Wikia

Science Wiki

Ηλεκτρονικός Υπολογιστής

Talk2
61.281pages on
this wiki

Υπολογιστής

Computer


Computer-01-goog

Ηλεκτρονικός Υπολογιστής.

Computer-02-goog

Ηλεκτρονική Επεξεργασία.

Facebook-01-goog

Facebook

Είναι μία ηλεκτρονική μηχανή που εκτελεί αυτοματοποιημένες εργασίες.

ΕτυμολογίαEdit

Η λέξη "Υπολογιστής " σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη " λογισμός".

ΕισαγωγήEdit

Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής είναι μια μηχανή κατασκευασμένη περισσότερο από ηλεκτρονικά, ηλεκτρικά αλλά και μερικά μηχανικά συστήματα με σκοπό να υπολογίζει. Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής είναι ένα αυτοματοποιημένο ηλεκτρονικό ψηφιακό επαναπρο­γραμ­ματιζόμενο σύστημα γενικής χρήσης το οποίο μπορεί να επεξεργάζεται δεδομένα βάσει ενός συνόλου προκαθορισμένων οδηγιών – εντολών που ονομάζονται πρόγραμμα.

Κάθε υπολογιστικό σύστημα, όσο μεγάλο ή μικρό και αν είναι, αποτελείται από δύο τμήματα

Τα βασικά στοιχεία του υλισμικού μέρους του υπολογιστή είναι:

Οι Κύριες συσκευές. Αυτές είναι:

κ.α.,

Οι περιφερειακές συσκευές είναι:

κ.α..

Υπάρχουν διάφοροι τύποι υπολογιστών οι οποίοι διαφέρουν κατά το μέγεθος, τις δυνατότητες (επεξεργαστική ισχύς), αλλά και τον τρόπο που τα βασικά τους μέρη συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους, έχουν δηλαδή διαφορετική αρχιτεκτονική.

Στην πιο διαδεδομένη κατηγορία υπολογιστών ανήκουν οι μικροϋπολογιστές.

Στους μικροϋπολογιστές τα βασικά εξαρτήματα όπως, ο επεξεργαστής, η μνήμη κ.ά. βρίσκονται τοποθετημένα σε ένα τυπωμένο κύκλωμα που ονομάζεται μητρική πλακέτα (αγγλ. Motherboard ή MoBo).

Εκτός από τον επεξεργαστή και τη μνήμη, πάνω στη μητρική βρίσκονται οι θέσεις επέκτασης στις οποίες τοποθετούνται οι διάφορες κάρτες γραφικών, ήχου κ.λπ.). Στη μητρική επίσης βρίσκονται υποδοχές για τη σύνδεση διαφόρων άλλων συσκευών.

Το λογισμικό του υπολογιστή αποτελείται από τα απαραίτητα προγράμματα που δίνουν τις κατάλληλες εντολές, για να εργάζεται το υλιστικό μέρος.

Συνίσταται από:

  • το Λειτουργικό Σύστημα (βασικές οδηγίες για τη λειτουργία του Η/Υ καθώς και για την επικοινωνία του με τον άνθρωπο) και
  • το Λογισμικό Εφαρμογών (Πακέτα εφαρμογών, Γλώσσες Προγραμματισμού, Εκπαιδευτικό Λογισμικό, προγράμματα – εργαλεία κ.α.).

ΙστορίαEdit

Οι άνθρωποι επινόησαν διάφορες συσκευές για να μετρούν τον Χρόνο (όπως ήταν οι κλεψύδρες) ή για να μετρούν τις φαινόμενες μετακινήσεις των αστέρων ως βοήθημα στα θαλάσσια ταξίδια τους (όπως ήταν ο Μηχανισμός Αντικυθήρων) ή για άλλες χρήσεις.

Πολλές από τις εφευρέσεις χάθηκαν, (π.χ. οι πολεμικές μηχανές του Αρχιμήδη).

Με την πρόοδο των Μαθηματικών έγινε προσπάθεια από διάφορους ερευνητές μηχανικούς να κατασκευάσουν μηχανές υπολογισμών.

