Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Κεφ 3 - Υλικό - Εφαρμογές Υπολογιστών

1,275 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Κεφ 3 - Υλικό - Εφαρμογές Υπολογιστών

  1. 1. Εφαρμογές Πληροφορικής Υπολογιστών Κεφάλαιο 3 - Το υλικό του υπολογιστή Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  2. 2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ •Τμήματα του Η/Υ και Οργάνωση •Μονάδα Κεντρικής Μνήμης •Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU) •Μονάδα Εισόδου – Εξόδου •Δίαυλοι Επικοινωνίας •Εναλλακτικές αρχιτεκτονικές Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  3. 3. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η/Υ • Το υλικό (hardware) είναι το σύνολο των ηλεκτρονικών τμημάτων που συνθέτουν ένα υπολογιστικό σύστημα. • Η μελέτη της δομής και της συμπεριφοράς του υλικού αποτελεί το αντικείμενο της αρχιτεκτονικής των Η/Υ. • Περιγράφει τα μέρη και τον τρόπο διασύνδεσης του υλικού. Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  4. 4. ΜΕΡΗ ΤΟΥ Η/Υ Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  5. 5. ΜΕΡΗ ΤΟΥ Η/Υ • Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ( CPU ) * Αριθμητική και Λογική Μονάδα ( ALU ) * Μονάδα Ελέγχου ( Control Unit ) * Kαταχωρητές ( Registers ) • Μονάδα Κεντρικής Μνήμης • Μονάδα Εισόδου – Εξόδου • Δίαυλοι Επικοινωνίας Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  6. 6. ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ • Αριθμητική και Λογική Μονάδα • Μονάδα Ελέγχου • Καταχωρητές Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  7. 7. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΛΟΓΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ • Εκτελεί γρήγορα αριθμητικές και λογικές πράξεις • Πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμός, διαίρεση • ΚΑΙ , Ή , ΌΧΙ • Χρόνος πράξης < 10 -7 sec Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  8. 8. ΜΟΝΑΔΑ ΕΛΕΓΧΟΥ • Συγχρονίζει τη λειτουργία του Η/Υ • Ανακαλεί απ’ την κεντρική μνήμη εντολές • Αναθέτει στην ALU την εκτέλεση τους • Ελέγχει την επικοινωνία με τα περιφερειακά μέρη Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  9. 9. ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ • Διεύθυνσης Μνήμης (MAR) – Εδώ αποθηκεύονται προσωρινά οι θέσεις μνήμης δεδομένων στη διαδρομή τους μεταξύ ΚΜΕ και Κύριας Μνήμης • Δεδομένων Μνήμης (MDR) – Εδώ αποθηκεύονται προσωρινά τα δεδομένα και οι εντολές στη διαδρομή τους μεταξύ ΚΜΕ και Κύριας Μνήμης • Ειδικού σκοπού – Απαριθμούν εντολές, αποκωδικοποιούν εντολές, αποθηκεύουν ενδιάμεσα αποτελέσματα Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  10. 10. ΕΝΤΟΛΕΣ • Σύνολο εντολών κάθε ΚΜΕ ενός Η/Υ : Το πλήθος των εντολών (20 – 300) που μπορεί αυτός να χρησιμοποιήσει • Τις καλεί η Μονάδα Ελέγχου από την Κεντρική Μνήμη Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  11. 11. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ CPU 1. Mεταφέρει την επόμενη εντολή από την Κεντρική Μνήμη 2. Αποκωδικοποιεί την εντολή 3. Εκτελεί την εντολή 4. Επαναλαμβάνει μέχρι να βρεθεί συνθήκη τερματισμού Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  12. 12. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ CPU • Ένα κύκλωμα χρονισμού (ρολόι) καθορίζει το χρονισμό των λειτουργιών • Η ταχύτητα του ρολογιού μετριέται σε GHz • CPU με ισχύ 3 GHz παράγει παλμούς ανα 0,33 nsec • Παλμός είναι το μικρότερο χρονικό διάστημα για να συμβεί μια λειτουργία Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  13. 13. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ CPU - ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ Οι δυνατότητες μιας CPU καθορίζονται από : • Το σύνολο εντολών του επεξεργαστή • Την ταχύτητα του ρολογιού • Το μήκος λέξης του επεξεργαστή (πόσα δυαδικά ψηφία μπορεί να διαβάσει τη φορά – πχ 64 bits) Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  14. 14. ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΝΗΜΗ • Αποθηκεύονται προγράμματα (σύνολα εντολών) • Αποθηκεύονται δεδομένα προς επεξεργασία • Αποθηκεύονται προσωρινά αποτελέσματα εκτέλεσης προγραμμάτων • Είναι οργανωμένη σε διαδοχικές θέσεις ίδιας χωρητικότητας (πχ 32 bits) Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  15. 15. ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΝΗΜΗ • Kάθε μια απ’ τις διαδοχικές θέσεις έχει μια διεύθυνση • Ο αριθμός της διεύθυνσης μας επιτρέπει να αναφερόμαστε σε μια συγκεκριμένη θέση μνήμης Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  16. 16. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΝΗΜΗΣ • Χωρητικότητα : Δηλώνει το συνολικό αριθμό δυαδικών ψηφίων που μπορούν να αποθηκευτούν (ενδεικτικές τιμές σήμερα, 4 GBytes δηλ. 32 δις bits ) • Χρόνος προσπέλασης : Ο χρόνος που απαιτείται απ’ τη στιγμή της εντολής για ανάγνωση ή εγγραφή ενός κυττάρου μνήμης μέχρι την εκτέλεση αυτής. • Χρόνος κύκλου : Ο χρόνος μεταξύ δύο λειτουργιών. • Εύρος ζώνης : Η μέγιστη δυνατή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  17. 17. ΕΙΔΗ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΝΗΜΗΣ • Μνήμη RAM ( Mνήμη Τυχαίας Προσπέλασης ) • Μνήμη ROM ( Μνήμη Μόνο Ανάγνωσης ) • Cache Memory ( Λανθάνουσα Μνήμη ) Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  18. 18. ΜΝΗΜΗ RAM • Εδώ γράφονται και διαβάζονται δεδομένα • Χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση δεδομένων καθώς και αποτελεσμάτων εκτέλεσης εντολών Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  19. 19. ΜΝΗΜΗ RΟM • Χρησιμοποιείται από τον κατασκευαστή του Η/Υ για τον προγραμματισμό του υλικού. Απαραίτητη για την εκκίνηση του. Κατά βάση, δεν επεμβαίνει ο χρήστης. • Κάποια είδη ROM (PROM, EPROM) μπορούν να προγραμματιστούν από το χρήστη είτε μια φορά είτε επαναλαμβανόμενα. Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  20. 20. Cache Memory • Πιο ακριβή και πιο γρήγορη από τις προηγούμενες • Λειτουργεί ως ενδιάμεσος μεταξύ CPU και RAM • Αυξάνει την ταχύτητα εκτέλεσης των προγραμμάτων Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  21. 