Το υλικό του υπολογιστή

Transcript

1 Το υλικό του υπολογιστή Ερωτήσεις 1. Τι αντιλαμβάνεστε με τον όρο υλικό; Το υλικό(hardware) αποτελείται από το σύνολο των ηλεκτρονικών τμημάτων που συνθέτουν το υπολογιστικό σύστημα, δηλαδή από τα ηλεκτρονικά κυκλώματα, τις μονάδες δίσκων, τους εκτυπωτές, τις οθόνες, τα πληκτρολόγια, κλπ. Υλικό, λοιπόν, είναι οτιδήποτε έχει μια υλικήφυσική υπόσταση σε ένα υπολογιστικό σύστημα. 2. Από ποια στοιχεία αποτελείται το κεντρικό μέρος ενός υπολογιστή και ποια η λειτουργία καθενός; Το κεντρικό μέρος αποτελείται από: 1. Την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας KME (Central Processing Unit - CPU). H Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο και το συντονισμό του κεντρικού και του περιφερειακού μέρους, ώστε να συνεργάζονται αρμονικά για την εκτέλεση των εντολών που είναι καταχωρισμένες στην κεντρική μνήμη. H ΚΜΕ εκτελεί τα προγράμματα που είναι αποθηκευμένα στην κύρια μνήμη, ανακαλώντας τις εντολές τους, αποκωδικοποιώντας τις και εκτελώντας τις τη μια μετά την άλλη. H KME περιέχει και έναν αριθμό καταχωρητών, οι οποίοι είναι ταχύτατα ηλεκτρονικά κυκλώματα μνήμης άμεσης προσπέλασης και χρησιμοποιούνται προκειμένου να αποθηκεύσουν δεδομένα, αποτελέσματα ή πληροφορίες ελέγχου. 2. Την Κεντρική ή Κύρια Μνήμη (Main Memory). H μονάδα κεντρικής μνήμης χρησιμεύει για την προσωρινή αποθήκευση προγραμμάτων δεδομένων και αποτελεσμάτων κατά τη διάρκεια εκτέλεσης των προγραμμάτων. Χαρακτηρίζεται από υψηλές ταχύτητες ανάγνωσης και εγγραφής, αλλά μικρή χωρητικότητα. 3. Τη Μονάδα Εισόδου / Εξόδου (Input / Output Unit - I/O). H μονάδα εισόδου/εξόδου χρησιμοποιείται για την επικοινωνία του κεντρικού μέρους με τις περιφερειακές συσκευές. H μονάδα εισόδου διοχετεύει εντολές και δεδομένα στη μνήμη από τις περιφερειακές συσκευές, ενώ η μονάδα εξόδου εκτελεί ακριβώς την αντίθετη λειτουργία: διοχετεύει τα περιεχόμενα της μνήμης στις περιφερειακές συσκευές. 4. Το Δίαυλο Επικοινωνίας (Bus). O δίαυλος επικοινωνίας είναι ένα σύνολο ηλεκτρικών κυκλωμάτων που επιτρέπουν τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων ανάμεσα στις διάφορες μονάδες του υπολογιστή. Διακρίνεται σε δίαυλο δεδομένων, δίαυλο διευθύνσεων και δίαυλο ελέγχου, που χρησιμοποιούνται αντίστοιχα για τη μεταφορά δεδομένων, διευθύνσεων και στοιχείων ελέγχου μεταξύ των μερών του υπολογιστή.

