ΣΧΟΛΕΙΟ:ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΒΑΘΕΟΣ ΑΥΛΙΔΟΣ

Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής είναι μια μηχανή κατασκευασμένη κυρίως από ηλεκτρονικά κυκλώματα και δευτερευόντως από ηλεκτρικά και μηχανικά συστήματα, και έχει ως σκοπό να επεξεργάζεται πληροφορίες. Είναι ένα αυτοματοποιημένο, ηλεκτρονικό, ψηφιακό επαναπρογραμματιζόμενο σύστημα γενικής χρήσης το οποίο μπορεί να επεξεργάζεται δεδομένα βάσει ενός συνόλου προκαθορισμένων οδηγιών, των εντολών που συνολικά ονομάζονται πρόγραμμα.

Κάθε υπολογιστικό σύστημα, όσο μεγάλο ή μικρό κι αν είναι, αποτελείται από το υλικό μέρος (hardware) και το λογισμικό (software). Τα βασικά στοιχεία του υλικού μέρους του υπολογιστή είναι η κεντρική μονάδα επεξεργασίας (ΚΜΕ, αγγλ. CPU, Central Prossesing Unit), η κεντρική μνήμη (RAM & ROM-BIOS), οι μονάδες εισόδου - εξόδου (πληκτρολόγιο, ποντίκι, οθόνη κ.α.), οι περιφερειακές συσκευές (σκληρός δίσκος, δισκέτα, DVD, εκτυπωτής, σαρωτής, μόντεμ κ.α.).

Υπάρχουν διάφοροι τύποι υπολογιστών οι οποίοι διαφέρουν κατά το μέγεθος, τις δυνατότητες (επεξεργαστική ισχύς) και την αρχιτεκτονική τους, δηλαδή τον τρόπο που τα βασικά τους μέρη συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους. Στην πιο διαδεδομένη κατηγορία υπολογιστών ανήκουν οι μικροϋπολογιστές. Στους μικροϋπολογιστές τα βασικά εξαρτήματα, όπως ο επεξεργαστής, η μνήμη κ.ά., βρίσκονται τοποθετημένα σ' ένα τυπωμένο κύκλωμα που ονομάζεται μητρική κάρτα (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.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι υπολογιστών,οι οποίοι διαφέρουν κατά το μέγεθος, τις δυνατότητες (επεξεργαστική ισχύς), αλλά και τον τρόπο 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 σ' ένα τυπωμένο κύκλωμα που ονομάζεται μητρική πλακέτα (Motherboard. 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 συσκευών.

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

Ταξινόμηση των υπολογιστών

Ταξινόμηση ως προς την προβλεπόμενη χρήση τους

Υπερυπολογιστής [supercomputer]

Κεντρικός Υπολογιστής [mainframe]

Εξυπηρετητής (server)

Σταθμός Εργασίας (Workstation)

Προσωπικός Υπολογιστής (PC)

Επιτραπέζιος Υπολογιστής (desktop PC)

Φορητός Υπολογιστής (Laptop)

Επιπαλάμιος Υπολογιστής (Palmtop)

Προσωπικός Ψηφιακός Βοηθός (PDA)

για την επικοινωνία του με τον άνθρωπο) και το λογισμικό εφαρμογών (πακέτα εφαρμογών, γλώσσες προγραμματισμού, εκπαιδευτικό λογισμικό, προγράμματα – εργαλεία κ.α.).

Μερικά ιστορικά στοιχεία

Οι άνθρωποι επινόησαν κατά την αρχαιότητα και το Μεσαίωνα διάφορες συσκευές για να μετρούν τον χρόνο (όπως ήταν οι κλεψύδρες) ή για να μετρούν τις φαινόμενες μετακινήσεις των αστεριών ως βοήθημα στα θαλάσσια ταξίδια τους (όπως ήταν ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων) ή για άλλες χρήσεις. Πολλές από τις εφευρέσεις χάθηκαν, (π.χ. οι πολεμικές μηχανές του Αρχιμήδη).

Με την πρόοδο των μαθηματικών, ειδικά μετά το 17ο αιώνα, έγινε προσπάθεια από κάποιους να κατασκευάσουν μηχανές υπολογισμών.

Ο Τζον Νάπιερ (John Napier) το [1614] επινόησε μηχανή για υπολογισμό λογαρίθμων.

Ο Γουίλλιαμ Ότρεντ (William Oughtred) το 1625 επινόησε τον λογαριθμικό κανόνα.

Ο Μπλεζ Πασκάλ (Blaise Pascal) το 1642 κατασκεύασε μηχανή για προσθαφαιρέσεις.

