1. osztály - Számítástechnika és informatika

Alaplap

Az alaplap eltérő méretű lap (20x20 cm és nagyobb), mely lehetővé teszi a kommunikációt a számítógéprendszer összes alkatrészei között. A mikroprocesszort és a RAM memóriát az alaplapra heéyezik el. Az alaplapon vannak a csatlakozók melyek által a többi számítógép alkatrészével jön létre a kapcsolatot, valamint rajta találhatók különböző vezérlők is. Leggyakrabban tartalmazzák a videó (grafikus) kártyát, LAN kártyát és hangkártyát. Amennyiben valamilyen kártya van az alaplapon, az a kártya integrált.

Az alaplap blok diagramja a következő képen látható:

×

A képről látható hogy az alkatrészek működési sebességei fentről lefelé csökkennek. Leggyorsabb a mikroprocesszor. A mikroprocesszor működési taktusát a taktusgenerátor adja (clock generator). A mikroprocesszor az FSB (Front Side Bus) által van rácsatlakoztatva az alaplapra. A chipset két hídból áll: Northbridge és Southbridge (északi és déli híd). A Northbridge gyorsabb és a mikroprocesszor, RAM memória és a videó kártya kommunikációját vezérli. A Southbridge vezérli a PCI csatlakozók és a kimenő-bejövő egységek kommunikációját.

Az alaplapok kinézete a következő képeken látható:

×

A vezető alaplap gyártók (a PC számítógépekhez) a következők: MSI, Asus, GigaByte, Intel, ...

×

Az utóbi években az alaplap gyártók a funkcionalitás mellett az alaplap kinézetére is odafigyelnek, mely a vevőket kell hogy rávegye az alaplap vásárlásra.

×

Az alaplapon találhatóak a csatlakozások melyek elérhetőek a számítógép doboz hátulján, a következő képen balról.

×

Az előző képeken a hangkártáró hat kimenet is szerepelt, amíg a következő képen és az elsőn csak három (kék, zöld és rózsaszínű). A három kimenet leggyakrabban a sztereó hangot biztosítja (vagyis a 2.1-es rendszert), amíg a több kimenet az 5.1 vagy 7.1 surround rendszereket.

×

Az alaplap, az alkatrészek melyek rajta vannak és a berendezések melyeket az alaplapra lehet csatlakoztatni, az elektromos energiát az energetikai vezetékek által kapják a tápegységtől. A feszültségszíntek szabványai ATX és SATA. E két szabvány határozza meg a feszültségeket melyekkel az alaplap el lessz látva.

Az alkatrészek melyek az alaplap által kapják az energiát:

• mikroprocesszor
• RAM memória
• grafikus kártya
• hangkártya
• LAN kártya
• USB berendezásek melyeknek nincs saját táplálásuk (billentyű, egér, USB flash memória, külső hard diskek, ...).

A különböző típusú mikroprocesszoroknak különbözika talpazata. A vezető PC mikroprocesszor gyártók jelenleg Intel és AMD. Az ők által gyártott mikroprocesszoroknak különböznek az alaplapok típusai is, elsődlegesen a mikroprocesszor különbözteti meg őket. A mikroprocesszor talpazatát Angolul CPU socket-nek nevezik.

Mikroprocesszor

A mikroprocesszor integrált áramkör nagy komponens tömörítéssel. A számítógép központi processzoregységeként működik (CPU) egy vagy nagyon ritkán valamivel több integrált áramkörön. A mikroprocesszor programozható egység mely digitális adatokat vesz át bemenetként, feldolgozza őket az utasítások alapján mely a memóriában van és a kimeneten eredményt ad. A számokat és a jeleket dolgozza fel melyek bináris számrendszerben vannak.

Az olcsó számítógépek megjelenése teljesen átváltoztatta a korszerű társadalmat. A mikroprocesszorok nagy része más rendszerek részeként szerepel (nem PC számítógépekben) ellátva a háztartási berendezések vezérlését, autókban, mobil telefonokban és ipari folyamatok vezérlése. Léteznek RISC mikroprocesszorok is, melyek az alaputasítások által összetett utasításokat is képesek elvégezni mint: and, or, nor, xor... Ezek a mikroprocesszorok kuzárólag zsebszámológépekre, autóknál és az iparban vannak használatban.

