ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ - ΕΙΣ. ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΟΥΡΙΣΤΙΚΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΦΙΛΟΞΕΝΙΑΣ Τα βασικά μέρη ενός Η/Υ (hardware) Πληροφορική I "Υλικό (Hardware)" Κεντρική μονάδα επεξεργασίας (ΚΜΕ CPU) Μνήμη Μονάδες εισόδου Μονάδες εξόδου Αποθηκευτικά μέσα Δίκτυο B. Φερεντίνος ver. 221014 Ο ολοκληρωμένος Η/Υ Η ΚΜΕ (CPU) αναλυτικά Αριθμητική και Λογική Μονάδα (Arithmetic & Logical Unit ALU) Καταχωρητές (Registers) Μονάδα Ελέγχου (Control unit) ΜΗΤΡΙΚΗ ΚΑΡΤΑ Ταχύτητα επεξεργαστή (clock frequency) πλέον δεν είναι απόλυτο μέτρο απόδοσης ΚΑΡΤΑ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΚΑΡΤΑ ΔΙΚΤΥΟΥ Δίκτυο 1) Αριθμητική και Λογική Μονάδα (ALU) Εκτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις Μονομελείς αριθμητικές πράξεις Διμελείς αριθμητικές πράξεις Μονομελείς λογικές πράξεις Πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμό, διαίρεση Άρνηση (NOT) Διμελείς λογικές πράξεις 2) Καταχωρητές (Registers) Πρόσθεση / αφαίρεση κατά ένα Σύζευξη (AND), διάζευξη (OR), αποκλειστική διάζευξη (XOR) Μεταφορά περιεχομένου μνήμης από θέση σε θέση Εκτέλεση συγκρίσεων με σχεσιακούς τελεστές (> == <!=) Throttling: μη σταθερή ταχύτητα ρολογιού για εξοικονόμηση ενέργειας Ταχύτατες θέσεις μνήμης (δεδομένα και εντολές) Πλήθος & χωρητικότητα: ανάλογη της ισχύος της ΚΜΕ π.χ. 32-bit CPU έχει registers με μέγεθος λέξης 32-bit Γενικής χρήσης: Καταχωρητές δεδομένων Ειδικοί καταχωρητές: Εντολών Διεύθυνσης μνήμης Απαριθμητές προγράμματος (διεύθυνση επόμενης εντολής) Συσσωρευτές (για ενδιάμεσα δεδομένα)
3) Μονάδα Ελέγχου (Control Unit) Επεξεργαστές 8086 και 8088 Η οργανωτική δύναμη του υπολογιστή Χρησιμοποιεί ηλεκτρικά σήματα για να κατευθύνει τις άλλες μονάδες να εκτελούν τις εντολές του προγράμματος Κύριες λειτουργίες: Ανάγνωση από την κεντρική μνήμη Αποκωδικοποίηση των προς εκτέλεση εντολών Καθοδήγηση της ALU στην εκτέλεση των λειτουργιών της Μεταφορά δεδομένων μεταξύ ΚΜΕ και RAM μέσω του διαύλου (bus) 1989: Intel 80486 24-bits data-bus (μέχρι 16MB RAM) 134,000 transistors 1.8 MIPS 32-bit CPU και data-bus 275,000 transistors 11.4 MIPS Επεξεργαστές αρχιτεκτονικής P5 και P6 Αρχιτεκτονική P5: 1993: Intel Pentium 3,100,000 transistors 112-250 MIPS 1996: Intel Pentium MMX 8088 Επεξεργαστής 80486 1985: Intel 80386 Clock: 4.77 MHz, 8 MHz, 10 MHz 8086 1982: Intel 80286 29,000 transistors 0.75 MIPS Μέχρι 1 MB RAM 1979: Intel 8088, 8-bit data-bus IBM PC Επεξεργαστές 80286 και 80386 1976: Intel 8086, 16-bit registers & data-bus Ενσωματωμένος μαθηματικός συνεπεξεργαστής Ενσωματωμένη λανθάνουσα μνήμη (cache) 1,200,000 transistors 50 MIPS Clock: 33 MHz 100 MHz 32-bit registers και data-bus Pentium 4 Pentium D 2000: Intel Pentium 4 32-bit 2004: 64-bit Νέες εντολές, μεγαλύτερη cache ταχύτερος σε εφαρμογές mutlimedia Αρχιτεκτονική P6: 1997: Intel Pentium II 7,500,000 transistors 1999: Intel Pentium III Ταχύτητες ρολογιού στην κλίμακα των GHz 2005: Intel Pentium D Δύο πυρήνες σε δύο διαφορετικά κυκλώματα