  • Ο John Napier το 1614 επινόησε μηχανή για υπολογισμό λογαρίθμων.
  • Ο William Oughtred το 1625 επινόησε τον λογαριθμικό κανόνα.
  • Ο Blaise Pascal το 1642 κατασκεύασε μηχανή για προσθαφαιρέσεις.
  • Ο Josheph Marie Jackard, Γάλλος μηχανικός, επινόησε το 1801 μια Υφαντική Μηχανή με διάτρητες μεταλλικές κάρτες, που καθοδηγούσαν την μηχανή να πλέκει διάφορα σχέδια, και τα ενδύματα που γίνονται με αυτό τον τρόπο ύφανσης φέρουν μέχρι σήμερα το όνομά του. Με αλλαγή των μεταλλικών καρτών άλλαζε το σχέδιο της πλέξης.
  • Το 1848 ο George Boole επινόησε την άλγεβρα που φέρει το όνομά του: Άλγεβρα Boole. Εφαρμογές της βρίσκουμε στα ψηφιακά κυκλώματα, στους λογικούς συλλογισμούς και πρακτικά σε κάθε πρόγραμμα Η/Υ.
  • Ο Βρετανός μαθηματικός Charles Babbage το 1871 σχεδίασε την "Αναλυτική Μηχανή" του. Η μηχανή δεν μπορούσε να κατασκευαστεί με τα εργαλεία εκείνης της εποχής επειδή απαιτούσε πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια αλλά, όπως εξήγησε η κόρη του Λόρδου Βύρωνα, η προικισμένη μαθηματικός και πρώτη προγραμματίστρια υπολογιστών Ada Lovelace, ήταν τόσο πολυδύναμη μηχανή που θα είχε ανυπολόγιστη αξία αργότερα.
  • Το 1890 ο Αμερικανός μηχανικός Herman Hollerith σκέφθηκε να χρησιμοποιήσει χάρτινες διάτρητες κάρτες, χρησιμοποιώντας την ιδέα του Ζακάρ, με διατρήσεις που να συμβολίζουν γράμματα και αριθμούς, για να επιτύχει μικρότερους χρόνους επεξεργασίας της κρατικής απογραφής των ΗΠΑ, με μεγάλη επιτυχία.
  • Ο Vannevar Bush το 1930 κατασκεύασε τον διαφορικό αναλυτή που χρησιμοποιήθηκε κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.
  • Η μηχανή Ζ3, που κατασκεύασε ο Γερμανός μηχανικός Konrad Zuse το 1941, ήταν η πρώτη που χρησιμοποιούσε το δυαδικό σύστημα αρίθμησης.

Οι διάφορες ηλεκτρομηχανικές κατασκευές έλυναν αποτελεσματικά κάποια συγκεκριμένα προβλήματα.

Υπήρχαν βέβαια τα προβλήματα του όγκου και του κόστους. Αυτά μάλλον ώθησαν το 1943 τον Thomas Watson, διευθυντή της εταιρείας IBM, να δηλώσει Νομίζω ότι στην παγκόσμια αγορά χρειάζονται το πολύ πέντε υπολογιστές.

Το επόμενο βήμα ήταν η επινόηση μιας μηχανής γενικού σκοπού που θα μπορούσε να λύνει προβλήματα διαφόρων ειδών. Εδώ εμφανίστηκε ο Ούγγρος μαθηματικός Neumann, μια εργασία του οποίου δημοσιεύτηκε τον Ιούνιο του 1945 με τίτλο Προσχέδιο έκθεσης για τον EDVAC, όπου περιέγραφε την λογική λειτουργία μιας υπολογιστικής μηχανής που χρησιμοποιούσε το δυαδικό σύστημα και αποθήκευε στην μνήμη της το πρόγραμμά της. Μετά από αυτή την εργασία οι σημερινοί υπολογιστές λέγονται και μηχανές αρχιτεκτονικής φον Νόιμαν. Περιγράφοντας με αδρές γραμμές μια μηχανή φον Νόιμαν, λέμε ότι έχει

  • μια (τουλάχιστον) Μονάδα Εισόδου, από την οποία πληροφορείται η ΚΜΕ (CPU) ποιο είναι το πρόγραμμα και τα δεδομένα του,
  • μια Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) του προγράμματος και των δεδομένων, η οποία ρυθμίζει και την γενικότερη λειτουργία του Η/Υ,
  • μια Κεντρική Μνήμη, όπου αποθηκεύει η ΚΜΕ τα εισαγόμενα, τα ενδιάμεσα στοιχεία και τα δημιουργούμενα αποτελέσματα
  • μια (τουλάχιστον) Μονάδα Εξόδου στην οποία εξάγονται τα αποτελέσματα που η ΚΜΕ σχημάτισε στην Κεντρική Μνήμη.

Αναφερόμαστε και με συλλογικό όνομα στις Μονάδες Εισόδου / Εξόδου και θεωρούμε ότι είναι τα "περιφερειακά" μηχανήματα του Η/Υ.

Πολύ σημαντική ιστορική στιγμή ήταν η ανακάλυψη του τρανζίστορ το 1947. Παρόμοια στιγμή ήταν η παρουσίαση, στις 12 Σεπτεμβρίου 1958, του πρώτου ολοκληρωμένου κυκλώματος σε μορφή μικροτσίπ (microchip) από τους Robert Noyce και Jack Kilby. Με τα νέα υλικά οι Η/Υ άρχισαν να κατασκευάζονται όλο και περισσότερο μικρότεροι, οικονομικότεροι, ταχύτεροι.

Χρησιμοποιήθηκαν για μετεωρολογικές μελέτες και πρόβλεψη καιρού, για επιχειρησιακές εργασίες, για έρευνα φυσικής υψηλών ενεργειών, για αναζήτηση κοιτασμάτων πετρελαίου, για ιατρικές εφαρμογές και για πάμπολλες άλλες χρήσεις.

Από το 1946 που κατασκευάσθηκε σε ένα πανεπιστήμιο της Πενσιλβανίας ο πρώτος αριθμητικός ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ) με το όνομα ENIAC (που είχε μεγάλο όγκο, είχε περίπου 18000 λυχνίες που καίγονταν πολύ συχνά, δούλευε με ρελέ παράγοντας τρομακτικό θόρυβο, και κατανάλωνε πολλή ενέργεια) μέχρι την εποχή μας (που οι υπολογιστές είναι μικροσκοπικοί, πολύ ισχυροί, δεν καταναλώνουν πολλή ενέργεια και βρίσκονται στα κινητά τηλέφωνα, στα ψηφιακά ωρολόγια, στα αυτοκίνητα, στις τηλεοράσεις και σε άλλες οικιακές συσκευές, και σε πολλά άλλα σημεία οικιών και επιχειρήσεων) έχουν περάσει ουσιαστικά ελάχιστα έτη.

Η εξέλιξη στον τομέα της πληροφορικής είναι ραγδαία!

ΤαξινομίαEdit

Οι ακόλουθες ενότητες περιγράφουν ταξινομήσεις των υπολογιστών ως προς διάφορα κριτήρια.

Ταξινόμηση ως προς την προβλεπόμενη χρήση Edit

Ταξινόμηση ως προς την τεχνολογία υλοποίησηςEdit

Ένας λιγότερο διφορούμενος τρόπος ταξινόμησης των υπολογιστών είναι ως προς την τεχνολογία υλοποίησης.

Οι πρώτοι υπολογιστές ήταν καθαρά μηχανικοί.

Την δεκαετία του 1930 ηλεκτρομηχανικά μέρη χρησιμοποιήθηκαν στις τηλεπικοινωνίες και το 1940 ο πρώτος καθαρά ηλεκτρονικός υπολογιστής κατασκευάστηκε με λυχνίες.

Από την δεκαετία του 1950 οι λυχνίες σταδιακά αντικαταστάθηκαν με τρανζίστορ και στα τέλη της δεκαετίας του 1960 και στις αρχές της δεκαετίας του 1970 άρχισαν να χρησιμοποιούνται τα ολοκληρωμένα κυκλώματα από ημιαγωγούς με τα οποία κατασκευάσθηκαν και οι μικροϋπολογιστές και αποτελούν μέχρι σήμερα την κυρίαρχη τεχνολογία δημιουργίας υπολογιστών.

Στην Σύγχρονη Εποχή γίνονται έρευνες προς άλλες τεχνολογίες υλοποίησης που στοχεύουν στην δημιουργία οπτικών υπολογιστών και κβαντικών υπολογιστών.

Ταξινόμηση ως προς χαρακτηριστικά σχεδίασηςEdit

Μερικά από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά σχεδίασης και υλοποίησης υπολογιστών είναι τα παρακάτω.

Μηχανικός έναντι ΗλεκτρονικούEdit

Έχουν επικρατήσει οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Υπερέχουν σε κάθε σύγκριση ταχύτητας, όγκου, κόστους, κλπ.

Ψηφιακός έναντι ΑναλογικούEdit

Δύο είναι οι σημαντικοί τύποι υπολογιστών:

Άλλοι τύποι όπως οι κβαντικοί είναι ακόμα σε πειραματικό στάδιο.

Στους ψηφιακούς υπολογιστές η πληροφορία κωδικοποιείται με ακολουθίες δυαδικών ψηφίων. Δηλαδή η τιμή της τάσης που διαπερνά τα ολοκληρωμένα κυκλώματα έχει δύο αυστηρά διακριτές τιμές.

