Transcript A számítógép felépítése

A számítógép
felépítése
Készítette: Vígh Zoltán
2008
Neumann János (1903-1957)
Matematikus,
fizikus
 A számolás
gépesítésével
foglalkozott
 Neumann elv
(1945 – EDVAC)

A számítógép felépítése
2
Neumann elv
1.
soros utasítás (utasítások végrehajtása időben
egymás után történik)
2.
3.
4.
5.
6.
kettes (bináris) számrendszer használata
belső memória (operatív tár) használata a
program és az adatok tárolására
teljesen elektronikus működés
széles körű felhasználhatóság
központi vezérlőegység alkalmazása
A számítógép felépítése
3
A számítógép felépítése
Számítógép
Központi
egység
(alaplap)
Központi
feldolgozó
egység (CPU)
Memória
ROM
RAM
Perifériák
Bővítőkártyák
Videokártya
Hangkártya
Hálózati
kártya
Bemeneti
eszközök
Billentyűzet
Egér
Mikrofon
Képolvasó
Webkamera
A számítógép felépítése
Kimeneti
eszközök
Monitor
Nyomtató
Hangszóró
Fejhallgató
Tárolóeszközök
Merevlemez
Hajlékonylemez
CD-ROM
DVD-ROM
Pendrive
Memóriakártyák
4
CPU
Central Processing Unit
 Központi Feldolgozó Egység

(Control Unit) - vezérlőegység
 ALU (Arithmetical and Logical Unit) –
aritmetikai logikai egység
 regiszterek – utasítások tárolása
 CU
A számítógép felépítése
5
CPU

Feladata:



a belső, elektronikus adattárban lévő programok utasításainak
beolvasása, értelmezése és végrehajtása
biztosítja a számítógép egységeinek a vezérlését
Jellemzői:






sebesség: a végrehajtott utasítások száma másodpercenként
(MIPS = Millions of Instruction Per Second)
órajel frekvencia (MHz, GHz)
adat-, címbusz szélessége (bit)
utasításkészlet (RISC, CISC)
tokozás (lábkiosztás) - foglalat típusa
hűtés (hűtőbordák, ventillátor)
A számítógép felépítése
6
CPU

Moore szabály:
 tranzisztorok
száma 18
hónaponként
megkétszereződik
 azaz: változatlan áron
évről évre egyre
nagyobb teljesítményű
számítógépet
kaphatunk
A számítógép felépítése
7
CPU tokozás
DIP
LCC
PGA
SPGA
QFP
SEC
A számítógép felépítése
8
CPU hűtés
A számítógép felépítése
9
Processzortípusok

PC, PC/XT
 1972,
8008-as, 8080-as
 1978, 8086-os, 8088-as, 10 MHz
 1983, 80168-as, 80188-as, 16 MHz

PC/AT (286)
 1984,

80286-os, 20 Mhz
PC/AT (386)
 1985,
80386-os, 4 Gbyte memória kezelése, 33 Mhz
A számítógép felépítése
10
Processzortípusok

PC/AT (486)
 1989,
80486-os, párhuzamos végrehajtás, cache
beépítése, 50 MHz
 1992, DX2 jelű változat, az órajel sebességének
duplájával működött
 1994, DX4 jelű változat, az órajel sebességének
háromszorosával működött
 hűtés fontossága

Pentium, Pentium Pro, MMX
 1995,
64 bites adatbusz, 200 MHz órajel frekvencia
A számítógép felépítése
11
Processzortípusok

Pentium II, Xeon
 1997, Slot 1 foglalat, 2 cache gyorsítótár
 Xeon szerverekbe szánt változat

Celeron, Celeron A
 1998,
a Pentium II olcsóbb változata, L2 cache a
processzorba építve, teljesítménye jól tuningolható

