Εφαρμογές Πληροφορικής Κεφάλαιο 1 – Υλικό Υπολογιστών

Εξέλιξη Υπολογιστικών Συστημάτων

Από τον υπολογιστή των Αντικυθήρων

Μέχρι τα αυτοκίνητα χωρίς οδηγό

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

2

Κατηγορίες (με βάση το μέγεθος και τη χρήση) • Υπερυπολογιστές (supercomputers)

• Μεγάλα συστήματα (mainframes)

• Προσωπικοί Υπολογιστές (personal computers - PC)

• Έξυπνα τηλέφωνα (smartphones) & Ταμπλέτες (tablets)

• Έξυπνες συσκευές (τηλεοράσεις ρολόγια) και συσκευές

που ενσωματώνουν «ευφυΐα» (προγραμματιζόμενες ηλεκτρικές συσκευές, αυτοκίνητα)

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

3

Υπερυπολογιστές (Supercomputers)

• Αποτελούνται συνήθως από εκατοντάδες ή και χιλιάδες επεξεργαστές

• Χρησιμοποιούνται για τρισδιάστατες προσομοιώσεις πυρηνικών δοκιμών και προσομοίωση φαινομένων σε επίπεδο ατόμου

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

4

Ο υπερυπολογιστής Blue Gene/P αποτελείται από 250.000 επεξεργαστές και είναι περίπου 1000 φορές πιο αποδοτικός από

ένα Playstation 3

• Σήμερα ο πιο γρήγορος υπερυπολογιστής μπορεί να έκτελέσει 33,86 τετράκις (33.860.000.000.000) εντολές το δευτερόλεπτο

Μεγάλα συστήματα (mainframes)

• Ένας δυνατός κεντρικός υπολογιστής. • Έχουν μεγάλη χωρητικότητα, μνήμη και δύναμη

επεξεργασίας. • Η δύναμη των μεγάλων συστημάτων υπολογιστών

επιτρέπει στις εταιρίες να μειώσουν το κόστος αγοράζοντας λιγότερο δυνατούς και πιο φθηνούς υπολογιστές για τους χρήστες που θέλουν να συνδέονται με το μεγάλο σύστημα.

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

5

Προσωπικοί Υπολογιστές (PC)

• Είναι ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής με αυτόνομη μονάδα επεξεργασίας, οθόνη και πληκτρολόγιο

• Χρησιμοποιείται συνήθως από ένα χρήστη • Χρησιμοποιείται κυρίως για εφαρμογές όπως η

επεξεργασία κειμένου, ο προγραμματισμός, τα παιχνίδια και η σύνδεση στο Διαδίκτυο.

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

6

Smartphones & Tablets • Είναι ένα κινητό τηλέφωνο βασισμένο σε ένα λειτουργικό

σύστημα κινητής τηλεφωνίας με περισσότερη προηγμένη υπολογιστική ικανότητα και συνδεσιμότητα σε σχέση με ένα απλό κινητό τηλέφωνο.

• Ξεκίνησαν το 1992 ως κινητά με PDA (Personal Digital Assistance) • Σήμερα κάνουν ότι σχεδόν και ένας προσωπικός ηλεκτρονικός

υπολογιστής

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

7

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

8

1. Οθόνη 2. Μητρική κάρτα 3. Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU) 4. Θύρες επέκτασης 5. Μνήμη RAM (Κύρια Μνήμη) 6. Κάρτες γραφικών και επέκτασης 7. Τροφοδοτικό 8. CD-DVD 9. Σκληρός δίσκος (Περιφερειακή Μνήμη) 10. Πληκτρολόγιο 11. Ποντίκι

Μητρική Κάρτα (Motherboard)

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

9

Περιλαμβάνει • Υποδοχή επεξεργαστή • Θύρες για μνήμη • Ολοκληρωμένα

κυκλώμάτα για επικοινωνία CPU, Μνήμης και Συσκευών

• Μνήμη στην οποία περιέχεται το BIOS

• Θύρες για κάρτες επέκτασης

• Συνδέσεις τροφοδοσίας • Συνδέσεις για

περιφερειακές συσκευές (Πληκτρολόγιο και Ποντίκι, Συσκευές USB)

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ)

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

10

• Είναι το “μυαλό” ενός υπολογιστή • Εκτελεί τις εντολές ενός

προγράμματος χρησιμοποιώντας βασικές αριθμητικές και λογικές πράξεις καθώς και λειτουργίες εισόδου-εξόδου

Αποτελείται από 3 κύρια τμήματα

• Καταχωρητές : Μικρά κύτταρα μνήμης για προσωρινή αποθήκευση • Αριθμητική και Λογική Μονάδα : Εκτελεί αριθμητικές και λογικές

πράξεις • Μονάδα Ελέγχου : Κατευθύνει τη λειτουργία του επεξεργαστή

Μνήμη • Είναι το μέσο για αποθήκευση προγραμμάτων και

δεδομένων σε έναν υπολογιστή ή άλλη συσκευή, σε προσωρινή ή μόνιμη βάση

• Η μνήμη οργανώνεται σε bits & bytes.΄Ενα bit μπορεί να πάρει την τιμή 0 ή 1

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

11

0 1 1 1 0 1 0 0

Μονάδες Μέτρηση Μνήμης 1 kB = 210 byte = 1024 byte 1 MB = 220 byte = 1024 kbyte 1 GB = 230 byte = 1024 megabyte 1 TB = 240 byte = 1024 gigabyte

1 byte = 8 bit

Ιεραρχεία Μνήμης

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

12

Καταχωρητές ΚΜΕ

Κρυφή μνήμη ΚΜΕ

Κεντρική Μνήμη RAM

Flash, USB

Σκληροί Δίσκοι

Κασέτες Backup

Πολύ μικρό μέγεθος Πολύ μικρή χωρητικότητα

Μικρό μέγεθος Μικρή χωρητικότητα

Μεσαίο μέγεθος Μεσαία χωρητικότητα

Μικρό μέγεθος Μεγάλη χωρητικότητα

Μεγάλο μέγεθος Τεράστια χωρητικότητα

Μεγάλο μέγεθος Τεράστια χωρητικότητα

Απαιτεί ρεύμα Πολύ γρήγορη, πολύ ακριβή

Απαιτεί ρεύμα Πολύ γρήγορη, πολύ ακριβή

Απαιτεί ρεύμα Γρήγορη, ακριβή

Δεν απαιτεί ρεύμα Αργή, πολύ φθηνή

Δεν απαιτεί ρεύμα Μέτρια, πολύ φθηνή

Δεν απαιτεί ρεύμα Πολύ αργή, φθηνή

Άσκηση Να βρείτε τη χωρητικότητα μιας δισκέτας (floppy disk) 3,5 ιντσών, ενός CD, ενός DVD και ενός BluRay Disk. Πόσες φορές μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα του BluRay Disk από αυτή της δισκέτας?

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

13

Περιφερειακή Μνήμη

• Floppy Disk: Έχουν χωρητικότητα μέχρι 1,44 MBytes. Οι πληροφορίες είναι αποθηκευμένες με μαγνητικό τρόπο

• Compact Disk: Έχουν χωρητικότητα μέχρι 700 MBytes. Η ανάγνωση των Cds γίνεται από μία δέσμη υπέρυθρου λέιζερ

• DVD : Έχουν χωρητικότητα 4,7 - 15 GBytes και είναι κατάλληλα για εγγραφή προγραμμάτων που απαιτούν μεγάλη χωρητικότητα, όπως οι ψηφιοποιημένες ταινίες. Η ανάγνωση των DVDs γίνεται από κόκκινο λέιζερ.

• Blu-Ray: Το Blu-Ray φτάνει τα 25 GB και η ανάγνωση πραγματοποιείται από μπλε λέιζερ.

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

14

Περιφερειακά Μέρη Υπολογιστή

• Μονάδες Εισόδου • Πληκτρολόγιο • Ποντίκι • Scanner • Φωτογραφική Μηχανή

• Μονάδες Εξόδου • Οθόνη • Εκτυπωτές

• Μονάδες Εισόδου – Εξόδου • Οθόνες αφής (touch screen)

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

15

Τεχνολογικές Εξελίξεις (1) • Από τη λυχνία κενού (vacuum tube) κρυσταλλοτρίοδο

(transistor) ολοκληρωμένo κύκλωμα (chip)

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

16

1946 - ENIAC – Ο 1ος υπολογιστής γενικής χρήσης. Χρησιμοποιούσε 17.468 λυχνίες και κατανάλωνε 150KW ενέργειας

Chip

Τεχνολογικές Εξελίξεις (2) Από τις ασπρόμαυρες οθόνες

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

17

Στις εύκαμπτες οθόνες

Τεχνολογικές Εξελίξεις (3) Από τις δισκέτες στις SD κάρτες και στα SSD Hard Drives

Κεφ

άλαι

ο 1

4ο Λ

ύκει

ο Αλ

ίμου

Εφ

αρμο

γές

Υπολ

ογισ

τών

18