Περιεχόµενα Λίγα λόγια από το συγγραφέα... 7 91 Εισαγωγή στους υπολογιστές... 9 92 Μονάδες µέτρησης χωρητικότητας... 31 93 Οι βασικές λειτουργίες ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή... 37 94 Συσκευές εισόδου... 45 95 Συσκευές εξόδου... 60 96 Τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή... 75 97 Συσκευές αποθήκευσης... 88 98 Λογισµικό... 104 99 ίκτυα και ιαδίκτυο... 123 5
Βασικές έννοιες της πληροφορικής 10 Υγιεινό περιβάλλον εργασίας... 147 11 Ασφάλεια δεδοµένων... 159 Γλωσσάρι... 173 είγµατα τεστ νέου τύπου... 197 Εξεταστέα ύλη... 205 Έλεγχος δεξιοτήτων... 219 Ευρετήριο... 227 6
6 Τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή Στόχος κεφαλαίου Σκοπός αυτού του κεφαλαίου είναι να γνωρίσουµε τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή, εκτός από τις συσκευές µόνιµης αποθήκευσης στις οποίες θα αναφερθούµε αναλυτικότερα στο επόµενο κεφάλαιο. Στόχος µας, ακόµα, είναι να κατανοήσουµε το ρόλο που παίζει καθένα από τα µέρη αυτά στη λειτουργία του συστήµατος. Εισαγωγή Οι κυριότερες συσκευές και ηλεκτρονικά κυκλώµατα ενός προσωπικού υπολογιστή στους επιτραπέζιους υπολογιστές βρίσκονται µέσα στη µονάδα συστήµατος. Γι' αυτόν το λόγο η µονάδα συστήµατος, το κουτί, θα µπορούσαµε να πούµε ότι είναι ο θεµέλιος λίθος στον οποίο βασίζεται ένα σύστηµα υπολογιστή. Μονάδα συστήµατος Η µονάδα συστήµατος, το περίβληµα ή, όπως συνήθως λέγεται, το κουτί του προσωπικού υπολογιστή είναι όπως είπαµε το βασικότερο τµήµα του συστήµατος και διαθέτει διάφορες υποδοχές στις οποίες συνδέονται οι περιφερειακές συσκευές όπως η οθόνη, το πληκτρολόγιο, το ποντίκι, ο εκτυπωτής, το µόντεµ, τα ηχεία, κ.λπ. Οι υποδοχές αυτές συνήθως βρίσκονται στο πίσω µέρος της µονάδας συστήµατος. 75
Βασικές έννοιες της πληροφορικής Μια µονάδα συστήµατος µπορεί να περιέχει τα εξής συστατικά: Μητρική κάρτα Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Central Processing Unit CPU) Συσκευές µόνιµης αποθήκευσης Μονάδα DVD Κάρτα ήχου Κάρτα δικτύου Κάρτα γραφικών Τροφοδοτικό ιάφορες θύρες (ports) Μητρική κάρτα Εικόνα 6.1 Μητρική κάρτα (motherboard) 76
Κεφάλαιο 6: Τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή Η µητρική κάρτα, που ονοµάζεται και µητρική πλακέτα (motherboard), είναι ο σκελετός, η ραχοκοκαλιά του συστήµατος. Επάνω στη µητρική κάρτα βρίσκονται τα πιο βασικά εξαρτήµατα του υπολογιστή: ηλεκτρονικά κυκλώµατα, αλλά και θύρες και υποδοχές που µας δίνουν τη δυνατότητα να συνδέουµε και άλλες συσκευές στο σύστηµά µας. Τα εξαρτήµατα και οι υποδοχές που υπάρχουν συνήθως σε µια µητρική κάρτα είναι οι εξής: Υποδοχή επεξεργαστή (CPU) Υποδοχές κύριας µνήµης RAM Μπαταρία Ο δίαυλος (bus) Υποδοχές για τις κάρτες επέκτασης Παράλληλη θύρα (parallel port) Σειριακή θύρα (serial port) ίαυλος διασύνδεσης γραφικών AGP (Advanced Graphics Port) ίαυλος USB (Universal Serial Bus) Θύρα πληκτρολογίου (keyboard port) Θύρα ποντικιού (mouse port) Επίσης, στη µητρική κάρτα υπάρχουν οι ελεγκτές και οι υποδοχές για µονάδες δισκετών για µονάδες σκληρών δίσκων ή CD-ROM ή DVD Η µητρική