D a ta o r P ro g ra m a d d ress 0 0000000 Κύρια μνήμη Πολυπύρηνοι επεξεργαστές Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα με πολλούς επεξεργαστές (πυρήνες) 2006-2008: Intel Core 2 Duo Quad 2010: Intel Core i3, i5, i7 Συλλογή από θέσεις αποθήκευσης Κάθε θέση: διεύθυνση για την αναγνώρισή της Μεταφορά δεδομένων κατά ομάδες bits: λέξεις Λέξεις των: 8, 16, 32 ή 64 bits (8 bits = 1 byte) Άλλος βασικός κατασκευαστής: AMD Συνήθως χαμηλότερου κόστους Μερικά μοντέλα: καλύτερες επιδόσεις για τις ίδιες ταχύτητες ρολογιού Κύρια μνήμη RAM Χώρος διευθύνσεων: πλήθος μοναδικά προσδιορίσιμων θέσεων στη μνήμη Διευθύνσεις: αναπαράσταση με λέξεις (bits) Το μεγαλύτερο μέρος του αποθηκευτικού χώρου της μνήμης ενός Η/Υ Μνήμη μόνο ανάγνωσης (Read Only Memory - ROM) Μόνο ανάγνωση δεδομένων (όχι εγγραφή ή διαγραφή) Δεν χάνεται το περιεχόμενο με διακοπή της τροφοδοσίας Χάνεται το περιεχόμενό της με τη διακοπή της τροφοδοσίας ρεύματος Αποθήκευση μικρών προγραμμάτων για διάφορες σημαντικές λειτουργίες του Η/Υ (π.χ. boot) Τυχαίας προσπέλασης: η ΚΜΕ μπορεί να προσπελάσει όλες τις θέσεις με την ίδια ταχύτητα Ειδικές ROM: PROM, EPROM, EEPROM Δύο τεχνολογίες: SRAM (Static) και DRAM (Dynamic) SRAM: πύλες flip-flop 2 καταστάσεων, γρήγορη, ακριβή, 6 transistors για κάθε bit DRMA: φορτία πυκνωτή, χρειάζεται περιοδική επαναφόρτιση, 1 transistor και 1 πυκνωτής για κάθε bit (απλούστερη της SRAM) Λανθάνουσα μνήμη (Cache) 1 λέξη του 1 byte: 8 bits 1 λέξη των 2 bytes: 16 bits... Κύρια μνήμη ROM Μνήμη τυχαίας προσπέλασης (Random Access Memory) FFFFFFFF 3 2 -b its 00000004 0 0000008 0000000C 00000010 Programmable ROM: αρχικά κενή, αποθ. προγραμμάτων από το χρήστη μέσω ειδικού εξοπλισμού μετά σαν ROM Erasable PROM: μπορεί να επαναπρογραμματιστεί από το χρήστη μέσω ειδικής συσκευής (απαιτεί φυσική εξαγωγή από τον υπολογιστή) Electronically Erasable PROM: μπορεί να επαναπρογραμματιστεί από το χρήστη μέσω ηλεκτρονικών παλμών (δεν απαιτεί φυσική εξαγωγή από τον υπολογιστή) Επίπεδα λανθάνουσας μνήμης Μνήμη SRAM που περιέχει αντίγραφα τμημάτων της κύριας μνήμης (RAM) για γρήγορη προσπέλαση από την ΚΜΕ Χαρακτηριστικά: Μεγάλη ταχύτητα (> της RAM) Μικρή χωρητικότητα (< της RAM) Hit rate (ποσοστό προσπελάσεων που βρίσκουν τη ζητούμενη διεύθυνση της μνήμης) CACHE Tradeoff μεταξύ latency και hit-rate Λύση: πολυεπίπεδη cache Level 1 (L1 cache) εμπεριέχεται στον επεξεργαστή (on-chip) Level 2 (L2 cache) συνήθως on-chip Level 3 (L3 cache) συνήθως off-chip Χωρητικότητα: L1<L2<L3 RAM ΚΜΕ Ταχύτητα: L1>L2>L3
