A té térinformatikai rendszer alkotó alkotóelemeinek idő időtálló llósága
Térinformatika
A té térinformá rinformáció ciós rendszerek technikai há háttere
hardver: 33-5 év szoftver: 77-15 év adat: 2525-70 év felhaszná felhasználó ???
Az alkotó alkotóelemek kö költsé ltségei: hw : sw : adat = 1 : 10 : 100 Összeá sszeállí llította: Dr. Szű Szűcs Lá László szló és Gregori Ákos 2
Adatfeldolgozó Adatfeldolgozó hardver eszkö eszközök: szá számítógépek
A hardver A té térinformá rinformáció ciós rendszerek mű műszakilag megé megépített eszkö eszközeinek összefoglaló sszefoglaló neve Magá Magába foglalja: - adatgyű adatgyűjté jtéshez, - adatok tá tárolá rolásához, feldolgozá feldolgozásához, - informá információ ciók megjelení megjelenítéséhez szü szüksé kséges eszkö eszközöket.
Egy kis tö törté rténelem: 1890: Népszá pszámlá mláshot: shot: „Tabulator” Tabulator” 1939: II. vilá világhá gháború ború elindul - A hadá hadászati nyilvá nyilvántartá ntartások (ember, gé gép, anyag, stb.) óriá riásira nő nőnek, szinte kezelhetetlenek. - A hadá hadászati fejleszté fejlesztésekhez (pl. repü repülőgépek fejleszté fejlesztése, atombomba tervezé tervezése) nagyon sok szá számítást kell elvé elvégezni rö rövid idő idő alatt. Ezt szeretné szeretnék gé gépesí pesíteni. 3
Tabulator 1890
4
Tabulator 1890
5
6
1
Az ENIAC mű működési paramé paraméterei
ENIAC
Electronic Numerical Integrator And Computer Üzembeá zembeállí llítás: 1943. februá február 14. Input/output: kapcsoló kapcsolók Összeadá sszeadási sebessé sebesség: 0,000 2 sec (5000 db/mp) Elektroncső Elektroncső: 17 468 db áramfelvé ramfelvétel: 174 kW alaprendszer ára: 750 000 $ Hibamentes mű működési perió periódus: 5,6 óra Szemé Személyzet: 6 fő fő 7
ENIAC
8
ENIAC
9
ENIAC
10
ENIAC
11
12
2
Neumann Já János: EDVAC
EDVAC
Neumann szá számítógépes elve:
a mű műveletekre egyegy-egy speciá speciális egysé egység az egysé egységek mű működését a kö központi egysé egység (CPU vagy processzor) irá irányí nyítja elé elég nagy memó memória szü szüksé kséges kell egy egysé egység, ami a kü külső lső informá információ ciót fogadja (input) Kell egy egysé egység, ami kiadja az eredmé eredményeket (output)
Electronic Discrete Variable Automatic Computer 1946 ápr. 12: az első első működő készü szülék Az első első „külső lső programú” programú” gép (igazá (igazából programozható programozható) Input/output: má mágnesszalag Összeadá sszeadási sebessé sebesség: 0,000 864 sec (1157 db/mp) Elektroncső Elektroncső: 5 937 db Kristá Kristálydió lydióda: 12 000 db Tranzisztor: 328 db áramfelvé ramfelvétel: 52 kW alaprendszer ára: 467 000 $ súly: 20 tonna Szemé Személyzet: 30 fő fő (programozó (programozó, technikus, gé gépész, ellenő ellenőr)
13
14
EDVAC
ORDVAC
Gyorsí Gyorsítani kellett a gé gépek mű működését Feladatok:
nagymagassá nagymagasságú repü repülőgépek tervezé tervezése atomerő atomerőművek tervezé tervezése, üzemelteté zemeltetése
Ordinance Ordinance Variable Automatic Computer Üzembeá zembeállí llítás: 1951. november Input/output: má mágnesszalag Elektroncső Elektroncső: 3 430 db Kristá Kristálydió lydióda: 915 db Tranzisztor: 2 091 db áramfelvé ramfelvétel: 61 kW alaprendszer ára: 600 000 $ Összeadá sszeadási sebessé sebesség: 0,000 014 sec (71 428 db/mp) Szá Számábrá brázolá zolási tartomá tartomány: (40 tizedesre)
15
16
ORDVAC
