ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΩΝ Δ.ΙΕΚ ΠΑΤΡΑΣ ΥΛΙΚΟ Η/Υ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΩΝ Δ.ΙΕΚ ΠΑΤΡΑΣ

ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ – ΚΜΕ Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας - ΚΜΕ (Central Processing Unit - CPU) είναι το κεντρικό εξάρτημα - «εγκέφαλος» ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή. Συχνά αναφέρεται απλά ως επεξεργαστής. Η ΚΜΕ ελέγχει τη λειτουργία του υπολογιστή και εκτελεί τις λειτουργίες επεξεργασίας δεδομένων. Αν η ΚΜΕ αποτελείται από ένα μόνο ολοκληρωμένο κύκλωμα τότε ονομάζεται μικροεπεξεργαστής (microprocessor) ή μικροελεγκτής (microcontroller). Οι επεξεργαστές ΔΕΝ σχετίζονται αποκλειστικά με τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές καθώς πλέον ενσωματώνονται και σε πολλές ηλεκτρονικές συσκευές όπως κινητά τηλέφωνα, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές κ.α.

ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ – ΚΜΕ Η ΚΜΕ αποτελείται από τρία κύρια τμήματα. Καταχωρητές (Registers): οι οποίοι είναι μικρά «κύτταρα» μνήμης υψηλής ταχύτητας, που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση προσωρινών αποτελεσμάτων και ορισμένων πληροφοριών ελέγχου. Μερικοί καταχωρητές έχουν ειδική λειτουργία, όπως ο: Μετρητής προγράμματος (Program Counter): ο οποίος δείχνει την επόμενη εντολή που πρόκειται να εκτελεστεί. Καταχωρητής εντολών (Instruction Register): που περιέχει την εντολή που εκτελείται εκείνη τη στιγμή. Συσσωρευτής (Accumulator): που συνήθως χρησιμοποιείται για τις αριθμητικές και λογικές πράξεις.

ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ – ΚΜΕ Αριθμητική και Λογική Μονάδα (Arithmetic and Logical Unit, ALU): εκτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις Μονάδα Ελέγχου (Control Unit): Συντονίζει και ελέγχει τη ροή δεδομένων από και προς την ΚΜΕ, τους καταχωρητές, τη μνήμη και τις περιφερειακές μονάδες εισόδου/εξόδου. Η διασύνδεση μεταξύ αυτών των μονάδων επιτυγχάνεται μέσω ενός κοινού διαύλου που ονομάζεται δίαυλος συστήματος.

ΔΙΑΥΛΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (1/2) O δίαυλος συστήματος αποτελείται από ένα σύνολο ξεχωριστών διαύλων, ταξινομημένων σύμφωνα με τη λειτουργία τους. Οι δίαυλοι αυτοί είναι ο δίαυλος διευθύνσεων, ο δίαυλος δεδομένων και ο δίαυλος ελέγχου. Ο δίαυλος δεδομένων μεταφέρει εντολές ή δεδομένα μεταξύ των μονάδων του υπολογιστικού συστήματος. Το μέγεθός του καθορίζει πόσα bits μπορεί να μεταφέρει ταυτόχρονα αλλά και το εύρος των αριθμών που μπορεί να χειριστεί ο επεξεργαστής.

ΔΙΑΥΛΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (1/2) O δίαυλος διευθύνσεων περιέχει την διεύθυνση της επόμενης εντολής που θα εκτελεστεί ή ενός δεδομένου που θα μεταφερθεί στην ΚΜΕ ή στην οποία θα αποθηκευτούν δεδομένα. Το μέγεθος του διαύλου διευθύνσεων καθορίζει και το μέγεθος της μνήμης που μπορεί να διευθυνσιοδοτήσει ο επεξεργαστής, δηλαδή την μνήμη που μπορεί να αντιληφθεί και να χρησιμοποιήσει. Ο δίαυλος ελέγχου αποτελείται από αγωγούς με ξεχωριστή λειτουργία ο καθένας, οι οποίοι ελέγχουν τον τρόπο που επικοινωνεί ο επεξεργαστής με τα υπόλοιπα υποσυστήματα.

