Yleistä tieto- ja viestintätekniikasta

Yksiköt ja tiedon rakentuminen

Tiedon tallennuksen perusyksikkö on bitti. Tietokone käsittelee tietoa binaarisesti (virta kulkee tai virta ei kulje) eli kunkin bitin arvo voi olla 0 tai 1. Kun bittejä yhdistetään suuremmiksi joukoiksi, voidaan esittää suurempia lukuarvoja.

Kahdeksan bitin joukkoa kutsutaan tavuksi, ja sen avulla voidaan esittää lukuarvot 0-255, yhteensä 2^8 = 256 arvoa. 8 bittiä tarkoittaa käytännössä yhtä ASCII-standardin mukaista merkkiä. Esimerkiksi iso A-kirjain on biteiksi muunnettuna 0100 0001 ja pieni a-kirjain 0110 0001.

Tallennustilan kokoa kuvataan usein tavun monikerroilla, joiden nimet ja lyhenteet sekä suomeksi että englanniksi on taulukoitu alle. Tavallisiin lukuihin verrattuna tavun ”tuhatkertojen” suhde ei ole tasan 1000, vaan binaarijärjestelmästä johtuen 1024 (2^10 = 1024). Tämä tarkoittaa, että esimerkiksi 1 kt = 1024 t ja 1 Mt = 1024 kt. Käytännössä 1000 kirjaimen mittainen tiedosto on kooltaan noin 1 kt.

Huomaa, että varsinkin englanninkielisessä tekstissä bit ja byte ovat lähellä toisiaan, mutta tarkoittavat hyvin eri kokoista yksikköä. Usein esimerkiksi tiedoston koko kerrotaan tavun monikertoina (esim. 5Mt tai 5 MB), mutta muunmuassa yhteysnopeuksista puhutaan usein bittien monikertoina (esim. 1Mb/s tai 1Mbps), mikä tarkoittaa, että verkon yli siirtyy miljoona bittiä sekunnissa, mikä on vain 0,125 MB/s.

Edellisessä taulukossa tiedonyksiköitä esitettiin tarkkoina lukuvarvoina binäärijärjestelmässä. Desimaalijärjestelmässä voidaan esittää tavumäärä 10 potensseina seuraavasti:

Tiedon voidaan ajatella rakentuvan hierarkisesti siten, että suurempi kokonaisuus koostuu pienemmistä, alemman tason rakenteista. Rakentumista kuvataan alla olevassa kaaviossa, jonka saat suuremmaksi napauttamalla.

Tietokanta koostuu useista erilaisista tiedostoista. Tiedosto koostuu useista samanlaisista tietueista, joita voivat olla esimerkiksi asiakkaiden perustiedot yrityksen asiakasrekisterissä. Tietue koostuu tietokentistä, jotka liittyvät tiettyyn kokonaisuuteen, esimerkiksi yhden asiakkaan tiedot asiakasrekisterissä. Kukin tietokenttä sisältää jonkin yksittäisen tiedon, kuten asiakkaan nimen tai katuosoitteen. Tietokentässä oleva tieto koostuu merkeistä, joista jokaista kuvataan tavun kokoisella bittijonolla eli lukusarjalla, joka koostuu kahdeksasta peräkkäisestä bitistä. Luvut, kirjaimet ja erikoismerkit ilmaistaan erilaisten merkkikoodien avulla, jolloin tietty bittijono kuvaa tiettyä merkkiä. Esim. ASCII-koodilla (American Standard Code for Information Interchange) ilmaistuna A-kirjain on bittijono 0100 0001.

Tallennusvälineet

Tietoa tallennetaan erilaisia tallennusvälineitä käyttäen joko koneen sisäisiin muisteihin tai erilaisiin ulkoisiin medioihin tai massamuisteihin.

• Kiintolevy (HardDiskDrive, kutsutaan myös kovalevyksi), on pinotuista levyistä koostuva muisti, jolle tallennetaan mm. käyttöjärjestelmä. Kiintolevy liitetään emolevyyn useimmiten SATA-, SCSI- tai IDE- liitännöillä. Muisti voi olla koneen sisäinen tai ulkoinen kiintolevy voidaan liittää koneeseen esimerkiksi USB-väylää käyttäen. Kiintolevyt toimivat perinteisesti tallentaen tiedon magneettisessa muodossa levyn pintaan.  Kiintolevyjen kapasiteetti vaihtelee noin 1 Tt – 20 Tt välillä.
• Flash-kiintolevy (SolidStateDrive), SSD-levyt käyttävät puolijohdetekniikkaa tallentaen tiedon flash-muistipiireihin, jolloin mekaanista kirjoituskoneistoa ei tarvita. Tallennus ja luku on nopeampaa, mutta tallennuskertojen määrä on rajallinen. Tämä parantaa levyn kestävyysominaisuuksia ja levyjä käytetään erityisesti kannettavissa tietokoneissa. Kapasiteetti vaihtelee noin 256 Gt – 8Tt välillä ja kirjoitusnopeus voi olla esim. 520 Mt/s ja lukunopeus 560 Mt/s, aina yli 7000 Mt/s.
• USB-muisti, ulkoinen siirrettävä muisti joka kiinnitetään koneeseen USB-väylää käyttäen. Kapasiteetti vaihtelee välillä 8 Gt – 1 Tt ja tiedonsiirtonopeus riippuu USB-väylästä (USB 1.1 1,5Mt/s, USB2.0 60Mt/s, USB3.0 5Gt/s).
• CD-ROM / CD-R / CD-RW, kiekko jonka heijastavaa pintaa luetaan lasersäteellä. ROM-levyjä voidaan ainoastaan lukea, R-levylle voidaan myös kirjoittaa kerran ja RW-levylle voidaan tallentaa tietoa useita kertoja. Kirjoittamista varten tarvitaan kirjoittava CD-asema. Kapasiteetti 74 min / 650 Mt – 90 min / 800 Mt ja tiedonsiirron maksiminopeus on noin 8,2 Mt/s.
• DVD-ROM / DVD-R / DVD-RW / DVD-RAM, levy voi olla yksi- tai kaksikerroksinen ja sen kapasiteetti on CD-levyä suurempi. Toimintaperiaate on CD-levyä vastaava. R- ja RW -levyistä on + ja – standardeja. RAM-standardi on vanhempi ja sitä tuetaan heikommin. Kapasiteetti vaihtelee 4,7 Gt:sta yli 27 Gt:uun. Maksimitiedonsiirtonopeus n. 21,6 Mt/s.
• Blu-ray, vastaa DVD-levyjä, mutta levyjen luku tapahtuu sinistä laseria käyttäen ja levyn kapasiteetti riippuu levyn kerrosten määrästä. Yksikerroksisen levyn kapasiteetti on noin 25Gt ja nelikerroksisen noin 100 Gt. Kirjoitusnopeus on 4,5Mt/s.