Το 1848 ο Τζωρτζ Μπουλ (George Boole) επινόησε την άλγεβρα που φέρει το όνομά του: Άλγεβρα Μπουλ. Εφαρμογές της βρίσκουμε στα ψηφιακά κυκλώματα, στους λογικούς συλλογισμούς και πρακτικά σε κάθε πρόγραμμα Η/Υ.

Ο Βρετανός μαθηματικός Τσαρλς Μπάμπατζ (Charles Babbage) το 1871 σχεδίασε την Αναλυτική μηχανή του. Η μηχανή δεν μπορούσε να κατασκευαστεί με την τεχνολογία εκείνης της εποχής επειδή απαιτούσε πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια αλλά, όπως εξήγησε η κόρη του Λόρδου Βύρωνα, η προικισμένη μαθηματικός και πρώτη προγραμματίστρια υπολογιστών Άντα Λάβλεϊς (Ada Lovelace), ήταν τόσο πολυδύναμη που θα είχε ανυπολόγιστη αξία αργότερα.

Ο Βάνεβαρ Μπους (Vannevar Bush) το 1930 έφτιαξε τον διαφορικό αναλυτή που χρησιμοποιήθηκε κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.

Η μηχανή Z3, που έφτιαξε ο Γερμανός μηχανικός Κόνραντ Τσούζε (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 Τόμας Ουότσον (Thomas Watson), διευθυντή της εταιρείας I.B.M., να δηλώσει : Νομίζω ότι στην παγκόσμια αγορά χρειάζονται το πολύ πέντε υπολογιστές.

O ENIAC, ο πρώτος Ηλεκτρονικός Υπολογιστής γενικής χρήσης.

Το επόμενο βήμα ήταν η επινόηση μιας μηχανής γενικού σκοπού που θα μπορούσε να λύνει προβλήματα διαφόρων ειδών. Εδώ εμφανίστηκε ο Ούγγρος μαθηματικός Τζον φον Νόιμαν, μια εργασία του οποίου δημοσιεύτηκε τον Ιούνιο του 1945 με τίτλο Προσχέδιο έκθεσης για τον EDVAC, όπου περιέγραφε τη 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.

Πολύ σημαντική ιστορική στιγμή ήταν η ανακάλυψη του τρανζίστορ το 1947, καθώς κατάργησε τις λυχνίες κενού που χρησιμοποιούνταν μέχρι τότε για την υλοποίηση λογικών πυλών και κυκλωμάτων, και οδήγησε έτσι στη δραματική μείωση του μεγέθους των κυκλωμάτων και κατά συνέπεια των υπολογιστών. Παρόμοια στιγμή ήταν η παρουσίαση, στις 12 Σεπτεμβρίου 1958, του πρώτου ολοκληρωμένου κυκλώματος σε μορφή μικροτσίπ (microchip) από τους Ρόμπερτ Νόις (Robert Noyce) και Τζακ Κίλμπι (Jack Kilby). Με τα νέα υλικά οι Η/Υ έγιναν μικρότεροι, οικονομικότεροι και 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 κατασκευάστηκε σε ένα πανεπιστήμιο της Πενσιλβανίας ο πρώτος αριθμητικός ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ) με το όνομα ENIAC (που είχε μεγάλο όγκο, είχε περίπου 18.000 λυχνίες που καίγονταν πολύ συχνά, δούλευε με ρελέδες κάνοντας 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 ρολόγια, στα αυτοκίνητά, στις τηλεοράσεις και σε άλλες οικιακές συσκευές) έχουν περάσει ελάχιστα χρόνια.

Ταξινόμηση των υπολογιστών

Ταξινόμηση ως προς την προβλεπόμενη χρήση

Υπερυπολογιστής (supercomputer)

Μικρός υπερυπολογιστής

Κεντρικός υπολογιστής (mainframe)

Εξυπηρετητής (server)

Σταθμός εργασίας (Workstation)

Προσωπικός υπολογιστής (PC)

Επιτραπέζιος υπολογιστής (desktop PC)

Φορητός υπολογιστής (Laptop)

Υπολογιστής παλάμης (Palmtop)

Προσωπικός ψηφιακός βοηθός (PDA)

Ταξινόμηση ως προς την τεχνολογία υλοποίησης

Ένας λιγότερο διφορούμενος τρόπος ταξινόμησης των υπολογιστών είναι ως προς την τεχνολογία υλοποίησης. Οι πρώτοι υπολογιστές ήταν καθαρά μηχανικοί. Τη 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 έγιναν και οι μικροϋπολογιστές που αποτελούν μέχρι σήμερα την κυρίαρχη τεχνολογία δημιουργίας υπολογιστών.

