دانلود مقاله اجزای کامپیوتر

مروری بر وسیله‌های جانبی کامپیوتر
همچنین می‌توانیم کامپیوتر را به صورت وسیله‌ای مرکب از اجزای دیگر در نظر بگیریم دانشمندان به آن‌ها «مدول» می‌گویند.

این اجزا را می‌توان به صورتهای دیگری نیز تقسیم بندی کرد.

1- بخش ریز پردازنده : این بخش ریز پردازنده، احتمالاً کمک پردازنده عددی (ریاضی) راشامل شود.

البته پردازنده‌های جدید کمک پردازنده عددی (ریاضی) نیز تعبیه شده است.

2- بخش حافظه : این بخش همچنین «حافظه اصلی» و «حافظه نهائی» نامیده می شود.
3- سیستم ورودی (خروجی با سیستم I/O) : این بخش در واقع وسیله‌ای جانبی مانند صفحه کلید ، مونیتور، ماوس، دیسکت درایو، چاپگر و مودم راشامل می‌شود.

در واقع «منبع تغذیه» در هیچ کدام از این تقسیم بندی‌های فوق نمی‌گنجد - بطور خلاصه می‌توان گفت هر چیزی غیر از پردازنده حافظه و منبع تغذیه که به کامپیوتر متصل شود را می‌توان به عنوان «وسیله جانبی» در نظر بگیریم.

وجود این وسیله‌ها برای برقراری ارتباط ضروری نیست کامپیوترهای خاصی وجود دارند که در درون سیستم قرار دارند وسیله جانبی داخلی نامیده می‌شوند.

تمام وسیله‌های جانبی که در خارج قرار دارند، نیز «وسیله خارجی» به شمار می‌آیند.

* اتصال اجزای کامپیوتر گذرگاه :
واضح است که اجزای منفرد کامپیوتر باید به یکدیگر متصل شوند تا برقراری ارتباط در کامپیوتر ممکن شود.

مثلاً وسیله جانبی مربوط به بخش ذخیره سازی فقط وقتی مفید است که پردازنده بتواند به داده‌های آن دسترسی پیدا کند، اجزای مزبور از طریق مسیرهایی به یکدیگر متصل می‌شوند «که گذرگاه» (BUS) نامیده می‌شوند.

می‌توان گذرگاه را به عنوان مجموعه‌ای از چند خط اتصال موازی بر روی برد مدار چاپی در نظر گرفت.

این مسیرهای معمولاً به صورت برجسته بر روی برد مدار چاپی ایجاد شده‌اند.

(مانند مادربرد)، با استفاده از کابل در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند.

انواع مختلفی از گذرگاهها وجود دارد که در این میان می‌توان ISA، EISA، VLBUS، PCI، SCSI، IDE را نام برد.

مشکل طراحی گذرگاه‌های این است که اختلاف سرعت زیادی بین اجزای مختلف کامپیوتر‌های جدید وجود دارد.

مثلاً سرعت انتقال حافظه کامپیوتر هزاران بار از درایو فلاپی و شاید دها هزار بار از چاپگر سریعتر است.

بنابراین وسیله ها را به یک محل مشترک وصل کرد.

زیرا در این صورت مقدار زیادی از زمان انتقال وسیله‌های سریعتر هدر خواهد رفت.

این حالت موجب شد که کامپیوترهای شخصی از معماری چند گذرگاهی استفاده کنند.

به طور معمول کامپیوتر ممکن است یک گذرگاه داشته باشد که هر کدام با سرعتهای متفاوتی کار می‌کنند.

بین آنها نیز نوعی «پل» برقرار باشد، که می‌تواند به عنوان واسطه‌ای برای این سرعتها مختلف عمل کند هر گذرگاه فقط آن دسته از وسیله‌های جانبی را می‌پذیرد، که برای همان گذرگاه طراحی شده باشد (همچنین ارتباط با گذرگاه‌های سازگار را نیز برقرار می‌کند).

گذرگاه‌های اصلی کامپیوتر معمولاً بر روی خود مادربرد قرار دارند بردهای گسترش، یعنی جایی که باید به اتصال دهنده وصل شوند در این قسمت گذرگاه می‌تواند به «بردهای گسترش» متصل شود.

به این ترتیب «قابلیت گسترش» و «قابلیت ارتقاء» ایجاد می‌گردد – این دو پدیده نقش بسیار مهمی در موفقیت کامپیوترهای شخصی داشتند.

