...

A számítógép adatokkal dolgozik. A számítógépek feladata az adatok feldolgozása. Ha szeretnénk megérteni a számítógépek működését, először értenünk kell az adat és az információ fogalmát.

Adat

A számítástechnikában adatnak nevezzük a számokkal leírható dolgokat, melyek számítástechnikai eszközökkel rögzíthetők, feldolgozhatóak, és megjeleníthetők. Picit általánosabban:Az adat valamilyen jelrendszerben ábrázolt jelek sorozata. Az adatnak általában jelentése van, például egy meghatározott objektum egy változójának az értéke. De az értelmetlen (vagy számunkra értelmezhetetlen) jelsorozat is adat. Az adat elemi ismeret, melyből új információt nyerünk.

Információ

Az információ az adatnál jóval absztraktabb fogalom, nem igazán alakult ki általánosan elfogadott definíciója. Két elterjedt megközelítést mutatunk.

Az információ új ismeretet jelent, bizonytalanságot csökkenti. Értelmezett adat. Ez egy könnyen megjegyezhető, de meglehetősen homályos definíció. Ebben a felfogásban az információ az adatot/üzeneteket befogadó személyben keletkezik, és mennyisége függ a személy előzetes ismereteitől.

Az információt nem definiáljuk (alapfogalom), de azt megadjuk, hogyan mérhető az információmennyiség. Az információmennyiség egy csatornán érkező jelsorozat jellemzője. Ha a csatornán csak kétféle jel érkezhet, mindkettő 50% valószínűséggel, akkor egy jel információmennyisége 1 bit.

Az információk jelek, jelsorozatok segítségével jutnak el hozzánk. A jeleket 2 csoportba sorolhatjuk:

Analóg jelek: időben, térben folytonosak, vagyis bizonyos határok között bármilyen értéket felvehetnek. Pl.: a hang, az analóg órák működése, a keverők, stb.

Az információt a jel szintje és időtartama hordozza.

Digitális jelek: diszkrétek, azaz rövid időtartamú jelek, melyek között szünetek vannak. A jelek nagysága csak korlátozott számú értéket vehet fel, gyakran csak két értéket: 0-át és 1-et. A digitális áramkörök impulzusok alakjában lévő adatokat dolgoznak fel.

Kód

A kód olyan utasítás, amely egy A halmaz jeleit egy B halmaz jeleihez rendeli. Jelek, szimbólumok rendszere. Ennek a megfeleltetésnek kölcsönösen egyértelműnek kell lenni (vagyis egyértelműnek és megfordíthatónak – lásd matematika függvények témakör).

A kódolás tehát az információkban lévő adatok átalakítását jelenti, vagyis egy jelkészletről egy másik jelkészletre való áttérést.

A kódolás fordítottja a dekódolás.

A kódolást optimálisnak nevezzük, ha legkevesebb jellel oldják meg.

A számítástechnikában a bináris kódolást használják, vagyis a jelkészlet mindössze a 0, 1 jegyek sorozatából áll. Természetesen használnak más, közbülső kódolást is, pl.: az ASCII kódot. (Ez egy alfanumerikus kód, vagyis számokat, betűket, egyéb jeleket tartalmaz.) A kódolási utasításokat kódtáblázatban lehet megadni. Abból olvasható ki, hogy a két jelkészlet között mi a megfeleltetés szabálya. Mi a kódolás?

A kódolás valamely információ átalakítása egyezményes jelekké.

Az alábbi ábrákon két kódolást látsz.

Számítógépes információfeldolgozás

A számítógép az információfeldolgozás eszköze, a bevitt inputokat a programnak megfelelő outputtá alakítja.

A szűkebb értelemben vett informatikán a számítógépes információfeldolgozást értjük.

A számítógép története lényegében az első számítógépek kialakításával kezdődik és a számítógép gyorsabbá, olcsóbbá, elérhetőbbé tételének folyamatát rögzíti.

A számítógépek a kézzel működtetett eszközökből a lyukkártyás, majd az előre programozott számítógépek irányába fejlődtek. A számítógép történetének ebben a szakaszában jelentős előrelépések történtek a számítógép architektúrájának fejlődésében, vagyis az adatbevitellel és -megjelenítéssel, tárolással, feldolgozzással foglalkozó részek kidolgozásában és összekapcsolásában. A számítógép történetével szorosan összefügg a számítógépet alkotó részegységek története, mint például a processzor, a központi memória, a háttértár, az input és output eszközök.

A számítógépek programjai is kódokból állnak. A programozók kódokra fordítják le a számítógépnek adott parancsokat.

A számítástechnikai eszközökkel rögzített, azokkal feldolgozható és megjeleníthető információt adatnak nevezzük.

A kommunikáció fogalma: információcsere egy adó és egy vevő között.

