Számítógépes rendszerek alapjai: felépítés, történet és működés

1. Mi a számítógépes rendszer?

Olyan elektronikus gép, amely adatokat fogad be (input), azokat programok segítségével feldolgozza, majd az eredményt megjeleníti (output). Ugyanabból a bemenetből mindig ugyanazt az eredményt adja.

2. Mi a különbség a számítógép és a számológép között?

A számítógép programozható, vagyis képes előre elkészített programokat végrehajtani, míg a számológép csak egy adott műveletet tud elvégezni, és nem programozható.

3. Számítógépes rendszer felosztása használatuk szerint

• Általános célú számítógépek: többféle feladat megoldására alkalmasak.
• Speciális célú számítógépek: egy konkrét feladatra készültek (például robotkar vezérlése, sakkprogram).

4. Számítógépes rendszer felosztása felhasználók száma szerint

• Egyfelhasználós számítógépek: egy ember használja (pl. PC, laptop, tablet, okostelefon).
• Többfelhasználós számítógépek: több ember kapcsolódik egy központi géphez (pl. mainframe, szuperszámítógép, szerver).

5. Abakusz, logarléc, első számolásra alkalmas gép, fogaskerekes számítógép, Pascaline, Leibniz-gép, lyukkártyás szövőszék

• Abakusz: az első számolóeszköz, gyöngyökkel történő számolásra.
• Logarléc: mechanikus eszköz, gyors szorzásra és osztásra.
• Első számológép (Schickard): összeadás, kivonás, szorzás, osztás fogaskerekekkel.
• Fogaskerekes számítógép: csillagászati számításokra használták.
• Pascaline: Pascal által épített gép, amely összeadni és kivonni tudott.
• Leibniz-gép: kettes számrendszer alapján működött, négy alapműveletet és gyökvonást végzett.
• Lyukkártyás szövőszék (Jacquard): kilyuggatott kártyákkal automatikusan szőtt mintákat.

6. Számítógép-generációk

• Első generáció (1943–46): elektroncsövek, nagy gépek, gépi nyelv.
• Második generáció (1958–65): tranzisztorok, kisebb és gyorsabb gépek, magas szintű nyelvek (COBOL, FORTRAN).
• Harmadik generáció (1964–77): integrált áramkörök, többfeladatos működés, BASIC nyelv, első operációs rendszerek.
• Negyedik generáció (1972–91): mikroprocesszor, személyi számítógépek, Microsoft alapítása, hálózatok.
• Ötödik generáció (1991–napjainkig): mesterséges intelligencia, kvantumszámítógép, optikai számítógép kutatás.

7. ENIAC

Az első elektronikus, digitális, programozható számítógép (1946).

• 17 468 elektroncsőből épült, 30 tonnát nyomott és hatalmas energiát fogyasztott.
• Gépi nyelven programozták, katonai számításokra használták, például ballisztikai táblák készítésére.

8. EDVAC

• Neumann János elvei alapján épült 1949-ben.
• Az első tárolt program elvű számítógép, amely a bináris számrendszert használta.
• A programokat és adatokat a memóriában tárolta, 6000 vákuumcsővel működött.
• Ez volt az első valódi Neumann-architektúrájú gép.

9. Számítógép felépítése

Fő egységei:

• Központi egység (CPU): vezérlés és számítás (ALU, CU, regiszterek).
• Operatív memória (RAM): a futó programok és adatok ideiglenes tárolása.
• Perifériák: bemeneti (billentyűzet, egér), kimeneti (monitor, nyomtató), háttértárak (HDD, SSD).
• Sínrendszer: az alkatrészek közti adatátvitelt biztosítja.

10. Utasítás, program, adat, információ, gépi művelet

• Utasítás: egy gép által végrehajtható művelet.
• Program: utasítások meghatározott sorrendje.
• Adat: tények, értékek, amik feldolgozhatók.
• Információ: az adatokból feldolgozás után nyert új ismeret.
• Gépi művelet: aritmetikai (pl. összeadás) vagy logikai (pl. kisebb, nagyobb) művelet.

11. Számítógép architektúrája

A számítógép felépítését és működési elvét leíró rendszer. Meghatározza, hogyan kapcsolódnak egymáshoz a CPU, a memória és a perifériák, és hogyan hajtódnak végre a programok.

12. Hardver / Szoftver

• Hardver: a számítógép kézzelfogható részei (pl. CPU, RAM, alaplap, monitor).
• Szoftver: a számítógépet működtető programok.
  • Rendszerszoftver: pl. operációs rendszer, meghajtók.
  • Alkalmazói szoftver: pl. Word, Excel, Photoshop.
  • Felhasználói szoftver: pl. makrók, saját kis programok.

Számítógépes rendszer = Hardver + Szoftver

13. Neumann-architektúra

Neumann János 1945-ös modellje szerint a számítógép részei:

• Aritmetikai-logikai egység
• Vezérlőegység
• Operatív memória
• Be- és kimeneti egységek
• Háttértár