* اندازه‌گیری سرعت عملکرد اجزای کامپیوتر
به صورتهای مختلف می‌توان سرعت عملکرد کامپیوترهای شخصی را اندازه گیری کرد.

عملکرد بیشتر اجزای کامپیوتر به واحدهای زمانی مجزایی تقسیم می‌شود، که «چرخه پالس ساعت» نامیده می‌شود.

بیشتر اجزای کامپیوتر همگام با پالسهای ساعت، و البته با سرعتهای مختلف کار می‌کنند.

اگر خواندن (یا بازیافت) یک بیت از حافظه را در نظر بگیریم، این روند از مرحله‌های مختلفی تشکیل شده است.

پالسهای مزبور با فواصل زمانی منظم ایجاد می‌گردند در مورد حافظه این پالسها 60 میلیون بار در ثانیه ایجاد می‌شوند.

روند خواندن از حافظه با ترتیبی خاص صورت می‌پذیرد.

علاوه بر این هر مرحله نیز باید به طور دقیق با یک پالس ساعت، یعنی در واقع با شروع یک چرخه پالس ساعت، آغاز شود.

به این ترتیب عمل سپری شدن تعداد مشخص از چرخه‌های پالس ساعت احتیاج دارد یعنی هر چه پالس ساعت سریعتر باشد، این عمل نیز سریعتر انجام می‌شود.

سرعت پالس ساعت معمولاً بر حسب «سیکل بر ثانیه» یا «هرتز» اندازه گیری می‌شود، که مخفف آن «HZ» می‌باشد.

اما از آنجا که سرعت پالس ساعت کامپیوترهای شخصی بسیار بالاست بیشتر از اصطلاح «مگاهرتز» به معنی یک میلیون هرتز استفاده می‌شود.

حروف مخفف واحد مزبور «MHZ» می‌باشند.

مثلاً در حال حاضر کامپیوترهای مبتنی بر پنتیوم با سرعتی بین 400- 133 مگاهرتز کار می‌کنند اجرای هر دستور توسط پردازنده به سپری شدن تعداد مشخصی از چرخه‌های پالس ساعت نیاز دارد، که معمولاً بین 50-10 چرخه پالس ساعت می‌باشد باید توجه داشت اگر سرعت پالس ساعت مثلاً 200 مگاهرتز باشد، یعنی در واقع 200 میلیون پالس ساعت در هر ثانیه تولید می‌شود.

بنابراین چرخه هر پالس ساعت ثانیه و یا در تخفیف 5 میلیارد دیم ثانیه خواهد بود.

بیان چنین سرعتی با اصطلاحات متداول برای انسان مشکل است.

اما این اصطلاحات در مقایسه اجزایی که طراحی مشابهی داشته باشند بسیار مفید می‌شوند .

مثلاً می‌توان گفت که پنتیوم 166 مگاهرتز بسیار سریعتر از پنتیوم 100 مگاهرتز عمل می‌کند.

البته معمولاً نمی‌توان گفت که سرعت آن به طور دقیق 66/1 برابر پنتیوم 100 مگاهرتزی است.

زیرا عوامل متعددی بر سرعت پردازنده تأثیر می‌گذارند.

از طرفی اگر دو کامپیوتر از هم نظر شبیه یکدیگر بوده، و فقط سرعت پالس ساعت پردازنده یکی 100 مگاهرتز و دیگری 166 مگاهرتز باشد.

باز هم ممکن است اختلاف سرعت چندانی با یکدیگر نداشته باشند، که این مسئله به برنامه کاربردی مورد استفاده بستگی دارد.

روشهای دیگری نیز برای بیان سرعت پردازنده وجود دارد.

یکی این سرعت پردازنده را بر حسب میلیون دستور در ثانیه (یا MTPS) بیان کنیم.
مثلاً پردازنده پنتیوم 33/1 مگاهرتز می‌تواند 8/9/2 میلیون دستور در ثانیه را اجرا کند (یعنی 9/219 MIPS) .

اما باید خاطرنشان کرد که اندازه گیری بر حسب MIPS به تنهایی کمک چندانی به اندازه گیری سرعت عمل کرد کامپیوتر نمی‌کند.

زیرا عوامل زیادی بر روی سرعت کلی، پردازنده تأثیر دارند.