A kommunikáció feltételei:

• információs csatorna
• közös nyelv
• intelligencia

A kommunikációs rendszer:

Az információ továbbítása csak kommunikációs rendszerben történhet.

A kommunikációs rendszer fő részei (pl. telefon):

• adó (emberi agy - hang)
• kódoló (mikrofon)
• továbbító (elektromos vezeték)
• dekódoló (hangszóró) - vevő (fül - emberi agy)

A legalsó szint a jel, középső az adatok (összefüggőnek kell lenniük, és jelentést kell tartalmazniuk az embernek, s ha ez teljesül, akkor információ alakul ki), felső szint a tudás. Adat már csak azért sem lehet azonos az információ fogalmával, mert észleljük a jeleket, melyekből adatok lesznek. Ezeket feldolgozza a tudás és kialakul az információ. Tehát az adatok hordozzák az információtartalmat, melyet a tudás képes "megérteni". A két fogalom (adat-információ) sorrendje fel is cserélhető, hiszen ahhoz is információ kell, hogy adatokat szerezzünk be.

Az információátadás az informatikai eszközök esetében leegyszerűsítve így épül fel:

1. A forrás előállítja az üzenetet (vagy üzenetek sorát), melyet továbbítani szeretne a vevőhöz. Az üzenet lehet hang, szöveg, kép, stb.

2. A forrás oldalán az üzenetet olyan jelekké kell alakítani, hogy a csatorna továbbítani tudja (kódolás).

3. Az üzenet továbbítása a csatornán keresztül történik.

4. A vevő oldalán pedig vissza kell alakítani jeleket (dekódolás).

A csatorna által továbbított jelsorozatot közleménynek nevezzük. A csatornában a közlemény legtöbbször sérül, úgy mondjuk: az információhoz zaj adódik hozzá. (elszakadt papír, nehezen hallható mobiltelefon, vibráló képernyő, stb.)

Ha információtovábbításról beszélünk, felmerül annak szükségessége, hogy a továbbított információt valahogy mérnünk kell.

A számítógép gyakorlatilag csak két értéket ismer: 0 vagy 1. Egy ilyen elemi tárolóegység neve BIT. Egy bit értéke tehát csak 0 vagy 1 lehet. Az információ legkisebb mértékegysége a bit. Lévén, hogy csak a kettes számrendszerben mozoghat, így csak a bitek helyi értékének figyelembevételével lehetséges nagyobb egész számot ábrázolni. Ezért 8 ilyen bitet kezel egyszerre és így már egy 0-255 -ig terjedő számot tud ábrázolni.

8 bit együtt értelmezve már elegendő pl. az ABC egy betűinek tárolására. Az így összefogott, együtt értelmezett 8 bit neve BYTE (ejtsd: bájt). Ezeket pedig úgy, mint a tizes számrendszerben szokás KILO vagy MEGA (ritkábban GIGA) előtaggal illetni, azzal a különbséggel, hogy a váltószám a kettes számrendszer miatt nem 1000 hanem 1024. A számítógépes adattárolás legkisebb önállóan is értelmezhető egysége a bájt.

Tehát ha azt mondtuk, hogy 1 byte tárolóhely kell egy betű eltárolásához egy szöveges adatállományban, akkor egy 1 KB méretű szöveges állomány 1024 betűt, számot, jelet (karaktert) tartalmaz összesen (beleértve a szóköz karaktert is, hiszen annak létezését is tárolni kell).

Ez természetesen csak egy egyszerű szöveges állomány esetében igaz, hiszen egy szövegszerkesztő program számos járulékos információt is tárol az általunk begépelt szöveggel együtt egy adatállományban (pl. betűtípust, betűméretet, lapméretet, stb.) Ezek mind mind byte-ok sokaságát foglalják el az általunk begépelt szöveg mellett.

Adatátviteli sebesség (hálózati sebesség, sávszélesség, bitráta, bandwidth): Időegység alatt átvitt információ mennyisége. Mértékegysége a bit/másodperc, b/s, bps. Az adatátviteli sebességet tipikusan a csatorna kapacitásának mérésére, jelzésére használják.

Nagyobb egységek:

A modemek például 14,4; 28,8; 33,6 és 56 Kbps sebességgel továbbítják az adatokat a telefonvonalakon keresztül. Ez nagyjából azt jelenti, hogy egy 14,4 Kbps sebességű modem egy 50 oldalas írást, körülbelül 5 perc alatt, míg egy 2 Gbps adatátviteli sebességgel működő hálózat, egy lexikon teljes szövegét alig egy másodperc alatt továbbít.

Kapcsolási módok

Vonalkapcsolt (áramkörkapcsolt) technológia:

Az információátvitel előtt dedikált kapcsolat (kommunikációsáramkör) épül ki a két végpont között, s ez folyamatosan fennáll,amíg a kommunikáció tart.

