συσκευασία γενικής χρήσης για την εκτέλεση αριθμητικών ή λογικών πράξεων From Wikipedia, the free encyclopedia
Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής (συντ. Η/Υ) είναι μια μηχανή κατασκευασμένη κυρίως από ψηφιακά ηλεκτρονικά κυκλώματα και δευτερευόντως από ηλεκτρικά και μηχανικά συστήματα και έχει ως σκοπό να επεξεργάζεται πληροφορίες. Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής 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.
![]() |
Το λήμμα δεν περιέχει πηγές ή αυτές που περιέχει δεν επαρκούν. |
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 Processing Unit), η κεντρική μνήμη (RAM & ROM-BIOS), οι μονάδες εισόδου και εξόδου (πληκτρολόγιο, ποντίκι, οθόνη κ.α.), οι εσωτερικές (ή εξωτερικές) μονάδες ανάγνωσης και αποθήκευσης δεδομένων όπως σκληρός δίσκος, DVD, SSD (Solid State Drive) και οι περιφερειακές συσκευές όπως (εκτυπωτής, σαρωτής, μόντεμ κ.τ.λ.).
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). Εκτός από τον επεξεργαστή και τη μνήμη, πάνω στη μητρική βρίσκονται οι θέσεις επέκτασης στις οποίες τοποθετούνται οι διάφορες κάρτες, γραφικών, ήχου κ.λ.π.). Στη μητρική επίσης βρίσκονται υποδοχές για τη σύνδεση διαφόρων άλλων συσκευών (όπως ο σκληρός δίσκος, η οπτική μονάδα ανάγνωσης DVD, card reader κ.λ.π.), ή και προς επέκταση των ήδη εγκατεστημένων.
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 καθώς και για την επικοινωνία του με τον άνθρωπο) και το λογισμικό εφαρμογών (πακέτα εφαρμογών, γλώσσες προγραμματισμού, εκπαιδευτικό λογισμικό, προγράμματα – εργαλεία κ.α.).
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.
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 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 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 στη 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:
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.
Ο πρώτος υπολογιστής είχε την ονομασία ENIAC, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε υπό την εποπτεία του Καθηγητή Φυσικής Τζον Μόχλι (John Mauchly) και του μεταπτυχιακού φοιτητή του Τζον Έκερτ (John Presper Eckert), στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. Σκοπός των δύο κατασκευαστών ήταν η δημιουργία ενός υπολογιστή που θα μπορούσε να επιτύχει την έγκαιρη σύνταξη ακριβέστατων πινάκων εμβέλειας και τροχιάς, για τις βολές των νέων όπλων του αμερικανικού στρατού. Ο υπολογιστής θα χρησιμοποιούταν από το Εργαστήριο Βαλλιστικής Έρευνας του στρατού των Η.Π.Α., κατά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο. Η διαδικασία ανάπτυξης των πινάκων βολών από την Υπηρεσία Βαλλιστικής μέχρι τότε γινόταν με το χέρι, κάτι που την έκανε χρονοβόρα και που συχνά οδηγούσε σε λάθη.
Από το 1946 που κατασκευάστηκε σε ένα πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνιας 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 αυτοκίνητα, στις τηλεοράσεις και σε άλλες οικιακές συσκευές) έχουν περάσει ελάχιστα χρόνια.
Στη σύγχρονη εποχή, η χρήση της λέξης «υπολογιστής» έχει ταυτιστεί με τους προσωπικούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Η σωστή ωστόσο ερμηνεία ενός υπολογιστή είναι κυριολεκτικά[74] : "Μια συσκευή που υπολογίζει, συχνά ένα προγραμματιζόμενο (συνήθως) ηλεκτρονικό μηχάνημα που εκτελεί υψηλής ταχύτητας μαθηματικές ή λογικές πράξεις ή λειτουργίες με τις οποίες συγκεντρώνει, αποθηκεύει, συσχετίζεται, ή με άλλο τρόπο επεξεργάζεται πληροφορίες.'' [75] Κάθε συσκευή που επεξεργάζεται πληροφορίες μπορεί να θεωρηθεί υπολογιστής, ειδικά εάν η επεξεργασία αυτή έχει σκοπό.
