Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές

Transcript

1 Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές 1. Κατηγορίες Υπολογιστών Οι διαφορές ορισμένων βασικών χαρακτηριστικών των υπολογιστών οδήγησαν στην κατηγοριοποίηση αυτών. Τα χαρακτηριστικά αυτά είναι: α) ο τύπος του σήματος που δέχονται και β) το μέγεθος της μνήμης που έχουν. Σύμφωνα με το σήμα που δέχονται οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές κατηγοριοποιούνται σε α) αναλογικούς υπολογιστές, β) ψηφιακούς υπολογιστές και γ) υβριδικούς υπολογιστές. Ο αναλογικός υπολογιστής είναι ένας υπολογιστής που χρησιμοποιεί τα συνεχώς μεταβαλλόμενα στοιχεία που αντιπροσωπεύονται από μετρήσιμες φυσικές μεταβλητές όπως π.χ. συχνότητες, τάσεις ρεύματος, μεταβολές θερμοκρασίας κλπ. Ένας απλός αναλογικός υπολογιστής είναι ένας υπολογιστής που τα αριθμητικά δεδομένα του αντιπροσωπεύονται από μετρήσιμες φυσικές μεταβλητές δηλαδή επεξεργάζεται συνεχώς μεταβαλλόμενα σήματα όπως συχνότητες, τάσεις ρεύματος, μεταβολές θερμοκρασίας κλπ. Π.χ. ένα θερμόμετρο είναι ένας απλός αναλογικός υπολογιστής διότι ο υδράργυρος μετακινείται ανάλογα με τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Ο αναλογικός υπολογιστής δεν κάνει τους υπολογισμούς του με αριθμητικούς μαθηματικούς υπολογισμούς όπως ο ηλεκτρονικός ψηφιακός υπολογιστής που μετρά με ψηφία αλλά κάνει τους μαθηματικούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας συνεχείς μεταβλητές. Για να εκτελέσει μαθηματικές συναρτήσεις ο αναλογικός υπολογιστής χρησιμοποιεί απευθείας αναλογικά σήματα, π.χ. για την πρόσθεση των αριθμών 2 και 3 ένας αναλογικός υπολογιστής θα προσθέσει τις τάσεις ρεύματος που αντιστοιχούν σε αυτούς τους δύο αριθμούς και στιγμιαία θα δώσει την απάντηση 5. Οι θετικοί αριθμοί αντιπροσωπεύονται με θετικές τάσεις ρεύματος και οι αρνητικοί αριθμοί με αρνητικές τάσεις ρεύματος. Συνεπώς ο αναλογικός υπολογιστής δεν αφαιρεί τα 20 εκατοστά από τα 45 εκατοστά αλλά τα 4 volts από τα 9 volts και βρίσκει 5 volts. Αυτά τα 5 volts o χειριστής τα διαβάζει ως 25 εκατοστά σύμφωνα με τον αυθαίρετο καθορισμένο «συντελεστή κλίμακας» όπου 1 volt ισούται (ή είναι ανάλογο) με 5 εκατοστά. Ο ηλεκτρονικός αναλογικός ηλεκτρονικός υπολογιστής αποτελείται βασικά από ένα σύνολο δομημένων στοιχείων και µε την παροχή ρεύματος συνεχούς τάσης κάθε στοιχείο από αυτά εκτελεί συγκεκριμένες μαθηματικές λειτουργίες. Το κάθε δομημένο στοιχείο από αυτά διασυνδέεται εύκολα με τα άλλα δομημένα στοιχεία του αναλογικού υπολογιστή όπου ανήκει. Επίσης ένας αναλογικός υπολογιστής μπορεί εύκολα να συνδεθεί και με άλλους αναλογικούς υπολογιστές. Μερικές από τις βασικές λειτουργίες που περιλαμβάνει ο ηλεκτρονικός αναλογικός υπολογιστής είναι: πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμός, διαίρεση, αντιστροφή και ολοκλήρωση. Η μοντελοποίηση των μαθηματικών εξισώσεων πραγματοποιείται με την διασύνδεση των δομημένων στοιχείων του. Ένας αναλογικός υπολογιστής είναι ένας πραγματικά παράλληλος υπολογιστής ο οποίος μπορεί να λύσει συγχρόνως μέχρι χίλιες εξισώσεις. Η μονάδα εξόδου του είναι συνήθως ένα βολτόμετρο, ένα παλμοσκόπιο ή ένας σχεδιογράφος. Ένας αναλογικός υπολογιστής κατηγοριοποιείται σύμφωνα: α) με τη χρήση του (γενικού ή ειδικού σκοπού) και με την κατασκευή του (υδραυλικός, μηχανικός, ηλεκτρονικός). 1