Üzenetkapcsolt (store-and-forward) technológia:

Nem épül ki áramkör, hanem a teljes üzenet kapcsolóközpontrólkapcsolóközpontra halad, mindig csak egy összeköttetéstterhelve.

Csomagkapcsolt technológia:

Az információt (korlátozott maximális méretű) részekre(csomagokra) darabolják, s a csomagokat (mint önállóegységeket) üzenetkapcsolt elven továbbítják. Pl.: Internet

Az informatikában a kettes számrendszert alkalmazzuk leggyakrabban. Kettes számrendszerben 2 db számjeggyel tudjuk a számokat felírni. Egy karakter leírásához nyolc bit szükséges. A karakter (betűhely) egy leütés: 1 betű, egy szám, egy írásjel, 1 szóköz összefoglaló neve. Az információ legkisebb, önállóan még értelmezhető részét elemi adatnak nevezzük.

A számítógép által feldolgozott elemi adatokat három csoportba soroljuk:

• számok
• szöveges információk
• logikai típusú adatok (igaz, hamis értékű)

A karakterek számítógépes kezelése csak kódolás útján valósítható meg. A kódolás az a folyamat, amikor egy jelhalmaz minden eleméhez egy másik jelhalmazban levő elemet rendelünk hozzá valamilyen szabály segítségével. Mivel a számítógép csak számokkal képes dolgozni, ezért a karaktereket számokká kell alakítani. Bármely kódolásról beszélünk, különbséget kell tennünk egy karakter kódja és képe között. Például az „A” betű kódja az ASCII kódtáblában a 65, ami azt jelenti, hogy az „A” betű kódja a 65. a kódok között, de a betű kinézetéről semmit se mond. A karakter képét is kódolnunk kell valahogy, mivel azt is tudnunk kell, hogy a 65-ös karakter hogyan jelenik meg a képernyőn. Egyik módszer erre, hogy egy négyzethálós rácson megadjuk, hogy mely képpontok legyenek feketék.

Fontosabb kódrendszerek:

•          BCD kódolás. A tízes számrendszerbeli szám számjegyeit tárolja. Egy számjegy 4 biten tárolható, mivel a 4 biten tárolható maximlális érték 24-1=15 ezért belefér a 9. Legyen a tárolandó szám 13, ennek az ábrázolása BCD kódolásban 13=0001 0011.

•          ASCII kódolás. American Standard Code for Information Interchange = ASCCII (kiejtve: eszki) 8 bites kódrendszer, azaz 256 darab jel megjelenítésére alkalmas. 0-31 kódok a vezérlőkaraktereket jelentenek. A írásban megjelenő jelek a 32-es kódtól kezdődően vannak tárolva. Minden karakterhez hozzá van rendelve egy 8 bites kód, amely megadja, hogy a karakter kódja hányadik a sorban. A magyar ékezetes karaktereket a 852-es kódlap tartalmazza.

•          UNICODE kódrendszer. Ez a kódrendszer 16 biten tárolja a karaktereket, azaz 65536 karakter kódolására alkalmas. Úgy gondolták, hogy ez már bármely létező nyelv írásjeleinek megjelenítésére alkalmas lesz. Azonban a távolkeleti nyelvekkel már átléptük a 16 bites határt, és ma már 32 bites az UNICODE. Az UNICODE egy szabványos kódtáblája az UTF-8

Karakterek kódolása

A karakterek ábrázolására készítették el az ASCII kódtáblázatot. Ebben minden, az angol nyelvben szereplő karakterhez egy bináris kódsorozat tartozik. Természetesen külön kell beszélni a kis- és a nagybetűkről. Az ASCII táblában minden karakternek 7 bites bináris sorozat felel meg. Nem volt szükség a 8. bitre, mivel 7 bittel is minden angol karakter ábrázolható. Mivel nincs 128 ábrázolható karakter az ABC-ben, ezért kiegészítő karakterek ábrázolására is lehetőség nyílik.

UTF-8 karakterek

Karaktercsoportok

Az ASCII táblázatban a két karaktercsoportot különböztethetünk meg:

1. A grafikus karakterek csoportjába tartoznak mindazok a karakterek, amelyeket a képernyőn meg lehet jelenteni.

2. A vezérlőkarakterek csoportja is meglehetősen népes, hasonlóan a grafikus karakterekéhez. Az itt szereplő karakterekről általánosságban elmondható, hogy a számítógép számára hordoznak a működésükre vonatkozó információkat. Ennek a csoportnak három alkategóriáját különböztethetjük meg:

3. Információcsere vezérlőkarakterek az információ átvitelében vesznek részt.

4. Formátum befolyásolókkal lehet az képernyőn megjelenő karakterek formáit megváltoztatni.

5. Információ elkülönítők az információk logikai értelemben történő elkülönítésére szolgálnak.

Speciális karakterek ábrázolása

Az eredeti ASCII kódtáblában nem volt lehetőség az egyes nyelvekben szereplő speciális karakterek ábrázolására. A megoldást a 8. bit bevonása jelentette, így 128 további karakter definiálására volt lehetőség. Így minden nyelv számára lehetőség volt kialakítani a saját kódtábláját. A kompatibilitás az ASCII-vel megmaradt, hiszen az első 128 bit nem változott. A megoldás hátránya, hogy nincs lehetőség egy szövegben eltérő nyelvi részek elkészítésére.