A mikroprocesszor bemenetén az adat bizonyos hosszúságú. A korszerű adathossz mely feldolgozásra kerül 64 bitből áll. A korszerű mikroprocesszorokat ez végett nevezik 64 bites mikroprocesszoroknak.

El lett érve a párhuzamos adatfeldolgozás és egyidejűleg nem egy, hanem kettő, négy vagy több adat dolgozódik fel. A párhuzamos adatfeldolgozást a több mag teszi lehetővé (a mag-or Angolul core-nak nevezik). Ez okból kifolyólag a processzorokat dual core, quad core, vagy hasonló nevekkel nevezik.

A mikroprocesszor munkataktusát a clock generátor adja. A korszerű mikroprocesszorok munkataktusa néhány gigaherc (GHz). Egy másodpercben a mikroprocesszor több milliárd taktust kap és minden taktusban egy műveletet végez el (vagy többet ha több magja van).

A RAM memória sokkal lassúbb a mikroprocesszortól. A számítógép gyorsabb működése végett, hogy a mikroprocesszor ne forduljon gyakran a RAM memóriához adatokért a mikroprocesszor el lett látva kis kapacitású tárhellyel. Ez a tárhely cache (kes) memóriának lett elnevezve. A cache memóriában tárolódnak a részeredmények, meg olyan adatok melyekre előreláthatólag szüksége lesz hamarosan a mikroprocesszornak. A cache memória kapacitása nem nagy, mivel az előállítása jelentősen emeli maga a mikroprocesszor termelési költségét. Magában a mikroprocesszorban van az L1 cache a mikroprocesszoron kívöl meg az L2 cache. Az L1 cache olyan gyors mint a mikroprocesszor, az L2 cache hozzávetőlegesen kétszer gyorsabb a RAM memóriától.

Jelenleg a piacon a két vezető mikroprocesszorgyártó az Intel és az AMD.

Az mikroprocesszor blok diagramja a következő képen látható:

×

A mikroprocesszorok kinézete a következő képeken látható:

Intel Core i7:

×

AMD:

×

Intel Xeon (leggyakrabban a server épekben használjál):

×

A mikroprocesszort a megfelelő helyre kell az alaplapra rászerelni.

×

A mikroprocesszornak létkérdésű a hűtése:

×

A mikroprocesszorok fejlődése

Memória

A számítástechnikában a memória kifejezés olyan alkarészekre vonatkozik melyek adattárolásra vannak használva. Az adatok megőrzése lehet ideiglenes vagy tartós.

A "elsődleges memória" kifejezés elsődlegesen a RAM memóriára vonatkozik, melyeben ideiglenes adattárolás történik, amíg a számítógép be van kapcsolva. Ez a memória nagyon gyors, de lasúbb mint a taktus melyen a mikroprocesszor dolgozik.

A "másodlagos memória" kifejezés a tartós adattárolásra vonatkozik olyan berendezésekben melyek lassúbb hozzáfárásűek (hard disk, solid state drive, optikai berendezések, mágneses szallagok, ...), de nagy tárhelyel rendelkeznek.

Az elsődleges memória mely a másodlagos memóriában van tárolva "virtuális memóriának" nevezik.

RAM memória

Adattárolásra van előrelátva amíg a számítógép dolgozik. A számítógép kikapcsolása után a RAM memória tartama végérvényesen törlődik.

A számítógép bekapcsolása után a RAM memóriába olvasódik be az operációs rendszer. Az operációs rendszer beolvasása semmi más mint a szükséges programok és adatok másolása a hard diskről a RAM memóriába. A másolás befejezése után és a bizonyos programok beindítása után mondják azt hogy beolvasódott az operációs rendszer.

×

×

A RAM memoriát az alaplapra csatlakoztatják

×

HDD - Hard Disk Drive

A hard diskek adattároló egységek melyek en mágneses úton történik az írás és az olvasás. Nagy mennyiségű adatok tárolására van előrelátva.

×

×

×

A HDD csaltakozói: az adatkábel az alaplapra csatlakozik, a tápkábel meg a tápegységre.

