Természetesen
a perifériák is tovább csoportosíthatók rendeltetésük szerint:
Az eddigiekben megismerkedtünk néhány, a számítógép működése illetve használata szempontjából lényeges fogalommal, mint a kettes számrendszer, a byte, a szó, illetve az információ és a hír fogalmával. Immár itt az ideje, hogy végre magával a számítógéppel is megismerkedjünk.
A mindennapi életben általában nem találkozunk a számítógépek valamennyi fajtájával. Vannak az átlag ember által is ismert gépeknél jóval nagyobb tudású és nagyobb teljesítményű számítógépek is, amelyek azonban olyan drágák, hogy csak ott használják őket, ahol ténylegesen szükség is van az általuk nyújtott teljesítményre, hiszen nem sok értelme lenne egy drága berendezést vásárolni ott, ahol azt úgysem tudnák kihasználni teljesen.
Ezeket a nagyteljesítményű gépeket nevezzük szuperszámítógépeknek. Tulajdonképpen úgy is lehetne ezeket tekinteni, mintha sok önálló számítógép lenne összeépítve egy teremnyi méretű géppé, amelyek egymás között szétosztják a számítási műveleteket, így az elvégzendő feladatot a gép processzorai egymással párhuzamosan végzik el, ezzel is növelve a számítási sebességet.
Aztán vannak a szuperszámítógépeknél kisebb teljesítményű, már nem feltétlenül több processzorral rendelkező, de az általunk használtnál még mindig nagyobb teljesítményre képes nagygépek, amelyek általában sok felhasználó egyidejű kiszolgálására képesek. Ezek a gépek általában az egyetemeken, kutatóintézetekben található gépek, amelyek egymással és kisebb teljesítményű gépekkel hálózati kapcsolatban állnak, és egyszerre rengeteg felhasználó használja őket.
Egy ilyen gép akár egy egész egyetem összes hallgatóját képes egyszerre kiszolgálni. Igaz, ehhez szükség van olyan egyszerű gépekre is, amelyek önálló munkavégzésre nem feltétlenül alkalmasak, de arra igen, hogy rajtuk keresztül a nagygéppel kapcsolatot lehessen teremteni. Ezeket az egyszerű, kapcsolatfelvételre készített gépeket nevezzük terminálnak.
A számítástechnika fejlődésével lehetővé vált olyan számítógépek készítése is, amelyek egy-egy felhasználót tudnak csak kiszolgálni, de azt nagyon hatékonyan. A méretük és tudásuk is kisebb a nagyobb és régebb óta létező testvéreiknél, ezért ezeket a gépeket mikroszámítógépeknek nevezzük. Ebbe a kategóriába is nagyon sok gép tartozott. Ilyen volt például a sokáig nagy népszerűségnek örvendő Commodore család, de sok más ilyen gép is létezett és létezik ma is.
Ezeknek a gépeknek a hanyatlását az idézte elő, hogy az IBM egy akkoriban furcsának tűnő ötlettel elkészítette a személyi számítógépnek nevezett gépét (Personal Computer = PC) 1980-ban. Ez a gép egy teljesen új technológiát vezetett be a mikroszámítógépek területén, de tulajdonképpen a nagyobb gépeknél sem alkalmazták ezt a technológiát korábban.
Olcsó, más célra tömegtermelésben gyártott alkatrészekből összeraktak egy olyan mikorszámítógépet, amely tudásban felvette a versenyt a nagyobb gépekkel. Ez lett az IBM PC, amit aztán sok cég kezdett el gyártani, még az IBM-nél is olcsóbban.
Ami a gép népszerűségét okozta, az leginkább az volt, ami az igazán új volt benne: az a bizonyos technológiai újítás. Ez pedig nem más, mint a nyílt architektúra. A továbbiakban ezzel még bővebben megismerkedünk majd, most csupán annyit erről, hogy ez tulajdonképpen azt jelenti, hogy nem egy olyan gépről van szó, amit a gyárban összeszerelnek, és onnatól kezdve az fejleszthetetlenül egyre korszerűtlenebbé válik; hanem az egyes alkatrészeket szabadon cserélhetjük, ezzel folyamatosan fejlesztve, ha arra van szükségünk.
Mielőtt azonban a PC felépítésére rátérnénk, egy kicsit még ismerkedjünk tovább a számítógépek népes családjával!
