Υπολογιστές

= Ηλεκτρονικός Υπολογιστής=

Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής είναι μια μηχανή κατασκευασμένη κυρίως από ηλεκτρικά κυκλώματα και όχι τόσο από ηλεκτρικά και μηχανικά συστήματα και έχει ως κύριο σκοπό την επεξεργασία των πληροφοριών. Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής είναι ένα αυτοματοποιημένο, ηλεκτρικό, ψηφιακό επαναπρογραμματιζόμενο σύστημα γενικής χρήσης, το οποίο μπορεί να επεξεργάζεται δεδομένα βάσει ενός συνόλου προκαθορισμένων οδηγιών, των εντολών που συνολικά ονομάζονται πρόγραμμα. Υπάρχουν διάφοροι τύποι υπολογιστών, οι οποίοι διαφέρουν κατά το μέγαθος, τις δυνατότητες και την αρχιτεκτονική τους, δηλαδή τον τρόπο που τα βασικά τους μέρη συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους. Στην πιο δεδομένη 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 κάρτα ( Motherboard ή MoBo ). Εκτός απο τον επεξεργαστή και την μνήμη, πάνω στην 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.

Ιστορικά Στοιχεία
=Ταξινόμηση των Υπολογιστών=
 * 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 μηχανη για προσθαφαιρέσεις.
 * Ο Ζοζέφ Μαρί Ζακάρ (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 υφάσματα 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 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.
 * Το 1890 ο Αμερικανός μηχανικός Χέρμαν Χόλεριθ (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 Η.Π.Α, με μεγάλη επιτυχία.
 * Ο Βάνεβαρ Μπους (Vannevar Bush) το 1930 έφτιαξε τον διαφορικό αναλυτή που χρησιμοποιήθηκε κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.
 * Η μηχανή Ζ3, που έφτιαξε ο Γερμανός μηχανικός Κόνραντ Τσούζε (Konrad Zuse) το 1941, ήταν η πρώτη που χρησιμοποιούσε το @δυαδικό σύστημα αρίθμησης.
 * Οι διάφορες ηλεκτρομηχανικές συσκευές έλυναν αποτελεσματικά κάποια συγκεκριμένα προβλήματα, ωστόσο δημιουργούσαν προβλήματα όγκου και κόστους. Το επόμενο βήμα ήταν η επινόηση μιας μηχανής γενικού σκοπού που θα μπορούσε να λύνει προβλήματα διαφόρων ειδών. Ο Ούγγρος μαθηματικός Τζον φον Νόιμαν, δημοσίευσε τον Ιούνιο του 1945 μια εργασία με τίτλο "Προσχέδιο Έκθεσης για τον EDVAC", η οποία περιέγραφε μια λογική λειτουργία μιας υπολογιστικής μηχανής που χρησιμοποιο΄θσε το δυαδικό σύστημα και αποθήκευε στη μνήμη της το προγραμμάτης. Μετά από αυτή την εργασία οι σημερινοί υπολογιστές λέγονται και μηχανές αρχιτεκτονικής φον Νόιμαν.
 * Πολύ σημαντική ιστορική στιγμή ήταν και η ανακάλυψη του @τρανζίστορ το 1947, καθώς κατάργησε τις λυχνίες κενού που χρησιμοποιύνταν μέχρι τότε για την υλοποίηση λογικών πυλών και κυκλωμάτων, και οδήγησε έτσι στη μείωση του μεγέθους των κυκλωμάτων και κατά συνέπεια των υπολογιστών. Ακόμα στις 12 Σεπτεμβρίου 1958, παρουσιάστηκε το πρώτο ολοκληρωμένο κύκλωμα σε μορφή μικροτσίπ (microchip) από τους Ρόμπερτ Νόις (Robert Noyce) και Τζακ Κάλμπι (Jack Kilby). Με τα νέα αυτά υλικά οι H/Y έγιναν μικρότεροι, οικονομότεροι και ταχύτεροι.

Ταξινόμηση ως προς την προβλεπόμενη χρήση[[image:laptop.jpg align="right" caption="Εικόνα 2. Φορητός Υπολογιστής (Laptop)"]]

 * @Υπερυπολογιστής (supercomputer)
 * Μικρός υπερυπολογιστής
 * @Κεντρικός Υπολογιστής (mainframe)
 * @Εξυπηρετητής (server)
 * Σταθμός εργασίας (Workstation)
 * @Προσωπικός Υπολογιστής (Personal Computer)
 * @Επιτραπέζιος Υπολογιστής (desktop PC)
 * @Φορητός Υπολογιστής (Laptop)

Ταξινόμηση ως προς τη τεχνολογία υλοποίησης
Ένας ακόμη τρόπος να ταξινομήσουμε τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές είναι και ως προς τη τεχνολογία υλοποίησης. Οι πρώτη 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 αντικαταστάθηκαν με τρνζίστορ και στα τέλη της δεκαετίας του 1960 και στις αρχές της δεκαετίας του 1970 άρχισαν να χρησιμοποιούνται τα ολοκληρωμένα κυκλώματα απο ημιαγωγούς με τα οποία έγιναν οι μικροϋπολογιστές που αποτελούν μέχρι σήμερα την κυρίαρχη τεχνολογία δημιουργίας ηλεκτρονικών υπολογιστών.

