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!