén az adat alapegysége a BIT 8 bit = 1 byte 1024 byte = 1 kbyte 1024 kbyte = 1 Mbyte … Az adat alapegysége általános esetben a csatorna függvénye, vagyis: Fény (látás) → foton Hang (hallás) → 1 hanghullám Stb. Van-e olyan általános jelkészlet amely leírni képes minden adatot? TECHNOLÓGIA kérdése az egész → BINÁRIS tárolás megoldható → bináris jelsorozatok → az adat alapegysége így a BIT Az információ mérhetısége Híradástechnika fejlıdése → mérhetı-e egy átviteli csatorna teljesítıképessége? Megoldás: Csak a JELRENDSZER alapján határozzuk meg az információ mértékét, az információ tartalma lényegtelen.
14
Matematikai információelmélet Hartley, Shannon a XX. század elején Egy jelnek nincs értelme, a minimális jelkészlet (abc) legalább két jelbıl kell, hogy álljon! Az adó rendelkezik a jelkészlettel, a vevınek természetesen ismernie kell ezt Példa: A „2” mint szám (jel) értéke különbözı számosságú jelkészlet esetén (totó, 5-ös lottó) a totóban a 2-nek kisebb az információértéke mint a lottóban (ez utóbbiban sokkal nagyobb az információ „váratlansága”) 0 … 9 számjegyek: 10 db. jel kétjegyő számok 102=100 háromjegyő számok 103=1000 m számjegyő számok 10m n tagú ABC esetén az m jelbıl összeállítható információk száma nm EXPONENCIÁLIS az információk növekedése A gyakorlatban viszont lineárisan növekszik az információ mértéke a hír hoszszával, így a lehetséges kombinációk logaritmusát vesszük: nm => H = log nm = m log n Az egy jelre jutó információ mennyiség: H = log n (Hartley-féle képlet) A legkisebb választható ABC a kettes számrendszer, így ebben az egy jelre jutó információmennyiség: h = log 2 A 2-es alapú logaritmust választva: h = log2 2 = 1
!!! BIT !!!
Ha az n db bető az ABC-ben nem egyenlı valószínőséggel fordul elı (a valóság ezt példázza), az egyes jelek (betők) elıfordulási valószínőségével kell számolni: hi = - log2 pi ahol a pi (törtszám, a logaritmusa negatív, ezért kell a -1 szorzó, így h pozitív lesz) az i-edik bető elıfordulási valószínősége
15
Minél nagyobb egy jel elıfordulási valószínősége, annál kisebb az általa hordozott információ mennyisége. Ebbıl lett a Shannon-féle képlet: H= -pi log2 pi „Információ entrópiája” vagy „jelstatisztikai információ-mennyiség” Csatorna – Zaj Elválaszthatatlanok, nincs zajmentes csatorna Minél „nyitottabb” egy csatorna, annál inkább ki van téve a zaj veszélyének (interferencia és egyéb gátló tényezık) Redundancia vagy „terjengısség” A zaj elleni védelem, valamint az információ érthetıbbé tétele Példa: Kérdés: „Holnap lesz a vizsga?” Válasz 1. : „Ja” , „Aha” Válasz 2. : „Igen” Válasz 3. : „Igen, holnap” Válasz 4. : „Igen, holnap lesz a vizsga” Növekszik a redundancia 1 –> 4 válaszok esetén A redundancia növelésével párhuzamosan csökken az információ (adatok) sérülésének veszélye A redundancia szükséges, ugyanis a tömör információ általában értelmezhetetlen (csak a „hozzáértık” számára fogható fel, de koncentrált figyelem szükséges) - szakszövegekben a magyarázat - új ismereteket közlı tanulmányokban a témaleírás, különbözı szempontok alapján történı bemutatása, stb.
16
Kódolás – Dekódolás ÜZENET
ÜZENET
ALGORITMUS
KÓDOLT ÜZENET
ALGORITMUS
KÓD
KÓD
Beszéd <=> írás Írás <=> digitalizálás Beszéd <=> magnóra rögzítés Stb.
