Hardware …og hvor dum en computer egentlig er RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Hardware og software For at kunne lave noget fornuftigt med en computer, skal man bruge både hardware og software Hardware: Engelsk, betyder ”isenkram” – de fysiske dele, en computer består af (skærm, tastatur, mus, og alt det inden i kassen) Software: De programmer (Word, Messenger, Counterstrike, Internet Explorer,…) vi bruger for at lave noget med computeren RHS - Informationsteknologi

En computers tænkemåde… For at forstå hardware i en computer, skal man vide lidt om, hvordan en computer ”tænker” En computer ”tænker” ikke, den regner! Hvordan får man noget metal til at regne…? RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Tændt eller slukket En computer regner ved hjælp af metal og strøm Computeren kan endda kun se, om strømmen er tændt eller slukket… Hvordan kan man bruge det til at regne? Til det formål bruger man en transistor RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Transistor En transistor er et meget simpelt stykke elektronik To ledninger fører ind i transis-toren; en ledning fører ud Her er det smarte: transistoren kan lave en ”udregning”, ud fra om der er strøm på de to ledninger, der fører ind i transistoren En såkaldt logisk funktion RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Den kloge transistor Hvad kan den så regne ud? Ved første øjekast ikke så imponerende… A B Y slukket tændt RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Logisk, ikke sandt…? Det transistoren kan ”regne ud”, er et eksempel på en logisk funktion I en logisk funktion putter man nogle (1 eller flere) værdier ind, og får en værdi ud MEN værdierne – og resultatet – kan kun være sand eller falsk RHS - Informationsteknologi

Logiske funktioner - eksempel To værdier ind Resultat A B Y falsk sand Fire mulige kombinationer RHS - Informationsteknologi

Logiske funktioner - eksempel A B C Y falsk sand Tre værdier ind Otte mulige kombinationer RHS - Informationsteknologi

Logiske funktioner - transistor Hvis vi sætter slukket = falsk tændt = sand A B Y falsk sand RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Nuller og etter Hvis vi nu kalder sand for 0 (nul), og kalder falsk for 1 (et), bliver tabellen fra før: A B Y 1 Dette er den måde, vi som regel betegner ”tændt” og ”slukket” Et talsystem med kun 0 og 1 kaldes et binært talsystem RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Det binære talsystem Computere bruger det binære talsystem, mennesker bruger (mest) 10-tals systemet Hvis vi i 10-tals systemet skriver 110, betyder det: 1x100 + 1x10 + 0x1 = 110 Hvis vi i det binære talsystem skriver 110, betyder det: 1x4 + 1x2 + 0x1 = 6 En anden skriveform: 11010 = 1x102 + 1x101 + 0x100 = 110 1102 = 1x22 + 1x21 + 0x20 = 6 RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Det binære talsystem Selv om det binære talsystem ser lidt mærkeligt ud, kan man regne helt som i det almindelige 10-tals system I 10-tals systemet: 5 + 7 = 12 I det binære talsystem: 101 + 111 = 1100 Vi regner med menter helt som normalt 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 0, og 1 i mente RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Hardware – opgave 1 At regne med binære tal er – stort set – som at regne med almindelige tal Hvordan skrives 2, 9 og 22 i det binære talsystem? Her er to binære tal: 10010 og 1111. Hvad svarer de til i det normale talsystem Hvad er 1010 + 1100 (i det binære talsystem)? Hvordan fungerer det at regne med menter, når man lægger to tal sammen i det binære talsystem? RHS - Informationsteknologi

Tilbage til transistorer Men…den der transistor fra før kunne jo ikke finde ud af at lægge tal sammen Rigtigt, men hvis man er snedig nok, kan man sætte flere transistorer sammen på en måde, så de giver et andet resultat 1+1 = ? RHS - Informationsteknologi

Den kloge transistor - igen Hvordan var det nu den regnede…? A B Y 1 RHS - Informationsteknologi

Den kloge transistor - igen Men man kunne jo sætte dem sammen, og få noget andet ud… A A B Y 1 B Y RHS - Informationsteknologi

