Transcript Letöltés
2. előadás Műszaki informatika, 2014 Jegyzet • • • • A ppt a web-en nem minden! Fontos a saját jegyzet Informatika építőmérnököknek jegyzet Átdolgozott előadások Előző órán • • • • • Tárgy ismertető, követelmények Számítástechnika történelme Információ/informatika Számítógép típusok Alkalmazási példák Informatika? Óravázlat • • • • • • Helyzetkép az informatikában A számítógép hardver-szintű felépítése Adatbevitel és megjelenítés eszközei Számítógépes hálózatok kialakítása Internet Cloud computing Helyzet- és jövőkép • Számítási teljesítmény • Holdra szállás és okostelefonok • Desktop világ • WEB-es alkalmazások • Mobil platformok – HW – Kommunikáció • Cloud computing Hardver (Hardware) • Számítógép? – Mainframe, workstation, PC, Laptop, PDA – Tablet, Telefon, Phablet • Számítógép fizikai összetevőinek összessége: – – – – – – Ház, táp Alaplap Processzor Memória Portok, kártyák, háttértárolók, meghajtók Perifériák Számítógép felépítése Monitor HDD, FDD, CD, DVD, etc. CPU, Memória Billentyűzet, egér, etc. Nyomtató, plotter Ház • Különböző méretek, variálhatóság, elrendezés • Aktív-passzív hűtés • Legtöbbször fémből készül • Gombok, meghajtók; portok, csatlakozók Táp • • • • • 300-1000W, méretezés! Redundáns táp, szervertápok GPU külön energia-ellátás Szünetmentes táp Wake on LAN üzemmód Alaplap (mother board) • Áramköri lap, általában ezen helyezkednek el a – Processzor – Memória – Csatlakozók, slotok a kártyákhoz, portokhoz, meghajtókhoz • Fenti szerkezeti egységek fizikai és logikai kapcsolatát biztosítja Alaplap • Megszabja az alkalmazható processzorok, memóriák típusát, bővítőkártyahelyek számát stb. • Buszrendszer – ISA, VESA, PCI, AGP (1×-8×), PCIE (1x–16x) – Sebesség, adatszélesség • Lapkakészlet (Chipset) • Intel, VIA, nVidia Processzor (CPU) • Bemeneti eszközöktől érkező információ feldolgozása, átalakítása és küldése a kimeneti eszközökre. Feladatok: – kapcsolattartás a perifériákkal – adatforgalom perifériákkal – matematikai műveletek – számítógép működésének vezérlése – memóriaműveletek kezelése (írás, olvasás) • DMA Processzor • Sebesség – Órajel – Magok száma – CPU-k száma • Hűtés – Processzor (egy, illetve többmagos) hűtés – Ház hűtés • Intel, AMD, mobil processzorok Memória, ROM • ROM: Kikapcsolás után is őrzi az adatokat, de csak olvasható – EPROM/EEPROM: felhasználó által is írható memória, pl. autók motorvezérlő számítógépében • BIOS – – – – Oprendszer betöltése, eszközök azonosítása (booting) Módosítható beállítások Elavult technológia Backup-BIOS Memória, RAM • RAM: Adatok korlátozott idejű tárolása – operatív tár • Processzor innen olvassa be az adatokat, programokat • RAM és CPU közti gyors elérésű tár: CACHE • Pentiumokkal együtt: SDRAM, nagyobb kapacitás, buszsebesség • DDR SDRAM, RDRAM, DDR2, DDR3… Adattárolók I. • Merevlemez: SSD vs. HDD Forrás: CHIP SSD Winchester Kapacitás 500GB 2TB Tájékoztató ár 60 000 Ft. 20 000 Ft. Ár/GB ~120 Ft. ~10 Ft. Max. írási sebesség 200-500 MB/s 50-120 MB/s Elérési idő 0.07 ms 14.8 ms Zajszint - 1,1 Fon Fogyasztás ~2 Watt ~6 Watt • Tömeg, hőtermelés, meghibásodás, betöltési idő • RAID Adattárolók II. • Floppy/ZIP – MB/100MB • CD/DVD/Blu-ray – 600MB-5GB-50GB • Flash memória – 256MB-32GB-(256GB) • NAS – Elérés, tükrözés • Hálózat, cloud – Szolgáltatás díja Portok • Soros – Bitenkénti átvitel (pl. egér, modem), 230KBit/s – Egyszerre csak egy irányban történhet adatáramlás • Párhuzamos – Byte-onkénti átvitel (pl. nyomtató) • PS/2 – Egér, billentyűzet • SCSI – 40 Mbit/s (Ultra3: 160MByte/s) • SATA, eSATA – 3-6Gbit/s Portok • USB – 480 Mbit/s (USB 2.0) – 5 Gbit/s (USB 3.0) • Firewire (IEEE 1394) – 400 Mbit/s – 12V • IrDA Perifériák • Input – Billentyűzet – Egér • Digitális toll • Játékvezérlők – Szkenner – Digitalizáló tábla – Kamera • Output – Monitor • CRT • LCD, TFT, OLED – Nyomtató/plotter • tintasugaras • lézer – Projektor Laptop • • • • • Méret/kijelző Portok Drive-ok Bővíthetőség Kivitel (ipari, irodai, üzleti stb.) Mobil eszközök • Telefon, tablet, phablet • Bluetooth, USB, HDMI, Wi-Fi, 3G/LTE lehetőség • Kijelző: 3-6” (telefon), 6-10” (tablet) – HD, Retina, 