Ιεραρχία μνήμης & αποθ. μέσων Μονάδες εισόδου (1) Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μονάδες εισόδου: Πληκτρολόγιο Ποντίκι ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΜΝΗΜΗ ΚΥΡΙΑ ΜΝΗΜΗ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΣ ΔΙΣΚΟΣ ΟΠΤΙΚΟΙ ΔΙΣΚΟΙ Μονάδες εισόδου (2) Γραφίδα (pen) Οθόνη αφής (touch screen) Σαρωτής (scanner) Barcode reader Μονάδες εισόδου (3) Μικρόφωνο Κάμερα Συστήματα αναγνώρισης εικόνας ή βίντεο Βιομετρικοί αισθητήρες Μονάδες εξόδου Συστήματα αναγνώρισης φωνής Π.χ., σαρωτές δακτυλικών αποτυπωμάτων Σε πτώση: πληκτρολόγιο, ποντίκι Σε άνοδο: οθόνη αφής, κάμερα, μικρόφωνο Οθόνες Καθοδικής ακτίνας (CRT) Οθόνη Βιντεοπροβολέας (projector) Ηχοσύστημα (ηχεία / ακουστικά) Εκτυπωτής Δέσμη ηλεκτρονίων Μαγνήτης εστίασης δέσμης Κουκίδες φωσφόρου στο πίσω μέρος του γυαλιού
Οθόνες Επίπεδες Βασικά χαρακτηριστικά οθόνης LCD & TFT Liquid Crystal Displays (LCD) πολωτικά φίλτρα σε υγρούς κρυστάλλους έλεγχος συχνότητας φωτός με εφαρμογή τάσης χρειάζονται πηγή φωτός Thin-Film Transistor (TFT) παραλλαγή LCD με Active Matrix (κάθε pixel έχει δικό του transistor για αυτόνομη παροχή ισχύος) Plasma Λειτουργούν με ιονισμένο φώσφορο μετά από ιονισμό αδρανών αερίων κάθε κελιού (+) μεγαλύτερα μεγέθη και γωνίες θέασης, καλύτεροι χρόνοι απόκρισης Χαρακτηριστικό Μονάδα μέτρησης Παραδείγματα Μέγεθος (διαγωνίου) ίντσες 17', 19', 21', 24' Λόγος διαστάσεων -, 16:9, 16:10 Ανάλυση pixels x pixels 1920x1080, 1280x1024, 800x600 Βήμα pixel Φωτεινότητα Λόγος αντίθεσης Γωνία θέασης mm 0.27, 0.28 250, 400 1000:1, 2000:1 Χρόνος απόκρισης ms 5, 8 Ρυθμός ανανέωσης Hz 60, 70 cd/m2 μοίρες 176O, 178O () μεγαλύτερη κατανάλωση & θερ/σία, πρόβλημα burn-in Αναλύσεις οθόνης Κωδικός Ανάλυση % χρηστών του Internet % χρηστών VGA 640 480? SVGA 800 600? XGA 1024 768 12.36% XGA+ 1152 864 2.22% LCD (Τεχνολογία 3LCD της EPSON) DLP (Digital Light Processing Texas Instruments) 768 0.72% 1280 800 6.44% 20% SXGA 1280 960 1.54% 1% SXGA 5:4 1280 1024 19.10% HD 16:9 1366 768 4.50% WSXGA 16:10 1440 900 10.53% HD+ 16:9 1600 900? UXGA 1600 1200 1.01% WSXGA+ 16:10 1680 1050 18.23% HD-1080 16:9 1920 1080 9.68% WUXGA 16:10 1920 1200 5.93% < 1% 3% Άλλο Ακίδων (Dot matrix) Ψεκασμού μελάνης (Inkjet) Plotters CRT 1280 5:3 Εκτυπωτές Laser Βασικοί τύποι βιντεοπροβολέων: 16:10 Πηγή πίνακα δεξιά: Steam Online Game Platform WXGA 1024 768 Άγνωστη Ύψος WXGA 76% Χαμηλότερη από 800 600 Πλάτος Υψηλότερη από 1024 768 800 600 Βιντεοπροβολείς (projectors) Λόγος DLP: ακριβότερη και πιο σύνθετη κατασκευή, καλύτερη αντίθεση, χειρότερη φωτεινότητα, δεν έχει πρόβλημα σκόνης, υψηλότερη τιμή (σε μοντέλα παραπλήσιων προδιαγραφών), λιγότερο ακριβής εικόνα σε χαμηλές αναλύσεις (π.χ. για παρουσιάσεις), καλύτερη ποιότητα εικόνας σε ακριβά μοντέλα 3.42% Βασικά χαρακτηριστικά εκτυπωτών Ποιότητα εικόνας (σε DPI dots per inch) Ταχύτητα (σε σελίδες ανά λεπτό ppm) Έγχρωμος ή ασπρόμαυρος Δυνατότητα εκτύπωσης διπλής όψεως Κόστος λειτουργίας/συντήρησης
