Informatika érettségi

A személyi számítógépek felépítése

Számítógép

Számítógépnek nevezzük azokat az elektronikus és elektromechanikus gépeket, amelyek program által vezérelve adatok befogadására, tárolására, visszakeresésére, feldolgozására és az eredmény közlésére alkalmasak.

Szoftver

A szoftver a számítógépet működtető programok (rendszerszoftverek) és a számítógépen futtatható programok (alkalmazói szoftverek) összessége. Ide tartoznak még a számítógépen tárolt adatok és a kapcsolódó dokumentációk is.

Hardver

A hardver a számítógép elektronikus és mechanikus eszközeinek összessége. Ebbe a fogalomkörbe beletartoznak a különféle kiegészítő eszközök és tartozékok is. (CPU, Memória, Alaplap, Háttértárak, Perifériák, Kábelek, Csatlakozók)

  1. A személyi számítógép sematikus felépítése

A PC (Personal Computer=személyi számítógép) főbb részei (Lsd. 1. Melléklet):

  • CPU (Central Processing Unit): központi feldolgozóegység, mikroprocesszor

  • Busz rendszer: kapcsolatot teremt a CPU, a memória, valamint az egyes perifériák között (vezetékek és vezérlő áramkörök).

  • Memória: végrehajtás alatt tartalmazza a programot, a végrehajtáshoz szükséges adatokat digitális formában. (ROM: Read Only Memory – csak olvasható); Címkézhető, írható, olvasható (RAM).

  • Merevlemez: a számítógép elsődleges háttértára, a programokat és az adatokat tartalmazza felhasználásuk előtt és után.

  • Optikai lemez: az egyik legelterjedtebb cserélhető lemezes háttértároló.

  • Egyéb:

    • Alaplap: a kisegítő áramkörök (órajel-generátor, buszrendszerek, csatoló felületek az illesztők számára) egységbe foglalása

    • Tápegység: a számítógép egyes részeit megfelelő szintű és stabilitású árammal látja el

    • Ház: fizikai egységbe foglalja a gép részeit

A gyakorlatban a CPU és a memória az alaplapon helyezkedik el. Az alaplap egy többrétegű nyomtatott áramköri lap, amelyen különböző méretű és alakú csatlakozók helyezkednek el, melyek biztosítják az összeköttetést a hardvereszközök és a processzor között. Alaplap többek között a processzort, a buszrendszereket, a kiszolgáló áramköröket, a perifériák kapcsolódásához szükséges illesztő felületeket és a tápfeszültség csatlakozását tartalmazza.

A számítógép teljesítményét alapvetően:

  1. a CPU és belső busz sebessége (a belső kommunikáció sebessége),

  2. a RAM mérete és típusa,

  3. a merevlemez sebessége és kapacitása határozza meg.

  4. Központi vezérlőegység (CPU: Central Processing Unit) és jellemzése

A központi vezérlőegységet processzornak is nevezzük. A processzor nagyintegráltságú áramköri elem. Fejlesztése során többféle tokozású és csatlakozású megoldást készítettek.

Feladata:

  1. a gép irányítása,

  2. a feldolgozási folyamatok vezérlése,

  3. az adatok feldolgozása,

  4. számítások elvégzése,

  5. a memóriában tárolt parancsok kiolvasása és végrehajtása,

  6. az adatforgalom vezérlése.

Processzor részei:

A számítógép processzora egy fizikai egységet képez, logikailag azonban két fontosabb részegységre bontható.

  1. A vezérlőegység (CU: Controll Unit):

    • a memóriában tárolt program dekódolását

    • és végrehajtását végzi.

Fontos feladata a processzor-részegységek működésének összehangolása.

  1. Az aritmetikai és logikai egység (ALU:), ami a számítási és logikai műveletek eredményének kiszámításáért felelős. Ez az egység hajtja végre azokat az utasításokat, melyeket a vezérlő egység előkészített. Néhány alapvető műveletet tud csak végrehajtani, de ez elegendő: összead, kivon, kezeli a helyi értéket (átviteli bitek), fixpontos szorzásra és osztásra, bitek mozgatására jobbra vagy balra, egyszerű logikai műveletekre képes. Minden egyéb, a processzor által elvégzendő műveletet ezekre az elemi tevékenységekre vezetünk vissza.

A mai személyi számítógépek többségében az – eredetileg az Intel által kifejlesztett – x86-os (286, 386, stb.) elvek alapján működő processzorokat találunk. A személyi számítógépekben használt Pentium, Pentium II, Celeron, Pentium III processzorok az Intel; a K5, K6, K6-2, K7 jelzésűek pedig az AMD cég termékei.

