Funkcionális egységek

A Neumann-elven működő számítógépet a központi feldolgozó egység (CPU, mikroprocesszor) vezérli. A gép működéséhez szükséges programot és adatokat a memória tárolja (operatív tár). A processzorhoz közvetlenül csak a memória és az I/0 vezérlő kapcsolódik. Bármely további egység, amely a számítógéphez csatlakozik, az I/0 vezérlőn keresztül kapcsolódik a számítógép központi egységéhez. A külső egységeket összefoglaló néven perifériáknak nevezzük. A perifériák funkcióik szerint nagyon különfélék lehetnek. Vannak olyanok, amelyek a számítógép által küldött adatokat láthatóvá teszik (pl. képernyő, nyomtató), ezeket kimeneti vagy output perifériáknak nevezzük. A perifériák egy másik csoportja azt a célt szolgálja, hogy adatokat vagy parancsokat tudjunk bevinni a számítógépbe (pl. billentyűzet, egér, szkenner), ezeket nevezzük bementi vagy input perifériáknak. További perifériacsoportot alkotnak az ún. háttértárolók. Ezek adatokat, programokat tárolnak a gép számára. A tárolt információt a gép kikapcsolása után is megőrzik. A háttértárolók -szemben a memóriával- mágneses vagy optikai elven működő eszközök, ezért lemezeknek vagy diszkeknek is nevezzük őket (az angol disk szó a mágneslemezt, a disc az optikai lemezt jelenti).A CPU csak a memóriában tárolt programot képes végrehajtani. A használni kívánt program azonban valamelyik háttértárolón helyezkedik el, ezért végrehajtásához először be kell töltenie a memóriába. Ez a művelet a programindítás vagy programfuttatás. A programfutás közben a program által feldolgozott adatok szintén a memóriában vannak. Ha az adatokat később is fel szeretnénk használni, akkor mentést kell végeznünk. A mentés során a memóriában tárolt adatok (pl. szövegszerkesztéskor a begépelt szöveg) kiíródnak a háttértárolóra. Amikor az elmentett adatainkra ismét szükség lesz, akkor a háttértárolóról ismét a memóriába kell azokat tölteni. Ez a mű- velet a betöltés vagy megnyitás. Az éppen használt program csak addig marad a memóriában, amíg a program használatát be nem fejezzük. A memória tartalma tehát dinamikusan változik, mindig az éppen használt szoftver egészét vagy részeit tartalmazza, melyek kilépéskor törlődnek a memóriából. A memória tartalma akkor is törlődik, ha újraindítjuk, vagy kikapcsoljuk a számítógépet.

Central Processing Unit - a számítógép központi feldolgozó egysége, mely a hardver és a szoftver összehangolt működtetését végzi.

Programok utasításainak és adatoknak a tárolására szolgáló elektronikus áramköri egység.

A számítógép és a hozzá kapcsolódó külső eszközök (perifériák) közötti kapcsolatok vezérlő hardverelem.

A számítógéphez kapcsolódó bemeneti (billentyűzet, egér, stb.), kimeneti (monitor, nyomtató, stb.) egységek és háttértárak (merevlemez, mágnesszalag, stb.).

A számítógép működését irányító utasítások sorozata.

Adott állomány (program, adat) feldolgozásának elindítása, megkezdése.

A dokumentum háttértárba való átírása.

A számítógép felépítése

A Neumann-elven működő számítógép a központi egységből, a processzorból (CPU), az adatokat és a programot tároló memóriából és az adatok be- és kivitelét, megjelenítését biztosító perifériákból áll. Az egységeket a rendszerbusz köti össze. A perifériák az illesztőkön keresztül kapcsolódnak a CPU-t és a memóriát tartalmazó ún. alapgéphez. A perifériák zöme az alaplapon található csatlakozóaljzatokra kapcsolódik, kisebb részük a bővítőkártyákon lévőkre. A perifériák az alapgép működési környezetét meghatározó, s egyben a számítógép lehetőségeit is behatároló eszközök. Egy alapgéphez többféle periféria kapcsolható, az adott összekapcsolást a rendszer kiépítésének, kiépítettségének is nevezik. A konfiguráció konkrét kiépítettséget, összeállítást jelent. Sokféle periféria létezik, s ezek közül van né- hány olyan, amely a számítógép működéséhez elengedhetetlenül szükséges. Ezek a perifériák az alapgéppel együtt alkotják a minimális konfigurációt. Az általános konfiguráció egy adott időszakra jellemző általános és legelterjedtebb kiépítettségi szintet jelent. A számítógépet alkotó eszközök és alkatrészek összefoglaló neve a hardver (angolul: hardware). Két számítógépet akkor nevezünk kompatibilisnek, ha egy program változtatás nélkül használható mindkét gépen, vagy ha az egyik géppel használható perifériák működnek a másikkal is. A PC-k felülről kompatibilisek , azaz egy újabb modell egy korábbinak a fejlettebb változata, ezért nem csak azokat a szolgáltatásokat tudja, amit a régebbi gép biztosított, hanem annál nagyobb teljesítményű és plusz szolgáltatásokra is képes.