2 3. Ποια είναι η βασική ιδέα της αρχιτεκτονικής Von Neumann; H ιδέα να κατασκευαστούν υπολογιστές στην κεντρική μνήμη των οποίων να καταχωρίζονται εντολές και δεδομένα ανήκει στον John Von Neumann και γι' αυτό το λόγο οι υπολογιστές που μελετάμε λέμε ότι είναι αρχιτεκτονικής Von Neumann. Η πρόταση αυτή γνωστή ως έννοια του αποθηκευµένου προγράµµατος (stored program concept) και ξεχωρίζει τους υπολογιστές από τις υπολογιστικές µηχανές. 4. Ποιος ο ρόλος της μονάδας ελέγχου (Control Unit CU); H μονάδα ελέγχου (Control Unit): 1. συγχρονίζει και ελέγχει τη λειτουργία του υπολογιστή, 2. ανακαλεί από την κεντρική μνήμη εντολές. 3. προσδιορίζει τον τύπο της εντολής που ανακάλεσε 4. αναθέτει στην αριθμητική και λογική μονάδα (ALU) την εκτέλεσή τους 5. ελέγχει την επικοινωνία του περιφερειακού μέρους με το κεντρικό. 5. Ποια τα είδη της κεντρικής ή κυρίας μνήμης και ποιες οι διαφορές τους; (σελ. 86,87) Τα είδη της κεντρικής μνήμης είναι: 1. Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης (Random Access Memory - RAM). Είναι η μνήμη στην οποία μπορούμε και να γράψουμε και να διαβάσουμε δυαδικά ψηφία (read - write memory). To περιεχόμενο της διατηρείται όσο ο υπολογιστής βρίσκεται σε λειτουργία. Χαρακτηριστικό αυτής της μνήμης είναι ότι όλες οι θέσεις της απαιτούν τον ίδιο χρόνο προσπέλασης. O χρόνος προσπέλασης και ο χρόνος κύκλου δεν εξαρτώνται από τη διεύθυνση της θέσης της μνήμης. 2. Μνήμη Μόνο για Ανάγνωση (Read Only Memory - ROM) Είναι η μνήμη που γράφεται εφάπαξ και στη συνέχεια μπορούμε μόνο να διαβάζουμε το περιεχόμενο της κάθε θέσης, χωρίς να μπορούμε να το τροποποιήσουμε. Οι μνήμες ROM χρησιμοποιούνται για να αποθηκεύονται από τον κατασκευαστή του υπολογιστή μικροπρογράμματα που δεν χρειάζεται να αλλαχτούν στη συνέχεια. Τέτοια μικροπρογράμματα (BIOS) είναι συνήθως ένα μικρό μέρος του λειτουργικού συστήματος του υπολογιστή, απαραίτητο κατά τη διαδικασία εκκίνησης. Εννοείται ότι το περιεχόμενο της ROM, σε αντίθεση με εκείνο της RAM, δεν σβήνεται ούτε όταν ο υπολογιστής είναι κλειστός. 6. Τι ονομάζουμε χρόνο προσπέλασης μνήμης; O χρόνος προσπέλασης (access time) είναι το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί από τότε που θα απαιτηθεί η ανάγνωση ή η εγγραφή ενός κυττάρου μνήμης μέχρι την πραγματοποίηση της αντίστοιχης λειτουργίας. Στους σύγχρονους υπολογιστές ο χρόνος προσπέλασης των κεντρικών μνημών είναι της τάξης των 30 nsec.

3 7. Τι ονομάζουμε χωρητικότητα μνήμης; H χωρητικότητα (storage capacity) είναι ένας ακέραιος θετικός αριθμός που δηλώνει το μέγιστο πλήθος δυαδικών ψηφίων που μπορεί να αποθηκεύσει η κεντρική μνήμη. Εάν κάθε κύτταρο μνήμης διαθέτει 8 θέσεις για αποθήκευση δυαδικών ψηφίων (bit), τότε κάθε κύτταρο μνήμης έχει χωρητικότητα 1 byte και τότε η χωρητικότητα της μνήμης εκφρασμένη σε KB ή σε MB δηλώνει ταυτόχρονα και τον αριθμό θέσεων ή κυττάρων μνήμης. Oι σύγχρονοι υπολογιστές έχουν κεντρική μνήμη δεκάδων έως χιλιάδων MB. 8. Ποιος ο ρόλος της μονάδας εισόδου και ποιος της μονάδας