Ο ΗΥ με μια γρήγορη ματιά

Transcript

1 Ο ΗΥ με μια γρήγορη ματιά Εξωτερικά ένας Η/Υ φαίνεται να αποτελείται από τρία βασικά μέρη. Την οθόνη, το πληκτρολόγιο και την κεντρική μονάδα, ένα κλειστό «κουτί», μέσα στο οποίο βρίσκονται όλα τα βασικά του εξαρτήματα. Μέσα στην κεντρική μονάδα συναντάμε τα εξής: - Μικροεπεξεργαστής (CPU - Central Processing Unit) - Μητρική πλακέτα (Motherboard) - Κάρτες σύνδεσης περιφερειακών συσκευών - Μνήμη RAM - Σκληρός δίσκος (HD- Hard Disk) - Οδηγοί δισκετών (Disk drives) - Οδηγός οπτικού δίσκου (CD-ROM drive) Επιπλέον, έξω από την κεντρική μονάδα υπολογιστή βρίσκονται συνήθως τα εξής εξαρτήματα: - Οθόνη - Πληκτρολόγιο και ποντίκι - Εκτυπωτής - Modem Ο μικροεπεξεργαστής (CPU) είναι το μυαλό του υπολογιστή, ελέγχει και κατευθύνει όλες τις εργασίες, κάνει υπολογισμούς και παίρνει αποφάσεις. Εάν ένας υπολογιστής μπορούσε να παρομοιασθεί με έναν άνθρωπο, ο μικροεπεξεργαστής θα ήταν ο εγκέφαλός του. Είναι ένα μικρό, τετράγωνο ηλεκτρονικό κύκλωμα, διαστάσεων περίπου 3 επί 3 εκατοστά, στο εσωτερικό του υπολογιστή. Το είδος του μικροεπεξεργαστή που έχει ένας Η/Υ καθορίζει κατά ένα μεγάλο βαθμό την συνολική απόδοση του μηχανήματος. Ο πρώτος προσωπικός υπολογιστής (PC) που παρουσιάσθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 80 περιείχε έναν μικροεπεξεργαστή που ονομαζόταν Στη συνέχεια εμφανίσθηκαν νεώτεροι Η/Υ, οι οποίοι βασίζονταν σε καλύτερους μικροεπεξεργαστές. Έτσι εμφανίσθηκαν Η/Υ με τον νεώτερο μικροεπεξεργαστή 80286, Η/Υ με τον μικροεπεξεργαστή (τέλος δεκαετίας 80) και φθάσαμε στις αρχές της δεκαετίας του 90, οπότε εμφανίσθηκαν Η/Υ με τον μικροεπεξεργαστή και στα επόμενα χρόνια με τον μικροεπεξεργαστή Pentium. Κάθε μικροεπεξεργαστής έχει μερικές διαφορετικές «εκδόσεις», οι οποίες διαφέρουν ως προς την ταχύτητα με την οποία αυτός εργάζεται. Μέτρο της ταχύτητας είναι η συχνότητα λειτουργίας, η οποία μετρείται σε MegaHertz (MHz). Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο γρηγορότερος είναι ο μικροεπεξεργαστής, σε σχέση με μικροεπεξεργαστές της ίδιας κατηγορίας. Η μητρική πλακέτα είναι μια ηλεκτρονική πλακέτα στο εσωτερικό του υπολογιστή, διαστάσεων περίπου 20 επί 20 εκατοστά, με μια ειδική υποδοχή όπου τοποθετείται ο μικροεπεξεργαστής και πολλά ηλεκτρονικά κυκλώματα που χρησιμεύουν στην υποστήριξη της λειτουργίας του μικροεπεξεργαστή και της επικοινωνίας του με άλλα εξαρτήματα του υπολογιστή (όπως π.χ. με τον σκληρό δίσκο, τους οδηγούς δισκετών, την οθόνη κ.λ.π.).