A számítógép működése

A Neumann-elven működő számítógép a központi egységből, a processzorból (CPU), az adatokat és a programot tároló memóriából és az adatok be- és kivitelét, megjelenítését biztosító perifériákból áll. Az egységeket adatút köti össze, amit rendszerbusznak neveznek.Bármely egység képes itt kommunikálni úgy, hogy az adatot a buszra küldi, a címzett egység pedig leolvassa. Általában a CPU irányítja ezt a folyamatot, de az intelligens perifériák maguk is képesek adatokat írni a memóriába. Korszerű számítógépekben adat-, cím- és parancsbusz is található. A számítógép bekapcsolásakor a processzor végrehajtja az általában az alaplapon lévő ROM-ban tárolt programot, amit BIOS-nak (Basic Input-Output System) neveznek. Ez a PC különböző hardver-részegységeit kezelő alapvető műveletek gyűjteménye. Bekapcsoláskor a BIOS önműködően gondoskodik a központi tár ellenőrzéséről, az operációs rendszer betöltéséről, és ellenőrzi a perifériákkal (merevlemezzel, egérrel, billentyűzettel, nyomtatóval stb) létrejött kapcsolatot. Az alkalmazói programok az operációs rendszer irányítása alatt és annak szolgáltatásait felhasználva futnak. A számítógép működése során a processzor az utasításokat és az adatokat egy tetszőleges elérésű, írható és olvasható tárból, a RAM-ból kapja, és ide írja be a számítások eredményeit is. A RAM tartalmazza az összes olyan programot, melyet elindítottunk, valamint az operációs rendszer felületét megjelenítő és kezelő programokat is. A számítógép kikapcsolásakor vagy újraindításakor a RAM-ban lévő összes adat elveszik. A programok futtatása során a CPU vezérli: az adatok áramlását a perifériák és a memória között, a megjelenítést a kiviteli eszközök segítségével, a kommunikációt a felhasználóval, a feldolgozáshoz szükséges adatok bekérését a beviteli eszközökről.

Az alaplap

A PC központi és egyben egyik legösszetettebb alkatrésze az alaplap. Feladata rendkívül sokrétű: minden periféria hozzá csatlakozik, vagy már rá van építve. A korszerű alaplapok tartalmazzák az integrált vezérlőket, melyek a perifériák működését vezérlik (régebben erre a célra bővítőkártyákat használtak). Az alaplapon található a billentyűzet és az egér csatlakozója, a soros, párhuzamos és az USB csatlakozó. Az alaplapon lévő 2 IDE csatlakozóra 2-2 darab IDE eszközt (merevlemez, CD és DVD olvasó, író) lehet kötni. Szintén az alaplapra csatlakozik a hajlékonylemez (floppy) meghajtó. Az alaplapokon általában 2-4 memória-csatlakozó aljzat (slot) van, amelyekbe a dokumentáció által megadott rend szerint csatlakoztathatók a memóriamodulok. A számítógép működését vezérlő és a tényleges számítási feladatokat végző mikroprocesszor foglalata a processzor fajtájától és típusától függ. A processzor belehelyezése csak egyféleképpen lehetséges, ezért szerelése során nem szabad erőltetni. A processzort rögzíteni kell, majd hűtőbordát és ventillátort kell rászerelni a processzorban keletkező hő elvezetésére. Az alaplapon találhatóak a bővítőkártyák csatlakozóaljzatai is. Az AGP-re csak a videokártya csatlakozik (sok esetben a videóvezérlőt is integrálják az alaplapra). Korszerű alaplapokon az ISA aljzatok már nem találhatóak meg, régebbi gépekben tipikusan a hálózati kártyát és a hangkártyát fogadták. Napjainkban leggyakrabban a PCI, illetve gyorsabb változata, a PCI Express (PCIe) aljzatok fogadják a bővítőkártyákat. A számítógépházban elhelyezkedő tápegység egyik csatlakozóját az alaplapra kell kötni, a többit a házban lévő perifériák (mágneses és optikai adattárolók, nagyteljesítményű videókártya) megfelelő csatlakozóira. A számítógépház elején lévő LED-eknek és kapcsolóknak a tűs csatlakozói szintén az alaplapon találhatóak. Bekötésük rendszerint az alaplapra van nyomtatva, vagy a dokumentációban található meg. Az alaplap a mikroprocesszor és a számítógépház hűtését biztosító ventilátorok tápellátása számára 1-4 csatlakozót tartalmaz. Az alaplapi chipkészlet az alaplap lelke, az alkatrészek fő vezérlő áramköre. Integrált áramkörein gyakran található hűtőborda. A jumperek a hardveres beállítások (processzor, BIOS reset stb.) eszközei, feladatuk mindig a dokumentációban, egy helyen van összefoglalva. Az alaplapon található hosszú élettartamú gombelem feladata az alaplap kikapcsolt állapotában az óra működtetése és BIOS-beállítások tárolásának biztosítása. Az alaplapnak a gépház hátsó oldalára kivezetett csatlakozó aljzatai biztosítják a beviteli egységek (egér, billentyűzet, szkenner, mikrofon, videókamera, fényképezőgép) és a kiviteli egységek (nyomtató, USB eszközök, hangszórók) számítógéphez történő csatlakozását. A bővítőkártyákon (videókártya, hálózati kártya, hangkártya, videódigitalizáló-kártya, stb.) lévő ki- és bemeneti csatlakozók szintén a gépház hátsó oldalán érhetőek el.A felhasználó kényelme érdekében az USB és a hangkártya csatlakozóit gyakran kivezetik a gép előlapjára.

