آشنایی با ساختار عمومی کامپیوتر

با ساختار عمومی رایانه رومیزی (Desktop)

در یک نگاه اجمالی وقتی به یک رایانه رومیزی نگاه می کنیم معمولاً اجزای کلی زیر را مشاهده می کنیم. با این اجزاء در ادامه همین به صورت کامل آشنا خواهیم شد.

• جعبه ابزار(Case) یاواحد سیستم(system unit)
• صفحه کلید(Keyboard )
• ماوس (mouse)
•  صفحه نمایش(monitor)
• وسایل جانبی (peribheral devices) : مانند چاپگر (printer) ، بلندگو(speaker) و …

امروزه نوعی جدیدی از رایانه های رومیزی تولید شده اند که جعبه ی رایانه آنها در صفحه نمایش اقدام شده است . این رایانه ها به نام AII in one computer معروف شده اند. در برخی از مدل های این نوع رایانه، صفحه نمایش لمسی بوده و بدون نیاز به صفحه کلید و ماوس می توان از آن استفاده کرد. در مقاله موس کامپیوتر چیست به طور کامل درباره انواع مدل های موس و کاربرد های آن ها آشنا شوید.

اجزای اصلی رایانه شخصی

قسمت اصلی یک رایانه شخصی عبارتند از :

واحد پردازشگر مرکزی (CPU)

•  حافظه (Memori)
• واحد ورودی (Inpute  unit)
•  واحد خروجی (Outpute  unite)

به طور کلی در یک سیستم رایانه ای مثل هر سیستم دیگری، به یک واحد ورودی برای دریافت داده ها نیاز است تا داده ها از محیط خارج دریافت کرده و آن ها را به داخل سیستم منتقل سازد. سپس اجزای داخل سیتم نظیر ریز پردازنده، پردازش لازم را بر روی داده انجام می دهند. و در پایاناطلاعات تولید شده به  واحد خروجی منتقل می گردند تا در اختیار درخواست کننده ی آن قرار گیرد. همان طوری که در مشاهده می شود رایانه برای نگهداری و پردازش داده های ورودی و تولید اطلاعات از حافظه استفاده میکند. با قسمت های اصلی رایانه در ادامه آشنا می شویم.

واحد پردازش مرکزی (CPU)

ریز پردازنده (Microprocessor) ، تراشه ای الکترونیکی است که انجام عملیات پردازشی، منطقی، ریاضی و کنترلی را به عهده دارد.ریز پردازنده اصلی ترین و مهم ترین قسمت یک رایانه است. که به منزله ی مغز رایانه است و به آن واحد پردازشگر مرکزی (Central processing unite (CPU)) نیز می گویند.

پردازشگر مرکزی خود شامل قسمت های زیر می باشد:

• واحد حساب و منطق (ALU)
• واحد کنترل (CU)
• حافظه ثبات (Register)
• حافظه سریع (Cache)
• واحد حساب و منطق (ALU)

واحد محاسبه و منطق (Arithmetic Logic Unit (ALU) یکی از بخش های مهم CPU است که عملیات محاسباتی (مانند: جمع، تفریق، ضرب، تقسیم)، عملیات مقایسه داده ها (از لحاظ کوچکتر و بزرگتر بودن) و همچنین عملیات منطقی (مانند: OR و ND) را انجام می دهد.

واحد کنترل (CU)

وظیفه واحد کنترل (Control Unit (CU))، کنترل دریافت داده ها از واحد ورودی، کنترل عملیات داخلی CPU و کنترل ارسال اطلاعات به واحد خروجی می باشد. این واحد مشابه یک سیستم عصبی برای کنترل سایر بخش های رایانه عمل می کند.

حافظه ثبات (Register)

ثبات ها، واحدهای کوچک حافظه هستند که برای نگهداری سریع و موقت نتایج در CPU به کار می روند در هر CPU چند ثبات وجود دارد.

مثال ۲) با فرض اینکه CPU دارای سه ثبات C و B و A باشد برای محاسبه حاصل جمع دو عدد، CPU بدین صورت عمل می کند:

CPU یکی از اعداد را در ثبات A و عدد دیگر را در ثبات B قرار می دهد. حال دو عدد را جمع می کند و حاصل را در ثبات C قرار می دهد و محتوای ثبات C را به خروجی ارسال می کند .

حافظه پنهان (Cache)

حافظه پنهان (Cache)، حافظه ای است با سرعت بسیار بالا، که برای افزایش کارایی CPU در نظر گرفته شده است . با نحوه عملکرد حافظه پنهان و سطوح مختلف آن (نظیر L1، L2 و L3) در ادامه همین فصل آشنا خواهیم شد.