21. Μονάδα Εισόδου - Εξόδου • Είναι υπεύθυνη για την επικοινωνία του κεντρικού μέρους του Η/Υ (CPU , RAM) με τα περιφερειακά • Η μετάδοση δεδομένων γίνεται είτε παράλληλα (ταυτόχρονη μετάδοση δεδομένων μέσω αντίστοιχων γραμμών μεταφοράς – πιο γρήγορη ) είτε σειριακά (μετάδοση στη σειρά με μια γραμμή μεταφοράς – πιο φθηνή) • Η επικοινωνία γίνεται είτε σύγχρονα (συνεχής ανταλλαγή δεδομένων ακόμα και όταν δε χρειάζεται) είτε ασύγχρονα (ανταλλαγή μόνο αν υπάρχουν δεδομένα) Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  22. 22. Μονάδα Εισόδου - Εξόδου • Είναι υπεύθυνη για την επικοινωνία του κεντρικού μέρους του Η/Υ (CPU , RAM) με τα περιφερειακά • Η μετάδοση δεδομένων γίνεται είτε παράλληλα (ταυτόχρονη μετάδοση δεδομένων μέσω αντίστοιχων γραμμών μεταφοράς – πιο γρήγορη ) είτε σειριακά (μετάδοση στη σειρά με μια γραμμή μεταφοράς – πιο φθηνή) • Η επικοινωνία γίνεται είτε σύγχρονα (συνεχής ανταλλαγή δεδομένων ακόμα και όταν δε χρειάζεται) είτε ασύγχρονα (ανταλλαγή μόνο αν υπάρχουν δεδομένα) Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  23. 23. Προσαρμοστική Μονάδα • Είναι απαραίτητη λόγω της πολυμορφίας των περιφερειακών συσκευών • Παρεμβάλλεται μεταξύ μιας περιφερειακής συσκευής και της μονάδας I/O. Παράδειγμα οι οδηγοί (drivers) των συσκευών Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  24. 24. Δίαυλος Επικοινωνίας • Χρησιμοποιείται για την επικοινωνία των μερών του Η/Υ • Εξασφαλίζει τη φυσική μεταφορά των δεδομένων • Εγγυάται με ένα σύνολο κανόνων την ταχύτερη και ευρύτερη επικοινωνία Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  25. 25. Δίαυλος Επικοινωνίας • Μεταφέρει δεδομένα προς επεξεργασία (data bus) • Mεταφέρει διευθύνσεις μνήμης (address bus) • Mεταφέρει σήματα ελέγχου, απόκρισης και συγχρονισμού (control bus) • Xαρακτηριστικά ενός διαύλου είναι το εύρος (γραμμές μεταφοράς) και η ταχύτητα (bits/sec) Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  26. 26. Περιφερειακά μέρη • Πληκτρολόγιο (Μον.εισόδου) • Ποντίκι (Μον.εισόδου) • Οθόνη (CRT , LCD, αφής) – Μον.εξόδου Χαρακτηρίζονται απ’το μέγεθος (ίντσες) και την ανάλυση (pixels) • Εκτυπωτής –Μον. Εξόδου Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  27. 27. Περιφερειακές μνήμες • Σκληρός Δίσκος Σύνολο από ομόκεντρους μαγνητικούς δίσκους, χαρακτηρίζεται από την ταχύτητα μετάδοσης και φυσικά το μέγεθος χωρητικότητας σε bytes. • CD (Oπτικός Δίσκος) – CD-R, CD-RW Χρησιμοποιούν την τεχνολογία του φωτός (ακτίνα laser) • DVD (Ίδια τεχνολογία, διαφορετικό μέγεθος) Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  28. 28. Δίκτυα Υπολογιστών Δίκτυο είναι ένα σύνολο Η/Υ και περιφερειακών συσκευών, συνδεδεμένων μεταξύ τους (ενσύρματα ή ασύρματα) με σκοπό την ανταλλαγή δεδομένων • Δίκτυο αρτηρίας Μια γραμμή επικοινωνίας • Δίκτυο αστέρα Κεντρικός υπολογιστής • Δίκτυο δακτυλίου Σχηματισμός βρόχου Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ
  29. 29. Δίκτυα Υπολογιστών Πλεονεκτήματα: Διαμοιρασμός υλικού (π.χ εκτυπωτής) Διαμοιρασμός εφαρμογών Διαμοιρασμός αρχείων • Τοπικό Δίκτυο ( LAN ) Έκταση ενός κτιρίου (πχ σχολείο) • Μητροπολιτικό Δίκτυο (ΜΑΝ) Έκταση μιας πόλης • Δίκτυο ευρείας περιοχής (WAN) Εφαρμογές Υπολιστών - Κεφ. 3 Λ.Οικ

×