1. Στόχος του μαθήματος
Να αναγνωρίζουμε τα βασικά μέρη ενός υπολογιστή και να εξηγούμε με απλά λόγια τι κάνει το καθένα.
Όταν χρησιμοποιούμε έναν υπολογιστή, πολλά μέρη συνεργάζονται. Με το ποντίκι δίνουμε μια εντολή, ο επεξεργαστής την εκτελεί και η οθόνη μάς δείχνει το αποτέλεσμα.
Θέλουμε να δούμε μια ακτινογραφία. Κάνουμε κλικ στο αρχείο και η εικόνα εμφανίζεται στην οθόνη. Στο μάθημα θα δούμε ποια μέρη βοηθούν να γίνει αυτή η εργασία. Δεν χρειάζεται να γνωρίζουμε ήδη τεχνικούς όρους.
2. Υλικό, λογισμικό και δεδομένα
Υλικό λέμε τα μέρη του υπολογιστή που μπορούμε να αγγίξουμε, όπως την οθόνη, το πληκτρολόγιο και το ποντίκι. Υλικό είναι και τα εξαρτήματα που βρίσκονται μέσα στο κουτί του.
Λογισμικό λέμε τα προγράμματα που χρησιμοποιούμε. Δεδομένα είναι οι πληροφορίες με τις οποίες δουλεύουμε, όπως ένα όνομα, ένα κείμενο ή μια εικόνα.[1]
Βλέπουμε μια ακτινογραφία: η οθόνη είναι υλικό, το πρόγραμμα που ανοίγει την εικόνα είναι λογισμικό και η ίδια η εικόνα είναι δεδομένα.
3. Οι τέσσερις βασικές λειτουργίες
Για να καταλάβουμε τον υπολογιστή, αρκεί αρχικά να θυμόμαστε τέσσερις βασικές λειτουργίες:[2]
Να θυμάστε: δίνουμε μια εντολή, ο υπολογιστής τη δουλεύει και μας παρουσιάζει το αποτέλεσμα.
4. Ο επεξεργαστής — CPU
Ο επεξεργαστής, που λέγεται και CPU, εκτελεί τις εντολές των προγραμμάτων. Κάνει υπολογισμούς και βοηθά να πραγματοποιούνται οι εργασίες που ζητάμε από τον υπολογιστή.[1]
Πατάμε «επόμενη εικόνα» σε μια εξέταση. Ο επεξεργαστής εκτελεί τις εντολές του προγράμματος για να εμφανιστεί η επόμενη εικόνα.
Ένας επεξεργαστής μπορεί να έχει πολλούς πυρήνες. Μπορούμε να τους φανταστούμε σαν μικρές ομάδες εργασίας που μοιράζονται τη δουλειά. Το πόσο βοηθούν εξαρτάται και από το πρόγραμμα που χρησιμοποιούμε.[4]
5. Ο επεξεργαστής γραφικών — GPU
Η GPU είναι ένας επεξεργαστής που βοηθά κυρίως στην εμφάνιση γραφικών και εικόνων. Συχνά τη συναντάμε ως μέρος της κάρτας γραφικών. Μπορεί επίσης να είναι ενσωματωμένη στον κύριο επεξεργαστή.
Η GPU μπορεί να κάνει πολλές παρόμοιες πράξεις ταυτόχρονα. Συνεργάζεται με την CPU και χρησιμοποιείται όταν το πρόγραμμα υποστηρίζει αυτή τη δυνατότητα.[4]
Όταν περιστρέφουμε στην οθόνη μια τρισδιάστατη εικόνα ενός οργάνου, η GPU μπορεί να βοηθά ώστε η κίνηση να φαίνεται ομαλή.
6. Η RAM: η προσωρινή μνήμη
Η RAM είναι η προσωρινή μνήμη του υπολογιστή. Εκεί βρίσκονται τα προγράμματα και οι πληροφορίες που χρησιμοποιεί εκείνη τη στιγμή.