ΧΡΟΝΙΣΜΟΣ ΡΟΛΟΓΙΟΥ (1/2) Η ΚΜΕ είναι σχεδιασμένη να λειτουργεί σύμφωνα με ένα ηλεκτρικό σήμα συγχρονισμού, που ονομάζεται σήμα ρολογιού. Το ρολόι είναι ένας ηλεκτρικός τετραγωνικός παλμός που εκπέμπεται από τον δίαυλο ελέγχου και εναλλάσσεται περιοδικά μεταξύ μηδέν και ένα. Ο χρόνος που χρειάζεται το ρολόι για να μεταπηδήσει από το μηδέν στο ένα και πίσω στο μηδέν, ονομάζεται περίοδος ή κύκλος του ρολογιού. Η συχνότητα με την οποία γίνεται αυτή η εναλλαγή ονομάζεται συχνότητα ρολογιού. Η συχνότητα μετριέται σε Hertz (Hz), ενώ ο κύκλος, που είναι αντίστροφο μέγεθος της συχνότητας, μετριέται σε δευτερόλεπτα.

ΧΡΟΝΙΣΜΟΣ ΡΟΛΟΓΙΟΥ (2/2) Ο κύκλος ρολογιού είναι το μικρότερο χρονικό διάστημα στο οποίο μπορεί να συμβεί μια λειτουργία. Κάποιες λειτουργίες εκτελούνται σ' έναν κύκλο ρολογιού ενώ κάποιες άλλες χρειάζονται περισσότερους κύκλους. Το ρολόι δεν δουλεύει με την ίδια συχνότητα για όλες τις συσκευές ενός υπολογιστικού συστήματος. Συνήθως το ρολόι που απευθύνεται στον επεξεργαστή είναι χρονισμένο σε υψηλότερες συχνότητες από ότι για παράδειγμα το ρολόι της μνήμης.

ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ – ΚΜΕ Πρόσφατα, οι ΚΜΕ έχουν ενσωματωμένη και μια μονάδα κινητής υποδιαστολής (Floating Point Unit) - ή αλλιώς μαθηματικό συνεπεξεργαστή. Η μονάδα κινητής υποδιαστολής είναι μια εξειδικευμένη μονάδα εκτέλεσης πράξεων μεταξύ αριθμών κινητής υποδιαστολής. Αριθμός κινητής υποδιαστολής είναι ο οποιοσδήποτε αριθμός εκτός από ακέραιος. Όλοι οι σύγχρονοι επεξεργαστές έχουν μια μικρή, υψηλής ταχύτητας κρυφή μνήμη (Cache Memory L1) για να κρατάει τα πιο πρόσφατα χρησιμοποιημένα δεδομένα και εντολές από τη μνήμη. Μια αρχή της επιστήμης των υπολογιστών που αποκαλείται τοπικότητα ισχυρίζεται ότι αν ο επεξεργαστής αναφέρθηκε σε μια περιοχή της μνήμης, είναι πολύ πιθανό να αναφερθεί ξανά σε αυτή πολύ σύντομα. Χρησιμοποιώντας μια κρυφή μνήμη για να κρατάει τις πιο πρόσφατα χρησιμοποιημένες τιμές της μνήμης, ο επεξεργαστής δε χρειάζεται κάθε φορά να πηγαίνει σε αυτή, για να τις φορτώσει. Αυτό παρέχει μια σημαντική αύξηση της απόδοσης, καθώς η μνήμη του συστήματος είναι πολύ πιο αργή από την κρυφή μνήμη του επεξεργαστή.

ΜΝΗΜΗ (1/3) Μνήμη ενός υπολογιστικού συστήματος είναι ο χώρος όπου καταχωρούνται τα προγράμματα αλλά και τα δεδομένα που θα υποστούν την επεξεργασία των προγραμμάτων. Κύρια Μνήμη: Βρίσκεται εντός του υπολογιστικού συστήματος, συνεργάζεται με την ΚΜΕ, αποθηκεύει τα προγράμματα και τα δεδομένα κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του υπολογιστή (π.χ. μνήμη ROM, RAM). Δευτερεύουσα Μνήμη: Χρησιμοποιείται για τη μόνιμη αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων όταν ο υπολογιστής είναι εκτός λειτουργίας.