=Ταξινόμηση ως προς χαρακτηριστηκά σχεδίασης=

Μηχανικός έναντι Ηλεκτρονικού
Έχουν επικρατήσει οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές διότι 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 κβαβτικοί βρίσκονται ακόμα σε πειραματικό στάδιο. Στους ψηφιακόυς 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 δύο τίμές στην είοσοδο 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.

Δυαδικός έναντι Δεκαδικού
Μια σημαντική σχεδιαστική εξέλιξη στους ψηφιακούς υπολογιστές ήταν η εισαγωγή του δυαδικού συστήματοςως 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 λειτουργία των ψηφιακών υπολογιστών βασίζεται στο δυαδικό σύστημα αρίθμησης (0, 1), το οποίο κατά τη χρήση των πρώτων ψηφιακών υπολογιστών αναπαρίστατο με τη χρήση διακοπτών (ανοιχτό-κλειστό). Αυτή τη γλώσσα καταλαβαίνει ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής και με βάση αυτή λειτουργεί (γλώσσα μηχανής). Η επικοινωνία όμως ανθρώπου και ηλεκτρονικού υπολογιστή δεν είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί με τη χρήση της γλώσσας αυτής. Αρχικά, έγινε χρήση συμβολικών γλωσσών, κάθε εντολή των οποίων ήταν μια λέξη που αντιστοιχούσε σε μια εντολή της γλώσσας μηχανής. Αυτός ο τρόπος ήταν ευκολότερος για τον άνθρωπο, αλλά εξακολουθούσε να έχει το μειονέκτημα ότι δεν μπορούσε να εφαρμοστεί σε κάθε υπολογιστή, αφού προοριζόταν για συγκεκριμένο σύνολο εντολών ενός συγκεκριμένου επεξεργαστή. Οι παραπάνω ανεπάρκειες των συμβολικών γλωσσών και η προσπάθεια για καλύτερη επικοινωνία μεταξύ ανθρώπου και μηχανής, οδήγησαν, στα τέλη της δεκαετίας του του 1950, στην εμαφάνιση των πρώτων γλωσσσών προγραμματισμού υψηλού επιπέδου. Οι συγκεκριμένες γλώσσες χρησιμοποιούσαν σύμβολα και λέξεις κατανοητές για τον άνθρωπο. Κάθε εντολή μιας γλώσσας υψηλού επιπέδου, οι οποίες χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα, αντιστοιχεί σε δεκάδες εντολές σε γλώσσα μηχανής. Η μεταγλώττιση (μετατροπή) ενός προγράμματος στο ισοδύναμο κατανοητό και εκτελέσιμο πρόγραμμα από τον υπολογιστή πραγματοποιείται με την βοήθεια ενός προγράμματος είτε compiler (μεταφραστή) είτε interpreter (διερμηνέα). Τα κυριότερα πλεονεκτήματα των γλωσσών υψηλού επιπέδου είναι η ομοιότητά τους με τις γλώσσες των ανθρώπων, η ανεξαρτησία από τον τύπο του υπολογιστή, η ευκολία εκμάθησης, και η ευκολότερη διόρθωση λαθών και συντήρηση των προγραμμάτων. Ανάλογα με τη δομή που ακολουθείται κατά τον προγραμματισμό, διακρίνονται οι λεγόμενες διαδικασιακές γλώσσες (Pascal, Basic), οι αντικειμενοστραφείς γλώσσες (++, Java), οι συναρτησιακές (Lisp), οι μη διαδικασιακές (Prolog) και οι γλώσσες ερωτοαποκρίσεων (SQL). Οι γλώσσες κατηγοριοποιούνται και με βάση το σκοπό για τον οποίο δημιουργήθηκαν ή την περιοχή χρήσης τους. Έτσι, υπάρχουν γλώσσες που χρησιμοποιούνται για την επίλυση μαθηματικών προβλημάτων, για την ανάπτυξη εμπορικών εφαρμογών, εφαρμογών στο Ίντερνετ, λειτουργικών συστημάτων, για τη σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων κ.ά.

=**ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ**= Κατά τη διάρκεια εκτέλεσης ενός υπολογισμού χρειαζόμαστε τη δυνατότητα να αποθηκεύουμε τα ενδιάμεσα αποτελέσματα, ώστε να μπορούμε μετά να τα χρησιμοποιήσουμε και σε άλλους υπολογιστές. Καθοριστηκό ρόλο στην απόδοση πολλών υπολογιστών διαδραματίζει η ταχύτητα με την οποία μπορούν να διαβάσουν τιμές απο τη μνήμη και να γράψουν τιμές σε αυτήν, καθώς και η συνολική της χωριτηκότητα. Στην αρχή η μνήμη χρησιμοποιούνταν αποκλειστικά για την αποθήκευση ενδιάμεσων τιμών κατά την εκτέλεση ενός υπολογισμού. Όμως μέσα στην δεκαετία του 1940 ξεκίνησε η προσπάθεια και η εφαρμογή αποθήκευσης του ίδιου του προγράμματος στην μνήμη. Η εξέλιξη αυτή είχε ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη του πρώτου υπολογιστή με αποθηκευμένο πρόγραμμα, δηλαδή του σύγχρονου υπολογιστή.