Όταν κλείσει ο υπολογιστής ή κοπεί το ρεύμα, το περιεχόμενο της RAM χάνεται. Γι’ αυτό χρειάζεται να αποθηκεύουμε τη δουλειά μας.[3]
Η RAM μοιάζει με την επιφάνεια όπου απλώνουμε όσα χρειαζόμαστε για να δουλέψουμε. Αν ανοίξουμε πολλά προγράμματα και η RAM δεν φτάνει, ο υπολογιστής μπορεί να καθυστερεί, επειδή χρησιμοποιεί και χώρο στον δίσκο για προσωρινή βοήθεια.[5]
7. Ο δίσκος: αποθήκευση αρχείων
Ο δίσκος είναι ο χώρος όπου φυλάμε προγράμματα και αρχεία, όπως έγγραφα, φωτογραφίες και εξετάσεις. Τα αποθηκευμένα αρχεία παραμένουν εκεί και όταν κλείσει ο υπολογιστής.
Δύο συνηθισμένα είδη δίσκων είναι ο SSD και ο HDD. Ο HDD έχει κινούμενα μέρη στο εσωτερικό του, ενώ ο SSD δεν έχει. Ο SSD συνήθως ανοίγει αρχεία και προγράμματα πιο γρήγορα.[6]
Αποθηκεύουμε ένα έγγραφο και κλείνουμε τον υπολογιστή. Όταν τον ανοίξουμε ξανά, μπορούμε να βρούμε το έγγραφο στον δίσκο. Σε ένα νοσοκομείο, τα αρχεία μπορεί να φυλάσσονται και σε άλλον, κεντρικό υπολογιστή.
8. Ποια είναι η διαφορά RAM και δίσκου;
Η RAM και ο δίσκος κρατούν πληροφορίες, αλλά κάνουν διαφορετική δουλειά:
| Τι συγκρίνουμε; | RAM | Δίσκος — SSD / HDD |
|---|---|---|
| Σε τι χρησιμεύει; | Στην εργασία που κάνουμε τώρα. | Στη φύλαξη αρχείων για αργότερα. |
| Τι γίνεται χωρίς ρεύμα; | Χάνει το περιεχόμενό της. | Κρατά τα αποθηκευμένα αρχεία. |
| Με τι μοιάζει; | Με την επιφάνεια του γραφείου. | Με το ντουλάπι των φακέλων. |
RAM = δουλεύω τώρα. Δίσκος = φυλάω για μετά. Περισσότερη RAM βοηθά να δουλεύουμε με περισσότερα πράγματα ταυτόχρονα. Μεγαλύτερος δίσκος χωρά περισσότερα αρχεία.
9. Οι πολύ μικρές και γρήγορες μνήμες
Εκτός από τη RAM, ο επεξεργαστής χρησιμοποιεί και μικρότερες, πολύ γρήγορες μνήμες. Οι καταχωρητές κρατούν τις λίγες πληροφορίες με τις οποίες δουλεύει άμεσα. Η cache, ή κρυφή μνήμη, κρατά κοντά του πληροφορίες που είναι πιθανό να χρειαστεί σύντομα.[3]
Όταν διαβάζουμε, έχουμε μια σημείωση στο χέρι, το βιβλίο δίπλα μας και τα υπόλοιπα βιβλία στο ράφι. Έτσι και ο υπολογιστής έχει διαφορετικούς χώρους για τις πληροφορίες του.
Αρκεί να θυμάστε: αυτές οι μικρές μνήμες βοηθούν τον επεξεργαστή να βρίσκει γρήγορα όσα χρειάζεται.
10. Συσκευές εισόδου και εξόδου
Συσκευές εισόδου είναι όσες χρησιμοποιούμε για να δίνουμε πληροφορίες ή εντολές: πληκτρολόγιο, ποντίκι, μικρόφωνο και σαρωτής.
Συσκευές εξόδου είναι όσες μας παρουσιάζουν αποτελέσματα: οθόνη, εκτυπωτής και ηχεία.[1]
Γράφουμε ένα όνομα με το πληκτρολόγιο: είσοδος. Το βλέπουμε στην οθόνη: έξοδος. Αν το τυπώσουμε, ο εκτυπωτής δίνει επίσης έξοδο.
Μια οθόνη αφής κάνει και τα δύο: δείχνει πληροφορίες και δέχεται τις εντολές μας όταν την αγγίζουμε.
11. Η οθόνη και οι ιατρικές εικόνες
Η οθόνη μάς δείχνει κείμενα, εικόνες και αποτελέσματα. Στις ιατρικές εικόνες είναι σημαντικό να φαίνονται σωστά η φωτεινότητα και οι διαφορετικές αποχρώσεις του γκρι.