2 Οι ηλεκτρονικοί αναλογικοί υπολογιστές είναι εξαιρετικά ικανοί στο να λύνουν: α) εξισώσεις που περιέχουν μεταβλητές που εξαρτώνται από το χρόνο και β) διαφορικές εξισώσεις. Οι εφαρμογές τους είναι υπολογισμοί μαθηματικών, φυσικής, τεχνικών προβλημάτων καθώς και οι προσομοιώσεις συστημάτων του πραγματικού κόσμου. Κατά την χρονική περίοδο χρησιμοποιήθηκαν στα αεροπλάνα για την προσομοίωση των νέων χαρακτηριστικών τους και τον σχεδιασμό των βλημάτων και των ρουκετών τους. Ο Ψηφιακός Υπολογιστής ή Ηλεκτρονικός Υπολογιστής αντιπροσωπεύει αριθμούς και άλλα δεδομένα χρησιμοποιώντας διακριτές εσωτερικές καταστάσεις σε αντίθεση με τους αναλογικούς υπολογιστές που επεξεργάζονται συνεχώς μεταβαλλόμενα σήματα. Ο Υβριδικός Υπολογιστής είναι ένας συνδυασμός ψηφιακού και αναλογικού υπολογιστή που μπορεί να επεξεργαστεί τόσο ψηφιακά όσο και αναλογικά δεδομένα. Ο Υβριδικός Υπολογιστής δέχεται αναλογικά σήματα, τα μετατρέπει σε ψηφιακά και τα επεξεργάζεται σε ψηφιακή μορφή. Χρησιμοποιείται σε τομείς όπως ρομποτική, ελέγχου επεξεργασίας προϊόντων κλπ. 2. Ταξινόμηση Ηλεκτρονικών Υπολογιστών Μία γενική ταξινόμηση των ηλεκτρονικών υπολογιστών μπορεί να γίνει σύμφωνα με το μέγεθός τους και με τις δυνατότητές τους. Βάσει αυτών των χαρακτηριστικών διακρίνονται σε: Υπερυπολογιστές (Supercomputers), Κεντρικούς Υπολογιστές (Mainframes), Μεσαίου Μεγέθους Υπολογιστές (Mini-Computers), Προσωπικούς Υπολογιστές (Personal Computers), Σταθμούς Εργασίας (Workstations), Φορητούς Υπολογιστές (Portable Computers), Διακομιστές ή Εξυπηρετητές Δικτύων (Network servers). Ο Yπερυπολογιστής είναι ένας πάρα πολύ γρήγορος υπολογιστής που μπορεί να εκτελέσει εκατοντάδες εκατομμυρίων εντολές ανά δευτερόλεπτο. Οι υπερυπολογιστές είναι πολύ ακριβοί και χρησιμοποιούνται σε εξειδικευμένες εφαρμογές που απαιτούν τεράστιο όγκο μαθηματικών υπολογισμών, όπως: πρόβλεψη καιρού, γραφικά, υπολογισμοί δυναμικής ρευστών, έρευνα σε τομείς πυρηνικής ενέργειας, διερεύνηση πετρελαίου κλπ. Ο γρηγορότερος υπερυπολογιστής της Ευρώπης (ΙΒΜ) βρίσκεται στο Πολυτεχνείο της Βαρκελώνης στην Ισπανία και είναι ικανός να εκτελέσει 40 τρισεκατομμύρια πράξεις ανά δευτερόλεπτο (Polytechnical University in Barcelona, Spain) Ο Κεντρικός Υπολογιστής είναι σχεδιασμένος για έργα ή εργασίες υψηλού επιπέδου. Ένας Κεντρικός Υπολογιστής μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ένα μεγάλο αριθμό χρηστών, που συχνά φθάνει τους εκατοντάδες χρήστες. Οι εργασίες που μπορούν να μοιράζονται οι χρήστες του είναι: επεξεργασία, αποθήκευση, εκτύπωση. Κεντρικούς Υπολογιστές χρησιμοποιούν: Τράπεζες, Ασφαλιστικές Εταιρίες, Μεγάλοι Ιδιωτικοί και Δημόσιοι Οργανισμοί. 2

3 Ο Υπολογιστής Μεσαίου Μεγέθους είναι ένας δυνατός και ειδικού σκοπού υπολογιστής. Αρχικά ο υπολογιστής μεσαίου μεγέθους είχε λιγότερες δυνατότητες από έναν Κεντρικό Υπολογιστή. Σήμερα οι υπολογιστές μεσαίου μεγέθους είναι εξαιρετικά δυνατοί και για αυτό τον λόγο σε αρκετές περιπτώσεις έχουν αντικαταστήσει τους Κεντρικούς Υπολογιστές. Παράδειγμα Μεσαίου Μεγέθους υπολογιστές αποτελούν ο Digital Equipment VAX και ο IBM AS/400s. Ο Σταθμός Εργασίας είναι μία συσκευή που έχει ισχυρή κεντρική μονάδα