Στις μέρες μας γίνονται έρευνες προς άλλες τεχνολογίες υλοποίησης που στοχεύουν στην δημιουργία οπτικών υπολογιστών και κβαντικών υπολογιστών.

Ταξινόμηση ως προς χαρακτηριστικά σχεδίασης

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

Μηχανικός έναντι Ηλεκτρονικού

Έχουν επικρατήσει οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Υπερέχουν από κάθε άποψη: ταχύτητας, όγκου, κόστους, κλπ.

Ψηφιακός έναντι Αναλογικού

Δύο είναι οι σημαντικοί τύποι υπολογιστών: οι ψηφιακοί και οι αναλογικοί. 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. Έτσι οδηγώντας τη μια από τις δυο τιμές στην είσοδο ενός κυκλώματος, πραγματοποιούμε το ένα από τα δυο δυαδικά ψηφία (π.χ. 0 Volt για το 0 και 5 Volt για το 1). Αντίθετα στους αναλογικούς υπολογιστές, η πληροφορία από τον έξω κόσμο κωδικοποιείται μέσα στον υπολογιστή σαν ένα σήμα συνεχές, που σαν 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 μιλάμε για υπολογιστή να εννοούμε αποκλειστικά τον ψηφιακό υπολογιστή.

Δυαδικός έναντι δεκαδικού

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 Μπουλ. Το δυαδικό σύστημα ταίριαξε τέλεια με την τεχνολογία ηλεκτρονικών στοιχείων που λειτουργούσαν σε δύο διακριτές καταστάσεις.

Δυνατότητα Προγραμματισμού

Η ικανότητα του να προγραμματιστεί ένας υπολογιστής προμηθεύοντάς τον με ένα σύνολο εντολών προς εκτέλεση, χωρίς να χρειαστεί να αναδιαμορφωθεί η φυσική διάταξή του (όπως γινόταν με τις καλωδιώσεις και τους χιλιάδες διακόπτες 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.

Οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές είναι το σημαντικότερο από τα εργαλεία που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι με αναπηρίες σε όλα τα μήκη και πλάτη της γης.

Είναι το μόνο εργαλείο που εξομοιώνει τους χειριστές με αναπηρίες με τους ικανούς σωματικά χειριστές. Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής δεν διακρίνει δυσμενώς ή ευμενώς τους χειριστές του. Είναι ένα σύστημα ίσης μεταχείρισης στα πλαίσια του οποίου ο χειριστής είναι αφανής.

Ο υπολογιστής είναι ένα εργαλείο απαραίτητο για όλους τους ανθρώπους με ή χωρίς αναπηρίες.

Εργαλείο για ανθρώπους

Ο υπολογιστής είναι ένα ανθρώπινο εργαλείο που προορίζεται να χρησιμοποιείται από ανθρώπους.

Σε ότι αφορά τους ανθρώπους που ζουν κάτω από συνθήκες αναπηρίας, τότε ο υπολογιστής είναι ένα από τα εργαλεία που απλοποιεί διαδικασίες. Όλες οι ανθρώπινες διαδικασίες απλοποιούνται με τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Με τα νέα προγράμματα όπως λ.χ. το Microsoft Office δίνεται η δυνατότητα να διατηρούμε τεράστιο όγκο δεδομένων σε ένα μικρό Note Book υπολογιστή. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στους ανθρώπους με αναπηρίες να έχουν χαμηλό κόστος ζωής και χαμηλό κόστος παραγωγής των επαγγελματικών και των κοινωνικών τους δραστηριοτήτων.

Εργαλείο για επιχειρήσεις

Ο υπολογιστής αποτελεί τη μόνη λύση τόσο για τις συμβατικές επιχειρήσεις όσο και για τις επιχειρήσεις των ανθρώπων με αναπηρίες που αναγκαστικά είναι επιχειρήσεις με ιδιαιτερότητες και πολλαπλές ανάγκες.

Η εισβολή των ηλεκτρονικών υπολογιστών στις επιχειρήσεις είναι καθολική και είναι αυτή που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τις επαγγελματικές δραστηριότητες των ανθρώπων με αναπηρίες. Πολλές δραστηριότητες θα ήταν απροσπέλαστες σε επιχειρηματίες με αναπηρίες εάν δεν υπήρχαν οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Οι επιτραπέζιες εκδόσεις, η λογιστική, η διαφήμιση, το marketing, η γραφιστική θα ήταν απολύτως απροσπέλαστα επαγγέλματα χωρίς τους υπολογιστές. Αυτά τα ίδια επαγγέλματα είναι -όχι μόνο προσπελάσιμα- αλλά τείνουν να καταστούν στερεότυπα επαγγελμάτων από τότε που γενικεύτηκε η χρήση των υπολογιστών.

