A számítógép felépítése

Készítette: Vígh Zoltán

2008

A számítógép felépítése 2

Neumann János (1903-1957)

Matematikus, fizikus

A számolás gépesítésével foglalkozott

Neumann elv (1945 – EDVAC)

A számítógép felépítése 3

Neumann elv

1. soros utasítás (utasítások végrehajtása időben egymás után történik)

2. kettes (bináris) számrendszer használata

3. belső memória (operatív tár) használata a program és az adatok tárolására

4. teljesen elektronikus működés

5. széles körű felhasználhatóság

6. központi vezérlőegység alkalmazása

A számítógép felépítése 4

A számítógép felépítése

A számítógép felépítése 5

CPU

Central Processing Unit Központi Feldolgozó Egység

CU (Control Unit) - vezérlőegységALU (Arithmetical and Logical Unit) –

aritmetikai logikai egységregiszterek – utasítások tárolása

A számítógép felépítése 6

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 7

CPU

Moore szabály: tranzisztorok száma 18

hónaponként megkétszereződik

azaz: változatlan áron évről évre egyre nagyobb teljesítményű számítógépet kaphatunk

A számítógép felépítése 8

CPU tokozás

PGA SPGADIP

SECLCC QFP

A számítógép felépítése 9

CPU hűtés

A számítógép felépítése 10

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 11

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 12

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 13

Memória

Tartalmazza a végrehajtás alatt álló program utasításait, valamint adatait.

Jellemzői: tárkapacitás (Gbyte)memóriarekesz méreteadatelérési idő

(ns: nanoszekundum 1 ns = 10-9 sec)

A számítógép felépítése 14

Memória típusai

RAM: írható, olvasható (tápfeszültség nélkül tartalma elveszik)DRAM – dinamikus RAM

folyamatos frissítést igényel lassú olcsó

SRAM – statikus RAM nem kell frissíteni gyors drága cache

A számítógép felépítése 15

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 16

Memória típusai

Cachegyorsítótár igen gyors működésűa processzor várakozó állapot nélkül eléri a

tartalmátma a processzorral egy tokban helyezkedik elL1 mérete 4-32 KBL2 mérete 128-512 KB

A számítógép felépítése 17

Memória típusai

Flashújraírható félvezető memóriamegőrzi az adatokat kikapcsolás után isszéleskörűen alkalmazható, pl:

digitális fényképezőgép BIOS PenDrive

A számítógép felépítése 18

BIOS

Basic Input/Output System Alapvető funkciókat biztosító szoftver a ROM-ban. 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 19

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 éskb. 30 Gbyte/cm3 -es lehet az adatsűrűség határa. Egyetlen hátrányuk, hogy a kb. 5 évig életképesek.

A számítógép felépítése 20

Alaplap

Az egyes eszközök közötti kapcsolatot biztosítja.

Rajta található:MikroprocesszorMemóriaROM BIOSBillentyűzetvezérlőslot-ok (bővítőkártyák fogadására szolgáló

csatlakozók)

A számítógép felépítése 21

Alaplap

A számítógép felépítése 22

Alaplaphoz csatlakoztatható kártyák

videokártya (felbontóképesség és színmélység)

hangkártya (hangok visszaadása, illetve hang digitalizálása)

hálózati kártya

A számítógép felépítése 23

Csatoló felületek

ISA (Industry Standard Architecture) régi, elavult

EISA videokártyákhoz, nem terjedt el

PCI 33 MHz, perifériák közvetlen kommunikációja

AGP (Accelerated Graphics Port) videokártyákhoz, adattal való folyamatos ellátásra

A számítógép felépítése 24

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 25

Csatoló felületek

SATA kábel és csatlakozó

IDE/EIDE csatlakozó és kábel

A számítógép felépítése 26

Portok

Soros portAz adatok

bitenként sorban, egymás után áramlanak át rajta

9 és 25 tűs változatSzabványos neve:

RS-232

A számítógép felépítése 27

Portok

Párhuzamos portTöbb éren

egyszerre zajlik a bitforgalom

25 és 36 tűs változat

szkenner, nyomtató

A számítógép felépítése 28

Portok

PS/2, AT portPS/2: billentyűzet

és egér csatlakozóAT: régi

billentyűzet csatlakozó

PS/2-AT átalakítható

A számítógép felépítése 29

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 30

Portok

FireWire IEEE1394400, 800Mbps PnPDigitális kamerák

jellemző csatlakozója

A számítógép felépítése 31

Portok

Képernyő portokVGA: régi, analóg

monitorokhozDVI (digital Video Interface)Dvi-sub: TFT monitorokhoz,

átalakítható VGA-raTV-kimenetek: Composite, S-

video

A számítógép felépítése 32

Buszrendszer

Kapcsolatot teremt a CPU, a memória és a perifériák között.

címbusz, adatbusz, vezérlőbusz jellemzői:

címzésekadatszélességsebesség

A számítógép felépítése 33

Háttértárolók

Nagy adatmennyiség tárolására alkalmas Energia nélkül is megtartják a jeleket Adattárolási elv szerinti csoportosítás

Mechanikus – lyukszalag, lyukkártya Félvezető – RAM, ROM, pendrive, flash kártya Mágneses – szalag, merev-, hajlékony lemez Optikai – CD, DVD, BlueRay Elektronikus tárak Egyéb – LS-120, ZIP drive

A számítógép felépítése 34

Mechanikus tár

lyukkártya lukszalag

A számítógép felépítése 35

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 36

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 37

Cserélhető hajlékonylemez meghajtó

FDD (floppy disk drive)

Két méret: 3 ½ inch – 1,44 Mbájt 5 ¼ inch – 1,2 Mbájt

Elavult, az új konfigurációk nem tartalmazzák.

A számítógép felépítése 38

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 39

Merevlemez

zárt ténylegesen merev compact csomagolás, pára és pormentes nagy írássűrűség általában nem egy, hanem több

egymással párhuzamos lemezből áll

A számítógép felépítése 40

Merevlemez szerkezete

A számítógép felépítése 41

Merevlemez

A számítógép felépítése 42

Optikai tárak

CD-ROM, CD-R, CD-RW Tároló kapacitás:

650MB - 74min 700MB - 80min

Spirálban ír, ezért az adat helye:perc:másodperc:századmásodperc

Írásmód:mode1 (hibajavító)mode2 (nyers)

A számítógép felépítése 43

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 44

Optikai tárak

CD-ROMcsak olvasható

CD-Regyszer írható

CD-RWújraírható, törölhető (kb 2000-szer)a CD olvasók nehezebben olvassák

A számítógép felépítése 45

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 46

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 47

Optikai tárak

Blue Rayaz adatokat (kék) lézersugár írja fel és

olvassa ki25-50 GB kapacitású.az adatok nem koncentrikus

körökben helyezkednek el,hanem körkörös spirálvonal mentén

A számítógép felépítése 48

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 49

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 50

Egyéb tárak

ZipDrive (tárolókapacitása: 100 MB)ma már alig használják

LS-120 vagy a:drive (tárolókapacitása: 120 MB)

A számítógép felépítése 51

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