Στο e-class βρίσκονται ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης για το Κεφάλαιο 1, όπου μπορείτε να ελέγξετε τις γνώσεις σας.
Κεφάλαιο 1: Υλικό (Hardware) Η/Υ
Πατήστε πάνω στο υλικό (hardware) που σας ενδιαφέρει για να δείτε την περιγραφή και τα βασικά χαρακτηριστικά του.
Ένας επεξεργαστής αποτελείται από επιμέρους μονάδες:
- τη μονάδα ακέραιων αριθμητικών και λογικών πράξεων (Arithmetic Logical Unit – ALU)
- τη μονάδα εκτέλεσης πράξεων κινητής υποδιαστολής (Floating point unit – FPU)
- τη μονάδα ελέγχου (Control Unit), ένα λογικό κύκλωμα που αποκωδικοποιεί τις εντολές, ελέγχει τη ροή του προγράμματος και την τοπική μνήμη η οποία αποτελείται από τους καταχωρητές (registers) και τη λανθάνουσα ή κρυφή μνήμη (cache memory).
Στην εικόνα της αρχικής ιδέας της αρχιτεκτονικής του Von Neumman η μονάδα ακεραίων αριθμητικών & λογικών πράξεων και πράξεων κινητής υποδιαστολής θεωρητικά συνυπάρχουν μέσα στην Αριθμητική και Λογική μονάδα (ALU).
Βασικά χαρακτηριστικά επεξεργαστών:
-
- Βάση Στήριξης Επεξεργαστή (CPU Socket)
- Ο τρόπος σύνδεσης του επεξεργαστή με τη μητρική
-
- Συχνότητα Ρολογιού Επεξεργαστή (Clock Speed)
- Η συχνότητα της CPU μετριέται σε Hz. Για παράδειγμα, ένας σύγχρονος επεξεργαστής με συχνότητα λειτουργίας 3 GHz σημαίνει ότι, μπορεί να εκτελέσει 3 δισεκατομμύρια "κύκλους" ανά δευτερόλεπτο.
-
- Λανθάνουσα μνήμη (Cache Memory)
- Πολύ γρήγορη μνήμη η οποία βρίσκεται ενσωματωμένη στον επεξεργαστή και μπορεί να προσπελασθεί πολύ γρηγορότερα από την κύρια μνήμη RAM. Οργανώνεται σε επίπεδα (L1, L2, L3) και κρατάει τα δεδομένα της κύριας μνήμης που χρησιμοποιούνται πολύ συχνά.
-
- Αριθμός πυρήνων του επεξεργαστή. (Number of Cores)
- Κάθε πυρήνας (Core) είναι ένας επεξεργαστής. Ένα τσιπ επεξεργαστή με πολλούς πυρήνες μπορεί να εκτελεί ταυτόχρονα εντολές σε κάθε κύκλο ρολογιού σε κάθε διαφορετικό πυρήνα, αυξάνοντας συνολικά την ταχύτητα εκτέλεσης.
-
- Πολυνηματική τεχνολογία (Multithreading ή Threads)
- Η δυνατότητα ενός επεξεργαστή (ή ενός πυρήνα για τους πολυπύρηνους επεξεργαστές), να εκτελεί περισσότερες από μία διεργασίες (νήματα – threads), ταυτόχρονα.
-
- Αρχιτεκτονική x86(x32-bits), x64-bits
- Το μέγεθος εντολών και δεδομένων.
-
- Ενσωματωμένες δυνατότητες γραφικών (Intergrated Graphics)
- Η δυνατότητα επεξεργαστή να περιέχει μονάδα επεξεργασίας γραφικών (υποκαθιστώντας την κάρτα γραφικών)
-
- Κατανάλωση (Wattage).