κάρτα είναι µόνιµα συνδεδεµένη µε το τροφοδοτικό, από το οποίο τροφοδοτείται µε το ρεύµα που χρειάζονται τα ηλεκτρονικά κυκλώµατα και οι συσκευές οι οποίες βρίσκονται επάνω ή είναι συνδεδεµένες σε αυτή. Προκειµένου να µειώσουν το κόστος παραγωγής και να εξοικονοµήσουν χώρο, οι κατασκευαστές υπολογιστών πολλές φορές ενσωµατώνουν στη µητρική κάρτα την κάρτα γραφικών και την κάρτα ήχου, ακόµη και κάρτες δικτύου. Το µειονέκτηµα σε αυτή την περίπτωση είναι ότι µπορεί να µην υπάρχει δυνατότητα αναβάθµισης της κάρτας γραφικών και της κάρτας ήχου. Υπάρχουν όµως και περιπτώσεις όπου έχουµε τη δυνατότητα να απενεργοποιήσουµε τις ενσωµατωµένες κάρτες. 77
Βασικές έννοιες της πληροφορικής Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Central Processing Unit CPU) είναι το βασικότερο στοιχείο ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή. Έχει άµεση πρόσβαση στην κύρια µνήµη RAM και ελέγχει τη ροή των εργασιών όλων των συσκευών του υπολογιστή και τη λειτουργία τους. Πιο συγκεκριµένα: Επεξεργάζεται τις εντολές που δίνει ο χρήστης. Εκτελεί τις εντολές των προγραµµάτων. Εκτελεί τους υπολογισµούς και τις λογικές πράξεις. Επικοινωνεί µε τις εσωτερικές και τις εξωτερικές συσκευές που περιέχει το σύστηµα. Με λίγα λόγια, η κεντρική µονάδα επεξεργασίας είναι ο «ηλεκτρονικός εγκέφαλος» του υπολογιστή, αφού εκτελεί και ελέγχει όλες τις δραστηριότητες του συστήµατος όπως ο εγκέφαλος στο ανθρώπινο σώµα. Αριθµητική και Λογική µονάδα (ALU) και καταχωρητές Πολλοί θεωρούν τον επεξεργαστή ως ένα ενιαίο στοιχείο. Στην πραγµατικότητα όµως, ένας επεξεργαστής αποτελείται από διάφορες βασικές υποµονάδες και στοιχεία, τα οποία είναι συνδεδεµένα µεταξύ τους. ύο από τις κύριες υποµονάδες, οι οποίες βρίσκονται στον πυρήνα του επεξεργαστή, είναι οι παρακάτω: Αριθµητική και Λογική µονάδα (Arithmetic and Logic Unit ALU), η οποία εκτελεί τις απλές αριθµητικές πράξεις, (πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασµό, διαίρεση) και τις λογικές πράξεις. Η ALU δέχεται δεδοµένα από τους εσωτερικούς καταχωρητές (registers), εκτελεί την κατάλληλη αριθµητική ή λογική πράξη, και στη συνέχεια αποθηκεύει το αποτέλεσµα στους καταχωρητές εξόδου. Εσωτερικοί καταχωρητές (internal registers), οι οποίοι είναι µικρές ειδικές µονάδες µνήµης άµεσης πρόσβασης και υψηλής ταχύτητας. Χρησιµεύουν για την προσωρινή αποθήκευση δεδοµένων, υπολογισµών, και τιµών που είναι σε αναµονή για επεξεργασία, αλλά και για την αποθήκευση των αποτελεσµάτων µιας επεξεργασίας. 78
Κεφάλαιο 6: Τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή Εικόνα 6.2 Μικροεπεξεργαστές Η κεντρική µονάδα επεξεργασίας του υπολογιστή λέγεται επίσης και µικροεπεξεργαστής (microprocessor) ή επεξεργαστής (processor). Ο µικροεπεξεργαστής είναι το βασικότερο εξάρτηµα ενός προσωπικού υπολογιστή. Σε αυτόν βασίζονται όλα τα υπόλοιπα µέρη του συστήµατος και είναι ο κυριότερος παράγοντας που καθορίζει τη συνολική ταχύτητα του συστήµατος. Περιέχει εκατοµ- µύρια µικροσκοπικά τρανζίστορ τα οποία είναι συνδεδεµένα µεταξύ τους και καταλαµβάνουν µόλις