ΜΝΗΜΗ (2/3) Το ελάχιστο στοιχείο της μνήμης ονομάζεται, όπως έχουμε ήδη δει, bit (binary digit , δυαδικό ψηφίο). Κάθε bit μπορεί να πάρει τις τιμές 0 ή 1 (που αντιστοιχούν σε χαμηλή και υψηλή τάση αντίστοιχα). Μια οκτάδα από bits που όλα μαζί αποτελούν το περιεχόμενο ενός κελιού ονομάζονται byte. Το byte αποτελεί την κύρια μονάδα μέτρησης χωρητικότητας των μνημών των υπολογιστικών συστημάτων, είτε πρόκειται για κύριες είτε για βοηθητικές μνήμες.

ΜΝΗΜΗ (3/3) Ενώ το byte είναι η σταθερή ποσότητα δυαδικών ψηφίων που βρίσκεται σε κάθε κελί της μνήμης του υπολογιστή, οι διάφορες μηχανές έχουν τη δυνατότητα απευθείας προσπέλασης και ανάκλησης ομάδων από bytes. Ο αριθμός των bits που μπορούν να προσπελαστούν σε μια μόνο ανάκληση ονομάζεται λέξη (word). Η λέξη είναι μια ομάδα από bytes. Η διαφορά της λέξης από το byte έγκειται στο γεγονός ότι το μέγεθος της λέξης διαφέρει από μηχανή σε μηχανή και είναι χαρακτηριστικό της μηχανής (ενώ το μέγεθος του byte είναι πάντα οκτώ bits ανεξάρτητα από τη μηχανή).

ΜΝΗΜΗ ROM Η μνήμη ROM (Read Only Memory – Μνήμη Μόνο Ανάγνωσης) είναι ένας ειδικός τύπος μνήμης, τα περιεχόμενα της οποίας δεν μεταβάλλονται. Έτσι, η μνήμη ROM είναι μνήμη μόνο ανάγνωσης. Υπάρχουν δυο κυρίως λόγοι εξαιτίας των οποίων χρησιμοποιείται η ROM στους υπολογιστές: Μονιμότητα: Σε πολλές εφαρμογές, κάποια δεδομένα πρέπει να παραμείνουν αποθηκευμένα ακόμα και μετά τη διακοπή της τροφοδοσίας. Για παράδειγμα, μέσα στο BIOS κάθε υπολογιστή είναι αποθηκευμένες πληροφορίες, που είναι απαραίτητες για την εκκίνησή του καθώς και για τον έλεγχο της σωστής λειτουργίας του. Η ROM, εξαιτίας του γεγονότος ότι διατηρεί τα περιεχόμενα της ονομάστηκε μη πτητική μνήμη (non volatile storage). Ασφάλεια: Το γεγονός ότι δεν μπορούμε να μεταβάλλουμε τα περιεχόμενα μιας μνήμης ROM, έχει ως αποτέλεσμα να αποτελεί ένα είδος προστασίας έναντι των εσκεμμένων (ή τυχαίων) προσπαθειών μεταβολής των περιεχομένων της.

ΤΥΠΟΙ ΜΝΗΜΗΣ ROM Τυπική ROM: Τα δεδομένα μιας τυπικής ROM (Standard ROM) εισάγονται κατά την κατασκευή της. Προγραμματιζόμενη ROM (PROM): Είναι πιο ευέλικτες, γιατί επιτρέπουν τον προγραμματισμό τους όχι μόνο από τον κατασκευαστή, αλλά και από τον χρήστη. Διαγράψιμη PROM (EPROM): Μπορούν να προγραμματιστούν πολλές φορές με τη χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας, διατηρώντας πάντα τα χαρακτηριστικά μιας PROM. Ηλεκτρικά Διαγράψιμη PROM (EEPROM): Τα περιεχόμενα μπορούν να σβηστούν με την εφαρμογή ηλεκτρικών παλμών.

