🔹 Εισαγωγή

Η ενότητα διδάσκει τις βασικές έννοιες γύρω από:

την έννοια του υπολογιστικού συστήματος,

τις κατηγορίες υπολογιστών,

την αρχιτεκτονική Von Neumann,

τα μέρη ενός προσωπικού υπολογιστή,

και ειδικά τη Κεντρική Μονάδα (CPU, RAM, motherboard, αποθήκευση, κ.λπ.).

1.1 Υπολογιστικό Σύστημα

Ένα υπολογιστικό σύστημα είναι ηλεκτρονική συσκευή για επεξεργασία δεδομένων.

Αποτελείται από δύο βασικά μέρη:

► Υλικό (Hardware)

Όλα τα φυσικά, χειροπιαστά μέρη του υπολογιστή.

Κατηγορίες:

Ηλεκτρονικά: αντιστάσεις, πυκνωτές, τρανζίστορ.

Ηλεκτρικά: καλώδια, διακόπτες, μοτέρ.

Μηχανολογικά: κουτί, CD-ROM.

► Λογισμικό (Software)

Τα προγράμματα που δίνουν οδηγίες στον υπολογιστή.

Δεν το «αγγίζουμε», βλέπουμε μόνο το αποτέλεσμα.

Χωρίζεται σε:

Λειτουργικό Σύστημα (OS): βασικό για να λειτουργεί ο υπολογιστής (Windows, Linux κ.ά.).

Εφαρμογές: προγράμματα για συγκεκριμένες εργασίες (Word, Photoshop).

Το OS είναι απαραίτητο για να «τρέξουν» οι εφαρμογές.

1.1.1 Κατηγορίες Υπολογιστικών Συστημάτων

Ανάλογα με ισχύ, μέγεθος, χρήση:

► Υπερυπολογιστές (Supercomputers)

Πιο ισχυροί στον κόσμο.

Αποτελούνται από χιλιάδες επεξεργαστές που δουλεύουν παράλληλα.

Μετριούνται σε FLOPS (πράξεις κινητής υποδιαστολής/δευτ.).

Εφαρμογές:

κλιματικά μοντέλα,

προσομοιώσεις γαλαξιών,

κβαντική φυσική.

Παράδειγμα: Κινέζικος Tianhe-2 (33,86 petaflops).

► Μεγάλα Συστήματα (Mainframes)

Χρησιμοποιούνται σε μεγάλες επιχειρήσεις/οργανισμούς.

Μικρότερη ισχύ από supercomputers, αλλά πολύ ισχυρότερα από PC.

Εξυπηρετούν πολλούς χρήστες ταυτόχρονα.

► Προσωπικοί Υπολογιστές (PCs)

Η πιο διαδεδομένη κατηγορία.

Είδη:

Desktop,

Laptop,

Notebook,

Netbook,

Tablet, PDA.

Τάση: μικρότερο μέγεθος, υψηλότερη ισχύς.

Νεότερες μορφές: HDMI stick PCs (μικροί υπολογιστές που συνδέονται σε τηλεόραση).

► Ενσωματωμένοι Υπολογιστές Ειδικού Σκοπού

Βρίσκονται μέσα σε συσκευές (smartphones, κονσόλες, GPS, smart TVs).

Μικρότερη ισχύς, περιορισμένη RAM, ειδικά λειτουργικά.

1.1.2 Αρχιτεκτονική Von Neumann

Διατυπώθηκε το 1945 από τον John Von Neumann.

Είναι η βάση σχεδίασης των περισσότερων υπολογιστών.

Βασικές αρχές:

1. Ο υπολογιστής έχει μονάδες:

Μονάδα Ελέγχου (CU) – εκτέλεση εντολών.

ALU (Αριθμητική & Λογική Μονάδα) – πράξεις.

Μνήμη – αποθήκευση δεδομένων, εντολών, αποτελεσμάτων.

Είσοδος/Έξοδος – επικοινωνία με χρήστη.

2. Δεδομένα & εντολές αποθηκεύονται στη μνήμη πριν εκτελεστούν.

3. Όλα είναι σε δυαδικό σύστημα (0–1).

4. Οι εντολές εκτελούνται σειριακά (μία-μία).

5. Οι μονάδες επικοινωνούν μέσω διαύλου συστήματος (System Bus).

1.2 Προσωπικός Υπολογιστής

Αποτελείται από:

Κεντρική Μονάδα (ΚΜ): το κουτί με όλα τα εσωτερικά εξαρτήματα.

Πληκτρολόγιο: για είσοδο δεδομένων/εντολών.

Οθόνη: για εμφάνιση αποτελεσμάτων.

Ποντίκι: για χειρισμό σε περιβάλλον με γραφικά.

1.2.1.1 Κεντρική Μονάδα (Central Unit – CU)

Το μεταλλικό κουτί που περιέχει τα βασικά εξαρτήματα.

► Ρόλοι:

Προστατεύει τα εξαρτήματα από σκόνη, υγρασία, θερμότητα.