×

×

SSD - Solid State Drive

Az SSD a hard diskek utódja. Az írás és olvasás elektromos úton történik. Az SSD-ben nincs mozgó alkatrész, ezzel csökkentve van a romlása és a hibalehetősége. Az előállítási technológia még drága és a piacon még mindég kisebb tárhelyű SSD-k találhatók.

×

×

A mai hard disk szabvány a következő: 5.25 inch méretűk a diskek melyeket a számítógép házakba építenek be, 2.5 inch a laptopokhoz előrelátott hard diskeknél. Az SSD-k 2.5 inch méretben is gyártva vannak és ugyanolyan méretű és ugyanolyan csatlakozásai vannak mint a laptop hard disk-jeinek.

×

Külső hard disk

A külső hard diskek USB csatlakozón keresztül vannak csatlakozatatva a számítógéprenszerre. A mai USB 3.1 szabvány nagyon gyors adattárolóvá tette a külső hard diskeket.

×

×

×

Flash memória

Flash (fles) memóriák elektromos memóriák melyek tartós adattárolásra szolgálnak. Több fajta flash memória létezik:

USB flash:

×

Memóriakártyák:

×

SSD diskek:

×

Optikai berendezés

Az optikai berendezések a compact diszkeken lévő adatok olvasására és írására vannak előrelátva. A lézer sugár visszaverődik a diszktől és az olvasó olvassa az adatokat. Több féle berendezés létezik, melyek a lézertől függően különböznek. A lézertő függ az adatmennyiség mely a diszken tárolható. Az optikai berendezések:

• CD ROM 800 MB adatot tárol
• DVD ROM 4.8 GB adatot tárol
• Blue Ray 25 GB adatot tárol

×

×

×

Ház és tápegység

A számítógépház arra van előrelátva hogy a belsejébe beépítsék azokat az alkatrészeket melyeket meg kell védeni a külső hatásoktól meg melyeknek a működésukhöz szükség van a tápfeszültségre.

A számítógép előlapján vannak a bekapcsológomb és a reset gomb, valamint a diódák melyek jelzik hogy a számítógép be van kapcsolva, hogy a hard diskre írás vagy olvasás történik. Az előlapon előfordulhat egy vagy több USB csatlakozó melyek az alaplapról vannak vezetve, valamint fülhalgató és mikrofon csatlakozók.

×

A számítógépház hátulján a következő csatlakozók találhatók: USB, videó kártya, hangkártya, LAN kártya, ...

×

×

A tápegység leggyakrabban a számítógép doboz hátulján van.

×

×

A tápegységnek bizonyos teljesítménye van, melyet a dobozon belüli alkatrészek alapján méreteznek. A tápegységnek csatlakozójai vannak melyekkel az alaplap, hard disk (diskek) és az optikai berendezés (berendezések) vannak betáplálva.

×

Amennyiben minden alkatrész a helyén van, az összeállított számítógép így nézne ki:

×

Képernyő (monitor)

Monitorok illetve képernyők olyan kimenő berendezések melyeken keresztül a felhasználó irányítja a számítógéprendszert. A képernyőn láthatók a műveletek melyeket a felhasználó a bejövő berendezéseken végez el (például billentyű illetve egér).

A képernyőn megjelenő képet a számítógép dobozában található grafikuskártya (videókártya) biztosítja. A grafikuskártya lehet integrálva az alaplapra vagy különálló egység mely az alaplapra a PCI express csatlakozón keresztül van bekötve.

A képernyő csalakozója lehet:

• analóg - VGA,
• digitális - DVI,
• digitális - HDMI.

×

A felbontás a pixelek száma a képernyőn. A felbontást a vízszíntes és függőleges pixelek számával van kifejezve. A mai szabványos felbontások a következők:

Jelenleg két fajta képernyő van használatban: katódcsöves (CRT) és lapos. Őket a gyártási technológiájuk különbozteti meg. A katódcsöves (CRT) képernyőket lasan leváltják teljes mértékben a lapos képernyők.

CRT monitor

CRT monitorok (CRT - Catode Ray Tube) a katódcső segítségével rajzolják a képet mely valamennyire el van torzulva a katódcső kerekített alakja végett. Ez a technológia ismert még a fekete-fehér televíziós berendezésektől.