Pentium III, IV
 2001,

Pentium II továbbfejlesztése
Pentium M
 Noteszgépekhez
készült processzor
A számítógép felépítése
12
Memória
Tartalmazza a végrehajtás alatt álló
program utasításait, valamint adatait.
 Jellemzői:

 tárkapacitás
(Gbyte)
 memóriarekesz mérete
 adatelérési idő
(ns: nanoszekundum 1 ns = 10-9 sec)
A számítógép felépítése
13
Memória típusai

RAM: írható, olvasható (tápfeszültség
nélkül tartalma elveszik)
– dinamikus RAM
 folyamatos frissítést igényel
 lassú
 olcsó
SRAM – statikus RAM
nem kell frissíteni
gyors
drága  cache
 DRAM
A számítógép felépítése
14
Memória típusai


ROM (Read Only Memory): véletlen elérésű tár
gyárilag programozott (feszültség nélkül is
megőrzi az adatokat)
 PROM: a felhasználó által egyszer programozható
 EPROM: a felhasználó által programozható, UV
fénnyel újraírható
 EEPROM: felhasználó által programozható,
elektromosan törölhető
 EEPROM-Flash: írás, olvasás sebességét tekintve
RAM-hoz hasonlóan működik
A számítógép felépítése
15
Memória típusai

Cache
 gyorsítótár
 igen
gyors működésű
 a processzor várakozó állapot nélkül eléri a
tartalmát
 ma a processzorral egy tokban helyezkedik el
 L1 mérete 4-32 KB
 L2 mérete 128-512 KB
A számítógép felépítése
16
Memória típusai

Flash
 újraírható
félvezető memória
 megőrzi az adatokat kikapcsolás után is
 széleskörűen alkalmazható, pl:
digitális fényképezőgép
 BIOS
 PenDrive

A számítógép felépítése
17
BIOS




Basic Input/Output System
Alapvető funkciókat biztosító szoftver a ROMban.
Az alaplapba ültetett, nem törölhető ill. írható.
Feladatai:
 a számítógép egységeinek ellenőrzése
 a hibát különféle sípolással (bip) jelzi
 alapfunkcióinak irányítása
 gépi szintű folyamatok vezérlése
 kapcsolatot teremt a gép és az ember között
 az operációs rendszer kulcselemeinek betöltése
A számítógép felépítése
18
A jövő memóriái




egyre nagyobb tárolókapacitás
(Tbyte – Tera)
egyre gyorsabb adatelérési sebesség
Molekuláris és bio memóriák
Bakteriohodopsin
A jelenleg már folyó kutatások alapján 1/2000 nanoszekundumra van
csak szükségük a molekuláknak az állapotváltozásokhoz és
kb. 30 Gbyte/cm3 -es lehet az adatsűrűség határa. Egyetlen
hátrányuk, hogy a kb. 5 évig életképesek.
A számítógép felépítése
19
Alaplap
Az egyes eszközök közötti kapcsolatot
biztosítja.
 Rajta található:

 Mikroprocesszor
 Memória
 ROM BIOS
 Billentyűzetvezérlő
 slot-ok (bővítőkártyák
fogadására szolgáló
csatlakozók)
A számítógép felépítése
20
Alaplap
A számítógép felépítése
21
Alaplaphoz csatlakoztatható
kártyák
videokártya (felbontóképesség és
színmélység)
 hangkártya (hangok visszaadása, illetve
hang digitalizálása)
 hálózati kártya

A számítógép felépítése
22
Csatoló felületek

ISA (Industry Standard Architecture)
 régi,

elavult
EISA
 videokártyákhoz,

PCI
 33

nem terjedt el
MHz, perifériák közvetlen kommunikációja
AGP (Accelerated Graphics Port)
 videokártyákhoz,
adattal való folyamatos ellátásra
A számítógép felépítése
23
Csatoló felületek

IDE, ATA
 CD,

DVD meghajtók csatlakoztatására, master - slave
SATA
 soros

ATA, gyorsabb, kisebb feszültséggel működik
SCSI (Small Computer System Interface)
 rugalmas
csatlakoztatás, nyomtatókhoz,
scannerekhez, gyors, drága

