Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές Δ Εξάμηνο

Transcript

1 AEN ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΠΛΟΙΑΡΧΩΝ Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές Δ Εξάμηνο ΘΕΩΡΙΑ 4 η Διάλεξη ΧΑΣΑΝΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ

2 ΜΗΤΡΙΚΗ ΚΑΡΤΑ (MOTHERBOARD) Γνωστή και σαν μητρική πλακέτα ή μητρική: είναι το κεντρικό και βασικό τυπωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα ενός σημερινού υπολογιστή. 2

3 ΜΗΤΡΙΚΗ ΚΑΡΤΑ (MOTHERBOARD) 3

4 ΤΥΠΟΙ ΜΗΤΡΙΚΗΣ Standard ATX (Advanced Technology Extended) Οι διαστάσεις της είναι 9,6 ίντσες ύψος και 12 ίντσες πλάτος. Κύριο χαρακτηριστικό είναι ότι έχει επτά expansion slots 4

5 ΤΥΠΟΙ ΜΗΤΡΙΚΗΣ Micro ATX Οι διαστάσεις είναι 9,6 ίντσες ύψος και 9,6 ίντσες πλάτος Flex ATX Οι διαστάσεις είναι 9 ίντσες ύψος και 7,5 ίντσες πλάτος Full ATX Οι διαστάσεις είναι 12 ίντσες ύψος και 9,6 ίντσες πλάτος Extended ATX Οι διαστάσεις είναι 12 ίντσες ύψος και 13 ίντσες πλάτος 5

6 ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΜΗΤΡΙΚΗΣ Τυπωμένα κυκλώματα Υποδοχή Επεξεργαστή Υποδοχή μνήμης Υποδοχή κρυφής μνήμης Υποδοχές διαύλων εισόδου/εξόδου (ISA/PCI) 6

7 ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΜΗΤΡΙΚΗΣ Ελεγκτής πληκτρολογίου Ρολόι πραγματικού χρόνου και Chip Μνήμης CMOS Ελεγκτής Super I/O BIOS Chips 7

8 ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΜΗΤΡΙΚΗΣ Υποδοχές Εισόδου/Εξόδου 8

9 ΜΕΤΑΦΟΡΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ, ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ, ΔΙΕΠΑΦΕΣ Διασύνδεση υποσυστημάτων Μεταφορά δεδομένων μεταξύ υποσυστημάτων Ενδιάμεσο σύστημα Διεπαφή (interface) Ελεγκτήρες (controllers): έναν για κάθε άκρη Ελεγκτές δίσκου, μνήμης USB Σύνδεση Καλωδιοταινία Τυπωμένοι αγωγοί Αναλογικό λογισμικό (οδηγός συσκευής - driver) Ελέγχει τη λειτουργία της διεπαφής με βάση κάποιο πρωτόκολλο λειτουργίας 9

10 ΚΑΡΤΕΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ Είναι τμήμα ενός υπολογιστή, το οποίο λαμβάνει δεδομένα από τη (CPU) για να τα μετατρέψει σε εικόνα, η οποία θα προβληθεί στην οθόνη. Συνδέεται σε ειδική υποδοχή διεπαφής PCI Express

11 ΚΑΡΤΕΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ Τον επεξεργαστή γραφικών GPU (Graphics Processor Unit): Πρόκειται για ολοκληρωμένο κύκλωμα μεγάλης υπολογιστικής ισχύος Τη μνήμη εικόνας (video memory): Πρόκειται για τη μνήμη που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση της εμφανιζόμενης εικόνας στην οθόνη.