A szá számítógépek generá generáció ciói
Első Első generá generáció ció: 19401940-es, 5050-es évek
Második generá generáció ció: 19601960-as évek
17
ENIAC, EDVAC, ORDVAC, stb. sok elektroncső elektroncső miatt nagy áramfelvé ramfelvétel nagy mé méretek gyakori meghibá meghibásodá sodás gyorsabb mű működés (1 millió millió összeadá sszeadás/mp) elektroncsö elektroncsövek kiszorulnak mágneslemezes adattá adattároló rolók megjelennek programozá programozási nyelvek megjelennek
18
3
A szá számítógépek generá generáció ciói Harmadik
VAX (1978)
generá generáció ció: 19701970-es évek
mikroprocesszoros gé gépek szabvá szabványos operá operáció ciós rendszerek magas szintű szintű programozá programozási nyelvek (Fortran, Pascal, BASIC)
19
20
PDP
A szá számítógépek generá generáció ciói Mini
szá számítógépek: 19701970-es, 8080-as évek
mindenkinek lehet otthon gé gépe „szabvá szabványos” nyos” programozá programozási nyelv (á (ált. BASIC) audioaudio-kazettá kazettás adattá adattárolá rolás pl.: ABC80, C64, C+4, ZX Spectrum, Enterprise, HT 1080Z
21
ABC80 (1978)
22
Commodore 64
23
24
4
Commodore +4
ZX Spectrum
25
Enterprise
26
HT 1080Z
27
HT 1080Z
28
HT 1080Z
29
30
5
A szá számítógépek generá generáció ciói Nagyteljesí Nagyteljesítmé tményű nyű
SUN
szá számítógépek
munkaá munkaállomá llomások (SUN)
Szemé Személyi
szá számítógépek (PC) há hálózatok
Szá Számítógép
31
32
A szá számítógépek felé felépítése
Jelenlegi helyzet szemé személyi
szá számítógép
munkaá munkaállomá llomás szá számítógép
há hálózat (erő (erősen fejlő fejlődik)
33
A NeumannNeumann-féle szá számítógépek működési elve Beviteli eszközök
CPU
Memória
34
A cí címbusz
Minden perifé perifériá riának van azonosí azonosít ó címe portok, memó memóriá riák, bő bőv ítők, CPU, há hátté ttértá rtárak, stb.
A cí címeket a CPU a cí címbuszon kü küldi Ha a perifé periféria felismeri a cí címét, akkor az adatbuszon érkező rkező adatokat beolvassa, kü különben nem A cí címbusz mé mérete szabja meg a csatolható csatolható perifé perifériá riák szá számát:
Megjelenítő eszközök címbusz adatbusz
-az adatok a perifériák „címei” szerint érkeznek rendeltetési helyükre
35
elvileg: 1 bites: 2 elem, de ilyen nincs 16 bit: 216 perifé periféria (65 536 db) – 64 KbKb-os szá szám ítógépek rendszere! 20 bit: 220 perifé periféria (1 048 576 db) 24 bit: 224 perifé periféria (16 777 216 db) 32 bit: 232 perifé periféria (4 294 967 296 db) Ez nem olyan sok, mint aminek lá látszik, mert pl. a memó memória minden tá tároló roló helye kü kü lön cí címet kap!
36
6
Az adatbusz
Központi egysé egység (processzor)
Mérete meghatá meghatározza
a perifé perifériá riák kö közötti adatforgalom sebessé sebességét Méretei:
CPU=Central
Processor Unit
Feladatai:
8 bit: egy ciklusban 1 byte vihető vihető át (8 db bit - 28= 256 fé féle érté rték) 16 bit: egy ciklusban 2 byte vihető vihető át (216= 65 536 fé féle érté rték) 32 32 bit: egy ciklusban 4 byte vihető vihető át (2 = 4 294 967 296 fé féle érté rték) 64 bit: egy ciklusban 8 byte vihető vihető át (264= 1,844*1019 féle érté rték) Ha egy szá számot pl. 4 bytebyte-on tá tárolok, akkor a 32 bites adatbuszon 44-szer gyorsabban megy át az adat a perifé perifériá riához, mint egy 8 bitesen. Tehá Tehát az adatbusz mé méreté retének nö növelé velése is nö növeli a szá számítógép gyorsasá gyorsaságát!
