Κατανόηση Υλικού Υπολογιστή

Τ Ο ΥΛΙΚΟ ΤΟΥ Υ ΠΟΛΟΓΙΣΤΗ Ενότητα 2 Το υ λικό του υ πολογιστή --------------------------- Πληροφορική Το υ λικό του υ πολογιστή 25 Ενότητα 2. Το υλικό του υ πολογιστή 2.1 Εισαγωγή Στον σύγχρονο κόσμο, οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της καθημερινής μας ζωής. Από την επεξεργασία κειμένου και τη διαχείριση δεδομένων , έως την ψυχαγωγία και την επικοινωνία, οι δυ- νατότητες που μας προσφέρουν είναι ατελείωτες. Για να κατανοήσουμε πλήρως τις δυνατότητες και τη λει- τουργία ενός υπολογιστή, είναι απαραίτητο να εξετάσουμε το υλικό του, γνωστό και ως hardware. Ως υλικό του υπολογιστή εννοούμε όλα τα φυσικά εξαρτήματα και τις συσκευές , που τον αποτελούν. Αυτά τα εξαρτήματα περιλαμβάνουν τον κεντρικό επεξεργαστή (CPU), τη μνήμη (RAM), τις μονάδες αποθήκευσης (σκληρούς δίσκους, SSD), την κάρτα γραφικών (GPU), τη μητρική πλακέτα (motherboard), καθώς και διάφορες περιφερειακές συσκευές , όπως το πληκτρολόγιο, το ποντίκι και η οθόνη. Η κατανόηση των διαφορετικών στοιχείων του υλικού και του τρόπου με τον οποίο συνεργάζονται είναι ουσια- στική για την εκτίμηση των δυνατοτήτων και των επιδόσεων ενός υπολογιστή. Σε αυτό το κεφάλαιο θα εξετά- σουμε λεπτομερώς τα βασικά εξαρτήματα του υλικού, τ η λειτουργία τους, και το πώς αυτά αλληλοεπιδρούν μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ένα πλήρες και λειτουργικό σύστημα. Επίσης, θα αναφερθούμε στις σύγ- χρονες τάσεις και εξελίξεις στον τομέα του υλικού , οι οποίες συνεχώς βελτιώνουν την απόδοση των υπολογι- στι κών συστημάτων. Με τη βαθύτερη κατανόηση του υλικού του υπολογιστή, θα είμαστε σε θέση να επιλέγουμε τα κατάλληλα εξαρτήματα για τις ανάγκες μας, να επιλύουμε τεχνικά προβλήματα και να αξιοποιούμε στο έπακρο τις δυνα- τότητες που μας προσφέρει η τεχνολογία. Εικόνα 2.1. Το υ λικό μ έρος ενός υπολογιστικού συστήματος Πληροφορική Το υ λικό του υ πολογιστή 26 2.2 Το υλικό μέρος του υ πολογιστή Ο υπολογιστής, όπως μπορείτε να παρατηρήσετε στο εργαστήριο του σχολείου σας, περιλαμβάνει διάφορα ξεχωριστά τμήματα που συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους, ώστε να λειτουργούν ως σύνολο. Τα τμή- ματα αυτά μπορεί να είναι μηχανικά ή ηλεκτρονικά εξαρτήμ ατα ή ακόμη και ολόκληρες συσκευές (Εικόνα 2. 2 ). Όλα τα τμήματα μαζί αποτελούν το υ λικό μ έρος ενός υπολογιστή ή, για την ακρίβεια, αποτελούν το υλικό ενός υπολογιστικού συστήματος . Γενικά , υ λικό (Hardware) του υπολογιστή είναι τα μηχανικά και τα ηλεκτρονικά του μέρη, ό,τι δηλαδή μπορούμε να δούμε και να αγγίξουμε. Όπως φαίνεται και στην Εικόνα 2. 2 μεταξύ των συσκευών του υπολογιστικού συστήματος διακρίνουμε ένα κουτί, που συχνά χαρακτηρίζεται ως Κεντρική Μονάδα του υπολογιστικού συστήματος. Μέσα σ’ αυτό βρίσκο- νται διάφορα εξαρτήματα με πιο σημαντικά την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Κ.Μ.Ε., C.P.U.) και την Κύρια Μνήμη του υπολογιστή. Στην Κ.Μ.Ε. λαμβάνει χώρα η επεξεργασία των δεδομένων που εισάγονται στη μνήμη του υπολογιστή. Εικόνα 2.2. Το υ λικό μ έρος ενός υπολογιστικού συστήματος Δραστηριότητα 1 Για καλύτερη εμπέδωση του υλικού μέρους του υπολογιστή επισκεφτείτε τη διαδραστική εφαρμογή https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/953 που στοχεύει στην εξοικείωση με το υλικό μέρος ενός προ- σωπικού υπολογιστή και εξερευνήστε τις συσκευές που βρίσκονται γύρω από την κεντρική μονάδα. Δραστηριότητα 2 Με την ολοκλήρωση της ενότητας 2.2 επισκεφτείτε τη διεύθυνση https://aesop.iep.edu.gr/node/14823/2063 και υλοποιήστε τις δραστηριότητες. Πληροφορική Το υ λικό του υ πολογιστή 27 2. 3 Οι π εριφερειακές μ ονάδες ή π εριφερειακές σ υσκευές Ο υπολογιστής, όπως μπορείτε να παρατηρήσετε στο εργαστήριο του σχολείου σας, περιλαμβάνει διάφορα ξεχωριστά τμήματα που συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους, ώστε να λειτουργούν ως σύνολο. Τα τμή- ματα αυτά είναι γνωστά ως περιφερειακές μονάδες και χρησ ιμοποιούνται για την επικοινωνία του υπολογιστή με τον εξωτερικό κόσμο. 2. 3 .1 Μονάδες ε ισόδου Για την εισαγωγή των δεδομένων χρησιμοποιούμε διάφορες συσκευές, που ονομάζονται συσκευές εισόδου . Παραδείγματα συσκευών εισόδου είναι το πληκτρολόγιο, το ποντίκι και το μικρόφωνο. Παρακάτω παρουσιά- ζονται διάφορες περιφερειακές συσκευές εισόδου. Πληκτρολόγιο (Keyboard) Είναι η πιο συνηθισμένη συσκευή, για να εισάγουμε δεδομένα και εντολές στον υπολογιστή με μορφή κειμένου. Εκτός από τα πλήκτρα γραμμάτων, αριθμών και συμβόλων υπάρχουν και πλή- κτρα για ειδικές λειτουργίες, π.χ. τα πλήκτρα F1 και Esc . Ποντίκι (Mouse) Πήρε το όνομά του από το σχήμα του. Χρησιμοποιείται για τον έ- λεγχο του δρομέα στην οθόνη, την επιλογή στοιχείων, τη μετακί- νηση αρχείων και φακέλων και την εκτέλεση ενεργειών. Σαρωτής (Scanner) Ηλεκτρονική συσκευή που ψηφιοποιεί εικόνες ή έγγραφα . Η ψη- φιοποιημένη μορφή μπορεί να αποθηκευτεί, ή να επεξεργαστεί από υπολογιστή. Μικρόφωνο (Microphone) Λειτουργεί ως είσοδος ήχου για τον υπολογιστή. Ο ήχος μετα- τρέπεται σε ψηφιακά δεδομένα που εισάγονται στον υπολογι- στή για επεξεργασία. Βιντεοκάμερα (Web Camera) Μετατρέπει την εικόνα που δέχεται ως είσοδο σε ψηφιακά δε- δομένα και τα αποστέλλει στον υπολογιστή για επεξεργασία. Στυλό γραφίδα (digital pen) Η γραφίδα είναι ένα εργαλείο που μοιάζει με στυλό και χρησιμο- ποιείται σε tablet και υπολογιστές με οθόνη αφής. Χειριστήριο (joystick) Τα χειριστήρια χρησιμοποιούνται συχνά στα βιντεοπαιχνίδια, και συνήθως έχουν ένα ή περισσότερα πλήκτρα , τα οποία μπορούν να αναγνωριστούν από τον υπολογιστή. Barcode reader ή B arcode scanner Είναι συσκευή ανάγνωσης γραμμωτού ή ραβδωτού κώδικα (barcode). Ο ραβδοκώδικας είναι ένα σύνολο παράλληλων ανι- σόπαχων κάθετων γραμμών και αριθμών, το οποίο περιέχει πλη- ροφορίες για το προϊόν πάνω στο οποίο αναγράφεται. Πληροφορική Το υ λικό του υ πολογιστή 28 2. 3 .2 Μονάδες ε ξόδου Για να έχει νόημα η επεξεργασία των δεδομένων, πρέπει να μπορούμε να πάρουμε τα αποτελέσματά τους από τη μνήμη του υπολογιστή. Οι συσκευές στις οποίες αποτυπώνονται τα αποτελέσματα της επεξεργασίας ονο- μάζονται συσκευές εξόδου . Η οθόνη, ο εκτυπωτής και τα ηχεία είναι οι κυριότερες συσκευές εξόδου. Οθόνη (Monitor) Σ’ αυτήν εμφανίζονται αποτελέσματα από τις διάφορες μορφές επε- ξεργασίας που εκτελεί ο υπολογιστής. Υπάρχουν οθόνες διαφόρων με- γεθών και κατηγοριών, ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιεί- ται για την κατασκευή τους. Εκτυπωτής (Printer) Μας βοηθάει να τυπώνουμε σε χαρτί τις πληροφορίες που επιλέ- γουμε. Υπάρχουν δύο βασικές κατηγορίες εκτυπωτών: οι εκτυπωτές laser και οι εκτυπωτές ψεκασμού μελάνης (inkjet) . Μια ειδική κατηγο- ρία είναι οι τρισδιάστατοι (3 D ) εκτυπωτές . Η τρισδιάστατη εκτύπωση (3D printing ) είναι μια μέθοδος προσθετικής κατασκευής στην οποία κατασκευάζονται αντικείμενα μέσω της διαδοχικής πρόσθεσης επάλ- ληλων στρώσεων υλικού. M πορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύ- ποι υλικού, κυρίως κεραμικά και πολυμερή. Ηχεία (Speakers) Με τα ηχεία ακούμε ήχους ή μουσική από τον υπολογιστή. 2. 3 .3 Μονάδες ε ισόδου - ε ξόδου Όταν μία συσκευή μπορεί να στέλνει και να δέχεται δεδομένα από τον υπολογιστή, τότε χαρακτηρίζεται συ- σκευή 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). Επίσης τις συναντάμε στα tablet και στα smartphones. Οι συσκευές εισόδου και εξόδου μας δίνουν τη δυνατό- τητα να επικοινωνούμε με τον υπολογιστή. Συνδέονται με την Κεντρική Μονάδα του υπολογιστή, είτε με καλώ- διο (ενσύρματα), είτε χωρίς καλώδιο (ασύρματα). Τα δεδομένα που δίνουμε και οι πληροφορίες που παίρ- νουμε από τον υπολογιστή, μπορούν να έχουν διάφορες μορφές (π.χ. κείμενο, εικόνα ή ήχο). Ανάλογα με τη μορφή τους , χρησιμοποιούμε και την κατάλληλη συ- σκευή. Εικόνα 2.3. Οθόνες αφής Πληροφορική Το υ λικό του υ πολογιστή 29 Δραστηριότητα 3 Επισκεφτείτε τη διεύθυνση : https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1019 και υλοποιήστε την δραστη- ριότητα « Οι περιφερειακές συσκευές εισόδου και εξόδου » . 2. 