Hellenic Dermatological Pages

2.ΤΟ HARDWARE ΤΩΝ Η/Υ

Οι δύο πρώτοι όροι που συναντάμε όταν ερχόμαστε για πρώτη φορά σε επαφή με τον κόσμο των Η/Υ, είναι το hardware (μηχανικό μέρος, τα υλικά) και το software (λογισμικό).

Με τον όρο hardware εννοούμε όλα τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά μέρη ενός υπολογιστικού συστήματος, τα μηχανικά δηλαδή εξαρτήματά του. Ο μικροεπεξεργαστής, οι διάφορες κάρτες, η οθόνη, το ποντίκι, το πληκτρολόγιο, ο εκτυπωτής, αποτελούν μέρη του hardware.

Ο όρος λογισμικό χρησιμοποιείται για όλες τις διαδοχικές εντολές --τα προγράμματα--, πού επιτρέπουν στον υπολογιστή να κάνει χρήσιμες εργασίες.

Ενας Η/Υ δεν μπορεί να κάνει τίποτε μόνος του. Απλώς, είναι ικανός να εκτελεί εντολές και υπολογισμούς με τεράστια ταχύτητα. Με λίγα λόγια, ένας Η/Υ χωρίς λογισμικό, χωρίς προγράμματα, είναι τελείως άχρηστος. Και βέβαια, όταν μετά από τις πρώτες επαφές μας με διάφορα προγράμματα προσπαθήσουμε να εμβαθύνουμε στον τρόπο δημιουργίας τους και στον πλούτο των εφαρμογών τους, δεν έχουμε παρά να υποκλιθούμε με δέος στο θαύμα που λέγεται ανθρώπινος εγκέφαλος.

Αφήνοντας κατά μέρος την κατηγορία των μεγάλων υπολογιστών (mainframe computers, που χρησιμοποιούνται σε μεγάλα πανεπιστήμια, σε πυρηνικά και ερευνητικά ινστιτούτα, υπουργεία, στρατιωτικά επιτελεία κ.ά) και τους mini-υπολογιστές, θα ασχοληθούμε κυρίως με τους λεγόμενους προσωπικούς υπολογιστές (personal computers, ΠΥ) . Οι ΠΥ είναι υπολογιστές που χρησιμεύουν για σοβαρές εφαρμογές σε επίπεδο μικρής εταιρείας, γραφείου, ιατρείου ή ακόμα και για επιστημονικές εφαρμογές .

Ας δούμε όμως ποιά είναι τα βασικά μέρη του hardware ενός υπολογιστικού συστήματος, πώς λειτουργούν και πώς συνεργάζονται μεταξύ τους (βλ. και σχ. 1). Ο ΠΥ αποτελείται από ένα "κουτί" που περιέχει ένα ή δύο disk drives για την υποδοχή δισκεττών (floppy disks), την οθόνη και ένα πληκτρολόγιο τύπου γραφομηχανής. Αυτά είναι τα ορατά μέρη του συστήματος και μπορεί να συνοδεύονται (δεν είναι υποχρεωτικό), από εκτυπωτή, modem, scanner, ποντίκι ή και ένα CD-ROM. Μέσα στον υπολογιστή, βρίσκονται, η κεντρική μονάδα επεξεργασίας, οι κάρτες μνήμης, και ο σκληρός δίσκος.

2.1. Κεντρική μονάδα επεξεργασίας (central processing unit, CPU).