Az utasítások végrehajtásához a CPU átmeneti tárolóhelyeket, ún. regisztereket használ, amelyek gyorsabban elérhetők, mint a memória.

A processzor hűtése

A processzorok működése közben gondoskodni kell megfelelő hűtésről, amit vagy a processzorra szerelt hűtőventillátorral vagy hűtőbordával oldanak meg.

A mai processzorok olyan magas frekvencián dolgoznak, hogy egyszerűen elolvadnának az elektromos áram hőhatása miatt: ezt kell hűtőrendszerrel orvosolni. Több fajtája létezik:

  • Léghűtéses: A processzorra egy hűtőbordát szerelnek, ami elvonja a hőt, erre pedig egy hűtőventillátort, ami hűti a hűtőbordát. Ezt nevezik aktív hűtésnek. Passzív hűtésnek nevezik azt a fajta hűtést, ha a ventillátort elhagyják a rendszerből. A hűtőborda és a processzor közé szinte mindig hűtőpasztát tesznek, a jobb hőátadás érdekében. Ez általában alumínium hűtőpaszta.

  • Vízhűtéses: Csövekben vizet cirkuláltatnak, és ezt kötik rá a hűteni kívánt alkatrészre. Teljesen halk, emellett igen hatékony, ám kiépítése bonyolult és drága.

  • Egyéb hűtési fajták is léteznek, de ezek nem olyan elterjedtek, például:

    • Peltier hűtés: a processzorra egy ún. Peltier elemet raknak, és erre kerül rá egy további hűtő egység. Az elem lényege, hogy a töltés áramlása mellett hőáram alakul ki, amelynek következtében az elem egyik oldaláról a másikra vezeti a hőt → az egyik oldala hideg, míg a másik oldala forró lesz.

    • Hidrogénes hűtés

    • Hőcsöves hűtés

    • Folyékony nitrogénes hűtés

(A processzorgyártók különféle módszereket vezettek be arra, hogy ha a CPU nincs terhelés alatt, órajeléből visszavegyen, kisebb teljesítményen dolgozzon, és ezáltal kevesebb hőt termeljen. Ilyen megoldás az AMD Cool ‘n Quiet és az Intel SpeedStep technológiája is. Ezeket az eljárásokat főleg hordozható számítógépekben használják.)

Processzor jellemzői:

Sebesség:

Kétféle módon szokás megadni. Az egyik esetben az órajel frekvenciát adjuk meg, amely a processzor működését (áramköreit) vezérli. Mértékegysége a Hz és ennek többszörösei (MHz; GHz). A mai irodai számítógépek processzorainak órajel frekvenciája 2-3 gigahertz (GHz) tartományban van. (Ha az órajel például 3 GHz, akkor a processzor 3 milliárd műveleti ciklust végezhet el másodpercenként.) Egyszerű mérőszám, de az effektív teljesítménnyel kapcsolatban nem mindig mértékadó.

A másik mérőszám a teljesítmény oldaláról közelít: azt adja meg, hogy időegység alatt hány utasítást hajt végre a processzor. Mértékegysége a MIPS (Million Instruction Per Second).

Adatszó-hossz

A processzorok másik fő jellemzője, hogy hány bites adatokat képesek feldolgozni egyszerre. Az adatszó‑hossz az a legnagyobb érték, ahány biten ábrázolt adatot a processzor egyszerre feldolgozni képes. Minél nagyobb ez az érték, annál kevesebb lépésben képes egy-egy elemi adatot feldolgozni a processzor. Manapság 32 és 64 bites processzorokkal szerelik fel a gépeket.

A processzor utasításkészlete: CISC, RISC

A processzor által ismert műveletek és utasítások összességét értjük a processzor utasításkészlete alatt, azaz azon parancsok összességét, amelyet hardver szinten végrehajtani képes. Ezeket az utasításokat közvetlenül végre tudja hajtani, nem kell tovább bontania.

  • Legelőször a RISC (Reduced Instructions Set Computer), egyszerű utasításkészletet használták, ez leegyszerűsített, rövid utasításokat tartalmazott. Elsődlegesnek tekintette a sebességet, és az egyszerűséget.

  • Később a CISC-et (Complex Instructions Set Computer), összetett utasításkészletet alkalmazták, ez már több, hosszabb utasítást tartalmazott.

  • Ma már persze rengeteg utasításkészlet van, melyben keverednek a RISC, és a CISC irányelvei (Pentium, Pentium MMX, SSE 3/4, 3D now!).