Αντίθετα στους αναλογικούς υπολογιστές, η πληροφορία από τον έξω κόσμο κωδικοποιείται μέσα στον υπολογιστή ως ένα σήμα συνεχές, που ως ηλεκτρικό ρεύμα θα είχε άπειρες πιθανές τιμές τάσης μέσα σε κάποια όρια.

Από την δεκαετία του 1940 οι αναλογικοί υπολογιστές υπερκεράστηκαν από τους ψηφιακούς για λόγους ευκολίας και απόδοσης, με αποτέλεσμα στην καθημερινότητα όταν αναφερόμαστε για υπολογιστή να εννοούμε αποκλειστικά ψηφιακό υπολογιστή.

Δυαδικό έναντι δεκαδικούEdit

Μια σημαντική σχεδιαστική εξέλιξη στους ψηφιακούς υπολογιστές ήταν η εισαγωγή του δυαδικού συστήματος ως τρόπου αναπαράστασης πληροφορίας στο εσωτερικό του υπολογιστή το 1941. Αυτή η εξέλιξη απάλλαξε τους υπολογιστές από την ανάγκη χρήσης πολύπλοκων μηχανισμών που απαιτούνταν για την επεξεργασία πληροφοριών κωδικοποιημένων με άλλα αριθμητικά συστήματα όπως το Δεκαδικό Σύστημα.

Η υιοθέτηση του δυαδικού συστήματος απλοποίησε την διαδικασία σχεδίασης ενός υπολογιστή μέσω της χρήσης της Άλγεβρας Boole. Το δυαδικό σύστημα συνυάσθηκε τέλεια με την τεχνολογία ηλεκτρονικών στοιχείων που λειτουργούσαν σε δύο διακριτές καταστάσεις.

Δυνατότητα ΠρογραμματισμούEdit

Η ικανότητα του προγραμματισμού έναν υπολογιστή προμηθεύοντάς τον με ένα σύνολο εντολών προς εκτέλεση, χωρίς να χρειασθεί να αναδιαμορφώσεις την φυσική διάταξή του (όπως γινόταν με τις καλωδιώσεις των πρώτων υπολογιστών), είναι ένα θεμελιώδες σχεδιαστικό στοιχείο των σύγχρονων υπολογιστών.

Αυτό το χαρακτηριστικό επεκτάθηκε όταν οι υπολογιστές μπόρεσαν να ελέγξουν δυναμικά την ροή της εκτέλεσης των εντολών ενός προγράμματος βασιζόμενοι σε ενδιάμεσα αποτελέσματα του υπολογισμού.

ΑποθήκευσηEdit

Κατά την διάρκεια εκτέλεσης ενός υπολογισμού, είναι συχνά χρήσιμο να αποθηκεύσουμε ενδιάμεσα αποτελέσματα για vα χρησιμοποιήσουμε μετά σε άλλους υπολογισμούς.

Η απόδοση πολλών υπολογιστών καθορίζεται σημαντικά από την ταχύτητα με την οποία μπορούν να διαβάσουν τιμές από την μνήμη και να γράψουν τιμές σ' αυτήν, καθώς και από την συνολική της χωρητικότητα.

Αρχικά η μνήμη χρησιμοποιούνταν μόνο για την αποθήκευση ενδιάμεσων τιμών κατά την εκτέλεση ενός υπολογισμού αλλά κατά την δεκαετία του 1940 εφαρμόσθηκε η ιδέα ότι και το ίδιο το πρόγραμμα θα μπορούσε να αποθηκευτεί στην μνήμη.

Αυτή η εξέλιξη οδήγησε στην ανάπτυξη του πρώτου υπολογιστή με αποθηκευμένο πρόγραμμα, που είναι και ο τύπος του σύγχρονου υπολογιστή.

ΥποσημειώσειςEdit


Εσωτερική ΑρθρογραφίαEdit

ΒιβλιογραφίαEdit

ΙστογραφίαEdit


Ikl Κίνδυνοι ΧρήσηςIkl
των Εξωτερικών Συνδέσμων


Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)" (όχι μόνον, της Sciencepedia αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)), αν και άκρως απαραίτητοι, είναι αδύνατον να ελεγχθούν (λόγω της ρευστής φύσης του Web), και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο. Ο αναγνώστης πρέπει να είναι εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται εδώ:

  ΑΠΟΠΟΙΗΣΗ ΕΥΘΥΝΩΝ  


Down, never and Up, forever
Get immortal or die trying




>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που τοποθετούνται μέσα στα άρθρα.

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)


Around Wikia's network

Random Wiki