εξόδου; Ένα άλλο τμήμα του κεντρικού μέρους του υπολογιστή είναι η μονάδα εισόδου/εξόδου. H μονάδα αυτή είναι υπεύθυνη για την επικοινωνία του κεντρικού μέρους με το σύνολο των περιφερειακών συσκευών που αποτελούν και το περιφερειακό μέρος του υπολογιστή. Σκοπός της μονάδας είναι η γρήγορη και ασφαλής μεταφορά δεδομένων. Παράλληλη - σειριακή μεταφορά H επικοινωνία του κεντρικού μέρους με τις περιφερειακές συσκευές μπορεί να γίνει παράλληλα ή σειριακά. Στην παράλληλη μεταφορά, τα k ως προς τον αριθμό δυαδικά ψηφία (bit) ενός δεδομένου μεταδίδονται ταυτόχρονα μέσα από k διαφορετικές γραμμές μεταφοράς. Αντίθετα, στη σειριακή μεταφορά, τα bit μεταδίδονται ακολουθιακά, το ένα μετά το άλλο, μέσα από την ίδια γραμμή μεταφοράς. H παράλληλη μετάδοση είναι πιο γρήγορη, ενώ η σειριακή είναι λιγότερο δαπανηρή. Σύγχρονη ασύγχρονη επικοινωνία H επικοινωνία του κεντρικού μέρους με τις περιφερειακές συσκευές μπορεί να είναι σύγχρονη ή ασύγχρονη. H σύγχρονη επικοινωνία επιτυγχάνεται με το συγχρονισμό των ρολογιών των δυο επικοινωνούντων μερών. Κατά τη σύγχρονη επικοινωνία τα δύο μέρη ανταλλάσσουν συνεχώς δεδομένα. Ακόμα και στην περίπτωση που δεν υπάρχουν πληροφορίες προς μετάδοση, ανταλλάσσουν ειδικά δεδομένα για να διατηρείται ο συγχρονισμός των ρολογιών. Στην ασύγχρονη επικοινωνία δεν υπάρχει συγχρονισμός των δύο ρολογιών. Το κάθε μέρος στέλνει δεδομένα μόνο όταν απαιτείται, διαφορετικά η γραμμή επικοινωνίας παραμένει ανενεργή. Με δεδομένη την πολυμορφία των περιφερειακών συσκευών είναι κατανοητό ότι δεν θα μπορούσε η επικοινωνία του κεντρικού μέρους με κάθε τύπο περιφερειακής συσκευής να γίνεται μόνο από τη μονάδα εισόδου /εξόδου. Έτσι για κάθε περιφερειακή συσκευή παρεμβάλλεται μεταξύ της μονάδας εισόδου/ εξόδου και της εν λόγω συσκευής μια προσαρμοστική μονάδα (interface unit), με σκοπό την εξασφάλιση της συνεργασίας μεταξύ των δύο επικοινωνούντων μερών. Ένα μέρος αυτής της προσαρμοστικής μονάδας είναι και ο οδηγός συσκευής (device driver) δηλαδή ένα ειδικό πρόγραμμα που επιτρέπει τη συνεργασία της συγκεκριμένης περιφερειακής συσκευής με τη μονάδα εισόδου/ εξόδου του υπολογιστή.

4 9. Ποιο τμήμα της ΚΜΕ εκτελεί μαθηματικές και λογικές πράξεις; (σελ. 83) H Αριθμητική και Λογική Μονάδα (Arithmetic and Logic Unit -ALU) είναι ένα κύκλωμα ικανό να εκτελεί γρήγορα αριθμητικές και λογικές πράξεις. Στις λογικές πράξεις περιλαμβάνονται η σύζευξη, η διάζευξη, η άρνηση και άλλες που μπορούν να θεωρηθούν συνδυασμός των παραπάνω, ενώ στις αριθμητικές πράξεις περιλαμβάνονται η πρόσθεση, η αφαίρεση, ο πολλαπλασιασμός και η διαίρεση. Όταν αναφερόμαστε σε γρήγορη εκτέλεση πράξεων, πρακτικά εννοούμε ότι κάθε πράξη εκτελείται σε χρόνο μικρότερο των 10-7 sec. 10. Τι είναι το πρωτόκολλο διαύλου; (σελ. 89) H μεταφορά δεδομένων στο δίαυλο γίνεται με βάση ένα σύνολο κανόνων επικοινωνίας που καλείται πρωτόκολλο διαύλου (bus protocol). 