Tilbage til transistorer Det blev jo ikke meget bedre….men vi kan jo kombinere på andre måder! Det vi vil nå frem til, er at kunne lave binær addition korrekt Binær addition er jo ”bare” en lidt speciel logisk funktion, med 3 værdier ind, og 2 værdier ud Kan også opfattes som to logiske funktioner RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Binær addition A B Mente ind Y Mente ud 1 RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Sådan kan vi plusse… En snedig person har så fundet frem til denne kombination: RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Den første byggeklods På denne måde har vi nu fået metal og strøm til at kunne lave addition Herfra er det ikke så vanskeligt at få lavet de andre regnearter Hermed havde man faktisk grundlaget for de første computere. RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi ENIAC Bygget omkring 1945 Ca. 30 tons Baseret på radiorør Ca. 20.000 transistorer Regnede på baner for missiler Virkede kun halvdelen af tiden… RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi 60 år senere… I dag laver man ikke transistorer enkeltvis til computere – de sættes sammen på en chip De mest avancerede chips rummer flere milliarder transistorer – på et område på størrelse med en lillefingernegl Hvis biler havde gennemgået samme udvikling: Pris: 10 kr Benzinforbrug: 10.000 km pr. liter Topfart: 100.000 km pr. time RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Moore’s lov ”Indenfor to år kan vi fordoble antallet af transistorer på en chip” RHS - Informationsteknologi

Fra 0 og 1 til Counterstrike Selv om vi kan få metal og strøm til at lægge tal sammen, er der stadig meget langt til at få en PC til at spille Counterstrike Computeren kan håndtere enorme mængder data, ved enorme hastigheder Hvor hurtigt? Hvor meget data? RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Kilo, Mega, Giga, Tera… Når man snakker om computer, siger man tit ting som ”megabytes”, ”gigahertz”, og så videre… Hvad betyder det egentlig? Det handler som regel om mængder af data og regnehastighed Husk, at ”mega”, ”giga”, osv er ord, som angiver en størrelse af noget: Kilo = 1.000 (tusind) Mega = 1.000.000 (million) Giga = 1.000.000.000 (millard) Tera = 1.000.000.000.000 (billion) RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Bits og bytes For en computer er den mest simple enhed for data netop et 0 eller 1 Dette kaldes for en bit En computer regner altså på bits – ikke andet. En lidt mere praktisk enhed er en række på 8 bits – dette kaldes for en byte. Hvorfor lige 8 bits? Mest en tradition, men vi kan for eksempel definere et ”tegnsæt” med 8 bits RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Bits og bytes Hvor mange forskellige bytes findes der? En byte er 8 bits, hver bit kan være 0 eller 1 Antal muligheder: 2x2x2x2x2x2x2x2 = 256 (28) Vi kan nu lade hver kombination på 8 bits betyde et specifikt tegn, for eksempel ”H” Med 256 muligheder har vi nok til store og små bogstaver, tal, specialtegn og så videre. Et eksempel på dette er ASCII koder RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi ACSII koder RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Mængder af data Som regel omtaler man mængder af data i bytes (hvor én byte er 8 bits) For en computer er alt slags data bare en lang række af bits Det kræver et program – lavet af mennesker – at fortolke rækken af bits som for eksempel musik, video, en Word dokument, og så videre Hvor mange bytes kræver forskellige slags data? RHS - Informationsteknologi

Størrelse af forskellige data Ren tekst (uden billeder) Musik (mp3 format) Video (DVD kvalitet) Kilo-byte En halv side --- -- Mega-byte Roman på 500 sider Et minut Et sekund Giga-byte Stor bogreol (1000 bøger) 16 timer 20 minutter Tera-byte Stort bibliotek (1000 reoler) To år To uger RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Hardware – opgave 2 Ved at bruge 8 bits (en byte) til at repræsentere et tegn, kan vi lave 256 forskellige tegn. Hvis vi nu brugte to bytes i stedet for, hvor mange forskellige tegn kan vi så lave? En DVD til film kan rumme ca. 10 Gigabytes. Hvor lang en film kan man have på sådan en DVD? En gammeldags diskette rummer ca. 1,5 Megabytes. Hvor lang en film kan den rumme? Hvor meget musik? Overvej, hvorfor film og billeder fylder så meget i forhold til tekst RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Regnehastighed Når en computer regner, regner den på mange rækker af bits på samme tid. For at dette kan fungere, skal de små regne-enheder regne ”i takt” Man har derfor en ”dirigent”, der angiver hvornår der skal regnes Dirigentens hastighed styrer, hvor hurtigt computeren kan regne RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Regnehastighed Hvor hurtigt kan dirigenten dirigere – hvor mange taktslag i sekundet (Hertz)? På den gamle computer, ca. 10.000 gange pr. sekund (10 kiloHertz) På en moderne PC, ca. 3.000.000.000 gange i sekundet (3 GigaHertz) RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi 3.000.000.000 Hertz Tre milliarder gange pr. sekund er pænt hurtigt… For hvert taktslag bevæger lyset sig 10 centimeter Så hurtigt, at selve chippens størrelse begynder at være et problem Antal taktslag pr. sekund kaldes også for clockfrekvens RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi CPU Hvor foregår alt det regneri så henne? Selve regneriet foregår i en enhed kaldet CPU (engelsk: Central Processing Unit) Denne enhed er stort set bare en chip, der ser ret kedelig ud… RHS - Informationsteknologi