Syöttö- ja tulostuslaitteet

Syöttölaitteilla (input device) tarkoitetaan laitteita, joilla tietokoneella syötetään tietoa käsiteltäväksi tai joilla koneen toimintaa ohjataan. Tulostuslaitteiden (output device) avulla käsitelty tieto välitetään käyttäjälle.

Syöttölaitteita ovat muun muassa

• Näppäimistö, laite jonka avulla voidaan syöttää tekstiä, numeroita ja erilaisia merkkejä koneelle käsiteltäväksi. Näppäimistöjen asettelu vaihtelee tietokoneen tyypin ja käyttö- /kielialueen mukaan. Näppäimistö voidaan liittää tietokoneeseen eri tavoin, nykyisin yleisesti USB-väylän kautta joko langallisesti tai bluetooth-lähetintä hyödyntäen langattomasti.
• Hiiri, laite jonka avulla ohjataan kohdistinta näytöllä ja suoritetaan erilaisia valinta- ja muita käskyjä. Tyyppejä on useita erilaisia, kannettavissa tietokoneissa on usein levy- tai tappihiiri. ”Perinteisten” hiirten lisäksi saatavilla on pallohiiriä, ergonomisesti muotoiltuja hiiriä, sekä peli- ja suunnittelukäyttöön tarkoitettuja hiiriä, joissa on normaalia enemmän toiminnallisuuksia. Myös hiiri voidaan liittää koneeseen niin langallisesti kuin langattomasti.
• Peliohjain, ohjauslaite joka on suunniteltu erityisesti pelien pelaamista varten. Erilaisia ohjaimia ovat mm. joystick  / fligth stick / lentotikku, ratit ja polkimet
• Mikrofoni, äänen lähettämiseen ja taltiointiin käytettävä laite. Mikrofoni voi olla koneessa kiinteästi (kannettavat tietokoneet), erillisenä laitteena tai headsetiin sisältyvänä
• Kamera, voidaan tallentaa still-kuvia tai videokuvaa digitaalisessa muodossa tai lähettää videokuvaa esimerkiksi verkkopuheluita varten
• Kuvanlukija / skanneri, laita jota käytetään kuvien tai tekstien tallentamiseksi digitaalisessa muodossa. Kuvat luetaan tyypillisesti kopiokonetta muistuttavan lasitason kautta. Kehittyneissä skannereissa on arkinsyöttöominaisuuksia ja skannauksen tarkkuus, värit ja skannausnopeus voidaan valita
• Viivakoodinlukija, laite jonka avulla voidaan lukea dokumenteissa olevia tietoja viivakoodin avulla. Esimerkiksi verkkopankkimaksujen tiedot saadaan lukijan avulla siirrettyä suoraan maksutapahtumaan, mikä nopeuttaa maksamista ja vähentää syöttövirheitä.
• Piirtolevy / piirtopöytä, laite jonka kautta alustalle käsinpiirrettyjä kuvia ja luonnoksia voidaan siirtää suoraan koneelle ilman erillistä skannausta ja muokata kuvia reaaliaikaisesti

Tulostuslaitteita ovat muun muassa

• Näyttö, laite jonka kautta välitetään tietoa koneen toiminnasta käyttäjälle. Näytön kautta voidaan esimerkiksi pyytää käyttäjältä syöte toiminnan jatkamiseksi. Näyttö voi olla koneessa kiinteänä (kannettavat tietokoneet) tai se voidaan liittää koneeseen erilaisia liittimiä hyödyntäen. Tästä linkistä voit lukea lisää näyttöjen ominaisuuksista.
• Tulostin, laite joka tulostaa paperille käyttäjän valitsemat tiedot, esimerkiksi tekstimuotoisen raportin tai valokuvia. 3D-tulostimilla voidaan tulostaa erilaisia kolmiulotteisia kappaleita erilaisia materiaaleja hyödyntäen.
• Kaiuttimet, laite jolla lähetetään ääntä. Kaiuttimet voivat olla kiinteät tai eri tavoin koneeseen liitetyt irralliset laitteet tai osa headsetiä.