επεξεργασίας, μεγάλη χωρητικότητα σε μνήμη και δίσκο και οθόνη υψηλής ποιότητας. Επίσης ο σταθμός εργασίας μπορεί να είναι ένα τερματικό ή ένας επιτραπέζιος υπολογιστής που είναι συνδεδεμένος σε ένα δίκτυο. Ο Φορητός Ηλεκτρονικός Υπολογιστής είναι αποτέλεσμα της εξέλιξης των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Πρόκειται για έναν υπολογιστή του οποίου τα βασικά μέρη είναι όμοια με αυτά ενός τυπικού συστήματος ηλεκτρονικού υπολογιστή, αλλά έχει πολύ μικρότερο όγκο και εύκολη μεταφορά. Οι φορητοί υπολογιστές γνώρισαν μεγάλη ανάπτυξη στις αρχές της δεκαετίας του Από τις πρώτες εταιρίες που κατασκεύασαν μοντέλα φορητών υπολογιστών ήταν οι εταιρίες: Τexas Ιnstruments, Αρρle, Cοmmοdοre, Radiο Schack και ΙΒΜ. Όλα τα μοντέλα των φορητών ηλεκτρονικών υπολογιστών είναι εφοδιασμένα με μπαταρίες για να εξασφαλίζεται η αυτονομία τους. Συνήθως η αυτονομία των φορητών ηλεκτρονικών υπολογιστών είναι περίπου 2 με 10 ώρες. Η χρησιμοποίηση εφεδρικών μπαταριών δίνει τη δυνατότητα στον υπολογιστή να διατηρεί δεδομένα στη μνήμη του από 8 ως 30 μέρες. Το Laptop Computer γνωστό και ως Νotebook Computer είναι ένας μικρός φορητός υπολογιστής που ζυγίζει από 1,4 ως 5,4 κιλά περίπου. Τα laptop δουλεύουν είτε με μπαταρία είτε με ρεύμα που προσλαμβάνουν από έναν εξωτερικό AC/DC ρευματολήπτη και ο οποίος φορτίζει και την μπαταρία του φορητού υπολογιστή. Ο Διακομιστής ή Εξυπηρετής είναι ένας ενισχυμένος υπολογιστής που περιλαμβάνει αρχεία και πόρους που "διακομίζονται" στους υπολογιστές του δικτύου δηλαδή συμβάλλει στη κοινή χρήση των αρχείων και των πόρων στους υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι σε ένα δίκτυο. Ο Προσωπικός Υπολογιστής είναι ο υπολογιστής που είναι για ένα χρήστη, βασίζεται σε έναν μικροεπεξεργαστή και έχει ένα πληκτρολόγιο για να εισάγονται δεδομένα, μία οθόνη για να εμφανίζονται οι πληροφορίες και μία μονάδα αποθήκευσης για να αποθηκεύονται τα δεδομένα. Είναι ο πιο κοινός τύπος υπολογιστή που χρησιμοποιείται στο γραφείο ή στο σπίτι. 3. Υλικό Ηλεκτρονικού Υπολογιστή Ένα τυπικό σύστημα Προσωπικού Υπολογιστή αποτελείται από ένα σύνολο ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και συσκευών που ανταλλάσσουν μεταξύ τους ηλεκτρικά σήματα. Συνεπώς, ο υπολογιστής το μόνο που καταλαβαίνει είναι η παρουσία ή όχι του ηλεκτρικού ρεύματος. 3

4 Ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής για να λειτουργήσει πρέπει να περιέχει απαραιτήτως: 1) Μητρική Κάρτα (Motherboard), 2) Σκληρό Δίσκο (Hard Drive, 3) Επεξεργαστή ( Processor), 4) Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης ( Random Access Memory -RAM ), 5) Μνήμη Μόνον Ανάγνωσης ( Read Only Memory ROM), 6) Κάρτα γραφικών ( Video card ή graphics card) και 7) τροφοδοτικό (power supply). 1. Μητρική κάρτα. Η μητρική κάρτα είναι η σημαντικότερη μονάδα του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Αυτή καθορίζει την εσωτερική αρχιτεκτονική του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Είναι βάση πάνω στην οποία εφαρμόζονται και στηρίζονται όλα τα εξαρτήματα του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Πάνω της είναι χαραγμένοι όλοι οι διάδρομοι (ζεύξεις) που είναι απαραίτητοι για την επικοινωνία των εξαρτημάτων μεταξύ τους, παρέχει