Σε μια ακτινογραφία υπάρχουν πολλές ανοιχτές και σκούρες περιοχές. Η οθόνη πρέπει να τις δείχνει σωστά. Γι’ αυτό οι οθόνες που χρησιμοποιούνται για διάγνωση χρειάζονται κατάλληλες ρυθμίσεις και ελέγχους.[9]
Η ίδια φωτογραφία μπορεί να φαίνεται πιο φωτεινή σε μία οθόνη και πιο σκοτεινή σε άλλη. Αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι άλλαξε το αρχείο· μπορεί να διαφέρουν οι ρυθμίσεις των οθονών.
12. Τα μέρη που συνδέουν και στηρίζουν τον υπολογιστή
Η μητρική πλακέτα είναι η βασική πλακέτα μέσα στον υπολογιστή. Πάνω της συνδέονται ο επεξεργαστής, η RAM και άλλα εξαρτήματα. Οι δίαυλοι είναι οι δρόμοι από τους οποίους μεταφέρονται πληροφορίες ανάμεσα στα μέρη του.
Οι θύρες είναι οι υποδοχές όπου συνδέουμε συσκευές. Για παράδειγμα, σε μια θύρα USB μπορούμε να συνδέσουμε ένα ποντίκι.
Το τροφοδοτικό δίνει στα εξαρτήματα το ρεύμα που χρειάζονται. Η ψύξη, συνήθως με ανεμιστήρες, βοηθά να μην υπερθερμαίνονται.[2]
Το κουτί του υπολογιστή περιέχει πολλά εξαρτήματα. Η CPU είναι μόνο ο επεξεργαστής, όχι ολόκληρο το κουτί.
13. Πώς επικοινωνούν οι υπολογιστές;
Ένα δίκτυο συνδέει υπολογιστές ώστε να ανταλλάσσουν πληροφορίες. Η σύνδεση μπορεί να γίνεται με καλώδιο ή ασύρματα, όπως με Wi-Fi. Η κάρτα δικτύου βοηθά τον υπολογιστή να συνδεθεί.
Server, ή εξυπηρετητής, λέγεται ένας υπολογιστής που προσφέρει αρχεία ή υπηρεσίες σε άλλους. Ο υπολογιστής που τα ζητά λέγεται client, δηλαδή πελάτης.[2]
Ζητάμε από τον υπολογιστή μας μια παλιά εξέταση. Αν είναι αποθηκευμένη στον server, τη λαμβάνουμε μέσω του δικτύου. Αν η σύνδεση έχει πρόβλημα, μπορεί να μην ανοίγει η εξέταση, παρότι ο υπολογιστής μας λειτουργεί.
14. Λειτουργικό σύστημα και προγράμματα
Το λειτουργικό σύστημα είναι το βασικό πρόγραμμα που οργανώνει τη λειτουργία του υπολογιστή. Μας επιτρέπει να ανοίγουμε εφαρμογές, να διαχειριζόμαστε αρχεία και να χρησιμοποιούμε συσκευές. Ένα γνωστό παράδειγμα είναι τα Windows.
Οι εφαρμογές είναι προγράμματα για συγκεκριμένες δουλειές: γράφουμε ένα κείμενο, ανοίγουμε μια ιστοσελίδα ή βλέπουμε μια ιατρική εικόνα.
Οι οδηγοί συσκευών, ή drivers, βοηθούν το λειτουργικό σύστημα να επικοινωνεί με μια συσκευή.[5]
Για να εκτυπώσουμε, χρειαζόμαστε τον εκτυπωτή, το πρόγραμμα από το οποίο τυπώνουμε και τον κατάλληλο οδηγό για να συνεργαστεί ο εκτυπωτής με τον υπολογιστή.
15. Πώς μετράμε το μέγεθος των αρχείων;
Τα αρχεία καταλαμβάνουν χώρο. Όπως μετράμε το βάρος σε γραμμάρια και κιλά, μετράμε τον χώρο των αρχείων σε byte, kB, MB και GB.
Το bit είναι η μικρότερη μονάδα πληροφορίας και έχει τιμή 0 ή 1. 8 bit = 1 byte. Όσο προχωράμε από τα kB στα MB και στα GB, μιλάμε για μεγαλύτερες ποσότητες δεδομένων.[7]
| Μονάδα | Πόσο είναι; |
|---|---|
| 1 kB | 1.000 byte |
| 1 MB | 1.000 kB |
| 1 GB | 1.000 MB |
Ένα αρχείο 20 MB πιάνει περισσότερο χώρο από ένα αρχείο 2 MB. Ένας δίσκος 500 GB χωρά περισσότερα αρχεία από έναν δίσκο 250 GB.