Εκτυπωτές Dot matrix Ο κάθε χαρακτήρας θεωρείται πίνακας ΝxΜ σημείων Κινούμενη κεφαλή ακίδων σε μία ή περισσότερες στήλες Με ηλεκτρομαγνήτες χτυπούν μελανοταινία σε χαρτί Εκτυπωτές inkjet Κινούμενη κεφαλή με ακροφύσια που ψεκάζουν μελάνι (+) Καλύτερη ποιότητα εκτύπωσης από dot matrix (300-600 DPI) Χαμηλής ποιότητας γραφικά (60-90 DPI) Πιο αθόρυβοι από dot matrix 7, 9, 18 ή 24 ακίδων Φθηνή λύση για φωτογραφική ποιότητα εκτύπωσης () Μεγάλο κόστος μελανιών Ανάγκη συχνού καθαρισμού των κεφαλών Καταστροφή μελανιών με την αχρηστία Εκτυπωτές laser Αρχή λειτουργίας (σχηματικά) 2 Αρχή λειτουργίας: Ακτίνα laser ηλεκτροστατική εικόνα της σελίδας πάνω σε ειδικό τύμπανο 1 Το τύμπανο έλκει (στο χαρτί) το σε μορφή σκόνης μελάνι Το χαρτί ψήνεται σε ειδικό φούρνο για την επικόλληση του μελανιού Πολύ καλή ποιότητα εκτύπωσης (600-1800 DPI) Υψηλό κόστος (των έγχρωμων laser εκτυπωτών) 3 Αποθηκευτικά μέσα Μαγνητικά μέσα Δισκέτα Σκληρός δίσκος Μαγνητική ταινία Οπτικά μέσα CD DVD Blu-ray Μνήμη flash Οδηγός (drive) [όχι σε όλα τα μέσα] Μαγνητικά μέσα Χρησιμοποιείται κεφαλή ηλεκτρομαγνήτη για εγγραφή/ανάγνωση δεδομένων Η κατεύθυνση σωματιδίων αναπαριστά τις δύο καταστάσεις του bit (0 ή 1)
Δισκέτες 1971: δισκέτα 8 100ΚΒ, 1ΜΒ (1977) 1976: Δισκέτα 5¼ 90ΚΒ, 360KB, 1.2MB 1983: Δισκέτα 3½ 720KB, 1.44MB (1987) Οπτικοί δίσκοι 1ης γενιάς 2ης γενιάς CD (650MB 870MB) CD-R, CD-RW mini disc (1GB) DVD (4.7GB, 8.5GB, 9.4GB, 17.08GB) DVDR, DVR+R, DVD-R/W, DVD+R/W 3ης γενιάς Blu-ray Disc (25GB, 50GB, 100/128GB) BD-R 4ης γενιάς (σε ερευνητικό στάδιο) Βασική λειτουργία οπτικών δίσκων Η αντανάκλαση δημιουργείται με κοιλάδες (lands) ή κορυφές (pits) στην επιφάνεια του δίσκου Μαγνητικό μέσο αποθήκευσης με ηλεκτρομηχανικά μέρη Δημιουργήθηκαν το 1954 Μέγιστη χωρητικότητα: 6TB (συνήθως 120GB 1.5TB) Ταχύτητα περιστροφής: 4200 15000 rpm Ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων: έως 300 MB/s (όχι σταθερό) Εσωτερικοί (διαφόρων διαστάσεων) & εξωτερικοί HVD (Holographic Versatile Disc, 6TB) Ταχύτητα οπτικών μέσων αποθ/σης Λειτουργία με την αντανάκλαση (bit=1) ή μη (bit=0) του φωτός (ακτίνας laser) Σκληροί δίσκοι HD DVD (15GB, 30GB) [εγκαταλείφθηκε το 2008] Οπτικός δίσκος Ταχύτητα (MB/s) CD - 1x 0.15 CD - 4x 0.6 DVD - 1x 1.32 CD - 24x 3.6 Blu-ray - 1x 4.5 DVD - 4x 5.28 CD - 48x 7.2 CD - 52x 7.8 DVD - 6x 7.93 Blu-ray - 2x 9.0 DVD - 12x 15.85 Blu-ray - 4x 18.0 DVD - 16x 21.13 Λειτουργία σκληρών δίσκων Πολλαπλοί δίσκοι διπλής όψης με μαγνητική επικάλυψη Κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής με ηλεκτρομαγνήτη Μοτέρ περιστροφής των δίσκων Καλύτερης ποιότητας υλικά από τις δισκέτες