ΜΝΗΜΗ RAM Η ονομασία RAM προέρχεται από τη σύντμηση των λέξεων Random Access Memory – Μνήμη τυχαίας προσπέλασης και περιγράφει στην ουσία τον τρόπο λειτουργίας της. Έτσι, η πρόσβαση σε οποιοδήποτε κελί της μνήμης απαιτεί τον ίδιο ακριβώς χρόνο. Ανάμεσα στη στιγμή εκκίνησης μιας αίτησης για ένα byte ή λέξη από τη μνήμη, μέχρι αυτό να προσκομιστεί πραγματικά στον επεξεργαστή και να αποθηκευθεί σε κάποιον καταχωρητή του, μεσολαβεί κάποιο χρονικό διάστημα το οποίο ονομάζεται χρόνος προσπέλασης. Αποτελεί θεμελιώδες μέτρο ταχύτητας της μνήμης: όσο μικρότερη η υστέρηση τόσο μεγαλύτερη η ταχύτητα της μνήμης.

ΔΙΑΦΟΡΕΣ RAM – ROM Η κύρια μνήμη διαφέρει από τη μνήμη ROM σε δυο σημεία: Δεν μπορεί να διατηρήσει τα περιεχόμενά της όταν διακόπτεται η τροφοδοσία του υπολογιστή με ηλεκτρικό ρεύμα. Πρόκειται επομένως για μια πτητική μνήμη (volatile). Από μια μνήμη RAM μπορούμε τόσο να διαβάσουμε, όσο και να γράψουμε πληροφορίες.

ΤΥΠΟΙ ΜΝΗΜΗΣ RAM Στατική RAM: Η στατική RAM (Static RAM - SRAM) είναι ένας τύπος μνήμης RAM με βάση το flip-flop, που έχει την ικανότητα να διατηρεί αναλλοίωτα τα περιεχόμενά της για όσο χρονικό διάστημα τροφοδοτείται με ρεύμα, χωρίς να απαιτείται κάποια επιπλέον εξωτερική επέμβαση. Δυναμική RAM: Η δυναμική RAM (Dynamic RAM - DRAM) είναι ένας τύπος RAM με βάση πυκνωτές, που μπορεί να διατηρήσει αναλλοίωτα τα περιεχόμενά της, μόνο αν γίνεται συνεχής αναζωογόνηση σε αυτά από ένα ειδικό κύκλωμα που ονομάζεται refresh circuit (κύκλωμα αναζωογόνησης).

ΔΙΑΦΟΡΕΣ SRAM – DRAM Όπως είπαμε παραπάνω, η μνήμη SRAM, είναι στατική και δε χρειάζεται επομένως εξωτερική επέμβαση για να διατηρήσει τα περιεχόμενά της. Σε σχέση με τη μνήμη DRAM παρουσιάζει μερικά πλεονεκτήματα στα εξής θέματα: Απλότητα: Η SRAM δεν απαιτεί κάποιο εξωτερικό παράγοντα, ο οποίος θα ανανεώνει συνεχώς τα περιεχόμενά της, προκειμένου αυτά να παραμείνουν "αναλλοίωτα". Ταχύτητα: Η SRAM είναι σαφώς γρηγορότερη από την DRAM. Ωστόσο, η SRAM παρουσιάζει τα παρακάτω μειονεκτήματα σε σχέση με την DRAM: Κόστος: Η SRAM έχει μεγαλύτερο κόστος αποθήκευσης για κάθε byte σε σχέση με τη μνήμη DRAM. Μέγεθος: Όσον αφορά το μέγεθος η SRAM καταλαμβάνει πολύ περισσότερο χώρο πάνω στο motherboard, σε σχέση με τη μνήμη DRAM.