µερικά τετραγωνικά εκατοστά. Οι κύριοι κατασκευαστές επεξεργαστών για προσωπικούς υπολογιστές είναι οι εταιρείες Intel και AMD. Η ταχύτητα του επεξεργαστή Ένας ακόµη βασικός παράγοντας που επηρεάζει την τελική απόδοση ενός υπολογιστή είναι η ταχύτητα ή, καλύτερα, η συχνότητα του επεξεργαστή. Η ταχύτητα αυτή αρχικά µετρούνταν σε µεγακύκλους (megahertz, MHz), δηλαδή σε εκατοµµύρια πράξεις ανά δευτερόλεπτο, ενώ σήµερα µετράται σε Gigahertz (GHz) ή δισεκατοµµύρια πράξεις ανά δευτερόλεπτο. Οι πρώτοι µικροεπεξεργαστές της εταιρείας Intel, που κυκλοφόρησαν το 1981, λειτουργούσαν σε ταχύτητα 4,77 MHz, ενώ οι σηµερινοί (µέσα του 2009) φτάνουν τα 3,4 GHz ή και περισσότερο, ενώ κάθε εξάµηνο περίπου κάνει την εµφάνισή του ένας νέος, ισχυρότερος, και ταχύτερος επεξεργαστής. Πολυπύρηνοι επεξεργαστές Για να αυξηθεί ακόµη περισσότερο η απόδοση ενός υπολογιστή, οι κατασκευαστές χρησιµοποιούν σήµερα πολυπύρηνους επεξεργαστές. ηλαδή, τοποθετούν πολλούς πυρήνες στον ίδιο επεξεργαστή, συνήθως κατά ζεύγη. Οι πυρήνες του επεξεργαστή 79
Βασικές έννοιες της πληροφορικής λειτουργούν παράλληλα χρησιµοποιώντας την ίδια µνήµη, τις ίδιες συσκευές εισόδου και εξόδου, και άλλα κοινά εξαρτήµατα. Σήµερα κυκλοφορούν διπύρηνοι και τετραπύρηνοι επεξεργαστές αλλά, µε το ραγδαίο ρυθµό εξέλιξης της τεχνολογίας, αναµένουµε σύντοµα διατάξεις µε ακόµη περισσότερους πυρήνες. Θύρες Όλες οι εξωτερικές περιφερειακές συσκευές συνδέονται µε την κεντρική µονάδα του υπολογιστή µέσω θυρών. Μια θύρα (port) βρίσκεται συνήθως στο πίσω µέρος της κεντρικής µονάδας και είναι ένας ειδικός προσαρµογέας, δηλαδή µια υποδοχή που χρησιµοποιεί ο επεξεργαστής για να στείλει και να λάβει δεδοµένα, εντολές, ή πληροφορίες από τις περιφερειακές συσκευές. Οι κυριότερες θύρες ενός υπολογιστή είναι οι εξής: θύρα οθόνης (monitor port) παράλληλη θύρα (parallel port) σειριακή θύρα (serial port) θύρα FireWire θύρα πληκτρολογίου (keyboard port) θύρα ποντικιού (mouse port) θύρα USB θύρα δικτύου (network port) Θύρα οθόνης Η θύρα οθόνης βρίσκεται στο πίσω µέρος της κάρτας γραφικών και συνδέει την οθόνη µε τη µονάδα συστήµατος του υπολογιστή µας. Παράλληλη θύρα Εικόνα 6.3 Θύρα οθόνης Η παράλληλη θύρα (parallel port) ενός υπολογιστή ονοµάζεται επίσης D25 ή θηλυκός προσαρµογέας και αποτελείται από 25 οπές. Πριν από την εµφάνιση της θύρας USB, η πιο συνηθισµένη συσκευή που συνδεόταν στην παράλληλη θύρα ήταν ο εκτυπωτής γι αυτό πολλές φορές λέγεται και θύρα εκτυπωτή. Μπορούσαν όµως να 80
Κεφάλαιο 6: Τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή συνδεθούν και άλλες συσκευές στην παράλληλη θύρα, όπως ένας σαρωτής (scanner), ένα εξωτερικό CD-ROM, κ.ά. Εικόνα 6.4 Παράλληλη θύρα Ένας υπολογιστής διαθέτει συνήθως µία µόνο παράλληλη θύρα η οποία ονοµάζεται LPT1. Έχουµε όµως τη δυνατότητα να προσθέσουµε επιπλέον παράλληλες θύρες. Αυτό µπορεί να γίνει µε την προσθήκη της κατάλληλης κάρτας επέκτασης. Αν ένας υπολογιστής διαθέτει και δεύτερη παράλληλη θύρα, αυτή ονοµάζεται LPT2, αν έχει και τρίτη αυτή ονοµάζεται LPT3, κ.