4 Η μνήμη του υπολογιστή και τα αποθηκευτικά μέσα Κεντρικό ρόλο στη λειτουργία του υπολογιστή έχει η μνήμη του. Η μνήμη ενός υπολογιστή αποτελείται από την Κύρια Μνήμη (η οποία περιέχει τη μνήμη RAM) και τα αποθηκευτικά μέσα . Τα δεδομένα και οι κατάλληλες για την επεξεργασία τους εντολές αποθηκεύονται προσωρινά στη μνήμη RAM (Random Access Memory – Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης) του υπολογιστή. Στη συνέχεια , γίνεται η επεξεργασία τους από την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας , ανάλογα με τις εντολές που δίνουμε. Τα αποτελέσματα αποθηκεύονται και αυτά με τη σειρά το υς προσωρινά στη μνήμη RAM. Μόλις, όμως, ο υπολογιστής σταματήσει να τροφοδοτείται με ηλε- κτρικό ρεύμα , όλα τα στοιχεία που βρίσκονται στη μνήμη RAM χάνονται. Για να μη χάσουμε τα στοιχεία αυτά, μπορούμε να τα αποθηκεύουμε σε ειδικές συσκευές, οι οποίες λέγονται: «αποθηκευτικά μέσα» (Πίνακας 2.1). Με τη χρήση των αποθηκευτικών μέσων, τα δεδομένα και οι πληροφορίες διατηρούνται μόνιμα και μπορούμε να έχουμε πρόσβαση σε αυτά, όποια στιγμή θέλουμε. Ο σχεδιασμός της λειτουργίας της μνήμης του υπολογι- στή έχει αναλογίες με τον τρόπο που χρησιμοποιούμε οι άνθρωποι τη μνήμη μας σε πολλές μας ενέργειες. Η ανθρώπινη μνήμη έχει την ικανότητα να συγκρατεί τις πληροφορίες που δεχόμαστε και να τις επαναφέρει, όποτε τις χρειαζόμαστε. Ωστόσο, οι πιο πολλές λησμονούνται και, για να μπορούμε να τις θυμηθούμε, όταν τις χρειαστούμε, πολλές φορές τις καταγράφουμε στο χαρτί. Για παράδειγμα, συνηθίζουμε να καταγράφουμε σε ένα ευρετήριο τα τηλέφωνα των φίλων μας ή σε ένα τετράδιο τις εργασίες που έχουμε να κάνουμε στο σπίτι για το σχολείο. Η διαδικασία αναζήτησης και εύρεσης της πληροφορίας ονομάζεται ανάκτηση πληροφοριών . Εκτός από πληροφορίες και δεδομένα , στα αποθηκευτικά μέσα αποθηκεύουμε και τις κατάλληλες εντολές για τις περισσότερες λειτουργίες του υπολογιστή. Δραστηριότητα 4 Να αναζητήσετε στο Δ ιαδίκτυο πληροφορίες για τα βασικά μέσα αποθήκευσης και να τα συγκρίν ετε βάσει ταχύτητας, χωρητικότητας και κόστους. Δραστηριότητα 5 Να αναζητήσετε στο Δ ιαδίκτυο πληροφορίες για τις διαφορές των δίσκων HDD και SSD . Πληροφορική Το υ λικό του υ πολογιστή 30 Πίνακας 2.1. Τα συνηθισμένα αποθηκευτικά μέσα Σκληρός Δίσκος (HDD) (Hard Disk) Οι σκληροί δίσκοι (Hard Disk Drives) χρησιμοποιούν περιστρεφόμενους μαγνητικούς δίσκους για την αποθήκευση δεδομένων. Παρέχουν μεγά- λες χωρητικότητες (έως και αρκετά TB) με σχετικά χαμηλό κόστος. Ω- στόσο, οι ταχύτητές τους είναι χαμηλότερες σε σύγκριση με τους SSDs , λόγω των μηχανικών μερών που περιέχουν. Δίσκοι (SSD) Στερεάς Κατάστασης Οι SSD (Solid State Drives) χρησιμοποιούν μνήμη flash για την αποθή- κευση δεδομένων, χωρίς μηχανικά μέρη. Είναι πολύ πιο γρήγοροι, πιο αθόρυβοι αλλά και πιο ακριβοί από τους HDDs . Ψηφιακοί Δίσκοι (DVD, Blu - ray) Αν και η χρήση τους έχει μειωθεί, τα οπτικά μέσα , όπως τα CD, DVD και Blu - ray , εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και μεταφορά δεδομένων, ειδικά για τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας και την αρχειοθέτηση. Μνήμη Φλας (USB Flash Drive, SD card) Τα USB flash drives και οι κάρτες SD είναι μικρές, φορητές συσκευές α- ποθήκευσης που χρησιμοποιούν μνήμη flash. Είναι ιδανικά για τη μετα- φορά δεδομένων λόγω της φορητότητάς τους και των σχετικά υψηλών ταχυτήτων τους. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, κινητά τη λέφωνα και άλλες συσκευές. Αποθήκευση στο νέφος (Cloud storage) Η αποθήκευση στο νέφος (cloud storage) επιτρέπει στους χρήστες να αποθηκεύουν δεδομένα σε απομακρυσμένους διακομιστές που διαχει- ρίζονται πάροχοι υπηρεσιών (Google Drive, OneDrive, Dropbox). Προ- σφέρει ευελιξία, πρόσβαση από οπουδήποτε και δυνατότητα αυτόμα- της εφεδρείας (backup). Εξαρτάται όμως από τη σύνδεση στο Διαδίκτυο. 2. 5 Είδη υπολογιστών Με βάση το μέγεθος των δεδομένων που μπορούν να επεξεργαστούν, την ταχύτητα επεξεργασίας και άλλα ειδικά τεχνικά χαρακτηριστικά, τα υπολογιστικά συστήματα μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής: Υπερυπολογιστές (Super - Computers) : είναι οι πιο ισχυροί υπολογιστές στον κόσμο. Οι υπερυπολογιστές απο- τελούνται συνήθως από συστοιχίες πολλών επεξεργαστών οι οποίοι δουλεύουν παράλληλα και χρησιμοποιού- νται σε μεγάλα εργαστήρια για την επίλυση εξαιρετικά δύσκολων και πολύπλοκων προβλημάτων , όπως πολύ απαιτητικές προσομοιώσεις (π.χ. της συμπεριφοράς των αστεριών ενός γαλαξία ή της ατμόσφαιρας σε πλανη- τική κλίμακα), έρευνα για την κλιματική αλλαγή, κβαντική φυσική κ.ά. Πληροφορική Το υ λικό του υ πολογιστή 31 Εικόνα 2.4. Ο υπερυπολογιστής Frontier Εικόνα 2.5. Ο πρώτος ελληνικός υπερυπολογιστής A.R.I.S. Ο Frontier είναι ένας από τους ταχύτερους υπερυπολογιστ έ ς στον κόσμο με ταχύτητα 1.206 exaF lops , δηλαδή μπορεί να εκτελέσει περίπου 10 21 πράξεις το δευτερόλεπτο. Έχει 9.472 επεξεργαστές και βρίσκεται στο εθνικό εργαστήριο του Oak Ridge του Τενεσί των ΗΠΑ. Στην Ελλάδα έχουμε τον υπερυπολογιστή A.R.I.S. του Υπουργείου Παιδείας , Θρησκευμάτων και Αθλητισμού με ταχύτητα 444 TeraFlops. Ωστόσο , τα επόμενα χρόνια , τον υπολογιστή αυτόν θα τον διαδεχθεί ο Δαίδαλος που θα διαθέτει ισχύ άνω των 60 Peta F lops, δηλαδή θα είναι σε θέση να εκτελεί 60 τετράκις εκατομμύρια πράξεις το δευτερόλεπτο . Μεγάλα Συστήματα (Mainframes): Με το όρο mainframes αναφερόμαστε σε ι- σχυρούς υπολογιστές που χρησιμοποιούνται κυρίως από μεγάλες επιχειρήσεις, βιομηχανίες και οργανισμούς. Σε σχέση με τους υπερυπολογιστές έχουν μικρό- τερο αριθμό επεξεργαστών, είναι μικρότερα συστήματα σε μέγεθος και υπο λογι- στική ισχύ, αλλά αρκετά πιο ισχυρά από τους προσωπικούς υπολογιστές. Στην Εικόνα 2.6. φαίνεται το mainframe z13 της IBM. Εικόνα 2.6. Mainframe z13 της IBM Προσωπικοί Υπολογιστές (Personal Computers): Οι προσωπικοί υπολογιστές είναι η πιο ευρέως διαδεδομένη κατηγορία υπολογιστών γενικού σκοπού. Είναι οι υπολογιστές που υπάρχουν σχεδόν σε κάθε σπίτι, γραφείο, σχολείο ή επιχείρηση. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν , εκτός από τους υπολογιστές γραφείου (desktop) , και οι φορητοί υπολογιστές (laptop, notebook, netbook, tablet, pda). Οι σύγχρονοι προσωπικοί υπολογιστές έχουν σήμερα την τάση να μικραίνουν σε μέγεθος , αλλά να αυξάνεται η επεξεργαστική τους ισχύς και απόδοση. Πληροφορική Το υ λικό του υ πολογιστή 32 Εικόνα 2. 7 . (α) υπολογιστής γραφείου, (β) υπολογιστής γραφείου με ενσωματωμένη την ΚΜ Ε στην οθόνη (All in One PC ) , (γ) φορητός υπολογιστής, (δ) παλάμης - pda και (ε) tablet Υπολογιστές ενσωματωμένοι ειδικού σκοπού : Σήμερα οι περισσότερες συσκευές (οικιακές ή μη) ενσωματώ- νουν υπολογιστές που εξυπηρετούν λειτουργίες ειδικού σκοπού. Τέτοιες συσκευές είναι τα έξυπνα τηλέφωνα, οι παιχνιδομηχανές κ.ά. Η επεξεργαστική τους ισχύς είναι μικρότερη αυτών των προσωπικών υπολογιστών, διαθέτουν περιορισμένους πόρους (π.χ. μνήμη RAM), ειδικά λειτουργικά συστήματα και συγκεκριμένες εφαρ- μογές. Εικόνα 2. 8 . ( α ) έξυπνα τηλέφωνα, ( β ) παιχνιδομηχανές, (γ) οδηγός πλοήγησης GPS και (δ) έξυπνη τηλεόραση Δραστηριότητα 6 Με την ολοκλήρωση του 2 ου κεφαλαίου επισκεφτείτε το Μουσείο Πληροφορικής στη διεύθυνση : https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/3129 . Είναι μια δραστηριότητα εξερεύνησης σε περιβάλλον ει- κονικής πραγματικότητας, που προσομοιώνει ένα τρισδιάστατο εικονικό μουσείο με εκθέματα από την επι- στήμη των υπολογιστών. (α) (β) Τ Ο Ε ΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ Υ ΠΟΛΟΓΙΣΤΗ Ενότητα 3 Το ε σωτερικό του υ πολογιστή --------------------------- Πληροφορική Το εσωτερικό του υ πολογιστή 35 35 35 Ενότητα 3. Το εσωτ ερικό του υ πολογιστή 3.1 Εισαγωγή Οι υπολογιστές αποτελούνται από διάφορα μέρη. Με μια πρώτη ματιά μπορούμε εύκολα να ξεχωρίσουμε τις περιφερειακές συσκευές ενός υπολογιστή, όπως το πληκτρολόγιο και το ποντίκι. Στο εσωτερικό, όμως, της Κε- ντρικής Μονάδας κρύβονται τα σημαντικότερα εξαρτήματά του. Η περιέργεια να ανακαλύψουμε τι βρίσκεται στο εσωτερικό ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή είναι φυσική, ιδίως για όσους ενδιαφέρονται για την τεχνολογία και τις δυνατότητές της. Πίσω από το περίβλημα ενός υπολογιστή κρύβεται ένας κόσμος από πολύπλοκα εξαρ- τήματα και συστήματα, τα οποία συνεργά ζονται αρμονικά για να εκτελ ούν τις καθημερινές μας εργασίες με ταχύτητα και ακρίβεια. Το εσωτερικό του ηλεκτρονικού υπολογιστή αποτελείται από βασικά εξαρτήματα που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία του. Ο κεντρικός επεξεργαστής (CPU) είναι ο "εγκέφαλος" του υπολογιστή, όπου πραγματοποιείται η επεξεργασία των δεδομένων και η εκτέλεση των ε ντολών. Η μνήμη (RAM) λειτουργεί ως προσωρινός χώρος αποθήκευσης δεδομένων, επιτρέποντας την ταχεία πρόσβαση σε πληροφορίες που χρησιμοποιούνται συχνά. Η μητρική πλακέτα (motherboard) είναι το κύριο κύκλωμα , στο οποίο συνδέονται όλα τα υπόλοιπα εξαρτή- ματα. Περιλαμβάνει τις θύρες εισόδου/εξόδου, τους διαύλους δεδομένων, και τις υποδοχές για την τοποθέ- τηση της μνήμης και του επεξεργαστή. Οι μονάδες αποθήκευσης, όπως οι σκληροί δίσκοι (HDD) και οι δίσκοι στερεάς κατάστασης (SSD), παρέχουν τον χώρο για την αποθήκευση των δεδομένων και των εφαρμογών. Η κάρτα γραφικών (GPU) είναι υπεύθυνη για την επεξεργασία των γραφικών και την απόδοση της εικόνας στην οθόνη. Άλλα σημαντικά εξαρτήματα περιλαμβάνουν την τροφοδοσία (PSU), η οποία παρέχει την απαραίτητη ενέργεια στα υπόλοιπα εξαρτήματα, και το σύστημα ψύξ ης, το οποίο διατηρεί τη θερμοκρασία σε ασφαλή επίπεδα, εξασφαλίζοντας την ομαλή λειτουργία του υπολογιστή. Σε αυτό το κεφάλαιο, θα εξερευνήσουμε κάθε ένα από αυτά τα εξαρτήματα, εξετάζοντας τον ρόλο τους, τη λειτουργία τους και τον τρόπο με τον οποίο συνεργάζονται , για να δημιουργήσουν ένα αποδοτικό και αξιόπιστο υπολογιστικό σύστημα. Με την κατανόηση του εσωτερικού ενός υπολογιστή, θα είμαστε σε θέση να εκμεταλλευτούμε πλήρως τις δυ- νατότητές του, να επιλύουμε προβλήματα , και να πραγματοποιούμε βελτιώσεις που θα αυξήσουν την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του συστήματός μας. 3.2 Ο προσωπικός υπολογιστής εσωτερικά Οι υπολογιστές αποτελούνται από πολλά ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Κάθε εξάρτημα έχει ειδικό ρόλο στη λει- τουργία του υπολογιστή. Όλα όμως έχουν σχεδιαστεί για να συνεργάζονται, έτσι ώστε ο υπολογιστής να λει- τουργεί ως ενιαίο σύνολο (υπολογιστικό σύστημα). Η γνώση, σε ένα πρώτο επίπεδο, της λειτουργίας των μερών του υπολογιστή είναι σημαντική, γιατί έτσι μπορούμε να τον χειριστούμε καλύτερα, αλλά και να κάνουμε πιο ασφαλή και αποδοτική την εργασία μας. Πληροφορική Το εσωτερικό του υ πολογιστή 36 36 36 Αν ανοίξουμε την Κεντρική Μονάδα ενός προσωπικού υπολογιστή, μπορούμε να παρατηρήσουμε τα διάφορα εσωτερικά του μέρη (Εικόνα 3.1). Εικόνα 3.1. Η Κεντρική Μονάδα και τα κυριότερα μέρη στο εσωτερικό της. Ας δούμε μια σύντομη περιγραφή για τα πιο σημαντικά από αυτά. Εικόνα 3.2. Τροφοδοτικό Τροφοδοτικό: Το τροφοδοτικό (PSU) αποτελεί ένα βασικό εξάρτημα του υπολο- γιστή, παρέχοντας την απαραίτητη ισχύ σε όλα τα υπόλοιπα μέρη του συστήμα- τος. Λειτουργεί ως μετασχηματιστής, λαμβάνοντας την ηλεκτρική ενέργεια από την πρίζα και μετατρέποντάς την στις σωστές τάσε ις και ρεύματα για τα διάφορα εξαρτήματα, όπως η μητρική πλακέτα, ο επεξεργαστής, η κάρτα γραφικών, η μνήμη RAM, οι σκληροί δίσκοι και οι ανεμιστήρες. Όλες οι συσκευές στο εσωτε- ρικό του υπολογιστή συνδέονται στο τροφοδοτικό άμεσα, με καλώδια, ή έμμεσα, μέσω κάποιας άλλης συσκευής. Μητρική πλακέτα (motherboard): Είναι συνήθως το πιο μεγάλο εξάρτημα (πλακέτα) στο εσωτερικό του υπο- λογιστή. Το όνομά της οφείλεται στο ότι τα περισσότερα εξαρτήματα του υπολογιστή είναι τοποθετημένα πάνω της ή συνδέονται σ’ αυτή. Είναι υπεύθυνη για τη διασύνδεση και την επικοινωνία όλω ν των εξαρτημάτων του Πληροφορική Το εσωτερικό του υ πολογιστή 37 37 37 συστήματος, εξασφαλίζοντας τη σωστή λειτουργία και απόδοση του υπολογιστή. Σε πολλές σύγχρονες μητρι- κές πλακέτες ενσωματώνονται διάφορες εσωτερικές κάρτες, όπως η κάρτα ήχου, η κάρτα γραφικών ή η κάρτα δικτύου . Κύρια Στοιχεία της μ ητρικής π λακέτας: Υποδοχή CPU (CPU Socket): Η υποδοχή όπου το- ποθετείται ο κεντρικός επεξεργαστής. Υποδοχές RAM (Memory Slots) : Θέσεις για την τοποθέτηση των μονάδων μνήμης RAM. Chipset : Το σύνολο ολοκληρωμένων κυκλωμάτων που διαχειρίζονται τη ροή δεδομένων μεταξύ του επεξεργαστή, της μνήμης και των περιφερειακών συσκευών. BIOS/UEFI : Το βασικό σύστημα εισόδου/εξόδου ή Unified Extensible Firmware Interface είναι το λο- γισμικό που εκκινεί τον υπολογιστή και παρέχει βασικές ρυθμίσεις για το σύστημα. Υποδοχές Επέκτασης: (Expansion Slots): Υποδο- χές όπως PCIe (Peripheral Component Inter - connect Express) για τη σύνδεση καρτών γραφι- κών, καρτών ήχου, δικτυακών καρτών και άλλων περιφερειακών. Τροφοδοσία (Power Connectors): Σύνδεσμοι για την παροχή ρεύματος στη μητρική πλακέτα και τα συνδεδεμένα εξαρτήματα. Εικόνα 3.3. Μητρική Πλακέτα (Mother Board) Συνδέσεις Αποθήκευσης : Θύρες όπως SATA (Serial ATA) και M.2 για τη σύνδεση σκληρών δίσκων. Θύρες I/O: Θύρες εισόδου/εξόδου για τη σύνδεση περι- φερειακών συσκευών, όπως USB, HDMI, Ethernet, audio jacks, κ.λπ. Επεξεργαστής ή Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ή Κ.Μ.Ε. (Central Processing Unit ή C.P.U.): Είναι το πιο ση- μαντικό εξάρτημα, καθώς είναι υπεύθυνο για τις κυριότερες επεξεργασίες που γίνονται στον υπολογιστή. Όλα τα δεδομένα μεταφέρονται από την Κύρια Μνήμη στον επεξεργαστή, ώστε να γίνει η απαραίτητη επεξεργασία τους σύμφωνα με τις εντολές μας. Μετά την επεξεργασία τους τα δεδομένα επιστρέφουν και τοποθετούνται προσωρινά στην Κύρια Μνήμη του υπολογιστή. Εικόνα 3.4. Επεξεργαστής ή Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ή Κ.Μ.Ε μαζί με την ψύκτρα Πληροφορική Το εσωτερικό του υ πολογιστή 38 38 38 Η Κ.Μ.Ε. είναι τοποθετημένη πάνω στη μητρική πλακέτα και, επειδή θερμαίνεται πολύ κατά τη λειτουργία της, χρειάζεται έναν ανεμιστήρα για να την ψύχει. Πολλοί τη χαρακτηρίζουν ως «εγκέφαλο» του υπολογιστή και με βάση αυτή αποτιμώνται , συνήθως , η ταχύτητα και οι δυνατότητες του υπολογιστή που χρησιμοποιούμε. Καθώς η τεχνολογία συνεχώς εξελίσσεται, η ταχύτητα επεξεργασίας της Κ.Μ.Ε. γίνεται ολοένα και μεγαλύτερη. Εικόνα 3.5. (α) Socket επεξεργαστών της Intel, (β) Socket επεξεργαστών της AMD (γ) Ψύκτρα Επεξεργαστή Κύρια Μνήμη: Είναι η μνήμη στην οποία τοποθετούνται δεδομένα και εντολές, πριν σταλούν στον επεξεργα- στή , καθώς και αμέσως μετά την επεξεργασία. Είναι απαραίτητη για κάθε υπολογιστή. Μπορεί να διακριθεί σε RAM και ROM . RAM ή Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης (Random Access Memory) : Είναι η μνήμη που χρησιμοποιείται περισ- σότερο στον υπολογιστή. Οποιοδήποτε πρόγραμμα χρησιμοποιήσουμε ή οποιαδήποτε εργασία κάνουμε απο- θηκεύεται προσωρινά στη μνήμη αυτή. Αποτελείται από ολοκληρωμένα κυκλώματα (τσιπ - chip) τα οποία τοπο- θετούνται στη μητρι κή πλακέτα σε μορφή μικρής κάρτας , που ονομάζεται κάρτα μνήμης. Κάθε κάρτα μνήμης έχει συγκεκριμένη χωρητικότητα , που μετριέται σε GB. Η απόδοση ενός υπολογιστή μπορεί να βελτιωθεί, αν αυξηθεί το μέγεθος της μνήμης RAM προσθέτοντας επιπλέον κ άρτες μνήμης. Η μνήμη RAM , όμως, έχει ένα μεγάλο μειονέκτημα: οτιδήποτε περιέχει χάνεται μόλις διακοπεί η τροφοδοσία του υπολογιστή με ηλεκτρικό ρεύμα. Για το ν λόγο αυτό ν χρειαζόμαστε κάποιο αποθηκευτικό μέσο που να αποθηκεύει μόνιμα τις εργασίες μας, όπως, για παράδειγμα , το ν σκληρό δίσκο. Εικόνα 3.6. Μνήμη RAM ROM ή Μνήμη μόνο για Ανάγνωση (Read Only Memory): Είναι μνήμη μικρής , σχετικά , χωρητικότητας, στην οποία έχουν αποθηκευτεί μόνιμα πληροφορίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συγκεκριμένες περιπτώ- σεις. Στη ROM βρίσκεται το λογισμικό με το όνομα BIOS (B asic I nput O utput S ystem ) . Το λογισμικό αυτό είναι υπεύθυνο να εκτελέσει , κατά την εκκίνηση του υπολογιστή , ελέγχους σχετικούς με τη σωστή λειτουργία των Πληροφορική Το εσωτερικό του υ πολογιστή 39 39 39 τμημάτων του και , στη συνέχεια , να «φορτώσει» το Λειτουργικό Σύστημα από κάποιο αποθηκευτικό μέσο στη μνήμη RAM. Εικόνα 3.7. Μνήμη RΟM 3.3 Εσωτερικές κ άρτες Στο εσωτερικό του υπολογιστή εκτός από τον επεξεργαστή, τη μνήμη και τη μητρική πλακέτα, υπάρχει ένα πλήθος από ηλεκτρονικές κάρτες. Μερικές από αυτές είναι απαραίτητες για τη λειτουργία του υπολογιστή, ενώ άλλες απλώς μας παρέχουν πρόσθετες δυνατότητες. Ας δούμε τις πιο σημαντικές από αυτές: Κάρτα Οθόνης ή Κάρτα Γραφικών (Graphics Card) Η κάρτα οθόνης είναι απαραίτητη για κάθε υπολογιστή και επεξεργάζεται το σήμα που στέλνεται στην οθόνη του υπο- λογιστή. Κάθε κάρτα οθόνης περιέχει δικό της επεξεργαστή και μνήμη, ώστε να μη χρησιμοποιεί τα αντίστοιχα του υπο- λογιστή. Κάρτα Ήχου (Sound Card) Είναι απαραίτητη για την αναπαραγωγή των ήχων και της μουσικής που ακούμε από τα ηχεία τα οποία είναι συνδε- δεμένα με τον υπολογιστή. Σε α υτή συνδέεται το μικρό- φωνο. Κάρτα Δικτύου (Network Card) Είναι απαραίτητη όταν θέλουμε να συνδέσουμε τον υπολο- γιστή μας με άλλους υπολογιστές που βρίσκονται σε δίκτυο. Κάρτες επέκτασης: Οι κάρτες επέκτασης συνδέονται στις υποδοχές επέ- κτασης της μητρικής πλακέτας ενός υπολογιστή για να προσθέσουν ή να επεκτείνουν τις λειτουργίες του συστήματος. Αυτές οι κάρτες επιτρέπουν στους χρήστες να αναβαθμίσουν ή να προσαρμόσουν το σύστημ ά τους με επιπλέον δυνατότητες και συνδεσιμότητα, όπως η κάρτα τηλεόρασης ή οι κάρτες επέκτασης νέων τύπων θυρών (Thunderbolt). Πληροφορική Το εσωτερικό του υ πολογιστή 40 40 40 Δραστηριότητα 1 Επισκεφτείτε τη διεύθυνση : https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/954 , και υλοποιήστε τη δραστηριό- τητα « Μητρική Πλακέτα » . Δραστηριότητα 2 Επισκεφτείτε τη διεύθυνση : https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/10559 , και υλοποιήστε τη δραστη- ριότητα « Η μητρική πλακέτα και τα εξαρτήματά της» . Δραστηριότητα 3 Να αναζητήσετε στο Δ ιαδίκτυο πληροφορίες για τους επεξεργαστές και τη μνήμη του υπολογιστή Frontier . 3.4 Θύρες σ ύνδεσης Αν παρατηρήσετε την Κεντρική Μονάδα του υπολογιστή, στο πίσω μέρος θα δείτε κάποια καλώδια να είναι συνδεδεμένα σε υποδοχές. Τα καλώδια αυτά καταλήγουν στην άλλη τους άκρη σε συσκευές, όπως το ποντίκι, το πληκτρολόγιο ή ο εκτυπωτής. Ο υπολογιστής έχει αυτές τις υποδοχές, που ονομάζουμε θύρες, για να συν- δέεται με άλλες εξωτερικές συσκευές. Στην πραγματικότητα, οι θύρες βρίσκονται εν σωματωμένες στις εσωτε- ρικές κάρτες. Υπάρχουν διαφορετικές θύρες ανάλογα με τις δυνατότητες που μας προσφέρουν. Μερικές από αυτές είναι οι : ● Θύρα PS/2 . Γ ια σύνδεση πληκτρολογίου ή ποντικιού σε παλαιότερες μητρικές πλακέτες. Στις σύγχρονες μητρικές πλακέτες έχουν καταργηθεί. ● Θύρα USB . Οι υποδοχές USB (Universal Serial Bus - Ενιαίος Σειριακός Δίαυλος) χρησιμοποιούνται ευρέως για τη σύνδεση πληθώρας περιφερειακών συσκευών, όπως ποντίκια, πληκτρολόγια, εκτυπωτές, εξωτερι- κούς σκληρούς δίσκους και μνήμες USB. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι περιλαμβάνουν USB - A, USB - B, USB - C και micro - USB. Υπάρχουν διάφορες εκδόσεις , όπως USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 και USB 3.2, που διαφέρουν στην ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων . ● Θύρα Ethernet (RJ - 45) . Γ ια σύνδεση του υπολογιστή σε ένα τοπικό δίκτυο (αν υπάρχει η θύρα αυτή στη μητρική πλακέτα, καταλαβαίνουμε ότι η μητρική πλακέτα ενσωματώνει την κάρτα δικτύου). Υποστηρίζουν διάφορα πρότυπα , όπως 10/100/1000 Mbps και πλέον 10 Gbps. Πληροφορική Το εσωτερικό του υ πολογιστή 41 41 41 ● Θύρα eSATA ( external Serial ATA ) . Γ ια τη σύνδεση συσκευών αποθήκευσης (σκληρός δίσκος, οδηγός οπτι- κού δίσκου) εξωτερικά , χωρίς να απαιτείται το άνοιγμα του κουτιού της Κ.Μ .Ε. και η διασύνδεση της συ- σκευής εσωτερικά σε αυτή. ● Θύρ ες Audio . Περιλαμβάνουν τις εξόδους ακουστικών (line - out), τις εισόδους μικροφώνου (line - in) και τις θύρες συνδυασμένων λειτουργιών. ● Θύρα VGA (Video Graphics Array) . Παλαιότερη θύρα βίντεο που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση αναλο- γικών οθονών . Υποστηρίζουν ανάλυση έως 1080p, αλλά η ποιότητα είναι χαμηλότερη σε σύγκριση με τις σύγχρονες θύρες ψηφιακού σήματος. ● Θύρα DVI (Digital Video Interface) . Γ ια τη σύνδεση συσκευών απεικόνισης υψηλής ανάλυσης. Το πλεονέ- κτημ α της DVI είναι ότι δεν υπάρχουν απώλειες ποιότητας σε μετατροπές από αναλογικό σε ψηφιακό σήμα και αντίστροφα . ● Θύρα HDMI (High Definition Multimedia Interface). Χρησιμοποιείται για την ψηφιακή μετάδοση ήχου και εικόνας υψηλής ευκρίνειας (HD) ή 4K σε οθόνες, προβολείς και τηλεοράσεις. Προσφέρει καλύτερη ποιό- τητα εικόνας και ήχου σε σύγκριση με παλαιότερες θύρες όπως VGA ή DVI. ● Θύρα DisplayPort . Χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του υπολογιστή σε οθόνες και προβολείς, παρέχοντας υψηλής ποιότητας βίντεο και ήχο. Μοιάζει πολύ με τη θύρα HDMI. Υποστηρίζει ανάλυση 4K και υψηλότε- ρες, καθώς και πολυκάναλο ήχο. Εικόνα 3.8. Υποδοχές (θύρες) διασύνδεσης εξωτερικών περιφερειακών συσκευών μιας σύγχρονης μητρικής πλακέτας. Δραστηριότητα 4 Επισκεφτείτε τη διεύθυνση : https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/616 , και υλοποιήστε τη δραστηριό- τητα « Σύνδεση περιφερειακών συσκευών » . Πληροφορική Το εσωτερικό του υ πολογιστή 42 42 42 3.5 Ερωτήσεις Ε.1 : Να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις : 1. Για ποιες λειτουργίες είναι υπεύθυνο το τροφοδοτικό; 2. Ποια είναι τα είδη της κύριας μνήμης; 3. Τι αποθηκεύεται στη μνήμη ROM; 4. Γιατί πρέπει να αποθηκεύουμε τις εργασίες μας σε κάποιο αποθηκευτικό μέσο; 5. Τι συνδέουμε στη μητρική πλακέτα; 6. Γιατί είναι απαραίτητη η κάρτα γραφικών;

Τ Ο ΥΛΙΚΟ ΤΟΥ   Υ ΠΟΛΟΓΙΣΤΗ  Ενότητα   2  Το   υ λικό του   υ πολογιστή  ---------------------------

Πληροφορική   Το   υ λικό του   υ πολογιστή  25  Ενότητα 2.   Το υλικό του υ πολογιστή  2.1 Εισαγωγή  Στον σύγχρονο   κόσμο, οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της καθημερινής μας ζωής.  Από την επεξεργασία κειμένου και τη διαχείριση δεδομένων ,   έως την ψυχαγωγία και την επικοινωνία, οι δυ-  νατότητες που μας προσφέρουν είναι ατελείωτες. Για να κατανοήσουμε πλήρως τις δυνατότητες και τη λει-  τουργία ενός υπολογιστή, είναι απαραίτητο να εξετάσουμε το υλικό του, γνωστό και ως hardware.  Ως   υλικό του υπολογιστή   εννοούμε όλα   τα φυσικά εξαρτήματα και   τις   συσκευές ,   που   τον   αποτελούν. Αυτά τα  εξαρτήματα περιλαμβάνουν τον κεντρικό επεξεργαστή (CPU), τη μνήμη (RAM), τις μονάδες αποθήκευσης  (σκληρούς δίσκους, SSD), την κάρτα γραφικών (GPU), τη μητρική πλακέτα (motherboard), καθώς και διάφορες  περιφερειακές συσκευές ,   όπως το πληκτρολόγιο, το ποντίκι και η οθόνη.  Η κατανόηση των διαφορετικών στοιχείων του υλικού και του τρόπου με τον οποίο συνεργάζονται είναι ουσια-  στική για την εκτίμηση των δυνατοτήτων και των επιδόσεων ενός υπολογιστή. Σε αυτό το κεφάλαιο θα εξετά-  σουμε λεπτομερώς τα βασικά εξαρτήματα του υλικού, τ η λειτουργία τους, και   το   πώς αυτά   αλληλοεπιδρούν  μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ένα πλήρες και λειτουργικό σύστημα. Επίσης, θα αναφερθούμε στις σύγ-  χρονες τάσεις και εξελίξεις στον τομέα του   υλικού , οι οποίες συνεχώς βελτιώνουν την απόδοση των υπολογι-  στι κών συστημάτων.  Με τη βαθύτερη κατανόηση του υλικού του υπολογιστή, θα είμαστε σε θέση να επιλέγουμε τα κατάλληλα  εξαρτήματα για τις ανάγκες μας, να επιλύουμε τεχνικά προβλήματα και να αξιοποιούμε στο έπακρο τις δυνα-  τότητες που μας προσφέρει η τεχνολογία.  Εικόνα 2.1.   Το υ λικό   μ έρος ενός υπολογιστικού συστήματος 
Πληροφορική   Το   υ λικό του   υ πολογιστή  26  2.2 Το υλικό μέρος του   υ πολογιστή  Ο υπολογιστής, όπως μπορείτε να παρατηρήσετε στο εργαστήριο του σχολείου σας, περιλαμβάνει διάφορα  ξεχωριστά τμήματα που συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους, ώστε να λειτουργούν ως σύνολο. Τα τμή-  ματα αυτά μπορεί να είναι μηχανικά ή ηλεκτρονικά εξαρτήμ ατα ή ακόμη και ολόκληρες συσκευές (Εικόνα 2. 2 ).  Όλα τα τμήματα μαζί αποτελούν το   υ λικό   μ έρος ενός υπολογιστή ή, για την ακρίβεια, αποτελούν το υλικό ενός  υπολογιστικού συστήματος . Γενικά ,   υ λικό (Hardware)   του υπολογιστή είναι τα μηχανικά και τα ηλεκτρονικά  του μέρη, ό,τι δηλαδή μπορούμε να δούμε και να αγγίξουμε.  Όπως φαίνεται και στην Εικόνα 2. 2   μεταξύ των συσκευών του υπολογιστικού συστήματος διακρίνουμε ένα  κουτί, που συχνά χαρακτηρίζεται ως   Κεντρική Μονάδα   του υπολογιστικού συστήματος. Μέσα σ’ αυτό βρίσκο-  νται διάφορα εξαρτήματα με πιο σημαντικά την   Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Κ.Μ.Ε., C.P.U.)   και την   Κύρια  Μνήμη   του υπολογιστή. Στην Κ.Μ.Ε. λαμβάνει χώρα η επεξεργασία των δεδομένων που εισάγονται στη μνήμη  του υπολογιστή.  Εικόνα 2.2.   Το υ λικό   μ έρος ενός υπολογιστικού συστήματος  Δραστηριότητα 1  Για καλύτερη εμπέδωση του υλικού μέρους του υπολογιστή επισκεφτείτε τη διαδραστική εφαρμογή  https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/953   που στοχεύει στην εξοικείωση με το υλικό μέρος ενός προ-  σωπικού υπολογιστή και εξερευνήστε τις συσκευές που βρίσκονται γύρω από την κεντρική μονάδα.  Δραστηριότητα 2  Με την ολοκλήρωση της ενότητας 2.2 επισκεφτείτε τη διεύθυνση  https://aesop.iep.edu.gr/node/14823/2063   και υλοποιήστε τις δραστηριότητες. 
Πληροφορική   Το   υ λικό του   υ πολογιστή  27  2. 3   Οι   π εριφερειακές   μ ονάδες ή   π εριφερειακές   σ υσκευές  Ο υπολογιστής, όπως μπορείτε να παρατηρήσετε στο εργαστήριο του σχολείου σας, περιλαμβάνει διάφορα  ξεχωριστά τμήματα που συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους, ώστε να λειτουργούν ως σύνολο. Τα τμή-  ματα αυτά είναι γνωστά ως περιφερειακές μονάδες και χρησ ιμοποιούνται για την επικοινωνία του υπολογιστή  με τον εξωτερικό κόσμο.  2. 3 .1 Μονάδες   ε ισόδου  Για την εισαγωγή των δεδομένων χρησιμοποιούμε διάφορες συσκευές, που ονομάζονται   συσκευές εισόδου .  Παραδείγματα συσκευών εισόδου είναι το πληκτρολόγιο, το ποντίκι και το μικρόφωνο. Παρακάτω παρουσιά-  ζονται διάφορες περιφερειακές συσκευές εισόδου.  Πληκτρολόγιο  (Keyboard)  Είναι η πιο συνηθισμένη συσκευή, για να εισάγουμε δεδομένα  και εντολές στον υπολογιστή με μορφή κειμένου. Εκτός από τα  πλήκτρα γραμμάτων, αριθμών και συμβόλων υπάρχουν και πλή-  κτρα για ειδικές λειτουργίες, π.χ. τα πλήκτρα F1 και Esc .  Ποντίκι  (Mouse)  Πήρε το όνομά του από το σχήμα του. Χρησιμοποιείται για τον έ-  λεγχο του δρομέα στην οθόνη, την επιλογή στοιχείων, τη μετακί-  νηση αρχείων και φακέλων και την εκτέλεση ενεργειών.  Σαρωτής  (Scanner)  Ηλεκτρονική συσκευή που ψηφιοποιεί   εικόνες ή έγγραφα .   Η ψη-  φιοποιημένη μορφή μπορεί να αποθηκευτεί, ή να επεξεργαστεί  από υπολογιστή.  Μικρόφωνο  (Microphone)  Λειτουργεί ως είσοδος ήχου για τον υπολογιστή. Ο ήχος μετα-  τρέπεται σε ψηφιακά δεδομένα που εισάγονται στον υπολογι-  στή για   επεξεργασία.  Βιντεοκάμερα  (Web Camera)   Μετατρέπει την εικόνα που δέχεται ως είσοδο σε ψηφιακά δε-  δομένα και τα αποστέλλει στον υπολογιστή για επεξεργασία.  Στυλό γραφίδα  (digital pen)  Η γραφίδα είναι ένα εργαλείο που μοιάζει με στυλό και   χρησιμο-  ποιείται σε tablet και υπολογιστές με οθόνη αφής.  Χειριστήριο  (joystick)  Τα χειριστήρια χρησιμοποιούνται συχνά στα βιντεοπαιχνίδια, και  συνήθως έχουν ένα ή περισσότερα πλήκτρα ,   τα οποία μπορούν  να αναγνωριστούν από τον υπολογιστή.  Barcode reader  ή  B arcode  scanner  Είναι συσκευή ανάγνωσης γραμμωτού ή ραβδωτού κώδικα  (barcode). Ο ραβδοκώδικας είναι ένα σύνολο παράλληλων ανι-  σόπαχων κάθετων γραμμών και αριθμών, το οποίο   περιέχει πλη-  ροφορίες για το προϊόν πάνω στο οποίο αναγράφεται. 
Πληροφορική   Το   υ λικό του   υ πολογιστή  28  2. 3 .2 Μονάδες   ε ξόδου  Για να έχει νόημα η επεξεργασία των δεδομένων, πρέπει να μπορούμε να πάρουμε τα αποτελέσματά τους από  τη μνήμη του υπολογιστή. Οι συσκευές στις οποίες αποτυπώνονται τα αποτελέσματα της επεξεργασίας ονο-  μάζονται   συσκευές εξόδου . Η οθόνη, ο εκτυπωτής και τα ηχεία είναι οι κυριότερες συσκευές εξόδου.  Οθόνη  (Monitor)  Σ’ αυτήν εμφανίζονται αποτελέσματα από τις διάφορες μορφές επε-  ξεργασίας που εκτελεί ο υπολογιστής. Υπάρχουν οθόνες διαφόρων με-  γεθών και κατηγοριών, ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιεί-  ται για την κατασκευή τους.  Εκτυπωτής  (Printer)  Μας βοηθάει να τυπώνουμε σε χαρτί τις πληροφορίες που επιλέ-  γουμε. Υπάρχουν   δύο   βασικές κατηγορίες εκτυπωτών: οι εκτυπωτές  laser   και   οι εκτυπωτές ψεκασμού μελάνης (inkjet) . Μια ειδική κατηγο-  ρία είναι οι τρισδιάστατοι (3 D )   εκτυπωτές .   Η τρισδιάστατη εκτύπωση  (3D printing ) είναι μια μέθοδος προσθετικής κατασκευής στην οποία  κατασκευάζονται αντικείμενα μέσω της διαδοχικής πρόσθεσης επάλ-  ληλων στρώσεων υλικού.   M πορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύ-  ποι υλικού, κυρίως κεραμικά και πολυμερή.  Ηχεία  (Speakers)   Με τα ηχεία ακούμε ήχους ή μουσική από τον υπολογιστή.  2. 3 .3 Μονάδες   ε ισόδου   -   ε ξόδου  Όταν μία συσκευή μπορεί να στέλνει και να δέχεται δεδομένα από τον υπολογιστή, τότε χαρακτηρίζεται συ-  σκευή 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).  Επίσης τις συναντάμε στα tablet και στα smartphones.  Οι συσκευές εισόδου και εξόδου μας δίνουν τη δυνατό-  τητα να επικοινωνούμε με τον υπολογιστή. Συνδέονται  με την Κεντρική Μονάδα του υπολογιστή, είτε με καλώ-  διο (ενσύρματα), είτε χωρίς καλώδιο (ασύρματα).  Τα δεδομένα που δίνουμε και οι πληροφορίες που παίρ-  νουμε από τον υπολογιστή, μπορούν να έχουν διάφορες  μορφές (π.χ. κείμενο, εικόνα ή ήχο). Ανάλογα με τη  μορφή τους ,   χρησιμοποιούμε και την κατάλληλη συ-  σκευή.  Εικόνα 2.3.   Οθόνες αφής 
Πληροφορική   Το   υ λικό του   υ πολογιστή  29  Δραστηριότητα 3  Επισκεφτείτε τη διεύθυνση :   https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1019   και υλοποιήστε την δραστη-  ριότητα   « Οι περιφερειακές συσκευές εισόδου και εξόδου » .  2. 4   Η μνήμη του υπολογιστή και τα αποθηκευτικά μέσα  Κεντρικό ρόλο στη λειτουργία του υπολογιστή έχει η μνήμη του. Η μνήμη ενός υπολογιστή αποτελείται από την  Κύρια Μνήμη   (η οποία περιέχει τη μνήμη RAM) και τα   αποθηκευτικά μέσα . Τα δεδομένα και οι κατάλληλες  για την επεξεργασία τους εντολές αποθηκεύονται προσωρινά στη μνήμη   RAM (Random Access Memory   –  Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης)   του υπολογιστή. Στη συνέχεια ,   γίνεται η επεξεργασία τους από την   Κεντρική  Μονάδα Επεξεργασίας , ανάλογα με τις εντολές που δίνουμε. Τα αποτελέσματα αποθηκεύονται και αυτά με  τη σειρά το υς προσωρινά στη μνήμη RAM. Μόλις, όμως, ο υπολογιστής σταματήσει να τροφοδοτείται με ηλε-  κτρικό ρεύμα ,   όλα τα στοιχεία που βρίσκονται στη μνήμη RAM χάνονται.  Για να μη χάσουμε τα στοιχεία αυτά, μπορούμε να τα αποθηκεύουμε σε ειδικές συσκευές, οι οποίες λέγονται:  «αποθηκευτικά μέσα»   (Πίνακας 2.1).  Με τη χρήση των αποθηκευτικών μέσων, τα δεδομένα και οι πληροφορίες διατηρούνται μόνιμα και μπορούμε  να έχουμε πρόσβαση σε αυτά, όποια στιγμή θέλουμε. Ο σχεδιασμός της λειτουργίας της μνήμης του υπολογι-  στή έχει αναλογίες με τον τρόπο που χρησιμοποιούμε οι   άνθρωποι τη μνήμη   μας   σε πολλές   μας   ενέργειες. Η  ανθρώπινη μνήμη έχει την ικανότητα να συγκρατεί τις πληροφορίες που δεχόμαστε και να τις επαναφέρει,  όποτε τις χρειαζόμαστε. Ωστόσο, οι πιο πολλές λησμονούνται και, για να μπορούμε να τις θυμηθούμε, όταν τις  χρειαστούμε, πολλές φορές τις καταγράφουμε στο χαρτί. Για παράδειγμα, συνηθίζουμε να καταγράφουμε σε  ένα ευρετήριο τα τηλέφωνα των φίλων μας ή σε ένα τετράδιο τις εργασίες που έχουμε να κάνουμε στο σπίτι  για το σχολείο.   Η διαδικασία αναζήτησης και εύρεσης της πληροφορίας ονομάζεται   ανάκτηση πληροφοριών .  Εκτός από πληροφορίες και δεδομένα ,   στα αποθηκευτικά μέσα αποθηκεύουμε και τις κατάλληλες εντολές για  τις περισσότερες λειτουργίες του υπολογιστή.  Δραστηριότητα 4  Να   αναζητήσετε στο   Δ ιαδίκτυο πληροφορίες για   τα βασικά μέσα αποθήκευσης και να τα συγκρίν ετε   βάσει  ταχύτητας, χωρητικότητας και κόστους.  Δραστηριότητα   5  Να αναζητήσετε στο   Δ ιαδίκτυο πληροφορίες για τις διαφορές των δίσκων   HDD   και   SSD . 
Πληροφορική   Το   υ λικό του   υ πολογιστή  30  Πίνακας 2.1.   Τα συνηθισμένα αποθηκευτικά μέσα  Σκληρός  Δίσκος (HDD)  (Hard Disk)  Οι σκληροί δίσκοι (Hard Disk Drives) χρησιμοποιούν περιστρεφόμενους  μαγνητικούς δίσκους για την   αποθήκευση δεδομένων. Παρέχουν μεγά-  λες χωρητικότητες (έως και αρκετά TB) με σχετικά χαμηλό κόστος. Ω-  στόσο, οι ταχύτητές τους είναι χαμηλότερες σε σύγκριση με τους SSDs ,  λόγω των μηχανικών μερών που περιέχουν.  Δίσκοι (SSD)  Στερεάς  Κατάστασης  Οι SSD (Solid State Drives) χρησιμοποιούν μνήμη flash για την αποθή-  κευση δεδομένων, χωρίς   μηχανικά   μέρη. Είναι πολύ πιο γρήγοροι, πιο  αθόρυβοι αλλά και πιο ακριβοί από τους HDDs .  Ψηφιακοί  Δίσκοι  (DVD, Blu - ray)  Αν και η χρήση τους έχει μειωθεί, τα   οπτικά μέσα ,   όπως τα CD, DVD και  Blu - ray ,   εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και  μεταφορά δεδομένων, ειδικά για τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας  και την αρχειοθέτηση.  Μνήμη   Φλας  (USB Flash  Drive, SD  card)  Τα USB flash drives και οι   κάρτες SD είναι μικρές, φορητές συσκευές α-  ποθήκευσης που χρησιμοποιούν μνήμη flash. Είναι ιδανικά για τη μετα-  φορά δεδομένων λόγω της φορητότητάς τους και των σχετικά υψηλών  ταχυτήτων τους. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε ψηφιακές φωτογραφικές  μηχανές, κινητά τη λέφωνα και άλλες συσκευές.  Αποθήκευση  στο νέφος  (Cloud  storage)  Η αποθήκευση στο νέφος (cloud storage) επιτρέπει στους χρήστες να  αποθηκεύουν δεδομένα σε απομακρυσμένους διακομιστές που διαχει-  ρίζονται πάροχοι υπηρεσιών (Google Drive, OneDrive,   Dropbox). Προ-  σφέρει ευελιξία, πρόσβαση από οπουδήποτε και δυνατότητα αυτόμα-  της εφεδρείας (backup). Εξαρτάται όμως από τη σύνδεση στο Διαδίκτυο.  2. 5   Είδη υπολογιστών  Με βάση το μέγεθος των δεδομένων που μπορούν να επεξεργαστούν, την ταχύτητα επεξεργασίας και άλλα  ειδικά τεχνικά χαρακτηριστικά, τα υπολογιστικά συστήματα μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής:  Υπερυπολογιστές (Super - Computers) : είναι οι πιο ισχυροί υπολογιστές στον κόσμο. Οι υπερυπολογιστές απο-  τελούνται συνήθως από συστοιχίες πολλών   επεξεργαστών οι οποίοι δουλεύουν παράλληλα και χρησιμοποιού-  νται σε μεγάλα εργαστήρια για την επίλυση εξαιρετικά δύσκολων και πολύπλοκων προβλημάτων ,   όπως   πολύ  απαιτητικές προσομοιώσεις (π.χ. της συμπεριφοράς των αστεριών ενός γαλαξία ή της ατμόσφαιρας σε πλανη-  τική κλίμακα), έρευνα για την κλιματική αλλαγή, κβαντική φυσική   κ.ά. 
Πληροφορική   Το   υ λικό του   υ πολογιστή  31  Εικόνα 2.4.   Ο υπερυπολογιστής Frontier   Εικόνα 2.5.   Ο πρώτος ελληνικός υπερυπολογιστής A.R.I.S.  Ο Frontier είναι   ένας από τους ταχύτερους   υπερυπολογιστ έ ς στον κόσμο με   ταχύτητα 1.206 exaF lops , δηλαδή  μπορεί να εκτελέσει περίπου   10 21   πράξεις το δευτερόλεπτο. Έχει 9.472 επεξεργαστές και βρίσκεται στο εθνικό  εργαστήριο του Oak Ridge του Τενεσί των ΗΠΑ.  Στην Ελλάδα έχουμε τον υπερυπολογιστή A.R.I.S. του Υπουργείου Παιδείας ,   Θρησκευμάτων και Αθλητισμού με  ταχύτητα 444 TeraFlops. Ωστόσο ,   τα επόμενα χρόνια ,   τον υπολογιστή αυτόν θα τον διαδεχθεί ο Δαίδαλος που  θα διαθέτει ισχύ άνω των 60 Peta F lops, δηλαδή θα είναι σε θέση να εκτελεί 60 τετράκις εκατομμύρια   πράξεις  το δευτερόλεπτο .  Μεγάλα Συστήματα (Mainframes):   Με το όρο mainframes αναφερόμαστε σε ι-  σχυρούς υπολογιστές που χρησιμοποιούνται κυρίως από μεγάλες επιχειρήσεις,  βιομηχανίες και οργανισμούς. Σε σχέση με τους υπερυπολογιστές έχουν μικρό-  τερο αριθμό επεξεργαστών, είναι μικρότερα συστήματα σε μέγεθος και υπο λογι-  στική ισχύ, αλλά αρκετά πιο ισχυρά από τους προσωπικούς υπολογιστές.   Στην  Εικόνα 2.6.   φαίνεται το mainframe z13 της IBM.  Εικόνα 2.6.   Mainframe z13  της IBM  Προσωπικοί   Υπολογιστές (Personal Computers):   Οι προσωπικοί υπολογιστές είναι η πιο ευρέως διαδεδομένη  κατηγορία υπολογιστών γενικού σκοπού. Είναι οι υπολογιστές που υπάρχουν σχεδόν σε κάθε σπίτι, γραφείο,  σχολείο ή επιχείρηση. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν ,   εκτός από τους υπολογιστές γραφείου (desktop) ,   και οι  φορητοί υπολογιστές (laptop, notebook, netbook, tablet, pda). Οι σύγχρονοι προσωπικοί υπολογιστές έχουν  σήμερα την τάση να μικραίνουν σε μέγεθος ,   αλλά να αυξάνεται η επεξεργαστική τους ισχύς και απόδοση. 
Πληροφορική   Το   υ λικό του   υ πολογιστή  32  Εικόνα 2. 7 .   (α) υπολογιστής γραφείου, (β) υπολογιστής γραφείου με ενσωματωμένη την ΚΜ Ε   στην οθόνη (All in One PC ) ,  (γ) φορητός υπολογιστής, (δ) παλάμης   -   pda και (ε) tablet  Υπολογιστές ενσωματωμένοι ειδικού σκοπού : Σήμερα οι περισσότερες συσκευές (οικιακές ή μη) ενσωματώ-  νουν υπολογιστές που εξυπηρετούν λειτουργίες ειδικού σκοπού. Τέτοιες συσκευές είναι τα έξυπνα τηλέφωνα,  οι παιχνιδομηχανές   κ.ά.   Η επεξεργαστική τους ισχύς είναι μικρότερη αυτών των προσωπικών υπολογιστών,  διαθέτουν περιορισμένους πόρους (π.χ. μνήμη RAM), ειδικά λειτουργικά συστήματα και συγκεκριμένες εφαρ-  μογές.  Εικόνα 2. 8 .   ( α ) έξυπνα τηλέφωνα, ( β )   παιχνιδομηχανές, (γ) οδηγός πλοήγησης GPS και (δ) έξυπνη τηλεόραση  Δραστηριότητα   6  Με την ολοκλήρωση του 2 ου   κεφαλαίου επισκεφτείτε το Μουσείο Πληροφορικής στη διεύθυνση :  https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/3129 .   Είναι μια δραστηριότητα εξερεύνησης σε περιβάλλον ει-  κονικής πραγματικότητας, που προσομοιώνει ένα τρισδιάστατο εικονικό μουσείο με εκθέματα από την επι-  στήμη των υπολογιστών.  (α)   (β) 
Τ Ο   Ε ΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ   Υ ΠΟΛΟΓΙΣΤΗ  Ενότητα   3  Το   ε σωτερικό του   υ πολογιστή  ---------------------------

Πληροφορική   Το εσωτερικό του   υ πολογιστή  35  35  35  Ενότητα 3. Το εσωτ ερικό του υ πολογιστή  3.1 Εισαγωγή  Οι υπολογιστές αποτελούνται από διάφορα μέρη. Με μια   πρώτη ματιά μπορούμε εύκολα να ξεχωρίσουμε τις  περιφερειακές συσκευές ενός υπολογιστή, όπως το πληκτρολόγιο και το ποντίκι. Στο εσωτερικό, όμως, της Κε-  ντρικής Μονάδας κρύβονται τα σημαντικότερα εξαρτήματά του.   Η περιέργεια να ανακαλύψουμε τι   βρίσκεται  στο εσωτερικό ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή είναι φυσική, ιδίως για όσους ενδιαφέρονται για την τεχνολογία  και τις δυνατότητές της. Πίσω από το περίβλημα ενός υπολογιστή κρύβεται ένας κόσμος από πολύπλοκα εξαρ-  τήματα και συστήματα, τα οποία συνεργά ζονται αρμονικά για να εκτελ ούν   τις καθημερινές μας εργασίες με  ταχύτητα και ακρίβεια.  Το εσωτερικό του ηλεκτρονικού υπολογιστή αποτελείται από βασικά εξαρτήματα που είναι απαραίτητα για τη  λειτουργία του. Ο κεντρικός επεξεργαστής (CPU) είναι ο "εγκέφαλος" του υπολογιστή, όπου πραγματοποιείται  η επεξεργασία των δεδομένων και η εκτέλεση των ε ντολών. Η μνήμη (RAM) λειτουργεί ως προσωρινός χώρος  αποθήκευσης δεδομένων, επιτρέποντας την ταχεία πρόσβαση σε πληροφορίες που χρησιμοποιούνται συχνά.  Η μητρική πλακέτα (motherboard) είναι το κύριο κύκλωμα ,   στο οποίο συνδέονται όλα τα υπόλοιπα εξαρτή-  ματα. Περιλαμβάνει τις θύρες εισόδου/εξόδου, τους διαύλους δεδομένων, και τις υποδοχές για την τοποθέ-  τηση της μνήμης και του επεξεργαστή. Οι μονάδες αποθήκευσης, όπως οι σκληροί δίσκοι (HDD) και οι δίσκοι  στερεάς   κατάστασης (SSD), παρέχουν τον χώρο για την αποθήκευση των δεδομένων και των εφαρμογών.  Η κάρτα γραφικών (GPU) είναι υπεύθυνη για την επεξεργασία των γραφικών και την απόδοση της εικόνας στην  οθόνη. Άλλα σημαντικά εξαρτήματα περιλαμβάνουν την τροφοδοσία (PSU), η οποία παρέχει την απαραίτητη  ενέργεια στα υπόλοιπα εξαρτήματα, και το σύστημα ψύξ ης, το οποίο διατηρεί τη θερμοκρασία σε ασφαλή  επίπεδα, εξασφαλίζοντας την ομαλή λειτουργία του υπολογιστή.  Σε αυτό το κεφάλαιο, θα εξερευνήσουμε κάθε ένα από αυτά τα εξαρτήματα, εξετάζοντας τον ρόλο τους, τη  λειτουργία τους και τον τρόπο με τον οποίο συνεργάζονται ,   για να δημιουργήσουν ένα αποδοτικό και αξιόπιστο  υπολογιστικό σύστημα.  Με την κατανόηση του εσωτερικού ενός   υπολογιστή, θα είμαστε σε θέση να εκμεταλλευτούμε πλήρως τις δυ-  νατότητές του, να επιλύουμε προβλήματα ,   και να πραγματοποιούμε βελτιώσεις που θα αυξήσουν την απόδοση  και τη διάρκεια ζωής του συστήματός μας.  3.2 Ο προσωπικός υπολογιστής εσωτερικά  Οι υπολογιστές αποτελούνται από πολλά ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Κάθε εξάρτημα έχει ειδικό ρόλο στη λει-  τουργία του υπολογιστή. Όλα όμως έχουν σχεδιαστεί για να   συνεργάζονται, έτσι ώστε ο υπολογιστής να λει-  τουργεί ως ενιαίο σύνολο (υπολογιστικό σύστημα). Η γνώση, σε ένα πρώτο επίπεδο, της λειτουργίας των μερών  του υπολογιστή είναι σημαντική, γιατί έτσι μπορούμε να τον χειριστούμε καλύτερα, αλλά και να κάνουμε πιο  ασφαλή και αποδοτική την εργασία μας. 
Πληροφορική   Το εσωτερικό του   υ πολογιστή  36  36  36  Αν ανοίξουμε την Κεντρική Μονάδα ενός προσωπικού υπολογιστή, μπορούμε να παρατηρήσουμε τα διάφορα  εσωτερικά του μέρη (Εικόνα 3.1).  Εικόνα 3.1.   Η Κεντρική Μονάδα και τα κυριότερα μέρη στο εσωτερικό της.  Ας δούμε μια σύντομη περιγραφή για τα πιο σημαντικά από αυτά.  Εικόνα 3.2.   Τροφοδοτικό  Τροφοδοτικό:   Το τροφοδοτικό (PSU) αποτελεί ένα βασικό εξάρτημα του υπολο-  γιστή, παρέχοντας την απαραίτητη ισχύ σε όλα τα υπόλοιπα μέρη του συστήμα-  τος. Λειτουργεί ως μετασχηματιστής, λαμβάνοντας την ηλεκτρική ενέργεια από  την πρίζα και μετατρέποντάς την στις σωστές τάσε ις και ρεύματα για τα διάφορα  εξαρτήματα, όπως η μητρική πλακέτα, ο επεξεργαστής, η κάρτα γραφικών, η  μνήμη RAM, οι σκληροί δίσκοι και οι ανεμιστήρες. Όλες οι συσκευές στο εσωτε-  ρικό του υπολογιστή συνδέονται   στο τροφοδοτικό   άμεσα, με καλώδια, ή   έμμεσα,  μέσω κάποιας άλλης συσκευής.  Μητρική πλακέτα (motherboard):   Είναι συνήθως το πιο μεγάλο εξάρτημα (πλακέτα) στο εσωτερικό του υπο-  λογιστή. Το όνομά της οφείλεται στο ότι τα περισσότερα εξαρτήματα του υπολογιστή είναι τοποθετημένα πάνω  της ή συνδέονται σ’ αυτή. Είναι υπεύθυνη για τη διασύνδεση και την επικοινωνία όλω ν των εξαρτημάτων του 
Πληροφορική   Το εσωτερικό του   υ πολογιστή  37  37  37  συστήματος, εξασφαλίζοντας τη σωστή λειτουργία και απόδοση του υπολογιστή. Σε πολλές σύγχρονες μητρι-  κές πλακέτες ενσωματώνονται διάφορες εσωτερικές κάρτες, όπως η κάρτα ήχου, η κάρτα   γραφικών   ή η κάρτα  δικτύου .  Κύρια Στοιχεία της   μ ητρικής   π λακέτας:  Υποδοχή CPU (CPU Socket):   Η υποδοχή όπου το-  ποθετείται ο κεντρικός επεξεργαστής.  Υποδοχές RAM (Memory Slots) : Θέσεις για την  τοποθέτηση των μονάδων μνήμης RAM.  Chipset : Το σύνολο ολοκληρωμένων κυκλωμάτων  που διαχειρίζονται τη ροή δεδομένων μεταξύ του  επεξεργαστή, της μνήμης και των περιφερειακών  συσκευών.  BIOS/UEFI : Το βασικό σύστημα εισόδου/εξόδου ή  Unified Extensible Firmware Interface είναι το λο-  γισμικό που εκκινεί τον υπολογιστή και παρέχει  βασικές ρυθμίσεις για το σύστημα.  Υποδοχές Επέκτασης:   (Expansion Slots): Υποδο-  χές   όπως   PCIe   (Peripheral   Component   Inter -  connect Express) για τη σύνδεση καρτών γραφι-  κών, καρτών ήχου, δικτυακών καρτών και άλλων  περιφερειακών.  Τροφοδοσία (Power Connectors):   Σύνδεσμοι για  την παροχή ρεύματος στη μητρική πλακέτα και τα  συνδεδεμένα εξαρτήματα.  Εικόνα 3.3.   Μητρική Πλακέτα (Mother Board)  Συνδέσεις Αποθήκευσης : Θύρες όπως SATA (Serial ATA)  και M.2 για τη σύνδεση σκληρών δίσκων.  Θύρες I/O:   Θύρες εισόδου/εξόδου για τη σύνδεση περι-  φερειακών συσκευών, όπως USB, HDMI, Ethernet, audio  jacks, κ.λπ.  Επεξεργαστής ή Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ή Κ.Μ.Ε. (Central Processing Unit ή C.P.U.):   Είναι το πιο ση-  μαντικό εξάρτημα, καθώς είναι υπεύθυνο για τις κυριότερες επεξεργασίες που γίνονται στον υπολογιστή. Όλα  τα δεδομένα μεταφέρονται από την Κύρια Μνήμη στον επεξεργαστή, ώστε να γίνει η απαραίτητη επεξεργασία  τους σύμφωνα με τις εντολές μας.   Μετά την επεξεργασία τους τα δεδομένα επιστρέφουν και τοποθετούνται  προσωρινά στην Κύρια Μνήμη του υπολογιστή.  Εικόνα 3.4.   Επεξεργαστής ή Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ή Κ.Μ.Ε μαζί με την ψύκτρα 
Πληροφορική   Το εσωτερικό του   υ πολογιστή  38  38  38  Η Κ.Μ.Ε. είναι τοποθετημένη πάνω στη μητρική πλακέτα και, επειδή θερμαίνεται πολύ κατά τη λειτουργία της,  χρειάζεται έναν ανεμιστήρα για να την ψύχει. Πολλοί τη χαρακτηρίζουν ως «εγκέφαλο» του υπολογιστή και με  βάση αυτή αποτιμώνται ,   συνήθως ,   η ταχύτητα και οι δυνατότητες του υπολογιστή που χρησιμοποιούμε. Καθώς  η τεχνολογία συνεχώς εξελίσσεται, η ταχύτητα επεξεργασίας της Κ.Μ.Ε. γίνεται ολοένα και μεγαλύτερη.  Εικόνα 3.5.   (α) Socket επεξεργαστών της Intel, (β) Socket επεξεργαστών της AMD (γ) Ψύκτρα Επεξεργαστή  Κύρια Μνήμη:   Είναι η μνήμη στην οποία τοποθετούνται δεδομένα και εντολές, πριν σταλούν στον επεξεργα-  στή ,   καθώς και αμέσως μετά την επεξεργασία. Είναι απαραίτητη για κάθε υπολογιστή. Μπορεί να διακριθεί σε  RAM   και   ROM .  RAM ή Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης (Random   Access Memory) : Είναι η μνήμη που χρησιμοποιείται περισ-  σότερο στον υπολογιστή. Οποιοδήποτε πρόγραμμα χρησιμοποιήσουμε ή οποιαδήποτε εργασία κάνουμε απο-  θηκεύεται προσωρινά στη μνήμη αυτή. Αποτελείται από ολοκληρωμένα κυκλώματα (τσιπ - chip) τα οποία τοπο-  θετούνται στη μητρι κή πλακέτα σε μορφή μικρής κάρτας ,   που ονομάζεται κάρτα μνήμης. Κάθε κάρτα μνήμης  έχει συγκεκριμένη χωρητικότητα ,   που μετριέται σε GB. Η απόδοση ενός υπολογιστή μπορεί να βελτιωθεί, αν  αυξηθεί το μέγεθος της   μνήμης RAM   προσθέτοντας επιπλέον κ άρτες μνήμης. Η   μνήμη RAM , όμως, έχει ένα  μεγάλο μειονέκτημα: οτιδήποτε περιέχει χάνεται μόλις διακοπεί η τροφοδοσία του υπολογιστή   με ηλεκτρικό  ρεύμα. Για το ν   λόγο αυτό ν   χρειαζόμαστε κάποιο αποθηκευτικό μέσο που να αποθηκεύει μόνιμα τις εργασίες  μας,   όπως,   για παράδειγμα ,   το ν   σκληρό δίσκο.  Εικόνα 3.6.   Μνήμη RAM  ROM ή Μνήμη μόνο για Ανάγνωση (Read Only Memory):   Είναι μνήμη μικρής ,   σχετικά ,   χωρητικότητας, στην  οποία έχουν αποθηκευτεί μόνιμα πληροφορίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συγκεκριμένες περιπτώ-  σεις. Στη   ROM   βρίσκεται το λογισμικό με το όνομα   BIOS   (B asic   I nput   O utput   S ystem ) . Το λογισμικό αυτό είναι  υπεύθυνο να εκτελέσει ,   κατά την εκκίνηση του υπολογιστή ,   ελέγχους σχετικούς με τη σωστή λειτουργία των 
Πληροφορική   Το εσωτερικό του   υ πολογιστή  39  39  39  τμημάτων του και ,   στη συνέχεια ,   να «φορτώσει» το Λειτουργικό Σύστημα από κάποιο αποθηκευτικό μέσο στη  μνήμη RAM.  Εικόνα 3.7.   Μνήμη RΟM  3.3 Εσωτερικές   κ άρτες  Στο εσωτερικό του υπολογιστή εκτός από τον επεξεργαστή, τη μνήμη και τη μητρική πλακέτα, υπάρχει ένα  πλήθος από ηλεκτρονικές κάρτες. Μερικές από αυτές είναι απαραίτητες για τη λειτουργία του υπολογιστή,   ενώ  άλλες απλώς μας παρέχουν πρόσθετες δυνατότητες. Ας δούμε τις πιο σημαντικές από αυτές:  Κάρτα Οθόνης ή  Κάρτα Γραφικών  (Graphics Card)  Η κάρτα οθόνης είναι απαραίτητη για κάθε υπολογιστή και  επεξεργάζεται το σήμα που στέλνεται στην οθόνη του υπο-  λογιστή. Κάθε κάρτα οθόνης περιέχει δικό της επεξεργαστή  και μνήμη, ώστε να μη χρησιμοποιεί τα αντίστοιχα του υπο-  λογιστή.  Κάρτα Ήχου  (Sound Card)  Είναι απαραίτητη για την αναπαραγωγή των ήχων και της  μουσικής που ακούμε από τα ηχεία τα οποία είναι συνδε-  δεμένα με τον υπολογιστή. Σε   α υτή συνδέεται το μικρό-  φωνο.  Κάρτα Δικτύου  (Network Card)  Είναι απαραίτητη όταν θέλουμε να συνδέσουμε τον   υπολο-  γιστή μας με άλλους υπολογιστές που βρίσκονται σε δίκτυο.  Κάρτες επέκτασης:   Οι κάρτες επέκτασης συνδέονται στις υποδοχές επέ-  κτασης της μητρικής πλακέτας ενός υπολογιστή για να προσθέσουν ή να  επεκτείνουν τις λειτουργίες του συστήματος. Αυτές οι κάρτες επιτρέπουν  στους χρήστες να αναβαθμίσουν ή να προσαρμόσουν το σύστημ ά   τους με  επιπλέον δυνατότητες και συνδεσιμότητα, όπως η κάρτα τηλεόρασης ή οι  κάρτες επέκτασης νέων τύπων θυρών (Thunderbolt). 
Πληροφορική   Το εσωτερικό του   υ πολογιστή  40  40  40  Δραστηριότητα   1  Επισκεφτείτε τη διεύθυνση :   https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/954 ,   και υλοποιήστε τη δραστηριό-  τητα   « Μητρική Πλακέτα » .  Δραστηριότητα   2  Επισκεφτείτε τη διεύθυνση :   https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/10559 ,   και υλοποιήστε τη δραστη-  ριότητα   « Η μητρική πλακέτα και τα εξαρτήματά   της» .  Δραστηριότητα   3  Να αναζητήσετε στο   Δ ιαδίκτυο πληροφορίες για τους επεξεργαστές και τη μνήμη του υπολογιστή   Frontier .  3.4 Θύρες   σ ύνδεσης  Αν παρατηρήσετε την Κεντρική Μονάδα του υπολογιστή, στο πίσω μέρος θα δείτε κάποια καλώδια να είναι  συνδεδεμένα σε υποδοχές. Τα   καλώδια αυτά καταλήγουν στην άλλη τους άκρη σε συσκευές, όπως το ποντίκι,  το πληκτρολόγιο ή ο εκτυπωτής. Ο υπολογιστής έχει αυτές τις υποδοχές, που ονομάζουμε θύρες, για να συν-  δέεται με άλλες εξωτερικές συσκευές. Στην πραγματικότητα, οι θύρες βρίσκονται εν σωματωμένες στις εσωτε-  ρικές κάρτες. Υπάρχουν διαφορετικές θύρες ανάλογα με τις δυνατότητες που μας προσφέρουν. Μερικές από  αυτές είναι οι :  ●   Θύρα PS/2 .   Γ ια σύνδεση πληκτρολογίου ή ποντικιού σε παλαιότερες μητρικές πλακέτες. Στις σύγχρονες  μητρικές πλακέτες έχουν καταργηθεί.  ●   Θύρα   USB . Οι υποδοχές USB (Universal Serial Bus   - Ενιαίος Σειριακός Δίαυλος)   χρησιμοποιούνται ευρέως  για τη σύνδεση πληθώρας περιφερειακών συσκευών, όπως ποντίκια, πληκτρολόγια, εκτυπωτές, εξωτερι-  κούς σκληρούς δίσκους και μνήμες USB. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι περιλαμβάνουν USB - A, USB - B, USB - C  και micro - USB.   Υπάρχουν διάφορες εκδόσεις ,   όπως USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 και USB 3.2, που διαφέρουν  στην ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων .  ●   Θύρα Ethernet   (RJ - 45) .   Γ ια σύνδεση του υπολογιστή σε ένα τοπικό δίκτυο (αν υπάρχει η θύρα αυτή στη  μητρική πλακέτα, καταλαβαίνουμε ότι η μητρική πλακέτα ενσωματώνει την κάρτα δικτύου).   Υποστηρίζουν  διάφορα πρότυπα ,   όπως 10/100/1000 Mbps και πλέον 10 Gbps. 
Πληροφορική   Το εσωτερικό του   υ πολογιστή  41  41  41  ●   Θύρα   eSATA   ( external   Serial   ATA ) .   Γ ια   τη   σύνδεση συσκευών αποθήκευσης (σκληρός δίσκος, οδηγός οπτι-  κού δίσκου) εξωτερικά ,   χωρίς να απαιτείται το άνοιγμα του κουτιού της Κ.Μ .Ε.   και η διασύνδεση της συ-  σκευής εσωτερικά σε αυτή.  ●   Θύρ ες   Audio .   Περιλαμβάνουν τις εξόδους ακουστικών (line - out),   τις   εισόδους μικροφώνου (line - in) και   τις  θύρες συνδυασμένων λειτουργιών.  ●   Θύρα   VGA   (Video Graphics Array) .   Παλαιότερη θύρα βίντεο που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση αναλο-  γικών οθονών .   Υποστηρίζουν ανάλυση έως 1080p, αλλά η ποιότητα είναι   χαμηλότερη σε σύγκριση με τις  σύγχρονες θύρες ψηφιακού σήματος.  ●   Θύρα   DVI   (Digital Video Interface) .   Γ ια   τη   σύνδεση συσκευών απεικόνισης υψηλής ανάλυσης. Το πλεονέ-  κτημ α   της DVI είναι ότι δεν υπάρχουν απώλειες ποιότητας σε μετατροπές από αναλογικό σε ψηφιακό  σήμα και αντίστροφα .  ●   Θύρα   HDMI   (High Definition Multimedia Interface).   Χρησιμοποιείται   για   την   ψηφιακή μετάδοση   ήχου και  εικόνας υψηλής ευκρίνειας (HD) ή 4K σε οθόνες, προβολείς και τηλεοράσεις. Προσφέρει καλύτερη ποιό-  τητα εικόνας και ήχου σε σύγκριση με παλαιότερες θύρες όπως VGA ή DVI.  ●   Θύρα DisplayPort .   Χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του υπολογιστή σε οθόνες και προβολείς, παρέχοντας  υψηλής ποιότητας βίντεο και ήχο. Μοιάζει πολύ με τη θύρα HDMI. Υποστηρίζει ανάλυση 4K και υψηλότε-  ρες, καθώς και πολυκάναλο ήχο.  Εικόνα 3.8.   Υποδοχές (θύρες) διασύνδεσης εξωτερικών περιφερειακών συσκευών μιας σύγχρονης μητρικής πλακέτας.  Δραστηριότητα   4  Επισκεφτείτε τη διεύθυνση :   https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/616 ,   και υλοποιήστε τη δραστηριό-  τητα   « Σύνδεση περιφερειακών συσκευών » . 
Πληροφορική   Το εσωτερικό του   υ πολογιστή  42  42  42  3.5 Ερωτήσεις  Ε.1 :   Να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις :  1. Για ποιες λειτουργίες είναι υπεύθυνο το τροφοδοτικό;  2. Ποια είναι τα είδη της   κύριας μνήμης;  3. Τι αποθηκεύεται στη μνήμη ROM;  4. Γιατί πρέπει να αποθηκεύουμε τις εργασίες μας σε κάποιο αποθηκευτικό μέσο;  5. Τι συνδέουμε στη μητρική πλακέτα;  6. Γιατί είναι απαραίτητη η κάρτα γραφικών;

Transcript for:Κατανόηση Υλικού Υπολογιστή

Transcript for:
Κατανόηση Υλικού Υπολογιστή