12 ΚΑΡΤΕΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ Μνήμη τυχαίας προσπέλασης - μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό (RAMDAC): Το στοιχείο αυτό του συστήματος εικόνας του υπολογιστή, διαβάζει τα περιεχόμενα της μνήμης εικόνας, τα μετατρέπει σε σήμα RGB και τα αποστέλλει μέσω του καλωδίου οθόνης στην οθόνη BIOS της κάρτας γραφικών: Παρέχει μια σειρά από εξειδικευμένες λειτουργίες εικόνας που χρησιμοποιούνται για προσπέλαση του υλικού εικόνας (επικοινωνία με τη μνήμη, εντολές προς επεξεργαστή κ.λπ.)

13 ΚΑΡΤΕΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ Το λογισμικό του προγράμματος οδήγησης: Στην ουσία μετατρέπει τις εντολές των προγραμμάτων, όσον αφορά τις ανάγκες απεικόνισης στην οθόνη, σε εντολές που μπορεί να χειριστεί ο επεξεργαστής γραφικών.

14 ΚΑΡΤΕΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ

15 ΣΥΝΔΕΣΗ ΚΑΡΤΑΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ Video Graphics Array (VGA): To VGA υποστηρίζει το πρότυπο που έχει εκδοθεί στα τέλη της δεκαετίας του 1980, με οθόνες που υποστηρίζουν υποδοχή καθοδικού σωλήνα. (-) Παραμόρφωση της εικόνας (-) Δεν έχει κατάλληλη προστασία από ηλεκτρικές παρεμβολές

16 ΣΥΝΔΕΣΗ ΚΑΡΤΑΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ Digital Visual Interface (DVI): Το πρότυπο αυτό έχει σχεδιαστεί για οθόνες όπως οι LCD, οι LED, οι οθόνες πλάσματος, οι μεγάλες οθόνες υψηλής ευκρίνειας, οι τηλεοράσεις και video projectors. (+) Έχει υψηλή προστασία από την παραμόρφωση της εικόνας και από τις ηλεκτρικές παρεμβολές.

17 ΣΥΝΔΕΣΗ ΚΑΡΤΑΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ High-Definition Multimedia Interface (HDMI): Κυκλοφόρησε το 2003 και χρησιμοποιείται ως το κύριο και γρηγορότερο σύστημα σύνδεσης για τις καινούριες κονσόλες παιχνιδιών καθώς και για τα καινούρια DVD και Blue-ray players σε μια οθόνη. (+) Το HDMI έχει υψηλή προστασία και δεν επηρεάζεται από εξωτερικές παρεμβολές

18 ΘΥΡΕΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ VIDEO/AUDIO Video DVI (ψηφιακό) Video/Audio HDMI (ψηφιακό) S-Video (αναλογικό) Audio (αναλογικό) 18

19 ΚΑΡΤA ΗΧΟΥ

20 ΚΑΡΤA ΗΧΟΥ 20

21 ΚΑΡΤA BINTEO 21

22 ΚΑΡΤA ΔΙΚΤΥΟΥ 22

23 ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗ Ή ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΥΣΑ ΜΝΗΜΗ 1. Μονάδες σταθερού μέσου 1) Σκληρός δίσκος 2) Solid state δίσκοι 2. Μονάδες αποσπώμενου μέσου 1) Φορητοί μαγνητικοί δίσκοι 2) Ταινίες 3) Οπτικοί δίσκοι 4) Μνήμες flash 23

24 ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΕΣ ΜΝΗΜΕΣ Μόνιμη αποθήκευση μεγάλων έως τεράστιου όγκου δεδομένων Χρησιμοποιούνται για: Αποθήκευση δεδομένων που διατίθενται online Πρέπει να είναι διαθέσιμα συνεχώς Χρήση Σκληρών δίσκων (Ταχύτητα προσπέλασης και όγκος δεδομένων)

25 ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΕΣ ΜΝΗΜΕΣ Εφεδρικά αντίγραφα Χαμηλό κόστος, αξιοπιστία, μεγάλος όγκος δεδομένων Αρχειοθέτηση Για μεγάλο διάστημα σε χαμηλό κόστος Αντιγραφή για μεταφορά Αντί μέσω δικτύων (κακή σύνδεση, μεγάλος όγκος)