CPU’en og det indre lager CPU’ens opgave er at regne løs på rækker af bits – men hvor kommer de rækker af bits fra? Nogen skal sørge for, at CPU’en hele tiden har noget at regne på, og tage sig af de resultater, CPU’en producerer Til dette formål bruger computeren det indre lager RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Det indre lager Når CPU’en regner, sker der følgende: Data flyttes fra det indre lager til CPU’en CPU’en regner på data Resultatet flyttes fra CPU’en til det indre lager Det indre lager er altså ”bare” et lager, hvor vi kan opbevare en vis mængde data Det indre lager er passivt, der sker ingen beregning her Som regel er det indre lager af typen RAM (engelsk: Random Access Memory) RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Det indre lager Hvad er det indre lager egentlig? Bare nogle chips, som kan rumme en vis mængde data I en moderne PC vil det indre lager typisk rumme 1-4 Gigabyte Hvad kan data konkret være? For eksempel data fra en mp3-fil, som CPU’en skal regne på for at lave det om til musik RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Indre vs. ydre Indre lager i form af RAM har én stor fordel: overførsel af data mellem CPU og RAM er ret hurtigt (flere Gigabytes pr. sekund) Hurtigt i forhold til hvad? Men der er nogle store ulemper: RAM er temmelig dyrt (i forhold til hvad?) Når strømmen til computeren slukkes, forsvinder al data fra det indre lager Vi har derfor også brug for et ydre lager RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Det ydre lager Hvor kommer data i det indre lager fra? De kommer fra det ydre lager Hvad er det ydre lager? Overordnet set det samme som det indre lager, altså et passivt lager for data, MEN Er som regel langt billigere end RAM Bevarer data, når strømmen er slukket Mest almindelige form for ydre lager i en moderne PC er en harddisk RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi En hård sag… En harddisk rummer en antal magnetiske plader, hvorpå man kan lagre enkelte bits ved at magnetisere et bestemt område af pladen Moderne harddiske rummer typisk 200-1000 Gigabyte RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Harddisk vs. RAM Harddisk RAM Typisk mængde i PC 200-1000 GB 1-4 GB Pris pr. Gigabyte 0,50-1 kr. 50-200 kr. Overførselshastighed 0,1-0,3 GB/sek 4-8 GB/sek Bevarer data uden strøm Ja Nej Teknologi Mekanisk Elektronisk RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Harddisk vs. RAM Med andre ord: RAM: Meget hurtigt og stabilt, MEN Meget dyrt, og gemmer ikke data uden strøm Harddisk: Meget billig og stor kapacitet, og gemmer data uden strøm, MEN Meget langsom, og baseret på mekanik RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Andre typer ydre lager USB-nøgler og SSD CD, DVD og Blu-ray Disketter Online Kapacitet (i Gigabyte) 1-64 (SSD: 1024) 0,7-30 0,0015 (!) ?? Pris (kr pr. GB) Ca. 15 Ca. 1 >100 Hastighed (MB pr. sek) 10-50 25 < 1 Afhængig af forbindelse Teknologi Elektronisk Optisk / Mekanisk Magnetisk / Mekanisk Internet Note Kan afløse harddisk Stagnerende Bruges næsten ikke På vej… RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Hardware – opgave 3 Undersøg, hvor meget plads der er på harddisken på din computer. Hvor meget af pladsen er brugt? For ca. 20 år siden kostede en harddisk på 40 Megabyte omkring 4000,-. I dag koster en harddisk på 1000 Gigabyte omkring 500,-. Hvor meget billigere er en harddisk blevet, regnet ud i pris pr. Gigabyte Sammenlign dit resultat med Moore’s lov – har udvik-lingen været tilsvarende for prisen (pr. Gigabyte) på en harddisk? RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Bundkortet I en PC vil der være en plade, hvorpå de centrale komponenter sidder – denne plade kaldes for bundkortet På bundkortet vil der (mindst) være CPU RAM (indre lager) Nogle ”hjælpekomponenter” Pladser til at sætte andre enheder ind (sokler) RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Andre typer enheder Eksempler på andre enheder kan være: Grafikkort Lydkort Netkort TV-kort På nogle PC’er sidder disse komponenter direkte på bundkortet, på andre som ”ekstra” enheder sat i soklerne på bundkortet Hvorfor…? RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Andre typer enheder Selv med dagens meget hurtige CPU’er, kan man ”aflaste” CPU’en ved at bruge disse ekstra enheder Grafikkort Specielt designet til at regne på grafik Fjerner denne beregning fra CPU’en Kan øge den grafiske ydelse med op til 100 gange Typisk anvendelse: SPIL!! RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Bussen går ofte… Alle disse enheder skal ”tale” sammen (udveksle data) for at virke Hvordan gør de det? Til udveksling af data bruges såkaldte busser En databus transporterer data mellem to enheder RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Bussen går ofte… En databus sender data: Et vist antal gange pr. sekund En vis mængde data pr. gang Eksempel, 32-bit bus på 100 Mhz Sender 32 bit (4 bytes) pr. gang Sender 100 millioner gange pr. sekund Flere busser – med forskellig hastighed – i en PC (lokal bus, system bus, og så videre) RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Fjernbussen… Der bruges også en bus til at snakke med ekstra enheder, f.eks et grafikkort Bustyper til ekstra/ydre enheder: PCI (engelsk: Peripheral Component Interconnect) – de sokler man kan sætte ekstra enheder i, bruger som regel PCI USB (engelsk: Universal Serial Bus) – de små porte man f.eks kan sætte en memory key i, bruger som regel USB Heldigvis er disse busser en standard RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Ydre enheder De ydre enheder er de enheder, som gør kommunikation mellem PC og menneske mulig Typiske ydre enheder Tastatur og mus Skærm Højttalere / headset Printer Men også Digital kamera, mobil, PDA, USB-nøgle, … RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Tastatur og mus Ikke et område med den store udvikling… Som regel tilsluttet via USB Ofte trådløst Muse-teknologier Mekanisk (den med kuglen…) Optisk (laser) Smag og behag… Intet rigtig godt alternativ til musen endnu RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Skærme To basale typer af skærme: ”De gamle”: CRT (engelsk: Cathode Ray Tube) ”De nye”: LCD (engelsk: Liquid Crystal Display) UDGÅET RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Skærme Vigtigste egenskab ved skærme er opløsningen (antal punkter (pixels), skærmen er delt op i) Jo flere punkter, jo bedre opløsning Jo bedre opløsning, jo bedre billedkvalitet Selve skærmens størrelse måles – pr. tradition – som diagonalens længde i tommer Eksempel: En 22” skærm er en skærm, hvor diagonalen måler 22 tommer, ca. 56 cm. RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Skærme 1680 1050 22” RHS - Informationsteknologi

Typiske skærmstørrelser (2009) Type Størrelse Opløsning Pris (ca) Separat 20” 1440 x 900 1.000 22” 1680 x 1050 1.500 24” 1920 x 1200 2.000 På bærbar 17” -- 15,4” 1280 x 800 10” 1024 x 600 RHS - Informationsteknologi

Specielle ydre enheder Til brug i industrien kan der anvendes specielle ydre enheder Robotarm 3-D fræsemaskine Overvågningsudstyr Produktion udført med hjælp af computere kaldes ofte for CAM (engelsk: Computer Aided Manufacturing) RHS - Informationsteknologi

RHS - Informationsteknologi Hardware – opgave 4 Hvad er en ”bus”, når vi snakker om computere? Hvilke oplysninger er de vigtigste, når vi skal vurdere om en skærm er den rette for os? Når en computer kører, laver den som regel en konstant susende lyd – hvorfor? Og hvorfor bliven lyden højere, når man f.eks. spiller et spil? (tip: strømforbrug) Hvis man ser på prisen på en bærbar PC, og for en tilsvarende – d.v.s. samme mængde RAM, samme størrelse harddisk – stationær PC, vil den bærbare som regel være noget dyrere – hvorfor egentlig det? RHS - Informationsteknologi