Ένας υπολογιστής θα λύσει τα προβλήματα ακριβώς με τον τρόπο που έχει προγραμματιστεί, χωρίς να λαμβάνει υπόψη την αποδοτικότητα, τις εναλλακτικές λύσεις, πιθανές συντομεύσεις, ή και πιθανά σφάλματα στον κώδικα. Τα προγράμματα ηλεκτρονικών υπολογιστών που μαθαίνουν να προσαρμόζονται αποτελούν μέρος του αναδυόμενου τομέα της τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής μάθησης.
Οι ακόλουθες ενότητες περιγράφουν ταξινομήσεις των υπολογιστών ως προς διάφορα κριτήρια.
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 τη 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 στη δημιουργία οπτικών υπολογιστών και κβαντικών υπολογιστών.
Μερικά από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά σχεδίασης και υλοποίησης υπολογιστών είναι τα παρακάτω.
Έχουν επικρατήσει οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Υπερέχουν από κάθε άποψη: ταχύτητας, όγκου, κόστους, κλπ.
Δύο ήταν 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 ως ηλεκτρικό ρεύμα θα είχε άπειρες πιθανές τιμές τάσης μέσα σε κάποια όρια.
Από τη 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.
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 τη 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.
Όταν μη επεξεργασμένα δεδομένα αποστέλλονται στον υπολογιστή με τη βοήθεια των συσκευών εισόδου, όπου και επεξεργάζονται από αυτόν και αποστέλλονται σε συσκευές εξόδου. Οι συσκευές εισόδου μπορεί να είναι χειροκίνητες ή αυτοματοποιημένες. Η διαδικασία της επεξεργασίας ρυθμίζεται κυρίως από τη μητρική κάρτα. Μερικά παραδείγματα χειροκίνητων συσκευών εισόδου είναι:
Ο τρόπος με τον οποίο ο υπολογιστής αξιοποιεί τις διάφορες θύρες διασύνδεσης είναι οι συσκευές εξόδου. Μερικά παραδείγματα συσκευών εξόδου είναι:
Τα σφάλματα σε προγράμματα υπολογιστή είναι γνωστά ως "bugs". Μπορούν να μην είναι σοβαρά και να μην επηρεάζουν τη χρησιμότητα του προγράμματος, ή να έχουν μόνο μικρές επιδράσεις. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορούν να κάνουν το πρόγραμμα ή το σύνολο του συστήματος να "κολλάει", δηλαδή να μην είναι ανταποκρίσημο σε ενέργειες όπως η ανάγνωση συσκευών εισόδου. Το σύστημα μπορεί να μην ανταποκρίνεται στην είσοδο από το ποντίκι ή το πληκτρολόγιο, ή ακόμη να καταρρέει και να είναι αναγκαία η επανεκκίνησή του. Μερικές φορές καλοήθη σφάλματα μπορεί να χρησιμοποιηθούν για κακόβουλους σκοπούς από έναν παράνομο ο οποίος χρησιμοποιεί τα λεγόμενα exploits, ένας κώδικας σχεδιασμένος να επωφελείται από ένα σφάλμα και να διαταράσσει την ορθή εκτέλεση προγραμμάτων ενός υπολογιστή. Τα σφάλματα σε ελάχιστες των περιπτώσεων οφείλονται στο υλικό του υπολογιστή. Δεδομένου ότι οι υπολογιστές απλώς εκτελούν τις οδηγίες που τους δίνονται υπό μορφή προγράμματος, τα σφάλματα είναι σχεδόν πάντα το αποτέλεσμα λάθους του προγραμματιστή ή παράληψης στον σχεδιασμό του προγράμματος.
Η ικανότητα να προγραμματιστεί ένας υπολογιστής τροφοδοτώντας 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 τη ροή της εκτέλεσης των εντολών ενός προγράμματος βασιζόμενοι σε ενδιάμεσα αποτελέσματα του υπολογισμού.
Υπάρχουν χιλιάδες διαφορετικές γλώσσες προγραμματισμού, μερικές προορίζονται να είναι γενικής χρήσης, ενώ άλλες χρησιμοποιούνται για πιο εξειδικευμένες εφαρμογές.