  1. Memóriák és jellemzésük

A számítógép az adatok és a programok tárolására az alaplapra helyezhető memóriát használ. A memória elektronikus adattárolást valósít meg. A számítógép csak olyan műveletek elvégzésére és csak olyan adatok feldolgozására képes, melyek a memóriájában vannak. Az információ tárolása kettes számrendszerben történik. A memória fontosabb típusai a RAM, a ROM, a PROM, az EPROM, az EEPROM és a Flash memória. Sok betűszóval jelzett félvezető alapú tárat használunk a számítógépben.

    1. RAM

A RAM (Random Access Memory) véletlen elérésű írható és olvasható memória. A RAM az a memóriaterület, ahol a processzor a számítógéppel végzett munka során dolgozik. Ennek a memóriának a tartalmát tetszőleges sorrendben és időközönként kiolvashatjuk vagy megváltoztathatjuk (tetszőlegesen címezhető). A RAM-ot más nevén operatív tárnak is nevezzük.

Minden bevitt adat először a RAM-ba íródik, és ott kerül feldolgozásra. Itt helyezkednek el és ezen a területen dolgoznak az aktuálisan működő programok is. Egy-egy program indítása után a program, vagy annak egy része ide töltődik be, s a végrehajtás is innen történik.

Lényeges, hogy a RAM csak átmenetileg tárolja az adatokat, így a gép kikapcsolásakor ezek az adatok elvesznek. A RAM tehát nem alkalmas adataink huzamosabb ideig való tárolására, mert működéséhez folyamatos áramellátásra van szükség. Ha az áramellátás megszakad – például áramszünet vagy a gép kikapcsolása esetén – a RAM azonnal elveszíti tartalmát. A gép bekapcsolásakor a RAM mindig teljesen üres.

Számítógépünk teljesítményét jelentősen befolyásolhatja a RAM mérete: minél több van belőle, annál gyorsabb lesz a gépünk. Az alaplap típusa azonban meghatározza, hogy maximálisan hány MB memória használható.

A RAM-ok szerepe az utóbbi évtizedben jelentősen átértékelődött.

  1. A DRAM (Dynamic RAM): dinamikus, frissítést igénylő tároló; viszonylag lassú, a mai gépekben már nem használt RAM típus.

  2. A DRAM-ot az SRAM (Static RAM) váltotta fel, mely frissítést nem igénylő RAM‑típus. Ezek igen drágák, nagy a helyigényük, nagyon gyorsak és eléggé melegednek is! (Egy-egy tárolócellájuk néhány tranzisztorból áll.)

  3. Az EDORAM (Extended Data Out RAM) a DRAM egy másik elvek alapján továbbfejlesztett, gyorsabb változata. Az EDORAM jellegzetessége, hogy másodlagos memóriákat adnak a DRAM meglévő memóriacelláihoz, mellyel megkönnyítik az adatokhoz való gyors hozzáférést.

  4. Az SDRAM (Synchronous DRAM) az EDORAM továbbfejlesztett változata, melyet a mai korszerűbb gépekben is megtalálunk.

  5. Az SDRAM továbbfejlesztése a DDR-SDRAM (Double Data Rate-SDRAM), amely az SDRAM-hoz képest dupla sebességű adatátvitelt biztosít. Ez a RAM típus kisebb energiafelvétele miatt különösen alkalmas a hordozható számítógépekben való használatra.

  6. Napjaink egyik leggyorsabb RAM típusa az RDRAM (Rambus DRAM), mely az ismertetett RAM típusokhoz képest nagyságrendekkel nagyobb adatátviteli sebességre képes.

CMOS RAM tartalmát a kikapcsolás után sem veszíti el, a PC belső óráját működteti.

    1. ROM

A ROM (Read Only Memory) csak olvasható memória, amelynek tartalmát a gyártás során alakítják ki, más szóval beégetik a memóriába (csak egyszer írható tároló). Az elkészült ROM tartalma a továbbiakban nem törölhető és nem módosítható, a hibás ROM-ot egyszerűen el kell dobni. Előnye azonban, hogy a számítógép kikapcsolásakor sem törlődik (tartalmukat energiaforrás nélkül is megtartják), a beégetett adatok bekapcsolás után azonnal hozzáférhetőek.

Mivel a számítógép működéséhez valamilyen program elengedhetetlen, a RAM memória viszont a bekapcsoláskor üres, ezért a számítógép „életre keltését” szolgáló indítóprogramot, a BIOS-t (Basic Input Output System) egy ROM memóriában helyezik el. A BIOS-t ezért gyakran ROM BIOS-ként is emlegetik.

