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