×

A katódcső hátsó végén van az elektromos ágyú mely három színt sugároz: pirosat, zöldet és kéket. Ez az elektron sugár a katódcső elejére van irányítva és a sugár erejtől függ a megjelenő pontnak a világosabb vagy sötétebb színe. Ez a három szín kombinálásával bármelyik színt elő lehet állítani.

×

A CRT monitorok sok éven át vóltak gyártva, és az elektromágneses sugárzás amely a felhasználó oldalán vólt észlelhető lasan csökkentve lett. A képernyők szélesség:magasság aránya 4:3.

Lapos képernyő

A lapos képernyőket manapság három technológiában gyártják:

• LCD monitorok folyékony kritályal vannak feltöltve (Angolul Liquid Crystal Display).
• Plazma monitorok (a kép miniatűr gázplazmával töltött égőkből allítódik, melyek két üveglemez között vannak rácsként felsorakoztatva).
• LED monitorok (a kép LED diódákból állítódik, melyek rácsként vannak felsorakoztatva).

×

A képernyők mérete incsekben van megadva. Egy inch = 2,54 cm. A méret a képernyő átlóját jelöli.A szabvćnyos méretek 17 és több incs.

×

A lapos képernyőknél nem észlelhető az elektromágneses sugárzás. A képernyők szélesség:magasság aránya 16:9.

A legismertebb képernyőgyártók: AOC, Apple Computer, BenQ, Dell, Eizo, LG Electronics, NEC Display Solutions, Philips, Samsung, Sony, ViewSonic, ...

Billentyűzet (tasztatúra)

A billentyűzet bemenő egység mely az írógép alapján lett kidologzva. Billentyű segítségével lehet elvégezni a betűk, számok és jelek bevitelét.

×

A szabványos billentyűzet a következő képen látható:

×

A billentyűk több csoportba vannak osztva.

Léteznek ergonómikus billentyűk is:

×

A drótnélküli billentyűknél az USB csatlakozóba kell beilleszteni az adóvevőt, a billentyűben meg két vagy három AAA 1,5V elem adja az energiát a kommunikációhoz.

A jelen szabvány a billentyű csatlakoztatására az USB. Az előző szabvány a PS2 vólt.

Egér

Az egér kézzel irányított mutató berendezés. Észleli a két dimenziós mozgást a felülethez viszonyítva. Ezek a mozgások át vannak víve a képernyőre és ilyen módon irányítható a grafikai felülettel rendelkező operációs rendszer.

A mozgáson kívül lehetséges a megfelelő gombok lenyomása mutatóújjal vagy gyűrűs újjal (click), valamint a kerekecske mozgatása a középső újjal (scroll).

×

Létezik drótnélküli változatban is, a csatlakoztatása a számítógépre megegyezik a drótnélküli billentyűvel.

A jelen szabvány az egér csatlakoztatására az USB. Az előző szabvány a PS2 vólt.

Grafikuskártya

Ezt a számítógép alkatrészt több néven is nevezik: grafikuskártya, grafikai adapter, VGA kártya vagy videókártya. A grafiluskártya fő alkatrészei a grafikus processszor (GPU) és a videó RAM (VRAM). A grafikusártya kimenetét a monitorba csatlakoztatják.

A grafikuskártya lehet az alaplapon (integrált grafikuskártya):

×

vagy önnálló alkatrész:

×

Hangkártya

A hangkártya biztosítja a számítógép rendszernek hang bemenetét és kimenetét. A hangkátya egy chippet tartalmaz mely az analóg jeleket digitális jellé alakítja (nullák és egyesek). A chip az alaplapon is található, integrált kimenetekkel és bemenetekkel is.

Integrált 5.1 hangkártya az alaplapon:

×

Önálló PCI express 5.1 hangkártya:

×

A alkatrészt amely ezeket a feledatokat végzi CODEC-nak hívják. A CODEC-ban két fő átalakító található: ADC (Analog Digital Converter) és DAC (Digital Analog Converter). A hangkártya továbbá tartalmazhat DSP (Digital Sound Processor), hangprocesszort mely tehermentesíti a CPU-t a hangfeldolgozástól (amennyiben a hangkártya nem rendelkezik DSP-vel ezt a feladatot a CPU végzi el). A hangkártyának saját memóriája is van. A kommunikációt a számítógép rendszerrel a PCI csatlakozók keresztül történik (SouthBridge) amíg a kommunikáció a hangszórókkal és a mikrofonnal a kimenő és bemenő csatlakozókon keresztül történik.