  1. A PROM (Programmable ROM) programozható, csak olvasható memória, amely gyártás után még nem tartalmaz semmit („nyers”). Minden felhasználó saját programot és adatokat helyezhet el benne egy beégető készülék segítségével. A PROM-ba a forgalmazás után a speciális berendezéssel egyszer beírt tartalom nem törölhető, és nem írható felül.

  2. Az EPROM (Erasable PROM) egy olyan ROM, melynek tartalmát különleges körülmények között ultraibolya fény segítségével törölhetjük, és akár többször is újraírhatjuk. Előnye a ROM-ok korábbi változataival szemben, hogy tartalma szükség szerint frissíthető.

  3. Az EEPROM (Electrically Erasable PROM) EPROM továbbfejlesztett változata, amelynek tartalma egyszerű elektronikus úton (speciális eszköz nélkül) újraírható.

    1. Flash memória

Az EEPROM egy speciális típusa a Flash memória, melynek törlése és újraprogramozása nem bájtonként, hanem blokkonként (512 byte-os egységenként) történik. Ezt a memóriatípust használják például a modern számítógépek BIOS-ának tárolására, mivel lehetővé teszi a BIOS könnyű frissítését. A korszerű eszközök sebessége már elfogadható a gyakorlati alkalmazások számára.

Kiegészítő memóriakártyák, intelligens kártyák:

  1. SmartMedia Card (SM): 3,5*4,5 cm méretű, <1 mm vastag, egyik oldalon nagyméretű aranyozott csatlakozósor→sérülékeny; csak memóriát tartalmaz.

  2. Compact Flash Card (CF): 3,3 vagy 5 mm vastag, csatlakozósor az élébe beépítve található; a tok tartalmazza a memória üzembe helyezéséhez szükséges áramkört is, kapacitása 4GB is lehet

  3. MultiMediaCard (MMC): kb. 2 gr; dig. fényk./kamerák (Panasonic gyártó cég fejlesztése); 512 MB: több ezer fénykép/3 h tömörített videó tárolása.

  4. Secure Digital (SD): MMC továbbfejlesztése, méretük azonos, az adattárolás mellett biztonsági funkciók is vannak beépítve.

  5. IBM MIcrodrive: átmenet a memóriakártyák és a mágneses elvű adattárolók között; méret, csatlakozó nagyobb CF kártyákkal azonos, de belsejében egy kisméretű merevlemezes egység dolgozik. 1GB jelenleg, de 6 GB fejlesztés alatt.

  6. xD Picture Card: Ultra kompakt, gyors adatátviteli sebességű M típusú xD-Picture Card memóriakártyák tárolókapacitása jelenleg 2GB-ig terjed. Az M típusú technológia révén a jövőben akár 8GB kapacitású xD-Picture Card memóriakártyával is találkozhatunk! Az xD-Picture Card memóriakártyák a modern digitális fényképezőgépek igényihez igazodnak. Az Olympus xD-Picture Card memóriakártyák a különleges Olympus Panoráma funkció mellett, 3D, olajfestmény, rajz és vízfestmény funkciókkal rendelkeznek. Az extra funkciók a fényképezőgépekhez szállított szoftver használatával adhatók a képekhez.

  7. Intelligens kártyák avagy a smartcard: A chipkártya a birtok alapú felhasználó azonosítás egyik legelterjedtebb módszere. Sikerét a bankkártyákkal való hasonlósága és az azonosítás funkcióján jelentősen túlmutató egyéb lehetséges szolgáltatásainak köszönheti (memória kapacitás, rejtjelkulcsok védett tárolása, digitális aláírás). Biztonságtechnikai szempontból fontos, hogy bár fizikai kialakításban nincs közöttük semmi különbség, a chipkártyáknak két nagy osztálya létezik. Az egyszerűbb chipkártyákat, amelyek nem rendelkeznek érdemi számítási kapacitással memória-kártyáknak, míg a komoly számítási műveletek – tipikusan rejtjelezés elvégzésére – is alkalmas kártyákat intelligens kártyáknak, angolul smartcardnak szokás hívni. A felhasználó-azonosítás szempontjából a lényegi különbség a két osztály között, hogy a memória-kártyák természetüknél fogva másolhatóak, míg az intelligens kártyáknál nyilvános kulcsú kriptográfiával megoldható, hogy az azonosítás során is titokban tartsák a bennük elhelyezett rejtjelkulcsot így gyakorlatilag másolhatatlannak tekinthetőek.