Μπορεί να συναντήσετε και τις μονάδες KiB, MiB και GiB, που χρησιμοποιούν βήματα του 1.024 αντί του 1.000. Επίσης, το μικρό b σημαίνει bit, ενώ το κεφαλαίο B σημαίνει byte. Προς το παρόν, κρατήστε κυρίως τη σειρά: kB → MB → GB.
16. Γιατί κάποιες εικόνες πιάνουν περισσότερο χώρο;
Μια ψηφιακή εικόνα αποτελείται από πολλά μικρά σημεία, τα εικονοστοιχεία ή pixels. Αν μεγαλώσουμε πολύ μια εικόνα, μπορούμε συχνά να τα διακρίνουμε σαν μικρά τετραγωνάκια.
Όσο περισσότερα pixels έχει μια εικόνα, τόσο περισσότερο χώρο συνήθως χρειάζεται, όταν οι υπόλοιπες συνθήκες είναι ίδιες. Επίσης, μια εξέταση με πολλές εικόνες χρειάζεται περισσότερο χώρο από μία μόνο εικόνα.
Αν μία εικόνα πιάνει 2 MB, τότε 10 ίδιου μεγέθους εικόνες πιάνουν:
10 × 2 MB = 20 MB
Μετράμε μόνο τις εικόνες του παραδείγματος. Ένας πραγματικός φάκελος εξέτασης μπορεί να περιέχει και άλλες πληροφορίες.
Η συμπίεση είναι ένας τρόπος να μειώνεται ο χώρος ενός αρχείου. Στις ιατρικές εικόνες συναντάμε συχνά το DICOM: ένα κοινό πρότυπο για την αποθήκευση και ανταλλαγή εικόνων μαζί με σχετικές πληροφορίες.[8]
17. Παράδειγμα: ανοίγουμε μια εξέταση
Ας δούμε πώς συνεργάζονται τα μέρη του υπολογιστή όταν θέλουμε να δούμε μια αξονική τομογραφία:
- Δίνουμε εντολή. Με το ποντίκι επιλέγουμε την εξέταση.
- Βρίσκουμε τα αρχεία. Το πρόγραμμα τα διαβάζει από τον δίσκο ή τα ζητά μέσω του δικτύου.
- Χρησιμοποιούμε τη RAM. Οι πληροφορίες που χρειάζεται τώρα το πρόγραμμα μπαίνουν στην προσωρινή μνήμη.
- Γίνεται επεξεργασία. Η CPU και, αν χρησιμοποιείται, η GPU εκτελούν τις απαραίτητες εργασίες.
- Βλέπουμε το αποτέλεσμα. Η εικόνα εμφανίζεται στην οθόνη.
- Αποθηκεύουμε αλλαγές, αν χρειάζεται. Αν δημιουργήσαμε κάτι νέο, το φυλάμε με την κατάλληλη εντολή του προγράμματος.
Το ότι βλέπουμε μια αλλαγή στην οθόνη δεν σημαίνει πάντα ότι την έχουμε αποθηκεύσει.
18. Ο υπολογιστής στην ακτινοθεραπεία
Η ακτινοθεραπεία χρησιμοποιεί ακτινοβολία για θεραπεία. Πριν γίνει η θεραπεία, ειδικοί χρησιμοποιούν ένα πρόγραμμα για να σχεδιάσουν πώς θα δοθεί η ακτινοβολία και να υπολογίσουν τη δόση στις διάφορες περιοχές του σώματος.
Το πρόγραμμα αυτό λέγεται σύστημα σχεδιασμού θεραπείας ή TPS.[10] Για να λειτουργήσει, χρειάζεται τα μέρη του υπολογιστή που ήδη γνωρίσαμε.
Οι εικόνες εισάγονται στο σύστημα, ο επεξεργαστής κάνει υπολογισμούς, η RAM βοηθά την εργασία και η οθόνη δείχνει το αποτέλεσμα. Το σχέδιο αποθηκεύεται για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί αργότερα.
Εδώ αρκεί να καταλάβουμε ότι ο υπολογιστής βοηθά τους ειδικούς στον σχεδιασμό της θεραπείας.