Η CPU είναι το πιό σημαντικό μέρος του συστήματος, ο εγκέφαλος του ΠΥ. Στην ουσία είναι ένα micro-chip, δηλαδή ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα πυριτίου, αποτελούμενο από τρανζίστορ. Είναι ικανή να επιτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις, μεταφορές στοιχείων, ελεγχόμενες αποφάσεις, ενέργειες υπό όρους και χρονικές λειτουργίες. Μόνη είναι άχρηστη. Γιά να εκτελέσει τις λειτουργίες αυτές, χρειάζεται τη μνήμη (ROM/RAM), ενδοσύνδεση (interface) με μονάδες εισόδου και εξόδου και οπωσδήποτε κυκλώματα χρονισμού (ρολόι, clock). Τα ονόματα των μικροεπεξεργαστών είναι απλοί κωδικοί αριθμοί και στην ουσία αυτοί είναι που χαρακτηρίζουν έναν ΠΥ. Οι κατασκευαστές υπολογιστών σχεδιάζουν τα προϊόντα τους πάντα με βάση το μικροεπεξεργαστή που χρησιμοποιούν. Θα αναφερθούμε μόνο στην οικογένεια των υπολογιστών της ΙΒΜ και τους συμβατούς με αυτήν οι οποίοι έχουν σχεδιαστεί βασισμένοι στην οικογένεια των μικροεπεξεργαστών της Intel. Η οικογένεια αυτή περιλαμβάνει μικροεπεξεργαστές που είναι κατά σειράν ισχύος (πίν. 1): ο 8086 και ο 8088 ή ΧΤ, ο 80286 ή ΑΤ, οι 80386 και 80386/sx και ο 80486. Για να συνειδητοποιήσουμε το μέγεθος του θαύματος που λέγεται micro-chip, αρκεί νομίζουμε να αναφερθεί ότι ο 486 αποτελείται από 1.200.000 τρανζίστορ!

Οι συχνότητες λειτουργίας των μικροεπεξεργαστών μετρώνται σε εκατομμύρια κύκλους ανά δευτερόλεπτο (ΜΗz). Ενας επεξεργαστής που λειτουργεί στο 1ΜΗz μπορεί θεωρητικά να επιτελέσει μέχρι και 1 εκατομμύριο στοιχειώδεις εντολές (προσθέσεις) το δευτερόλεπτο. Οι μικροεπεξεργαστές δουλεύουν σε διάφορες συχνότητες, από 1-64 MHz. Η συχνότητα λειτουργίας αποτελεί ένα απλό, όχι όμως απόλυτο, μέτρο σύγκρισης της υπολογιστικής δύναμης των επεξεργαστών. Ετσι, ένας υπολογιστής με επεξεργαστή 286 στα 16 ΜΗz, είναι θεωρητικά πιό "γρήγορος" από έναν άλλο με έναν 286 στα 12 ΜΗz.

Σε αντίθεση με τις εταιρείες κατασκευής υπολογιστών, οι εταιρείες σχεδίασης και κατασκευής μικροεπεξεργαστών είναι ελάχιστες (λιγότερες απο 10 σ' όλο τον κόσμο) και σχεδόν όλες έχουν έδρα το Silicon Valley της Καλιφόρνιας.

2.2. Μνήμη

Το βασικότερο υποσύστημα που χρειάζεται ο μικροεπεξεργαστής για την επεξεργασία των δεδομένων, είναι η κεντρική μνήμη. Είναι το ηλεκτρονικό ισοδύναμο ενός κολοσσιαίου σε χωρητικότητα συστήματος "θυρίδων" σε κάθε μιά από τις οποίες αποθηκεύεται ένας αριθμός. Ο αριθμός αυτός μπορεί να συμβολίζει κάποια εντολή, τα δεδομένα και τα αποτελέσματα ενός προγράμματος. Ο μικροεπεξεργαστής, γνωρίζει ανά πάσα στιγμή σε ποιάν "διεύθυνση" της μνήμης πρέπει να ψάξει για μια εντολή. Στη μνήμη του υπολογιστή τα πάντα είναι αποθηκευμένα με αριθμητική μορφή. Σε έναν ΠΥ, μια τέτοια θυρίδα μπορεί να αποθηκεύσει 1byte ή 8 bits (1 bit=1δυαδικό ψηφίο, δηλ. 0 ή 1). Η μνήμη διαιρείται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, τη μνήμη ROM και τη μνήμη RAM.

ROM (Read-Only Memory) : Η μνήμη αυτή είναι ηλεκτρονικά ενσωματωμένη σε ένα ή δύο chip. Σ' αυτήν είναι αποθηκευμένες μιά σειρά από βασικές εντολές που επιτρέπουν στον ΠΥ να "ενεργοποιηθεί", κατά την έναρξη της λειτουργίας του. Φυσικά, τα περιεχόμενά της δεν χάνονται, όταν σβήσουμε τη μονάδα. Λέγεται Μνήμη Μόνο Ανάγνωσης, γιατί τα περιεχόμενά της είναι δυνατόν να διαβασθούν από τον χρήστη, αλλά όχι και να τροποποιηθούν.

RAM (Random Access Memory) : Είναι η προσωρινή "αποθήκη", στην οποία βρίσκονται όλες εκείνες οι πληροφορίες (προγράμματα και δεδομένα) που χρειάζεται σε μια δεδομένη στιγμή λειτουργίας η CPU για την επεξεργασία. Σ' αυτήν, μπορούν να γραφούν δεδομένα, να διαβασθούν ή να διαγραφούν πληροφορίες κ.ο.κ. Τα περιεχόμενά της χάνονται όταν σβήσουμε τον υπολογιστή, εκτός και άν σώσουμε τα δεδομένα μας αποθηκεύοντάς τα σε μια δισκέτα ή στο σκληρό δίσκο. Ονομάζεται και Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης ή Μνήμη Ανάγνωσης και Γραφής.

2.3. Σκληρός δίσκος (Hard disk)

Είναι η μόνιμη αποθήκη όλων των πληροφοριών και των προγραμμάτων, ένα είδος ηλεκτρονικής αρχειοθήκης. Βρίσκεται εγκατεστημένος μέσα στον ΠΥ, σε μια συσκευή που λέγεται hard disk drive (μονάδα σκληρού δίσκου). Οπως και οι δισκέτες, αποτελείται από δίσκο που φέρει επίστρωση από μαγνητικό υλικό. Την επιφάνεια του δίσκου μαγνητίζει με κάποιο συγκεκριμένο τρόπο μια κεφαλή που ανήκει στο disk drive και έτσι γράφει πάνω της τις πληροφορίες (όπως γράφεται ο ήχος ή η εικόνα στις κασέτες). Οι πληροφορίες αυτές μπορούν κατόπιν να διαβασθούν από την ίδια κεφαλή και να απεικονισθούν στην οθόνη, να τυπωθούν, κλπ. Το πλεονέκτημα των δίσκων (ή δισκεττών) είναι η δυνατότητα άμεσης πρόσβασης σε οποιοδήποτε μέρος της επιφάνειάς τους, χωρίς να μεσολαβεί το χρονοβόρο τύλιγμα ή ξετύλιγμα των αντίστοιχων κασετών, για να βρεθεί το επιθυμητό σημείο. Η κεφαλή του drive (η οποία "γράφει" και "διαβάζει") είναι τοποθετημένη σ' ένα βραχίονα που κινείται μπρός-πίσω, από την περιφέρεια πρός το κέντρο του δίσκου. Ο ίδιος ο δίσκος περιστρέφεται. έτσι η κεφαλή έχει ταχεία πρόσβαση σε οποιοδήποτε σημείο του. Οι σκληροί δίσκοι, εκτός φυσικά από την τεράστια διαφορά στον όγκο πληροφοριών που μπορούν να αποθηκεύσουν, διαφέρουν από τις δισκέτες στην ταχύτητα ανάκτησης των δεδομένων όπου υπερέχουν σημαντικά.

2.4. Floppy disk drives (μονάδες εύκαμπτων δίσκων)

Είναι οι συσκευές που δέχονται τις δισκέτες (floppy disks), για τις οποίες ήδη έγινε λόγος. Στο εμπόριο κυκλοφορούν δισκέτες χωρητικότητας μέχρι 1,44 megabytes (MB).

Στην ουσία , τον πυρήνα του υπολογιστή αποτελούν η CPU και η κεντρική μνήμη (ROM / RAM) . Ο υπόλοιπος εξοπλισμός αποτελεί τα λεγόμενα περιφερειακά .

Τα κυριώτερα είναι :

2.5. Οθόνη (video display unit)

Μπορεί να είναι μονόχρωμη ή έγχρωμη και με διάφορες διαβαθμίσεις στην ανάλυση των χρωμάτων (resolution). Η ανάλυση αυτή, καθορίζεται από ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ενσωματωμένο με τη μορφή μιας "κάρτας" στον ΠΥ. Οι κυριώτεροι τύποι καρτών που χρησιμοποιούνται στους ΙΒΜ-συμβατούς ΠΥ είναι οι εξής: MDA, CGA, Hercules, EGA και VGA. Σύντομα θα κυκλοφορήσει το καινούριο εξελιγμένο πρότυπο της ΙΒΜ, η κάρτα ΧGA. Θα δίνει ακόμη μεγαλύτερη ανάλυση και ποικιλία χρωμάτων από τη VGA.

2.6. Πληκτρολόγιο (keyboard)

Είναι διάταξη πλήκτρων όπως στην γραφομηχανή, που χρησιμοποιείται για την εισαγωγή των εντολών ή των δεδομένων.

2.7. Εκτυπωτής (printer)

Συσκευή εξόδου που τυπώνει σε χαρτί τα αποτελέσματα της επεξεργασίας του υπολογιστή, με τη μορφή αριθμών, γραμμάτων ή γραφικών. Η ποιότητα της εκτύπωσης με laser printer υπερέχει κατά πολύ αυτής των εκτυπωτών ακίδων, η τιμή τους όμως, κάνει απαγορευτική τη χρήση τους σε γραφείο, σπίτι ή ιατρείο. Αλλωστε, τις ανάγκες για τις συνήθεις εκτυπώσεις καλύπτει ικανοποιητικά ένας εκτυπωτής ακίδων.

2.8. Ποντίκι (mouse)

Είναι χειροκίνητη συσκευή εισόδου που, όταν μετακινείται πάνω σε μια επίπεδη επιφάνεια, προκαλεί ανάλογη μετατόπιση του δρομέα στην οθόνη. Η χρήση του περιφερειακού αυτού διευκολύνει αφάνταστα τους χειρισμούς μας, μιας και αντικαθιστά πολλές και δύσκολες στην απομνημόνευση πληκτρολογήσεις. Δεν μπορούμε να δουλεύουμε με το ποντίκι όλα τα προγράμματα: το πρόγραμμα που χρησιμοποιούμε θα πρέπει να "υποστηρίζει" τη χρήση ποντικιού.

2.9. Scanner (ψηφιοποιητής εικόνας)

Χρήσιμο περιφερειακό, με το οποίο "διαβάζουμε" κείμενα και φωτογραφίες και τα ενσωματώνουμε στα δεδομένα μας ή τα αποθηκεύουμε στον σκληρό δίσκο.

2.10. CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory)

Είναι στην ουσία ένας σκληρός δίσκος συμπαγούς εγγραφής με τεράστια χωρητικότητα (μέχρι 550 ΜΒ), στον οποίο αποθηκεύονται κείμενα ή δεδομένα σε ψηφιακή μορφή. Χρησιμοποιείται συνήθως για βάσεις δεδομένων, π.χ για αναζήτηση βιβλιογραφίας.

2.11. Modem (MOdulator DEModulator)

Είναι συσκευή που επιτρέπει τη σύνδεση του ΠΥ με την τηλεφωνική γραμμή και μ' αυτόν τον τρόπο την επικοινωνία με άλλους ΠΥ σε οποιοδήποτε σημείο του κόσμου.