Kártyaolvasók, adapterek:

  • Micro Secure Digital memóriakártya 2 adapterrel:

  • SD/MMC kártyaolvasó-író USB porttal:

  • USB-s MicroSD olvasó:

  • USB-s SD/SDHC/MMC kártyaolvasó:

  • USB-s kártyaolvasó

  • Belső kártyaolvasó 3,5”-os:

  • Pendrive

A memóriák egyik speciális felhasználási területe a cache memória (gyorsítótár). Feladata, hogy kiegyenlítse két különböző sebességű eszköz sebességkülönbségét. Megtalálható a processzorban, vagy a winchesterben. A processzor és a RAM közé beépített gyors átmeneti tároló a cache. (pl.: winchester adatelérési ideje ms nagyságrendű, a RAM-é ns; ha a memóriából kell írni a winchesterre, akkor a gyorsabb memóriának mindig a lassabb winchesterre kellene várnia. Ezért az adatok átmenetileg a gyorsítótárba kerülnek)

Virtuális tár: a programjaink több memóriát szeretnének használni, mint amennyi gépünkben megtalálható. (pl.: fizikai memória: Összes 276024, Lefoglalt memória: Összes 350440) Ha a fizikai memória elfogyott, akkor a Windows virtuális memóriát használ a hiány pótlására, ami a winchesteren egy speciális fájl (pagefile.sys). Valójában előbb megkezdődik a pagefile használata, így átléphető a memória mérete által megszabott korlát, de ekkor már lassulni fog rendszerünk, mert a winchester elérése sokkal lassabb, mint a memória elérése.

  1. Buszok, sínrendszer

A CPU-t sínrendszer köti össze a memóriával és a perifériavezérlőkkel. Megkülönböztetünk cím-, adat-, valamint vezérlősíneket.

  • Az adatbuszon zajlik a tényleges adatforgalom.

  • A vezérlősínen jelenik meg az órajel, amely a processzor ütemezéséhez használt jelforrás. Az egyes utasítások végrehajtására előre meghatározott számú óraütés áll rendelkezésre, a processzor csak hiba esetén figyel a tényleges végrehajtás befejezésére. A vezérlőbuszon az egyes eszközök vezérlését végző jelek közlekednek.

  • A címbusz a memória megszólításához szükséges.

Szokásos megkülönböztetni a processzorhoz közeli ún., helyi vagy lokális buszokat és lassúbb be-és kiviteli buszokat.

A buszrendszert vezérlő integrált áramkörök között kiemelt fontosságúak az északi híd (gyors eszközök speciális kapcsolódására való), illetve a déli híd (lassú eszközökkel tartja a kapcsolatot) nevűek.

Mai számítógépekben legelterjedtebb az Intel által kifejlesztett PCI (Peripheral, Component Interconnect) buszrendszer. A PCI busz 32 bites címbusszal, és 32 vagy 64 bites adatbusszal működik.

Gyorsítótár: cache

A modern processzorok fontos része a cache (gyorsítótár). A cache a processzorba, vagy a processzor környezetébe integrált memória, ami a viszonylag lassú rendszermemória-elérést hivatott kiváltani azoknak a programrészeknek és adatoknak előzetes beolvasásával, amikre a végrehajtásnak közvetlenül szüksége lehet. A RAM műszaki megoldása miatt sokkal lassabb, mint amekkora sebességre a processzor képes. Amennyiben közvetlenül a RAM-ból származnak a processzor által feldolgozott adatok és végrehajtandó programutasítások, akkor a processzornak igen sokat kell várnia a RAM-ra. Mivel a programok jellegéből adódóan egy-egy munkafolyamatban ugyanazon memóriaterületről származó adatoknak és utasításoknak kell a processzor rendelkezésére állnia (a lokalitás elve), ezért a működés gyorsítható, ha a RAM éppen feldolgozandó tartalmát egy sokkal drágább, de sokkal gyorsabb tárba, a gyorsítótárba másolják át.

A mai PC processzorok általában két gyorsítótárat használnak, egy kisebb (és gyorsabb) elsőszintű (L1) és egy nagyobb másodszintű (L2) cache-t. A gyorsítótár mérete ma már megabyte-os nagyságrendű.

  1. A processzor tokozása (Socket, Slot)

Tokozáson a processzor külső burkát, érintkezőinek kialakítását értjük. A processzorok különféle tokozással és foglalattal készülnek. Leggyakoribbak:

  • Socket 1, Socket 2, Socket 3: ma már nem használatosak, 486-os kategóriájú processzorok készültek ilyen foglalattal.

  • Socket 4: speciális, ún. overdrive processzor készült ezzel.

  • Socket 5 és Socket 7: korai Intel Pentium, illetve AMD K5 és K6 processzorok foglalata.

  • Socket 6: kései 486-osok (DX4) foglalata.