16 bites karakterábrázolás

1987-ben a XEROX cég kifejlesztett egy új karakterkódolási rendszert, amelyben már 16 biten ábrázoltak egy karaktert. Ez 65536 különböző variációt jelent. A kialakított kódolás a Unicode nevet kapta. Az ábrázolás lehetővé teszi a világ összes nyelvének a karaktereinek az ábrázolását.

Állományon a számítógépen tárolt adatok gyakorlati alapegységét értjük. Másként fogalmazva logikailag összefüggő adatok halmazát állománynak nevezzük. A Windowsos környezetben valamilyen külső adattároló eszközön elhelyezett adatsorozatot értünk állományon. UNIX-rendszerekben ezen felül minden adatfolyamatot állománynak tekintenek. Az állományok egy fontos fajtája, amelyeknek a tartalmát a gép utasításoknak tekinti és végrehajtja: a program állományok. A többi állományt valamilyen feldolgozó program olvassa és dolgozza fel. Minden rendszerben (Windows, UNIX, Linux) egyedi név azonosítja az állományokat. Egy mappában két azonos nevű állomány nem lehet. Az állományok és a könyvtárak névadására vonatkozó szabály attól is függ, hogy az t milyen állományrendszerben rögzítették. Fontosabb állományrendszerek: FAT, FAT32, NTFS, Ext2, Ext3 stb. A FAT rendszerben az állomány neve két részből állt: egy legfeljebb 8 karakteres névből és egy legfeljebb 3 karakteres kiterjesztésből, melyeket pont választott el egymástól. A kiterjesztés használata nem volt kötelező. A mai Windows-rendszerekben a kiterjesztés fogalma megmaradt, a futó alkalmazások a kiterjesztés alapján döntik el, hogy a fájl tartalma számukra feldolgozható-e. Az állományok nevében a nemzeti karakterek használata is engedélyezett és tetszőleges hosszú lehet. Mindezek ellenére kerüljük a hosszú és ékezetes nevek használatát, mivel a file teljes elérési útja által alkotott karaktersorozatra még mindig létezik hosszkorlátozás.

A Windows-rendszerek leggyakoribb állománytípusai kiterjesztés alapján:

•          EXE, COM. Futtaható állományok kiterjesztése.

•          BAT. Az operációs rendszernek szóló szöveges parancsokat tartalmaz.

•          DLL. Dinamikusan, a program futása közben a programhoz rendelhető programrészek, programkönyvtárak tárolására szolgáló állományok.

•          TMP. Ideiglenes állományok. A programok vagy operációs rendszer a működése során ideiglenes állományokban őriz meg adatokat.

•          TXT, DOC, RTF, PDF. Szöveges állományok.

•          JPG, BMP, GIF. Képek kezelésére szolgáló állományok.

A fájlkiterjesztés vagy röviden kiterjesztés (angolul filename extension vagy extension) egy olyan információ, amely segíti az operációs rendszert és a felhasználói programokat abban, hogy azonosítsa az állomány típusát. A fájlkiterjesztés az állomány nevének végén helyezkedik el, attól ponttal elválasztva. Például az „abcd.txt” állománynév egy abcd nevű szövegfájlt jelent.

A hardver a számítógép működését lehetővé tevő elektromos, elektromágneses egységek összessége. A számítástechnikában hardvernek hívják magát a számítógépet és minden megfogható tartozékát. A hardver eszközök fejlesztésével mérnökök foglalkoznak.

A szoftver a hardver egységeket működtető, vezérlő programok összessége. A szoftver (software) mesterséges szó, azokat a szellemi javakat hívják összefoglalóan így, amelyekkel kihasználhatjuk a hardverben rejlő teljesítményt és lehetőségeket. A szoftvert egyrészt a gépet működtető programok, másrészt a számítógéppel való feldolgozásra előkészített adatok alkotják. A szoftvereket programozók készítik, szellemi termékek, kézzel nem megfoghatóak.

A program a számítógépnek szóló utasítások sorozata, amely egy kidolgozott algoritmus alapján meghatározza, hogy a számítógép milyen módon végezzen el egy adott feladatot. Egyaránt programnak nevezzük a programozók által készített forrásprogramot, amely az ember által olvasható formában tárolja a feladat leírását, és azt a kódot, amelyet a számítógép ténylegesen végrehajt: a futtatható programot, amely a forrásprogramból speciális programok - fordítóprogramok - közreműködésével jön létre.