آشنایی با واحدهای سرعت CPU

سرعت CPU برحسب تعداد دستورالعمل هایی که در یک ثانیه قادر به انجام آن است اندازه گیری می شود و واحد آن برحسب مگاهرتز MHZ (میلیون دستور در ثانیه) یا گیگاهرتز GHZ (میلیارد دستور در ثانیه) است. وقتی می گویند سرعت CPU، ۳۰۰ مگا هرتز است یعنی قادر است تا ۳۰۰ میلیون دستورالعمل پایه نظیر جمع کردن دو عدد را در یک ثانیه اجرا کند. در حال حاضر ریزپردازنده ها با سرعت های ۲۴۰۰، ۲۶۰۰، ۳۰۰۰ مگاهرتز (یا ۳ گیگا هرتز) و بالاتر عرضه می شوند. در سال های اخیر برای بالاتر بردن کارایی CPU ها، به جای افزایش سرعت CPU، دو یا چند CPU را در یک CPU قرار داده اند و نام هریک را هسته می گویند . هسته ها به صورت موازی دستورالعمل ها را انجام می دهد. این CPU ها هنگامی که رایانه در حال انجام چند کار همزمان است، کارایی بالایی دارند.

۲-۵-۱  حافظه (Memori)

حافظه (Memori) ، مکانی است که اطلاعات بصورت موقت یا دایم در آن نگهداری می شوند. حافظه ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

• حافظه اصلی (Main memori)
• حافظه جانبی (secondary memori)

هر برنامه ایی که بخواهد اجرا شود ابتدا باید در حافظه ی اصلی قرار گیرد و سپس توسط CPU اجرا شود.

پس اینکه برنامه  اجرا شد، برای نگهداری اطلاعات تولید شده، این اطلاعات را روی حافظه ی جانبی ذخیره می کنند تا بتوان بعدها از ان استفاده کرد. از آنجا که اطلاعات در حافظه ی جانبی بصورت دایمی ذخیره می شوند به حافظه ی  جانبی، وسایل ذخیره سازی (storage Devices) یا رسانه های ذخیره سازی (Storage Media) نیز می گویند. با انواع حافظه و کاربرد های آنها در ادامه این فصل آشنا می شویم.

۳-۵-۱ واحد ورودی (Input Unit)

واحد ورودی (Input Unit) واحدی است که داده ها را از دستگاه های ورودی دریافت کرده و پس  از تبدیل آنها به اطلاعات قابل فهم توسط رایانه ، به حافظه ی اصلی منتقل می کند. داده ها ازطریق واحده ورودی به حافظه اصلی  واز آنجا به CPU ارسال می شوند تا پردازش شوند. مدیریت و کنترل واحد ورودی توسط واحد کنترل (CU) انجام می پذیرند.

۴-۵-۱ واحد خروجی (Output Unit)

واحد خروجی (Output Unit) واحدی است که اطلاعات تولید شده توسط رایانه را از حافظه ی اصلی دریافت کرده و به دستگاه های خروجی منتقل می کند . پس آنکه cpu داده ها را مورد پردازش قرار داد و اطلاعات را تولید کرد، این اطلاعات به حافظه اصلی و از آنجا از طریق واحد خروجی به دستگاه های ارسال می شوند تا اطلاعات تولید شده مورد استفاده انسان قرارگیرد. مدیریت و کنترل واحد خروجی نیز توسط واحد کنترل (cu) انجام می پذیرد.

۶-۱ بلوک دیاگرام عمومی رایانه شخصی

رایانه های شخصی از لحاظ سخت افزاری از اجزای مختلفی تشکیل شده اند  که در شکل زیر مشاهده می کنید ارتباط بین این اجزا در شکل مشخص شده است.

۱-۷ آشنایی با انواع  حافظه و کاربرد های آن

همانطور ک گفته شد، حافظه به دو دسته ی کلی حافظه ی اصلی و حافظه ی جانبی تقسیم می شود. رایانه برای پردازش بر روی داده ها نیازمند به یک حافظه است تا داده ها و دستور العمل پردازش بر رو آن ها را بتدریج  از روی حافظه خوانده و اجرا نماید و اطلاعات را تولید کند.این حافظه همان حافظه ی اصلی است که دستورالعمل ها، داده ها و اطلاعات را تا هنگامی که رایانه روشن است بروی خود نگداری می کند و در هنگام نیاز با سرعت بالا در اختیار CPU و یا واحد خروجی قرار می دهد. بیشتر اوقات ما نیازمند آن هستیم که اطلاعات تولید شده را در مکان مناسبی نگهداری کنیم تا درصورت نیاز مجدد به اطلاعات موردنظر خود دسترسی داشته باشیم.این مکان مناسب همان حافظه جانبی (رسانه ذخیره سازی)است زیرا حتی پس از خاموش شدن رایانه نیز اطلاعات را در خود حفظ می کند.