26 ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΕΣ ΜΝΗΜΕΣ Εφεδρικά αντίγραφα Χαμηλό κόστος, αξιοπιστία, μεγάλος όγκος δεδομένων Αρχειοθέτηση Για μεγάλο διάστημα σε χαμηλό κόστος Αντιγραφή για μεταφορά Αντί μέσω δικτύων (κακή σύνδεση, μεγάλος όγκος)

27 ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ Μονάδες σταθερού μέσου Σκληροί δίσκοι Μονάδες αποσπώμενου μέσου: Δισκέτα, CD, DVD, Ταινία USB flash

28 ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ Ο πρώτος σκληρός (μαγνητικός δίσκος) 1950 ΙΒΜ 1200 rpm (στροφές ανά λεπτό) 5 MB Ενοικίαση 7000$ το χρόνο Σήμερα 250 GB έως 8 ΤΒ 5400, 7200, 10000, rpm 28

29 ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ Σε αντίθεση με τις μαγνητικές ταινίες δε χρειάζεται να διαβάσεις όλα τα προηγούμενα για να φτάσεις στο επιθυμητό Χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση του λειτουργικού συστήματος, αρχείων προγραμμάτων και αρχείων του χρήστη

30 ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ ΠΩΣ ΔΟΥΛΕΥΕΙ Ένα σύνολο από μεταλλικούς δίσκους με ειδική επίστρωση από ένα σιδηρομαγνητικό υλικό, οι οποίοι περιστρέφονται γύρω από ένα άξονα Στην επιφάνεια αυτών των μαγνητικών δίσκων γράφονται δεδομένα από ένα μικροσκοπικό μηχανικό βραχίονα με μια λεπτή μύτη στην άκρη

31 ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ ΠΩΣ ΔΟΥΛΕΥΕΙ Κατά την εγγραφή των δεδομένων, αλλάζει η πολικότητα των μαγνητικών κομματιών των δίσκων Όταν λοιπόν θέλουμε να γράψουμε ή να διαβάσουμε δεδομένα από ένα σκληρό δίσκο HDD, οι εσωτερικοί δίσκοι γυρνάνε με μεγάλη ταχύτητα ενώ η κεφαλή (λεπτή μύτη) ψάχνει και έτσι βρίσκονται τα δεδομένα

32 ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ ΠΩΣ ΔΟΥΛΕΥΕΙ Για να είναι δυνατή η αποθήκευση δεδομένων, οι επιφάνειες των δίσκων χωρίζονται με βάση ένα σύστημα διευθύνσεων Ο κύκλος που διαγράφεται από την περιστροφή του δίσκου πάνω στην επιφάνεια του κάτω από μία δεδομένη θέση της κεφαλής ονομάζεται ίχνος (track) 32

33 ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ ΠΩΣ ΔΟΥΛΕΥΕΙ Η ομάδα των ιχνών η οποία σχηματίζεται σε όλες τις επιφάνειες καλείται κύλινδρος Κάθε ίχνος χωρίζεται σε τομείς (sectors) και αποτελούν την ελάχιστη μονάδα εγγραφής ή ανάγνωσης (περιλαμβάνουν 512 bytes) 33

34 ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ - ΣΥΝΔΕΣΗ Βιδωμένος σε ειδική θήκη εντός του κουτιού Για τη σύνδεση του απαιτείται: Καλώδιο τροφοδοσίας Καλώδιο σύνδεση με τη μητρική πλάκα IDE SATA 34

35 ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ - ΣΥΝΔΕΣΗ 1,8 Notebooks Netbooks Tablet 2,5 Notebooks 3,5 Σταθεροί 35

36 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΔΙΕΠΑΦΩΝ ΔΙΣΚΩΝ SATA SAS SCSI IDE Fiber Channel E-sata USB 36