3k, 4k stb. • Több magos processzorok, memória, háttértár • Különböző operációs rendszerek, alkalmazások BME Superman • A klaszter egy fejgépből, valamint 30 számítóegységből áll. Minden gép 2 darab 6 magos, Intel Xeon X5660 CPU-t, valamint 48 GB memóriát tartalmaz. Két számítóegység további 2-2 Nvidia Tesla M2070 típusú GPGPU-t is tartalmaz. Ezzel a gép elméleti teljesítménye (Rmax) kb. 4+2 TFLOP/s. • A fejgép 34 TB hasznos diszkterülettel rendelkezik, ami minden számítóegységről 10Gib/s sávszélességű Ethernet hálózattal érhető el. Számítógépes hálózatok Hálózat fogalma: Számítógépek, perifériák és a gépeken futó programok (hálózati szoftver) együttese, amelyek egymással összeköttetésben állnak. Egymással összekötött számítógépek között adat áramlik (adatforgalom). A hálózatok alapvetően kétirányúak, vagyis minden létrejött kapcsolat során az adatok mindkét irányban áramlanak. Hálózatba kapcsolás előnyei • Erőforrás-megosztás: adatok, eszközök, programok elérése • Költség-csökkentés: pl. hálózati nyomtató • Működési megbízhatóság: egy eszköz kiesése esetén másik léphet helyébe • Központi adatbázisok használata • Kommunikáció • Adatmegosztás, pl. WebGIS • Cloud-computing Hálózatba kapcsolás hátrányai • • • • Függés a hálózati kapcsolattól Adatbiztonság Költségek Hibák lehatárolása Hálózatok kiterjedése • LAN (Local Area Network) – Általában egy intézmény, néhány épület… – Nagy sebesség, biztonság – Topológia: sín, csillag, gyűrű, fa, hibrid – WLAN, WiFi (IEEE 802.11) • WAN (Wide Area Network) – Országos vagy földrészek közötti, pl. internet H-bone • www.niif.hu Internet történelem I. • • • • • • • 1964: az ötlet (Paul Baran) 1969: Arpanet, USA 1978: IPv4 protokoll 1984: első „valós email” 1984: domain-nevek 1989: ISDN 1989: HTML, www Internet történelem II. • • • • • • • • 1991: Gopher 1992: első böngésző: Mosaic 1994: Netscape 1995: webshop (pl. Amazon) 1998: Google 2000: online árverések (ebay, vatera stb.) 2000: Cloud szolgáltatások 2004-2005: webkettő – Facebook (2004), youtube (2005)… TCP/IP • Transmission Control Protocol/Internet Protocol • Alkalmazási- (pl. http, ftp, pop3, smtp); Szállítási- (pl. TCP, UDP); Hálózati (internet)- (pl. IPv4, IPv6); Adatkapcsolati (pl. ethernet, wifi); Fizikai réteg • Kliens adatcsomagot küld a szervernek, szerver az adatcsomagot azonos méretű frame-ekre bontja, melyek tartalmazzák a kliens és szerver címét is. – Darabolás, ellenőrzés, címzés, élettartam TCP/IP • IP cím – IPv4: 32 bites címzés – IPv6: nagyobb, 128 bites címtartomány, pl: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334 • Gyakorlatilag kimeríthetetlen: számos hálózati eszköz kaphat ip címet • whatismyv6.com – Átállás, párhuzamos működés • Domain nevek – DNS A WEB; www • • • • Internet hipermédia felülete WEB2 URL Protokollok: – http (HyperText Transmission Protocol); https (~ Secure); ftp (File Transfer Protocol); etc. • HTML; XML… Browser • IE, Firefox, Chrome, Safari, Opera… Email • 1972: első internetes alkalmazás • Levelező programok – MS (Outlook), Mozilla (Thunderbird), Foxmail, Opera stb. • Webmail – gmail.com, freemail.hu, yahoo.com, hotmail.com stb. • Protokollok: SMTP; POP3, IMAP etc. Hálózati eszközök • Hub • Switch • Router E-világ • • • • • eKormányzat (e-government) eOktatás (e-learning) eBiztonság (e-security) eKereskedelem (e-commerce) eBank Cloud computing - az alapelv • Adatok, programok, rendszerek a felhőben • Elérés egy kliensről – egyre vékonyabb kliensek • Példa: szolgáltatás Kliens Webböngésző (+ plugin) Szerverfarm Adatok Számítási kapacítás (GRID) Történelem • • • • • 1950-es évek: mainframe gépek; time-sharing 1990-es évek: VPN 2000-es évek eleje: dot.com lufi 2000-es évektől: CC, pl. AWS 2011: Chromebook Kapcsolódó tudományterületek, technológiák Elosztott rendszerek Párhuzamos rendszerek Hálózati rendszerek Virtualizáció Adatbázisok Biztonság Griddel kapcsolatban Processzek (szolgáltatások) közötti biztonság (pl. kernel – védett mód) Adat biztonság, kriptográfia (pl. RSA, MD5), adat helyreállítás (pl. mágnes szalag, RAID) Adathozzáférés kezelése (Privacy) Virtualizáció • Korábban: egy feladat egy