Σήμερα, με τους υπολογιστές κάθε έλληνας με αναπηρία μπορεί να είναι επαγγελματικά ενεργός ακόμη και μέσα από το σπίτι του. Υπάρχουν όλα τα μέσα που μπορούν να συμβάλλουν στην ενίσχυση των περιορισμένων ικανοτήτων των ελλήνων με αναπηρίες ώστε να καταστούν ανταγωνιστικοί στην αγορά.

Με τους υπολογιστές το κόστος παραγωγής των επιχειρήσεων είναι χαμηλό ανεξαρτήτως από το εάν ο επιχειρηματίας έχει ή δεν έχει αναπηρία.

Εργαλείο για κοινωνικότητα

Οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές σε συνδυασμό με το internet είναι ένα ολοκληρωμένο εργαλείο βελτίωσης της κοινωνικότητας και των κοινωνικών σχέσεων.

Η τεχνολογία του Web και του Email είναι ένα πολύ καλό σχολείο για κάθε άνθρωπο. Σε πολλά internet sites υπάρχουν συστηματικά γραμμένες πληροφορίες και οδηγίες που όλοι οι άνθρωποι, ανεξαρτήτως από το εάν ζουν κάτω από συνθήκες αναπηρίας ή όχι, μπορούν να βελτιώσουν τις επιδεξιότητές τους με τους ανθρώπους και τις ομάδες ανθρώπων.

Το internet είναι πλέον ένα σχολείο ίσης μεταχείρισης. Οι έλληνες με αναπηρίες έχουν να ωφεληθούν πολλά από το internet και τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Είναι το μόνο σχολείο που μπορούν να διδάσκονται χωρίς να εμποδίζονται.

Εργαλείο για διασκέδαση

Οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές, εκτός των πολλών άλλων, είναι και ένα εργαλείο διασκέδασης. Για πολλούς από εμάς που έχουμε εξοικειωθεί με τα προγράμματα των υπολογιστών ακόμη και ο χειρισμός τους είναι διασκέδαση και χόμπυ. Για τους άλλους, τους λιγότερο εξοικειωμένους, ο υπολογιστής είναι με βεβαιότητα εργαλείο διασκέδασης αφού υπάρχουν άπειρα παιχνίδια για όλες τις ανάγκες και τις επιθυμίες. Εκτός των παιχνιδιών υπάρχει και το internet όπου υπάρχουν τα πάντα επί παντός επιστητού.

Εργαλείο μάθησης

ΝΑΙ ο ηλεκτρονικός υπολογιστής είναι το πιο αποδοτικό εργαλείο μάθησης μέσα από το σπίτι: Καταργεί όλα τα εμπόδια και τους φραγμούς.

Για όλους εμάς που ζούμε κάτω από συνθήκες αναπηρίας, αλλά και για τους ικανούς σωματικά, το να μπορούμε να εργαζόμαστε, να επιμορφωνόμαστε και να πληροφορούμαστε μέσα από το σπίτι είναι υψίστης σημασίας.

Οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές και το internet έχουν γίνει ένα απέραντο σχολείο με online περιοδικά, βιβλία, αλλά και με πληροφορίες για όλα τα ενδιαφέροντα. Υπάρχουν άπειρες πληροφορίες και όλες αυτές οι πληροφορίες είναι δωρεάν και μόνο σε ελάχιστες περιπτώσεις χρεώνονται.

Ταξινόμηση ως προς την τεχνολογία υλοποίησης

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 στης τηλεπικοινωνίες,και το 1940 ο πρώτος καθαρά ηλεκτρονικός υπολογιστής κατασκευάστηκε με λυχνίες. Την δεκαετία του 1950 και 1960 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 έγιναν και οι μικροϋπολογιστές και αποτελούν μέχρι σήμερα την κυρίαρχη τεχνολογία δημιουργίας υπολογιστών.

Ταξινόμηση ως προς χαρακτηριστικά σχεδίασης

Μερικά από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά σχεδίασης και υλοποίησης που έχουν οι υπολογιστές είναι τα παρακάτω.