- Η κατανάλωση ρεύματος του επεξεργαστή σε Watts
Η μητρική πλακέτα (motherboard) ή μητρική πλακέτα συστήματος, είναι συνήθως το μεγαλύτερο εξάρτημα, στο εσωτερικό της ΚΜ ενός υπολογιστή. Πρόκειται για ένα παραλληλόγραμμο τυπωμένο κύκλωμα. Θεωρείται το «σώμα» και το «νευρικό σύστημα» επάνω στο οποίο τοποθετούνται ή συνδέονται με τη βοήθεια καλωδίων, όλες οι υπόλοιπες μονάδες, που απαιτούνται για τη λειτουργία του υπολογιστή (επεξεργαστής, μνήμη RAM, κάρτες επέκτασης, πληκτρολόγιο, ποντίκι, οθόνη κλπ). Η αρχιτεκτονική της μητρικής πλακέτας έχει άμεση σχέση με το είδος του επεξεργαστή.
Βασικά χαρακτηριστικά motherboard:
-
- Βάση επεξεργαστή (cpu socket)
- Είναι η θέση (βάση) της μητρικής πλακέτας επάνω στην οποία τοποθετείται ο επεξεργαστής. Το socket είναι υπεύθυνο για την τροφοδοσία με ρεύμα του επεξεργαστή καθώς επίσης και για την σύνδεση του επεξεργαστή με τις υπόλοιπες μονάδες. Το socket είναι τυποποιημένο έτσι ώστε να δέχεται επεξεργαστές της ίδιας αρχιτεκτονικής για τους οποίους έχει σχεδιαστεί η μητρική
-
- Chipset
- Είναι ένα ολοκληρωμένο (chip) το οποίο είναι υπεύθυνο για την επικοινωνία του επεξεργαστή, της κύριας μνήμης και των λοιπών περιφερειακών συσκευών.
-
- Υποδοχές για μνήμη RAM (RAM memory slots)
- Σε αυτές συνδέονται τα αρθρώματα μνήμης RAM. Αν και μοιάζουν μεταξύ τους, δεν είναι ίδιες γιατί έχουν διαφορετικές εγκοπές και αριθμό ακίδων. Ο αριθμός των υποδοχών που υπάρχουν σε μία μητρική πλακέτα είναι συνήθως 2 έως 4 υποδοχές.
-
- Υποδοχές διασύνδεσης περιφερειακών συσκευών αποθήκευσης (SATA ή M.2)
- Στις υποδοχές αυτές συνδέουμε χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα καλώδια, συσκευές μόνιμης αποθήκευσης δεδομένων και προγραμμάτων όπως σκληρούς δίσκους ή SSD και οδηγούς οπτικών δίσκων.
-
- Υποδοχές επέκτασης (expansion slots)
- Υποδοχές τύπου PCI, PCIe (PCI Express) στις οποίες συνδέουμε διάφορες κάρτες επέκτασης. Στις υποδοχές τύπου PCIe συνήθως συνδέουμε κάρτες γραφικών.
-
- Υποδοχές (θύρες) διασύνδεσης εξωτερικών περιφερειακών συσκευών
- PS/2 (Ποντίκι,Πληκτρολόγιο) - USB - RJ-45 (Δίκτυο LAN) - VGA/HDMI/DP/DVI (Οθόνη)
Είναι όπως ο επεξεργαστής, ένα από τα βασικότερα υλικά από τα οποία αποτελείται ένας υπολογιστής. Πρόκειται για ηλεκτρονικό κύκλωμα, που βρίσκεται μέσα στην κεντρική μονάδα του υπολογιστή και χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση δεδομένων.
Βασικά χαρακτηριστικά μνημών RAM:
-
- Τύπος μνήμης
- DIMM ή SO-DIMM DDR/DDR2/DDR3/DDR4. Στις μέρες μας οι καινούργιοι υπολογιστές χρησιμοποιούν μνήμη τύπου DDR4 σε μορφή DIMM για σταθερούς/μεγάλους υπολογιστές και SO-DIMM για φορητούς (laptop) ή πολύ μικρούς υπολογιστές (τύπου nuc/brix).
