1
Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék _______________________________________________________ 1 A számítástechnika rövid története_________________________________________ 2 A Neumann-elvû számítógépek felépítése ___________________________________ 2 A tár (memória)________________________________________________________ 4 A CPU _______________________________________________________________ 5 A buszrendszer ________________________________________________________ 6 Az alaplap ____________________________________________________________ 7 A képernyõ (monitor) ___________________________________________________ 9 A billentyûzet_________________________________________________________ 12 Az egér ______________________________________________________________ 13 Scannerek ___________________________________________________________ 13 Digitális fényképezõgépek_______________________________________________ 14 Web-kamerák ________________________________________________________ 15 Hangkártyák _________________________________________________________ 15 Háttértárak __________________________________________________________ 16 Mágneslemezes tárolók ____________________________________________________ 16 Cserélhetõ mágneslemezes tárolók __________________________________________ 18 Optikai tárolók __________________________________________________________ 19 CD-ROM_____________________________________________________________________ 19 CD írók ______________________________________________________________________ 20
Nyomtatók ___________________________________________________________ 20 Sornyomtatók ___________________________________________________________ 21 Mátrixnyomtatók ________________________________________________________ 22 Tintasugaras nyomtatók ___________________________________________________ 22 Lézernyomtatók__________________________________________________________ 23
Tárgymutató _________________________________________________________ 25
2
A számítástechnika rövid története A Neumann-elvû számítógépek felépítése A számítógépek õseinek a különbözõ számolást elõsegítõ eszközöket lehet nevezni. Ilyen eszköz az ókori eredetû abakusz (amely a keleti régió országaiban ma is jelentõs szerepet tölt be). John Napier Murchiston (1550-1617) az ún. „Napier-csontok” segítségével gépesítette a szorzás mûveletét. Edmund Gunter (1581-1626) – elõdei ismereteit felhasználva – 1620-ban logaritmikus számolólecet szerkesztett. (E találmány idõtállóságát mi sem bizonyítja jobban, mint az a tény, hogy 25-30 évvel ezelõtt még középiskolai tananyag volt a „logarléc” használata...) Az elsõ mechanikus számológépet Wilhelm Schickard alkotta meg 1623-ban, az átvitelt egy tízfogú és egy egyfogú fogaskerék segítségével valósította meg. Blaise Pascal (1623-1662) 1642-ben egy mechanikus összeadógépet szerkesztett, amelyben a fõszerep szintén a fogaskerekeké volt. E géptípusból mára körülbelül 50 maradt fenn. Gottfried Wilhelm Leibniz (16461716) 1673-ban tökéletesíti Pascal gépét, így mind a négy alapmûvelet elvégezhetõ a géppel. Elõször fogalmazza meg azt az elvet, hogy célszerûbb lenne a kettes számrendszerben dolgozni, de a számok hossza miatt ezt nem tudja megvalósítani. Müller német hadmérnök 1786-ban megfogalmazza, hogy szükség van a részeredmények tárolására. Ezen tárolót regiszternek nevezi el, és feladatának az adatok ideiglenes elhelyezését jelöli meg. Charles Babbage (179111871) megfogalmazza, hogy egy számológépnek milyen
követelményeknek kell megfelelnie
(Babbage-elvek): • ne kelljen mindig beállítani a számokat • meg lehessen adni egyszerre az összes számot és mûveletet (ez lyukkártya segítségével oldható meg). • legyen input egység (ez a lyukkártya) • legyen utasítás (a mûvelet a lyukkártyán) • legyen külsõ programvezérlés (a lyukkártyákon tárolt utasítássorozat, a program) • legyen olyan egység, amely a kiindulási és a keletkezett számokat tárolja („memória”) • legyen aritmetikai egység, amely számológépen belül a mûveleteket végzi el • legyen output egység (a gép nyomtassa ki az eredményt). Babbage elvben konstruál ilyen gépet, amely 20 jegyû számokkal végez mûveleteket. Nem építi meg, mert a kor technikája nem teszi lehetõvé (például a súrlódást nem tudja kiküszöbölni). (100 év múlva megépítik a Babbage által megálmodott gépet.) Augusta Ada Byron (Lady Ada Lovelace) (1816-1851) ezen képzeletbeli géphez leírja azon módszereket, ahogyan programot lehet rá készíteni. (Ilyen értelemben Ada az elsõ
1
A születési dátuma vitatott. Bizonyos források szerint 1791, mások szerint 1792. december 26-án született.
3
programozónõ.) Babbage épít két gépet (a Difference Engine és az Analitical Engine), amelyek közül az egyik integrálni, a másik differenciálni tud. George Boole (1815-1864) megalkotja a Boole-algebrát, ami a mai matematikai logika alapja. Herman Hollerith (1860-1929) 1887ben létrehozott gépe alkalmas nagy tömegû adat statisztikai feldolgozására. A kifejlesztését az tette szükségszerûvé, hogy az USA-ban a népszámlálás (1890) feldolgozása hagyományos módszerekkel mintegy 3 évet vett (volna) igénybe. A gép lyukkártyákat tudott rendezni és szétválogatni, amit mechanikusan tudott megoldani, tûk segítségével. A lyukkártyák (papír) egydolláros nagyságúak voltak. Hollerith cégébõl fejlõdik ki a késõbbi IBM. Konrad Zuse (1910-1995) elektromechanikus gépet fejleszt ki, a Z3-at ami egy lyukszalagos, külsõ programvezérelt gép. Atanasoff és Berry 1937-38 között megterveznek egy csak elektronikus egységekbõl álló gépet, ez volt az elsõ elektronikus számítógép, az Atanasoff-Berry Computer (ABC). Howard Hathaway Aiken (1900-1973) és társai 1937-ben olyan elektromechanikus számológépet építenek, amelyek tartalmazzák a Babbage-elveket. Ez a MARK1. ami 100 szám tárolására, két 24 jegyû szám 6 másodperc alatti összeszorzására volt alkalmas. John Prisper Eckert (1919-) és munkatársai megterveznek egy elektronikus számológépet, és 1940-1944 között meg is építik. Ez az ENIAC, amely 1 másodperc alatt 300 szorzást tud elvégezni. A gép megtervezését az USA hadügyminisztériuma írta ki, hogy ballisztikai röppályákat számolhassanak. Neumann János (1903-1957) matematikai szemszögbõl közelíti meg a kérdést és irányelveket fogalmaz meg. A Neumann-elvek a mai számítógépek felépítésének alapjait jelentik, a Neumannarchitektúrát tagadó számítógépek csak prototípus (illetve terv) szintjén léteznek. A Neumannelvû számítógépek felépítését (logikai szempontból) a következõ ábrával
CPU
Sín (busz)
Tár (Memória)
Perifériák
szemléltethetjük. E szerint egy számítógép a sínre kapcsolódó központi egységbõl (CPU, Central Processing Unit), a központi tárból (Central Memory) és perifériákból áll. Az 1949-ben épített EDSAC és az 1952-ben épített EDVAC már a Neumann-elveket vallja. 1951ben építették meg az elsõ sorozatgyártásra szánt számítógépet, az UNIVAC1-et. Az elektroncsöveket tartalmazó, épp ezért költséges üzemû, ún. elsõ generációs gépek kb. 1958-ig voltak forgalomban. A diszkrét félvezetõ-elemeket (dióda, tranzisztor) tartalmazó, nagyobb tárolókapacitású második generációs gépek 1960-as évek elsõ feléig uralták a piacot. Az 1960-as években indítja útjára az IBM a 360-as sorozatot (1964: IBM 360/40, az elsõ integrált áramköri ele-
4
meket tartalmazó ún. harmadik generációs gép). A harmadik generációs gépek kora 1971-ig tartott, ekkor jelent meg ugyanis az elsõ mikroprocesszor, s néhány év múlva piacra kerültek az elsõ (ún. negyedik generációs) számítógépek.
A tár (memória) A tár (vagy elsõdleges tár, memória) a digitális információ tárolására alkalmas egység, általában aktív és passzív áramköri elemekbõl álló ún. félvezetõ-memória. A digitális információk legkisebb eleme a bit. A memóriák tárolási kapacitását a maximálisan tárolható bájtok számával szokás megadni (1 bájt (1 byte)=8 bit). Ilyen értelemben szokás beszélni 1 kilobájt (kB) = 1024 bájt, 1 megabájt (MB) =1024 kilobájt, 1 gigabájt (GB) =1024 megabájt kapacitású memóriákról. A memóriában az információt sorszámozott rekeszekben tárolják, egy adott rekesz sorszámát memóriacímnek (vagy röviden címnek) nevezzük. (Más megfogalmazásban: a memória legkisebb címezhetõ egysége a rekesz.) Azt az idõtartamot, amely az olvasási parancs kiadása és az információ megjelenése között eltelik, hozzáférési idõnek nevezzük. Ennek tipikus értéke 25-70 nanosecundum ( 25 − 70 * 10
−9
másodperc). A hozzáférési idõ szintén alapvetõ jellemzõje a
memóriáknak (mint alkatrészeknek). A memóriák különféle módon osztályozhatók: •
A címzés módja szerint lehetnek hely szerint címzett illetve tartalom szerint címzett vagy asszociatív memóriák. (Általában az elõbbi a gyakoribb, az utóbbit fõleg adatbázisok esetén alkalmazzák.)