Προστατεύει τον χρήστη (λειτουργεί με ρεύμα, παράγει ηλεκτρομαγνητικά κύματα).

Συγκεντρώνει και οργανώνει το υλικό για εύκολη πρόσβαση και συντήρηση.

► Περιεχόμενα ΚΜ (βασικά εξαρτήματα):

1. Επεξεργαστής (CPU):

Ο «εγκέφαλος».

Πολυπύρηνος (Dual, Quad, Octa).

Χαρακτηριστικά: συχνότητα λειτουργίας, αριθμός πυρήνων, cache, FSB, τάση.

Επικοινωνεί με τις άλλες μονάδες μέσω διαύλων (bus).

Κύριοι κατασκευαστές: Intel & AMD.

2. Μητρική Πλακέτα (Motherboard):

«Σώμα» και «νευρικό σύστημα».

Περιέχει socket CPU, chipset (Northbridge, Southbridge), θύρες RAM, BIOS/ROM, RTC.

Σχεδιασμένη για συγκεκριμένες κατηγορίες CPU.

Τυποποιήσεις: ATX, Micro-ATX

3. Μνήμη RAM:

Προσωρινή μνήμη.

Πτητική (διαγράφεται με το κλείσιμο).

Τύποι: DDR–DDR5.

Όσο μεγαλύτερη, τόσο καλύτερη απόδοση.

4. ROM – BIOS:

Μη πτητική μνήμη.

Περιέχει το BIOS (Basic Input/Output System).

Υπεύθυνο για την εκκίνηση και τον έλεγχο υλικού.

5. Κάρτες Επέκτασης:

GPU (γραφικά), ήχου, δικτύου.

6. Αποθήκευση:

HDD (μεγάλες χωρητικότητες, πιο αργοί).

SSD (ταχύτεροι, ακριβότεροι).

Οπτικά μέσα (CD/DVD/Blu-ray).

7. Τροφοδοτικό (PSU):

Μετατρέπει το ρεύμα του δικτύου σε κατάλληλη μορφή για τα εξαρτήματα.

Επηρεάζει τη σταθερότητα και την αντοχή του συστήματος.

8. Σύστημα Ψύξης:

Απαραίτητο λόγω παραγωγής θερμότητας.

Μέθοδοι: ανεμιστήρες, ψύκτρες, υδρόψυξη.

1. Το υπολογιστικό σύστημα αποτελείται μόνο από το υλικό (hardware).

2. Το λογισμικό χωρίζεται σε λειτουργικό σύστημα και εφαρμογές.

3. Οι υπερυπολογιστές χρησιμοποιούνται κυρίως σε σπίτια και μικρές επιχειρήσεις.

4. Το FLOPS είναι μονάδα μέτρησης της υπολογιστικής ισχύος των υπερυπολογιστών.

5. Τα mainframes είναι ισχυρότερα από τους προσωπικούς υπολογιστές αλλά λιγότερο ισχυρά από τους υπερυπολογιστές.

6. Ένα tablet ανήκει στην κατηγορία των προσωπικών υπολογιστών.

7. Οι ενσωματωμένοι υπολογιστές ειδικού σκοπού βρίσκονται μόνο σε βιομηχανικές μηχανές και όχι σε συσκευές καθημερινής χρήσης.

8. Η αρχιτεκτονική Von Neumann διατυπώθηκε το 1945.

9. Σύμφωνα με την αρχιτεκτονική Von Neumann, οι εντολές και τα δεδομένα αποθηκεύονται στη μνήμη.

10. Στην αρχιτεκτονική Von Neumann, οι εντολές εκτελούνται ακολουθιακά (μία μετά την άλλη).

11. Ο δίαυλος συστήματος συνδέει τις βασικές μονάδες του υπολογιστή.

12. Ο προσωπικός υπολογιστής αποτελείται πάντα από την κεντρική μονάδα, πληκτρολόγιο, οθόνη και ποντίκι.

13. Η κεντρική μονάδα προστατεύει τον υπολογιστή από σκόνη, υγρασία και τον χρήστη από ηλεκτρικά ατυχήματα.

14. Ο επεξεργαστής θεωρείται ο «εγκέφαλος» του υπολογιστή.

15. Οι σύγχρονοι επεξεργαστές έχουν έναν μόνο πυρήνα.

16. Η μνήμη cache είναι γρήγορη μνήμη προσωρινής αποθήκευσης που βρίσκεται μέσα στον επεξεργαστή.

17. Η ταχύτητα του FSB επηρεάζει την απόδοση του επεξεργαστή.

18. Η μητρική πλακέτα φιλοξενεί όλα τα βασικά εξαρτήματα του υπολογιστή και επιτρέπει την επικοινωνία τους.

19. Το BIOS αποθηκεύεται σε μνήμη ROM και είναι απαραίτητο για την εκκίνηση του υπολογιστή.

20. Το τροφοδοτικό μετατρέπει το ρεύμα του δικτύου σε κατάλληλη μορφή για τα εξαρτήματα της κεντρικής μονάδας.

;