Διασύνδεση σκληρών δίσκων Σύνδεση ATA USB flash drives Σύνδεση SATA 2000: 8MB / 2013: 1ΤB Δεν περιέχουν μηχανικά μέρη Αποθηκεύουν σε chip μνήμης Ταχύτητα ανάγνωσης: 35 MB/s (usb2.0) 60MB/s (usb3.0) (+) Ανθεκτικότητα (σε σχέση με σκληρούς δίσκους, CD, DVD), μικρό μέγεθος/βάρος, χαμηλή κατανάλωση, εύκολη φορητότητα () Σχετικά περιορισμένος χρόνος ζωής (10.000-100.000 εγγραφές, ~1500 συνδέσεις/αποσυνδέσεις στη θύρα USB), εύκολο να χαθούν λόγω μικρού μεγέθους / υψηλής φορητότητας, υψηλό κόστος ανά μονάδα χωρητικότητας Το μέλλον στα αποθ/κά μέσα Θύρες σύνδεσης I/O Από αριστερά προς τα δεξιά: Solid state δίσκοι Σκληροί δίσκοι Solid state δίσκοι: (+) πιο γρήγοροι (ειδικά στην εκκίνηση του λειτουργικού αφού δεν απαιτούν spin-up, δεν γίνονται πιο αργοί αφού δεν υπάρχει fragmentation, αθόρυβοι, πολύ πιο ανθεκτικοί, μικρότερο μέγεθος και βάρος () σχετικά περιορισμένος χρόνος ζωής (1-2 εκατ. Εγγραφές), υψηλό κόστος ανά μονάδα χωρητικότητας, αυτοί που βασίζονται στην τεχνολογία της RAM και όχι σε flash: θέλουν τροφοδοσία και όταν είναι κλειστός ο υπολογιστής Internet / online αποθήκευση / cloud computing Θύρες σύνδεσης (video/audio) Video DVI (ψηφιακό) S-Video (αναλογικό) Video/Audio HDMI (ψηφιακό) Audio (αναλογικό) Πληκτρολόγιο (κάτω, μωβ) & ποντίκι (επάνω, πράσινο) [PS/2 connectors] Σειριακή θύρα (RS-232 port) [Male 9-pin D connector] Παράλληλη θύρα (LPT ή θύρα εκτυπωτή) [Female 25-pin D connector] Θύρα κάρτας γραφικών (VGA) [Female 15-pin D connector] Θύρες USB [Type A USB socket] FireWire (IEEE-1394) [FireWire (IEEE-1394) socket] Θύρα δικτύου (Ethernet) [RJ45 socket] Θύρες κάρτας ήχου [3.5mm stereo sockets] Μητρική κάρτα (motherboard)
Μητρική κάρτα Βασικά κυκλώματα: Memory controller και I/O controller Υποδοχές για επεξεργαστή και μνήμες RAM Υποδοχές για σύνδεση αποθηκευτικών μέσων Μνήμες ROM Γεννήτρια ρολογιού (για συγχρονισμό συσκευών) Θύρες καρτών επέκτασης Συνδέσεις τροφοδοσίας για περιφερειακές συσκευές Σε ορισμένες περιπτώσεις ενσωματώνει: Κάρτα ήχου Κάρτα δικτύου Κάρτα γραφικών Κάρτα γραφικών Μητρική κάρτα Κάρτα σύνδεσης του Η/Υ με την οθόνη Πλέον διαθέτουν δικό τους επεξεργαστή (GPU Graphics Processing Unit) εξειδικευμένο σε μαθηματικούς υπολογισμούς για 3διάστατα γραφικά Κάρτα δικτύου Συνδέει τον Η/Υ σε κάποιο δίκτυο Περιέχει ROM με έναν μοναδικό αριθμό διεύθυνσης MAC Ενσύρματη κάρτα: Βασικά χαρακτηριστικά κάρτας γραφικών: Σύνδεση με καλώδιο Ethernet (RJ45) Ταχύτητες 10, 100, 1000 Mbit/s Σύνδεση με τον Η/Υ: συνήθως PCI Ύπαρξη ή μη GPU Αρχιτεκτονική διασύνδεσης (π.χ., ISA, EISA, PCI, AGP, PCI-Express) Χωρητικότητα μνήμης (128 MB 4 GB) Ανάλυση εικόνας Τύπος και πλήθος εξόδων (VGA, DVI, HDMI) Ασύρματη κάρτα: Ασύρματη σύνδεση στο standard IEEE 802.11 (2.4 GHz) Ταχύτητες μέχρι 54 Mbit/s (τώρα: 150Mbit/s) Απόσταση 70μ/250μ Σύνδεση με τον Η/Υ: PCI, PCMCIA, USB