A programokat valamilyen háttértárolón tároljuk, ha éppen nem futnak. Ha egy programot elindítunk, az operációs rendszer a háttértárolóról betölti a memóriába, a CPU számára átadja a program kezdetének címét, majd a program ezután átveszi a számítógép vezérlését és futni, működni kezd. A program az utasításokat is és az adatokat is kettes számrendszerben leírt számokkal ábrázolja.

Az operációs rendszer a számítógépet működtető szoftver, amely a számítógép indulásakor azonnal betöltődik a számítógép memóriájába. Az operációs rendszer tölti be a számítógép működéséhez szükséges programokat, vezérli, összehangolja, ellenőrzi a programok működését. Az operációs rendszer feladata az, hogy az ember és számítógép közötti kommunikációt biztosítsa, a számítógép erőforrásait és perifériáit kezelje, a számítógép működését ellenőrizze és ezérelje; és végrehajtsa a neki szóló parancsokat.

A számítógépek hőskorában sokféle képen működtek a korai számítógépek. Elektronikus és mechanikus gépek is készültek, illetve volt amelyik kettes, volt amelyik tízes számrendszert alkalmazott működése során. Neumann János átgondolta a korai számítógépek működését és 1946-ban publikálta az alapelveket. A mai számítógépek legnagyobb részének működési elve még ma is ezeken az alapelveken nyugszik:

•          A számítógép legyen soros működésű. Ez azt jelenti, hogy a számítógép sorban, egymás után hajtja végre a műveleteket. A többprocesszoros gépek, vagy a több maggal rendelkező gépek nem teljesítik ezt az alapelvet.

•          A számítógép legyen teljesen elektronikus működésű. A korai számítógépek mechanikus alkatrészeket is tartalmaztak, ez csökkentette a műveleti sebességet.

•          A számítógép működése a kettes számrendszeren alapuljon. A kettes számrendszerben két számjegy van, 0 és 1. Ez megfelel két fizikai állapotnak, amit az elektromágneses eszközök segítségével könnyen meg lehet valósítani.

•          Az adatok és a program ugyanabban a memóriában, a belső memóriában legyen tárolva. A korai számítógépeket huzalok segítségével programozták. Egy utasítás végrehajtásához meg kellett fogni egy dugót és bedugni egy aljzatba. Gondolhatjuk, hogy ez igen lassú műveletvégzési sebességet eredményezett. A mai számítógépek ugyanazon tárterületben, a belső memóriában tárolják az adatokat és a programokat. A végrehajtás lépéseit ugyanúgy tároljuk, mint az adatokat, számok segítségével. A memóriából igen nagy sebességgel lehet kiolvasni az adatokat és az utasításokat. Ennek az alapelvnek köszönhetően a másodpercenként elvégzett műveletek száma nagyságrendekkel növekedett.

•          A számítógép legyen univerzális. Van olyan programozási feladat, amely nem oldható meg, de minden más feladat végrehajtásához nem szükséges speciális gépeket készíteni. Ugyanazon gép segítségével a megoldható feladatok legyenek végrehajthatók. Ez lényegében Turning angol matematikus tétele. Ezt a tételt vette át Neumann az alapelvek publikálásakor.

A számítógép bekapcsolásakor a háttértárolóról (winchester) betöltődik az operációs rendszer a számítógép memóriájába és a monitoron megjelenik a grafikus kezelőfelület. Az egér segítségével elindíthatjuk a szövegszerkesztő programot, amely szintén a memóriába töltődik be. A memórián tehát egyszerre több program is osztozhat. A szöveg elkészítéséhez a billentyűzetet használjuk. A begépelt szöveg is a memóriában helyezkedik el, mint adat. Ha áramszünet lenne, akkor a begépelt szövegünk elveszne, mivel az operatív memória csak bekapcsolt számítógép esetén képes az adatok megőrzésére. Adatainkat ezért folyamatosan mentenünk kell. Ez azt jelenti, hogy egy olyan háttértárolóra helyezzük (mentjük), amely a gép kikapcsolt állapotában is megőrzi az adatokat (winchester, floppy, CD, stb.)

A számítógépek fő részegységei:

1.         Alaplap. A számítógépet alkotó áramköri elemeket foglalja egységbe.

2.         Processzor. Olyan elektronikai alkatrész, amely végrehajtja az utasításokat, vezérli a műveletek elvégzéséhez szükséges belső adatforgalmat és a csatlakozó perifériális berendezések tevékenységét.

3.         Memória: A feldolgozást vezérlő program és a feldolgozandó adatok tárolóhelye működés közben.

4.         Buszrendszer vagy sínrendszer. A számítógép olyan alrendszere, amely lehetővé teszi az adatok vagy irányító feszültségek továbbítását a számítógépen belül illetve a számítógép és a perifériák között.