•
A tárolás jellege szerint lehetnek csak olvasható memóriák (Read Only Memory: ROM) illetve változtatható tartalmú memóriák (Read-Write Memory: RWM).
•
A hozzáférés módja szerint lehetnek véletlen elérésû memóriák, melyek esetén a memória bármely címéhez ugyanannyi idõ alatt lehet hozzáférni (Random Acces Memory: RAM) illetve soros elérésû memóriák (Serial Acces Memory: SAM), melyek esetén a hozzáférési idõ az illetõ információ címétõl függ (ma már nem nagyon használt).
A PC számítógépekben mind ROM, mind RWM tárolású memóriák megtalálhatóak. A mai számítógépek RAM-jait különbözõ szempontok szerint osztályozhatjuk. • DRAM (Dynamic RAM) a memóriák ma talán legelterjedtebb típusa. A dynamic (dinamikus) jelzõ arra utal, hogy a memóriában tárolt információ megõrzése érdekében másodpercenként több száz alkalommal frissíteni kell a tartalmat. A (teljes, nem csak egy rekesz tartalmára vonatkozó) hozzáférési idõ csökkentése érdekében a számítógép-memóriákat különbözõ gyorsító technológiákkal látják el. Ennek egy korábbi változata az FPM (Fast Page Mode) DRAM. Az FPM rövidítés arra utal, hogy amennyiben egy kiolvasás ugyanabból a sorból történik a memória-mátrixban, mint az elõzõ, akkor a memóriavezérlõnek nem kell a sorhivatkozást újra megadnia, ezáltal csökkenthetõ az elérési idõ. Ennek egy fejlettebb változata (volt) az ún. EDO (Extended Data Out) DRAM. A mai (PC) számítógépek többségében
5
ma SDRAM (Synchronous DRAM) van. Ebben a memóriát a processzor órajeléhez szinkronizálták, így ki lehet küszöbölni az idõzítéshez szükséges várakozásokat2. Speciális SDRAM az ún. SGRAM (Synchronous Graphics RAM), amelyeket grafikus kártyákban („VGA kártyák”) használnak. • SRAM (Static RAM) az elõbb említett típustól eltérõen nincs szüksége a tartalom megõrzéséhez frissítésre, erre utal a static jelzõ. Kisebb hozzáférési idõ jellemzi, mint a DRAM-okat. Fõleg cache memóriaként alkalmazzák, ugyanis elõállítása ma lényegesen többe kerül, mint a dinamikus RAM-oknak és fizikai méretük is nagyobb.
• VRAM (Video RAM). Videokép „vibrálásmentes” felépítéséhez másodpercenként kb. 7-szer kell kiolvasni a hozzá tartozó adatokat a memóriából. Hogy ez ne okozzon fennakadást az egyéb mûveletekben, a VRAM memóriát két adatkapuval látják el. Az egyiket a képfelépítéshez használják, a másikat általában a CPU ill. a grafikus chip rendelkezik.
A CPU A CPU funkcionális felépítése nagyon általánosan a következõ: CPU
ALU
Regiszterek
Dekódoló, vezérlõ egység
belsõ sín Busz vezérlõ
Cím generáló
Az ALU (Arithmetic and Logic Unit, aritmetikai és logikai egység) a CPU – egyben a számítógép – „kalkulátora”, ami néhány alapvetõ mûveletet képes végrehajtani: összeadás és kivonás; kezeli a helyiérték átviteli biteket; fixpontos szorzás és osztás; léptetések (shift), bitek mozgatása jobbra/balra; lebegõpontos aritmetikai mûveletek; egyszerû logikai mûveleteket. A regiszterek a CPU belsõ tároló elemei. Tartalmuk gyorsan (a leggyorsabban) és egyszerûen elérhetõk a CPU elemei (ALU, dekódoló, stb.) számára. „Munkamemóriát” biztosítanak az ALU számára, ideiglenes tárolást biztosítanak, segítik a címképzést, tárolnak állapotjellemzõket, státusokat (ezzel a vezérlést segítik).
2
Az EDO DRAM illetve az SDRAM természetesen csak olyan PC-be építhetõ be, amelynek alaplapja támogatja az EDO illetve az SDRAM-ok használatát. Bõvebben lásd az alaplapoknál.
6
A vezérlõ és dekódoló egység feladata a „lehívott” (fetched) gépi instrukció elemzése, dekódolása, és a CPU többi elemének, különösképpen a végrehajtó egységnek (ALU és regiszterek, esetleges védelmi egységnek) összehangolt mûködtetése. A címképzõ egység alapfeladata az ún. logikai/virtuális címek leképzése valós címekre. Ezt szoros együttmûködésben végzi az operációs rendszer megfelelõ komponenseivel, ha van a processzorban védelmi egység, akkor ezzel is. A buszcsatoló egység kezeli a sínt (síneket), adatforgalmat bonyolít le. A CPU-k legfontosabb jellemzõje – a típuson (Intel: 80286, 80386, 80486, Pentium I, Pentium II illetve Pentium III, Pentium 4; AMD K7, Athlon, Duron) kívül – az órajel (Clock3). A processzor ennek az „ütemére dolgozik”, tehát ennek értéke a mûveleti sebességet alapvetõen meghatározza (minél nagyobb ez az érték, annál gyorsabb a processzor, adott típus esetén). A ma használt processzorok (gyakorlatilag az Intel Pentium és a fejlettebb változatok) órajele 100 és 1500 Megahertz (MHz) közé esik, bár egyes típusoknál már elõfordulhat 2 GHz is. A PC számítógép-processzorok beépítve tartalmazzák az ún. matematikai társprocesszort is (CoProcessor). A mai processzorokban a lebegõpontos számítási mûveleteket végzõ egységet FPU-nak, Floating Point Unit-nak nevezik. A társprocesszor beépítése elõször a 80486DX processzoroknál jelent meg, az ennél korábbi processzorokhoz a koprocesszort külön kellett beszerezni.(Megjegyzendõ, hogy egy gyártási hiba következtében a 80486SX processzorokban nem használható a beépített társprocesszor.) A processzorok belsejében található egy speciális tár, melyet belsõ gyorsítótárnak (internal cache) nevezünk. A mai processzorokban már külön van adat- és utasításcache, ezeket általában külön adják meg. (Példa: „8+8 k” jelölés azt jelenti, hogy az adat- és utasításcache is 8 kilobájtos.) A CPU-n kívül található az ún. külsõ gyorsítótár (external cache), melynek mérete 0-1 Megabájt. A cache tárak szokásos jelölése még: Level 1 (L1) illetve Level 2 (L2) cache. Ezek közül a L1 mindig belsõ gyorsítótárat jelöl, az L2 lehet belsõ és külsõ cache is (a processzor típusától függõen).
A buszrendszer Angolul bus (buses), magyarul busz (buszok) vagy sín (sínek), a számítógépek idegpályájái, az egyes komponensek közötti adatforgalmat lebonyolító, a rendszer vezérléséhez szükséges áramkörök neve. A továbbított információtól függõen – mivel a buszon levõ jelek egyfélék lehetnek, megkülönböztethetünk •
adat buszt (data bus), ami adatokat továbbít;
•
cím buszt (address bus), ami címeket továbbít; (de ezek vegyesen is elõfordulhatnak.) Megkülönböztethetünk még
•
3
vezérlõ buszt (control bus), ami vezérlõ, engedélyezõ és állapotjeleket továbbít.
A CPU órajelének elõállításáról lásd az alaplapokról szóló részt.
7 •
tápfeszültség továbbítására szolgáló vezetékeket is, ezek is egyfajta buszok (bár nekünk most nem érdekesek).
A buszokon az átviteli kapacitás függ: •
Az átvitel sebességétõl, azaz, a busz mûködés ciklusidejétõl, a busz órajelétõl (buszfrekvencia).
•
Adat és címbuszoknál függ a busz bitszélességétõl (bitszámától), azaz párhuzamosan hány biten megy az információtovábbítás.
