ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Transcript

1 ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΣΤΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ 4 Ο ΜΑΘΗΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΑΠΟΣΤΟΛΙΑ ΠΑΓΓΕ

2 Μνήμη Υπολογιστών 2 Η αποθήκευση των πληροφοριών σε ένα υπολογιστή γίνεται στην μνήμη του Οι υπολογιστές αποθηκεύουν τα δεδομένα σε διάφορες μορφές και χρησιμοποιούν διάφορες συσκευές μνήμης με διαφορετικούς τρόπους Υπάρχουν διάφοροι τρόποι που μπορείτε να κατηγοριοποιήσετε τα είδη της μνήμης.

3 Υλικό -Μνήμες 3 Το μέρος στο οποίο αποθηκεύονται οι πληροφορίες χωρίζονται σε: Κύρια Μνήμη (κεντρική RAM, ROM, EPROM, κτλ) Μνήμη πολύ υψηλής ταχύτητας (CACHE) Περιφερειακή Μνήμη (Βοηθητική) Χαρακτηριστικά: Χωρητικότητα Μονιμότητα αποθήκευσης πληροφοριών Ταχύτητα ανάγνωσης και εγγραφής

4 Οργάνωση και Λειτουργία 4 Η κεντρική ή κύρια μνήμη (Main Storage/Memory) αποτελεί σημαντικό τμήμα της Κ.Μ.Ε. Η ηλεκτρονική της σύσταση καθιστά τη λειτουργία της εξαιρετικά γρήγορη και αξιόπιστη Τα δεδομένα που καταχωρούνται στην Κ.Μ. είναι ακαριαία προσπελάσιμα. Η CPU μέσω της υπομονάδας ελέγχου (Control Unit) μπορεί να προσπελάσει άμεσα οποιαδήποτε θέση μνήμης Στην Κ.Μ. μεταφέρονται: τα δεδομένα πριν την επεξεργασία τους οι εντολές ενός προγράμματος που πρόκειται να εκτελεστεί

5 Οργάνωση και Λειτουργία 5 Η Κ.Μ. αποτελείται από ένα σύνολο αριθμημένων (0,1,κ.τ.λ.) «κελιών» Κελιά-> θέση μνήμης (memory location) Αριθμός -> αριθμητική μονοσήμαντη διεύθυνση (address) Κάθε θέση μνήμης κρατάει ένα δεδομένο -> παραμένει στη μνήμη μέχρι να αντικατασταθεί από ένα άλλο 0 Α 1 Β 2 C 3-4 -

6 Σύνθεση Θέσης Μνήμης 6 Θέση μνήμης -> αποτελείται από μικροστοιχεία (bit) -> μπορούν να τεθούν σε δύο καταστάσεις (0 και 1) Ο αριθμός των bitsπου περιλαμβάνονται σε κάθε θέση μνήμης είναι σταθερός αλλά διαφέρει από υπολογιστή σε υπολογιστή Λέξη (word)-> μονάδα δεδομένων που μπορεί να καταχωρηθεί σε μια θέση μνήμης -> υποδιαιρείται σε μικρότερες μονάδες (bytes)-> αποτελείται από 1-8 bytes Μεγάλες τιμές αποθηκεύονται σε διαδοχικές θέσης μνήμης

7 RAM (Random Access Memory) 7 «Άμεση προσπέλαση» -> RAM (Random Access Memory)-Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης το οποίο σημαίνει ότι τα περιεχόμενα της μνήμης μπορούν να προσπελαστούν (διαβαστούν και γραφτούν) με οποιαδήποτε σειρά. RAM: χρησιμοποιείται για την αποθήκευση του προγράμματος των δεδομένων, καθώς επίσης και των ενδιάμεσων και τελικών αποτελεσμάτων του προγράμματος, πριν αυτά εμφανιστούν στην οθόνη ή τυπωθούν στον εκτυπωτή ή αποθηκευτούν σε κάποια μονάδα δευτερεύουσας μνήμης Στη μνήμη RAM: Φορτώνεται το λειτουργικό σύστημα (τα απαραίτητα τμήματά του) όταν ξεκινά τη λειτουργία του ο υπολογιστής Φορτώνονται οι εφαρμογές και τα αρχεία που χρησιμοποιεί κάθε στιγμή ο χρήστης

