2.2 Számítógép felépítése

Neumann elvek

  • teljesen elektronikus számítógép, központi vezérlőegység

  • soros utasítás-végrehajtás (egymás után)

  • 2-es számrendszer

  • adatok és programok belső táron

  • univerzális

Ezek hatása a számítógépek fejlődésére:

  • Elektronika fejlődése (integrált áramkörök).

  • Félvezető technológia fejlődése, processzorok sebességének növelése, több magos processzorok.

  • Szoftverek fejlődése, algoritmikai módszerek/technológiák kidolgozása/fejlődése. Programnyelvek kialakulása, objektum orientált programozási nyelvek

Elméleti felépítés

  • központi feldolgozó egység (CPU)

    • központi vezérlő egység (CU)

    • aritmetikai és logikai egység (ALU)

    • regiszterblokk

    • gyorsítómemória

    • matematikai társprocesszor

  • operatív tár (memória - RAM, ROM)

  • háttértárak

  • perifériák

    • input perifériák

    • output perifériák

A ma használatos számítógépek elvi felépítése és a Neumann elvek

  • A mai számítógépek Neumann-elvűek.

A mai személyi számítógépek részei és ezek jellemző paraméterei

  • Alaplap: ezen helyezkedik el a processzor, a memóriák, a buszrendszerek és a csatlakozók a perifériákhoz. Gyakran integrált hangkártya, videó kártya is található rajta.

    • Processzor:

      • Az aritmetikai és logikai egységben (ALU) történik az adatok feldolgozása.

      • A vezérlő egység (CU) feladata pedig az önállóan működő részegységek munkájának összehangolása.

      • A regiszter processzorba beépített nagyon gyors elérésű, kisméretű memória.

      • A buszvezérlő irányítja a regisztert és más adattárolókat összekötő buszrendszer. A busz továbbítja az adatokat.

      • cache (gyorsítótár) a processzorba, vagy a processzor környezetébe integrált memória

      • Processzor jellemzői: sebesség, magok száma, hány adattal tud műveletet végezni

  • Memória:

    • ROM - Read Only Memory, csak olvasható

    • RAM - Random Access Memory, írható és olvasható

    • Swap - virtuális memória

  • Buszrendszer: a buszrendszer a részegységek közötti adatforgalom szállításának eszköze

  • Tápegység: a 220V-os hálózathoz csatlakoztatva biztosítja a megfelelő egyenfeszültségeket és elektromos energiát a belső egységek számára

  • Háttértár: (HDD - Hard Disk Drive, SSD - Solid State Drive) a programok, és adatok tárolását végzi. Nagy méretük és lassúságuk (főleg HDD) jellemző. Frekvenciájukat Hz-ben, méretüket megabájtban adjuk meg.

  • Hűtés: számítógépes alkatrészek hűtésének gyakori eszköze a hűtőborda, ami sok hőt elvezet, valamint a hűtőventilátor, ami a légmozgást biztosítja.

  • Ház: A számítógép alkatrészeit védi a mechanikai sérülésektől

  • Perifériák:

    • Bemeneti perifériák:

      • billentyűzet: vezetékes/nélküli, nyelv, numerikus gombok, funkciógombok, váltógomb

      • egér: optomechanikus(golyós), optikai vagy lézeres

      • érintőpad

      • érintőképernyő

      • kormány

      • szkenner

      • mikrofon

      • webkamera

    • Kimeneti perifériák:

      • monitor: katódsugárcsöves (CRT) vagy folyadékkristályos (LCD). Jellemzője a képátmérő, felbontás, színek száma és a képfrissítési frekvencia

      • nyomtató: mátrix, tintasugaras, lézer, vagy hőnyomtató

      • hangszóró

A ma jellemzően használatos monitorfajták és ezek működési elve

  • CRT: egy megfelelően kialakított vákuumcsőben mágneses mezővel vezérelt vékony elektronsugár (soronként) rajzolja ki a képet egy foszforeszkáló képernyőre. Az elektronsugár hatására a foszforeszkáló anyag világít. Nagy a színmélységük, gyors a képfrissítésük és olcsók.

  • LCD: a működési elv alapja, hogy bizonyos folyadékkristályok elektromos térerő hatására változtatják optikai tulajdonságaikat, fényáteresztő képességüket. Alacsony fogyasztásúak, laposak, viszonylag könnyű nagyobb átmérőjű kijelzőt készíteni, nem villódznak, nem sugároznak.

A ma jellemzően használatos nyomtatási technológiák jellemzői

  • Mátrix: a papír előtti festékszalagot kis elektromágneses tűk (9/24 db) ütögetik. Szinte sehol nem használjuk

  • Tintasugaras: a porlasztó a tintapatronból tintacseppeket fúj a papírra

  • Lézer: egy speciális, szelénnel bevont hengert tartalmaz; a lézersugár által érintett pontokra tapad a poralapú festék, melyet a henger közel 200°C-kal papírra éget

    • tintasugaras-, és lézernyomtatókat mind otthoni, mind munkahelyi/nyomdai környezetben megtalálhatjuk.