USB (Universal Serial Bus)
 általános
célú csatolófelület, tápfeszültséget tartalmaz
A számítógép felépítése
24
Csatoló felületek
IDE/EIDE csatlakozó és kábel
SATA kábel és csatlakozó
A számítógép felépítése
25
Portok

Soros port
 Az
adatok
bitenként sorban,
egymás után
áramlanak át rajta
 9 és 25 tűs változat
 Szabványos neve:
RS-232
A számítógép felépítése
26
Portok

Párhuzamos port
 Több
éren
egyszerre zajlik a
bitforgalom
 25 és 36 tűs
változat
 szkenner, nyomtató
A számítógép felépítése
27
Portok

PS/2, AT port
 PS/2:
billentyűzet
és egér csatlakozó
 AT: régi
billentyűzet
csatlakozó
 PS/2-AT
átalakítható
A számítógép felépítése
28
Portok

USB port
 Universal
Serial Bus
 USB gyökérhub
maximálisan 127
eszközt tud kezelni
 A és B típusú
csatlakozók
 Majdnem minden
eszközt lehet rá
csatlakoztatni
A számítógép felépítése
29
Portok

FireWire
 IEEE1394
 400,
800Mbps

PnP
 Digitális kamerák
jellemző
csatlakozója
A számítógép felépítése
30
Portok

Képernyő portok
 VGA:
régi, analóg
monitorokhoz
 DVI (digital Video Interface)
 Dvi-sub: TFT monitorokhoz,
átalakítható VGA-ra
 TV-kimenetek: Composite, Svideo
A számítógép felépítése
31
Buszrendszer
Kapcsolatot teremt a CPU, a memória és
a perifériák között.
 címbusz, adatbusz, vezérlőbusz
 jellemzői:

 címzések
 adatszélesség
 sebesség
A számítógép felépítése
32
Háttértárolók



Nagy adatmennyiség tárolására alkalmas
Energia nélkül is megtartják a jeleket
Adattárolási elv szerinti csoportosítás
– lyukszalag, lyukkártya
 Félvezető – RAM, ROM, pendrive, flash kártya
 Mágneses – szalag, merev-, hajlékony lemez
 Optikai – CD, DVD, BlueRay
 Elektronikus tárak
 Egyéb – LS-120, ZIP drive
 Mechanikus
A számítógép felépítése
33
Mechanikus tár
lyukkártya
 lukszalag

A számítógép felépítése
34
Mágnesszalagos tár




1960-as évek, BASF cég
Tárolókapacitása: 60-525 Mbájt
Működése hasonlít a
magnókazettához, az adatokat
analóg vagy digitális módon
rögzíti.
Az adatok hosszú távú
rögzítésére a jelek torzulása miatt
nem alkalmas.
A számítógép felépítése
35
Cserélhető mágneslemezes tár



Kör alakú műanyag vagy fém lemezre felvitt, jól
mágnesezhető réteg bitenként rögzíti az
adatokat.
Az író olvasó fejet egy léptető motor mozgatja a
lemezen sugárirányban.
A lemezen sávokat és szektorokat alakítanak ki,
e kettő tartja nyilván az állományok fizikai helyét
a lemezen.
 Sávok: koncentrikus gyűrűk
 Szektorok: a sávok kisebb ívdarabjai
A számítógép felépítése
36
Cserélhető hajlékonylemez
meghajtó


FDD (floppy disk
drive)
Két méret:
½ inch – 1,44 Mbájt
 5 ¼ inch – 1,2 Mbájt
3

Elavult, az új
konfigurációk nem
tartalmazzák.
A számítógép felépítése
37
Merevlemez