szerver – rossz erőforrás kihasználtságot jelent – szükséges kapacitás kiépítése költséges • Egy gép – több feladat. De hogyan? – a virtualizáció révén a logikai erőforrások (alkalmazások, operációs rendszerek, tárterületek) elválasztása egymástól. • Ennek végső formája a számítási felhő. Virtualizáció – cloud computing révén megoldható feladatok • Nagy méretű, jól paraméterezhető, megbízható, magas rendelkezésre állást megvalósító rendszer létrehozása • Erőforrások dinamikusan történő optimális kiosztása • Frissítések, javítások, szerver karbantartás megoldása • Néhány hypervisor: VMware, Microsoft Hyper-V, Xen • Példák: Pixar, csúcsidőszakos weblapok, Neptun, NAV stb. • Szabványosítás: IEEE P2302 A CC felosztása • Privát számítási felhő (private cloud) • Infrastrukturális számítási felhő (Infrastructure as a Service) – pl. AWS • Platform-alapú számítási felhő (Platform as a Service) – pl. Windows Azure • Szoftver-alapú számítási felhő (Software as a Service) – pl. Gmail, Hotmail, Salesforce IaaS Előnyök Skálázhatóság a hardver szintjén, méretgazdaságosság A hypervisorig terjedően naprakész A hypervisorig professzionálisan üzemeltetett Mindig elérhető Bármilyen program futtatható benne – amit persze a virtuális gép enged Hátrányok: Rendszerfelügyelet Naprakészség az operációs rendszertől felfelé lévő szinten Paas • Infrastruktúra plusz pl. operációs rendszer, fejlesztői eszközök, adatbázis, webszerver • Előnyök – Az operációs rendszerek és/vagy adatbázis kezelő szintjéig a naprakészsége biztosított – A rendszer megbízható, mivel külső és nagy cég üzemelteti – Könnyen skálázható a hardver szintjéig. • Hátrányok – Az alkalmazás naprakészsége, helyességének a biztosítása a mi feladatunk – Biztonság: az adatok egy külső cég birtokában vannak Saas előnyök • Teljes kész infrastruktúra és szoftver megoldás • A pénzügyi és teljesítményi adatok könnyen skálázhatóak: méretgazdasságosság • Állandóan naprakészek • Helyfüggetlen Saas hátrányok • Testre szabhatóság: cégek nem tudják saját szoftvereiket testre szabni egyedi megoldásaikkal. Egy hiba esetén nem tudnak beavatkozni. • Személyiségi jogok, biztonság: Nem tudni hogy kezelik az adatokat a szolgáltatók (üzleti titok). Továbbá az adatok titkosítási módja is kérdéses. Ez a legnagyobb probléma: elutasítók 50 %-a ezt emeli ki. Rövidítések IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers GPU – Graphics Processing Unit ISA – Industry Standard Architecture VESA – Video Electronics Standard Association PCI – Peripheral Components Interface IDE – Integrated/Intelligent Drive Electronics AGP – Accelerated Graphics Port IrDa – Infrared Data Association BIOS – Basic Input-Output System CPU – Central Processing Unit RAM – Random Access Memory ROM – Read Only Memory EPROM/EEPROM – (Electrically) Erasable Programmable Read Only Memory SDRAM – Synchronous Dynamic Random Access Memory DDR SDRAM - Double Data Rate SDRAM CRT – Cathode-Ray Tube LCD – Liquid Crystal Display TFT – Thin Film Transistor • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • DDR SDRAM - Double Data Rate SDRAM CRT – Cathode-Ray Tube LCD – Lyquid Crystal Display TFT – Thin Film Transistor SMTP – Simple Mail Transfer Protocol NIC – Network Information Center TCP/IP – Transmission Control Protocol / Internet Protocol DNS – Domain Name System DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol FTP – File Transfer Protocol HTML – HyperText Markup Language XML – eXtensible Markup Language HTTP – Hypertext Transfer Protocol LAN – Local Area Network WAN – Wide Area Network URL – Unified Resource Locator WWW – World Wide Web POP3 – Post Office Protocol version 3 IMAP – Interactive Mail Access Protocol WiFi – Wireless Fidelity VPN – Virtual Private Network Ellenőrző kérdések • Mi a CPU és mik a feladatai? • Milyen input/output perifériákkal szerelné fel 10 fős építőmérnöki irodájában számítógépeit? • Milyen hardver jellemzők fontosak mobil platformokon? • Mik a hálózatok alkalmazásának előnyei/hátrányai? • Mi az a TCP/IP? • Melyek a cloud computing jellemző szolgáltatási szintjei? Röviden jellemezze őket! Köszönöm a figyelmet!