Az eddigiekben a teljesítményük szerint csoportosítottuk a számítógépeket. Ebben a csoportosításban azonban úgy tekintettük, mintha csak olyan számítógépek léteznének, amelyek mindenre használhatók, pedig ezeken az univerzális számítógépeken kívül léteznek még célszámítógépek is, amelyek bizonyos feladatokra tervezett számítógépek.
Ezek lehetnek olyan gépek is, amelyek egyetlen nyomtatott áramköri lapkából és néhány vezérlő elemből állnak, mint a számológép, de lehetnek ennél nagyobb méretűek is.
Teljesség igénye nélkül csak néhány példa a célszámítógépekre:
Térjünk vissza az IBM által kifejlesztett személyi számítógéphez, azaz a PC-hez, és nézzük meg, hogyan is néz ki az a bizonyos nyílt architektúra:
A számítógép minden alkatrésze egy alaplapon található, amely összeköti a központi egységeket és a perifériákat. (Mindkét fogalmat a továbbiakban még meg fogjuk magyarázni...)
Ezen az alaplapon található a számítógép két központi egysége, a Központi Vezérlő Egység, angol rövidítéssel CPU, valamint a gép központi vagy operatív memóriája.
Egyes cégek, mint a saját nevét a kompatibilitás-ból és a minőség-ből levezető Compaq is egyre több elemet kicserélhetetlenül beépít az alaplapba, ezzel a nyílt architektúra lényegét téve tönkre, hiszen így a gépet nem lehet továbbfejleszteni a szükségleteknek megfelelően. Ezzel ráadásul a más géppekkel való kompatibilitás, vagyis összeférhetőség is romlik, hiszen lehetetlenné válik, hogy például egy cégen belül minden gépben annak gyártójától függetlenül ugyanolyan rendszerű hálózati csatolókártyát helyezzenek el.
Az alaplapon találhatók még különböző csatolóhelyek, ahova bővítőkártyák, vagy más néven csatolókártyák helyezhetők. Ezek a kártyák teszik lehetővé, hogy a géphez különféle perifériákat kapcsoljunk, amelyek lehetővé teszik a számítógépnek a külvilággal való kapcsolattartást. Azonban a legelterjedtebb perifériát, a billentyűzetet általában közvetlenül az alaplaphoz kell kapcsolni, így nem feltétlenül igaz, hogy az alaplap a központi egységeket tartalmazza, míg a perifériák bővítőkártyát igényelnek.
Logikailag minden számítógép a központi egységekből és a hozzájuk kapcsolódó, különféle rendeltetésű perifériákból áll, attól függetlenül, hogy mi található magán az alaplapon, és mit kell bővítőkártyával csatlakoztatni. A bővítőkártya csupán a periféria cserélhetőségét teszi lehetővé.
Természetesen
a perifériák is tovább csoportosíthatók rendeltetésük szerint:
Ezekről részletesebben majd a következő leckékben lesz szó.
Van azonban egy olyan egység is, amely logikailag nem sorolható sem a központi egységekhez, sem a perifériákhoz. Mégis fontos egység, hiszen enélkül a gépünk nem tudna működni. Ez az egység pedig a számítógép energiaellátásáról gondoskodó tápegység, ami a hálózati 220 V feszültséget alakítja át 5, 9, illetve 12 V feszültséggé, és ráadásul még egyenáramot is csinál a váltóáramból, hiszen a logikai áramköröknek egyenáram kell. Persze egyes egységek 12 V-os váltóáramot is igényelnek, így a tápegység azt is szolgáltat ezeknek a számára.
Az előzőekben már szerepelt egy-két utalás a számítógép logikai felépítésére, de most pontosítsuk is ezt:
A számítógép logikailag két nagy részből áll. Az egyik a tulajdonképpeni számítógépnek is tekinthető központi egységeket alkotja. Ez áll a Központi Vezérlő Egységből (Central Processing Unit = CPU), valamint az operatív memóriából. Tulajdonképpen ezek már elegendőek is ahhoz, hogy a számítógép működni tudjon.
Ahhoz azonban, hogy meg lehessen mondani, hogy mit akarunk a számítógéptől, és
hogy annak munkájának eredményét láthassuk, a számítógépet el kell még olyan
elemekkel is látni, amelyeken keresztül képes kapcsolatba lépni a környezetével.
Ezeket az elemeket nevezzük összefoglaló néven perifériáknak.
Fajtái szerint ezek a perifériák tovább csoportosíthatók bemeneti (angolul input), kimeneti (output) egységekre, háttértárakra, valamint egyéb perifériákra.