λπ. Σήµερα, η παράλληλη θύρα έχει αντικατασταθεί από τη θύρα USB, µε αποτέλεσµα πολλοί σύγχρονοι υπολογιστές να µη διαθέτουν πλέον καθόλου παράλληλη θύρα. Σειριακή θύρα Η σειριακή θύρα (serial port) αποτελείται από 9 ακίδες, και σε αυτή µπορούµε να συνδέσουµε ένα µόντεµ, ένα ποντίκι, ένα σειριακό εκτυπωτή, και άλλες εξωτερικές, περιφερειακές συσκευές. Εικόνα 6.5 Σειριακή θύρα Ένας υπολογιστής έχει συνήθως δύο σειριακές θύρες, αλλά µπορούµε να προσθέσου- µε περισσότερες αν χρειαστεί. Η πρώτη σειριακή θύρα λέγεται COM1, η δεύτερη COM2, η τρίτη COM3, κ.λπ. Η σειριακή θύρα µπορεί να στείλει και να δεχθεί ταυτόχρονα µόνον ένα δυαδικό ψηφίο και όχι οκτώ όπως η παράλληλη. Για το λόγο αυτόν, οι παράλληλες θύρες είναι ταχύτερες από τις σειριακές. Σήµερα, η θύρα USB έχει αντικαταστήσει τη σειριακή για τη σύνδεση πολλών περιφερειακών συσκευών, ενώ πολλά συστήµατα υπολογιστών δε διαθέτουν πλέον καθόλου σειριακές θύρες. 81
Βασικές έννοιες της πληροφορικής Θύρα πληκτρολογίου Η θύρα πληκτρολογίου (keyboard port), η οποία λέγεται PS/2, συνδέει το πληκτρολόγιο µε την κεντρική µονάδα του υπολογιστή. Εικόνα 6.6 Προσαρµογέας και βύσµα πληκτρολογίου PS/2 Θύρα ποντικιού Υπάρχουν δύο είδη ποντικιών: USB και PS/2. Η διαφορά είναι το βύσµα που χρησι- µοποιούν. Το ποντίκι USB έχει ένα βύσµα που συνδέεται σε θύρα USB. Το βύσµα των ποντικιών PS/2 είναι παρόµοιο µε αυτό των πληκτρολογίων PS/2 είναι στρογγυλό µε ακίδες. Θύρα USB Η θύρα USB (Universal Serial Bus Ενιαίος Σειριακός ίαυλος) είναι ένας σύγχρονος τύπος θύρας που χρησιµοποιείται για τη σύνδεση πολλών περιφερειακών συσκευών, µε καλύτερη και ταχύτερη διαµεταγωγή των δεδοµένων. Έχει τη δυνατότητα να συνδέει ταυτόχρονα πολλές συσκευές USB µε το δίαυλο USB, παρέχοντας έναν ευκολότερο και αποδοτικότερο τρόπο σύνδεσης. Όλες οι σύγχρονες µητρικές κάρτες διαθέτουν πολλές θύρες USB. Το µεγαλύτερο πλεονέκτηµα της θύρας USB είναι ότι µας επιτρέπει να συνδέουµε περιφερειακές συσκευές στον υπολογιστή µας χωρίς να χρειάζεται να προσθέτουµε κάρτες επέκτασης ή να σβήνουµε τον υπολογιστή. Εικόνα 6.7 Το σύµβολο του διαύλου USB Εικόνα 6.8 Θύρα USB Η θύρα USB παρουσιάζεται ως αντικαταστάτης της σειριακής και της παράλληλης, εφόσον οι συσκευές που συνδέονταν παλαιότερα σε αυτές τώρα µπορούν να συνδε- 82
Κεφάλαιο 6: Τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή θούν στη θύρα USB. Πιο συγκεκριµένα, στη θύρα USB µπορούµε να συνδέσουµε τις εξής συσκευές: Ποντίκι PDA Σαρωτή Βιντεοκάµερα Μνήµη Flash Πληκτρολόγιο Χειριστήριο παιχνιδιών Ψηφιακή φωτογραφική µηχανή Εκτυπωτή, κ.ά. Η θύρα USB αρχικά σχεδιάστηκε για χρήση σε προσωπικούς υπολογιστές, αλλά σή- µερα έχει ενσωµατωθεί και σε άλλες συσκευές όπως PDA και κονσόλες παιχνιδιών. Θύρα δικτύου Η θύρα δικτύου (network port), η οποία ονοµάζεται και θύρα Ethernet, χρησιµοποιείται για τη σύνδεση υπολογιστών σε ένα τοπικό δίκτυο (LAN), παρέχοντας υψηλή ταχύτητα µετάδοσης δεδοµένων. Η θύρα δικτύου µοιάζει µε θύρα τηλεφώνου αλλά είναι µεγαλύτερη και βρίσκεται στο πίσω µέρος της κάρτας δικτύου του υπολογιστή. Εικόνα 6.9 Θύρα δικτύου Θύρα FireWire Η θύρα FireWire, η οποία ονοµάζεται και IEEE 1394, χρησιµοποιείται για την ταχεία µετάδοση δεδοµένων, όπως ήχου και βίντεο. Για το λόγο αυτόν, χρησιµοποιείται συνήθως για τη σύνδεση συσκευών εγγραφής βίντεο µε έναν υπολογιστή, όπως οι φορητές βιντεοκάµερες. Εικόνα 6.10 Θύρα FireWire/IEEE 1394 83
