Το κεφάλαιο γνωρίζει τα φυσικά μέρη ενός υπολογιστή, δηλαδή τη μητρική κάρτα, τον επεξεργαστή και τη μνήμη, εξηγεί πώς εκτελείται μια εντολή και δείχνει πώς εξελίχθηκε το υλικό από τις λυχνίες κενού ως τους πολυπύρηνους επεξεργαστές.
Α΄ ΛΥΚΕΙΟΥΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣΚΕΦ. 115 ΛΕΠΤΑ
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη, γραμμένη με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Μπορεί να έχει λάθη: πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Τα υπολογιστικά συστήματα διακρίνονται κατά μέγεθος και χρήση: υπερυπολογιστές, μεγάλα συστήματα (mainframes), προσωπικοί και φορητοί υπολογιστές, έξυπνα τηλέφωνα και ταμπλέτες, έξυπνες συσκευές.
Οι σημερινοί υπολογιστές ακολουθούν την αρχιτεκτονική φον Νόιμαν (1945). Η κεντρική μονάδα έχει μητρική κάρτα, ΚΜΕ, κύρια και περιφερειακή μνήμη και τροφοδοτικό, και γύρω της βρίσκονται οι συσκευές εισόδου και εξόδου· η οθόνη αφής κάνει και τα δύο.
Η μητρική κάρτα φιλοξενεί την υποδοχή του επεξεργαστή, τις θύρες μνήμης, το chipset, το BIOS σε Flash ROM, τη γεννήτρια χρονισμού και θύρες για κάρτες επέκτασης και περιφερειακά (USB, PS/2).
Τις δυνατότητες της ΚΜΕ τις δείχνουν η συχνότητα ρολογιού (σήμερα περίπου 2 έως 4 GHz), η αρχιτεκτονική συνόλου εντολών (CISC ή RISC) και το μέγεθος λέξης (32 ή 64 bit).
Η συχνότητα από μόνη της δεν κρίνει την ταχύτητα, γιατί μια εντολή μπορεί να θέλει πολλούς κύκλους και οι νέοι επεξεργαστές τρέχουν πολλές εντολές μαζί· γι' αυτό συγκρίνουμε με ελέγχους επιδόσεων (benchmarks).
Η κύρια μνήμη (DRAM) είναι κελιά με δική τους διεύθυνση· τη χαρακτηρίζουν ο χρόνος προσπέλασης, ο χρόνος κύκλου και το εύρος ζώνης. Ένα byte έχει 8 bit και κάθε επόμενη μονάδα (KB, MB, GB, TB) είναι 1024 φορές μεγαλύτερη.
Γενιές υπολογιστών: λυχνία κενού (1945-1955), κρυσταλλοτρίοδος (1955-1965), ολοκληρωμένο κύκλωμα (1965-1980) και από το 1980 κυκλώματα VLSI με τον μικροεπεξεργαστή, που έφερε τον προσωπικό υπολογιστή.
Νέες τάσεις: πολυπύρηνοι επεξεργαστές, κάρτες γραφικών με GPU, οθόνες OLED, δίσκοι SSD, εικονική και επαυξημένη πραγματικότητα, 3D εκτύπωση, έρευνα για γραφένιο και κβαντικό υπολογιστή.
Πρόσωπα
Τζον φον Νόιμαν
μαθηματικός και φυσικός· οι αρχές του (1945) είναι η βάση των σημερινών υπολογιστών
Μουρ (Moore)
ο νόμος του λέει ότι τα τρανζίστορ ενός μικροεπεξεργαστή διπλασιάζονται περίπου κάθε δύο χρόνια
Από ποια μέρη αποτελείται ο επεξεργαστής κατά την αρχιτεκτονική φον Νόιμαν;
Από την αριθμητική και λογική μονάδα (ALU), όπου γίνονται οι πράξεις, τη μονάδα ελέγχου, που διαβάζει και ερμηνεύει τις εντολές και συντονίζει τις συσκευές, και τους καταχωρητές, μικρές θέσεις μνήμης μέσα στον επεξεργαστή για προσωρινή αποθήκευση δεδομένων.
Ποια βήματα ακολουθεί ο επεξεργαστής για κάθε εντολή;
Τέσσερα: φέρνει την εντολή από τη μνήμη (fetch), την αποκωδικοποιεί (decode), την εκτελεί (execute) και αποθηκεύει το αποτέλεσμα σε καταχωρητή ή στην κύρια μνήμη (store). Ο κύκλος επαναλαμβάνεται ώσπου να τελειώσει το πρόγραμμα.
Γιατί η μνήμη του υπολογιστή οργανώνεται σε ιεραρχία;
Επειδή θέλουμε μνήμη που να είναι ταυτόχρονα γρήγορη και μεγάλη. Όσο ανεβαίνουμε επίπεδο, η μνήμη γίνεται μικρότερη και ταχύτερη αλλά κοστίζει περισσότερο ανά byte, έτσι το σύνολο πλησιάζει την ταχύτητα του γρηγορότερου επιπέδου με κόστος κοντά στο φθηνότερο.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.