A központi egység és a perifériák egymással egy busznak vagy sínnek nevezett eszköz segítségével tudják tartani a kapcsolatot, amely az egyik egységtől a másikhoz továbbítja a digitális, kettes számrendszerben kódolt jeleket (adatokat, és utasításokat egyaránt).
Bár a számítógép elég bonyolult eszköznek tűnik első látásra, a működése elég egyszerűen modellezhető. Tulajdonképpen azt is lehetne mondani, hogy a számítógép, mint fizikai eszköz, egy rendkívül buta gép, amely semmi olyasmit nem tud elvégezni, amely tudást a köznapi életben neki tulajdonítani szokás. Nem tudja hogyan kell bonyolult égitest-pályákat meghatározni, sem azt, hogyan építhető fel egy kémiai molekula háromdimenziós modellje, sem más hasonlóan bonyolult feladatok elvégzésének módját nem ismeri.
Hogy ezekre mégis képes, az azért van, mert ezt a rendkívül buta szerkezetet mindezekre okos emberek képesek megtanítani. Ehhez pedig nem kell más, mint a számítógép által ismert néhány nagyon egyszerű alapművelet felhasználásával elmagyarázni egy egyértelmű leírásban a teendőket. Ezt a leírást nevezzük programnak, az egyszerű, a számítógép által ismert utasításokat pedig gépi utasításoknak.
Mik lehetnek ezek az egyszerű műveletek, amit a számítógép képes végrehajtani? Például az előzőekben megismert kettes számrendszerbeli számítások elvégzése. Ezen kívül a memória egyik részéről a másikra történő adatmásolás. Van még néhány ilyen nagyon egyszerű művelet, ami tulajdonképpen a bináris számokkal való manipulációkkal megoldható. Ezekből kell tehát a programokat felépíteni, és így akár egy nagyon bonyolult számítást is elvégez nekünk a számítógép rendkívül gyorsan és pontosan, mert ebben viszont nagyon jó.
A program a számítógép operatív memóriájában található, egymást követő rekeszekben elhelyezve, az egymás után végrehajtandó utasítások sorozataként. A központi vezérlő egység, vagyis a CPU beolvassa a memóriából ezek közül az utasítások közül az elsőt, és kiszámolja, hogy hanyadik rekeszben kezdődik a következő utasítás. Erre a számolásra azért van szükség, mert nem minden utasítás egyforma méretű, így lehet az egyik két rekeszt, a másik négy rekeszt elfoglaló utasítás is.
A beolvasott utasítást a CPU értelmezi, majd végrehajtja. Ezután a már kiszámolt sorszámú rekeszből beolvassa a következő utasítást, és azt is végrehajtja hasonló módon. Ezt a műveletet ismétli a CPU mindaddig, amíg áramot kap.
Persze ahhoz, hogy ez így működhessen, szükség van arra, hogy amikor a számítógép áramot kap, akkor a CPU ezt az ismétlődő folyamatot el tudja kezdeni. Ezért a CPU nyomtatott áramköri lapja úgy van megtervezve, hogy induláskor mindig egy meghatározott sorszámú rekesz tartalmát töltse be, mint végrehajtandó utasítást.
Itt azután elhelyezik annak a programnak az első utasítását, amely képes a számítógépet alaphelyzetbe hozni, és lehetővé teszi annak használatát, más programok elindítását. Erről a programról, amit a számítógép operációs rendszerének nevezünk, a továbbiakban még bőven lesz szó.
A hardver a magyar számítástechnikai szaknyelvben már meghonosodott magyar szakszóként, így itt a fonetikus írás már elfogadható, sőt kívánatosabb is az angolt majmoló hardware változatnál, ha magyarul beszélünk.
Most viszont nézzük meg közelebbről a számítógép egyes részeit, amelyeket összefoglaló néven hardvernek (eredeti angol helyesírással hardware) nevezünk.
A hardver szó hivatalos definíciója: a számítógép fizikai, műszaki része. Az elnevezés eredetileg angolul vaskereskedésre, műszaki cikkeket árusító üzletre, illetve az itt kapható eszközökre vonatkozott. Ez tehát a számítógépnek az a része, amelyet megfoghatunk (persze nem minden részét ajánlatos!), amelybe áramot vezetve az működni fog, és végrehajtja a programokat, amelyek már a szoftver részei, amiről még később lesz szó...
Következő: A központi egységek
Vissza: Bevezetés az informatikába