LAN kártya

Ethernet, hálózati vagy LAN kártya segítségével a számítógépet számítógéphálózatba lehet csatlakoztatni. A LAN kártyák általában az alaplapon találhatók integrálva. Lehetséges különálló alkatrészként is csatlakoztatni az alaplapra PCI, PCI Express vagy USB csatlakozó által.

PCI LAN kártya:

×

PCI express LAN kártya:

×

USB LAN kártya:

×

A számítógépek összekötése hálózatba előnyöket hoz felhasználók javára: különböző berendezések és erőforrások megosztása (diskek, nyomtatók), valamint hozzáférés más hálózatokhoz (internet).

Nyomtató

A nyomtató feladata hogy a bináris alakban lévő adatokat papírra, olvasható formába vigye át. A nyomtatók megjelenése óta a mái napokig több technológiában készítik a nyomtatókat:

• vonalnyomtatók
• mátrixnyomtatók
• termális nyomtatók
• lézer nyomtatók
• tintasugaras nyomtatók
• 3D nyomtatók

Az egyik fő tulajdonsága a nyomtatás minősége, a dpi (dot per inch), illetve a pontok száma egy inchben. Ez a pontok száma melyek segítségével egy inch hosszú vonal lesz lerajzolva (vízszíntesen vagy függölegesen).

Vonalnyomtató

A vonalnyomtatók nagy mennyiségű szöveg (betűk, számok és jelek) nyomtatására vannak előrelátva.

×

A vonalnyomtató működési elve megegyezik az írógép működésével, egyszerre egy karaktert nyomtat:

×

A méretük nagy, hangos a működésük, lasan elévültnek számítanak.

Mátrixnyomtató

A mátrixnyomtató a vonalnyomtató utódja, méretre kissebb, hasonló elven működik. Valamivel pontosabb a nyomtatvány, működése zajos.

×

A papír és a tűsor között tintával itatott szallag található (ribon). A tű ütése a papíron egy pontot nyomtat.

×

A képeken látszik a mátrixnyomtatók működési elve.

×

Ezek a nyomtatók is elévültnek számítanak.

Termális nyomtató

A termális nyomtatók elterjedtek a mindennapi életben ahol olcsó, kis felbontású és nem időálló nyomtatásra van szükség (üzletek, bevásárlóközpontok, kártyaolvasók, bankautomaták, ...).

×

A termális nyomtaók működési elve:

×

Lézernyomtató

A lézernyomtatók jelenleg a leelterjedtebb nyomtatók. Különálló berendezésekként szerepelnek vagy mint részei a multifunkciós berendezéseknek (szkéner meg telefax berendezésekkel együtt).

×

A lézernyomtatók működési elve:

1. Töltés

   A fényérzékeny henger felülete negatív elektrosztatikus töltésel töltődik.

   

   ×

   


2. Exponálás

   A lézersugarak szkennelik a fényérzékeny hengert a kép összeállítása végett. A lézersugár hatására a felület veszíti az elektrosztatikus töltését.

   

   ×

   


3. Előhívás

   A grafitpor a henger közelében sragad a felülethez amelynek nincs elektrosztatikus töltése.

   

   ×

   


4. Átvitel

   A fényérzékeny henger érintkezik a papírral miközben pozitív töltés van a papír ellenkező oldalán. Íly módon a grafitpor ráragad a papírra.

   

   ×

   


5. Rögzítés

   A hő és a nyomás hatására grafitpor rögzítődik a papíron.

   

   ×

   

Tintasugaras nyomtató

A tintasugaras nyomtatók elterjedtek az otthoni felhasználók körében a vállalatokban is találhatók. Az előnyük az olcsó beszerzési ár, amíg a hátrányuk a nyomtatott oldal egységára. A tintatartályból (cartridge) vékony sugár van kilőlve a papír irányába és egy pontot ábrázol. Másodpercenként körülbelül 50.000 csepp van kilőlve. Nagyon jó minőségben nyomtatja a fényképeket.