8 RAM (Random Access Memory) 8 Θέση: Στο Εσωτερικό της Κεντρικής Μονάδας του Η/Υ πάνω στην Μητρική Κάρτα Χωρητικότητα: Προσωρινή αποθήκη πληροφοριών με χωρητικότητα > 1GB (2009) Συχνότητα Λειτουργίας: Μετριέται σε MHz. Όσο μεγαλύτερη η συχνότητα λειτουργίας τόσο πιο γρήγορη είναι η μνήμη αλλά πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη τις απαιτήσεις του επεξεργαστή (τι συχνότητας μνήμες απαιτεί για να λειτουργήσει ιδανικά) Αποτελείται από μικρές κάρτες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (CHIPS) Λειτουργία: μπορεί να γράψει να σβήσει, να διορθώσει και να διαβάσει ότι χρειάζεται

9 RAM (Random Access Memory) 9 Εάν ένας υπολογιστής δεν έχει αρκετή μνήμη RAMπρέπει να μετακινεί συχνά δεδομένα μεταξύ της RAM και του σκληρού δίσκου. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται swappingκαι επιβραδύνει τη λειτουργία του συστήματος Χαρακτηριστικό της μνήμης RAM είναι ότι παρότι προφέρει μεγάλες ταχύτητες δε μπορεί να διατηρήσει μόνιμα το περιεχόμενό της και αυτό χάνεται όταν διακοπεί η παροχή ρεύματος αυτός είναι και ο λόγος που χρησιμοποιούμε μονάδες περιφερειακής μνήμης όπως ο σκληρός δίσκος για τη μόνιμη αποθήκευση των δεδομένων μας. Ανάλογα με το εάν χάνει τα περιεχόμενά της με την πάροδο του χρόνου: Δυναμικός τύπος Στατικός τύπος

10 RAM (Random Access Memory) 10 Ο κύριος τύπος μνήμης RAM που χρησιμοποιείται σήμερα είναι η Dynamic RAM (DRAM) ενώ υπάρχει και η Static RAM (SRAM), η οποία όμως είναι κατά πολύ ακριβότερη και χρησιμοποιείται σε ειδικές εφαρμογές και σε μικρότερες ποσότητες - όπως η λανθάνουσα μνήμη του επεξεργαστή Η DRAM που χρησιμοποιούμε ως RAM είναι στην πράξη ένα πλέγμα πυκνωτών που ανάλογα με το αν είναι φορτισμένοι ή όχι αναπαριστούν το 1 και το 0 αντίστοιχα Επειδή οι πυκνωτές χάνουν το φορτίο τους πρέπει ανά διαστήματα να γίνεται μια ανανέωση (refresh cycle) του περιεχομένου ώστε να επαναφορτίζονται οι πυκνωτές Από τη στιγμή που ο επεξεργαστής ζητήσει να προσπελαστεί μια θέση της μνήμης μέχρι να γίνει, μεσολαβεί μια καθυστέρηση που λέγεται latency time Ο συνολικός λοιπόν χρόνος προσπέλασης της RAM μετριέται σε ns και είναι: Access time = Latency time + Refresh time Έτσι μια μνήμη με 25 ns refresh time και 35ns Latency Time δίνει χρόνο πρόσβασης 60ns.

11 11 ROM(Read-Only Memory) Η ROM(μνήμη μόνο ανάγνωσης) είναι μνήμη που μπορεί να διαβαστεί αλλά δεν μπορεί να γραφτεί. Τα δεδομένα και τα προγράμματα τα αποθηκευμένα στην ROMδεν μπορούν να αλλάξουν κατά την κανονική λειτουργία του υπολογιστή και διατηρούνται όταν σβήσει το ρεύμα 11

12 ROM(Read-Only Memory) 12 Θέση: στο Εσωτερικό της Κεντρικής Μονάδας του Η/Υ πάνω στην Μητρική Κάρτα Τι είναι: μόνιμη αποθήκη πληροφοριών με μικρή χωρητικότητα Αποτελείται: από ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (CHIP) Λειτουργία: Σε αυτή τη μνήμη ο Η/Υ μπορεί μόνο να διαβάσει χρήσιμες και αναγκαίες πληροφορίες για την εκκίνησή του. Περιλαμβάνει πληροφορίες που δεν μεταβάλλονται (προγράμματα ελέγχου, πίνακες μετατροπής). Βασικό πρόγραμμα (οδηγίες) αποθηκευμένο από τον κατασκευαστή στη μνήμη ROM είναι το BIOS Basic Input Output System ( Βασικό Σύστημα Εισόδου Εξόδου) Βασικό Χαρακτηριστικό: Η μνήμη ROM είναι απαραίτητη σε κάθε υπολογιστή για να ξεκινήσει τη λειτουργία του. Ο χρήστης εκτός από κάποιες σπάνιες περιπτώσεις δεν μπορεί και δεν πρέπει να αλλάζει τα περιεχόμενά της

13 Είδη ROM 13 Programmable Read-Only (PROM) Μια μνήμη PROM(προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο ανάγνωσης) είναι ένα ειδικό εξάρτημα συνδεδεμένο κατευθείαν στην μητρική κάρτα. Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM) Όπως και μια μνήμη PROM, έτσι και η EPROM (προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο ανάγνωσης με δυνατότητα (επανεγγραφής) χρησιμοποιείται για να αποθηκεύει ΒΙΟSπρογράμματα και συνήθως είναι προγραμματισμένη από τον κατασκευαστή.

14 BIOS (Basic Input/Output System) 14 Το Bios σημαίνει Basic Input/Output System (βασικό σύστημα εισόδου/εξόδου). Είναι ένα πρόγραμμα που περιέχει ένα σύνολο από βασικές εντολές, που λένε στον υπολογιστή πώς να λειτουργήσει Το BIOSαποθηκεύεται σε μια μνήμη PROMή EPROM,που βρίσκεται μέσα στον υπολογιστή στη μητρική κάρτα Ο ρόλος του είναι να ξεκινάει το σύστημα εκτελώντας κάποιες βασικές διαδικασίες => Όταν ένας υπολογιστής ανοίγει, το BIOSκάνει όλες τις διαγνωστικές λειτουργίες για να βεβαιωθεί ότι λειτουργεί σωστά

15 BIOS (Basic Input/Output System) 15 Ο επεξεργαστής δέχεται εντολές από το BIOSπριν ακόμα αρχίσει να επικοινωνεί με το λειτουργικό σύστημα Περιλαμβάνει όλο τον απαιτούμενο κώδικα για τον έλεγχο: Της μνήμης Της ΚΜΕ Συσκευές εισόδου εξόδου Όταν γίνει η αναγνώριση και ο έλεγχος των συσκευών, το BIOS φορτώνει το λειτουργικό σύστημα το οποίο αναλαμβάνει τον έλεγχο της συσκευής Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία εκκίνησης, το BIOS λειτουργεί ως μεσολαβητής μεταξύ της ΚΜΕ, της μνήμης και των περιφερειακών συσκευών

16 Λανθάνουσα Μνήμη -Cache Memory 16 Οι επεξεργαστές έχουν ενσωματωμένη μια σχετικά μικρή ποσότητα μνήμης όπου αποθηκεύουν δεδομένα και εντολές που πρόκειται να επεξεργαστούν άμεσα ώστε να έχουν ταχεία προσπέλαση σε αυτά και να μη χρειάζεται να τα ανακτήσουν από την αρκετά πιο αργή μνήμη RAM. Η ενδιάμεση μνήμη αυτή λέγεται λανθάνουσα μνήμη (chache memory) και βελτιώνει τις επιδόσεις του επεξεργαστή Η μνήμη cache είναι μια υψηλής ταχύτητας μνήμη τύπου στατικής RAM-> χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση δεδομένων ή εντολών των οποίων γίνεται συχνή χρήση από τα προγράμματα

17 Λανθάνουσα Μνήμη -Cache 17 Memory Η μνήμη cache είναι τοποθετημένη είτε στην ΚΜΕ είτε μεταξύ της ΚΜΕ και της μνήμης RAM Η CPU-resident cache λέγεται Level-1(L1) cache. Η εξωτερική cacheλέγεται Level-2(L2) cache Η αύξηση της ποσότητα της μνήμης cache αύξηση της ταχύτητας του υπολογιστή (εκτός συγκεκριμένων οριακών περιπτώσεων

18 Βοηθητικές Μνήμες 18 Ιδανική περίπτωση: καταχώρηση όλων των διαθέσιμων πληροφοριών στην κεντρική μνήμη του υπολογιστή, ώστε να έχουμε μέγιστη δυνατή ταχύτητα επεξεργασίας Πραγματικότητα: εξαιρετικά δαπανηρή και λειτουργικά δύσκολη διαδικασία Αποθήκευση δεδομένων σε άλλα μέσα, τα οποία είναι εύκολα στη χρήση και φθηνότερα ως προς την κατασκευή τους Η αποθήκευση και η προσπέλαση των δεδομένων στις βοηθητικές μνήμες γίνεται μέσω κάποιου μηχανισμού (drive)