2 H μνήμη είναι ηλεκτρονικά κυκλώματα, τα οποία «αποθηκεύουν» προγράμματα και δεδομένα για να χρησιμοποιηθούν από τον μικροεπεξεργαστή. Υπάρχουν δύο είδη μνήμης. Η μνήμη ROM (Read Only Memory) και η μνήμη RAM (Random Access Memory). Χαρακτηριστικό μέγεθος της μνήμης είναι και πάλι η χωρητικότητα, η οποία μετρείται με τις ίδιες μονάδες μέτρησης, όπως και η χωρητικότητα του σκληρού δίσκου. Η μνήμη ROM έχει συνήθως μέγεθος γύρω στα 256 Kbytes και χρησιμοποιείται από τον μικροεπεξεργαστή κυρίως κατά την εκκίνηση του Η/Υ, για να του δώσει τις πρώτες εντολές που θα εκτελεστούν. Τα δεδομένα που περιέχονται στην μνήμη ROM είναι αμετάβλητα, δεν μπορούν να αλλαχθούν από εμάς, και καταγράφονται σε αυτήν από τον κατασκευαστή του Η/Υ. Η μνήμη RAM έχει συνήθως μέγεθος από 128 MB και πάνω και χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση σε αυτήν προγραμμάτων και δεδομένων, τα οποία μετακινούνται μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και του σκληρού δίσκου. Ένα πρόγραμμα που πρόκειται να εκτελεσθεί πρέπει πρώτα να μεταφερθεί από τον σκληρό δίσκο στην μνήμη RAM, ώστε να μπορέσει να το «δει» ο μικροεπεξεργαστής. Το ίδιο συμβαίνει και με τα δεδομένα που πιθανώς χειρίζεται το πρόγραμμα. Ο λόγος που επιβάλλει την ύπαρξη της μνήμης RAM σαν ενδιάμεσου μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και του σκληρού δίσκου (ή άλλων μέσων αποθήκευσης, είναι ότι τα μέσα μαγνητικής αποθήκευσης εργάζονται με πολύ χαμηλές ταχύτητες σε σχέση με την ταχύτητα με την οποία εργάζεται ο μικροεπεξεργαστής, ενώ η μνήμη RAM έχει τη δυνατότητα να εργάζεται με την ταχύτητα του μικροεπεξεργαστή. Να σημειωθεί ότι η μνήμη RAM δεν έχει την δυνατότητα να αποθηκεύει μόνιμα δεδομένα, ενώ τα δεδομένα που περιέχει «χάνονται» μόλις διακοπεί η τροφοδοσία του Η/Υ με ηλεκτρικό ρεύμα. Ο σκληρός δίσκος είναι ένας δίσκος καλυμμένος με μαγνητικό υλικό, πάνω στον οποίο φυλάσσονται ("αποθηκεύονται") προγράμματα και δεδομένα, ενώ υπάρχουν κατάλληλες μαγνητικές κεφαλές που εκτελούν την ανάγνωση και την εγγραφή των δεδομένων (στην πραγματικότητα ένας σκληρός δίσκος αποτελείται από πολλούς ομοαξονικούς τέτοιους δίσκους, με πολλές κεφαλές ανάγνωσης και εγγραφής δεδομένων, κλεισμένους

3 αεροστεγούς σε μεταλλικό περίβλημα). Το βασικό μέγεθος που χαρακτηρίζει έναν σκληρό δίσκο είναι η χωρητικότητά του, δηλαδή η ποσότητα δεδομένων που μπορεί να αποθηκεύσει. Μονάδα μέτρησης της χωρητικότητας είναι το 1 byte, που αντιστοιχεί περίπου στον χώρο που απαιτείται για να αποθηκευθεί ένας χαρακτήρας (π.χ. ένα κείμενο 100 χαρακτήρων χρειάζεται ελεύθερο χώρο 100 bytes για να αποθηκευθεί στον σκληρό δίσκο). Στην πράξη χρησιμοποιούνται μεγαλύτερες μονάδες μέτρησης της χωρητικότας, όπως το 1 Kilobyte (1 KB), το οποίο ισούται με 1024 bytes, το 1 Megabyte, το οποίο ισούται περίπου με bytes (10 6 bytes) και το 1 Gigabyte (1 GB), το οποίο ισούται περίπου με bytes (10 9 bytes). Τυπικές τιμές χωρητικότητας για τους σκληρούς δίσκους που κατασκευάζονται σήμερα είναι από 20GΒ έως 50 GB. Η οθόνη (monitor ) του υπολογιστή, περιλαμβάνει ένα καθοδικό σωλήνα, όπως η