•
Függ az átviteli kapacitás az átviteli protokolltól is, és végül
•
a buszon elhelyezkedõ vezérlõk számától is. Több vezérlõ esetén ui. versenyhelyzet állhat elõ, mikor is el kell dönteni, melyik jogosult a busz használatára (arbitráció), és az az algoritmus, ami eldönti a versenyhelyzetet idõigényes.
A PC kompatíbilis számítógépek buszai a következõek: •
PC AT (1984) rendszerbusza a késõbb ISA (Industry Standard Application) néven elnevezett és szabványosított busz. •
16 bites adatbusz, de 8 bites kártyák is csatlakoztathatók.
•
Címbusza 24 bites, ami 16 Megabájt címtartomány kezelhet.
•
Külsõ egység is vezérelheti.
•
Nyílt szabvány, de mivel az IBM nem adott ki idõzítéseket is tartalmazó specifikációkat, késõbb, az EISA kialakításánál rögzítették szabványát. és ekkor kapta ISA nevét is.
•
EISA (Extended Industry Standard Application) busz specifikációját. •
32 (16, 8) bites adatszélességû, 33 Megabájt/sec sebesség érhetõ el. A régebbi fejlesztésû 8, 16 bites kártyákkal is használható.
•
•
32 bites címbusz, 4 Gigabájt a címtartomány.
A mai PC-k jó részének buszrendszere ún. PCI (Peripheral Component Interconnect) local busz (1992). A PCI busz illesztõhelyeire merev lemezvezérlõ, hálózati kártya, grafikus kártya, multimédia bõvítõ stb. csatlakozhat. Mivel a PCI buszhoz csatlakozó bõvítõkártyák a mikroprocesszor nélkül is tudnak egymással kommunikálni, a CPU tehermentesíthetõ.
Az alaplap A számítógép azon alkatrészeit, melyek nem a CPU vagy a tár részét képezik, perifériáknak nevezzük. Ide tartoznak mindazok a berendezések, melyek a számítógép és környezete között kapcsolatot teremtenek (Bemeneti/Kimeneti, I/O: Input/Output) eszközök). A legfontosabb PC perifériák: a képernyõ, a billentyûzet, az egér, hangkártya, háttértár(ak), a nyomtató. A CPU, a tár, a külsõ gyorsítótár, s a perifériákhoz tartozó ún. vezérlõkártyák összekap-
8
csolása a PC kompatibilis számítógépek esetén a számítógép alaplapján történik. Az alaplap integráltságának mértéke erõsen gyártó- illetve típusfüggõ. Azt, hogy egy gépbe milyen processzor, milyen memória helyezhetõ, továbbá hozzá milyen perifériák kapcsolhatók, döntõen az alaplap határozza meg, ennek helyes megválasztása tehát alapvetõ. Az alaplapok legfontosabb jellemzõi: •
Építési forma („architektúra”): Leggyakoribb az AT illetve ATX alaplap architektúra. Az AT (illetve Baby AT) az alaplapok régebbi architektúrája, 1997-ig szabványnak számított. Az ATX technológia legfontosabb jellemzõi a pontosan definiált pozíciójú szerkezeti elemek, polaritásbiztos csatlakozás a hálózati egységre, készenléti (stand-by) kapcsolás, a szoftveres vezérlés, az energiatakarékos üzemmód támogatása.
•
Chipkészlet: Ezek speciális chipek, melyek a memóriabusz, a cache és a bõvítõhelyek vezérlésére szolgálnak. Az egyes alaplapok leginkább a chipkészleteikben különböznek. Példák: A Pentium II-III illetve azzal kompatibilis processzorok befogadásra tervezett alaplapok részben az Intel 82440BX chipsetet illetve újabban az Intel 82815EP chipsetet ajánlják. (Az „Intel BX” az egyik legsikeresebb termék, az elsõ változata 1998/99-ben jelent meg, s még 2001-ben is árulnak ilyen chipsettel szerelt alaplapokat!) A Pentium 4 processzorokhoz az Intel 850-es chipset a szokványos. A „konkurencia” chipkészletei közül a Via KT 133, Via KT 266 és az AMD 761-et érdemes kiemelni. Az elõbbi a Pentium II illetve III, az utóbbi az AMD K7 Athlon processzorokat támogatja.
•
Alaplapi órajelfrekvencia: Ez azért fontos jellemzõ, mert az alaplapra csatlakozó eszközök (a processzor, a memóriabankok, a buszrendszerre csatlakozó eszközök, stb.) a mûködésükhöz szükséges órajelet ebbõl a jelbõl állítják elõ. Tipikus értéke 66-100-133 megahertz (MHz), bár az alaplapok többsége ennél lényegesen több órajel-értéket ismer. •
Az Intel 80486DX2 típusjelû processzora óta az alaplapi órajelfrekvencia alacsonyabb, mint a processzormagot mûködtetõ órajel. A processzor órajelét a buszfrekvencia felszorzásával érik el. A szorzószámot (mely szintén egy fontos jellemzõ) általában 2 és 8 között lehet beállítani 7-13 lépésben. (A mai alaplapoknál a szorzó BIOS4-ból beállítható, sõt a Pentium II-es (IIIas és 4-es) processzorok automatikusan tudatják a BIOS-al a megfelelõ órajel-, szorzó- és feszültségértékeket.) Itt érdemes megjegyezni, hogy a (jobb) alaplapok
lehetõséget
biztosítanak
a
processzor
„felpörgetésére”
(overclocking, túlhajtás).
4
A BIOS (Basic Input-Output System) tartalmazza az alaplap részegységeit mûködtetõ és a gépet elindító programrészeket. Lásd még az operációs rendszereket tárgyaló füzetecskét.
9
•
A PCI és az ISA buszrendszer (illetve az ahhoz csatlakozó eszközök) órajelét az alaplapi órajelfrekvencia leosztásával érik el. Például: A PCI buszrendszer 33 MHz-es órajelét egy 66 MHz-es alaplapi órajelfrekvenciás alaplapnál felezéssel kapják.
•
Az AGP-s eszközök illetve a memóriabankok az alaplapi órajelfrekvencián mûködnek.
•
Processzor foglalat (tokozás). Ez határozza meg, hogy az alaplapba milyen processzor illeszthetõ. A mai leggyakoribb foglalatok a következõk: •
Socket 370: Az Intel Pentium II-III processzorcsalád foglalata.
•
Socket 423 illetve 478: Az Intel Pentium 4 processzorcsalád foglalata.
•
Socket A: Az AMD processzoraihoz (Duron, Thunderbird) használható foglalat.
•
Illesztõhelyek száma: Ez a mai alaplapoknál három számmal jellemezhetõ, az ISA, a PCI illetve az AGP (Accelerated Graphic Port)-illesztõk számával. (Példa: Egy tipikusnak mondható Pentium II-es alaplap 1-2 ISA, 3-5 PCI és 1 AGP, 2-4 USB illesztõhellyel rendelkezik.)
•
Memóriabankok: Ez azt mutatja meg, hogy az alaplapba milyen (és mennyi) memóriamodul illeszthetõ be. •
SIMM: Single Memory Module, 32 bites adatsín, 72 tû (illetve a hagyományos DRAM-oknál 8 bites adatsín és 30 tû).
•
DIMM: Dual Inline Memory Module, 64 bites adatsín, 168 tû.)
Fontos megjegyezni, hogy például a Pentium II. processzorcsalád számára készült alaplapok a DIMM modulokat részesítik elõnyben. Általában 2-4 darab 168 tûs (pin) DIMM modulhelyet tartalmaznak az SDRAM-ok számára. A modulok beépítése elõtt célszerû meggyõzõdni arról, hogy a modul képes-e az alaplap órajelfrekvenciájával mûködni. (PC100 illetve PC133 jelzésû DIMM modulok a 100 illetve a 133 MHz-es alaplapokhoz. Lásd a fentebb leírtakat a buszfrekvenciáról.) A ma kapható memóriamodulok többségén van egy SPD kiegészitõ memóriachip, amely tudatja az alaplappal a modul idõzítési (frissítési, írási, olvasási) beállításait, így ezeket nem kell beállítani (a BIOS-ban)5. •
USB (Universal Serial Bus) támogatás. Ez a buszrendszer a PC és a különbözõ eszközök (scannerek, hangdobozok, stb.) egymáshoz csatlakoztatását szolgálja.
A képernyõ (monitor) A számítógép és a felhasználó közötti információcsere egyik legjelentõsebb formája a képmegjelenítés. Az információ mozgása a képernyõ felé irányul, de létezik olyan monitor is, amely
5
A különbözõ processzorokat és alaplapokat összehasonlító táblázatok a Függelékben találhatóak.
10
bemeneti lehetõséget is képes megvalósítani. Azoknál a monitoroknál, amelyek csak kivitelt szolgálnak, nem befolyásolja a rendszert a monitor ki- vagy bekapcsolt állapota. A leggyakoribb, az ún. CRT (Cathode Ray Tube) monitorok leglényegesebb alkotóeleme a képcsõ:
A képcsõ belsejében légritkított környezet van. A videojelekkel irányított ágyúk elektronokat lövellnek a képcsõ elülsõ részére, amelyen olyan réteg található, amely fotonokat szór szét. A részecskék kibocsátási iránya és intenzitása a videojelek segítségével szabályozható. Az elektronok becsapódási helye idõben folytonosan változik (balról jobbra, fentrõl le). Visszafutási idõ az, amikor sor végérõl a sor elejére megy az elektronsugár. Színes képernyõ esetén 3 db ágyú létezik, amelyek által kibocsátott elektronok a képcsõ belsõ felületén egy pontban metszik egymás útvonalait. A 3 ágyú a színskála egyes összetevõinek felel meg (RGB:Red Green Blue). Az elektronnyaláb olyan nagy sebességgel járja be a képernyõt, hogy az emberi szem számára folytonos fényt bocsát ki. A megjelenített kép elemi egységei a képpontok. A képpont mérete (lyukmaszk) a képernyõ egyik fontos jellemzõje, a mai monitoroknál a képpontméret 0.25-0.28 milliméter körül van. Megjegyzendõ, hogy vannak olyan monitorok (fõleg notebook illetve laptop
gépekben),
melyekben
nem
képcsõ,
hanem
LCD
(Liquid
Cristal
Disp-
lay=folyadékkristályos kijelzõ) van. Ez utóbbiak képmegjelenítési elve természetesen más: a folyadékkristályok elektromos feszültség hatására megváltoztatják a kristályszerkezetüket. Bizonyos helyeken alkalmazhatnak LED-es (Light Emitting Diode=Fényemittáló Dióda) kijelzõket is, ezek képminõsége azonban behatárolt, ezért csak kevés helyen (például nagy méretû táblás kijelzõk) használják. A képernyõk nagyságát általában úgy jellemzik, hogy megadják a képátló méretét (inchben ill. colban6). A szokásos méret 15’’- 21’’. A képernyõk fontos technikai jellemzõje, hogy a megje-
6
1 inch=2,54 cm
11
lenített képet milyen módon frissítik. Osztott (interlace) üzemmód esetén a páros és páratlan képsorokat felváltva, nem osztott (non-interlace, NI) üzemmód esetén a teljes képet egyszerre frissíti a rendszer. Azt, hogy egy másodperc alatt hány teljes képet tud megjeleníteni egy képernyõ az un képfrissítési frekvencia (precízebben: függõleges eltérítési frekvencia) jellemzi. Ez az érték ma kb. 65-160 kép/másodperc. Az ún. vízszintes eltérítési frekvencia azt mutatja meg, hogy 1 másodperc alatt hány sort pásztáz végig az elektronsugár. A képernyõk által kibocsátott elektromágneses hullámok – hosszabb folyamatos használat esetén – a felhasználó szemét károsíthatják. E hatás csökkentése érdekében a monitorok jó része ma már ún. Low Radiation (LR=Alacsony Sugárzású). A számítógépek a képernyõket két üzemmódban használják: karakteres illetve grafikus üzemmódban. A monitorok fontos jellemzõje a felbontóképesség, amely azt jellemzi, hogy hány pontot képes kirajzolni a képernyõre egy sorba és hány pontot egymás alá. Ez a két szám együtt adja a felbontást. A másik fontos jellemzõ a színmélység, amely azt mutatja meg, hogy egy képpontnak hány különbözõ színárnyalata lehet. A különbözõ monitorok felbontását az alábbiak szerint foglalhatjuk össze: •
Hercules 750x348
•
CGA (Color Graphics Adapter)
320x200
16 szín közül egyszerre 4-et tud kezelni.
640x200 felbontásnál csak feketét és fehéret használunk •
EGA (Enhanced Graphics Adapter) 640x350 64 színbõl egyszerre 16 szint kezel.
•
VGA (Video Graphics Adapter) 640x480 16 szín
•
SVGA (Super VGA) 800x600 16 szín, 1024x768 16, 256, 32768, 65535, 16.7 millió szín, 1600x1200 256-tól 16.7 millió színt kezel.
Nagyon fontos megjegyezni, hogy a felbontóképesség, a színmélység és a képfrissítési frekvencia egymással szorosan összefüggõ jellemzõk, melyeket a monitor és a monitorvezérlõ kártya együtt határoz meg. A monitorvezérlõ kártyák két legfontosabb jellemzõje a kártyán levõ RWM memória (RAM) mérete és a monitorkártya sebessége. A sebességet az határozza meg, hogy a kártya hogyan csatlakozik a buszrendszerhez. A mai kártyák döntõen AGP-t (Accelerated Graphics Port) használnak7. A grafikus kártyán levõ memória határozza meg (döntõen) a felbontást és a színmélységet. Fontos szabály, hogy ha x*y felbontásban z bájt színmélységet szeretnénk, akkor, ahhoz legalább x*y*z bájt memória kell a kártyán. z=1 bájt esetén 256, z=2 bájt esetén 65536 (hi-color), z=3 bájt esetén 16777216 (true color) szín jeleníthetõ meg. Ez természetesen csak az alsó határt adja meg, számolni kell a felületmintázatok (textúrák) tárolásával is. PCI buszrendszerû kártyák esetén erre a grafikus kártyán levõ memória szolgál, az AGP-s kártyák elõnye (a nagyobb sebesség mellett), hogy a rendszermemóriában is képesek textúrákat
7
Fontos azonban megjegyezni, hogy a grafikus kártya mellett az alaplapnak és az operációs rendszernek is „támogatnia kell” pl. az AGP-t.
12
tárolni. Ma egy átlagos grafikus kártyán legalább 16 Megabájt memória van, de nem ritkák a 32-64 MB-os, 4x-es AGP-s kártyák sem. A grafikus kártyáktól ma már elvárják, hogy a 3D-s grafikához (pl. multimédiás programok, játékok…) támogatást nyújtsanak (bizonyos gépi szintû grafikus utasításokat „értsenek” és hajtsák õket végre.
A billentyûzet A billentyûzet a számítógép egyik külsõ eleme, amelynek segítségével megtörténik az információ kódolása a felhasználótól a rendszer felé történõ információcsere alkalmával. A billentyûzet egy saját processzorral rendelkezõ rendszer. Általában speciális I/O processzort használnak a billentyûk figyelésére. A billentyûzet és az alaplapon levõ billentyûzet interface közötti információcsere soros formában történik (bit bit után). Az AT billentyûzet fontosabb részeit az alábbiakban foglalhatjuk össze: Karakteres billentyûzet: Az (angol vagy magyar) ábécé betûit, az írásjeleket, fontosabb mûveleti és relációjeleket, zárójeleket, számokat és néhány speciális karaktert (@#$%^& stb.) tartalmaz. A billentyûzet ezen részét általában világosabb színnel (fehér) különítik el a többi résztõl. (A magyar billentyûzeten egy-egy „gombnak” kettõnél több jelentése is lehet. A „harmadik” funkció általában az ALTGR segédbillentyû használatával érhetõ el.) Segédbillentyûk: Ide tartozik a CTRL, a SHIFT és az ALT billentyû. Önálló jelentésük nincs, általában más billentyûkkel együtt rendelkeznek valamilyen jelentéssel. Fontos, hogy ezekbõl az amerikai billentyûzeten két azonos funkciójú billentyû van, míg a szabványos magyar billentyûzeten egy speciális jelentéssel bíró ALTGR billentyû található a „jobb oldali ALT helyén”. Vezérlõbillentyûk: Ezek közül a legfontosabbak az alábbiak: • BACKSPACE: Törli a kurzortól balra álló karaktert. • BREAK: Futó programok megszakítását teszi (teheti) lehetõvé. Billentyûkombinációként CTRL+PAUSE-vel aktivizálható. • CAPS LOCK: Folyamatos nagybetû-váltó.(A szám és jelbillenyûknél nem vált.) • DELETE: A kurzor helyén álló karaktert törli. • END: A kurzort a sor végére mozgatja. • ENTER: Parancslezáró billentyû, a számítógép a leütése után kezdi meg a parancs kiértékelését, feldolgozását. • ESC: Alkalmazásokban általában visszalépésre használják. • HOME: A kurzort a sor elejére mozgatja. • INSERT: Beszúró-átíró üzemmód-váltó • NUM LOCK: A numerikus billentyûzettet kapcsoló billentyû. • „NYÍL” (←↑↓→) : Alkalmazásokban a kurzort mozgató billentyûk. • PAGE UP, PAGE DOWN: A kurzort a lap elejére illetve végére állítja.
13
• PRINT SCREEN: A képernyõ nyomtatását indít(hat)ja el. • SCROLL LOCK: Lapozást engedélyezõ billentyû. Funkcióbillentyûk: Az AT billentyûzeten 12 ilyen „gomb” van (F1...F12), ezekhez általában a felhasználói programok rendel(het)nek jelentést. Numerikus billentyûzet: A számjegyeket (0..9), a tizedespontot és az alapmûveletek jeleit tartalmazó nemzetközi tizedes billentyûzet. Megjegyzés: Ma már gyakoriak azok a billentyûzetek, amelyeken több speciális vezérlõbillentyû jelent meg, így a billentyûk száma 104 vagy annál több is lehet. Ilyenek pl. a Windows '95/98/ME operációs rendszerekhez készült billentyûzetek.
Az egér Az egér a számítógép egyik olyan külsõ eleme, amelynek segítségével a felhasználó kiegészítõ adatokat és parancsokat továbbíthat a rendszer felé. Az egérrel nem lehet szöveget bevinni a rendszerbe, csak a képernyõn a kurzor mozgatására, vagy a képernyõn egy ikon kijelölésére használható. Általában 2 vagy 3 funkciógombja van (Left, [Midle,] Right). Az egérrel csak viszonylagos (relatív) mozgást mérhetünk, sohasem mérhetünk abszolút elmozdulást. A legtöbb egér a soros porton keresztül kapcsolódik a számítógéphez.
Scannerek A scanner („szkenner”) olyan adatbeviteli egység, amelynek segítségével már elkészített szövegek illetve grafikák, fotók tartalmát tölthetjük be a számítógép memóriájába. Mûködésének lényege, hogy a dokumentum (fénysugárral történõ) letapogatása során visszatükrözött fényjeleket fényérzékeny félvezetõ elemek segítségével elektromos impulzussá alakítják. (CCD: Charged Coupled Device, vagyis töltésvezérelt eszköz) Egy scanner legfontosabb jellemzõi a következõk: •
Optikai felbontás: A scanner által fizikailag elért felbontás, képpont/hüvelykben (DPI: dot per inch). Ennek értéke 600x600 illetve 600x1200 dpi.
•
Interpolált felbontás: Az interpoláció egy matematikai eljárás, melynek segítségével két ismert érték között egy ismeretlen érték megbecsülhetõ. Egy scannerrel ennek segítségével nagyobb látszólagos felbontás érhetõ el, hiszen az általa érzékelt képpontokat e módszer révén újabbakkal képes kiegészíteni. A beolvasott kép részletei azonban ettõl nem lesznek finomabbak8.
•
Színmélység: A scanner bitben megadott színérzékelési pontossága. 30 bites színmélység a három alapszín egyenként 10 bites, azaz 1024 árnyalatú érzékelésnek felel meg.
8
A gyártók sajnálatos módon nem a fizikai, hanem az interpolált felbontást szokták nagyobb betûmérettel feltüntetni.
14
Ennek megfelelõen egy ilyen készülék kb. egymilliárd színárnyalatot tud beolvasni. Tipikus értéke 30-42 bit. •
Csatlakozási mód: Azt mutatja meg, hogy a scanner hogyan csatlakozik a számítógéphez (buszrendszerre). Ma három változat terjedt el: •
Párhuzamos porton keresztül történõ csatlakozás. Az ilyen scanner elõnye, hogy nem igényel vezérlõkártyát, hátránya, hogy egy kép beolvasása hosszú ideig tart.
•
SCSI csatolókártyán keresztül csatlakozó scannerek elõnye a gyors beolvasás és a biztonságos mûködés, hátránya az SCSI9 csatolókártya beszerzésének járulékos költsége.
•
USB-n (Universal Serial Bus) kersztül töténõ csatlakozás elõnye, hogy sebessége lényegesen nagyobb a párhuzamos portos scannerekénél, továbbá nem csak PC kompatíbilis számítógéphez csatlakoztatható (hanem pl. Macintoshoz is). Figyelembe kell azonban venni, hogy az USB-t részben az alaplapnak, részben az operációs rendszernek10 támogatnia kell.
Digitális fényképezõgépek A digitális fényképezõgépek mûködési elve megegyezik a hagyományos fényképezõgépekével, annyi különbséggel, hogy a kép itt nem a filmre, hanem CCD-re kerül, ahol elektromos jellé alakul. A digitális fényképezés célja, hogy az elkészített képek azonnal számítógéppel feldolgozhatóak legyenek. Legfontosabb jellemzõk a következõk (Itt most nem foglakozunk az olyan jellemzõkkel illetve fogalmakkal, amely a hagyományos fényképezõgépeknél (és fényképezésnél) is elõfordulnak, pl. objektív, legkisebb fókusztávolság, zársebesség, beépített vaku, digitális zoom, stb.): •
Felbontás: Azt adja meg, hogy a fénykép hány képelembõl (pixel, képpont) áll. A CCD pixelszámától függ11. A felbontás átlagos (maximális) értéke a ma 1280x960 körül van. Megjegyzendõ, hogy a digitális fényképezõgépek képpontonként 3 bájton (3x8 biten) tárolják a képeket.
•
Érzékenység: Szintén a CCD jellemzõje, azt mutatja meg, hogy az ideális képalkotáshoz mennyi fénynek kell megvilágítania. Az érzékenységet ISO-értékben adják meg, átlagos értéke 100 és 400 között van. (Profi gépek esetén 1600 is lehet.)
•
Tárolás: A digitális fényképezõgépek a képeket általában 32-128 MB tárolókapacitású (flash) memóriakártyát alkalmaznak. (Ritkábban winchestert vagy floppyt is használnak.). Fontos megjegyezni, hogy sokkal többet mond a gép tulajdonságairól, ha azt
9
Az SCSI-rõl részletesebben lásd még a winchesterekrõl szóló részben. A „közismert” operációs rendszerek közül pl. a Windows ’98/ME ill. 2000 támogatja az USB használatát. 11 A CCD pixelszám 2-4 millió között van. 10
15
vesszük figyelembe, hogy hány képet tud rögzíteni egymás után az alaptárolóra a legjobb képminõség választása esetén. Ez az érték nagyon eltérõ a fényképezõgéptõl függõen, 4 és 22 között változik. •
Tömörítési eljárás: A képfile-ok méretét általában valamilyen tömörítõ eljárás segítségével csökkentik. Ez leggyakrabban a JPEG (Joint Photographic Experts Group).
•
Támogatott file-formátumok: JPG szinte minden esetben, ritkábban BMP, MPG, FlashPix.
•
Csatlakozás módja: azt mutatja meg, hogy a fényképezõgépet hogyan lehet a számítógéphez kapcsolni. Általában három lehetõség közül választhatunk: soros porton keresztül, USB-n keresztül, illetve SCSI csatolókártyával.
Web-kamerák Eredetileg videotelefonálás céljaira kifejlesztett eszközök, amelyet állóképek illetve kis képfrissítési frekvenciájú, rövid filmek elõállítására is alkalmasak. Legfontosabb jellemzõik: •
Felbontás: Hasonló a digitális fényképezõgépeknél említetthez, általában állítható, maximális értéke 768x576 képpont körül van.
•
Színmélység: Bitben megadott színérzékelési pontosság12. Értéke 24-32 bit.
•
Képfrissítési frekvencia: Ez a paraméter az átviteli sebesség függvénye, ezért erõteljesen függ attól, hogy milyen módon csatlakozik a kamera a számítógéphez. Maximális értéke 30-36 kép/másodperc.
•
Csatlakozás módja: Ez esetben két dolgot külön kell választani. Az egyik az adatjelek továbbítása, a másik pedig a kamera mûködéséhez szükséges tápfeszültség biztosításának módja. A jeltovábbításhoz általában a párhuzamos portot, az USB-t, esetleg saját vezérlõkártyát szokás használni. A feszültségforrás lehet külön tápegység, a billentyûzet csatlakozója illetve a saját vezérlõkártya saját feszültségforrása.
Hangkártyák A hangkártya olyan I/O eszköz melynek segítségével a számítógép „megszólaltatható” hang rögzíthetõ illetve zene készíthetõ. Legfontosabb jellemzõi a következõk: •
Mintavételi frekvencia (sample rate): A kártya hangrögzítõ egységének jellemzõje, a rögzíthetõ hangok maximális frekvenciája a mintavételi frekvencia fele. A mai hangkártyák esetén ez az érték 44-48 kilohertz (kHZ).