  • Socket 370: Celeron és PIII processzorok foglalata.

  • Socket A: AMD Duron és Athlon processzorok foglalata.

  • Socket 423 és Socket 478: Celeron, illetve PIV processzorok foglalata.

  • Egyéb:

    • Slot 1: Celeron, PII és PIII processzorok foglalata.

    • Slot 2: Xeon processzorok foglalata.

    • Slot A: AMD Athlon processzorok foglalata.

Két elterjedt fajtája van:

  • PGA (Pin Grid Array)-tokozás: Legtöbb foglalat PGA kialakítású, ahol a processzor alján lévő tűk a foglalaton lévő lyukakba illeszkednek. Hogy minimalizálják a tűk elgörbülésének vagy eltörésének veszélyét, legtöbb foglalat ZIF (Zero Insertion Force) kialakítású, ami azt jelenti, hogy a processzor behelyezéséhez nem szükséges semennyi fizikai erőt kifejteni, a CPU könnyen megy a foglalatba, ahol aztán egy kar lehajtásával tudjuk azt rögzíteni. A csatlakozók a négyzet alakú tok alján helyezkednek el. Ezen belül is lehet:

    • CPGA, azaz kerámiatok, vagy

    • PPGA műanyag tok.

  • LGA (Land Grid Array)-tokozás: A piacon az Intel volt az első, aki a PGA tokozás leváltására bevezette az LGA tokozást, ahol a processzor alján tűk helyett kis érintkezőpadok vannak, a tűk pedig a foglalaton találhatóak (az alaplapon).

  • SECC-tokozás: a tok inkább egy kazettára hasonlít, az érintkezők (tűk) az alján vannak.

A kilencvenes évek vége felé a processzorok többsége egyre inkább slotokba illeszkedett az addigi socketek helyett (A magyar szakzsargonnak nincs külön szava a slot és a socket megkülönböztetésére, mindkettőt egységesen foglalatnak fordítják.) A slot az alaplapon található kiegészítő csatlakozókhoz (mint a PCI) hasonlít leginkább. Ezek a processzorok egy slotba illeszkedő nyomtatott áramkörre voltak integrálva. Ennek két előnye volt: egyrészt a CPU másodlagos gyorsítótárát könnyebb volt bővíteni, és a processzor behelyezése és eltávolítása is jóval egyszerűbb volt. Azonban a nagyobb fizikai méret hosszabb elérési idővel járt a CPU és a vezérlő lapkakészlet közt, ami előnytelen volt 500 MHz-es működési frekvencia felett. A slotokat az ezredfordulóra leváltották az AMD Socket A és az Intel Socket 370 foglalata. A legtöbb foglalat nevében található három és négyjegyű szám az érintkezők számát jelöli.

A mai személyi számítógépek többségében az – eredetileg az Intel által kifejlesztett – x86-os (286, 386, stb.) elvek alapján működő processzorokat találunk. A személyi számítógépekben használt Pentium, Pentium II, Celeron, Pentium III processzorok az Intel; a K5, K6, K6-2, K7 jelzésűek pedig az AMD cég termékei. Az AMD 1995 óta gyárt saját fejlesztés alapján; Cyrix 1992-től gyárt processzorokat; IBM, amely bár meghatározó a számítógépes hardver piacon, a processzorok terén korábban nem volt az.

  1. Perifériák feladata és csoportosítása

Perifériának nevezzük a számítógép központi egységéhez kívülről csatlakozó eszközöket, melyek az adatok ki- vagy bevitelét, illetve megjelenítését szolgálják.

A felhasználók a számítógéppel végzett munkájuk során kizárólag a perifériákon keresztül kommunikálnak a számítógéppel. A perifériákat funkciójuk szerint három csoportra oszthatjuk:

  1. Bemeneti egységeknek (input perifériák) nevezzük azokat a perifériákat, amelyek kizárólag a számítógépbe történő adatbevitelt biztosítják. Az információ a külvilág felől a számítógép központi egysége felé áramlik.

  2. Kimeneti egységek (output perifériák): Láthatóvá/hallhatóvá teszik az ember számára az információ feldolgozás eredményét (mikroprocesszor által feldolgozott adatok megjelenítése).

  3. A ki- és bemeneti egységek kétirányú adatcserére képesek. Ide soroljuk a háttértárakat is, melyekkel jelentőségük miatt külön fejezetben foglalkozunk, valamint az egyéb adatcseréhez szükséges eszközöket.

További csoportosításuk lehetséges:

  1. A tartalom módosíthatósága szerint

    1. Csak írható: Szokás még végleges beírású tárnak is nevezni. A beírás irreverzibilis fizikai változást hoz létre a tárban. A beírt tartalom ezután már nem változtatható meg.