5.         Bemeneti perifériák: Minden olyan eszköz, amellyel adatokat vihetünk be a számítógépbe. (billentyűzet, egér, fényceruza stb.)

6.         Kimeneti perifériák: Minden olyan eszköz, amellyel adatokat írhatunk ki. (monitor, nyomtató, stb.)

Ha össze kell állítani egy számítógépet, a legfontosabb kérdés, hogy milyen célra akarjuk használni. Ha internetezésre, levelezésre, irodai munkára, akkor nem szükséges olyan nagy teljesítményű alkatrészek vásárlása, mintha kiadványszerkesztésre, videó vágásra vagy modernebb játékokkal való játék a célunk. Maradjunk az első esetnél, és tervezzük a gépet irodai alkalmazásra, internetezésre. Először is kelleni fog nekünk egy processzor. A processzorhoz vásárolni kell egy megfelelő alaplapot. Arra kell figyelni, hogy az alaplap processzor foglalata megfelelő legyen a processzorunkhoz. Mivel a célunk az irodai alkalmazás, ezért külön videokártyára nincs szükség, elég, ha van integrálva az alaplapra. Vásárolni kell még memóriát. Hasonló a helyzet a hangkártyával, a mai alaplapokon integrálva szokott lenni. Szükségünk lesz a fentieken felül merevlemezes meghajtóra, DVD íróra és monitorra. Ezeket az alkatrészeket a számítógép házban szokás elhelyezni. A ház általában tápegységgel együtt kapható. A ház vásárlásakor figyelni kell arra, hogy olyan tápegység legyen benne, amelynek a teljesítménye alkalmas az összes alkatrész üzemeltetésére.

A korszerű számítógéphez szükséges alkatrészek:

•          Processzor

•          Alaplap

•          Memória

•          Videokártya

•          Hangkártya

•          Merevlemezes meghajtó

•          DVD író

•          Monitor

•          Ház, tápegység

A számítógép alapvetően két nagy egységből áll: a központi egység (fizikailag a központi egység a számítógép házban, az úgynevezett alaplapon helyezkedik el) és a perifériák. (S ezek is több részre bontandók.) A perifériák, azaz a külső egységek az adatáramlás iránya s feladatuk szerint:

• beviteli berendezések;
• kiviteli berendezések;
• háttértárak.

A képet árnyalja, hogy ismerünk olyan, a számítógéphez csatlakoztatott berendezéseket, melyek egyaránt szolgálnak adatbevitelre, s adatkivitelre is. Ilyen például a modem, de akár egy összetettebb játékkonzol is. S valószínűleg az órájukat tartó tanár is interaktív táblát használ, ami szintén ilyen, kétirányú adatáramlást megvalósító eszköz. Sőt, ha csak az adatáramlást tekintenénk osztályozó szempontnak, ebbe a kategóriába kellene sorolnunk magukat a háttértárolókat is. Ebben a fejezetben csupán felsoroljuk az eszközöket, azok részletes működésével később részletesen is megismerkedünk.

Központi egység feladati:

•          A számítások végzése

•          A számítógép többi részének vezérlése

•          Az adatok tárolása a számítógép bekapcsolt állapotában

A bemeneti perifériák

A bemeneti perifériák (input eszközök) mindazok az eszközök, melyeken keresztül adatokat juttatunk be a számítógépbe. Ezek segítségével tehát az ember által szokásosan használt jelrendszereket, érzékelt fizikai mennyiségeket és jellemzőket a számítógép által közvetlenül feldolgozható digitális jelrendszerre konvertáljuk (alakítjuk át). Legalább egy, úgynevezett alapértelmezett (default) bemeneti egységre mindenképpen szükség van, e nélkül a számítógép működésképtelen: ez rendszerint a billentyűzet. A ma szokásos operációs rendszerek vezérlését nagyban megkönnyíti egy mutatóeszköz, általában egy egér csatlakoztatása - bár nem lehetetlen, de roppant nehézkes e nélkül a számítógép kezelése.

Ha viszont speciális adatokat kívánunk a számítógépbe táplálni, ahhoz speciális bemeneti perifériákra lesz szükségünk:

• hang beviteléhez mikrofon;
• kép beolvasásához lapolvasó (szkenner);
• álló és mozgókép beviteléhez web-kamera, illetve más digitális kamera;
• különleges alkalmazásokhoz sok egyéb eszköz is alkalmazható: digitalizáló tábla, játékvezérlők (pl.: joystick, azaz botkormány) stb.