τηλεόραση, και κατάλληλα κυκλώματα σάρωσης. Μπορεί να είναι έγχρωμη ή μονόχρωμη. Συνήθως είναι μικρού μεγέθους με διαγώνιο 14, 15 ή 17 ιντσών. Βέβαια υπάρχουν και οθόνες με διαγώνιο 21 ιντσών ή και περισσότερο για ειδικές χρήσεις. Χρησιμοποιείται κυρίως ως μονάδα εξόδου όπου εμφανίζονται τα αποτελέσματα της επεξεργασίας ή μηνύματα από το Λειτουργικό Σύστημα. Εκτός από αυτό όμως οτιδήποτε εισάγεται στον υπολογιστή με το πληκτρολόγιο, δεδομένα ή προγράμματα, εμφανίζεται και στην οθόνη, γι' αυτό πολλές φορές η οθόνη αναφέρεται και ως μονάδα εισόδου. Οι οθόνες αφής είναι μονάδες εισόδου και εξόδου ταυτόχρονα. Τα βασικά χαρακτηριστικά της οθόνης είναι: Το πλήθος γραμμών και στηλών που μπορεί να απεικονίσει. Η δυνατότητα απεικόνισης χαρακτήρων είναι συνήθως 24 γραμμές και 80 στήλες για οθόνες γενικής χρήσης. Υπάρχουν οθόνες που μπορούν να εμφανίσουν μεγαλύτερο ή μικρότερο πλήθος γραμμών ή και στηλών. Ο χρωματισμός, δηλαδή η δυνατότητα που έχει μία οθόνη να απεικονίζει χαρακτήρες διαφορετικών χρωμάτων ή, στην περίπτωση που είναι μονοχρωματική, ποιο είναι το χρώμα των χαρακτήρων. Το μέγεθος της οθόνης που αναφέρεται στη διαγώνιο της οθόνης και μετρείται σε ίντσες. Το μέγεθος του εικονοστοιχείου (pixel ) που μετρείται σε χιλιοστά (π.χ. 0.28mm, 0.25 mm). Όσο πιο μικρό είναι τόσο καλύτερη ευκρίνεια παρέχει η οθόνη. Η ανάλυση μιας οθόνης, που εξαρτάται άμεσα από τις δυνατότητες του αντίστοιχου προσαρμοστή εικόνας. Τυπικές αναλύσεις για VGA προσαρμοστές είναι: 640 x 480, 640 x 400, 800 x 600, 1024 x 768, 1280x1024 pixels (γραμμές x στήλες) και εξαρτώνται από την κάρτα και τη μνήμη της κάρτας οθόνης. Η κατακόρυφη συχνότητα, η οποία δηλώνει το ρυθμό ανανέωσης της εικόνας (refresh rate) και μετρείται σε κύκλους ανά δευτερόλεπτο (Ηz). Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα τόσο σταθερότερη είναι η εικόνα. Η συχνότητα σάρωσης, που είναι το γινόμενο των γραμμών της εικόνας επί την κατακόρυφη συχνότητα και εκφράζεται σε ΚΗz. Η χαμηλή ακτινοβολία θεωρείται σημαντικός παράγοντας για τις επιβαρύνσεις της καθοδικής ακτινοβολίας που εκπέμπουν οι οθόνες.

4 Η ποιότητα της εμφάνισης στην οθόνη εξαρτάται όχι μόνο από την τεχνολογία της κατασκευής της οθόνης αλλά και από τον τύπο του προσαρμοστή εικόνας (video adaptor ) με τον οποίο είναι εφοδιασμένος ο υπολογιστής. Ο προσαρμοστής εικόνας είναι μια ειδική κάρτα η οποία τοποθετείται στο εσωτερικό του υπολογιστή και συνδέεται εξωτερικά με την οθόνη. Η κάρτα έχει δική της μνήμη, τη μνήμη video Ram. Επί πλέον είναι δυνατόν ο ίδιος ο υπολογιστής να έχει ειδική μνήμη ή να παραχωρεί ένα μέρος της Κεντρικής Μνήμης για τις εικόνες των pixels. H κάρτα δέχεται κατάλληλα σήματα ελέγχου για το ποια pixels να ενεργοποιήσει και σε ποια χρώματα. Η διαδικασία αυτή απαιτεί ένα ισχυρό επεξεργαστή. Διαφορετικά είναι μία αργή διαδικασία. Για το λόγο αυτό πολλές κάρτες έχουν ενσωματωμένο ένα ειδικό επεξεργαστή εικόνας (επιταχυντή) ο οποίος αναλαμβάνει τη διαδικασία αναπαράστασης της εικόνας στην οθόνη του υπολογιστή Κάρτες: είναι ηλεκτρονικές πλακέτες που τοποθετούνται σε ειδικές υποδοχές της μητρικής πλακέτας και της δίνουν την δυνατότητα να επικοινωνεί με διάφορες περιφερειακές συσκευές, όπως η οθόνη, οι σκληροί δίσκοι. κ.