ΠΛΗΚΤΡΟΛΟΓΙΟ Το πληκτρολόγιο (keyboard) παρέχει τον πιο διαδεδομένο σήμερα τρόπο εισαγωγής κειμένου, αριθμών και εντολών σε έναν υπολογιστή. Έχει αναπτυχθεί στο πρότυπο των παλιότερων γραφομηχανών και για το λόγο αυτό στην παραδοσιακή μορφή του ακολουθεί τη διάταξη πλήκτρων QWERTY. Ένα τυπικό πληκτρολόγιο διαθέτει 101 πλήκτρα. Ένα τυπικό πληκτρολόγιο πάντως αποτελείται από τις παρακάτω ομάδες πλήκτρων: Πλήκτρα δακτυλογράφησης: Σε αυτή την κατηγορία συμπεριλαμβάνονται όλα τα πλήκτρα που έχουν αλφαριθμητικά σύμβολα, τα οποία εισάγονται στον υπολογιστή όπως πληκτρολογούνται. Αριθμητικό πληκτρολόγιο: Αποτελείται από πλήκτρα που αντιστοιχούν σε αριθμούς και σύμβολα αριθμητικών πράξεων προκειμένου να διευκολύνονται οι αριθμητικές εργασίες. Πλήκτρα λειτουργιών (function keys): Είναι τοποθετημένα σε μία γραμμή στην κορυφή του πληκτρολογίου και βοηθούν το χρήστη να μπορεί να δίνει συγκεκριμένες εντολές γενικής φύσης (π.χ. παροχή βοήθειας) ανεξάρτητα από την εκάστοτε εφαρμογή που εκτελείται. Πλήκτρα ελέγχου (control keys): Αποτελείται από πλήκτρα που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο λειτουργιών του υπολογιστή, όπως ο κέρσορας της οθόνης. Σε αυτή την κατηγορία περιλαμβάνονται: πλήκτρα χειρισμού κέρσορα (Home/End/Page Up/Page Down/βέλη), πλήκτρα χειρισμού εισαγωγής (Insert/Delete), πλήκτρα εναλλαγών (Ctrl/Alt/Esc) και άλλα.

ΠΟΝΤΙΚΙ Το ποντίκι (mouse) είναι μια βοηθητική συσκευή κατάδειξης και ελέγχου του δρομέα της οθόνης. Συνδέεται με τον υπολογιστή μέσω καλωδίου ή ασύρματα. Ο κύριος στόχος του ποντικιού είναι να μεταφράσει την κίνηση του χεριού του χρήστη σε σήματα τα οποία να μπορεί να αντιληφθεί και να μεταφράσει ο υπολογιστής με σκοπό την εκτέλεση μιας επιθυμητής εντολής. Το οπτικό ποντίκι χρησιμοποιεί οπτικούς ή υπέρυθρους αισθητήρες οι οποίοι αντιλαμβάνονται αλλαγές στην επιφάνεια πάνω στην οποία μετακινείται το ποντίκι καθώς αυτό κινείται. Οι αλλαγές αυτές μεταφράζονται σε κατεύθυνση κίνησης από ένα ειδικό τσιπ επεξεργασίας εικόνας που διαθέτει το ποντίκι και μεταδίδονται στον υπολογιστή.

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΙΣΟΔΟΥ Οι επιφάνειες αφής χρησιμοποιούνται για την αντικατάσταση των ποντικιών στους φορητούς υπολογιστές, όπου η εξοικονόμηση περιφερειακών συσκευών είναι σημαντική. Ουσιαστικά αποτελούνται από μια επιφάνεια ευαίσθητη στην πίεση που μπορεί να αντιληφθεί τη θέση και την κατεύθυνση κίνησης των δαχτύλων του χεριού πάνω της και να τη μεταδώσει στον υπολογιστή. Τα τελευταία χρόνια, ειδικά με την ανάπτυξη του διαδικτύου και των εφαρμογών του, έχει γίνει ιδιαίτερα δημοφιλής η χρήση μικρών καμερών που ονομάζονται συνήθως webcams για την λήψη εικόνων ή βίντεο που είναι προσπελάσιμα από διαδικτυακές εφαρμογές. Συνήθως έχουν πολύ μικρότερη δυνατότητα ανάλυσης από τις κανονικές κάμερες.