مثال ۳) می خواهیم برنامه ای را اجرا کنیم که چند عدد را با یکدیگر جمع کرده و در نهایت حاصل جمع این اعداد را به ما نمایش دهد برای این کار باید برنامه ای که دستور العمل جمع کردن اعداد در آن قرار دارد در حافظه ی اصلی قرار گیرند. همچنین اعدادی که باید با یکدیگر جمع شوند نیز در مکان مشخصی از حافظه ی اصلی قرار گیرند. سپس cpu دستورالعمل های این برنامه شامل جمع کردن چند  عدد است که خط به خط اجرا کند و داده هایی را که باید جمع کند از روی حافظه ای اصلی بخواند. در انتها حاصل جمع نهایی را در مکانی از حافظه ی اصلی ذخیره کند و حافظه اصلی این حاصل جمع را به واحد خروجی ارسال کند تا واحد خروجی آن را به ما نمایش دهد. اگر بخواهیم حاصل جمع بدست آمده را به صورت دایمی ذخیره کنیم تا در آینده نیز بتوانیم از آن استفاده کنیم، لازم است آن را بروی حافظه جانبی ذخیره کنیم.

بطور خلاصه ، هر برنامه ای که بخواهد اجرا شود ابتدا باید در حافظه ی اصلی قرار گیرد و سپس توسط cpu اجرا شده و در نهایت اطلاعات تولید شده مجددا به حافظه ی اصلی فرستاده شود. برای نگهداری دایمی اطلاعات تولید شده، این  اطلاعات را روی  وسایل ذخیره سازی یا حافظه جانبی  ذخیره می کنند تا بتوان بعدها از آن استفاده کرد.

۱-۸ آشنایی با واحد های اندازه گیری حافظه

مبانی کار رایانه ها اعداد دودویی (باینری) است، به این معنی که رایانه ها برای پردازش، کنترل و ذخیره سازی اطلاعات از سیستم عددی دودویی استفاده می کنند. سیستم دودویی از دو رقم صفر و یک تشکیل شده است. در این سیستم هر عدد از ترکیب رقم ها صفر و یک ساخته می شود.

علت اسفاده از سیستم دودویی در رایانه این است که به کارگیری و پیاده سازی تجهیزات الکترونیکی و مکانیکی برای کار با دو رقم (سیستم دودویی یا باینری) بسیار آسانتر از مدارات الکترونیکی برای کار با ده رقم (سیستم دهدهی یا دسیمال) است.

رایانه های اولیه که با لامپ خلاء کار می کردند نیز از سیستم دودویی استفاده می کردند. یعنی روشن بودن لامپ به منزله ۱ و خاموش بودن به منزله ی ۰ تلقی می شد. در سیستم دودویی: عدد صفر با۰،عدد یک با ۱،عدد دو با ۱۰، عدد سه با ۱۱ و الی آخر بصورت زیر نمایش داده می شود.

         ...۱۱ ,۱۰ ,۹ , ۸, ۷, ۶ , ۵ ,۴ ,۳ ,۲ ,۱ , ۰     :سیستم دهدهی

  …۱۰۱۱ ,۱۰۱۰ ,۱۰۰۱ ,۱۰۰۰ ,۱۱ ,۱۱۰ ,۱۰۱ ,۱۰۰ ,۱۱ ,  ۰,۱,۱۰:سیستم دودویی

آموزشگاه کامپیوتر آریا تهران

یکی از بهترین آموزشگاه‌های کامپیوتر غرب تهران بوده و  مفتخر است با برگزاری دوره‌های کاربردی آموزش مفاهیم پایه فناوری اطلاعات و ارتباطات کارآموزان خود را برای بازار کار آماده می‌کند.

شما علاوه بر شرکت در دوره آموزش مفاهیم پایه کامپیوتر می‌توانید در دوره آموزش مهارت‌های هفتگانه کامپیوتر (ICDL) شرکت کرده و در کنار یادگیری آن با ویندوز و اینترنت، با نرم‌افزارهای ورد (Word)، پاورپوینت (PowerPoint)، اکسس (Access)، اوت لوک (Outlook) و همچنین با مفاهیم مبانی کامپیوتر و اینترنت آشنا شوید.

بهترین آموزشگاه کامپیوتر غرب تهران (توحید، ستارخان، نواب صفوی، رودکی، کارون، جیحون، آزادی، خیابان فرصت شیرازی، خیابان نصرت، خیابان پرچم)

برای اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید