2. előadás

1. 2. előadás Műszaki informatika, 2013

2. Előző órán • Tárgy ismertető, követelmények • Számítástechnika történelme • Információ/informatika • Számítógép típusok • Rendszer/információs rendszer • Alkalmazási példák

3. Jegyzet • A ppt a web-en nem minden! • Fontos a saját jegyzet • Informatika építőmérnököknek jegyzet • Átdolgozott előadások

4. Óravázlat • Helyzetkép az informatikában • A számítógép hardver-szintű felépítése • Adatbevitel és megjelenítés eszközei • Számítógépes hálózatok kialakítása • Internet • Internet történelem • Böngészők, levelezők • Az e-világ • Cloud computing

5. Helyzet- és jövőkép • Desktop világ • WEB-es alkalmazások • Mobil platformok • HW • Kommunikáció • Cloudcomputing

6. Hardver (Hardware) • Számítógép? • Mainframe, workstation, PC, Laptop, PDA, Tablet • Telefon • Számítógép fizikai összetevőinek összessége: • Ház, táp • Alaplap • Processzor • Memória • Portok, kártyák, háttértárolók, meghajtók • Perifériák

7. Számítógép felépítése

8. Ház • Különböző méretek, variálhatóság, elrendezés • Aktív-passzív hűtés • Legtöbbször fémből készül • Gombok, meghajtók; portok, csatlakozók

9. Laptop • Méret/kijelző • Portok • Drive-ok • Bővíthetőség • Kivitel (ipari, irodai, üzleti stb.)

10. Táp • 300-600W, méretezés! • Redundáns táp, szervertápok • GPU külön energia-ellátás • Szünetmentes táp • Wake on LAN üzemmód

11. Alaplap (mother board) • Áramköri lap, általában ezen helyezkednek el a • Processzor • Memória • Csatlakozók, slotok a kártyákhoz, portokhoz, meghajtókhoz • Fenti szerkezeti egységek fizikai és logikai kapcsolatát biztosítja

12. Alaplap • Megszabja az alkalmazható processzorok, memóriák típusát, bővítőkártyahelyek számát stb. • Buszrendszer • ISA, VESA, PCI, AGP, PCIE (1x–16x) • Sebesség, adatszélesség • Lapkakészlet (Chipset) • Intel, VIA, nVidia

14. Processzor (CPU) • Bemeneti eszközöktől érkező információ feldolgozása, átalakítása és küldése a kimeneti eszközökre. Feladatok: • kapcsolattartás a perifériákkal • adatforgalom perifériákkal • matematikai műveletek • számítógép működésének vezérlése • memóriaműveletek kezelése (írás, olvasás) • DMA

15. Processzor • Sebesség • Órajel • Magok száma • CPU-k száma • Hűtés • Processzor (egy, illetve többmagos) hűtés • Ház hűtés • Intel, AMD, mobil processzorok

16. Memória, ROM • ROM: Kikapcsolás után is őrzi az adatokat, de csak olvasható • EPROM/EEPROM: felhasználó által is írható memória, pl. autók motorvezérlő számítógépében • BIOS • Oprendszer betöltése, eszközök azonosítása (booting) • Módosítható beállítások • Elavult technológia • Backup-BIOS

17. Memória, RAM • RAM: Adatok korlátozott idejű tárolása – operatív tár • Processzor innen olvassa be az adatokat, programokat • RAM és CPU közti gyors elérésű tár: CACHE • Pentiumokkal együtt: SDRAM, nagyobb kapacitás, buszsebesség • DDR SDRAM, RDRAM, DDR2, DDR3…

18. Adattárolók I. • Merevlemez: ssd vs. Winchester • RAID

19. Adattárolók II. • Floppy/ZIP • MB/100MB • CD/DVD/Blu-ray • 600MB-5GB-50GB • Flash memória • 256MB-32GB-(256GB) • NAS • Elérés, tükrözés • Hálózat, cloud • Szolgáltatás díja

20. Portok • Soros • Bitenkénti átvitel (pl. egér, modem), 230KBit/s • Egyszerre csak egy irányban történhet adatáramlás • Párhuzamos • Byte-onkénti átvitel (pl. nyomtató) • PS/2 • Egér, billentyűzet • SCSI • 40 MBit/s (Ultra3: 160MByte/s) • SATA, eSATA • 3-6Gbit/s

21. Portok • USB • 480 MBit/s (USB 2.0) • 5 Gbit/s (USB 3.0) • Firewire (IEEE 1394) • 400 MBit/s • 12V • IrDA

22. Perifériák • Input • Billentyűzet • Egér • Digitális toll • Játékvezérlők • Szkenner • Digitalizáló tábla • Kamera • Output • Monitor • CRT • LCD, TFT, OLED • Nyomtató/plotter • tintasugaras • lézer • Projektor

23. BME Superman • A klaszter egy fejgépből, valamint 30 számítóegységből áll. Minden gép 2 darab 6 magos, Intel Xeon X5660 CPU-t, valamint 48 GB memóriát tartalmaz. Két számítóegység további 2-2 Nvidia Tesla M2070 típusú GPGPU-t is tartalmaz. Ezzel a gép elméleti teljesítménye  (Rmax) kb. 4+2 TFLOP/s. • A fejgép 34 TB hasznos diszkterülettel rendelkezik, ami minden számítóegységről 10Gib/s sávszélességű Ethernet hálózattal érhető el.

24. Számítógépes hálózatok Hálózat fogalma: Számítógépek, perifériák és a gépeken futó programok (hálózati szoftver) együttese, amelyek egymással összeköttetésben állnak. Egymással összekötött számítógépek között adat áramlik (adatforgalom). A hálózatok alapvetően kétirányúak, vagyis minden létrejött kapcsolat során az adatok mindkét irányban áramlanak.

25. Hálózatba kapcsolás előnyei • Erőforrás-megosztás: adatok, eszközök, programok elérése • Költség-csökkentés: pl. hálózati nyomtató • Működési megbízhatóság: egy eszköz kiesése esetén másik léphet helyébe • Központi adatbázisok használata • Kommunikáció • Adatmegosztás, pl. WebGIS • Cloud-computing

26. Hálózatba kapcsolás hátrányai • Függés a hálózati kapcsolattól • Adatbiztonság • Költségek • Hibák lehatárolása

27. Hálózatok kiterjedése • LAN (Local Area Network) • Általában egy intézmény, néhány épület… • Nagy sebesség, biztonság • Topológia: sín, csillag, gyűrű, fa, hibrid • WLAN, WiFi (IEEE 802.11) • WAN (Wide Area Network) • Országos vagy földrészek közötti, pl. internet

28. H-bone • www.niif.hu

29. Internet történelem I. • 1964: az ötlet (Paul Baran) • 1969: Arpanet, USA • 1978: IPv4 protokoll • 1984: első „valós email” • 1984: domain-nevek • 1989: ISDN • 1989: HTML, www

30. Internet történelem II. • 1991: Gopher • 1992: első böngésző: Mosaic • 1994: Netscape • 1995: webshop (pl. Amazon) • 1998: Google • 2000: online árverések (ebay, vatera stb.) • 2000: Cloud szolgáltatások • 2004-2005: webkettő • Facebook (2004), youtube (2005)…

31. TCP/IP • Transmission Control Protocol/Internet Protocol • Alkalmazási- (pl. http, ftp, pop3, smtp); Szállítási- (pl. TCP, UDP); Hálózati (internet)- (pl. IPv4, IPv6); Adatkapcsolati (pl. ethernet, wifi); Fizikai réteg • Kliens adatcsomagot küld a szervernek, szerver az adatcsomagot azonos méretű frame-ekre bontja, melyek tartalmazzák a kliens és szerver címét is. • Darabolás, ellenőrzés, címzés, élettartam

32. TCP/IP • IP cím • IPv4: 32 bites címzés • IPv6: nagyobb, 128 bites címtartomány, pl: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334 • Gyakorlatilag kimeríthetetlen: számos hálózati eszköz kaphat ip címet • whatismyv6.com • Átállás, párhuzamos működés • Domain nevek • DNS

33. A WEB; www • Internet hipermédia felülete • WEB2 • URL • Protokollok: • http (HyperText Transmission Protocol); https (~ Secure); ftp (File Transfer Protocol); etc. • HTML; XML…

34. Browser • IE, Firefox, Chrome, Safari, Opera…

35. Email • 1972: első internetes alkalmazás • Levelező programok • MS (Outlook), Mozilla (Thunderbird), Foxmail, Opera stb. • Webmail • gmail.com, freemail.hu, yahoo.com, hotmail.com stb. • Protokollok: SMTP; POP3, IMAP etc.

36. Hálózati eszközök • Hub • Switch • Router

37. E-világ • eKormányzat (e-government) • eOktatás (e-learning) • eBiztonság (e-security) • eKereskedelem (e-commerce) • eBank

38. Cloud computing - az alapelv • Adatok, programok, rendszerek a felhőben • Elérés egy kliensről – egyre vékonyabb kliensek • Példa: szolgáltatás Szerverfarm Adatok Számítási kapacítás (GRID) Kliens Webböngésző (+ plugin)

39. Történelem • 1950-es évek: mainframe gépek; time-sharing • 1990-es évek: VPN • 2000-es évek eleje: dot.com lufi • 2000-es évektől: CC, pl. AWS • 2011: Chromebook

40. Kapcsolódó tudományterületek, technológiák • Elosztott rendszerek • Párhuzamos rendszerek Griddel kapcsolatban • Hálózati rendszerek • Virtualizáció • Adatbázisok • Biztonság • Processzek (szolgáltatások) közötti biztonság (pl. kernel – védett mód) • Adat biztonság, kriptográfia (pl. RSA, MD5), adat helyreállítás (pl. mágnes szalag, RAID) • Adathozzáférés kezelése (Privacy)

41. Virtualizáció • Korábban: egy feladat egy szerver • rossz erőforrás kihasználtságot jelent • szükséges kapacitás kiépítése költséges • Egy gép – több feladat. De hogyan? • a virtualizáció révén a logikai erőforrások (alkalmazások, operációs rendszerek, tárterületek) elválasztása egymástól. • Ennek végső formája a számítási felhő.

42. Virtualizáció – cloudcomputing révén megoldható feladatok • Nagy méretű, jól paraméterezhető, megbízható, magas rendelkezésre állást megvalósító rendszer létrehozása • Erőforrások dinamikusan történő optimális kiosztása • Frissítések, javítások, szerver karbantartás megoldása • Néhány hypervisor: VMware, Microsoft Hyper-V, Xen • Példák: Pixar, csúcsidőszakos weblapok, Neptun, NAV stb. • Szabványosítás: IEEE P2302

43. A CC felosztása • Privát számítási felhő (private cloud) • Infrastrukturális számítási felhő (Infrastructure as a Service) – pl. AWS • Platform-alapú számítási felhő (Platform as a Service) – pl. Windows Azure • Szoftver-alapú számítási felhő (Software as a Service) – pl. Gmail, Hotmail, Salesforce

44. IaaS • Előnyök • Skálázhatóság a hardver szintjén, méretgazdaságosság • A hypervisorig terjedően naprakész • A hypervisorig professzionálisan üzemeltetett • Mindig elérhető • Bármilyen program futtatható benne – amit persze a virtuális gép enged • Hátrányok: • Rendszerfelügyelet • Naprakészség az operációs rendszertől felfelé lévő szinten

45. Paas • Infrastruktúra plusz pl. operációs rendszer, fejlesztői eszközök, adatbázis, webszerver • Előnyök • Az operációs rendszerek és/vagy adatbázis kezelő szintjéig a naprakészsége biztosított • A rendszer megbízható, mivel külső és nagy cég üzemelteti • Könnyen skálázható a hardver szintjéig. • Hátrányok • Az alkalmazás naprakészsége, helyességének a biztosítása a mi feladatunk • Biztonság: az adatok egy külső cég birtokában vannak

46. Saas előnyök • Teljes kész infrastruktúra és szoftver megoldás • A pénzügyi és teljesítményi adatok könnyen skálázhatóak: méretgazdasságosság • Állandóan naprakészek • Helyfüggetlen

47. Saas hátrányok • Testre szabhatóság: cégek nem tudják saját szoftvereiket testre szabni egyedi megoldásaikkal. Egy hiba esetén nem tudnak beavatkozni. • Személyiségi jogok, biztonság: Nem tudni hogy kezelik az adatokat a szolgáltatók (üzleti titok). Továbbá az adatok titkosítási módja is kérdéses. Ez a legnagyobb probléma: elutasítók 50 %-a ezt emeli ki.

48. Rövidítések • IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers • GPU – Graphics Processing Unit • ISA – Industry Standard Architecture • VESA – Video Electronics Standard Association • PCI – Peripheral Components Interface • IDE – Integrated/Intelligent Drive Electronics • AGP – Accelerated Graphics Port • SATA – Serial Advanced Technology Attachment • IrDa – Infrared Data Association • BIOS – Basic Input-Output System • CPU – Central Processing Unit • DMA – Direct Memory Access • RAM – Random Access Memory • ROM – Read Only Memory • EPROM/EEPROM – (Electrically) Erasable Programable Read Only Memory • SDRAM – Synchronous Dynamic Random Acces Memory • BIOS – Basic Input / Output System • NAS – Network-attached Storage • RAID – Redundant Array of Independent Disks • DDR SDRAM - Double Data Rate SDRAM • CRT – Cathode-Ray Tube • LCD – Lyquid Crystal Display • TFT – Thin Film Transistor • SMTP – Simple Mail Transfer Protocol • NIC – Network Information Center • TCP/IP – Transmission Control Protocol / Internet Protocol • DNS – Domain Name System • DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol • FTP – File Transfer Protocol • HTML – HyperText Markup Language • XML – eXtensible Markup Language • HTTP – Hypertext Transfer Protocol • LAN – Local Area Network • WAN – Wide Area Network • URL – Unified Resource Locator • WWW – World Wide Web • POP3 – Post Office Protocol version 3 • IMAP – Interactive Mail Access Protocol • WiFi – Wireless Fidelity • VPN – VirtualPrivate Network

49. Ellenőrző kérdések • Mi a CPU és mik a feladatai? • Milyen input/output perifériákkal szerelné fel 10 fős építőmérnöki irodájában számítógépeit? • Milyen hardver jellemzők fontosak mobil platformokon? • Mik a hálózatok alkalmazásának előnyei/hátrányai? • Mi az a TCP/IP? • Melyek a cloud computing jellemző szolgáltatási szintjei? Röviden jellemezze őket!

50. Köszönöm a figyelmet!