A kimeneti perifériák

A kimeneti perifériák (output eszközök) pedig a számítógép által előállított jeleknek az ember által könnyen értelmezhető formában való megjelenítését szolgálják. Mert mit ér a leggyorsabb számítógép, ha az elvégzett műveletek eredményéről nem értesülünk... Természetesen itt is van alapértelmezett egység: ez személyi számítógépek esetén a monitor, bár mint láttuk, régebben inkább a nyomtató volt az, ami ma is szokásos tartozéka a konfigurációnak. De itt is megemlíthetünk más berendezéseket:

• képet jelenítenek meg a monitorokon kívül a kivetítők (projektorok);
• hangokat hangszórókon (fejhallgatón) keresztül;
• vonalas (pl.: mérnöki, térképészeti) ábrákat rajzgép (plotter) segítségével

jelenít meg a számítógép, de használatosak a Braille írást megvalósító eszközök, s még számtalan speciális berendezés is.

Bár előzőleg példálóztunk olyan eszközökkel, melyek mindkét irányú adatáramlást megvalósítják működésük közben, nézzük ezeket rendszerben is:

• vizuális eszközként az érintőképernyő, az interaktív tábla;
• hangeszközként a hangkártya (talán feltűnt, hogy előzőleg csupán a mikrofont, s a hangszórót neveztük meg, holott azok valójában nem közvetlenül valósítják meg az ember által érzékelt jellemző és a digitális jelrendszer közötti konverziót);
• hálózati eszközök közül a hálózati csatoló kártya, a modem.

Rendszerszerűen választottuk külön a háttértárolókat. Ezek feladata, hogy a számítógép által pillanatnyilag nem használt adatainkat biztonságosan tárolja, még az eszköz kikapcsolt állapotában is, hosszú időn keresztül. Bár ezekről is részletesen szól a tananyag egyik fejezete, ám már itt fontos megérteni: az adatok tárolására szolgáló hordozó közeg, illetve az erre a hordozó közegre az adatokat rögzítő és visszaolvasó berendezés nem ugyanaz. Egyszerű példával élve: a boltban vásárolt szakkönyv mellékleteként kapott CD lemez ugyan tartalmazza (hordozza) az adattartalmat, ám annak tényleges megismeréséhez egy CD olvasó berendezés feltétlenül szükséges. Viszont - természetesen - léteznek egybeépített (integrált) berendezések is: leggyakoribb a merevlemezes egység (ha már látjuk a benne lévő lemezt, mely az adatokat tartalmazza, akkor egyúttal búcsúzzunk is el az adatainktól...).

A személyi számítógép

A személyi számítógép (PC) egyfelhasználós, általános célú gép. A számítógép funkcionális egységei a központi egység (CPU), a vezérlőegység (CU), aritmetikai és logikai egység (ALU), a memória, a háttértárolók, beviteli és kiviteli eszközök (perifériák). A PC-k zöme IBM kompatibilitis, kis hányadukat adják az Apple MacIntosh gépei. Napjainkban a személyi számítógépek szinte kivétel nélkül grafikus operációs rendszert használnak, azonban a parancssoros rendszerek futtatására is alkalmasak (pl. DOS). Nagyon sok, a játéktól a multimédiás tartalmak előállításán keresztül az irodai és vállalati feladatok ellátására alkalmas szoftver kapható hozzájuk. A PC teljesítményét az órajel frekvenciája, áramköreinek előállítási technológiája, a processzor típusa, a memória mérete és sebessége, a perifériák átviteli sebessége, a videókártya típusa egyaránt befolyásolja.

Egyfelhasználós, általános célú számítógép (Personal Computer).

A személyi számítógép elődjei

A számítógépek otthoni megjelenését és elterjedését a mikroelektronika fejlődése tette lehetővé: az egyetlen, cm2 felületű szilíciumlapkán (chipen) elhelyezett több tízmillió alkatrész elképzelhetetlen mértékű kicsinyítést tett lehetővé, a sorozatgyártás pedig a tömeges előállítás által biztosított alacsony árakat. 1971-ben az INTEL piacra dobta az első mikroprocesszort, a 4004-est (4004 tranzisztorból állt, 4 bites volt), amit komplex 