Rejtjelezés „zaj” alkalmazása a tartalom, információ megvédésére TITKOSÍRÁS 1. SZTEGANOGRÁFIA (elrejtés) 2. KRIPTOGRÁFIA (rejtjelezés, kódolás) 2.1. BEHELYETTESÍTÉS 2.1.1. KÓDSZAVAK (szavak helyettesítése) 2.1.2. SIFRE (betők helyettesítése) 2.2. ÁTRENDEZÉS (keverés - anagramma) Története Ókor Görögök viaszos írótábla, leborotvált fejre írt üzenet (szteganográfia) szküléta (sokszöglető botra tekert papírcsík) fésős keverés Rómaiak Caesar-kód 17
az ABC rendjéhez képest a KÓDABC 3 betővel el van tolva Arabok kódfejtés tudományának megalapozása (gyakorisági elemzés) biztosabb kódok kifejlesztése véletlenszerő keverés rossz helyesírás alkalmazása kódszavas és a sifre kódolás együttes használata) Középkor – reneszánsz Itália a kódolás és a kódfejtés virágzásnak indul az apró városállamok közötti diplomáciai kapcsolatok és a háborúk miatt a meglevı módszereket fejlesztgetik NOMENKLATÚRA kialakítása Mária skót királyné saját jelrendszerrel írt (megfejtették – kivégezték) Blaise de Vigenére kifejlesztette a Vigenére-sifrét kódszó alapján történı kódolás (a Caesar-kód kibıvítése) csak a 19. sz. elsı felében törték fel (Babbage, aki nem publikálta), 10 évvel utána Kassiski közölte a megoldást I. világháború Zimmermann távirat 1917 januárjában íródik február 23-án az angolok megfejtik március 3-án az USA újságai közlik a levél tartalmát ADFVGX-kód a behelyettesítéses és az átrendezéses kódolás komplikált egyvelege 1918. márc. 5-én fogadta el a német hadsereg, mint „feltörhetetlen kódot” 1918. jún. 2-án a franciák feltörik II. világháború Enigma (németek használták, rejtjelezı és rejtjelfejtı gép) 18
Bletchley park, Turing -> Colossus I. és Colossus II. számítógépek segítségével fejtették meg az Enigma rejtjelezett üzeneteit Navajo nyelv alkalmazása a katonai hírtovábbításban (USA), nem törték fel! Számítógépek alkalmazása DES (Data Encryption Standard), RSA (Alice, Bob, Eve), PGP İsi civilizációk nyelvei, „kódjai” Sumérok írása és nyelve (nincs megfejtve) Hieroglifák: Rosette-kı (hieroglifák, démotikus és görög írás), megfejtették Kréta Lineáris A – nincs megfejtve
Phaistos-i korong a minoszi kultúra lineáris A írásával
Lineáris B – sikerült megfejteni
19
Az ember, mint természeti és társadalmi lény Informatikai szempontból az ember egy „INFORMÁCIÓS SZUPERRENDSZER” Genetikai és környezeti információk alapján építi fel testét (Sejtmag, kromoszóma, DNS) Információhordozók Testnedvek (szabályozók-hormonok), idegrendszerünk receptorok munkamegosztása: látás - 83% hallás - 11% szaglás - 3.5% tapintás - 1.5% ízlelés - 1% másodpercenként 10 millió bit információt felfogunk és „csak” 15-20 bitnek megfelelıt dolgozunk fel Személyi információs igényünk szervezése 1. létfeltétel 2. szükséglet 3. fejlıdés 4. szórakozás Információs környezetünk: tájékozódás - tájékoztatás kommunikáció - média - reklám Pedagógiai alkalmazás Cél a tanuláseredményesség növelése valamint az önálló tanulás lehetısége. Tudományos, oktató média (audio, vizuális és audiovizuális rendszerek) Az információ hatékonyságának összetevıi
MIÉRT (cél) MIT
(tények, tapasztalatok, saját gondolatok tartalmazása) 20
KINEK (befogadók „értelmi” szintje, érdekeltsége, „a légkör”) KI
(milyen minıségben, „szerephelyzet”, közlési képesség, beleélés, megjelenés, viselkedés)
HOL
(helyszín jellegzetessége)
HOGYAN (megfelelı forma – írás, élıszó – idıtartam, alkalmazott eszközök) Hanganyagot tartalmazó oktatási média - a megmaradó információ kb. 20% - eredetiség hatása alkalmazható - dokumentumszerőség - dokumentálhatóság jellemzi - információtartalom /zene/ - soros információként alkalmazható Vizuális (csak!) tartalommal rendelkezı oktatási média - a megmaradó információ kb. 30% - információsőrőség jellemzi - egyéni eltérések a felvételben - szín – elrendezettség – körülmények – esztétikum Audiovizuális tartalommal rendelkezı oktatási média - a megmaradó információ kb. 50% - tartósság, élmény-hatás - erısítı hatás - objektivitás érzését kelti - trükkök Számítógépes segédanyagok (interaktív oktatóanyagok) alkalmazása - a megmaradó információ kb. 70% - tanító és ellenırzı programok - szimulációs és demonstrációs - játék, multimédia rendszerek (programcsomagok)
21
Oktatástechnológia A technológia fejlıdésével az oktatástechnikai eszközök áradata áll rendelkezésre Négy nemzedékbe sorolható Elsı nemzedék Képek, térképek, grafikus ábrázolások, kéziratok, modellek, stb. Alkalmazásuk NEM IGÉNYEL GÉPEKET Egyidıs az oktatással Második nemzedék Nyomtatott tankönyvek, tesztek, olvasókönyvek Gépek alkalmazása a „KÖZLÉSI FOLYAMATBAN” Lehetıvé tette a KÖZOKTATÁS kialakulását 200 (!!!) évvel Gutenberg után kezdték oktatási célokra használni a nyomtatást Harmadik nemzedék Audiovizuális eszközök megjelenése A 20. sz. elejétıl folyamatosan fejlıdik a híradástechnikával együtt Kép- és hangrögzítés, valamint visszajátszás fénykép, dia, némafilm hangosfilm, videotechnika hanglemez, audiokazetta, CD Negyedik nemzedék Pedagógiai minıségében különbözik az elızıektıl EMBER – GÉP közötti közlés (információcsere) programozott egyéni tanulás nyelvi laboratóriumok számítógépek alkalmazása az oktatásban