•
Felbontás (bitmélység, bit rate): A kártya hangrögzítõ egységének jellemzõje, arra utal, hogy hány különbözõ hangerõszintet képes megkülönböztetni. A mai kártyák (és prog-
12
Lásd még a monitorokról és a scannerekrõl szóló részt
16
ramok) többsége 16 bites (ami 65536 jelszintet jelent), a „profibb” eszközök 20-24 bitesek. •
Jel/zaj viszony (signal to noise ratio): A hangrögzítõ egység jellemzõje, minél magasabb, annál jobb. A mai kártyáknál ez 90-192 dB (decibell).
•
Hullámtáblás szintetizátor: elõre rögzített hangmintákkal dolgozó szintetizátor. A hangminõség a hangminták méretétõl függ, melyek a hangkártyán rögzítettek (2-4 MB ROM). Elõnyt jelent, ha a hullámtáblát háttértárról is elfogadja a hangkártya. Egyszerûbb kártyáknál szoftveres szintetizátort alkalmaznak, ami gyengébb hangminõséget jelent.
•
SB-kompatibilitás: Azt jellemzi, hogy a kártya kompatíbilis-e a Creative Labs Sound Blaster kártyáinak valamelyikével. (SB 16, SB Pro, …) Ez azért fontos, mert a hangkártyákat használó programok (operációs rendszerek) mindegyike tud dolgozni az eredeti Sound Blasterekkel. (Célszerû eredeti Creative SB kártyákat használni, bár drágábbak a hasonló képességû „kompatíbilis” társaiknál.)
•
PCI csatlakozás lehetõsége. A PCI buszra csatlakozó kártyák elõnye a hagyományos (ISA) hangkártyákkal szemben, hogy mûködésük során kevésbé terhelik a rendszert. (Könnyebb a szoftveres MIDI szintetizátort megvalósítani, nem kell a kártyán memóriát elhelyezni.)
Háttértárak Mágneslemezes tárolók A számítógép azon külsõ elemeit, amelyek nagy mennyiségû információk tárolására alkalmasak háttértáraknak nevezzük. A leggyakrabban használt háttértárolók három csoportba oszthatók a mágneslemezes, a mágnesszalagos illetve az optikai tárolók. Mágneslemezes tárolóknál az információtároló paramágneses tulajdonsággal rendelkezõ réteggel bevont kör alakú lemez, vagy lemezrendszer. Az információt koncentrikus körök, sávok mentén logikai 1, vagy logikai 0 bitsorozatként tárolják. Az írási sebesség a kiválasztott sávtól függetlenül állandó, ezért az információrögzítés sûrûsége a sávok sugarával fordítottan arányos. A lemez szerkezete:
A koncentrikus körök a sávok. Ezen körök felosztását nevezzük szektoroknak. Az aktív lemezoldalhoz egy író-olvasó fej tartozik. Ezek az író-olvasó fejek együtt pozícionálódnak. Ennek
17
ellenére egy adott pillanatban az író-olvasó fejek közül csak egy mûködik, tehát a beírás és a kiolvasás is sávos formában történik. A lemez mûködését egy lemezvezérlõ irányítja. Az alábbi táblázat a jelenleg használt mágneslemezek (pontosabban: hajlékony lemezek, floppy-k) jellemzõit foglalja össze: Lemezátmérõ (inch)
Lemezjelzés
Sávok száma
Szektorok száma
Tárolókapacitás
3.5
DS,DD
80
9
720 Kilobájt
3.5
DS,HD
80
18
1.44 Megabájt
5.25
DS,DD
40
9
360 Kilobájt
5.25
DS,HD
80
15
1.2 Megabájt
Az alkalmazott rövidítések jelentése a következõ: DS: Double Sided (kétoldalas); DD: Double Density (dupla sûrûségû tárolás); HD: High Density (nagy sûrûségû tárolás). A hajlékony lemezek felépítésének áttekintésére példaként az 5.25-ös lemez szerkezetét tekintsük:
A mágneslemez-csomag felépítése a következõképpen néz ki:
Az azonos sugarú sávokat cilindereknek nevezzük. Az író-olvasó fejek minden egyes pillanatban egy cilinderen helyezkednek el. A fejek radiális irányban mozognak a megfelelõ cilinderhez vagy sávhoz. A winchesterek a mágneslemez-csomagok azon változatai, amelyeket viszonylag nagy sáv- és jelsûrûség jellemez. Legfontosabb jellemzõik a következõk: •
Tárolókapacitás: 10 - 40 gigabájt, s emellett a fizikai méretük viszonylag kicsi.
•
Csatlakozás módja: Ez döntõen kétféle lehet: •
Az ATA (AT Attachment) illetve Ultra ATA csatolókhoz IDE13 illetve EIDE (Enhanced Intelligent Drive Electronics) winchesterek (illetve más eszközök) csatlakoztathatók. A mai PC-s alaplapok mindegyike rendelkezik ilyen csatolófelülettel. Az IDE eszközök átviteli sebességet jelentõsen növeli az ún. DMA illetve UDMA eljárás (üzemmód)
13
Megjegyzendõ, hogy a „mindennapi életben” az ATA illetve Ultra ATA helyett a csatoló(felülete)t is (E)IDE-nek mondják, utalva az eszközre. E jegyzet is ezt a szokást követi…
18
használata. A DMA (Direct Memory Access) lényege az, hogy a processzor elindítja az adatátvitelt, s a továbbiakban pedig a DMA vezérlõ irányítja azt. •
Az SCSI (Small Computer System Interface) csatolóval rendelkezõ eszközök kezeléséhez azonban külön SCSI vezérlõkártya kell. E kártyára nem csupán winchester, hanem más eszköz (scanner, CD-ROM, CD-író, stb.) is csatlakoztatható.
•
Adatátviteli sebesség: A merevlemezek a háttértárolók között a leggyorsabb hozzáférést biztosítják. A winchesterek átlagos adatátviteli sebessége 4-16 Megabájt/másodperc. (Olvasáskor nagyobb, mint íráskor.) Elõfordul, hogy a merevlemezek sebességét azonosítják az interface sebességével, s ez azért megtévesztõ mert a csatoló sebessége akár többszörösen is felülmúlhatja a winchester tényleges átviteli sebességét. (E)IDE winchesterek paramétereit összehasonlító táblázatokban az interface rovatban gyakran erre való utalás szerepel. (Például az UDMA/100 jelölés azt takarja, hogy Ultra DMA eljárást használó, 100 Megabájt/másodperc átviteli sebességû illesztõrõl van szó.)
Cserélhetõ mágneslemezes tárolók Ide tartoznak azok a mágneslemezes tárolók, amelyek tárolókapacitásukat tekintve a floppy és a winchesterek között helyezkednek el, továbbá a hordozóeszköz (a lemez) és a meghajtóeszköz (drive) elválasztható egymástól. Ezeket az eszközöket fõleg (nem túl hosszú idõre) történõ archiválásokhoz, illetve egy-kétszáz megabájtnyi (esetleg 2 GB) adat ideiglenes elhelyezéséhez (pl. szállítás idõtartamára) használják. A legfontosabb jellemzõik a következõk: •
Típus: Ez leginkább arra vonatkozik, hogy a meghajtóegység beépített (belsõ) illetve a számítógéphez kívülrõl csatlakozik (külsõ).
•
Csatlakozási mód: Három lehetséges csatlakozási mód van: az SCSI csatolókártyán keresztül (ekkor a legnagyobb az adatátviteli sebesség); az IDE eszközként, illetve a párhuzamos portra való csatlakozás.
•
Az átviteli sebesség és a tárolókapacitás jellemzõ értékeit az alábbi táblázat tünteti föl:
Eszköznév
Típus
Csatlakozás
Tárolókapacitás
Átviteli seb.
Iomega ZIP drive
belsõ
SCSI
100 MB
0,8-1,4 Mb/s
Iomega ZIP drive
belsõ
IDE
100 MB
1,4 Mb/s
Iomega ZIP drive
külsõ
Párhuzamos port
100 MB
0,8 Mb/s
Maxell a: drive
belsõ
IDE
120 MB
0,6 Mb/s
Iomega Jaz
belsõ
SCSI
2 GB
7,3-8,7 Mb/s
Iomega Jaz
belsõ
SCSI
1 GB
3,4-6,7 Mb/s
19
Optikai tárolók Ebben az esetben az információ-hordozó egy kör alakú lemez, amely a ráirányított fénynyalábot a lemezen elhelyezkedõ bitnek megfelelõen erõsebb, vagy gyengébb intenzitással veri vissza. Hasonló módon az adatok bitsorozat formájában kerülnek rögzítésre. Az információ módosítása szempontjából ezeket két csoportba soroljuk: •
Csak olvasható: CD-ROM Az információt a lemezkészítõ írja rá a lemezre, a felhasználó csak olvashatja onnan az adatokat.
