A mai számítógépek túlnyomó többsége a Neumann-elvek alapján működik. Ezeket az elveket a számítástechnika történet részben már megismertük, de nem árt ha felelevenítjük.

Neumann-elvek
- Soros működés.
- Bináris (kettes) számrendszer használata.
- A programok és az adatok ugyanabban a belső memóriában legyenek eltárolva.
- Legyen univerzális.
- Teljesen elektronikus működés.
- A számítógép működését egy központi vezérlőegység biztosítsa.
- A számítógép a következő részekből álljon: vezérlőegység, memória, bemeneti és kimeneti egységek, külső adattároló.

figyelem
Tudod-e?
Léteznek olyan számítógépek, amelyek nem Neumann-elvek szerint működnek. Ilyen például a vektorszámítógép, amit kifejezetten matematikai műveletek gyors elvégzésére fejlesztettek ki.

A következő ábrán a Neumann-elvű számítógépek főbb egységei láthatók.

A számítógép felépítése


A részek feladatai:

Központi egység: Feladata a számítógép vezérlése, és a számítások elvégzése.
Operatív memória: A számítógép bekapcsolt állapotában tárolja a futó programokat és a programokhoz szükséges adatokat.
Perifériák: Olyan eszközök, amelyek nélkül is működőképes a számítógép, de segítségükkel könnyebb lesz a számítógépek használata.
Háttértárolók: A számítógép kikapcsolt állapotában tárolják a programokat és az adatokat.
Sínrendszer: A számítógépben lévő vezetékek összessége. Ezek gondoskodnak az egyes elemek összeköttetéséről.

Ez a felépítés teszi lehetővé, hogy a számítógépek variálhatóak legyenek. Igényeink szerint cserélhetjük bennük a különböző részeket attól függően, hogy milyen feladatra szánjuk a gépet. Az elemek legtöbbje a számítógépben helyet foglaló legnagyobb egységen, az alaplapon található meg. Az alaplap összefogja a gépben található kisebb elemeket, illetve biztosítja a köztük lévő kapcsolatot.

alaplap

Az alaplapokon többek között az alábbi elemek vannak:
- processzor foglalata,
- memóriahelyek,
- egy Flash ROM, amely a
BIOS nevű programot tárolja. Ennek a programnak a feladata, hogy bekapcsoláskor megvizsgálja a számítógép részeit, és ha mindent rendben talál, akkor betölti az operációs rendszert. A BIOS a CMOS RAM nevű memóriában lévő adatokkal dolgozik. Itt vannak eltárolva a legalapvetőbb beállításai a számítógépnek. (pontos idő, órajel nagysága, a gép indítási paraméterei stb.)
- elem (a gép kikapcsolt állapotában is működő órát és a CMOS RAM-ot látja el energiával),
-
CMOS RAM (statikus memória),
- bővítőkártya foglalatok.


kerdes
Tanári segítséggel keresd meg a kikészített számítógépen a fenti részeket.


A háttértárolókkal és a perifériákkal külön fejezet foglalkozik. Itt a következőkben csak a processzorokkal, a memóriákkal, és a sínrendszerrel kapcsolatos tudnivalókat fejtjük ki részletesebben.


A központi egység
Hívják még processzornak, központi feldolgozó egységnek, vagy az angol kifejezésből jövő rövidítéssel CPU-nak (Central Processing Unit) is.

Intel Pentium IVcpu_pentiumIII

A számítógép legfontosabb egysége. Feladatai közé tartozik a műveletek, számítások elvégzése, a gép többi egységének irányítása, és a feldolgozás alatt álló adatok tárolása.

Jellemzői:

Sebesség: Ezt az adatot az órajellel adjuk meg. Minél nagyobb ez a szám, annál gyorsabban "dolgozik" a processzor, vagyis annál több műveletet tud végrehajtani egységnyi idő (1 másodperc) alatt. Manapság 3 GHz körül van ez az érték.
Adatméret:Ez a szám azt mutatja meg, hogy hány bitnyi adattal tud egyszerre dolgozni. A mai processzorok leginkább 32, vagy 64 bitesek.
Cache mérete: Cachenek a CPU-ba épített gyorsító memóriát nevezzük. Feladata, hogy tárolja az aktuálisan, vagy a leggyakrabban használt adatokat. Előnye abban van az operatív memóriához képest, hogy gyorsabb annál, tehát a benne lévő adatokhoz is gyorsabban jut hozzá a processzor.
Többmagos processzor: A gépek teljesítményének növelése érdekében néhány éve kitalálták, hogy nem egy, hanem több különálló részből, úgynevezett magból építik meg a processzorokat. Vagyis igazából nem egy, hanem két, vagy több processzor kerül egy lapkára, ezáltal olyan, mintha több processzor dolgozna egy gépen belül.

A processzor az alaplapon található foglalatban helyezkedik el.

Socket_478cpu_amdAthlon

Mivel nagyon sok adattal dolgozik egyszerre, ezért több mint 100 apró lábbal illeszkedik ebbe a foglalatba. Behelyezésekor nagyon kell ügyelni, hogy a lábak közül egy se hajoljon el, mert akkor a processzor nem fog működni.

Legismertebb processzorgyártó cégek az Intel és az AMD, de rajtuk kívül a Sun, a Motorola és az IBM is gyárt CPU-kat.
Intel által gyártott processzorok:
- Pentium sorozat. Ma a Pentium 4, illetve a Pentium Dual Core tagját gyártják. Leggyakrabban használt típus.
- Celeron processzor. Kisebb teljesítményű, de olcsóbb is mint a Pentiumok.
- Atom processzor. Kifejezetten hordozható gépekbe készült. Kis fogyasztású..
- Xeon sorozat. Nagyteljesítményű processzor, elsősorban szerverekbe kerül.
AMD által gyártott processzorok:
- Athlon sorozat. 1999 óta gyártják
- Sempron sorozat. 2003 óta létezik
- Phenom sorozat. A legújabb, és legnagyobb teljesítményű AMD által gyártott processzor.

Memória
Feladata az adattárolás.Két típusa van: a ROM, és a RAM.

A ROM típusú memória
Nevét az angol Read Only Memory rövidítésből kapta. Ez magyarul azt jelenti, hogy csak olvasható memória. Ez korábban igaz is volt erre a memória fajtára, de ma már semmiképpen nem hívhatjuk őket csak olvashatónak. A technológia fejlődésével ugyanis ezek a memóriák is írhatók, olvashatók és törölhetők ma már, de az elnevezésük nem változott meg.
ROM típusú memóriákat már nagyon régóta használnak. Eleinte a gyárban, ahol gyártották őket kerültek bele az adatok és a programok. Mivel ekkoriban még tényleg csak olvashatóak voltak, ezért a hibás adatoktól csak úgy lehetett megszabadulni, ha újragyártották a memóriát. Idővel aztán megjelentek az egyszer programozható ROM-ok. Ezeket hívták PROM-nak. Az ilyen memóriákat már üresen gyártották, majd egy úgynevezett égető eszköz segítségével akár otthon is bele lehetett írni a tartalmát.

EPROM
Később ezeket is leváltotta az EPROM, (jobb oldali kép) amely már törölhető (Erasable) és újraprogramozható volt. A törlése speciális módon történt. Volt a tetején egy kis ablak, amelyen ultraibolya fénnyel bevilágítva kitörölhető volt a tartalma. Néhány évvel ezelőttig ilyen EPROM-ban tárolta a számítógép a korábban már említett BIOS programot.
Mivel az EPROM nehézkesen törölhető, ezért nem csoda ha pár éve leváltotta az EEPROM, amely már elektromos impulzussal is törölhető. Ezeknek a ROM-oknak a mai típusait hívjuk Flash ROM-nak. Manapság több mindenre használjuk őket. Egyrészt megmaradt az eredeti feladata, vagyis a BIOS-t tárolják, másrészt viszont könnyű használhatóságának köszönhetően különböző formában elterjedt, mint digitális eszközök (PDA, fényképezőgép stb.) háttértárolója. Találkozhatunk vele pen driveként, vagy akár SD kártyaként is.

SD cardpen drive

kerdes
Mekkora tárolókapacitással rendelkeznek a mai átlagos memóriakártyák, vagy pen driveok?
Keress az interneten néhány memóriakártya gyártó céget.
Milyen memóriakártya típusokat ismersz?

A ROM típusú memóriák nagyon fontos jellemzője, hogy áramellátás nélkül is megőrzik tartalmukat. Vagyis ha lekapcsoljuk a számítógépet, vagy lemerül az akkumulátor, akkor sem veszítik el a rajtuk tárolt adatokat.

A RAM típusú memória
RAM - Random Access Memory, véletlen hozzáférésű memória. A processzor mellett a számítógép másik kulcsfontosságú eleme. Operatív memóriaként használjuk, vagyis itt tárolódnak a futó programok és a futáshoz szükséges adatok. Fontos jellemzője, hogy energiaellátás nélkül elfelejti a tartalmát. Kikapcsolás után tehát elveszt mindent, amit korábban tárolt. Azért használjuk mégis a RAM-ot ROM helyett operatív memóriaként, mert ez a típus gyorsabb. A mai számítógépekbe 1-2 GByte kapacitással építjük be.
Az alábbi képen a RAM fejlődésének néhány lépcsőfoka látható. Legfelül a 70-es években készült RAM egység, legalul egy mai DDR memória.

RAM

Legfontosabb memóriagyártók közé tartozik a Samsung, a Kingston, vagy például a Corsair cég.

kerdes
Nézd meg, hogy az általad használt gépben mennyi memória található!

A sínrendszer
A sínrendszer gondoskodik a számítógép egyes részeinek az összeköttetéséről. Tulajdonképpen itt a számítógépben lévő vezetékekről van szó. Ezek lehetnek szabadon a gépen belül, vagy kívül, vagy akár az alaplapra integrálva. Emellett a sínrendszerhez kapcsolt csatlakozókon (másnéven: portokon) keresztül lehet külső egységeket (nyomtató, pen drive, hangfal stb.) kötni a számítógéphez. A portok lehetnek a számítógépen belül (belső port), vagy kívül (külső port) is.

44829_msi_g45m_digital_02s
Belső portok:
-AGP: régebbi videokártya
-PCI Express: mai modern videokártya portja
-PCI: hangkártya, esetleg modem csatlakoztatásához
-SATA: háttértárolók, elsősorban merevlemez portja
-IDE: merevlemez, CD, DVD olvasó, író, és floppy csatlakoztatására szolgál










kulso_port
Külső portok:
-PS/2: billentyűzet és egér csatlakozója
-USB: univerzális csatlakozó. Szinte minden külső eszköz csatlakoztatható ezen keresztül a számítógéphez
-Párhuzamos: ma már kevésbé használt. Elsősorban nyomtatóportként használják.
-Soros: régebbi típusú modemek, vagy speciális külső eszközök portja.
-Firewire: digitális videokamerák csatlakozója
-game port: joystick, gamepad és egyéb játékvezérlők csatlakoztatására szolgál. Ma már ezt is leváltotta az USB port
-VGA: monitorokhoz
-DVI: szintén monitorok csatlakoztatására szolgál. A VVGA-nál modernebb.
-S-Video: audio, video port. A számítógép televízióhoz való csatlakoztatásához kellhet.
-HDMI: modern kép és hangátvitelre tervezett port
-Ethernet: hálózati kábel portja
kerdes
Keresd meg az Interneten, hogy a fenti portok milyen kifejezéseknek a rövidítései!