matematikai műveletek elvégzésére fejlesztettek ki. Megjelent és rohamosan terjedt a zsebszámológép. Az 1972-ben megjelent INTEL 8008 mikroprocesszor már 8 bites volti. Az amerikai XEROX megkezdte az ALTO nevű, otthonra szánt számítógép kifejlesztését (ami az első PC lehetett volna), de mivel nem találta használhatónak, így piacra sohasem került. 1975-ben a Micro Instrumentation and Telemetry Systems létrehozta és elkezdte árulni a MITS Altair 8800-at, azaz az első PC-t, ami egy csomag alkatrészt, amit otthon kellett működő géppé összerakni. Az Altair-nak nem volt billentyűzete, monitora, az adatokat nem tudta eltárolni, de még így is volt rá kereslet a lelkes amatőrök között. Bill Gates és Paul Allen írtak egy BASIC értelmezőt az Altair-ra. 1976-ban Steve Jobs és Stephen Wozniak megalapította az Apple-t, és megjelentették az Apple I-et. Az Apple II 1977-ben mutatkozott be, színes monitorral, hanggal, grafikával (16k RAM, 16k ROM). Ugyanebben az évben piacra került a Tandy Radio Shack TRS-80 nevű gépe (4k RAM, 4k ROM), valamint a Commodore PET (4k RAM, 14k ROM). A Digital Research kifejlesztette a CP/M operációs rendszert. 1978-ban az Apple hajlékonylemez-meghajtót csatol az Apple II gépekhez. Ekkorra a PC-k tömeges elterjedését már csak az akadályozta meg, hogy a potenciális felhasználóknak nem volt miért megvenni a gépeket. A vásárlók táborát a lelkes barkácsolók tették ki. A gépekhez nem volt program, amit használni lehetett volna, játéknak pedig meglehetősen drágák voltak. 1979-ben jelent meg az elsőtáblázatkezelő, a VisiCalc az Apple II-re. 1980-ban a.Sinclair ZX-80 (1k RAM, 4k ROM) számítógép (ami az otthoni televíziót használta monitorként) ára 200$ alá esett, így tömegesen vásárolták.A Commodore VIC-20 gépből több mint 1.000.000 darabot adtak el.

Az IBM PC megjelenése

1981-ben az IBM piacra dobta az IBM PC-t (INTEL 8088 processzor, 16kB RAM, mely 256kB-ig volt bővíthető, 5.25 colos floppy). Ugyanebben az évben jelent meg az első hordozható PC (Obsborne 1, a súlya 11 kg volt, a memóriája 64 kB kapacitású és 1.795 dollárért árulták). Megszületett az az első MODEM is a PC-hez. Az IBM PC lehetővé tette a gépének a másolását, így egyre többen kapcsolódtak be a PC gyártásába, így tömegesen kezdtek PC kompatibilis gépeket vásárolni az emberek. 1982-ben a Compaq IBM PC klónokat kezd gyártani. 1983-ban az IBM bemutatta a nagyközönségnek az XT-t, (10 MB merevlemez, 3 bővítőhely, 360 kB floppy). Az Apple piacra dobta a Lisa-t, de mivel több, mint 10000 dollárba került, a grafikus felhasználói felület (Graphics User Interface- GUI) ellenére csak nagyon kevés fogyott belőle. 1984-ben az Apple megjelentette dobja a Macintosh-t (128kB RAM, egér, GUI). 1985-ben megjelent az Apple LaserWriter, és az Adobe PostScript lapleíró nyelv. A Commodore Amiga 1000 színes grafikát, többszólamú hangot, ablakos operációs rendszert biztosított a felhasználó számára. Megjelent az INTEL 386 processzor. 1991-ben megszületett az INTEL 486 SX 20 MHz processzor. 1992-ben jelenik meg a PC-ben a CD ROM (Tandy, az ára 400$). 1993-ban került piacra az. INTEL PENTIUM 60 MHz processzor. A személyi számítógép elfogadottá vált, egyre több háztartásban és vállalatnál jelent meg. A PC-re írt szoftverek számát megbecsülni sem lehet, az élet minden területén használható alkalmazások ezrei jelentek és jelennek meg napjainkban is. A hardver elemek fejlődése is töretlen, az egyre újabbeszközök újabb és korszerűbb szoftvereket kívánnak, az elkészített szoftverek pedig sokszor többet tudnak, mint a hardver, így újabb fejlesztésre ösztönzik a fejlesztőket és gyártókat. A fejlődés egyre gyorsabb, egyre nagyobb teljesítményű eszközök jelennek meg, melyek újabb és újabb felhasználási lehetőségeket nyitnak meg. Az egykor adatfeldolgozásra kifejlesztett számítógép lassan az otthoni multimédia-központ szerepét veszi át a televíziótól és videómagnótól. A 80-as évek elején a piacon részt vevő több mint 100 PC gyártó közül mára már csak két irányzat verseng: az Apple és az IBM kompatíbilis gépeké, de ez a két irányzat is nagyban közelít egymáshoz. Az IBM a kompatibilitásra fektette a hangsúlyt, az Apple a felhasználóbarát felületre és szolgáltatásokra. A különböző rendszerek átjárhatóvá váltak, az IBM kompatíbilis gépeken megjelent a grafikus felület, az Apple gépekhez léteznek PC-kártyák, amelyek lehetővé teszik PC-s programok futtatását. Érdekes fejleményeknek lehetünk napjainkban tanúi: a PC "szülőatyja", az az IBM eladta PC gyártási ágazatát egy kínai cégnek, az Apple gépeiben pedig nemsokára megjelennek az eddig csak IBM kompatíbilis gépekben alkalmazott INTEL processzorok és chipek.

A két cég által gyártott hardver és a szoftver eltér egymástól, ezért nem lehet azokat szabványos módon összekapcsolni, felcserélni. Egyszerűsítve azt mondjuk, a két számítógép nem kompatibilis egymással.