-
- Χωρητικότητα (capacity)
- Εκφράζει την ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να αποθηκευτούν σε αυτή και μετριέται συνήθως σε Giga Bytes (GB).
-
- Συχνότητα λειτουργίας
- H συχνότητα λειτουργίας της μνήμης, μετριέται σε MHz.
-
- Χρόνος προσπέλασης (CAS Latency)
- Ο χρόνος (σε κύκλους ρολογιού) από τη στιγμή που θα ζητηθούν τα δεδομένα μέχρι να τα προσπελάσει η μνήμη.
Η επιλογή μνήμης γίνεται με τα εξής κριτήρια κατά σειρά: Τύπος, Χωρητικότητα (↑), Συχνότητα (↑), CAS Latency (↓)
- Σκληρός Δίσκος (HDD)
- SSD (Solid State Drive)
- CD/DVD/BluRay
- Μνήμες Flash (USB/SD/CF κλπ)
Οι σκληροί δίσκοι και οι SSD συνδέονται σε υποδοχές SATA* ή Μ.2 (NVMe), ενώ τα CD/DVD σε SATA. Επίσης, μπορούμε να συνδέσουμε εξωτερική συσκευή σκληρού δίσκου/SSD/DVD μέσω θύρας USB.
Οι μνήμες Flash συνδέονται είτε σε θύρα USB είτε μέσω κάποιας συσκευής card reader.
Στις υποδοχές PCI και PCIexpress(PCIe) μπορούμε να συνδέσουμε διάφορες κάρτες επέκτασης (γραφικών, δικτύου, ήχου, τηλεόρασης κλπ).
Οι PCIe υποδοχές έχουν διάφορα μεγέθη (χ1, χ2, χ4, χ8, χ16) και διάφορες εκδόσεις οι οποίες καθορίζουν την ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων. Οι σύγχρονες κάρτες γραφικών συνδέονται σε υποδοχές τύπου x16 και η πιο πρόσφατη έκδοση του PCIe είναι η 4.0. Η wikipedia έχει έναν πίνακα με τις εκδόσεις, τα πλάτη και τις ταχύτητες που επιτυγχάνουν.
Οι PCI υποδοχές είναι πιο αργές και χρησιμοποιούνται για κάρτες επέκτασης που δεν έχουν ανάγκη για τεράστιες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων
Στην παρακάτω εικόνα (από τη wikipedia) επισημαίνονται οι υποδοχές PCI και
PCIe σε μία μητρική
Οι σύγχρονες οθόνες είναι τύπου LCD. Τα βασικά χαρακτηριστικά τους είναι τα εξής:
| Mέγεθος | Είναι το μήκος της διαγωνίου της οθόνης σε ίντσες. Πιο συνηθισμένα μεγέθη οθονών υπολογιστών είναι σήμερα των 17 – 24 ιντσών |
| Aνάλυση | Είναι ο αριθμός των εικονοστοιχείων (pixel) που μπορεί να εμφανιστούν σε μία οθόνη και την οποία περιγράφουν δύο αριθμοί. Για παράδειγμα, 1024x768, που σημαίνει ότι μπορούν να εμφανιστούν 1024 pixel στην οριζόντια διεύθυνση και 768 pixel στην κατακόρυφη διεύθυνση, δηλαδή συνολικά 786432 pixel σε όλη την επιφάνεια της οθόνης. |
| Συχνότητα ανανέωσης πλαισίων (Hz) | Είναι ο αριθμός των εικόνων (πλαισίων) τις οποίες απεικονίζει η οθόνη μέσα σε ένα δευτερόλεπτο. Προκειμένου η οθόνη να μπορεί να απεικονίζει μεταβαλλόμενες εικόνες, ο υπολογιστής ανανεώνει την εικόνα πολλές φορές το δευτερόλεπτο, ώστε να προκαλεί στον ανθρώπινο εγκέφαλο την ψευδαίσθηση της αδιατάρακτης συνέχειας της κίνησης (μεταίσθημα). |
| Γωνία θέασης | Είναι η γωνία (ως προς την κάθετο στην επιφάνεια της οθόνης) από την οποία μπορεί ο χρήστης να βλέπει το λόγο αντίθεσης της εικόνας να μειώνεται κατά συγκεκριμένο ποσοστό (συνήθως στο 1/10 της ονομαστικής τιμής). |
| Ομοιομορφία απεικόνισης | Περιγράφει την ομοιογένεια στο φωτισμό της οθόνης και ελέγχεται απεικονίζοντας μία και μοναδική απόχρωση στην οθόνη. Είναι χαρακτηριστικό πρόβλημα κυρίως των οθονών LCD, στις οποίες το εκπεμπόμενο φως προέρχεται από ένα συγκεκριμένο χώρο στο πίσω μέρος της οθόνης (back light). |
| Φωτεινότητα | Είναι το φωτομετρικό μέγεθος που αναφέρεται στην φωτεινή ενέργεια που εκπέμπεται ανά μονάδα επιφανείας. Είναι σημαντική κυρίως κατά την παρακολούθηση πολυμέσων ή όταν ο περιβάλλων φωτισμός είναι πολύ ισχυρός. |
| Λόγος αντίθεσης | Περιγράφει το λόγο φωτεινότητας μεταξύ του λευκού και του μαύρου που μπορεί να απεικονίσει η οθόνη. Θεωρητικά έπρεπε να είναι άπειρη, πρακτικά επηρεάζεται τόσο από τη φωτεινότητα του λευκού όσο και από το πόσο σκοτεινό είναι το μαύρο που επιτυγχάνει να απεικονίσει η οθόνη. Π.χ. μια οθόνη με αντίθεση 500:1 έχει λευκό με 500 φορές μεγαλύτερη φωτεινότητα από το μαύρο που μπορεί να απεικονίσει. |
| Χρόνος απόκρισης | Είναι ανεξάρτητος του ρυθμού ανανέωσης και περιγράφει το χρόνο που χρειάζεται η οθόνη για να αλλάξει τη φωτεινότητά της από μια συγκεκριμένη στάθμη σε μία άλλη. Μετριέται σε χιλιοστά του δευτερολέπτου (msec) |
Οι βασικοί τύποι εκτυπωτών είναι: Inkjet (ψεκασμού) και Laser. Τα βασικά χαρακτηριστικά τους είναι:
- Ταχύτητα εκτύπωσης (ppm)
- Ανάλυση εκτύπωσης (dpi)
- Δυνατότητα χρώματος
- Είδος και μέγεθος χαρτιού
Τέλος, για να λειτουργήσει σωστά το υλικό του υπολογιστή, χρειαζόμαστε κατάλληλα προγράμματα που ονομάζονται Οδηγοί συσκευών (Drivers). Σκοπός των οδηγών (drivers) είναι να παρέχουν οδηγίες και εντολές προς το Λειτουργικό Σύστημα για τον τρόπο λειτουργίας της κάθε συσκευής. Εφόσον οι οδηγοί (drivers) έχουν εγκατασταθεί σωστά στο Λειτουργικό Σύστημα, οι εφαρμογές μπορούν να χρησιμοποιήσουν σωστά τις συσκευές και να εκμεταλλευτούν πλήρως τις δυνατότητές τους.
Αξίζει να σημειώσουμε πως ο επεξεργαστής, η μνήμη RAM και οι βασικές λειτουργίες της μητρικής, δεν απαιτούν την εγκατάσταση οδηγών, καθώς η βασική λειτουργία τους καθορίζεται από τη γενική αρχιτεκτονική x86* που υποστηρίζουν τα αντίστοιχα Λειτουργικά Συστήματα (Windows, Linux κλπ).