در حقیقت اینتل که از خط مشی پردازنده‌ها را تعیین می‌کند دیگر سرعت آخرین پردازنده‌های پنتیوم خود را با واحد MIPS مقایسه نمی‌کند.

بلکه واحد اندازه گیری، دیگری به نام IC OMP را ارائه کرده است.

این واحد در واقع ترکیبی از روشهای اندازه گیری مختلف به شمار می‌آید.

که مربوط به ریزپردازنده‌ها این نوع اندازه گیری سرعت است.

برای اندازه گیری سرعت سایر اجزای کامپیوتر ممکن است واحدهای دیگری مورد استفاده قرار گیرند.

مثلاً سرعت دیسک سخت که برای ذخیره سازی داده‌های مورد استفاده قرار می‌گیرد، با واحدهای مختلفی اندازه‌گیری شود.

یکی از این واحد‌ها در سرعت دستیابی می‌باشد.

سرعت دستیابی به زمان مورد نیاز برای پیدا کردن داده مورد نظر توسط هد گفته می‌شود، همچنین واحد دیگری به نام «سرعت انتقال داده‌ها» نیز وجود دارد.

این واحد نیز معادل مقدار داده‌ای است که می‌توان در زمان مشخص با استفاده از دیسک سخت مزبور خواند.

این که تجسمی از این واحدها را ارائه کرده باشیم، باید بگوییم که سرعت دستیابی دیسکهای سخت امروزی 12-6- میلی ثانیه است (یکی میلی ثانیه معادل یک هزارم ثانیه می‌باشد).

همچنین سرعت انتقال داده‌های دیسکهای مزبور بین 20-2 مگا بایت در ثانیه است (تغییرات این واحد خیلی زیاد است به عوامل زیادی بستگی دارد.

عوامل زیادی وجود دارند، که بر سرعت عملکرد کلی کامپیوتر تأثیر می‌گذارند، که موجب می شوند نتوان به سادگی سرعت عملکرد را به صورت خلاصه و مفید تعیین کرد شاید بتوان عوامل موثر بر سرعت پردازنده، سرعت عملکرد بخش دیسک سخت، و سرعت عملکرد کلی کامپیوتر، مطرح کرد، اما برنامه‌های کاربردی مورد استفاده متفاوت است.

برنامه‌های خوبی وجود دارند که برای ارائه گزارش خلاصه در مورد سرعت عملکرد کامپیوتر، و اجزای آن ساخته شده‌اند، این برنامه‌های محک زدن «Bench mark» نامیده می‌شوند.

این برنامه‌ها به طور کلی عملکردهای معمول سخت افزاری و نرم افزاری کاربر را به صورت خودکار انجام می‌دهند.

اما در این مورد نیز باید مراقب بوده، زیرا عملکرد آنها به صورت کلی بوده و ممکن است با کارهای متداول بعضی از کاربران مطابقت نداشته باشد.

* BIOS سیستم : روی مادر بورد تراشه‌ای وجود دارد که دارای حافظه اختصاصی می‌باشد و ROM BIOS نامیده می‌شود.

اصطلاح BIOS سر نام عبارت Basic in put / out put systom است.

این تراشه حاصل برنامه BIOS سیستم را در بردارد.

برنامه BIOS برنامه‌ای است که با خاموش شدن کامپیوتر از بین نمی‌رود.

بیشترین تستهای بایاس سیستم را مجموعه‌ای از روال های مختلف خدماتی تشکیل می‌دهند که روالهای خدمات BIOS نام دارند و برنامه‌های هوشمند به شمار نمی‌آیند مثلاً نوع چاپگر را تشخیص نمی‌دهند.

* نکات عمده در مورد بایاس : BIOS سیستم خیلی بیشتر از ارائه خدمات را شامل می‌شود.

کامپیوتر برای روشن شدن باید مراحلی را طی کند این مراحل «روند شروع به کار» [Start up process] و یا روند راه اندازی [Boot process] سیستم بصورت پایا است (یعنی با خاموش شدن کامپیوتر از بین نمی‌رود)[ به این منظور برنامه‌های مربوط به بایاس را در تراشه ROM BIOS قرار داده‌اند.

کامپیوترهای امروزی توسط FLASH BIOS کار می‌کنند که با چند دستور نرم افزاری می‌توان آنها را ارتقا داد.