19. Πώς περιγράφουμε ένα πρόβλημα;
Αν κάτι δεν λειτουργεί, βοηθά να πούμε τι ακριβώς συμβαίνει. Έτσι η τεχνική υποστήριξη μπορεί να καταλάβει καλύτερα το πρόβλημα.
| Τι βλέπουμε; | Τι αναφέρουμε; |
|---|---|
| Μια εξέταση δεν ανοίγει. | Ποια εξέταση είναι και τι μήνυμα εμφανίζεται. |
| Το πρόγραμμα αργεί. | Σε ποια εργασία αργεί και αν συμβαίνει κάθε φορά. |
| Μια οθόνη είναι μαύρη. | Αν συμβαίνει μόνο σε αυτή την οθόνη ή και στις υπόλοιπες. |
Περιγράφουμε όσα βλέπουμε. Δεν χρειάζεται να μαντέψουμε ποιο εξάρτημα χάλασε. Σε έναν χώρο υγείας ενημερώνουμε τον υπεύθυνο και ακολουθούμε τις οδηγίες του τμήματος.
20. Τι κρατάμε από το μάθημα;
Κάθε μέρος του υπολογιστή έχει μια βασική δουλειά:
- Πληκτρολόγιο και ποντίκι: δίνουμε πληροφορίες και εντολές.
- CPU: εκτελεί τις εντολές των προγραμμάτων.
- GPU: βοηθά στην εμφάνιση γραφικών και σε ορισμένους υπολογισμούς.
- RAM: κρατά προσωρινά όσα χρησιμοποιούμε τώρα.
- SSD ή HDD: φυλάει προγράμματα και αρχεία.
- Οθόνη και εκτυπωτής: παρουσιάζουν αποτελέσματα.
- Μητρική πλακέτα: συνδέει τα βασικά εξαρτήματα.
- Κάρτα δικτύου: επιτρέπει την επικοινωνία με άλλους υπολογιστές.
Δίνουμε εντολές → ο υπολογιστής τις εκτελεί → βλέπουμε το αποτέλεσμα. Η RAM βοηθά όσο δουλεύουμε και ο δίσκος κρατά τα αποθηκευμένα αρχεία για αργότερα.
Πηγές και περαιτέρω μελέτη
Οι παρακάτω πηγές περιλαμβάνονται στο αρχικό εκπαιδευτικό υλικό. Μπορείτε να τις χρησιμοποιήσετε για περισσότερες πληροφορίες. Για το μάθημα αρκεί να κατανοήσετε τις βασικές έννοιες και τα παραδείγματα των σημειώσεων.
- OpenStax, Rice University — Introduction to Computer Science, §5.1: Computer Systems Organization. Υλικό, λογισμικό, κύκλος εντολής και συσκευές εισόδου/εξόδου.
- OpenStax, Rice University — Workplace Software and Skills, §1.2: Computer Hardware and Networks. Εξαρτήματα, περιφερειακά, δικτυακή σύνδεση και ρόλοι client/server.
- OpenStax, Rice University — Introduction to Computer Science, §5.5: Memory Hierarchy. Πτητικότητα, μνήμη εργασίας και ιεραρχία μνήμης.
- Intel — CPU vs. GPU: What's the Difference? Ρόλοι και συνεργασία επεξεργαστών γενικής χρήσης και γραφικών.
- OpenStax, Rice University — Introduction to Computer Science, §6.2: Fundamental OS Concepts. Διαχείριση μνήμης, συσκευών και πόρων από το λειτουργικό σύστημα.
- IBM — What Is a Solid-State Drive? Αποθήκευση flash και διαφορές SSD/HDD.
- NIST — Definitions of the SI Units: The Binary Prefixes. Bit, byte και ακριβής διάκριση δεκαδικών/δυαδικών προθεμάτων.
- DICOM Standards Committee — About DICOM: Overview. Πρότυπο ιατρικών εικόνων και συναφών πληροφοριών.
- EIZO — RadiCS UX2: Quality Control & Calibration. Τεχνική τεκμηρίωση κατασκευαστή για έλεγχο οθονών και βαθμονόμηση DICOM Part 14· δεν αποτελεί σύσταση προϊόντος.
- IAEA — DIRAC: Equipment Definitions. Ορισμός συστήματος σχεδιασμού ακτινοθεραπείας (TPS).