19 Τεχνικά Χαρακτηριστικά 19 Βασικά: Χρόνος προσπέλασης (μέγιστος, μέσος κι ελάχιστος - msec) Τρόπος προσπέλασης(διαδοχικός (sequential) ή άμεσος (direct)) Χωρητικότητα φυσικού μέσου Δευτερεύοντα: Ωφέλιμη χωρητικότητα μέσου Είδος τεχνολογίας Διάρκεια ζωής

20 Συσκευές Αποθήκευσης 20 Σκληροί δίσκοι Δισκέτες Άλλες Μαγνητικές Διατάξεις Δίσκοι CD (Compact Disk) Δίσκοι DVD (Digital Video Disc ή Digital Versatile Disc) Κλειδιά μνήμης Κάρτες Μνήμης

21 Σκληρός δίσκος 21 Οι σκληροί δίσκοι αποτελούνται από ομόκεντρους μαγνητικούς δίσκους μέσα σε ένα προστατευτικό κουτί Τα δεδομένα καταγράφονται μαγνητικά σε ομόκεντρα κυκλικά αυλάκια (sectors), που χωρίζονται σε τομείς (tracks) Είναι άμεσης προσπέλασης

22 Δισκέτα 22 Οι δισκέτες είναι εύκαμπτοι μαγνητικοί δίσκοι που περικλείονται σε ένα προστατευτικό πλαστικό κάλυμμα Όπως και στους σκληρούς δίσκους, τα δεδομένα καταγράφονται σε ομόκεντρα κυκλικά αυλάκια χωρισμένα σε τομείς Φθηνές με περιορισμένη διάρκεια ζωής Το τυπικό μέγεθος μια δισκέτας είναι 31/2 ίντσες Παλιότερα μεγέθη: 8 και 5,25 Οι δισκέτες που χρησιμοποιούνται με τους προσωπικούς υπολογιστές έχουν συνήθως χωρητικότητα 1.44 ΜΒ

23 Άλλες Μαγνητικές Διατάξεις 23 Μαγνητικές ταινίες Διατάξεις Bernoulli (Bernoulli Box) Συσκευές Zip και jaz

24 Δίσκοι CD (Compact Disk) 24 Ανήκουν στην κατηγορία των οπτικών δίσκων Ένα CD-ROMείναι ένας τύπος συμπαγούς δίσκου που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση δεδομένων Λειτουργία -> διαμόρφωση του φωτός μιας ακτίνας laser λόγω της ανάκλασής της πάνω σε ένα επίπεδο Κοιλότητες νησίδες -> 0 και 1 CD-R: μπορούν να γραφτούν μόνο μια φορά και μετά από αυτήν, τα δεδομένα τους δεν μπορούν να διαγραφούν ή να αντικατασταθούν CD-RW: είναι ένας τύπος συμπαγούς δίσκους που μπορεί να γραφτεί πολλές φορές

25 Δίσκοι DVD (Digital Video Disc ή 25 Digital Versatile Disc) Ξεκίνησε από τις προσπάθειες που έγιναν από τη βιομηχανία του θεάματος Ο τρόπος με τον οποίο αποθηκεύονται τα δεδομένα είναι αντίστοιχος με τα CD-> περισσότερο πυκνογραμμένα -> δεδομένα σε δύο στρώσεις σε κάθε πλευρά -> και στις δύο πλευρές Μέγεθος: 4,7 GB(μονής όψεως) 9,4 GB(διπλής όψεως) 17 GB(διπλής όψεως διπλής πυκνότητας)

26 Κλειδιά Μνήμης 26 Συσκευές αποθήκευσης δεδομένων που παίρνουν το όνομά τους από το σχήμα τους Συνδέονται με τον υπολογιστή μέσω μιας θύρας USB Η τεχνολογία που χρησιμοποιούν είναι η μνήμη flash-> ηλεκτρονική διάταξη μνήμης σε μορφή ολοκληρωμένου κυκλώματος (chip)

27 Κάρτες Μνήμης 27 Χρησιμοποιούν την τεχνολογία της μνήμης Flash Απαιτούνται ειδικές συσκευές ανάγνωσης/εγγραφής Δε χρησιμοποιούνται τόσο για τη μεταφορά δεδομένων όσο για την ανταλλαγή δεδομένων με άλλες συσκευές Διαδεδομένοι τύποι: Smart Media (SM) Secure Digital (SD) Multi Media Card (MMC)

28 28 Ενδεικτικοί Χρόνοι Προσπέλασης