Ψηφιακό έναντι Αναλογικού

Δυο είναι οι σημαντικοί τύποι υπολογιστών: οι ψηφιακοί και οι αναλογικοί. 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 σαν ένα σήμα συνεχές που σαν ηλεκτρικό ρεύμα θα είχε άπειρες πιθανές τιμές τάσης μέσα σε κάποια όρια.

Δυαδικός έναντι δεκαδικού

Μια σημαντική σχεδιαστική εξέλιξη στους ψηφιακούς υπολογιστές ήταν η εισαγωγή του δυαδικού συστήματος σαν του τρόπου αναπαράστασης πληροφορίας στο εσωτερικό του υπολογιστή. 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 Μπούλ. Το δυαδικό σύστημα ταίριαξε τέλεια και με την σύγχρονη τεχνολογία ηλεκτρονικών στοιχείων όπως το τρανζίστορ που δουλεύουν σε δύο διακριτές καταστάσεις.

Προγραμματισιμότητα

Η ικανότητα το προγραμματίσεις έναν υπολογιστή προμηθεύοντάς τον με ένα σύνολο εντολών προς εκτέλεση χωρίς να χρειαστεί να αναδιαμορφώσεις την φυσική διάταξη του είναι ένα θεμελιακό 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.

Αποθήκευση

Κατά την διάρκεια εκτέλεσης ενός υπολογισμού είναι συχνά χρήσιμο να αποθηκεύσουμε ενδιάμεσα αποτελέσματα για τα χρησιμοποιήσουμε μετά σε άλλους υπολογισμούς. Η απόδοση πολλών υπολογιστών καθορίζεται σημαντικά από την ταχύτητα με την μπορούν να διαβάσουν και να γράψουν τιμές στην και από αυτήν την μνήμη 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 προτάθηκε 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.

τυπική θέση του λειτουργικού συστήματος σε ένα υπολογιστικό σύστημα

Λειτουργικό σύστημα ή ΛΣ (αγγλ. Operating System ή OS) είναι το λογισμικό του υπολογιστή που είναι υπεύθυνο για την διαχείριση και τον συντονισμό των εργασιών και την κατανομή των διαθέσιμων πόρων. Το λειτουργικό σύστημα παρέχει ένα θεμέλιο, ένα μεσολαβητικό επίπεδο λογικής διασύνδεσης μεταξύ λογισμικού και υλικού, διαμέσου του οποίου οι εφαρμογές αντιλαμβάνονται εμμέσως τον υπολογιστή. Μια από τις κεντρικές αρμοδιότητες του λειτουργικού συστήματος είναι η διαχείριση του υλικού, απαλλάσσοντας έτσι τις εφαρμογές από τον άμεσο και επίπονο χειρισμό του τελευταίου και καθιστώντας ευκολότερο τον προγραμματισμό τους. Σχεδόν όλοι οι υπολογιστές (παλάμης, επιτραπέζιοι, υπερυπολογιστές, ακόμη και παιχνιδομηχανές) χρησιμοποιούν έναν τύπο λειτουργικού συστήματος Το ΛΣ είναι το πρώτο λογισμικό που «φορτώνεται» στην μνήμη του υπολογιστή μετά την εκτέλεση του BIOS. Οποιοδήποτε λογισμικό φορτωθεί στη συνέχεια βασίζεται στο ΛΣ για την παροχή όλων των υπηρεσιών οι οποίες απαιτούν πρόσβαση στο υλικό.

Υπηρεσίες

Το λειτουργικό σύστημα περιέχει κώδικα χαμηλού επιπέδου, αποκλειστικά για την αρχιτεκτονική του επεξεργαστή στην οποία εκτελείται (γραμμένο είτε σε κατάλληλη γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, όπως η C, είτε απευθείας σε συμβολικό κώδικα), ο οποίος αναλαμβάνει την υλοποίηση όλων αυτών των μηχανισμών. Ο εν λόγω κώδικας, ο οποίος κατά την κανονική λειτουργία του υπολογιστή είναι αποθηκευμένος στη μνήμη, ονομάζεται «πυρήνας» και ο κώδικας των εκτελούμενων εφαρμογών («κώδικας χρήστη») δεν έχει άμεση πρόσβαση σε αυτόν. Ο πυρήνας όμως παρέχει μία προγραμματιστική διασύνδεση, τις κλήσεις συστήματος που προαναφέρθηκαν, με την οποία τα προγράμματα χρήστη μπορούν να καλούν με ελεγχόμενο τρόπο διαδικασίες που εξάγει ο πυρήνας και παρέχουν υπηρεσίες στον καλούντα. Η σύνταξη, η σημασιολογία και η ονοματολογία των κλήσεων συστήματος διαφέρει από ΛΣ σε ΛΣ, με αποτέλεσμα ένα εκτελέσιμο πρόγραμμα συνήθως να μπορεί να τρέξει μόνο σε ένα ΛΣ. Ο κώδικας χρήστη δεν μπορεί να προσπελάσει μόνος του τους πόρους του υπολογιστή (π.χ. δίσκους, μνήμη συστήματος, περιφερειακά, δίκτυο κλπ) αλλά μπορεί να ζητήσει ό,τι χρειάζεται (π.χ. άνοιγμα ενός αρχείου στον δίσκο) από τον πυρήνα μέσω των κλήσεων συστήματος.