Βασικές έννοιες της πληροφορικής Τα βασικά µέρη του υπολογιστή Παρακάτω βλέπουµε τα συστατικά στοιχεία και τα εξαρτήµατα µιας µονάδας συστή- µατος στα οποία αναφερθήκαµε στις προηγούµενες ενότητες του κεφαλαίου: Μητρική κάρτα (motherboard) Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU) Θύρα οθόνης (monitor port) Παράλληλη θύρα (parallel port) Σειριακή θύρα (serial port) Θύρα πληκτρολογίου Θύρα δικτύου (network port) Θύρα FireWire Θύρα USB 84
Κεφάλαιο 6: Τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή Ερωτήσεις επανάληψης Κεφαλαίου 6 1. Αναφέρετε τέσσερα από τα βασικά συστατικά ενός υπολογιστή. 2. Τι συσκευές µπορούµε να συνδέσουµε σε µια θύρα USB; 3. Ποιες συσκευές συνδέονται συνήθως σε σειριακή θύρα; 4. Τι είναι οι πολυπύρηνοι επεξεργαστές; 5. Τι είναι η µητρική κάρτα και τι υπάρχει συνήθως σε αυτή; 6. Ποιος είναι ο ρόλος της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας σε ένα σύστηµα υπολογιστή; 7. Τι είναι η ταχύτητα του µικροεπεξεργαστή και πώς µπορεί να µετρηθεί; 8. Ποια είναι η χρήση µιας θύρας FireWire; 9. Πού βρίσκεται η κύρια µνήµη RAM ενός υπολογιστή; 10. Αναφέρετε µερικά από τα είδη θυρών που µπορεί να διαθέτει ένας υπολογιστής. 11. Ποια µπορεί να είναι η ταχύτητα ενός σύγχρονου επεξεργαστή; 12. Αναφέρετε µερικές συσκευές που συνδέονται συνήθως στην παράλληλη θύρα. 13. Σε τι διαφέρουν τα ποντίκια USB από τα PS/2; 14. Ποια από τις επόµενες εικόνες δείχνει µια θύρα FireWire; α) β) γ) δ) 15. Ποια από τις εικόνες της άσκησης 14 δείχνει µια σειριακή θύρα; 16. Πού βρίσκεται η υποδοχή του επεξεργαστή ενός υπολογιστή; 17. Από πού προέρχεται το ακρώνυµο CPU; 85
Βασικές έννοιες της πληροφορικής 18. Ποια είναι ταχύτερη θύρα; Η παράλληλη ή η σειριακή; Αιτιολογήστε την απάντησή σας. 19. Γιατί η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας χαρακτηρίζεται και ως ηλεκτρονικός εγκέφαλος; 20. Ποια είναι η λειτουργία των καταχωρητών; 21. Τι είναι και σε τι χρησιµεύει ένας δίαυλος; 22. Ποια η λειτουργία της Αριθµητικής και Λογικής µονάδας; 23. Ποια µονάδα µέτρησης χρησιµοποιείται σήµερα για την ταχύτητα ενός επεξεργαστή ; 24. Σε τι χρησιµεύει µια θύρα δικτύου; 25. Ποια από τις επόµενες εικόνες δείχνει µια θύρα USB; α) β) γ) δ) 26. Ποια από τις εικόνες της άσκησης 25 δείχνει µια θύρα δικτύου; 27. Ποια από τις εικόνες της άσκησης 25 δείχνει µια παράλληλη θύρα; 28. Ποια από τις παρακάτω θύρες επιτρέπει τη σύνδεση µιας συσκευής µε τον υπολογιστή χωρίς να χρειάζεται η επανεκκίνησή του; α. Σειριακή θύρα β. Παράλληλη θύρα γ. Θύρα USB δ. Θύρα παιχνιδιών 86
Κεφάλαιο 6: Τα βασικά µέρη ενός υπολογιστή 29. Ποια από τις παρακάτω εικόνες δείχνει έναν επεξεργαστή; α) β) γ) δ) 30. Ποια από τις εικόνες της ερώτησης 29 δείχνει µια µητρική κάρτα; 87