τροφοδοσία σε όλα τα εξαρτήματα είτε άμεσα μέσω διαδρόμων είτε έμμεσα μέσω καλωδίων και καθορίζει την αξιοπιστία και τη σταθερότητα λειτουργίας του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Κάθε Μητρική Κάρτα έχει κατασκευαστεί για ένα συγκεκριμένο τύπο επεξεργαστή ο οποίος λειτουργεί με προκαθορισμένη συχνότητα. Συνήθως, όλα τα κύρια εξαρτήματα του υπολογιστή όπως ο επεξεργαστής, η μνήμη ROM, η μνήμη RAM, ο δίαυλος (Bus), και το ρολόι είναι τοποθετημένα πάνω στη μητρική κάρτα. Εκεί βρίσκονται συχνά και οι κάρτες επέκτασης ή διασύνδεσης. Για την τοποθέτηση των εξαρτημάτων πάνω στη μητρική κάρτα έχουμε υποδοχές και συνδέσμους και για τη σύνδεση των περιφερειακών με αυτήν έχουμε τις θύρες. Σε μια τυπική μητρική υπάρχουν υποχρεωτικά: α) CPU Socket: (υποδοχή στην οπ οία τοποθετείται ο επεξεργαστής), β) Dimms: (υποδοχές που τοποθετούνται οι πλακέτες της RAM ), γ) AGP/PCI: (Θύρα που τοποθετείται η κάρτα γραφικών (κάρτα οθόνης ), δ) PCI: (Θύρα που τοποθετούνται κάρτες περιφερειακών) και USB: (Θύρα αποκλειστικά για περιφερειακά ). 2. Σκληρός Δίσκος. Οι σκληροί δίσκοι εφευρέθηκαν τη δεκαετία του 1950 και ήταν αρχικά μεγάλοι δίσκοι έως 50 εκατοστά σε διάμετρο και με χωρητικότητα λίγα μόλις MB (Mega Bytes). Αρχικά τους αποκαλούσαν σταθερούς δίσκους (fixed disks) ή και Winchesters, που ήταν μια από τις πρώτες εταιρείες κατασκευής τους. O σκληρός Δίσκος ονομάζεται η κύρια μονάδα αποθήκευσης δεδομένων στους ηλεκτρονικού υπολογιστές. Στο εσωτερικό του σκληρού δίσκου υπάρχουν μαγνητικοί δίσκοι, ο ένας πάνω από τον άλλο και ανάμεσά τους υπάρχουν κεφαλές που διαβάζουν τα δεδομένα. Τα δεδομένα είναι αποθηκευμένα στον δίσκο με τη μορφή αρχείων και ένα αρχείο (file) είναι απλά μια ονοματισμένη συλλογή από bytes. Αυτά τα bytes μπορεί να είναι αποθηκευμένα σε κώδικα ASCII όσον αφορά τους χαρακτήρες ενός αρχείου κειμένου (text file) ή μπορεί να αποτελούν τις οδηγίες για μια εφαρμογή λογισμικού που θα πρέπει να εκτελέσει ο υπολογιστής ή μπορεί να αποτελούν τις εγγραφές (records) μιας βάσης δεδομένων (database) ή τέλος, μπορεί να είναι τα χρώματα των εικονοστοιχείων (pixel colo urs) μιας εικόνας (image). Ανεξάρτητα από το τι περιέχει, ένα αρχείο είναι απλά μια σειρά (string) από ψηφιολέξεις (bytes) και όταν ένα πρόγραμμα που εκτελείται στον υπολογιστή ζητάει στοιχεία από ένα αρχείο, ο σκληρός δίσκος βρίσκει (ανακτά) τα bytes του αρχείου και τα στ έλνει στην CPU ένα-ένα. Υπάρχουν δύο τρόποι για να μετρήσουμε (εκτιμήσουμε) την απόδοση ενός σκληρού δίσκου : α) Ρυθμός Μετάδοσης Δεδομένων (Data Rate). Είναι ο αριθμός των bytes ανά δευτερόλεπτο που ο οδηγός σκληρού δίσκου μπορεί να στείλει στην CPU. Συνήθεις ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων είναι ανάμεσα στα 5 και 40 MB (Mega Bytes) το δευτερόλεπτο. 4

5 β) Χρόνος Αναζήτησης (Seek Time). Είναι ο χρόνος που απαιτείται από τη στιγμή που η CPU ζητήσει ένα αρχείο μέχρις ότου σταλεί στην CPU το πρώτο byte του αρχείου. Συνήθεις χρόνοι αναζήτησης είναι από 10 έως 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου (milliseconds). Η άλλη σημαντική παράμετρος ενός σκληρού δίσκου είναι η χωρητικότητα (capacity), που είναι ο αριθμός των bytes που μπορεί να αποθηκεύσει. 3. Επεξεργαστής ( Processor) ή Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας KME (Central Processing Unit CPU). Ο επεξεργαστής είναι ένα chip πυριτίου όπου με φωτοχημική επεξεργασία έχουν χαραχτεί επάνω του μικροσκοπικά κυκλώματα. Βρίσκεται πάνω στη μητρική πλακέτα και είναι υπεύθυνος για όλη τη λειτουργία του υπολογιστή και τροφοδοτείται με δεδομένα από το πληκτρολόγιο ή από τη μνήμη. Ένας επεξεργαστής χαρακτηρίζεται: α) από τη γενιά του (όπως η σειρά των επεξεργαστών της εταιρείας Intel : 8086, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium MMX, Pentium II, III, IV), β) από τη συχνότητα λειτουργίας του (4.77, 8, 16, 32, 48, 64, 133, 256, 400, 500, 733, 800, 1.000, 1.500, Mhz κλπ ) και γ) από τη δυνατότητα επεξεργασίας που εξαρτάται από το μέγιστο αριθμό των bits που μπορεί να επεξεργαστεί ταυτόχρονα. Τα σημερινά συστήματα υπολογιστών διαθέτουν συνήθως περισσότερες από μία Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας είτε σε διαφορετικά μικροτσίπ, είτε ως πολλαπλούς πυρήνες (cores) στο ίδιο μικροτσίπ. Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας εκτελεί προγράμματα-εντολές τα οποία είναι αποθηκευμένα στην κύρια μνήμη και η σειρά των ενεργειών τις οποίες κάνει για την εκτέλεση προγραμμάτων-εντολών είναι: α) μεταφορά, β)εξέταση, γ)ερμηνεία και δ) εκτέλεση. Η ακολουθία των βημάτων αυτών είναι γνωστή και ως κύκλος προσκόμισης-αποκωδικοποίησης- εκτέλεσης (fetch-decode-execute). Επίσης η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας επιβλέπει τη μεταφορά δεδομένων από και προς εξωτερικές πηγές. 4. Μνήμη Η/Υ. Μνήμη ονομάζουμε οποιαδήποτε μονάδα μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα σε δυαδική μορφή (0 ή 1) και επιτρέπει την ανάκτησή τους. Μονάδες Μνήμης υπάρχουν μέσα στην Κεντρική Μονάδα του Υπολογιστή και έξω από την Κεντρική Μονάδα του Υπολογιστή (δευτερεύουσα ή βοηθητική μνήμη). Ο χρόνος προσπέλασης (access time) μιας μνήμης είναι ο χρόνος που περνάει από τη στιγμή που επιλέγεται μια θέση μνήμης, μέχρι τη στιγμή που το περιεχόμενο της θέσης αυτής έχει διαβαστεί ή γραφτεί. Η Μνήμη του Ηλεκτρονικού Υπολογιστή διακρίνεται σε: α) Κύρια μνήμη ή απλά μνήμη είναι η RAM (Random Access Memory) μνήμη τυχαίας προσπέλασης και η ROM (Read Only Memory) μνήμη μόνο ανάγνωσης. β) Δευτερεύουσα ή βοηθητική μνήμη) είναι οι μαγνητικές μονάδες μνήμης και οι οπτικές μονάδες μνήμης RAM (Random Access Memory) μνήμη τυχαίας προσπέλασης. Η RAM χρησιμοποιείται από τον επεξεργαστή για να διαβάζει και να αποθηκεύει τα δεδομένα. Η ταχύτητα με την οποία διαβάζει ή αποθηκεύει δεδομένα είναι ανάλογη της λειτουργίας του επεξεργαστή. Συνεπώς μετακινεί προγράμματα από την περιφερειακή μνήμη (Δίσκο, δισκέ τα, CD) στην κύρια μνήμη. Τα δεδομένα που χρησιμοποιούν τα προγράμματα, έστω και στιγμιαία, πρώτα αποθηκεύονται στη μνήμη και μετά τα διαχειρίζεται ο επεξεργαστής μέσω του κατάλληλου λογισμικού. σε αυτή, μόλις σταματήσει η παροχή ηλεκτρικής ισχύος. Τα περιεχόμενα της RAM χάνονται, όταν σβηστεί ο υπολογιστής. Η RAM είναι πτητική ή πρόσκαιρη μνήμη 5

6 (volatile memory) διότι "χάνει" την πληροφορία που είναι αποθηκευμένη. Όση περισσότερη μνήμη RAM διαθέτει το σύστημά, τόσο γρηγορότερα γίνεται η επεξεργασία των προγραμμάτων του. Η μνήμη ROM αποτελείται από ένα προγραμματιζόμενο chip. Αποκτά το περιεχόμενό της κατά την κατασκευαστή της. Από τη στιγμή που θα γίνει η εγγραφή της ROM, οι πληροφορίες που έχει αποκτήσει δεν μπορούν να μεταβληθούν, αν όμως χρειαστεί να γίνει κάποια μετατροπή στις ήδη υπάρχουσες πληροφορίες τότε πρέπει να αντικατασταθεί το chip της ROM. Συνεπώς, δεν είναι καθόλου ευέλικτη μνήμη αφού δεν μπορεί να τροποποιηθεί μετά την εγγραφή της. Σήμερα υπάρχουν και προγραμματιζόμενες από τον χρήστη ROM (Programmable Read Only Memories - Προγραμματιζόμενες Μνήμες Μόνον Ανάγνωσης) με σκοπό να διευκολύνουν στην ανάπτυξη νέων εφαρμογών στο ήδη υπάρχον τσιπ της ROM. Η ROM, επειδή διατηρεί το περιεχόμενό της ονομάστηκε μη πτητική μνήμη (non-volatile storage). Στη ROM είναι αποθηκευμένο το πρόγραμμα εκκίνησης του υπολογιστή που φορτώνει το λειτουργικό σύστημα. Το μόνιμο χωρίς μεταβολή περιεχόμενο της μνήμης ROM αποτελεί και ένα είδος προστασίας έναντι των εσκεμμένων ή μη μεταβολών του περιεχομένου της π.χ. δεν επηρεάζεται (μολύνεται) από τους ιούς. Το πρόγραμμα που είναι υπεύθυνο για την εκκίνηση του υπολογιστή ονομάζεται BIOS program ή BIOS boot program ή BIOS start up program και πραγματοποιεί όλες τις απαραίτητες διαδικασίες που χρειάζεται ο υπολογιστής για να ξεκινήσει ( BIOS: Basic Input Output System - Βασικό Σύστημα Εισόδου / Εξόδου). Το BIOS program: α) είναι αποθηκευμένο μέσα σε ένα chip ROM επειδή ο κώδικας του δεν πρέπει να μεταβληθεί (εκτός από ειδικές περιπτώσεις) και β) ελέγχει και συντονίζει όλες τις λειτουργίες που απαιτούνται μέχρι ο υπολογιστής να είναι έτοιμος να εκτελέσει μια εφαρμογή ή κάποια εντολή του χρήστη. Το BIOS του συστήματος είναι λογισμικό που λειτουργεί ως διασύνδεση (interface) μεταξύ του hardware (κυρίως του επεξεργαστή και των chipsets) και του λειτουργικού συστήματος και είναι υπεύθυνο για μια σειρά ελέγχων (ρυθμίσεις του hardware) καθώς και για τη σωστή εκκίνηση του υπολογιστή. To chip που περιέχει το BIOS τοποθετείται σε ειδική υποδοχή πάνω στη μητρική πλακέτα και περιέχει εκτός των άλλων κυκλωμάτων μια μνήμη ROM (BIOS ROM) και μια μνήμη RAM ειδικού τύπου (BIOS CMOS). 5. Κάρτα γραφικών. Η κάρτα γραφικών συνδέεται στη μητρική κάρτα και αποδίδει ως έξοδο εικόνες στην οθόνη του υπολογιστή. Κάθε κάρτα οθόνης περιέχει δικό της επεξεργαστή και μνήμη, ώστε να μην χρησιμοποιεί τα αντίστοιχα του υπολογιστή. Αν έχει δική της μνήμη RAM και ξεχωριστό επεξεργαστή ονομάζεται "αυτόνομη" κάρτα γραφικών. Αν δεν έχει δική της μνήμη RAM, για να λειτουργήσει παίρνει ένα μέρος από τη μνήμη RAM του υπολογιστή. Σε αυτήν την περίπτωση συνήθως ονομάζεται "ενσωματωμένη" γιατί είναι τμήμα της μητρικής κάρτας του υπολογιστή και όχι αυτόνομη συσκευή. Είναι επίσης πιθανόν ο επεξεργαστής μιας ενσωματωμένης κάρτας γραφικών να βρίσκεται μέσα στον κεντρικό επεξεργαστή (CPU) του υπολογιστή και να μην είναι ξεχωριστό μικροτσίπ. Ο επεξεργαστής γραφικών της κάρτας, που ονομάζεται μονάδα επεξεργασίας γραφικών (Graphics Processing Unit, GPU), είναι παρόμοιος με τον επεξεργαστή ενός υπολογιστή. Μια GPU, ωστόσο, έχει σχεδιαστεί ειδικά για την εκτέλεση των πολύπλοκων μαθηματικών και γεωμετρικών υπολογισμών που είναι απαραίτητοι για την απόδοση γραφικών. Μερικές από τις ταχύτερες GPUs διαθέτουν περισσότερα τρανζίστορ από το 6