•
Írható és olvasható: WORM (Write Once, Read Many) használata esetén az adatokat a felhasználó írja rá a lemezre (CD-R lemez), és ezután akárhányszor olvashatja. Törölhetõ optikai lemez: ECD (Erasable CD) esetén a CD-RW (ReWritable) lemezekre a gyártó megadja a felírások és törlések lehetséges számát.
CD-ROM A CD lemez vázlatos felépítését az alábbi ábra szemlélteti:
A CD-ROM meghajtó (drive) mûködését a következõ rajz segítségével tekinthetjük át:
A lemez egy nagyon kis felületét az olvasófej egy jól lokalizálható fénynyalábbal világítja meg (lézersugár). Az, hogy az alumínium rétegrõl visszaverõdõ fény interferál-e a visszaverõdõ fénysugárral attól függ, hogy van-e bemélyedés az alumínium rétegben. A CD-ROM mint periféria csatolása ma már általában ATAPI (ATAPI, AT Attachment Packet Interface, amely az EIDE interface specifikációja és kiterjesztése CD-ROM-okra) vagy SCSI felületû, de a régebbi típusok között elõfordulhat saját vezérlõkártyával rendelkezõ ill. hangkártyára csatlakozó is. Elmondható, hogy CD-k esetén (ez írókra is igaz, lásd késõbb) az SCSI csatoló használata csak a megbízhatóságot „növeli”, a sebességet (jelentõsen) nem. A CD-ROM-ok sebességének ma általánosan elfogadott „mérõszáma” az, hogy „hányszoros” CD-ROM-ról van szó. Az egyszeres sebességû CD-olvasók kb. 150 kilobájt/másodperc átvitelre (voltak) képesek. Egy ötvenszeres (névleges) sebességû CD-ROM átviteli sebessége így 7500 kilobájt/másodperc kellene, hogy legyen, de a tényleges olvasási sebessége átlagosan alig valamivel több, mint 4900 kilobájt/másodperc.
20
A másik, bár kevésbé „népszerû” mérõszám az elérési idõ, amelynek értéke 70-200 millisecundum között mozog. (Egy tízszeres CD-ROM esetén kb. 150 millisecundum az átlagos hozzáférési idõ.) Megjegyzendõ, hogy a fenti adatok IDE/ATAPI felületû CD-ROM-okra vonatkoznak, s az említett jellemzõk egy adott operációs rendszer lehetõségeinek kihasználásával (adatpufferelés, elõreolvasás lehetõsége, stb.) jelentõsen javíthatóak.
CD írók Íráskor a lemezre irányított lézersugár, amelynek intenzitása nagyon nagy, lokálisan felmelegíti a lemezt, és megváltoztatja az 1 bitnyi terület fényvisszaverõ tulajdonságát. A CD-írók legfontosabb jellemzõjét, a sebességet egy számhármassal szokás megadni, amely általában az írás/újraírás/olvasás sebességét jelenti. Például 8/4/32x jelölés azt jelenti, hogy írási sebessége nyolcszoros, újraírási négyszeres, olvasási sebessége 32-szeres. Az „egyszeres” itt is 150 kilobájt/másodpercet (és persze névleges sebességet) jelent. Az IDE/ATAPI felületû CD-írók ára az utóbbi idõben jelentõsen csökkent, az SCSI csatolójúak általában drágábbak (ráadásul a csatolót is meg kell vásárolni…).
Nyomtatók A nyomtató egy olyan külsõ eszköz, ami a számítógép által közölt információt papíron jeleníti meg, a felhasználó számára közvetlenül értelmezhetõ formában. Leggyakrabban a számítógép által küldött bájtok soros, vagy párhuzamos I/O illesztõ egységen keresztül kerülnek át a nyomtatóhoz. A nyomtatók bonyolultabb, több lehetõséget biztosító változatai saját processzorral rendelkezõ intelligens rendszert tartalmaznak. A ténylegesen kiírandó karakterek ASCII kódjain kívül a számítógép speciális kódokat is küld a nyomtatóhoz. Ezeket a kódokat formátumparancsoknak nevezzük, és szerepük a kiírandó karakterek megjelenési formájának, méreteinek, típusának, vagy lapon belüli megjelenítésének beállítása. Minden egyes nyomtatónak van kézzel kapcsolható üzemmód váltója, amely segítségével a felhasználó soremelést, lapemelést, aktívpasszív állapot közötti cserét, vagy karaktertípus-cserét képes végezni. Az információ papíron történõ megjelenítése szerint a nyomtatókat négy csoportba soroljuk: •
sornyomtatók
•
mátrixnyomtatók
•
tintasugaras nyomtatók
•
lézernyomtatók
A nyomtatók legfontosabb jellemzõi a következõk: •
Szöveges (karakteres) nyomtatási sebesség: Azt mutatja meg, hogy a nyomtató 1 másodperc alatt hány karaktert jelenít meg. (CPS: Characters per Secundum, vagy néha karakter/másodperc/sor.) Fõleg sor- és mátrixnyomtatóknál használatos jellemzõ.
21
•
Felbontás: Azt mutatja meg, hogy hány képpontot jelenít meg a nyomtató inchenként. (DPI: Dots per Inch) Ez általában két számot jelent a vízszintes illetve függõleges irányoknak megfelelõen. Tintasugaras és lézernyomtatók esetén fontos jellemzõ.
•
Nyomtatási sebesség: Azt mutatja meg, hogy a nyomtató hány oldalt (általában A/4-es lapot) nyomtat ki percenként. Fõleg tintasugaras és lézernyomtatók jellemzõje, nagy mértékben függ attól, hogy a kinyomtatandó oldalon pl. színes vagy fekete-fehér a megjelenítendõ dokumentumrész.
•
Nyomtatási technológia: Tintasugaras nyomtatók esetén a megjelenítés technológiáját mutatja meg.
•
Leíró nyelv: A lézernyomtatók jellemzõje, azt mutatja meg, hogy a nyomtató milyen nyelven írt parancsokat képes végrehajtani. Ilyenek például a PCL nyelv, illetve a PS (PostScript) nyelv.
Sornyomtatók Felépítésüket a következõ rajz szemlélteti:
Mûködésük idõtartama alatt egy sort egy ciklus alatt képesek kinyomtatni. Írási sebességük nagy, kb. 1000 sor/perc. A kiírandó karakterek egy henger („) palástján helyezkednek el. A henger egy-egy alkotója mentén ugyanannak a jelnek a tükörképe található annyiszor, ahány karakterpozíciót tartalmaz maximálisan egy sor. Az egy sorba írható karakterek száma általánosan 120-160 karakter. A henger szimmetriatengelye körül nagy sebességgel forog. Az alkotókkal párhuzamosan egy kalapácssor (•) található. A sor egy kalapácsa akkor aktiválódik, amikor a sorba kiírandó karakter, a kalapács és a henger szimmetriatengelye egy síkba kerül. Egy adott pillanatban az aktuális sor azonos jeleinek megfelelõ formák íródnak a papírra (‚), függetlenül a sorban elhelyezkedési helyüktõl. Amikor minden karakter sorra került, megtörtént a sor kiírása. A henger egyetlen fordulatával egy sornyi információ íródik a papírra. Ezután a lap és a festékkendõ (ƒ) egy sorra elmozdul, és megismétlõdik a fentebb leírt folyamat az adott sorra. Lényeges, hogy a sornyomtató mindig egy sornyi információt vesz át a számítógéptõl.
22
Mátrixnyomtatók Felépítésük:
A kocsi (•) vízszintes irányú mozgást végez, a tolórúd („) mentén. Az írófej (‚) a festékszalag (…) a papírra (ƒ) írja a karaktereket. Egy sor kinyomtatása után a papír függõleges irányba elmozdul felfelé egy sornyit. Az írófej olyan téglatest, ami a papírlappal párhuzamos keresztmetszetén egy paralelogramma alakú tûmátrix található. E mátrix egyes tûit (méretük kb. 0.014 inch) speciális karokkal aktiválni lehet. Ennek segítségével lehetõség van grafikus képek nyomtatására is. A nyomtatvány minõsége a tûk számától függ (9 illetve 24 tûs nyomtatók). Általában két minõségi kategóriát használnak, a Draft illetve az LQ (Letter Quality) minõséget. Egy tûs nyomtató karakteres nyomtatási sebessége a minõségen kívül függ attól is, hogy egy hüvelykre hány karaktert kell nyomtatnia (kb. 10-12). A nyomtatási sebesség 60-200 karakter/másodperc/sor körül van. A mátrixnyomtató elõnyei: viszonylag jó minõségû kép; lehetséges a színes nyomtatás is, ha a festékszalag többszínû; könnyen kezelhetõ. Hátránya: kissé zajos, grafikus képek kinyomtatása igen lassú. Ezeknek a nyomtatóknak általában néhány kilobájtos pufferük van, ami azt jelenti, hogy a számítógépnél a nyomtatás leállítása után is - a puffer kiürüléséig – folytatódik a nyomtatás. Van egy ON/OFF kapcsoló, melynek segítségével a nyomtatás manuálisan leállítható, és ha le akarjuk állítani a nyomtatást ezt célszerû használni.