Συνήθως οι γλώσσες προγραμματισμού παρέχουν προτυποποιημένες βιβλιοθήκες που αποκρύπτουν αυτήν τη διαδικασία από τον προγραμματιστή και παρέχουν φορητότητα κώδικα από ΛΣ σε ΛΣ. Π.χ. η απλή συνάρτηση fopen() της πρότυπης βιβλιοθήκης της C, με κοινή σύνταξη για όλες τις αρχιτεκτονικές και λειτουργικά συστήματα αλλά με διαφορετική υλοποίηση για το καθένα, όταν κληθεί καλεί με τη σειρά της την αντίστοιχη κλήση συστήματος - κατά κανόνα πιο πολύπλοκη - που παρέχει το υποκείμενο ΛΣ. Ο κώδικας που υλοποιεί τις κλήσεις συστήματος είναι ουσιαστικά τμήμα του πυρήνα, οπότε η fopen() του συγκεκριμένου παραδείγματος ζητά μετάβαση του επεξεργαστή σε κατάσταση πυρήνα, κατά την οποία μπορούν να εκτελεστούν εντολές με άμεση επίδραση στο υλικό και τους πόρους του υπολογιστή, και μεταφέρει τον έλεγχο στον κώδικα της κλήσης συστήματος. Όταν ο τελευταίος τερματίσει ο επεξεργαστής μεταβαίνει πάλι σε κατάσταση χρήστη και η fopen() συνεχίζει την εκτέλεσή της από την εντολή που ακολουθεί την κλήση συστήματος. Φυσικά τα προγράμματα χρήστη μπορούν να παρακάμψουν την fopen() και να καλέσουν κατευθείαν τον πυρήνα, κάτι που γίνεται αναγκαστικά όταν η βιβλιοθήκη της γλώσσας προγραμματισμού δεν παρέχει υψηλού επιπέδου διασύνδεση (όπως την fopen()) για κάποια λειτουργία.

Οι βασικοί μηχανισμοί ενός λειτουργικού συστήματος αφορούν τη διαχείριση της εκτέλεσης των προγραμμάτων χρήστη (μέσω του μηχανισμού των διεργασιών και - στα συστήματα τα οποία υποστηρίζουν ταυτοχρονισμό / πολυδιεργασία / πολυπρογραμματισμό - του κατάλληλου χρονοπρογραμματισμού τους), της επικοινωνίας μεταξύ τους (μέσω των μηχανισμών εικονικής μνήμης και διαδιεργασιακής επικοινωνίας) και των δεδομένων που αυτές χρησιμοποιούν (μέσω του συστήματος αρχείων). Με τον τρόπο που είναι υλοποιημένοι οι εν λόγω μηχανισμοί διασφαλίζουν συνήθως τόσο την ασφάλεια του πυρήνα απέναντι στον κώδικα χρήστη, όσο και την ασφάλεια μεταξύ των προγραμμάτων χρήστη, ώστε κανένα να μην παρεμποδίζει ή να επηρεάζει αρνητικά την πρόσβαση των άλλων στους πόρους του συστήματος.