7 μέσο όρο της CPU. Μια GPU παράγει πολλή θερμότητα, έτσι ώστε να είναι απαραίτητη η χρήση ενός ανεμιστήρα (μερικές κάρτες γρ αφικών διαθέτουν και σύστημα υδρόψυξης). Δύο είναι τα βασικά χαρακτηριστικά μιας κάρτας γραφικών: Κατασκευαστής Chipset: Το chipset είναι στην ουσία ο επεξεργαστής της κάρτας γραφικών και ο βασικός υπεύθυνος για το πόσο καλά και γρήγορα θα «τρέχουν» τα παιχνίδια. Υπάρχουν δύο κατασκευαστές chipset: Η AMD και η nvidia. Μνήμη: Η ταχύτητα των παιχνιδιών και η ποιότητα των εικόνων εξαρτάται από το μέγεθος της μνήμης της κάρτας γραφικών. Όσο μεγαλύτερη είναι η μνήμη της κάρτας γραφικών και όσο πιο ψηλά είναι αυτή χρονισμένη, τόσο καλύτερο είναι το αποτέλεσμα στην ταχύτητα των παιχνιδιών και στην ποιότητα των εικόνων. 6. Τροφοδοτικό. Ο υπολογιστής είναι μια ηλεκτρονική μηχανή και χρειάζεται απαραίτητα ηλεκτρικό ρεύμα για τη λειτουργία του. Ενώ η τάση του ηλεκτρικού δικτύου που έχουμε στην Ευρώπη, είναι 220 Volt και παρέχει εναλλασσόμενο ρεύμα, τα εξαρτήματα του υπολογιστή δουλεύουν με συνεχές ρεύμα στα 5 και 12 Volt. Το τροφοδοτικό είναι μια συσκευή υπεύθυνη για τις δύο αυτές λειτουργίες, δηλαδή: α) μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές και β) παρέχει τις κατάλληλες τάσεις 5 και 12 Volt, για να τροφοδοτηθούν οι εσωτερικές συσκευές στο κουτί του υπολογιστή. 4. Περιφερειακές Μονάδες Ηλεκτρονικού Υπολογιστή. Οι περιφερειακές μονάδες είναι εξωτερικές συσκευές που συνδέονται στον υπολογιστή και με τις οποίες ο χρήστης επικοινωνεί με τον υπολογιστή, αποθηκεύει δεδομένα κ.λπ. οι περιφερειακές μονάδες συνήθως χωρίζονται σε τέσσερεις κατηγορίες: α) Μονάδες Εισόδου, β) Μονάδες Εξόδου, γ) Μονάδες Βοηθητικής Μνήμης ή μονάδες αποθήκευσης και δ) Μονάδες Επικοινωνίας. Μονάδες Εισόδου. Οι μονάδες εισόδου είναι ηλεκτρονικές συσκευές που εξυπηρετούν στην εισαγωγή δεδομένων στην κεντρική μονάδα του υπολογιστή. Σε αυτές τα δεδομένα αποθηκεύονται, επεξεργάζονται κ.λπ. Οι μονάδες εισόδου συνδέονται συνήθως ενσύρματα με την κεντρική μονάδα και συνδέουν το χρήστη με τον υπολογιστή, έτσι επιτυγχάνεται η μεταξύ τους επικοινωνία και αλληλεπίδραση. Οι κυριότερες συσκευές εισόδου είναι: Πληκτρολόγιο. Είναι η πιο συνηθισμένη συσκευή, για να εισάγουμε δεδομένα και εντολές στον υπολογιστή με μορφή κειμένου. Εκτός από τα πλήκτρα γραμμάτων, αριθμών και συμβόλων υπάρχουν ειδικά πλήκτρα, για να δίνουμε κατευθείαν εντολές στον υπολογιστή π.χ. το πλήκτρο F1, το πλήκτρο Esc κ.ά. Ποντίκι. Πήρε το όνομά του από το σχήμα του. Μας βοηθάει να δίνουμε εντολές στον υπολογιστή, επιτρέποντας μας κάθε φορά να επιλέγουμε εκείνες τις λειτουργίες που θέλουμε από αυτές που απεικονίζονται στην οθόνη. 7

8 Σαρωτής. Με τη βοήθεια του σαρωτή μετατρέπονται φωτογραφίες, εικόνες και κείμενα σε ηλεκτρονική μορφή και εισάγονται στον υπολογιστή για επεξεργασία. Μονάδες Εξόδου. Οι μονάδες εξόδου είναι ηλεκτρονικές συσκευές που εξυπηρετούν την εξαγωγή δεδομένων από την κεντρική μονάδα του υπολογιστή σε αναλογική ή ψηφιακή μορφή. Οι συσκευές εξόδου συνδέονται ενσύρματα ή ασύρματα με την κεντρική μονάδα και επιτρέπουν στο χρήστη να λαμβάνει τα αποτελέσματα της εργασίας του. Οι κυριότερες συσκευές εξόδου είναι: Οθόνη. Η οθόνη είναι η συσκευή όπου εμφανίζονται τα