Ugrás a tartalomhoz

Hardver

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Hardver (angolul: hardware) alatt a számítógép fizikailag megfogható részeinek összességét értjük. A számítógép működéséhez alapvetően hardver és szoftver szükséges, a kettő közötti kapcsolatot a firmware hozza létre, ami a hardverekbe a gyártók által „beépített” szoftvernek tekinthető.

Egy személyi számítógép hardverének részei általában a következők:

A szó etimológiája[szerkesztés]

Az angol nyelvben ez a szó eredetileg vasárut, szerszámokat jelentett. A személyi számítógépek megjelenésekor kezdték használni megkülönböztetésül a software fogalmától. Így a hardware lett az eszköz, amely alkalmas a software (a számítógépen futó programok) tárolására és futtatására. Ősi formája a Neumann-féle gondolat, amelynek értelmében a számítógép nemcsak az adatokat, hanem a futtatható programot is képes tárolni.

Alaplapi eszközök[szerkesztés]

Tipikus alaplap
Processzor-hűtőborda és ventilátor

Az alaplapon a CPU, a memória és a sínrendszer(ek) találhatók, továbbá bizonyos integrált eszközök, illetve csatlakoztatási lehetőségek is előfordulnak, mint például:

Alaplap[szerkesztés]

A számítógép alaplapjának (angolul motherboard, vagyis anyakártya) fő feladata a CPU kiszolgálása és a számítógép alapvető áramköreinek összekapcsolása.

CPU[szerkesztés]

A CPU (angol: Central Processing Unitközponti feldolgozó egység), más néven processzor, a számítógép „agya”, vagyis azon egysége, mely a programutasítások értelmezését és végrehajtását vezérli.

A processzor főbb részei[szerkesztés]

Intel Pentium 100 MHz-es processzor
  • ALU (Arithmetic and Logical Unit – aritmetikai és logikai egység): a processzor létfontosságú alkotórésze, amely alapvető matematikai és logikai műveleteket hajt végre. Sebessége növelhető egy koprocesszor (FPU Floating Point Unit, azaz lebegőpontos műveleteket végző egység) beépítésével. Az FPU korábban külön részegység volt, manapság a processzorok mindegyike beépítve tartalmazza.
  • AGU (Address Generation Unit): a címszámító egység, feladata a programutasításokban található címek leképezése a főtár fizikai címeire, valamint a tárolóvédelmi hibák felismerése.
  • CU (Control Unit – vezérlőegység v. vezérlőáramkör): feladata a processzor munkájának teljeskörű megszervezése és ütemezése. Például: lehívja a memóriából a soron következő utasítást, értelmezi és végrehajtatja, majd meghatározza a következő utasítás címét.
  • Regiszter (Register): a processzorba beépített nagyon gyors elérésű, kis méretű memória. A regiszterek csak addig tárolják az információkat, utasításokat, amíg a processzor dolgozik velük. A mai CPU-kban 32/64 bit méretű regiszterek vannak. A processzor adatbuszai mindig akkorák, amekkora a regiszterének a mérete, így egyszerre tudja az adatot betölteni ide (például: egy 32 bites regisztert 32 bites busz kapcsol össze a RAM-mal). A regiszterek között nem csak adattároló elemek vannak (bár végsősoron mindegyik az), hanem a processzor működéséhez elengedhetetlenül szükséges számlálók, és jelzők is, mint:
    • utasításszámláló, (PC – program counter, IP – instruction pointer), amely mindig a következő végrehajtandó utasítás címét mutatja;
    • utasításregiszter (IR – instruction register), amely a memóriából kiolvasott utasítás kódját tárolja (e kód alapján határozza meg a vezérlőegység az elvégzendő műveletet);
    • flagregiszter, amely a processzor működése közben létrejött állapotok logikai jelzőit (igaz/hamis) tartalmazza;
    • akkumulátor (AC), amely a logikai és aritmetikai műveletek egyik operandusát, majd az utasítás végrehajtása után az eredményt tartalmazza.
  • Buszvezérlő: a regisztert és más adattárolókat összekötő buszrendszert irányítja (a busz az adatokat továbbítja).
  • Cache (gyorsítótár): a modern processzorok fontos része; a processzorba, vagy annak környezetébe integrált memória, amely a viszonylag lassú rendszermemória-elérést hivatott kiváltani azoknak a programrészeknek és adatoknak előzetes beolvasásával, amikre a végrehajtásnak közvetlenül szüksége lehet. A mai PC-k processzorai általában két gyorsítótárat használnak: egy kisebb és gyorsabb, ún. elsőszintű (L1) cache-t, és egy nagyobb, ún. másodszintű (L2) cache-t. A gyorsítótár mérete ma már megabyte-os nagyságrendű.

Háttértárak[szerkesztés]

A számítógépek melletti, központi egységen kívüli tárolóeszközök a nagyobb mennyiségű adat, hosszabb program aktuálisan nem szükséges részeinek tárolására illetve archiválására, továbbá a gépek közötti adatcserére használatosak. Ilyen célokra hagyományosan valamilyen lemezes tárolót használtak és használnak, de manapság számos felhasználási területen népszerűek a memóriakártyák is.

Lemezes tárolók, lemezmeghajtók[szerkesztés]

Közös jellemzőjük, hogy a meghajtó az adathordozót egy tengely mentén forgatja, miközben a lemezfelülettel párhuzamosan elhelyezkedő fej érzékeli vagy módosítja az információtárolásra szolgáló anyag valamely fizikai tulajdonságát. Ez a tulajdonság optikai vagy mágneses jellemző.

Hajlékonylemezek[szerkesztés]

Az adatok tárolására a vékony műanyag hordozóra felvitt mágnesezhető réteg szolgál, amelyet papír (5,25’’-es lemeznél), vagy merev műanyag (3,5’’-es lemeznél) tokban helyeznek el. Az adatok a lemez felületén koncentrikus körök, sávok (track) mentén helyezkednek el. A meghajtóba helyezett lemezt a berendezés 300-360 percenkénti fordulatszámmal forgatja, és az olvasófej a lemez felületéhez hozzáérve írja/olvassa a tárolt információt. Az író-/olvasófej helyzete miatt a lemez csak íráskor és olvasáskor forog, különben az olvasófej rövid időn belül meghibásodna. A lemez tartalma a felülírástól mechanikusan védhető (reteszelhető). Az idők folyamán többféle típust fejlesztettek ki, a legelterjedtebbek az 5,25’’-es, majd a 3,5’’-es lemezekkel működő meghajtók voltak. Régen a legszélesebb körben alkalmazott adattárolási módnak számítottak, de a hajlékonylemezek jelentősége mára erősen csökkent – a nagyobb kapacitású, gyorsabb és megbízhatóbb memóriakártyák, pendrive-ok elterjedése miatt. Egyes újabb PC-kbe már nem is építenek be hajlékonylemez-olvasót.

Merevlemezek[szerkesztés]

Az adattárolás céljára 1-6 darab, mágnesezhető réteggel bevont, zárt védőburkolatba helyezett könnyűfém lemezt használnak. Az állandó forgás (3600-15.000 1/min sebességgel) miatt a fejek nem érnek hozzá a lemez felületéhez, hanem ún. „repülő fejeket” használnak, ezek a lemez forgása következtében kialakuló légpárna hatására a lemez felületétől néhány nanométer távolságra kerülnek. Kapacitásuk a közelmúltban ugrásszerűen megnőtt, 2007-ben már megjelent az 1 TB (kb. 1012 byte) kapacitású, 3,5’’ méretű modell.[1]

Optikai lemezek[szerkesztés]

Az optikai lemez felületén az adatrögzítés a (mikrobarázdás) hanglemezekhez hasonlóan, spirális pálya mentén történik. Az adatrögzítést és olvasást lézersugár segítségével valósítják meg. A rögzítendő adatsornak megfelelően kicsiny lyukakat (ún. piteket) alakítanak ki a lemez adathordozó rétegében. Az olvasásakor a felületet megvilágítják, és a visszatükröződött fénysugarat érzékelve a lemezfelület és végső soron a felírt információ érzékelhető, visszanyerhető. Számos változata alakult ki és terjedt el, a legismertebbek a CD és a DVD. Újraírható lemez (jelzésük CD-RW, illetve DVD-RW, DVD+RW) esetén a felírt információ törölhető.

Floppy[szerkesztés]

A floppyt használat előtt formázni kell, bár általában ezt gyárilag elvégzik. A megformázáskor létrejön a főkönyvtár és a fájlelhelyezkedési tábla. A lemezhez mindig szükséges egy meghajtó. Ez motorral megforgatja lemezt és az író-olvasó fej segítségével letapogatja az adatokat.

Az CP/M, a CP/M-86, a DR-DOS, az MS-DOS operációs rendszerek és utóbbi leszármazottai tipikusan így hivatkoznak a floppymeghajtókra: A:, B:. A Unix és a vele rokon (POSIX-kompatibilis) rendszerekben (pl. Linux) sokkal nagyobb a változatosság. Egy eszköznek akár több neve is lehet, attól függően, hogy milyen üzemmódban akarjuk használni. Jellegzetes példa: /dev/fd0.

Kapacitása a kezdeti 160 kB-tól a 90-es évekre eljutott az 1,44-2,88 MB-ig, további fejlődés viszont nem várható, mivel mára idejétmúlttá tették a zsebben hordható USB-s flashmeghajtók. A floppyban kárt tehet a mágnes, a hő, a víz.

Merevlemez (Hard-disk)[szerkesztés]

Egy vagy több mágnesezhető felületű könnyűfém-lemez tárolja az adatokat. Fixen megépített, zárt meghajtóban található. A meghajtó belsejében nagy tisztaságú levegő van. Tárolókapacitása napjainkra már a több terrabyte-ot (TB) is elérte.

A partíciók jelölése:

  • Windows alatt: C:\, D:\ stb.
  • Linux alatt: /dev/hda.

Tárolóáramkörök, flashmemóriák[szerkesztés]

Ház és tápegység[szerkesztés]

A számítógépház és a tápegység, illetve az alaplap kialakításának (elrendezésének) általában össze kell illenie. Jó példák erre az egyes PC szabványok, mint XT, AT, ATX.

Tápegység[szerkesztés]

A tápegység (áramforrás) a számítógép alkotóelemeit látja el a szükséges árammal – pontosabban a szükséges értékű és terhelhetőségű feszültségekkel. A stabil feszültségek előállításán kívül figyelheti is azokat és a rendszer indításában is közrejátszhat (Power-good jel), illetve saját áramköreinek hőmérséklete alapján vezérelheti a hűtő ventilátorokat (kényszerkonvekciós hűtés). A megfelelő villamos teljesítmény és mechanikai méret (tulajdonképpen hatásfok) elérése érdekében szinte mindig kapcsolóüzemű elven működik.

Gépház[szerkesztés]

Háznak nevezzük a számítógép „dobozát”, amely a tápegységet, az alaplapi eszközöket, és a háttértárakat fogadja be, továbbá megfelelő szellőzést biztosít. Anyaga adott merevségű (anyagú és vastagságú) fém, illetve részben műanyag. Boltban külön is megvásárolható, ebben az esetben a fő elemek közül csak a tápegységet tartalmazza.

Perifériák[szerkesztés]

A perifériákat többféleképpen csoportosíthatjuk.

  • Átvitel iránya alapján:
    • beviteli (angolul input) – adatot szolgáltat a számítógép számára;
    • kiviteli (angolul output) – a számítógép adatait a külvilág felé továbbítja;
    • ki/beviteli (angolul input/output) – mindkét irányban továbbít.
  • Kapcsolat jellege alapján:
    • humanoid – a kapcsolat egyik „résztvevője” ember; azon eszközök, melyeken keresztül a felhasználó érintkezésbe léphet a számítógéppel;
    • technikai – gép-gép kapcsolat (például modem).
  • Felhasználási kör alapján:
    • számítástechnikai – számítógépes perifériák összekapcsolására;
    • speciális – ipari, orvosi, kutatási stb. környezethez kapcsolódnak.

Beviteli perifériák:[szerkesztés]

Kiviteli perifériák:[szerkesztés]

Ki- és beviteli perifériák:[szerkesztés]

  • érintőképernyő (touchscreen)
  • modem (modem)

Források[szerkesztés]

  • Cserny László: Számítógépek architektúrája, Dunaújvárosi Főiskola, 2003

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. [1] Archiválva 2007. június 21-i dátummal a Wayback Machine-ben www.tomshardware.co.uk

További információk[szerkesztés]

Commons:Category:Computer hardware
A Wikimédia Commons tartalmaz Hardver témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]