Διαχείριση διεργασιών

Ένα πρόγραμμα που εκτελείται στον υπολογιστή αποτελεί μία ή περισσότερες διεργασίες· πρόκειται για το βασικό μέσο εκτέλεσης προγραμμάτων σε ένα συνηθισμένο ΛΣ. Ο ίδιος κώδικας / πρόγραμμα μπορεί να εκτελείται ταυτόχρονα μέσα από πολλές διαφορετικές διεργασίες οι οποίες μπορεί να ανήκουν σε διαφορετικούς χρήστες. Στα πλαίσια της σειριακής αρχιτεκτονικής φον Νόιμαν και των υπολογιστών που έχουν οικοδομηθεί με βάση αυτήν, μόνο μια διεργασία μπορεί να εκτελείται στην ΚΜΕ (Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας) οποιαδήποτε χρονική στιγμή.επομένως οι ποικίλες διεργασίες οι οποίες είναι ταυτόχρονα ενεργές εκτελούνται ψευδοπαράλληλα, με διαδοχική εναλλαγή του επεξεργαστή μεταξύ τους κάθε λίγη ώρα. Σε ένα παράλληλο σύστημα, όπου υπάρχουν πολλαπλοί επεξεργαστές, ο ταυτοχρονισμός / πολυδιεργασία μπορούν να υλοποιηθούν πραγματικά παράλληλα. Σε κάθε περίπτωση, το τμήμα του πυρήνα το οποίο λαμβάνει διάφορες αποφάσεις σχετικά με την ανάθεση των ΚΜΕ στις διάφορες διεργασίες ονομάζεται χρονοπρογραμματιστής.

Διαχείριση μνήμης

Στις σύγχρονες αρχιτεκτονικές υπολογιστών η μνήμη είναι οργανωμένη ιεραρχικά. Αρχίζοντας από την ταχύτερη: καταχωρητές, κρυφή μνήμη, κύρια μνήμη και δευτερεύουσα μνήμη (π. χ. σκληροί δίσκοι). Το τμήμα εκείνο του ΛΣ που καλείται διαχειριστής μνήμης συντονίζει τη χρήση των διαφόρων τύπων μνήμης, καταγράφοντας ποια τμήματά τους είναι διαθέσιμα, ποια είναι δεσμευμένα και, ανάλογα με τις απαιτήσεις των διεργασιών, εκχωρεί ή απελευθερώνει τμήματα για να τα χρησιμοποιήσουν οι διεργασίες. Αυτή η δραστηριότητα λέγεται διαχείριση εικονικής μνήμης, αφού η συνολική μνήμη που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι διεργασίες κατά την εκτέλεση τους μπορεί να ξεπερνά το μέγεθος της κύριας μνήμης. Τα προηγμένα Λ.Σ. αποφεύγουν, όπου και όταν είναι δυνατό, τη χρήση αυτής της τεχνικής, επειδή η χρήση δευτερεύουσας μνήμης ως κύριας μειώνει την ταχύτητα του συστήματος.

Συστήματα αρχείων

Το κομμάτι του ΛΣ που ονομάζεται διαχειριστής συστήματος αρχείων δημιουργεί την αφαιρετική έννοια του αρχείου και την δυνατότητα στον χρήστη να βλέπει τη δευτερεύουσα μνήμη σαν ένα σύνολο από αρχεία όπου μπορεί να δημιουργεί , να τροποποιεί, να σβήνει , να μετακινεί και να αντιγράφει αρχεία.

Δικτύωση

Τα περισσότερα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα επιτρέπουν τη σύνδεση ενός υπολογιστή τόσο σε τοπικά δίκτυα όσο και στο Διαδίκτυο, ενσωματώνοντας στον κώδικά τους την υλοποίηση των απαιτούμενων αντίστοιχων πρωτοκόλλων.

Εσωτερική ασφάλεια

Με τον όρο αυτό εννοούνται οι ενέργειες, τις οποίες πραγματοποιεί το αντίστοιχο τμήμα του ΛΣ προκειμένου να προφυλάξει τους πόρους μιας διεργασίας από τις άλλες διεργασίες που εκτελούνται παράλληλα. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν είναι επιθυμητό μια διεργασία ενός χρήστη να μπορεί να έχει αποκλειστική πρόσβαση σε ολόκληρο το σύστημα αρχείων ή μια διεργασία να εγγράφει δεδομένα στο τμήμα εκείνο της μνήμης που έχει εκχωρηθεί σε άλλη διεργασία.

Εξωτερική ασφάλεια

Σαν κόμβος ενός δικτύου ένας υπολογιστής μπορεί να δεχτεί επιθέσεις από κακόβουλο λογισμικό. Τα σύγχρονα ΛΣ περιλαμβάνουν και τμήματα που είναι υπεύθυνα να αναγνωρίσουν τέτοιες απειλές.

Γραφική διασύνδεση χρήστη

Τα σύγχρονα ΛΣ παρέχουν τη δυνατότητα στον χρήστη να επικοινωνεί με τον Η/Υ με τη χρήση ποντικιού, παραθύρων, εικονιδίων, δείκτη ποντικιού, γραμμές εργασιών.