37 SOLID STATE DISK (SSD) Δεν έχουν κινούμενα εξαρτήματα Χρησιμοποιούν μνήμες NAND Δεν απαιτεί ηλεκτρικό ρεύμα για να διατηρήσει τα δεδομένα Αρκετά πιο γρήγορες SSD vs HDD (+) πιο γρήγοροι (+) Αθόρυβοι (+) Αξιόπιστοι (+) Ενέργεια (-) Υπάρχει όριο στις εγγραφές/αναγνώσεις (-) Κόστος 37

38 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΧΕΙΩΝ File System: Μηχανισμός του λειτουργικού συστήματος για: Εκχώρηση χώρου στα αρχεία Υλοποίηση αναγνώρισης (ονομασίας) Υλοποίηση προσπέλασης

39 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΧΕΙΩΝ FAT: Για λειτουργικό σύστημα DOS, Windows 9x, Me Υποστηρίζει ονόματα αρχείων μήκους 11 χαρακτήρων Μέγιστο μέγεθος διαμέρισης 2 GB FAT32: Εξέλιξη του FAT Υποστηρίζει μέγεθος αρχείου έως 4 GB, μέγεθος διαμέρισης 32 GB

40 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΧΕΙΩΝ NTFS: Μετά και τα Windows Xp Υποστηρίζει ονόματα αρχείων μήκους 256 χαρακτήρων Μέγιστο μέγεθος διαμέρισης 16 EB ext2, ext3 και ext4: Για λειτουργικό σύστημα Linux ISO 9660: Σύστημα αρχείων για τα CD-ROM UDF (Universal Disk Format): Σύστημα αρχείων για αποθήκευση σε DVD

41 ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΔΙΣΚΟΥ (FORMAT) Κατά την διαμόρφωση ενός δίσκου προετοιμάζεται ο δίσκος προς χρήση για την αποθήκευση πληροφοριών Δημιουργούνται τα ίχνη (Tracks) και οι τομείς (Sectors) ως επίσης και το ευρετήριο FAT (File Allocation Table) Διαγράφονται όλες οι πληροφορίες που τυχόν υπάρχουν Μέσα που διαμορφώνονται: Δισκέτα Σκληρός δίσκος Επανεγράψιμο CD-RW

42 ΜΟΝΑΔΕΣ ΑΠΟΣΠΩΜΕΝΟΥ ΜΕΣΟΥ Λόγοι που οδήγησαν στην ανάπτυξη τους Διανομή Λογισμικού από τους κατασκευαστές στο κοινό Δημιουργία εφεδρικών αντιγράφων (backup) Αρχειοθέτηση δεδομένων και πληροφοριών Μεταφορά μεγάλο όγκου δεδομένων μεταξύ υπολογιστών όταν δεν υπάρχει ικανοποιητική δικτυακή σύνδεση Αποθήκευση πληροφοριών για τις οποίες δεν είναι επιθυμητή η πρόσβαση από άλλους χρήστες

43 ΜΟΝΑΔΕΣ ΑΠΟΣΠΩΜΕΝΟΥ ΜΕΣΟΥ Κατηγορίες Μαγνητικής αποθήκευσης Οπτικής αποθήκευσης Αποθήκευση στερεάς κατάστασης (solid state)

44 ΦΟΡΗΤΟΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΙ ΔΙΣΚΟΙ Εύκαμπτοι δίσκοι ή δισκέτες (floppy disk) Πλαστικός δίσκος επιχρισμένος με μαγνητικό υλικό Χωρίζεται σε ίχνη (tracks) και τομείς (sectors) 3 ½ in χωρητικότητας 1,44 ΜΒ Φορητοί σκληροί δίσκοι Συνδέονται μέσω USB Διάσταση 2,5 & 3,5 Χωρητικότητες έως 8ΤΒ 44