szoftveres utasí utasítások értelmezé rtelmezése kezeli az adatá adatáramlá ramlást irá irányí nyítja a perifé perifériá riákat
A mikroprocesszor
megjelené megjelenése óta folyamatos fejlő fejlődésen ment át
37
38
CPU
CPU
Elv: a CPU 3 regisztert haszná használ a mű műveletekhez:
A
regiszter mé mérete hatá határozza meg, hogy a CPU mekkora szá számokkal tud mű műveleteket végezni.
2 bemenő bemenő adat 1 eredmé eredmény
8 bites: 00-255 kö közötti szá számokkal 16 bites: 00-65 535 kö közötti szá számokkal stb. Ha nagyobb szá számot kap, akkor a mű műveletet csak tö több lé lépésben tudja vé végrehajtani. Tehá Tehát a regisztermé regiszterméret nö növelé velése gyorsí gyorsítja a szá számítógép mű működését!
39
40
CPU - órajel
Memó Memóriá riák
Egysé Egységnyi
idő idő alatt vé végrehajtott gé gépi ciklusok, utasí utasítások szá száma. 1 MHz= 1 000 000 gé gépi ciklus/mp Ha az órajelet nö növeljü veljük, nő nő az egy másodperc alatti mű műveletek szá száma, gyorsabb lesz a szá számítógép!
41
ROM (Read Only Memory): csak olvasható olvasható memó memória. A szá számítógép indí indításakor szü szüksé kséges alapprogramokat tartalmazza. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): a memó memória írható rható és ultraibolya fénnyel tö törölhető lhető RAM (Random Access Memory): a gé gép működése alatt a programok és adatok bizonyos részeit tá tárolja, ezzel gyorsí gyorsítja a gé gép mű működését. A gé gép kikapcsolá kikapcsolásakor tö törlő rlődik. 42
7
Térinformatikai programok felé felépítése
A szá számítógépek gyorsí gyorsítása
Az adatbusz mé méreté retének nö növelé velése (egy nagy szá számot kevesebb „darabra” darabra” kell bontani) Processzor regisztermé regiszterméreté retének nö növelé velése (nagyobb szá számokkal tud dolgozni) Több processzor (vagy processzormag) beé beépítése (tö (több mű művelet vé végezhető gezhető egyszerre) Processzor órajelé rajelének nö növelé velése Memó Memória kapacitá kapacitásának nö növelé velése (gyorsabb, mint a há hátté ttértá rtárakon tá tárolá rolás)
Grafikus adatbeviteli és szerkesztő szerkesztő rész (raszteres vagy vektoros) Táblá blázatos adatbeviteli ré rész Táblá blázatkezelő zatkezelő Leké Lekérdező rdező rész Szabvá Szabványos kimenetek má más té térinformatikai és CAD rendszerekhez
Példa: MapInfo program mű működése 43
Példa: Autodesk Civil 3D (C3D)
44
Az adatbá adatbázis kialakí kialakítása: Access
Az adatbá adatbázis kialakí kialakítása (Access) Az adatok feltö feltölté ltése A digitá digitális té térké rkép lé létrehozá trehozása A geometriai elemek és az adatbá adatbázis összekapcsolá sszekapcsolása Leké Lekérdezé rdezések Példa: A Duná Dunától keletre talá található lható megyé megyék térinformatikai rendszere 45
Az adatbá adatbázis feltö feltölté ltése: Access
47
46
A digitá digitális té térké rkép lé létrehozá trehozása: C3D
48
8
A digitá digitális té térké rkép és az adatbá adatbázis összekapcsolá sszekapcsolása
Egyszerű Egyszerű leké lekérdezé rdezés
49
50
SQL leké lekérdezé rdezés
Vége Az anyag csak a SzIE YMÉ YMÉK „Térinformatika” rinformatika” c. tá tárgy oktatá oktatására haszná használható lható!
Felhaszná Felhasznált irodalom: Detrekő Detrekői-Szabó Szabó: Té Térinformatika 51
9