Λίστα γλωσσών προγραμματισμού | Χρονοδιάγραμμα των γλωσσών προγραμματισμού, Κατάλογος των γλωσσών προγραμματισμού ανά κατηγορία, Γενεαλογική λίστα των γλωσσών προγραμματισμού, λίστα των γλωσσών προγραμματισμού, Γλώσσες προγραμματισμού που δεν βασίζονται στα αγγλικά |
Συχνά χρησιμοποιούμενες κατασκευαστικές γλώσσες | ARM, MIPS, x86 |
Κοινές γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου | Ada, BASIC, C, C++, C#, COBOL, Fortran, PL/1, REXX, Java, Lisp, Pascal, Object Pascal |
Κοινές γλώσσες γραπτού κειμένου | Bourne script, JavaScript, Python, Ruby, PHP, Perl |
Κατά τη διάρκεια εκτέλεσης ενός υπολογισμού, είναι συχνά χρήσιμο να αποθηκεύσουμε ενδιάμεσα αποτελέσματα για να τα χρησιμοποιήσουμε μετά σε άλλους υπολογισμούς. Η απόδοση πολλών υπολογιστών καθορίζεται σημαντικά από την ταχύτητα με την οποία μπορούν να διαβάσουν τιμές από τη μνήμη και να γράψουν τιμές σ' αυτήν, καθώς και από τη συνολική της χωρητικότητα. Αρχικά η μνήμη χρησιμοποιούνταν μόνο για την αποθήκευση ενδιάμεσων τιμών κατά την εκτέλεση ενός υπολογισμού αλλά κατά τη δεκαετία του 1940 εφαρμόσθηκε η ιδέα ότι και το ίδιο το πρόγραμμα θα μπορούσε να αποθηκευτεί στη μνήμη. Αυτή η εξέλιξη οδήγησε στην ανάπτυξη του πρώτου υπολογιστή με αποθηκευμένο πρόγραμμα, που είναι και ο τύπος του σύγχρονου υπολογιστή.
Με τον όρο αυτό εννοούμε τη δυνατότητα επέκτασης και καλλιέργειας της δεξιότητάς μας και της γνώσης στη χρήση των ηλεκτρονικών ή ψηφιακών μέσων, εδώ, στον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Γενικά, ο ψηφιακός εγγραμματισμός αφορά περισσότερο τους χρήστες που είναι ικανοί να διαχειρίζονται τον υπολογιστή με επιδεξιότητα και εμπειρία, όπως είναι ο προγραμματισμός, η δημιουργία ιστοσελίδων, ανάρτηση αρχείων ή βίντεο σε αυτές, ο τρόπος λειτουργίας του ηλεκτρονικού υπολογιστή, τα διάφορα εξαρτήματα που το αποτελούν και η ικανότητα του να μπορεί να δίνει λύσεις σε τυχόν δυσλειτουργίες του. Είτε είναι λόγω του λογισμικού, κάποιων σφαλμάτων ή ελαττωματική λειτουργία του εξαρτήματος.
Καθώς η χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών έχει εξαπλωθεί σε ολόκληρο τον κόσμο, υπάρχει ένας αυξανόμενος αριθμός των σταδιοδρομιών που αφορούν τους υπολογιστές.
Σχετικά με το υλικό του Η/Υ | Μηχανικός Πληροφορικής και Ηλεκτρονικών Συστημάτων [1], Ηλεκτρολόγων μηχανικών, Ηλεκτρονικών μηχανικών, Μηχανικών υπολογιστών, Μηχανικών τηλεπικοινωνιών, Οπτικών μηχανικών, Νανομηχανική |
Σχετικά με το λογισμικό του Η/Υ | Μηχανικός Πληροφορικής και Ηλεκτρονικών Συστημάτων [1], Επιστήμη υπολογιστών, Μηχανική υπολογιστών, Εκδόσεις επιφάνειας εργασίας, Αλληλεπιδράσεις υπολογιστή- ανθρώπου, Τεχνολογία της πληροφορίας, Πληροφοριακά συστήματα, Υπολογιστική επιστήμη, Τεχνολογία λογισμικού, Βιομηχανία ηλεκτρονικών παιχνιδιών, Σχεδιασμός δικτύων |
Υπάρχουν πολλοί οργανισμοί επίσημου και ανεπίσημου χαρακτήρα, που βασίζονται στην τεχνολογία υπολογιστών.
Πρότυπες ομάδες | ANSI, IEC, IEEE, IETF, ISO, W3C |
Επαγγελματικές εταιρίες | ACM, AIS, IET, IFIP, BCS |
Ομάδες Ελεύθερου/ανοικτού λογισμικού | Free Software Foundation, Mozilla Foundation, Apache Software Foundation |
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.