αποτελέσματα από τις διάφορες μορφές επεξεργασίας που εκτελεί ο ηλεκτρονικός υπολογιστής. Υπάρχουν οθόνες διαφόρων μεγεθών και κατηγοριών, ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τους. Εκτός από τις κοινές οθόνες υπάρχουν και οι οθόνες αφής, οι οποίες λειτουργούν ως συσκευές εισόδου-εξόδου. Εκτυπωτής. Ο εκτυπωτής είναι η συσκευή που τυπώνουμε σε χαρτί τις πληροφορίες που επιλέγουμε. Υπάρχουν εκτυπωτές διαφόρων τύπων, ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιούν οι κατασκευαστές, όπως κρουστικός ή ακίδων (dot -matrix), λέιζερ (laser) και ψεκασμού μελάνης (inkjet). Η επιλογή ενός εκτυπωτή γίνεται ανάλογα με τις ανάγκες μας αλλά και τις οικονομικές μας δυνατότητες. Μονάδες Βοηθητικής Μνήμης. Περιφερειακή ή Δευτερεύουσα ή Βοηθητική Μνήμη είναι το υλικό μέρος του ηλεκτρονικού υπολογιστή όπου φυλάσσονται μόνιμα οι πληροφορίες. Περιφερειακή Μνήμη ονομάζονται οι μαγνητικές συσκευές εναποθήκευσης οι οποίες δεν είναι ενσωματωμένες σε ένα σύστημα ηλεκτρονικού υπολογιστή, αλλά είναι άμεσα συνδεδεμένες και ελεγχόμενες από την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας. Οι κυριότερες είναι: Σκληρός Δίσκος (hard disk). Βρίσκεται, συνήθως, τοποθετημένος στην Κεντρική Μονάδα του υπολογιστή. Μπορούμε να αποθηκεύουμε σ αυτόν περισσότερα δεδομένα από οποιοδήποτε άλλο αποθηκευτικό μέσο και να τα ανακτούμε με μεγάλη ταχύτητα. Σε έναν υπολογιστή υπάρχουν ένας ή και περισσότεροι σκληροί δίσκοι (εσωτερικοί ή εξωτερικοί). CD-RΟΜ, DVD-RΟΜ. Χρησιμοποιούνται ως εναλλακτικά αποθηκευτικά μέσα για τη διαφύλαξη δεδομένων και πληροφοριών καθώς και για τη μεταφορά αποθηκευμένων δεδομένων και εφαρμογών. Συνήθως μπορούμε να γράψουμε μόνο μία φορά σε αυτά. Υπάρχουν, όμως, και τα επανεγγράψιμα (RW), στα οποία με τη χρήση της κατάλληλης συσκευής εγγράφονται δεδομένα περισσότερες από μία φορές, αλλά και διαγράφονται, όταν το επιθυμούμε. Μνήμη φλας (flash memory). Το μέγεθος της μνήμης φλας είναι όσο το μικρό μας δάχτυλο, αυτό την καθιστά πολύ βολική, κυρίως, για τη μεταφορά δεδομένων. Μονάδες Επικοινωνίας. Μονάδες ή συσκευές επικοινωνίας είναι το υλικό διασύνδεσης ηλεκτρονικού υπολογιστή. Οι κυριότερες μονάδες επικοινωνίας είναι: α) Modem και β) Κάρτα διασύνδεση Δικτύου (Νetwork Interface Card -NIC). Modem (Modulator / Demodulator). Τo Modem είναι μία συσκευή που χρησιμοποιείται για επικοινωνία δεδομένων, συνδέοντας τους Η/Ύ στο δημόσιο επιλεγόμενο τηλεφωνικό δίκτυο. Μετατρέπει(modulate) τα ψηφιακά σήματα των υπολογιστών σε αναλογικά σήματα που μπορούν να 8

9 "ταξιδέψουν" διαμέσου των τηλεφωνικών γραμμών. Ένα modem στην άλλη άκρη της σύνδεσης αποδιαμορφώνει (demodulate s) τα ψηφιακά σήματα πάλι σε αναλογικά. Το modem μπορεί να είναι εσωτερικό (internal) στον Η/Υ ή εξωτερικό (Externals). Ένα εσωτερικό modem είναι μια "κάρτα" (adapter) που τοποθετείται σε μια ελεύθερη θέση του Η/Ύ. Ένα εξωτερικό modem είναι ένα μικρό κουτί που βρίσκεται εκτός του Η/Ύ και συνδέεται με αυτόν μέσω της σειριακής θύρας επικοινωνίας. Όταν ένα modem "καλεί" κάποιο άλλο, το modem "δέκτης" απαντά και γίνεται μια ανταλλαγή σημάτων που εγκαθιστά τις παραμέτρους της επικοινωνίας. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων μετρείται σε bps (bits per second), Kbps και Mbps. 9