    2. Írható és olvasható: Az adatelem beírása itt is fizikai változást hoz létre, ez azonban felülírható. Így a tároló rekesz tartalma törölhető, felülírható. Az alkalmazott fizikai elv alapján más-más az a ciklusszám, amit a tárolórekesz még teljesíteni tud, gyakorlati szempontból azonban az ilyen tárakat tetszőleges alkalommal újraírhatónak szoktuk tekinteni.

  2. Adattárolási elv szerint

    1. Mechanikus: Lyukszalag, lyukkártya: hosszú ideje nem használják, mivel kicsi a fajlagos adattárolási sűrűsége, lassú az olvasása és nehézkes az írása, automatikus újraírás pedig nem lehetséges. Ma már csak történelmi jelentősége van.

    2. Félvezető: Az ilyen tár csak feszültség hatására tartja meg tartalmát. Nagyon gyors az elérése, kicsi a mérete és nagy a fajlagos adatsűrűsége, és habár nem olcsó, e jellemzői miatt a főtár (operatív memória) mindig félvezető alapú.

    3. Mágneses tár: Sokkal lassabb az elérése, mint a félvezető alapú tárnak. Energiaforrás nélkül is igen sokáig tárol, de a rögzített jelek zavarmentessége nem garantált. A gyakor­lat számára elegendő alkalommal lehet újraírni (törölni). Korábban tipikusan szekvenciális szalagos mágneses alapú tárolót használtak. Mágneses jelekre természetéből adódóan érzékeny.

    4. Optikai tár: Energiaforrás nélkül is biztonságosan tárol. (Aránylag friss technológia, ezért nincs megbízható adat arra nézve, hogy milyen időtartamig biztonságos tároló­eszköz. Ennek ellenére archiválásra széles körben használják!) Nagy adatsűrű­ség valósítható meg vele, kevéssé zavarérzékeny (pl. mágneses terek), ezért (másodlagos) háttértárként az egyik legelterjedtebb adattárolási forma.

    5. Egyéb: Gyakran több fizikai elv együttes alkalmazásával mindegyik lehetőség előnyeinek kihasználására törekednek a tervezők.

  1. Kommunikációs portok

A perifériák illesztőegységeken (csatlakozóhelyeken) keresztül csatlakoznak a központi egységhez. Egyes illesztők külön kártyán helyezkednek el, mások pedig az alaplapon találhatók. A perifériák és vezérlőegységük működését illesztő programok szabályozzák. A szabványos perifériák illesztő programja a Bios része, míg a speciális perifériák külön illesztő programmal rendelkeznek.

Ha monitort szeretnénk gépünkhöz kapcsolni, akkor előtte az alaplapra el kell helyezni egy monitorvezérlőt. Ez biztosítja a monitor géphez történő csatlakozását, ill. továbbítja a gép által előállított jeleket a monitornak.

Ha gépünkön zenét is szeretnénk lejátszani, és azt meghallgatni, akkor a hangszórók csatlakoztatására hangkártyát kell az alaplapra illeszteni.

Ahhoz, hogy gépünk hálózatban is tudjon dolgozni, fel kell erre készíteni, s a kapcsolat kialakításához szükség van egy hálózati kártya elhelyezésére.

Az alaplapon lévő csatlakozóhelyekbe elhelyezett illesztőkártyák megteremtik a kapcsolatot az alaplap és a külső eszközök között, és vezérlik az illesztett perifériákat. (Könnyen fejleszthetünk, kártyacserével.) Az újabb alaplapokon többféle típusú (ISA, PCI, AGP) csatlakozóhelyet találunk. A csatlakozóhelyek száma az egyes alaplapokon különböző.

A számítógép fejlődésével párhuzamosan a külső perifériákkal való kapcsolattartás céljából több különböző, úgynevezett kommunikációs portot fejlesztettek ki.

A soros (serial) port az egyik legrégebbi, általános célú kommunikációs port. Egy számítógépben maximum négy ilyen csatlakozási lehetőség lehet, melyeket COM1, COM2, COM3 és COM4-nek nevezünk. A soros porton keresztül az információk bitenként kerülnek továbbításra, ezért kevés adat átvitelére képesek. Elsősorban a kis adatforgalmat igénylő eszközök – például egér, vagy telefonos modem – csatlakoztatására alkalmasak.

A párhuzamos (parallel) portot általában a nyomtatók közvetlen csatlakoztatására használják. E csatlakozáson keresztül az adatok egy időben két irányba is áramolhatnak, a soros porthoz képest nagyobb sávszélességen. A számítógépen általában egy vagy két ilyen porttal találkozhatunk, melyeket LPT1 és LPT2 néven azonosítunk.