Az alaplap mozgókép...

Beviteli eszközök

A bemeneti eszközök, vagy másképpen megnevezve az input perifériák azt a célt szolgálják, hogy adatokat vagy parancsokat tudjunk bevinni a számítógépbe. A számítógép szabványos bemeneti egysége a billentyűzet, mely egyirányú, a gép felé irányuló adatáramlást biztosít. A számítógép billentyűzete hasonlít az írógépére, azonban több speciális jellel és funkcióval ellátott billentyűje van. Az egér mutatóeszköz, segítségével a képernyőn lévő szimbólumok, menüpontok, választási lehetőségek közül tudjuk az éppen szükségeset kijelölni. A kiválasztáshoz az egér pozícióját mutató kurzort az adott objektumra kell vinni és le kell nyomni az egér valamelyik gombját. Ezt kattintásnak nevezzük. Az egereken általában kettő vagy három gomb és egy gördítőkerék található. A multimédiás alkalmazásokhoz készült egerek több gombbal is rendelkezhetnek. Speciális beviteli eszköz a lapolvasó (szkenner, angolul scanner), mely optikai úton letapogatja, majd digitalizálja a ráhelyezett dokumentumot, és a számítógépen futó alkalmazástól függően többféle formátumban (kép, szöveg) szolgáltatja. Grafikusok, rajzolók használják a digitalizáló táblát (digipad), mely felületére egy speciális tollal rajzolt ábra digitális formában kerül a számítógép háttértárolóján rögzítésre. A digitalizáló tábla nem csak a toll útját, hanem a nyomását is érzékeli, így részletes, tónusos ábrák létrehozására is alkalmas. Beviteli eszköz az akusztikus hullámokat elektromos jellé alakító mikrofon is: a számítógép hangkártyájához csatlakoztatva digitális formában rögzíthetjük a beszélő hangját.

Tárolóegységek csatlakoztatása az alaplaphoz mozgókép...

Kiviteli eszközök

A kimeneti eszközök, vagy másképpen megnevezve az output perifériák a számítógép által küldött jelek érzékelhetővé tételét, megjelenítését végzik. A monitor a számítógép szabványos kimeneti egysége, rendeltetése a szöveges és képi információ megjelenítése.Az adatfeldolgozás eredményei, a számítógép üzenetei, a billentyűzeten begépelt szöveg éppúgy megjelenik a monitoron, mint egy film, egy fénykép vagy egy animáció. A monitorok kezdetben egyszínű (monochrom - szürkeárnyalatos, vagy sárgászöld árnyalatos) képet biztosítottak, napjainkban azonban több milliónyi színárnyalat megjelenítésére képesek. A monitorok vezérlését a grafikus kártya (videókártya) végzi, mely vagy az alaplapra integrált, vagy bővítőkártyaként csatlakoztatható az alaplapon lévő foglalatba. A hangszórók a hangkártya által kidolgozott analóg jelet alakítják át hanghullámokká (beszéddé, zenévé, zörejekké). A nyomtatók (printerek) a kívánt adatokat papírra, vagy egyéb anyagra kinyomtatva jelenítik meg.