22
Oktatástechnológiai eszközök Állóképvetítık Írásvetítı 1. síktükör 2. objektív 3. élességállító 4. munkafelület,
képkapu
(25x25
cm vagy a/4 mérető) 5. kondenzor lencse (Fresnel lencse) 6. hıszőrı 7. ventilátor 8. fényforrás (izzó) 9. gömbtükör Episzkóp 1. objektív 2. vetítıtükör 3. gömbtükör 4. fényforrás (izzó) 5. fényvisszaverı tükör 6. planparalel lemez 7. vetítıasztal Diavetítı 1. vetítıernyı 2. objektív, élességállító 3. film (filmtartó) képméretek (18x24 mm, 24x36 mm, 60x60 mm) 4. kondenzor lencse 5. hıszőrı 6. fényforrás (izzó) 7. gömbtükör
23
Hangrögzítés és visszaadás Mikrofon, hangszóró Hang = levegırezgés Mikrofonok dinamikus, kondenzátor, szén, lézer … részei: membrán, lengıtekercs, mágnes mőködése: a membrán mozgásba hozza a lengıtekercset, ez metszi a mágnes erıvonalait, ezért a tekercsben feszültség indukálódik Hangszórók dinamikus, mágneses részei: membrán, lengıtekercs, mágnes mőködése: a lengıtekercsbe vezetett hangfrekvenciás feszültség mágneses erıteret hoz létre, így a két mágneses tér egymásra gyakorolt hatása mozgásba hozza a membránt.
24
Fonográf, hanglemez Mechanikus (Edison - fonográf) Lemezjátszó
Mágneses hangrögzítés A hangfrekvenciás feszültséget elektromágnesbe vezetjük, a mágnes elıtt egyenletes sebességgel mágnesezhetı szalagot vezetünk. A szalagon rögzül a váltakozó mágneses tér. Mágneses hangvisszaadás Lejátszáskor a mágneses szalag a lejátszófejben feszültséget indukál. A keletkezett feszültség hangfrekvenciás. Optikai „Fényhang”, filmeknél található, a filmszélre fényképezett hangfrekvenciás világos-sötét foltokból álló folyamatos ábra keletkezik, átvilágításkor hangfrekvenciás fényhatást hoz létre, amelyet egy fotocella ezt érzékelve, átalakítja hangfrekvenciás feszültséggé.
25
Digitális tárolás Mágneses és optikai (valamint magneto-optikai) elven történık a tárolás Digitalizálás folyamata: Mintavételezés -> Kvantálás -> Digitalizálás
26
Képrögzítés és visszaadás Fényképezıgép (állókép) Fényképezés – dagerrotípia (1850 körül) Elve: fényérzékeny anyagot megvilágítunk, nyomot hagy. Vegyi eljárás. részei: sötétkamra, zárszerkezet, objektív, rekesz (blende). beállítás: exponálási idı, blende, távolság megvilágítás: napfény, vaku, mőfény gyakorlati fényképezés: fényviszonyok határozzák meg a blende és a zárszerkezet beállítását
Kamera, vetítıgép, TV, videó TV - katódsugarak segítségével történı képmegjelenítés 625 sor és 830 oszlop nagysebességő letapogatás (25 kép/mp), ezt a (képfrekvenciás) jelsorozatot, nevezzük videó jelnek színes tv - 3 szín kék, zöld, vörös a kép elemekre bontásával képelemek elektromos jellé alakításával történik
27
a videojelet kisugározzuk vagy képmagnón mágnesesen rögzítjük (ferde jelrögzítés képenként, helikális írás a mágnesszalagra)
A VHS videómagnó írási- és befőzési sémái:
A PAL szabványú TV képernyıfrissítési módja:
28
Analóg vetítıgépek befőzési és filmtovábbítási sémái:
Számítógép Az architektúra fogalma Az architektúra alatt kétféle dolgot értünk: Egy digitális számítógép bizonyos szintő általános specifikációja, beleértve az utasításkészletének, társzervezésének és címzési módjainak, a B/K mőveleteknek (és vezérlésüknek) felhasználói (programozói) leírását stb. Ebben az értelemben lehetnek közös (hasonló) architektúrával rendelkezı számítógépcsaládok, melyeknél a megvalósítás (az implementáció) különbözhet. A felhasználó (programozó) szempontjából az architektúra azonossága (hasonlósága) biztosítja a kompatibilitást (helyettesíthetıséget, áthelyezhetıséget, csatlakoztathatóságot), például egy adott programnak a család minden tagján mőködnie kell. Egy másik (villamosmérnöki, hardvertervezıi) szempontból az architektúra egy számítógép (rendszer) lényeges részei, fı elemei kapcsolódásának leírását jelenti valamilyen szinten. Ez lehet blokkdiagram, kapcsolási rajz (különbözı részletességben), de lehet a felépítés (részben) szöveges leírása is. Egy számítógép hardver architektúrája A legáltalánosabb architektúra (a második értelemben, ahol is a részeket és kapcsolódásukat tekintjük) az 1.1 ábrán láthatjuk. E szerint egy számítógép a
29
sínre kapcsolódó központi egységbıl (CPU, Central Processing Unit), a központi tárból (Central Memory) és a perifériákból áll. A késıbbiekben részletesebben is tárgyaljuk a hardver architektúrát, az egyes részeket.