Πυρήνας

Έχει καθιερωθεί να χρησιμοποιούμε τον όρο Πυρήνας για να αναφερόμαστε στα πιο βασικά μέρη ενός ΛΣ τα οποία αλληλεπιδρούν στενά με το υλικό. Ενώ μέρη του ΛΣ που δεν ανήκουν στον πυρήνα μπορούν να θεωρηθούν π.χ. η διασύνδεση με το χρήστη, τα πρωτόκολλα επικοινωνίας ανάμεσα στις εφαρμογές, τα πρωτόκολλα διαχείρισης περιόδων εργασιών χρηστών, τα πρωτόκολλα δικτύου κτλ. Μια ενδιαφέρουσα ανάλυση σχετικά με την διαφορά ΛΣ και πυρήνα μπορεί να βρεθεί εδώ (Linux and GNU). Πάντως δεν υπάρχει γενική συναίνεση σχετικά με το θέμα αυτό στην κοινότητα της επιστήμης των υπολογιστών.

Personal Computer

Την σημερινή σύγχρονη εποχή, όλοι πλέον έχουμε τουλάχιστον έναν υπολογιστή στο σπίτι μας. Γιατί μας είναι χρήσιμος για τη δουλειά μας, για διασκέδαση, γιατί έχει και ο γείτονας και για άπειρους άλλους λόγους που ποικίλλουν για τον κάθε ένα από εμάς.

Στην πραγματικότητα όμως, πόσοι από εμάς γνωρίζουμε τι είναι ο υπολογιστής που τόσο πολύ μας χρειάζεται στη ζωή μας και τι είναι ένα υπολογιστικό σύστημα;

Πολλούς δεν τους ενδιαφέρει τόσο η θεωρία παρά μόνο η πράξη. Ότι δηλαδή αφού ξέρουν να τον χρησιμοποιούν δεν ενδιαφέρονται για το θεωρητικό κομμάτι της Πληροφορικής. Το συγκεκριμένο άρθρο απευθύνεται σε αυτούς που είτε θέλουν να διευρύνουν τις γνώσεις τους, είτε είναι νέοι στο χώρο και θέλουν να μάθουν είτε απλά θέλουν να τα φρεσκάρουν. Λοιπόν.

Όταν ακούμε για υπολογιστικό σύστημα, το πρώτο πράγμα που φέρνουμε συνήθως στο μυαλό μας είναι ο υπολογιστής με τα εξαρτήματά του. Ωστόσο όμως, ο υπολογιστής δεν αποτελεί παρά μέρος μόνο του υπολογιστικού συστήματος που είναι μια ευρύτερη έννοια και απαρτίζεται από 5 μέρη: τους ανθρώπους, τις διαδικασίες, το λογισμικό, το υλικό και τα δεδομένα.

Οι διαδικασίες είναι κανόνες και οδηγίες που πρέπει να ακολουθήσει κάποιος προκειμένου να χρησιμοποιήσει σωστά τα διάφορα προγράμματα, οι οποίες εμπεριέχονται σε ειδικά εγχειρίδια χρήσης (manuals) και γράφονται από ειδικούς.

Το λογισμικό . ή αλλιώς software είναι η ονομασία για το πρόγραμμα ή τα προγράμματα ενός υπολογιστικού συστήματος. Με την έννοια πρόγραμμα εννοούμε ένα σύνολο εντολών οι οποίες περιγράφουν στον Η/Υ πώς να εκτελέσει μια συγκεκριμένη εργασία. Το λογισμικό του υπολογιστή αποτελείται από τα απαραίτητα προγράμματα που δίνουν τις κατάλληλες εντολές, για να λειτουργεί το υλικό μέρος. Συνίσταται δε από το λειτουργικό σύστημα (το βασικό πρόγραμμα για τη λειτουργία του Η/Υ

Το υλικό . ή αλλιώς hardware είναι τα διάφορα εξαρτήματα που συνθέτουν τον υπολογιστή, όπως πληκτρολόγιο, οθόνη, αλλά και τα εσωτερικά εξαρτήματα όπως motherboard, μνήμη RAM κτλ.

Τα δεδομένα . είναι τα ανεπεξέργαστα γεγονότα που αποτελούν την πρώτη ύλη του πληροφοριακού συστήματος. Οτιδήποτε δηλαδή καταγράφουμε και επεξεργαζόμαστε εμείς οι ίδιοι στον υπολογιστή μας.

Έτσι συνοπτικά πλέον θα μπορούμε να λέμε ότι έχουμε μια παραπάνω ιδέα σχετικά με το τι είναι αυτό το εργαλείο που χρησιμοποιούμε καθημερινά.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ:WIKIPEDIA, LIVE- PEDIA