HDD (hard disk drive)
Mágneses elvű
Partíciókra van osztva legkisebb egység a
cluster
Fordulatszáma 5400,
7200, 10000 rpm
Kapacitása 80-600 GB
Töredezhetnek a fájlok
RAID – Redundant Array
of Inexpensive Disks
A számítógép felépítése
38
Merevlemez
zárt
 ténylegesen merev
 compact csomagolás, pára és pormentes
 nagy írássűrűség
 általában nem egy, hanem több
egymással párhuzamos lemezből áll

A számítógép felépítése
39
Merevlemez szerkezete
A számítógép felépítése
40
Merevlemez
A számítógép felépítése
41
Optikai tárak
CD-ROM, CD-R, CD-RW
 Tároló kapacitás:

 650MB
 700MB

- 74min
- 80min
Spirálban ír, ezért az adat helye:
 perc:másodperc:századmásodperc

Írásmód:
 mode1
 mode2
(hibajavító)
(nyers)
A számítógép felépítése
42
Optikai tárak

CD (Compact Disk)
 1980,
Philips és Sony fejlesztés
 nagy kapacitás, digitális tárolás
 az olvasó fej belülről kifelé halad
 az információt lézerfénnyel rögzítik, pit-ek (gödrök) és
land-ek (szigetek)
 polírozott üveglemezre fotólakkot visznek fel
 átmérő – 120 mm (létezik 80 mm-es is)
 kapacitás: 640 Mbyte (70 perc)
A számítógép felépítése
43
Optikai tárak
 CD-ROM
csak
olvasható
 CD-R
egyszer
írható
 CD-RW
újraírható,
törölhető (kb 2000-szer)
a CD olvasók nehezebben olvassák
A számítógép felépítése
44
Optikai tárak

DVD (Digital Video Disc)
 eredetileg
képek tárolására
készítették
 Sokoldalú digitális lemez (Digital
Versatile Disk): multimédia,
mozgókép, zene, adat egyaránt
rögzíthető
 működése és felépítése hasonlít a
CD lemezére
 rövidebb hullámhosszú lézert
használ, így több adat fér el rajta
A számítógép felépítése
45
Optikai tárak
DVD szabványok:
 DVD5
 egyrétegű,
egyoldalas lemez
 kapacitása: 4,7 Gbyte

DVD9
 kétrétegű,
egyoldalas lemez
 kapacitása: 8,5 Gbyte

DVD10
 kétrétegű,
kétoldalas lemez
 kapacitása: 9,4 Gbyte
A számítógép felépítése
46
Optikai tárak

Blue Ray
 az
adatokat (kék) lézersugár írja fel és
olvassa ki
 25-50 GB kapacitású.
 az adatok nem koncentrikus
körökben helyezkednek el,
hanem körkörös
spirálvonal mentén
A számítógép felépítése
47
Elektronikus tárak

USB tár
 Előnye,
hogy az adatok parányi helyen elférnek és
külső ártalmakra sem érzékeny.
PenDrive
 USB key
 Flash Drive
 memóriakártyák

A számítógép felépítése
48
Elektronikus tárak
Memóriakártyák
 Fajtái:








CompactFlash (CF)
xD Picture Card
SmartMedia (SM)
Secure Digital (SD)
MultiMediaCard (MMC)
Memory Stick (MS)
Memory Stick PRO (MS PRO)
A számítógép felépítése
49
Egyéb tárak

ZipDrive (tárolókapacitása: 100 MB)
 ma

már alig használják
LS-120 vagy a:drive (tárolókapacitása:
120 MB)
A számítógép felépítése
50
Összehasonlítás

Floppy-ra:
1

db színes kép, vagy 600 oldal gépelt szöveg fér
CD lemezre:
 500
db színes kép, vagy 300 000 oldal gépelt szöveg
 72 percnyi film, vagy 120 perc zene fér

DVD lemezre:
 Egy
teljes mozifilm nyolcnyelvű szinkronnal és
menüvel fér
A számítógép felépítése
51