×

A működési elve a képen látható:

×

A cartridgekben található szinek a kék, vörös, sárga és fekete (cyan, magenta, yellow, black).

×

3D nyomtató

A 3D nyomtató egy olyan eszköz, ami háromdimenziós tárgyakat képes alkotni digitális modellekből. Jelenlegi fő alkalmazásterülete a gyors prototípuskészítés és a hobbi szintű használat, de a technológia fejlődésével az ipari és orvosi alkalmazásra is lehetőség nyílhat. A 3D nyomtató additív gyártási eljárás, vagyis vékony rétegek lerakásával készít tárgyakat szemben a hagyományos megmunkálással, melynek során egy nagyobb nyers darabból választják le a felesleges anyagot és a megmaradó rész lesz a kész termék. Amióta a 3D nyomtatás előtérbe került, az additív gyártás ellentétjeként a hagyományos eljárást szubtraktív gyártásnak is szokták nevezni. A 3D nyomtatás egyike a 21. század forradalmian új technológiáinak, az utóbbi időben rohamosan növekszik az eladott nyomtatók száma és áruk meredeken csökken.

×

×

×

×

×

3d nyomtatásal kapcsolatos videófelvétel

Szkenner

A lapolvasó vagy szkenner a számítógép olyan bemeneti berendezése, mely szöveg képként való beolvasására, képek digitalizálására, számítógépbe való bevitelére szolgál. A skennelés eredménye egy digitális kép (ugyanolyan mint amit a mobil telefonnal lehet elkészíteni). A szkennelés fő jellegzője a pontosság, melyet dpi (dot per inch) illetve pont incsenként jelöli.

×

A mindennapi életben többféle skenner van használatban különféle feladatok elvégzésére (például barcode skenner).

×

Hangszóró

A hangszóró kimenő egység mely a hangkártyára csatlakozik. Többnyire mind a mai számítógépekhez előállított hangszórók aktívak, erősítővel vannak ellátva. Az alapminőség a stereo (jobb + bal hangcsatorna):

×

A stereo minőség haladó változata a 2.1 hangszóró rendszer:

×

A térbeli effektust az 5.1 surround hangszóró rendszer biztosítja:

×

Az 5.1 hangszóró rendszer térbeli elhelyezése:

×

Subwoofer (a mély hangokra előrelátott hangszóró) nem szerepel a rajzon, mivel az elhelyezése tetszőleges.

Fülhalgató és mikrofon

A fülhalgató kimenő berendezés amely a hang lejátszására szolgál. Két hangszóróból áll. A hangszórókhoz hasonlítva sokkal kisebb akusztikus erőt állítanak elő, és a felhasználó számára önnálló tartalom halgatását biztosít. A fülhalgató használata egyszerű mivel nem kell számot tartani a tér akusztika tulajdonságairól. A kivitelük lehet drótnélküli is, a vezetékekkel csatlakozató fülhalgatóknak három érintkezésű csatlakozójuk van:

×

A mikrofon bemenő berendezés mely a hanghullámokat elektromos impulzusokká alakítja:

×

Ezt a két berendezést gyakran egy berendezésbe kombinálják:

×

Drótnélküli változatban is találhatók:

×

A fülhalgató hangszórójait a zöld csatlakozóba kell bekötni, a mikrofont meg a rózsaszínűbe kell kapcsolni. Ez a két csatlakozó gyakran a számítógépház előlapjára van kivezetve.

Bővítőkártyák

A számítógép bővítőkártyák segítségével különböző feladatok elvégzésére képes, különböző berendezések feladatait képes elvégezni.

TV tuner

×

E kártya segítségével a számítógépet úgy is lehet használni mint egy TV készüléket.

SAT receiver

×

E kártya segítségével a számítógépet úgy is lehet használni mint egy műholdas vevőt.

FM tuner

×

E kártya segítségével a számítógépet úgy is lehet használni mint egy FM rádió vevőt.

DVR card

×

E kártya segítségével a számítógépet úgy is lehet használni mint egy kamerarendszer vezérlőt (DVR - digital video recorder).

Port card

A számítógépet lehet csatlakozókkal is bővíteni kártyák seítségével.

Párhuzamos csatlakozó

×

Soros csatlakozó

×

USB csatlakozók

×

SATA csatlakozók

×

És még sok hasonló...