ΣΑΡΩΤΗΣ O σαρωτής (scanner) είναι μια συσκευή που μεταφράζει αναλογικά δεδομένα σε ψηφιακά, έτσι ώστε τα τελευταία να τροφοδοτηθούν στον υπολογιστή. Τα αναλογικά δεδομένα εισόδου ενός σαρωτή μπορεί να είναι εικόνες, έντυπο κείμενο (τυπωμένο ή χειρόγραφο) και άλλα. Η ποιότητα της σάρωσης καθορίζεται κυρίως από την ανάλυση και το πλήθος χρωμάτων που υποστηρίζει ο σαρωτής. Η ανάλυση μετριέται σε κουκίδες ανά ίντσα (p.p.i. – pixels per inch) και είναι το πλήθος των κουκίδων που μπορεί να διακρίνει ο σαρωτής ανά ίντσα χαρτιού.

ΑΛΛΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΙΣΟΔΟΥ Το μικρόφωνο είναι μια συσκευή που μετατρέπει ηχητικές πληροφορίες σε ηλεκτρικά σήματα. Στην πιο συχνή του μορφή διαθέτει μια πολύ λεπτή μεμβράνη, η οποία πάλλεται ανάλογα με την πίεση των ηχητικών κυμάτων που τη χτυπούν. Η δόνηση της μεμβράνης μεταφράζεται στη συνέχεια σε ηλεκτρικούς παλμούς. Οι ραβδωτοί κώδικες (barcodes) είναι μία τεχνολογία που χρησιμοποιείται ευρέως για την ταυτοποίηση και καταχώρηση προϊόντων σε καταστήματα, αποθήκες και άλλους εργασιακούς χώρους. Τα δεδομένα αναπαρίστανται με την μορφή παράλληλων γραμμών διαφορετικού πάχους. Ένας ειδικός σαρωτής που ονομάζεται αναγνώστης barcode διαβάζει τις γραμμές αυτές και τις μεταφράζει σε πληροφορίες που έτσι εισάγονται αυτόματα στον υπολογιστή.

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΞΟΔΟΥ Οι σημαντικότερες συσκευές εξόδου είναι: Οθόνη: Το πιο κοινό μέσο εξόδου ενός υπολογιστικού συστήματος είναι η οθόνη, καθώς δίνει στο χρήστη τη δυνατότητα να έχει οπτική επαφή με τα δεδομένα και τα αποτελέσματα που παράγονται από ένα υπολογιστικό σύστημα. Σήμερα χρησιμοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά επίπεδες οθόνες, ακολουθώντας την τεχνολογία TFT LCD, ενώ παλιότερα χρησιμοποιούνταν οθόνες καθοδικού σωλήνα CRT.  Εκτυπωτής: Μας βοηθάει να 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). Ηχεία: Με τα ηχεία ακούμε ήχους ή μουσική από τον υπολογιστή. Όταν μία συσκευή μπορεί να στέλνει και να δέχεται δεδομένα από τον υπολογιστή, τότε χαρακτηρίζεται συσκευή εισόδου-εξόδου. Παράδειγμα συσκευής εισόδου-εξόδου είναι η οθόνη αφής. Οθόνες αφής μπορούμε να συναντήσουμε σε κάποια μηχανήματα αυτόματης συναλλαγής που χρησιμοποιούνται στις Τράπεζες (ΑΤΜ - Αυτόματη Ταμειολογιστική Μηχανή).

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΒΟΗΘΗΤΙΚΗΣ ΜΝΗΜΗΣ Δισκέτα (Floppy Disk). Είναι από τα πιο παλιά αποθηκευτικά μέσα. Ήταν το πρώτο φορητό αποθηκευτικό μέσο εξαιτίας του μικρού μεγέθους και της χαμηλής τιμής της. Σήμερα οι δισκέτες τείνουν να αντικατασταθούν από τη «μνήμη φλας», το CD-RΟΜ ή το DVD-RΟΜ, αφού αυτά μπορούν να αποθηκεύσουν εκατοντάδες ή χιλιάδες φορές περισσότερα δεδομένα απ’ ότι μία δισκέτα. 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, όσο το μικρό μας δάχτυλο, την καθιστά πολύ βολική, κυρίως, για τη μεταφορά δεδομένων.

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΟΝΑΔΩΝ Ε/Ε Πριν κλείσουμε το κεφάλαιο πρέπει να πούμε δυο λόγια για τον τρόπο με τον οποίο οι συσκευές εισόδου και εξόδου που περιγράψαμε συνδέονται με την ΚΜΕ και τη μνήμη ενός υπολογιστή και επικοινωνούν με αυτές για τη διεκπεραίωση των δραστηριοτήτων τους. Ο συνηθέστερος τρόπος διασύνδεσης είναι μέσω μιας ενδιάμεσης συσκευής που ονομάζεται ελεγκτής (controller). Οι ελεγκτές στους μικροϋπολογιστές έχουν συνήθως τη μορφή κάρτας που συνδέεται στη μητρική κάρτα του υπολογιστή και στη συσκευή εισόδου-εξόδου που εξυπηρετεί. Έτσι, ο κάθε ελεγκτής μπορεί να μεταφράζει πληροφορίες από τη μορφή που τις κατανοούν η ΚΜΕ και η μνήμη στη μορφή που τις κατανοεί η κάθε συσκευή εισόδου-εξόδου και αντίστροφα. Για το λόγο αυτό, ο ελεγκτής είναι διαφορετικός για κάθε διαφορετική συσκευή εισόδου-εξόδου (π.χ. έχουμε ελεγκτή οθόνης, ελεγκτή CD-ROM, κτλ). Ο ελεγκτής συνδέεται πάνω στους διαύλους που συνδέουν την ΚΜΕ με την κεντρική μνήμη για να μπορεί να επικοινωνεί και με τις δυο. Η απευθείας επικοινωνία ενός ελεγκτή με τη μνήμη ονομάζεται άμεση προσπέλαση μνήμης (direct memory access, DMA) και είναι πολύ σημαντική γιατί αυξάνει την ταχύτητα του υπολογιστή επιτρέποντας στην ΚΜΕ να συνεχίσει τη λειτουργία της (π.χ. εκτελώντας εντολές) όση ώρα μεταφέρονται δεδομένα από και προς την κεντρική μνήμη και τους ελεγκτές βοηθητικών συσκευών (π.χ. ενός σκληρού δίσκου).

ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ (1/2) Στην παράλληλη επικοινωνία όλα τα bits μιας λέξης δεδομένων μεταδίδονται ταυτόχρονα προς τον αποδέκτη. Το υπολογιστικό σύστημα φορτώνει το προς μετάδοση δεδομένο σε έναν καταχωρητή, που ενέχει θέση μνήμης με συγκεκριμένη διεύθυνση στον χάρτη της μνήμης του συστήματος. Τα κυκλώματα εξόδου μεταβιβάζουν το περιεχόμενο του καταχωρητή μέσω ενός καλωδίου πολλαπλών συρμάτων στο κύκλωμα λήψης. Τα πλεονεκτήματα της παράλληλης μεταφοράς δεδομένων εντοπίζονταν κυρίως στην ταχύτητα μετάδοσης. Είναι προφανές ότι με τον τρόπο αυτόν η μετάδοση γινόταν πολύ γρήγορα, αφού όλα τα bits μιας λέξης μεταφέρονται ταυτόχρονα από τον πομπό στον αποδέκτη. Ουσιαστικά, ο ρυθμός μετάδοσης περιορίζεται από την ταχύτητα με την οποία λειτουργούν τα κυκλώματα εισόδου/εξόδου του πομπού και του δέκτη.

ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ (2/2) Τα μειονεκτήματα της παράλληλης μετάδοσης είναι: Το κόστος και η δυσκολία της εγκατάστασης των καλωδίων, λόγω του σημαντικού αριθμού τους σε κάθε επικοινωνιακή ζεύξη. Εξάλλου, σε μεγάλες αποστάσεις το σήμα εξασθενεί και συχνά παρατηρείται αλληλεπίδραση των σημάτων που μεταδίδονται στις παράλληλες γραμμές ενός πολλαπλού καλωδίου. Για τους παραπάνω λόγους η παράλληλη επικοινωνία χρησιμοποιήθηκε κυρίως στη διασύνδεση συσκευών σε μικρές αποστάσεις. Έτσι, συσκευές όπως οι εκτυπωτές και οι οπτικοί σαρωτές, που απαιτούν ταχεία μεταφορά σημαντικής ποσότητας πληροφορίας, διασυνδέονταν μέσω παράλληλης επικοινωνίας με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή.

ΣΕΙΡΙΑΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Ένας εναλλακτικός και πολύ διαδεδομένος τρόπος μετάδοσης της πληροφορίας, ειδικά σε σημαντικές αποστάσεις, είναι η σειριακή επικοινωνία. Με τον τρόπο αυτό τα bits της πληροφορίας μεταδίδονται ένα κάθε φορά, στη σειρά, μέσα από έναν αγωγό μεταφοράς των δεδομένων. Στην απλούστερη περίπτωση τέτοιας επικοινωνίας χρειαζόμαστε τρεις συνολικά αγωγούς, έναν για την αποστολή δεδομένων, έναν για τη λήψη και έναν που θα βρίσκεται στο δυναμικό αναφοράς των μεταδιδόμενων σημάτων. Είναι προφανές ότι για να αποσταλούν με σειριακό τρόπο κάποια δεδομένα μέσω μίας θύρας επικοινωνίας ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή, πρέπει πρώτα να μετατραπούν από τη παράλληλη μορφή, με την οποία εμφανίζονται στο διάδρομο δεδομένων, σε σειριακή μορφή. Τη λειτουργία αυτή αναλαμβάνει ένα κύκλωμα που ονομάζεται UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), το οποίο υπάρχει σε ολοκληρωμένη μορφή επάνω στη μητρική πλακέτα ή στις μονάδες ελέγχου των περιφερειακών συσκευών ενός υπολογιστή.

ΤΥΠΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Υπερυπολογιστής (Supercomputer): Οι υπερυπολογιστές αποτελούνται συνήθως από εκατοντάδες ή και χιλιάδες επεξεργαστές και χρησιμοποιούνται σε μεγάλα εργαστήρια. Η ικανότητα υπολογισμών μετριέται συνήθως με τον όρο FLOPS (Floating-point Operations Per Second, υπολογισμοί κινητής υποδιαστολής ανά δευτερόλεπτο). Η υπολογιστική ικανότητα των σημερινών υπερυπολογιστών έχει ξεπεράσει το 1 PetaFLOP. Κεντρικός υπολογιστής (Mainframe): Χρησιμοποιούνται κυρίως από κυβερνητικές υπηρεσίες και μεγάλες εταιρίες για κρίσιμες εφαρμογές, όπως μαζική επεξεργασία συναλλαγών και δεδομένων σε απογραφή πληθυσμού, στατιστικές έρευνες βιομηχανιών/καταναλωτών, σχεδιασμός και διαχείριση πόρων κλπ. Εξυπηρετητής (Server/ Minicomputer): Γενικά, είναι υλικό ή / και λογισμικό που αναλαμβάνει την παροχή διάφορων υπηρεσιών, «εξυπηρετώντας» αιτήσεις άλλων προγραμμάτων, γνωστούς ως πελάτες (Clients) που μπορούν να τρέχουν στον ίδιο υπολογιστή ή σε σύνδεση μέσω δικτύου. Όταν ένας υπολογιστής εκτελεί κυρίως τέτοια προγράμματα 24 ώρες την ημέρα, τότε μπορούμε να αναφερθούμε σε όλον τον υπολογιστή ως εξυπηρετητή, αφού αυτή είναι η κύρια λειτουργία του.

ΤΥΠΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Προσωπικός υπολογιστής (Personal Computer): Ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής με αυτόνομη μονάδα επεξεργασίας, οθόνη και πληκτρολόγιο που χρησιμοποιείται συνήθως από ένα χρήστη, και κυρίως για εφαρμογές όπως η επεξεργασία κειμένου, ο προγραμματισμός, τα παιχνίδια και η σύνδεση στο Διαδίκτυο. Επιτραπέζιος υπολογιστής (Desktop PC) Φορητός υπολογιστής (Laptop) Προσωπικοί Ψηφιακοί Βοηθοί (Personal Digital Assistant) Ταμπλέτα (Tablet)