45 ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΤΑΙΝΙΕΣ Αποτέλεσαν το πρώτο μέσο βοηθητικής μνήμης Ταινίες DAT (Digital Audio Tape) DDS-1 έως DDS-4 (Από 2 έως 40 GB) Ταινίες DLT (Digital Linear Tape) Από 15 έως 320 GB Εφεδρικά αντίγραφα Ταινίες LTO (Linear Tape Open) Μεγάλες ταχύτητες, χωρητικότητες Αξιοπιστία για εφεδρικά αντίγραφα 45

46 ΟΠΤΙΚΟΙ ΔΙΣΚΟΙ Τεχνολογία μνημών αποσπώμενου μέσου Οπτικό-ηλεκτρονικές διατάξεις Τα δεδομένα εγγράφονται και διαβάζονται με laser Συμπαγείς δίσκοι Cds (Compact Disk) CD ήχου CD-ROM CD-R VCD DVD Blu-ray

47 ΣΥΜΠΑΓΕΙΣ ΔΙΣΚΟΙ CDs CDs (Compact Disks) εμφανίστηκαν τη δεκαετία του 80 Διάμετρο 120mm Χωρητικότητα 650 έως 870 MB Διάμετρο 80mm Χωρητικότητα 185 έως 210 MB 47

48 CD ΗΧΟΥ CD-DA (Digital Audio) εμφανίστηκαν τη δεκαετία του 80 από τη SONY και τη PHILIPS Περιέχει ένα πίνακα περιεχομένων ώστε να κατηγοριοποιούνται έως 99 κομμάτια ήχου Διάμετρο 120mm Χωρητικότητα ήχου λεπτά Διάμετρο 80mm Χωρητικότητα ήχου λεπτά Ταχύτητα (βάση 150 ΚΒ/s) 4x : 4 φορές πιο γρήγορο Σήμερα: 56x

49 DVD DVD (Digital Versatile Disk) έχουν την ιδία αρχή λειτουργίας με τα CD Χωρητικότητα 4,7 έως 17,1 GB DVD-Video: Για διανομή ταινιών DVD-Rom: Για αποθήκευση δεδομένων DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW: Εγγράψιμα για δημιουργία αντιγράφων DVD-Audio: Για αποθήκευση πολυκάναλου ήχου υψηλής ποιότητας Συμβατές προς τα πίσω (διαβάζουν CD-ROM)

50 Blue ray Χωρητικότητα 25 έως 50 GB Αποθήκευση υψηλής ευκρίνειας βίντεο Επικράτησε στον «πόλεμο» απέναντι στο HD-DVD 50

51 ΜΝΗΜΕΣ FLASH Χρησιμοποιούν τεχνολογία στερεάς κατάστασης (Solid State) NOR flash NAND flash (+) Γρηγορότερες σε σχέση με τους σκληρούς δίσκους ( φορές) (+) Λιγότερο ενεργοβόρες (+) Πιο ανθεκτικούς σε κραδασμούς (-) Πιο ακριβές Χωρητικότητα από 2 έως 1ΤΒ USB SATA 51

52 ΕΞΕΛΙΞΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΜΝΗΜΩΝ Οι ψηφιακές μνήμες γίνονται ταχύτερες και φθηνότερες ανά MB 52

53 ΙΕΡΑΡΧΙΑ ΜΝΗΜΗΣ 53

54 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΔΙΑΛΕΞΗΣ 1. Για ποιους λόγους χρησιμοποιούμε τις περιφερειακές μνήμες; (Διαφάνειες 24-25) 2. Ποια τα χαρακτηριστικά των δίσκων στερεάς κατάστασης (SSD) και ποιες οι διαφορές τους από τους ΗDD δίσκους. (Διαφάνεια 37) 3. Τι είναι το σύστημα αρχείων και ποια τα χαρακτηριστικά του NTFS; (Διαφάνειες 38 & 40) 4. Ποιοι λόγοι οδήγησαν στη χρήση αποσπώμενων μέσων. (Διαφάνεια 42)