CPU
Memória
Perifériák
1.1. ábra. Egy számítógép architektúrája
A szoftver architektúra Ugyancsak általánosan és az architektúra fogalom második értelmében a szoftver architektúra az 1.2 ábrán látható. Az ábra elvi jelentıségő és nagyon általános, természetesen lehetnek más, az ábrán nem szereplı szoftver komponensek is egy számítógép szoftver architektúrájában. A feltüntetett komponensek talán a legfontosabbak: a felhasználói felület (User Interface), a segédprogramok (Utilities), az alkalmazások (Applications) és hát persze maga az operációs rendszer (Operating System).
Felhasználói felület Alkalmazások Segédprogramok Operációs rendszer Hardver 1.2. ábra. A szoftver architektúra
A legfontosabb, amit megfigyelhetünk az egyes részek kapcsolódásában a rétegezettség! Rétegezettség (Layered architecture) A réteges szervezıdés általános alapelv, sok helyütt megfigyelhetı a számítástechnikában (vö. strukturált programozás, hálózati protokollok rétegei stb.). A lényege: Egy alsóbb réteg szolgáltatásokat biztosít a felsı rétegnek. Biztosít egy magasabb absztrakciós szintő virtuális utasításkészletet.
30
A felsı réteg nem látja az alatta lévı réteg megvalósítását, annak részleteit, csak a virtuális utasításkészletét. A még lejjebb lévı rétegek részletei pedig teljesen el vannak rejtve a felsı réteg elıl: a közvetlen alatta lévı réteg elszigetel. Jól meghatározott protokollok és interfészek kellenek az egyes rétegek között. Az ábránkon az operációs rendszer – mint egy réteg – elválasztja az alkalmazásokat, a segédprogramokat, sıt a felhasználói kapcsolattartó felületet is a hardvertıl. Az elválasztás valahogy függetleníti ezeket, az a képzetünk – és ez bizonyos mértékig igaz is –, hogy a hardver akár „le is cserélhetı” az operációs rendszer alatt. Másrészt – ez az ábrából azonban nemigen derül ki –, ezt az elszigetelést az operációs rendszer úgy valósítja meg, hogy szolgáltatásokat biztosít a felette lévı réteg számára. A szolgáltatások hívhatók a felsıbb rétegbıl: akár azt is mondhatjuk, hogy az operációs rendszer egy virtuális gépet emulál, és ennek a virtuális gépnek a szolgáltatások hívásai az utasításai. Ezek az utasítások virtuálisak. Gyakran fogjuk használni a virtuális (virtuális objektum, virtualitás) és a transzparens (transzparens objektum, transzparencia) jelzıket (fogalmakat). Mit jelentenek ezek? A virtualitás fogalma Virtuális egy objektum, ha valójában nem létezik, de úgy tőnik, mintha (ott) volna. Példák: virtuális diszk eszköz, amit egy hálózati file szerver biztosít. virtuális egy terminál eszköz, ha azt pl. emulálja egy szoftver. virtuális memória, ami egy-egy futó program rendelkezésére áll, míg a valóságban annak a gépnek sokkal kisebb a központi memóriája stb. A transzparencia fogalma Transzparens (átlátszó) egy objektum, ha valójában ott van, de nem látszik, nem vesszük észre. Példa: Mialatt a file szerver biztosít egy virtuális diszk eszközt, maga a hálózat, a hálózati szolgáltatások transzparensek, nem látszódnak. A virtuális diszkre ugyanúgy a nevével hivatkozhatunk, mint egy valódi (reális) diszkre, nem törıdünk 31
közben a hálózattal, nem is vesszük észre, hogy hálózaton is dolgozunk (legföljebb ha a virtuális diszk lassú).
Mértékegységek 1 bit x 8 = 1 byte 1 byte (bájt) x 1024 = 1 Kilobyte 1 Kbyte x 1024 = 1 Megabyte 1 Mbyte x 1024 = 1 Gigabyte 1 Mbyte x 1024 = 1 Terabyte … 1 biten tárolható adatmennyiség = 2 érték (0, 1) 1 bájton tárolható adatmennyiség = 28 érték (0 - 255) azaz 256 lehetséges számérték 1 kilobájt által tárolt adatmennyiség = 256 * 1024 = 262144 …
Központi egységek Processzor – parancsot, utasítást értelmez, végrehajt. Memória – parancsok, utasítások tárolása ROM – „Read only memory” állandó, gyártása során a beleégetett kód még a számítógép kikapcsolásakor is megmarad (BIOS) RAM – „Random acces memory” átírható, dinamikusan változtatható, a számítógép ezt a memóriát használja a programok futtatásakor
Perifériák Olyan részei a számítógépnek, melyek „kívül vannak a számítógépházon” Segítségükkel tudunk kommunikálni a géppel (utasítás - válasz) Bemeneti egységek Billentyőzet – 102 vagy több gombos, nyelvenként eltérı lehet Mutató eszközök – egér, hanyattegér, rajztábla, érintıtábla
32
Szkennerek - paramétere a két pont közelsége amelyet meg tud különböztetni egymástól - DPI (Dot per inch - pont/hüvelyk, 1 hüvelyk = 2.54 cm) általában 1200 DPI vagy ennél több (kapcsolódhatnak karakterfelismerı programokhoz) Kimeneti egységek Monitorok CRT (Cathode Ray Tube) – katódsugaras TFT LCD (Thin Film Transistor LCD panel) grafikus felbontás: VGA 640x480, SVGA 800x600, 1024x768, … színek száma: 24 = 16, 28 = 256, 216 = 65536 (High color), 224 vagy 232 = 16.7 millió (True color) szín képfrissítés: TV-nél 50 Hz, monitoroknál min. 60 Hz, de az újabb típusoknál 100 Hz fölött (kíméli a szemet) LCD monitoroknál a válaszidı (~ 4 ms) Nyomtatók FF vagy színes mátrixnyomtatók 9 vagy 24 tős tintasugaras lézer Plotterek csıtollas rajzgép Háttértárak Mágneses tárolók: Floppy - 3.5" 1.44 Mbyte Merevlemezek Szalagos egységek
33
Optikai tárolók CD-ROM, CD-R, CD-RW, 650 - 700 MB (~250.000 oldal gépelt szöveg tárolására alkalmas) DVD egy- és kétoldalas, többrétegő
Programok BIOS Basic Input Output System) Operációs rendszer Hardverfüggı – „Számítógép architektúra” Kezeli a gép különbözı részeit Ki- és bemenetek vezérlése, parancsok (programok) végrehajtása Mag (kernel) a rendszer alapvetı eleme, központja UI – (User interface) „Felhasználói felület”, grafikus felhasználást tesz lehetıvé Egy és többszálú programfuttatás Elterjedtebb típusok: DOS Disk Operating System Karrakteres képernyı, parancssoros mód Widows Elsı négy generációja a DOS operációs rendszert alkalmazta alapként és „csak” egy grafikus felülettel egészítette ki Windows NT, 2000, XP, … valódi grafikus operációs rendszerek MacOS Unix, Linux hálózati operációs rendszer grafikus alrendszerrel rendelkeznek
34
Felhasználói programok A valós feladatok elvégzését lehetıvé tevı programok, alkalmazások Ezek segítségével válik „használhatóvá” a számítógép Számítógép hálózatok: Elektronikus kapcsolat különbözı gépek között Hálózati protokoll (TCP/IP, AppleTalk, stb.) Lokális – LAN (Local Area Network) Nagy távolságú kapcsolatok – WAN (Wide Area Network) Hálózati hardver: Hálózati kártya, HUB, switch, router, … Hálózati szoftver Szerver – kliens kapcsolat Terminál, adatbázis, WEB, …
35
Az internet története Ma még mindig kevéssé ismert az internet eredete. Legendák keringenek szakmai körökben az indíttatásról, a mögöttes érdekekrıl. Sok feltevés kötıdik a katonai rendeltetéshez és finanszírozáshoz. Ez részben igaz is, de a valóság sokkal árnyaltabb, mint az általában felszínes ismeretek. Tudósok éveken át párhuzamosan dolgoztak a Massachusetts Institute of Technology
(MIT)
számítógép-hálózati
projektjén
(1961-67),
a
Rand
Corporation védelmi célú kutatásain (1962-65) az USA-ban, valamint a brit National Physical Laboratory számítógép-hálózati projektjén (1964-67) anélkül, hogy tudtak volna egymásról. A háromból a Randé volt az igazán katonai indíttatású. A három, mindaddig egymástól függetlenül mőködött csomaghálózatfejlesztı csapat munkatársai elıször 1967 októberében találkoztak egy, a Tennessee állambeli Gatlinburgban tartott szimpóziumon, ahol Larry Roberts az ARPANET elsı tervét nyilvánosságra hozta. Baran egy olyan digitális távközlési rendszert definiált tehát, amelyben az átviendı adatfolyamot csomagokra bontják, a csomagok mindegyike magával hordozza az útvonalválasztási információt, és képes hibátlan állapotra visszaállni átviteli hibák esetén is. Az ARPANET-hez vezetı számítógép hálózati kutatási programot a MIT kutatási erıforrásaira támaszkodva 1962. októberében indították. Az ARPA-t akkoriban DARPA néven jegyeztek, mivel neve elé sokatmondóan odakerült a "Defence" (Védelmi) szó. A program elsı vezetıje az MIT-s J. C. R. Licklider volt. Az internet gyökerei leginkább az Amerikai Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma által a katonai rendeltetéső tudományos és mőszaki kutatások irányítására létrehozott "Fejlett Kutatási Projektek Ügynöksége" (Advanced Research Projects Agency - ARPA) kutatásszervezési munkájára vezethetık vissza. Az ARPA project rendeltetése az volt, hogy megalapozza a szovjetek elsı szputnyikja, valamint az elsı földkörüli őrhajóutazása által érzékelhetıvé vált amerikai lemaradás kiegyenlítését, és megalapozza az USA fölényét a katonai célú tudományos és technikai kutatásokban. Valójában az ARPA szponzorálásában és a MIT kutatásai alapján elıállt ARPANET nem a nukleáris csapás túlélése
36
szempontjai szerint épült, bár a késıbbi hálózati kutatások kiterjedtek a robusztusságra és a túlélı képességére, beleértve a mőködıképesség fennmaradását a hálózat jelentıs részének megsemmisülése esetén is. 1962 és 1973 között a csomagkapcsolt hálózat fejlesztése folyt. Az ARPA project folytatásaként mőködı DARPA program 1973-ban kezdeményezte a különbözı csomagkapcsolt hálózatok összekapcsolási technikáinak és technológiáinak a kutatását. A cél az volt, hogy olyan kommunikációs protokollt fejlesszenek ki, amely lehetıvé teszi a hálózatba kötött számítógépek kommunikációját tetszıleges számú csomagkapcsolt adathálózaton keresztül. A projektet akkor Internetting"-nek nevezték, az összekötött hálózatok rendszerét pedig Internetnek. A Roberts-féle ARPANET-terv alapján a DARPA projekt 1966 augusztusában ajánlattételi felhívást (RFQ) bocsátott ki az ARPANET csomagkapcsoló gépekre (Interface Message Processor - IMP). Az RFQ-t a Bolt-Beranek and Newman (BBN) cég, a csomagkapcsolás hıskorának egyik úttörıje, nyerte meg 1968 decemberében. A következı év szeptemberében a BBN installálta az elsı IMP-t a Kalifornia Egyetemen, Los Angelesben, majd hamarosan további hármat Stanfordban, Santa Barbarában és Utahban. Az ARPANET 1969-ben állt üzembe. 1970 decemberében fejezıdött be a TCP/IP elıdjének számító, az ıs-ARPANET protokollját jelentı NCP (Network Control Protocol) fejlesztése. Az elsı igazi alkalmazás, az E-mail 1972-ben indult. Az alkalmazási képességeket hordozó ARPANET 1972 októberében mutatkozott be a nagy nyilvánosságnak, amikor Robert Kahn az ICCC kongresszuson demonstrációt tartott. Akkor senki sem sejtette, hogy mi veszi kezdetét. Az Internet sikereinek két fı összetevıje már 1972-ben ismert volt: csomagkapcsolt mőködés és nyílt architektúra. A nyílt architektúra elve szerint az internet független hálózatok együttmőködı együttese, melyet tetszıleges felépítéső és mőködéső, egymással egyenrangú viszonyban (peer) lévı hálózatok alkotnak. A nyílt architektúra elvét Kahn vezette be 1972-ben, röviddel azután, hogy csatlakozott a DARPA projekthez. Az NCP súlyos korlátozása: nem tudott az IMP-k mögé címezni, és az ARPANET nem rendelkezett vonalhibák elleni védelemmel, ezért csomagvesztés esetén a protokoll lefagyott. A fent említett Kahn mindezek miatt úgy döntött, 37
hogy új, a nyíltsági elvet lehetıvé tevı protokoll kell. Ebbıl a döntésbıl született meg a ma is ismert TCP/IP elıdje, amit akkor TCP-nek hívtak. A tervezés alapjául négy alapelv szolgált: 1. Minden hálózat önálló, nem kell módosítani az internethez való csatlakoztatáshoz. 2. A hálózat nem törıdik vele, hogy a csomag célba ér-e vagy nem, hiszen a konvenció szerint ennek felügyelete a végrendszer feladata, és szükség esetén a forrás úgyis újra elküldi. 3. A hálózatok "fekete dobozokon" (késıbb: gateway, majd router) keresztül csatlakoznak egymáshoz. A gateway egyszerő, nem jegyez fel semmit a rajta áthaladt csomagokról, nem valósít meg bonyolult folyamatokat. 4. A hálózatban nincs globális szintő ellenırzés. Az eredeti Kahn-Cerf dolgozat csak igen korlátozott címtartománnyal számolt: 8 bitet terveztek rendelni a hálózat azonosításához, 24 bittel pedig a hálózaton belül a hostot kívánták megjelölni. Ne felejtsük el, hogy 1973-ba az Ethernet atyja, Bob Metcalf éppen csak elkeresztelte ötletét, miközben a helyi hálózati specifikáción dolgozott a kutatóközpontjában, az ötlet pedig csupán 3 év múlva kezdte termék formáját ölteni. A PC pedig csak 1981-ben indult hódító útjára az IBM jóvoltából. Nem gondoltak tehát sem a LAN, sem a PC által kiváltott hatalmas fejlıdésre. A megvalósítás egy további korlátot is elıállított: a TCP-nek a valóságban csak a virtuális áramkörös változatát hozták létre, a datagramosat nem. A protokoll emiatt jól használható volt fájlátvitelre és távoli bejelentkezésre, de nem volt képes kezelni, egyebek mellett, a beszédátvitelt, ami nem igényli az elveszített csomagok ismétlését. Emiatt a TCP-t (az elnevezés részbeni meghagyásával) két részre szedték szét, TCP-re és IP-re. Kettejük együttesét szokás TCP/IPként jelölni. Az ARPANet kezdeti fejlesztési idıszakában nemigen voltak még hálózati szabványok. Ezért a kutató-fejlesztık kitaláltak egy meglehetısen informális módszert a "szabványosításra", az RFC-k módszerét. Ha valakinek volt valamilyen javaslata valamilyen megoldásra, akkor közzétette ezt egy ún. elızetes RFCben (draft RFC), az ARPANet társadalom megvitatta, kommentálta, javította a javaslatot, és végül megegyezéssel elfogadta az RFC-t. Ekkor az RFC sorszá38
mot kapott és ezzel szabvánnyá (Internet Standard) vált: a számával lehet hivatkozni rá. Az elsı RFC-t 1969-ben S. Crocker publikálta. Manapság az RFC-k száma meghaladja a 2000-et. (pl: az IP az RFC 791 szabványba van véglegesítve, ez 1981-es publikálás) 1982-ben a DCA (Defence Communication Agency) és az ARPA az ARPANET elfogadott protokolljává minısítette a TCP/IP protokollkészletet. A TCP/IP protokollkészletet alkalmazó nyílt mőködéső összekapcsolt hálózatok hálózatát megjelölı "internet" fogalom ettıl az idıtıl kezdıdıen azonosítható a mai értelemben vett internettel. Az NCP protokollt 1983. január 1-jén a teljes ARPANET hálózaton felváltotta a TCP/IP. Megszületett az internet. 1983-ban a régi ARPANET-et egy katonai rendeltetéső MILNET-re és egy polgári rendeltetéső ARPANET-re osztották (ez 1990-ben szőnt meg). Ezzel megnyílt a lehetıség a polgári, késıbb a kereskedelmi alkalmazások gyors fejlıdésére. A nyolcvanas évek elején hódító útjára indult a PC és a lokális hálózat, rohamosan növekvı ütemben szaporítva az összekötött hálózatok és hostok számát. 1984-ben bevezették a doménnevek rendszerét, könnyebben használhatóvá téve ezzel a hostok címzését. 1985-ben az egyetemi kutatások finanszírozásáért felelıs National Science Foundation (NSF) létrehozta a TCP/IP alapú, a kutatásokat támogató szuper számítógépes bázisokat és a mintegy 2500 oktatási és kutatóintézetet összekötı NSFNET hálózatát (1995-ig mőködött). A TCP/IP lényegében kötelezıvé vált az oktatás és a tudomány világában. Az NSF bátorította a különbözı regionális NSFNET részhálózatokat a kereskedelmi alapon kiszolgálható fogyasztók elfogadására. Az NSF 1987-ben szerzıdést kötött az IBM és az MCI bevonását megvalósító Merit Network Inc. céggel az NSFNET gerinchálózatának a menedzselésére. A Merit, IBM és az MCI késıbb létrehozták az ANS (Advanced Network Services) vállalkozást, amely az internet gerinchálózatának a legnagyobb részét birtokolja és mőködteti, hozzáférést biztosít a MERIT hálózathoz, az 1995-ben megszőnt NSFNET utódához, valamint nagyszámú végfelhasználói szervezethez. A gerinchálózat mőködtetése és továbbfejlesztése tıkeerıs, felkészült vállalkozásokhoz került. 39
1991-ben használatba vették a Gophert, az elérni kívánt hálózati címeket menübıl kijelölni engedı mechanizmust, ami lehetıvé tette a bonyolult címzések és parancsok használatának elhagyását; ugyancsak 1991-ben a genfi CERNben dolgozó Tim Berners-Lee nyilvánosságra hozta a World Wide Web koncepcióját, amivel kapcsolt információk hálóját lehet felkínálni igencsak kényelmes fogyasztásra az internet részleteibe beavatatlan fogyasztónak; a fogyasztóbarát információkódolási és -elérési technika további lökést adott az internet terjedésének. 1994-95-ben az Energiaügyi Minisztérium, 110-nél is több egyetem és néhány magánvállalkozás elindították az Internet2 programot. Ez egy magán-internet, amelynek rendeltetése a finanszírozásában résztvevı tagszervezetek kizárólagos kiszolgálása. (Nem csatlakozik a kereskedelmi internethez.) Ma már egy számítógép nagyon kicsi lett és igen könnyő, gyors és jól felszerelt gép. Pedig kezdetben senki nem gondolt a számítógépek összekapcsolására, sıt a gépek is csak nagy dobozok, amibe bevinni/kiolvasni adatokat elég bonyolult. "A jövı számítógépei talán már másfél tonnánál is könnyebbek lesznek." (Popular Mechanics címő folyóirat, 1949) "Úgy gondoljuk, hogy a világpiacon talán öt darab számítógépet tudnánk eladni." (Thomas Watson, az IBM elnöke, 1943) "Nincs semmi ok, amiért bárki is számítógépet akarna vásárolni az otthonába." (Ken Olson, a Digital Equipment Corp. alapítója és igazgatója, 1977)
Könyvtár INFORMÁCIÓ ≠ INFORMÁCIÓHORDOZÓ Az információ átadásának és rögzítésének hét nagy korszaka 1. Beszéd kialakulása 2. Írás kialakulása 3. Könyvnyomtatás kialakulása 4. Távközlés 5. Hang- és képrögzítés kialakulása 6. Számítástechnika 7. Számítástechnika és a távközlés összefonódása 40
Információ – minden olyan ismeret, tapasztalat, amely ÚJ ISMERETET hordoz Dokumentum Latin eredető a jelentése: bizonyíték Minden információt tartalmazó tárgy Csoportosításuk: kéziratos nyomtatott nem nyomtatott (audio, video, digitális) vagy: hagyományos (kézirat, nyomtatott) nem hagyományos (audio, video) elektronikus Könyvtár
Bizonyos szempontok szerint összeválogatott, megırzésre és olvasásra szánt, feltárt és rendszerezett dokumentumgyőjtemény. Raktári rend: A dokumentumok valamilyen elıre meghatározott elv alapján történı tárolása. Könyvek csoportosítása: Kölcsönözhetı állomány Helyben használható állomány (kézikönyvtár – olvasótermi használattal) Raktári jelzet A könyveknek a raktárban elfoglalt helyét határozza meg, számok és betők kombinációja Típusai: Szakjelzet (ismeretközlı mőveknél) – ETO Betőrendi jel (a szépirodalmi és az ismeretközlı mőveknél) Mindig egy bető (szerzı családneve vagy a mő címe) és egy kétjegyő szám kombinációja ETO – Egyetemes Tizedes Osztályozás
41
Nyelvtıl független, mesterségesen kialakított rendszer Az emberi ismereteket 10 fıosztályba sorolták, minden egyes fıosztály 10 osztályra bomlik, és minden egyes osztály 10 csoportra. Lehetséges a további alcsoportokra való bontás. ETO fıosztályok 0 Általános mővek 1 Filozófia, pszichológia 2 Vallás, mitológia 3 Társadalomtudományok 4 Üres 5 Természettudományok 6 Alkalmazott tudományok 7 Mővészetek, játék, sport 8 Nyelv- és irodalomtudomány 9 Történelem, földrajz régészet, honismeret
példa: 8
nyelv- és irodalomtudomány
80
nyelvtudomány
809
keleti nyelvek
809.1
indoeurópai nyelvek
809.15 iráni nyelvek, perzsa nyelv 809.151
óperzsa nyelv
A számok bıvülésével a megjelölt fogalom egyre behatároltabb lesz
42