Tintasugaras nyomtatók A nyomtatás elve hasonló a mátrixnyomtatóknál tárgyaltakhoz. Ebben az esetben az írófejen tûk által „rajzolt” pont helyett vékony csövekbõl (fúvókákból) tintacseppek kerülnek a papírra. A tintasugaras nyomtatók különbözõ nyomtatási eljárásokat (technológiákat) használnak: •
Bubble jet-eljárás: lényege, hogy a fúvókacsatornában lévõ tintát nyitás elõtt felhevítik, és így egy gázbuborék keletkezik. A térfogat-növekedés hatására a buborék elõtt levõ tinta kipréselõdik a fúvókából. Ezután a tintacsatorna lehûl, és újabb tintaadag szívódik be. (Ilyen technológiát használ a Canon illetve a Hewlett-Packard tintasugaras nyomtatók többsége.)
•
Piezo-eljárás: lényege, hogy a tintatartály elektromos feszültség hatására összehúzódik (piezoelektromos hatás) és kipergeti a tintacseppet. (Piezo-eljárást használ az Epson tintasugaras nyomtatók többsége.)
A tintasugaras nyomtatók ma talán a legnépszerûbbek. Ennek oka a gazdaságosság, ugyanis a minõség/ár arány a tintasugaras nyomtatóknál a legkedvezõbb, s ez vonatkozik a nyomtató árára és egy lap elõállításának fajlagos költségeire is. Lehetséges a színes nyomtatás (színes patron
23
behelyezése illetve kétpatronos felépítés esetén). Egy átlagos tintasugaras nyomtató felbontása 600x1200 a jobb nyomtatóknál 2400x1200 dpi (képpont/hüvelyk) körül van.
Lézernyomtatók A nyomtatási folyamatot az eszköz belsejében található célszámítógép irányítja. Sebessége kb. 6-20 lap/perc. A karaktereknek megfelelõ bitképek (fontok) nyomtatóba történõ betöltésével nagyon jó minõségû nyomtatott szöveg készíthetõ. Egy átlagos lézernyomtató felbontása 600x1200 illetve 1200x1200 dpi körül van. Egy adott oldal szövegének megfelelõ bitképet a dedikált számítógép belsõ memóriájában készíti el. A folyamat – erõsen egyszerûsítve – a következõ: A lézersugár a kapott adatok alapján egy negatív töltésû forgódob felületére vetíti a kinyomtatandó képet. Azon területek, amelyeket a lézersugár letapogatott elvesztik negatív töltésük túlnyomó részét (majdnem semlegessé válnak). A festékkazettában (toner) levõ szemcsés festékanyagot a nyomtató szintén negatív töltésûre tölti fel. Ezek a szemcsék a fenti dob azon részén fognak megtapadni, amelyen a lézersugár végigsöpört. A vázolt folyamattal párhuzamosan a nyomtató behúz egy lapot, melyet pozitív töltésre tölt fel. A vonzó elektromos (Coulomb-) kölcsönhatás miatt a papír magához vonzza a forgódobról a festékszemcséket, így a papír felületén kialakul a kép. Ezután a papír végighalad a nyomtató ún. fixáló részén, ahol felmelegítés hatására (kb. 200 Celsius-fok) a szemcsék megolvadnak és a nyomóhenger belepréseli a festéket a papírba. Lehetséges a színes lézernyomtatás is. Mûködése az elõzõekhez hasonló, de ekkor négy színnek négy szelénhenger felel meg, a lézernyaláb négyszer pásztáz végig. (CMYK-technológia.) Fontos megjegyezni, hogy az RGB monitor és a CMYK-technológiájú lézernyomtató nem pontosan ugyanolyan színárnyalatot ad. Ezért a korszerûbb képmanipuláló grafikus programok (pl. Adobe Photoshop) képesek a színeket a lézernyomató által megjelenített árnyalatokkal megjeleníteni (a képernyõn). Egyes lézernyomtatóknál lehetõség van elõre gyártott alakzatok betöltésére a nyomtató memóriájába, majd tényleges nyomtatáskor az illetõ alakzat, vagy objektum azonosítóját, méretét és koordinátáit fogja küldeni. Ennek a technikának az egyik gyakorlati megvalósítása a PostScript programozás.
Néhány hely, ahol érdemes „szétnézni” http://www.intel.com http://www.amd.com http://www.abit.com.tw
24
http://www.asus.com.tw http://www.amptron.com http://www.acorp.com.tw http://www.mitsumi.com http://www.seagate.com http://www.s3.com http://www.canon.com A JAG hálózatán a Hálózatok\Hal9000\PubData\Informatika\Manuals mappában találhatóak leírások különbözõ hardver eszközökrõl (magyarul és angolul is). Ez a dokumentum a Hálózatok\Hal9000\PubData\Informatika\JAG_anyagok\JAG_jegyzetek\Hardver mappában található, Hardver.doc néven, Micro$oft Word ’97 (SR2,HUN) formátumban.
25
Tárgymutató A a drive, 19 abakusz, 2 ABC, 3 Ada, 2 AGP, 9, 12, 13 Aiken, 3 ALU, 5, 6 Analitical Engine, 3 AT, 7, 8, 13, 20 Atanasoff, 3 ATAPI, 20 ATX, 8
B Babbage, 2 Babbage-elvek, 2 bájt, 4, 12 Berry, 3 BIOS, 8, 10 bit, 4, 12, 14, 15, 16 BMP, 15 Boole, 3 bubble jet, 23 buszcsatoló egység, 6 buszfrekvencia, 7, 8 byte, 4
C cache, 5, 6, 8 CD-ROM, 20 chipset, 8 cilinder, 18 címképzõ egység, 6 CoProcessor, 6 CPS, 21 CPU, 3, 5, 6, 7, 9
26
D DD, 17 dekódoló egység, 6 Difference Engine, 3 DIMM, 9 DMA, 18 DPI, 21 draft, 22 DRAM, 4, 5 DS, 17
E Eckert, 3 EDO, 4, 5 EDSAC, 3 EDVAC, 3 EIDE, 18 EISA, 7 elsõ generációs számítógépek, 3 ENIAC, 3 érzékenység, 15
F felbontás, 15, 16, 21 felbontóképesség, 11 fixáló rész, 24 FlashPix, 15 floppy, 17, 18 forgódob, 23 formátumparancsok, 21 FPM, 4 FPU, 6 funkcióbillentyûk, 13 függõleges eltérítési frekvencia, 11
G GB, 4, 19 Gunter, 2
27
H harmadik generációs számítógépek, 4 HD, 17 Hollerith, 3 hozzáférési idõ, 4
I I/O, 7 IBM, 3 inch, 11, 14, 17, 22 Intel, 6, 8, 9 interlace, 11 interpolált felbontás, 14 Iomega ZIP, 19 ISA, 7, 9, 16
J jel/zaj viszony, 16 JPEG, 15 JPG, 15
K karakteres billentyûzet, 12 kB, 4 képcsõ, 10
L LCD, 11 LED, 11 Leibniz, 2 logaritmikus számolóléc, 2 Low Radiation, 11 LQ, 22 LR, 11
M MARK1, 3 második generációs számítógépek, 3 MB, 4, 12, 15, 16, 19
28
memóriacím, 4 monitorvezérlõ kártya, 11 MPG, 15 Müller, 2
N Napier, 2 negyedik generációs számítógépek, 4 Neumann, 2, 3 numerikus billentyûzet, 13
O optikai felbontás, 14 órajel, 6, 8
P Pascal, 2 PC, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 14 PCI, 7, 9, 12, 16 PCL, 21 piezo, 23 PostScript, 21, 24 puffer, 23
R RAM, 4, 5, 12 rekesz, 4 ROM, 4, 16, 19, 20 RWM, 4, 11
S sáv, 17 Schickard, 2 SCSI, 14, 15, 18, 19, 20 SDRAM, 5, 9 segédbillentyûk, 12 SGRAM, 5 SIMM, 9 Slot 1, 9 Socket 370, 9
29
Socket 7, 9 Socket 8, 9 Sound Blaster, 16 SRAM, 5 szektor, 17 színmélység, 11, 14
U UNIVAC1, 3 USB, 10, 14, 15, 16
V vezérlõ egység, 6 vezérlõbillentyûk, 12 visszafutási idõ, 10 vízszintes eltérítési frekvencia, 11 VRAM, 5
W winchester, 18
Z Zuse, 3