11. Ποια είναι κατά τη γνώμη σας τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα των εκτυπωτών laser έναντι των εκτυπωτών ακίδων (dot matrix); Οι εκτυπωτές laser έχουν: 1. καλύτερη ποιότητα εκτύπωσης 2. εκτυπώνουν γρήγορα 3. εκτυπώνουν εικόνες και γραφικά πολύ καλής ποιότητας 4. μπορούν να εκτυπώσουν και έγχρωμα 5. είναι αθόρυβοι όμως 1. δεν μπορούν να εκτυπώσουν σε πολλαπλά αντίγραφα με καρμπόν 2. δεν εκτυπώνουν σε μηχανογραφικό χαρτί 3. έχουν υψηλότερο κόστος αγοράς και συντήρησης 4. παθαίνουν συχνότερα βλάβες (οι οποίες ενδεχομένως είναι ασύμφορες για επισκευή) 5. τα αναλώσιμα τους είναι ακριβότερα (toner), ιδίως αν πρόκειται για έγχρωμο εκτυπωτή. Οι εκτυπωτές ακίδας έχουν: 1. σχετικά μικρό κόστος αγοράς και συντήρησης 2. εκτυπώνουν σε μηχανογραφικό χαρτί και έτσι χρησιμοποιούνται στην έκδοση παραστατικών (αποδείξεων και τιμολογίων) όμως 1. κάνουν θόρυβο καθώς εκτυπώνουν 2. είναι αργοί στην εκτύπωση (εκτυπώνουν γραμμή- γραμμή και κουκίδα-κουκίδα (dot)) 3. δεν εκτυπώνουν έγχρωμα (παίρνουν ως επί το πλείστον μία μελανοταινία) 4. δεν εκτυπώνουν καλής ποιότητας εικόνες και γραφικά Όμως να σκεφτούμε ότι οι τιμές των εκτυπωτών laser με το χρόνο πέφτουν και σήμερα η νομοθεσία δεν υποχρεώνει τις επιχειρήσεις να εκτυπώνουν παραστατικά (αποδείξεις και τιμολόγια σε διπλότυπα ή τριπλότυπα), η αγορά εκτυπωτών laser και inkjet (έκχυσης μελάνης) εκτοπίζουν σταδιακά την αγορά εκτυπωτών ακίδων dot matrix.

5 12. Ποιοι είναι οι σημαντικότεροι τρόποι διασύνδεσης των υπολογιστών; Α. Οι υπολογιστές που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους μπορούν να συνδεθούν: 1. Μέσω των θυρών σύνδεσης (παράλληλων ή σειριακών) με περιορισμένες δυνατότητες επικοινωνίας οι οποίες περιορίζονται στη μετάδοση/μεταφορά αρχείων. 2. Μέσω ειδικών συσκευών δικτύωσης (κάρτα δικτύου, καλωδίωση, συγκεντρωτές, δρομολογητές). Στη περίπτωση αυτή έχουμε τοπικά δίκτυα. Ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης των υπολογιστών μεταξύ τους έχουμε 3 τοπολογίες δικτύων: Δίκτυα αρτηρίας Δίκτυα αστέρα Δίκτυα δακτυλίου Β. Οι υπολογιστές που βρίσκονται απομακρυσμένοι μεταξύ τους χρησιμοποιούν τις τηλεφωνικές γραμμές και modem για να επικοινωνήσουν. 13. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; ( ) Το μόντεμ είναι λογισμικό συστήματος ( )Ένας επεξεργαστής είναι ένας μεγάλος υπολογιστής ( )H Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας είναι ένας προσωπικός υπολογιστής ( )H Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας είναι ένα στοιχείο του κεντρικού μέρους ενός υπολογιστή ( )O εκτυπωτής είναι μια συσκευή εξόδου ( )H κεντρική μνήμη του υπολογιστή χρησιμοποιείται για την αποθήκευση δεδομένων ακόμα και όταν ο υπολογιστής είναι κλειστός 14. Επιλέξτε τις σωστές εκφράσεις. ( )H μαγνητική ταινία αποτελεί περιφερειακή συσκευή ( )H κεντρική μνήμη χρησιμεύει στην αποθήκευση προγραμμάτων ( )Στατική ονομάζεται η μνήμη της οποίας το περιεχόμενο δεν αλλάζει ποτέ ( )Τα βασικά ποιοτικά χαρακτηριστικά των εκτυπωτών laser είναι ο αριθμός των ακίδων της κεφαλής και η ταχύτητα εκτύπωσης ( )Το μόντεμ μετατρέπει ψηφιακά σήματα σε αναλογικά και το αντίστροφο