A PS/2 portot az IBM fejlesztette ki, kifejezetten a billentyűzet és az egér csatlakoztatására. Ha az egeret a PS/2 portra csatlakoztatjuk, egy COM port felszabadul, amelyre más eszközt köthetünk.

Az USB (Universal Serial Bus) egy újonnan kifejlesztett nagy sebességű csatlakozási port, melyet a soros és párhuzamos portok kiváltására szántak. Egy USB porton keresztül maximum 127 külső periféria csatlakoztatható. Napjainkban a nyomtatók és szkennerek többsége rendelkezik ilyen csatlakoztatási lehetőséggel is. Az USB szabvány továbbfejlesztéseként megjelent a nagyobb átviteli sebességet biztosító USB 2.0.

Napjainkban az IEEE 1394 szabványú kommunikációs port – melynek legismertebb változata az Apple FireWire márkanevű terméke – az egyik legnagyobb adatátviteli sebességet biztosító eszköz. Egy IEEE 1394 portra maximum 63 külső eszköz csatlakozhat. Egyik jellemző alkalmazási területe a multimédiás eszközök, például digitális videokamerák számítógéphez történő csatlakoztatása.

SCSI (Small Computer System Interface) Többféle operációs rendszernél elterjedt szabvány, amely merevlemezek, CD-ROM meghajtók, szalagos egységek, cserélhető lemezes meghajtók és más tároló médiumok csatlakoztatására szolgál. Kizárólag azok a modellek illeszthetők a számítógépekhez, amelyeket erre a célra terveztek, és ennek megfelelő csatlakozókkal láttak el. Az SCSI-csatolókártya, egy olyan bővítőkártya a számítógépben, amely egyszerre 6 csatlakoztatott eszközzel képes fenntartani a kapcsolatot. Az adatok közvetítése viszonylag gyorsan megy végbe az SCSI-csatolókártya és az SCSI-meghajtó között, ezáltal az adatok átviteli sebessége megnő (az eredeti SCSI-szabvány szerint körülbelül 600 Mbyte/sec, az újabb SCSI-2-szabványnál ez az érték viszont meghaladja az 1 Mbyte/sec-ot is). A legújabb Ultra3 SCSI maximum 16 eszközt támogat, átviteli sebessége pedig 160 Mbyte/sec. Kis számítógéprendszerek illesztő sínje.

  1. Tápegység

A tápegység olyan készülék, amely az elektromos hálózat energiáját átalakítja át a berendezések által megkívánt jellegűre.

Az elektromos készülékek különféle feszültséget és áramerősséget igényelnek. A legtöbbhöz általában egyenfeszültség szükséges; amit nem mindig célszerű akkumulátorokból biztosítani. Amennyiben a táplálandó készülék a feszültség ingadozásaira érzékeny, stabilizált, ellenkező esetben stabilizálatlan tápegységet célszerű alkalmazni. A hálózati egyenirányítás okozta feszültségingadozást (brumm) a szűrés küszöböli ki. A magasabb frekvenciájú zavarjeleket a hálózati zavarszűrő küszöböli ki. A tápegység rövidzárlat esetén biztosítékkal védhető. A túlterhelés ellen elektronikus zárlatvédelemmel lehet a berendezést védeni.

Fajtái

  • Stabilizált tápegység: A kimeneti oldalon a feszültség változás kiküszöbölés érdekében szabályzó elektronikát alkalmaznak, így a kimeneti feszültség állandó marad.

  • Stabilizálatlan tápegység: Szabályzó elektronikát nem tartalmaz, ezért a kimeneti feszültség a terhelés, és a bemeneti feszültség függvényében változik.

  1. Számítógépház

A számítógép vázát a ház alkotja meg. Ebben különböző méretű és elhelyezésű „rekeszek” vannak a számítógép részegységeinek.

Számítógépház típusok

  • Asztali kivitel: Többféle típusú (szerkezetű ház) terjedt el, mind pl.: mini, midi, fekvő-ház.

  • Szerver kivitel: Ahol sok winchestert kell beépíteni a gépbe (pl. szerver), ott szerverházat használnak, ami akár kétszer akkora is lehet, mint a normálméretű. Nagyobb teljesítmény esetén a számítógép házat rackbe építhető kivitelben készítik el. A rackszekrény oldalára belülről síneket csavaroznak, amelybe a számítógépház becsúsztatható. Ez a kivitel a szerelhetőséget könnyíti meg.

úúú

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük