Εισαγωγή

Ο Η/Υ είναι μία μηχανή που εκτελεί μαθηματικές και λογικές εργασίες με καταπληκτική ακρίβεια και ταχύτητα. Έχει δύο μεγάλα πλεονεκτήματα:

1. μπορεί να αποθηκεύσει τεράστιες ποσότητες πληροφοριών και
2. μπορεί να τις επεξεργαστεί με επίσης καταπληκτικά μεγάλη ταχύτητα

Αν κάποιος θέλει να κατανοήσει πως δουλεύει ο υπολογιστής μια καλή αρχή θα ήταν αν το μελετούσε εκ των έσω. Τι δηλαδή υπάρχει στο εσωτερικό του υπολογιστή, ποια είναι τα μέρη που τον συνθέτουν και τα οποία υπό κανονικές συνθήκες δουλεύουν αδιάκοπα για μας και τι δυνατότητες μπορούν να προσφέρουν. Σ’ αυτό το σημείο θα προσπαθήσουμε να κάνουμε μια γρήγορη παρουσίαση των κυριοτέρων μερών ενός σύγχρονου «προσωπικού» ηλεκτρονικού υπολογιστή και θα δούμε πώς αυτός λειτουργεί ως ένα μικρό δίκτυο, πως δηλαδή επικοινωνούν όλα τα «μέρη» του μεταξύ τους.

Τα λογικά μέρη ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή

1. Αν πρόκειται να επεξεργαστούμε μία ποσότητα πληροφορίας (πράγμα το οποίο είναι ο κύριος λόγος ύπαρξης των υπολογιστών), είναι ζωτικής σημασίας να μπορούμε να εισάγουμε στο μηχάνημα τα δεδομένα της επεξεργασίας. Άρα όλοι οι Η/Υ πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με ένα λειτουργικό μέρος που να χρησιμεύει ως τρόπος εισαγωγής πληροφοριών
2. Η επεξεργασία της πληροφορίας είναι ανούσια, αν δεν μπορούμε να δούμε τα αποτελέσματά της. Έτσι όλοι οι Η/Υ πρέπει να έχουν ένα λειτουργικό μέρος που χρησιμεύει ως τρόπος εξόδου της επεξεργασμένης πληροφορίας
3. Υπάρχουν τμήματα (μέρη) που αναλαμβάνουν την επεξεργασία των δεδομένων. Αυτό είναι το πιο βασικό μέρος ενός Η/Υ
4. Δεν θα μπορούσαμε να επεξεργαστούμε τις πληροφορίες αν αυτές απλά διέρχονταν από το μηχάνημα. Έτσι χρειάζεται ένα μέρος όπου τα δεδομένα αποθηκεύονται είτε προσωρινά είτε μόνιμα, τα αποθηκευτικά μέσα. Επιπλέον τα μέσα αποθήκευσης έχουν ακόμα ένα λόγο ύπαρξης. Ο υπολογιστής είναι ανάγκη να “ξέρει τι πρέπει να κάνει”. Έτσι οι οδηγίες που χρησιμεύουν για τη λειτουργία του είναι ένα είδος πληροφορίας που πρέπει να αποθηκευτεί σε συγκεκριμένη θέση
5. Τέλος, πρέπει να υπάρχει κάτι που να ελέγχει τι κάνουν τα υπόλοιπα μέρη. Αν παραλείψουμε αυτό τότε έχουμε κάτι που απλά μοιάζει με Η/Υ. Έχει ότι χρειάζεται για να κάνει οτιδήποτε αλλά όχι “εγκέφαλο” για να του πει πότε να κάνει τι.

Συνοπτικά ένας υπολογιστής έχει: α) Τα μέσα για να δεχθεί πληροφορίες, να τις εξάγει, να τις αποθηκεύσει, να τις επεξεργαστεί και β) Ένα μέρος που διευθύνει τις παραπάνω λειτουργίες.

Πληροφορίες εκ των έσω :

• Μητρική πλακέτα: Πρόκειται για την κεντρική πλακέτα (βάση επάνω στην οποία τοποθετούνται μια σειρά από βασικά ηλεκτρονικά κυκλώματα) του υπολογιστή μας επάνω στην οποία είναι συνδεδεμένα ή καταλήγουν τα υπόλοιπα εξαρτήματα. Υποστηρίζει όλες τις λειτουργίες που γίνονται πιθανό πρόβλημα σ' αυτή επηρεάζει άμεσα όλο το σύστημα. Είναι κατά κάποιο τρόπο ο "σκελετός" επάνω στον οποίο χτίζεται ο ηλεκτρονικός υπολογιστής
• Επεξεργαστής: Είναι ο "εγκέφαλος" του συστήματός μας όπου εκεί εκτελούνται και επεξεργάζονται όλες οι εντολές που εμείς δίνουμε. Όσο πιο γρήγορος είναι τόσο το καλύτερο. Ο επεξεργαστής τοποθετείται επάνω στη μητρική πλακέτα και σχεδόν πάντα συνοδεύεται από το σχετικό σύστημα ψύξεως (ανεμιστήρας), διότι κατά την λειτουργία του εκλύονται σημαντικά ποσά θερμότητας και έτσι ανεβαίνει πολύ τη θερμοκρασία του συστήματος
• Μνήμη: Συστατικό απαραίτητο για τη λειτουργία επεξεργαστή. Η μνήμη επιτρέπει στο σύστημα την ταυτόχρονη επεξεργασία πολλών εντολών. Έχει άμεση επίπτωση στο χρόνο που χρειάζεται για την πραγματοποίησή τους. Πρόκειται για μικρού μεγέθους ειδικά ολοκληρωμένα ηλεκτρονικά κυκλώματα (τσιπς) που τοποθετούνται επάνω στη μητρική πλακέτα
• Ο σκληρός δίσκος: Είναι το μέρος όπου είναι αποθηκευμένα τα ψηφιακά αρχεία τα οποία είναι απαραίτητα τόσο για την έναρξη λειτουργίας του υπολογιστή, όσο και για πολλές ενδιάμεσες ή τελικές εργασίες. Ονομάζεται έτσι γιατί πρόκειται όντως για ένα δίσκο, ο οποίος περιστρέφεται με μεγάλη ταχύτητα επιτρέποντάς τη γρήγορη πρόσβαση σε όλα τα δεδομένα
• Κάρτα οθόνης: Πρόκειται για μια κάρτα, τοποθετημένη επάνω στη μητρική πλακέτα, η οποία ελέγχει τα πάντα σχετικά με την επικοινωνία του υπολογιστή με την οθόνη. Υποστηρίζει τα χρώματα, την ανάλυση και την ποιότητα της εικόνας που βλέπουμε
• Κάρτα ήχου: Άλλη μια κάρτα τοποθετημένη επάνω στη μητρική πλακέτα, η οποία φροντίζει για τη σωστή απόδοση των ήχων που παράγονται από τη χρήση του ηλεκτρονικού υπολογιστή.
• Μόντεμ: Είναι το εξάρτημα που μας δίνει πρόσβαση στο τηλεφωνικό δίκτυο και εξασφαλίζει την επικοινωνία με τον έξω κόσμο π.χ. άλλους υπολογιστές ή το διαδίκτυο. Κυκλοφορεί σε δύο τύπους, το εσωτερικό και το εξωτερικό. Το εσωτερικό είναι με μορφή κάρτας που τοποθετείται επάνω στη μητρική πλακέτα, ενώ στο πίσω μέρος της, έχει είσοδο για καλώδιο τηλεφώνου. Το εξωτερικό είναι ακριβώς το ίδιο πράγμα μέσα σε συσκευασία ξεχωριστής συσκευής, με δικό της τροφοδοτικό ρεύματος, κουμπιά λειτουργίας έναρξης και τερματισμού λειτουργίας (on / off) και καλώδια εξωτερικής σύνδεσης με τον υπολογιστή
• Οδηγός δισκέτας: Πρόκειται για μια συσκευή η οποία είναι υπεύθυνη για να διαβάζει από και να γράφει δεδομένα σε ειδικές δισκέτες. Παίζει δηλαδή με απλά λόγια το ρόλο ενός "κασετόφωνου" που διαβάζει ή γράφει δεδομένα (αντίστοιχα παίζει μουσική ή ηχογραφεί).
• Οδηγός cd rom: Πασίγνωστο σε όλους από τα ανάλογα δισκάκια μουσικής και απαραίτητο συστατικό κάθε υπολογιστή. Παίζει τον ίδιο ρόλο με τον οδηγό της δισκέτας, έχει πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητας και συνήθως μπορούμε μόνο να διαβάσουμε από το δισκάκι χωρίς να έχουμε τη δυνατότητα να γράψουμε. Υπάρχουν όμως και συσκευές που επιτρέπουν τις εγγραφές σε CD.
• Τροφοδοτικό ρεύματος: Αυτή η συσκευή είναι η "καρδιά" του συστήματός μας. Τροφοδοτεί όλα τα επιμέρους εξαρτήματα με το απαραίτητο για τη λειτουργία τους ηλεκτρικό ρεύμα. Βρίσκεται στο πίσω μέρος του υπολογιστή και σε αυτό καταλήγει το καλώδιο του ρεύματος. Συνδέεται άμεσα με την μητρική πλακέτα κι από εκεί με τις υπόλοιπες συσκευές που το έχουν ανάγκη
• Θύρες επικοινωνίας: Πρόκειται για τις εισόδους και εξόδους που βρίσκουμε στο πίσω μέρος του υπολογιστή και σε αυτές συνδέουμε διάφορες εξωτερικές συσκευές όπως σαρωτή (scanner), εκτυπωτή, οθόνη, modem, ηχεία κ.α. Υπάρχουν σε διάφορους τύπους όπως σειριακές, παράλληλες ή και USB και οι ταχύτητες επικοινωνίας που προσφέρουν ποικίλουν ανάλογα. Πιο σύγχρονη από τις παραπάνω θεωρείται η USB θύρα με ανάλογα πλεονεκτήματα σε ταχύτητες πρόσβασης δεδομένων

Περιφερειακά :

Μονάδες εισόδου :

• Πληκτρολόγιο: Απαραίτητο για την εισαγωγή στοιχείων στον υπολογιστή κειμένων ή και εντολών
• Ποντίκι: Πήρε την ονομασία της από το σχήμα της και το καλώδιο που (ως ουρά ποντικιού) το συνδέει με τον υπολογιστή. Είναι υπεύθυνο για την μετακίνηση του δείκτη, αυτό το μικρό βελάκι δηλαδή που μας επιτρέπει να ελέγχουμε διάφορες λειτουργίες των προγραμμάτων, πηγαίνοντας το επάνω στο κατάλληλο σημείο και κάνοντας κλικ
• Σαρωτής : Είναι η συσκευή με την οποία μπορούμε να εισάγουμε στον Η/Υ εικόνες ή ακόμα και έγγραφα για να τα επεξεργαστούμε
• Βιντεοκάμερα : Χρησιμοποιείτε για την εισαγωγή ακολουθιών βίντεο
• Μικρόφωνο : Είναι το μέσο εκείνο με το οποίο μπορούμε να εισάγουμε ήχους

Μονάδες εξόδου :

• Οθόνη: Χωρίς αυτή δεν θα μπορούσε κανείς να διαβάζει κείμενα. Η οθόνη στην ουσία μεταφέρει την κατάσταση που επικρατεί στο εσωτερικό του υπολογιστή σε μορφή κατανοητή από εμάς μπροστά στα μάτια μας και μας δίνει τη δυνατότητα να την κατανοήσουμε και να την ελέγξουμε. Οπτικοποιεί δηλαδή τις λειτουργίες του υπολογιστή. Κυκλοφορούν οθόνες σε διάφορα μεγέθη (μετρώντας σε ίντσες), αναλύσεις και τύπους
• Εκτυπωτής : Είναι η συσκευή εκείνη που δίνει την δυνατότητα να εκτυπώσουμε κείμενο, φωτογραφίες κ.τ.λ. Υπάρχουν διάφορα είδη εκτυπωτών (π.χ. inkjet, laser, ακίδων κ.τ.λ.)
• Μεγάφωνα : Είναι συσκευές που χρησιμοποιούνται για την έξοδο του ήχου

Αφού κατανοήσαμε τα μέρη από τα οποία αποτελείται ένα Η/Υ ας επιχειρήσουμε να δούμε μερικές ειδικότερες πληροφορίες που θα μας επιτρέψουν να κατανοήσουμε ότι ο Η/Υ είναι στην πραγματικότητα ένα ειδικό τοπικό δίκτυο επί μέρους συνεργαζομένων συσκευών (μερών).

Μητρική πλακέτα :

Είναι η βάση ενός σύγχρονου υπολογιστικού συστήματος. Αν ο επεξεργαστής είναι το "μυαλό" του υπολογιστή, τότε θα μπορούσαμε να πούμε ότι η μητρική πλακέτα είναι το "κεντρικό νευρικό σύστημα". Τα κυριότερα μέρη μιας μητρικής πλακέτας είναι:

• Το σύνολο των ειδικών ολοκληρωμένων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων (Chipset) του συστήματος και οι αντίστοιχοι ελεγκτές
• Οι Δίαυλοι του υπολογιστή
• Το βασικό Σύστημα Εισόδου/ Εξόδου (BIOS)
• Η Κρυφή μνήμη
• Οι Πόροι του συστήματος

Δίαυλοι υπολογιστή :

Οι δίαυλοι του υπολογιστή είναι βασικά λεωφόροι δεδομένων πάνω στη μητρική πλακέτα Είναι ηλεκτρικοί δίαυλοι μέσω των οποίων, επικοινωνούν τα διάφορα μέρη του υπολογιστή. Το φυσικό μέρος των διαύλων, αυτό που εμείς βλέπουμε όταν κοιτάξουμε μέσα στη μητρική πλακέτα, είναι ένα σύνολο από υποδοχές στο πίσω μέρος του υπολογιστή, στις οποίες τοποθετούμε την κάρτα γραφικών, την κάρτα ήχου και τις άλλες τις κάρτες του συστήματος. Μέσω των διαύλων αυτών η κάρτα γραφικών παίρνει πληροφορίες από τον επεξεργαστή, ο επεξεργαστής αποθηκεύει δεδομένα στο σκληρό δίσκο, κτλ.

Κατά την εκτέλεση των προγραμμάτων πρέπει να γίνει μεταφορά δεδομένων από και προς τη μνήμη. Αυτό γίνεται μέσω των αποκαλούμενων διαύλων ή αρτηριών (Busses). Γενικότερα, η επικοινωνία όλων των συσκευών του υπολογιστή γίνεται μέσω διαύλων. Ένας δίαυλος είναι στην πραγματικότητα ένας δίαυλος επικοινωνίας, δια μέσου του οποίου ρέει η πληροφορία μεταξύ δύο ή περισσοτέρων συσκευών. Πάνω σε ένα δίαυλο υπάρχουν σημεία πρόσβασης, ή χώροι στους οποίους μπορούν να συνδεθούν οι διάφορες συσκευές προκειμένου να γίνουν μέλη του διαύλου. Τα μέλη μπορούν να στείλουν και να λάβουν πληροφορίες. Υπάρχουν τρεις τύποι διαύλων: α) δίαυλος διευθύνσεων β) δίαυλος δεδομένων και γ) δίαυλος ελέγχου. Οι δίαυλοι αυτοί απαρτίζονται από διάφορες γραμμές, σε κάθε μία από τις οποίες μπορεί να περάσει ένα ηλεκτρικό σήμα, που πάντα αντιστοιχεί σε ένα δυαδικό σύμβολο "0" ή "1". Όταν η μονάδα ελέγχου θέλει να ανακαλέσει ένα δεδομένο που βρίσκεται στη μνήμη, στέλνει τη διεύθυνση αυτής της θέσης μνήμης στο δίαυλο διευθύνσεων (address bus).

Σωτηρίου Δημήτριος, Αναπληρωτής Καθηγητής
Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής
Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών
Τελευταία αναθεώρηση : 1/1/2006