  • Hő (termikus): speciális papírtekercset (hőpapír) használ; a papír fehér bevonata hő hatására megfeketedik; egy idő után eltűnik róla a nyomtatás. Hőnyomtatókkal főleg blokknyomtatásnál találkozhatunk

  • Jellemzőik:

    • felbontás (DPI): képpontok hüvelykenként

    • nyomtatási sebesség (lap/perc)

    • memória (byte)

A ma jellemzően használatos háttértárak

  • Merevlemez: másként winchester, légmentesen lezárt térben egy tengelyen több merev fémlemez mágnesezhető felülettel

  • Félvezető elvű háttértárak: SSD (Solid State Drive), (pendrive, SD-kártya)

  • Compact Disk(CD): a CD műanyag korong, melyen alumínium vagy arany fényvisszaverő réteg helyezkedik el, ezen sorjáznak a bitek (világosabb vagy sötétebb mélyedések, pit-ek). A leolvasása lézerfénnyel történik. Fajtái:

    • CD-ROM: csak olvasható lemez, a gyártás során viszik rá az adatokat

    • CD-R(Recordable): csak egyszer írható, fókuszált erős lézerfény égeti be a biteket.

    • CD-RW(ReWriteable): írható, törölhető, újraírható

Számítógép karbantartása

  • A tápegység ventilátora a levegővel együtt a port is beszívja a gépházba, ahol az leülepszik az alkatrészekre. A porréteg akár rövidzárlatot is okozhat. Ezért indokolt - a körülményektől függő időközönként - kitisztítani a gépházat.

  • A számítógép belsejét páramentesített, sűrített levegővel portalaníthatjuk. Csuklószíjas földelést érdemes alkalmazni, hogy sztatikus kisülést elkerüljük.

  • A billentyűzet tisztítása történhet tisztítószeres ruhával, szivaccsal, porgyűjtő zselével.

  • A monitor tisztítása speciális vegyi anyaggal, kellő óvatossággal végezhető

  • Szállítás biztonságos, ütésálló csomagolásban

Számítógép részeinek csatlakoztatása, üzembe helyezése

  • A csatlakozó helyek a monitor és a számítógép hátoldalán vannak. Csatlakoztatásnál alapelv, hogy mindent oda kell dugni, ahova simán, erőltetés nélkül belemegy. A csatlakozók általában úgy vannak kialakítva, hogy csak a neki megfelelő dugóba (és azt is egyféleképpen) lehet bedugni.

  • Ügyelni kell a megfelelő tápegység választására (erős géphez nagyobb teljesítmény kell), megfelelő hűtésre, nem ajánlott túl melegben, kis helyen futtatni a gépet órák hosszat. Vihar, villámlás esetén érdemes azonnal kikapcsolni és menteni mindent, majd áramtalanítani.

Hálózatok

  • A hálózatok a szerverek, személyi számítógépek és munkaállomások közti kommunikációt valósítják meg.

  • Kiterjedés szerinti csoportosítás:

    • LAN (Local Area Network) helyi hálózat.

    • WAN (Wide Area Network): nagy távolságokat áthidaló hálózat.

    • MAN (Metropolitan Area Network) városi hálózat

  • Topológia szerinti csoportosítás

    • Sín: Minden elem egy kábelre van felfűzve, mely a két végén lezáró elemmel van ellátva.

    • Gyűrű: A hálózat elemei olyan átviteli közeghez kapcsolódnak, melynek eleje és vége ugyanaz, vagyis egy kört alkot.

    • Csillag topológia: minden munkaállomás egy elosztóhoz (hub/switch) kapcsolódik.

    • Fa topológia: hasonló a sín elrendezéshez, azzal a különbséggel, hogy a fa elrendezés több csomópontból álló ágakat is tartalmaz.

    • Háló topológia: a háló kialakításánál minden gép közvetlen összeköttetésben áll az összes többi géppel.

A hálózati kialakításhoz szükséges eszközök

  • Szerver: nagy teljesítményű, tárolókapacitású és folyamatos üzemű számítógépek, melyek szolgáltatásokat nyújtanak a többi gép számára

  • Kliens (munkaállomás): az a számítógép mely igénybe veszi a hálózati szolgáltatásokat

  • HUB: elosztók, a kapott jelet a megfelelő címre továbbítja (pl. csillag topológiánál)

  • Switch: hasonló a hub-hoz, de már okosabb eszköz, mert megjegyzi, melyik portjához "ki" kapcsolódik, így nem az összes portra, csak a címzett portjára küldi el a csomagot.

  • Router: útválasztók, forgalomirányítók, melyek az azonos hálózati protokollt használó hálózatok csomópontjai közötti lehetséges útvonalak közül megpróbálják az ideálisat kiválasztani. Ők osztják ki az IP-címeket is.

  • Hálózatok közeg:

    • Koaxiális kábel: könnyen installálható, népszerű adatátviteli közeg.

    • Csavart érpár: szigetelt rézdrót, amelyet épületeken belül vagy épületek között 10 km vagy ennél kisebb távolság áthidalására használnak.

    • Árnyékolt csavart érpár: hasonló az előbbihez, de az elektromágneses zavarások elleni védelem miatt a két vezeték körül fémárnyékolást tartalmaz.

    • Optikai kábelek: vékony üveg- vagy műanyag szálak, melyen keresztül a fényt vezetik. Bár az előzőeknél jóval bonyolultabb installálásuk, gyorsan terjednek, mivel jóval gyorsabbak