λ.π. Οι νεώτερες μητρικές πλακέτες ενσωματώνουν ολοένα και περισσότερες από τις λειτουργίες τέτοιων καρτών, εξαλείφοντας την ανάγκη χρήσης τους. Oι υποδοχές διασύνδεσεις περιφερειακών χωρίζονται στις παρακάτω κατηγορίες: 1) ISA όπου συνδέονται κάρτες παλαιόρερης γενιάς (τείνουν να εξαφανιστούν), 2) PCI που είναι το σημερινό στανταρ (οι περισσότερες κάρτες επέκτασης συνδέονται σε αυτές) 3) AGP που είναι οι υποδοχές διασύνδεσης με την μεγαλύτερη ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων (συνήθως εδώ συνδέονται οι κάρτες γραφικών). Οι εκτυπωτές είναι εξωτερικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή εκτυπώσεων με την βοήθεια Η/Υ. Υπάρχουν τρεις βασικές κατηγορίες εκτυπωτών, οι εκτυπωτές ακίδων (εργάζονται με μελανοταινίες, σαν τις γραφομηχανές), οι εκτυπωτές έγχυσης μελάνης - inkjet (χρησιμοποιούν δοχεία μελάνης) και οι εκτυπωτές laser (χρησιμοποιούν γραφίτη και παρέχουν την υψηλότερη ποιότητα εκτύπωσης). Για προσωπική χρήση θα επιλέγαμε έναν εκτυπωτή τύπου inkjet. Οι εκτυπωτές με ακίδες είναι οι περισσότερο διαδεδομένοι, κυρίως στο χώρο των μικροϋπολογιστών, λόγω του χαμηλού τους κόστους. Σ' αυτούς ο κάθε χαρακτήρας θεωρείται ως πίνακας ΝxΜ σημείων. Υπάρχει μια κεφαλή που κινείται, η οποία έχει Ν ακίδες σε μία κατακόρυφη στήλη. Με ένα σύστημα ηλεκτρομαγνητών, οι ακίδες χτυπούν μια μελανοταινία και σχηματίζουν το χαρακτήρα στο χαρτί. Οι χαρακτήρες πολλών από τους εκτυπωτές αυτούς έχουν τη δυνατότητα να καθορίζονται σχετικά εύκολα από το χρήστη. Με αυτούς τους εκτυπωτές μπορούμε να εμφανίσουμε γραφικές παραστάσεις και σχήματα με μέτρια απόδοση. Ο αριθμός των ακίδων χαρακτηρίζει και την ποιότητα γραφής του εκτυπωτή, όσο μεγαλύτερος ο αριθμός των ακίδων τόσο καλύτερη η ποιότητα γραφής. Διατίθενται εκτυπωτές των 9, 18 και 24 ακίδων.

5 Οι εκτυπωτές τύπου LASER βασίζονται στην αρχή λειτουργίας εκτύπωσης των ξηρογραφικών φωτοτυπικών μηχανημάτων. Η ακτίνα Laser σχηματίζει σε ένα ειδικό τύμπανο την ηλεκτροστατική εικόνα μιας σελίδας εκτύπωσης. Το τύμπανο έλκει το μελάνι, που βρίσκεται σε μορφή σκόνης σε μία ειδική θήκη, και μεταφέρεται με την επαφή πάνω στο χαρτί. Στη συνέχεια το χαρτί περνάει σε ένα ειδικό φούρνο όπου ψήνεται και γίνεται η επικόλληση του μελανιού στο χαρτί. Με τους εκτυπωτές τύπου Laser επιτυγχάνεται εκτύπωση υψηλής ανάλυσης που αρχίζει από 300 DPI (Dots Per Inch - κουκίδες ανά ίντσα). Oι εκτυπωτές τύπου LASER έχουν τη δυνατότητα της ταυτόχρονης χρήσης πολλών ειδών και μεγεθών χαρακτήρων (γραμματοσειρών) είτε μέσα από EPROM είτε με φόρτωμα των χαρακτήρων σύμφωνα με την επιθυμία του χρήστη με τη βοήθεια υπολογιστή με κατάλληλο πρόγραμμα. Επίσης είναι εφοδιασμένοι με ειδική μνήμη για την αποθήκευση τόσο των χαρακτήρων που φορτώνει ο χρήστης όσο και της σελίδας που θα τυπώσει. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο εκτυπωτής αρχίζει να τυπώνει όταν έχει γεμίσει η σελίδα ή αν λάβει ειδική εντολή για να τυπώσει μέρος της σελίδας. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό είναι ο χαμηλός θόρυβος εκτύπωσης. Σήμερα η ταχύτητα εκτύπωσης είναι της τάξης μερικών σελίδων ανά λεπτό. Οι εκτυπωτές με ακίδες έχουν το πλεονέκτημα του χαμηλού κόστους αλλά και το μειονέκτημα της σχετικά χαμηλής ποιότητας σε σχέση με αυτής των εκτυπωτών LASER οι οποίοι όμως έχουν υψηλό κόστος. Μία ενδιάμεση κατάσταση έφεραν οι εκτυπωτές με ψεκασμό μελάνης (Inkjet). Οι εκτυπωτές με ψεκασμό μελάνης έχουν κρατήσει μια αρχή λειτουργίας των εκτυπωτών με ακίδες. Υπάρχει μια κεφαλή που κινείται μπροστά στο χαρτί και σχηματίζει τους χαρακτήρες ψεκάζοντας μελάνι πάνω στο χαρτί. Η κεφαλή έχει μικρά ακροφύσια από όπου ψεκάζεται το μελάνι. Ένας χαρακτήρας σχηματίζεται ως ένας πίνακας από 30 x 50 κουκίδες. Αυτό σημαίνει ότι επιτυγχάνεται υψηλή ποιότητα εκτύπωσης η οποία πλησιάζει την ποιότητα των εκτυπωτών Laser. Ο θόρυβος εκτύπωσης είναι αισθητά χαμηλότερος των εκτυπωτών με ακίδες. Η ταχύτητα εξαρτάται από την επιθυμητή ποιότητα εκτύπωσης. Σε πρόχειρη εκτύπωση (draft) αρκεί ταχύτητα 240 χαρακτήρων ανά δευτερόλεπτο. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα σχετικά φθηνής έγχρωμης εκτύπωσης υψηλής ποιότητας τόσο σε κείμενο όσο και σε σχέδιο ή εικόνα. Οι σαρωτές (scanners ) είναι ειδικές συσκευές που κατασκευάστηκαν για την εισαγωγή στον υπολογιστή εγγράφων, χειρόγραφου κειμένου, εικόνων και σχεδίων για αποθήκευση και περαιτέρω επεξεργασία. Οι περισσότεροι σαρωτές ρίχνουν μία δέσμη φωτός πάνω σε μία σελίδα και μετρούν το ανακλώμενο φως. Το λευκό χρώμα αντανακλά όλο το φως και το μαύρο χρώμα το απορροφά όλο. Οι ενδιάμεσοι τόνοι του γκρι χρώματος απορροφούν κάποια ποσότητα φωτός και αντανακλούν την υπόλοιπη. Οι σαρωτές έχουν μία ειδική διάταξη που μετράει το ανακλώμενο φως και στέλνει προς τον υπολογιστή διαφορετικό ψηφιακό σήμα για τη μετρούμενη ποσότητα. Με τη βοήθεια ειδικού προγράμματος γίνεται η επεξεργασία, η εμφάνιση στην οθόνη του υπολογιστή και η αποθήκευση του εγγράφου ή της εικόνας στο δίσκο. Στην επεξεργασία ενός εγγράφου διακρίνονται οι εξής κατηγορίες σάρωσης. Μικτού εγγράφου (κείμενο, σχέδια, φωτογραφίες), στην οποία η φωτογραφία του

6 εγγράφου αποθηκεύεται στο δίσκο για μελλοντική χρήση χωρίς ιδιαίτερες ανάγκες επιμέρους επεξεργασίας. Κειμένου, στην οποία η φωτογραφία του κειμένου μετατρέπεται, με τη χρήση κατάλληλου προγράμματος, σε αρχείο τύπου κειμένου το οποίο έχει τη δυνατότητα επεξεργασίας από ένα επεξεργαστή κειμένου. Χειρόγραφου κειμένου. Πολλές φορές τα δεδομένα γράφονται με το χέρι στο χώρο της παραγωγής τους. Οι μηχανές που αναγνωρίζουν ότι γράφει ο άνθρωπος λιγοστεύουν τα ενδιάμεσα βήματα μεταξύ της σύλληψης των δεδομένων και της επεξεργασίας τους. Βέβαια δεν είναι δυνατόν να αναγνωριστεί κάθε είδος γραφής. Υπάρχουν αυστηροί κανόνες για ευανάγνωστους γραφικούς χαρακτήρες. Σχεδίων, όπου απλά υπάρχει ανάγνωση δύο τιμών για το άσπρο και το μαύρο. Φωτογραφιών, όπου υπάρχουν πολλές εναλλαγές του ίδιου ή διαφορετικού χρώματος. Στις περιπτώσεις αυτές δεν είναι πάντοτε δυνατή η πιστή απεικόνιση όλων των χρωμάτων και των τόνων τους.