* مادر برد MOTHER BOARD مادر برد یا MAIN BOARD از اصلی ترین قطعات کامپیوتر است که ارتباط میان قطعات کامپیوتر را انجام می‌دهد.

شکل 1 اجزای اصلی مادربرد 1- CPU و حافظه L2 و حافظه اصلی.

آداپتور اسکازی، آداپتور IDE، آداپتور ویدئویی و درایورها و مونیتور ROM BIOS، ساعت، ماوس، مودم ، چاپگر.

در نتیجه مطالب فوق قطعات کامپیوتر بسته به سرعت ارتباطشان با CPU گروه بندی کرده‌اند.

مادربردهای جدید دارای پردازنده‌های 939 پین و دم‌های DDR2 و هاردیسک SATA را پشتیبانی می‌کنند.

شکل زیر مدار داخلی مادربور مدل ایسوس را نشان می دهد.

شکل2 * مجموعه تراشه‌ها : کامپیوترها برای عملکردهای خود به قطعات خاصی احتیاج دارند که تراشه‌های پشتیبان نام دارند.

از جمله آنها : کنترل گر حافظه کنترل گر حافظه نهایی کنترل گر گذرگاه کنترل گر DMA کنترل گر وقفه قابل اندازه گیری کنترل گر اندازه گیر فاصله زمانی قابل برنامه‌ریزی تراشه‌های مورد نیاز کامپیوتر را در یک یا دو تراشه جمع کرده و به صورت مجتمع مورد استفاده قرار می‌دهند که مجموعه تراشه‌ها یا Chipset نام دارد.

نوسان ساز : نوسان ساز در واقع مواردی مبتنی بر کریستال کوارتز است، که بصورت منظم و با فرکانس ثابت نوسان می‌کند که خروجی آن سیگنال پالس ساعت است.

پالس های ساعت در عملکردهای مختلف کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، مثلاً عملکرد ریز پردازنده‌ها با سیگنال‌های پالس است و با فرکانس مشخص انجام می‌شود.

گذرگاه‌ها نیز به پالس ساعت احتیاج دارند.

حتی صفحه کلید نیز همگام با پالسهای ساعت کار می‌کند.

تایمر اندازه گیر فواصل زمانی قابل برنامه ریزی : فرکانسهای ایجاد شده توسط مولّد پالس ساعت بصورت سخت افزاری تثبیت شده‌اند.

اما تایمر وسیله است که می‌تواند سیگنال منظمی با کنترل نرم افزاری تولید کند.

کامپیوترها تایمری به نام تایمر اندازه گیر فاصله زمانی قابل برنامه ریزی (PIT) دارند.

* CPU ریز پردازنده یا واحد پردازنده مرکزی Center processes unit بخش مرکزی کامپیوتر است که مدل و سرعت کامپیوتر همان مدل و سرعت پردازنده است یعنی یک کامپیوتر pentum4 با سرعت 2400 مگاهرتز کامپیوتری است که یک پردازنده pentum4 با سرعت 2400 مگاهرتز دارد.

شکل 3 این قطعه مسئول محاسبات ریاضی، عملکردهای منطقی، مقایسه‌ها و محاسبات مربوط به آدرس های حافظه می‌باشد همچنین دستورهایی برای سایر قطعات صادر می‌کند.

ریزپردازنده روی مادربرد در داخل محفظه سیستم قرار گرفته است که توانایی محاسبه 200 میلیون دستور در ثانیه را داراست و بیش از 7 میلیون ترانزیستور در آن قرار دارد.

ریز پردازنده به ساعت داخلی مجهز است و عملکردهای تراشه را با آن هماهنگ می‌سازد سرعت ایجاد پالسها سرعت پالس ساعت است و بر حسب مگاهرتز بیان می‌شود.

انواع پردازنده‌ها : پردازنده‌ها دو نوع کلی دارند : AMD , INTEL که ساخت دو شرکت متفاوت هستند.

پردازنده‌های intel : پردازنده‌های intel مدل‌های مختلفی دارند این مدل‌ها از نظر سرعت و حافظه داخلی تفاوت دارند.

مدل‌هایی که حافظه کمتری دارند.

Celeron و مدل‌هایی که حافظه بیشتری دارند فول کش نام دارند.

پردازنده‌های AMD : از نظر ساختار شبیه به پردازنده‌های intel هستند.

مدل‌های Barton , Sempron و 64 AMD در بازار موجود است.

Barton از رده خارج شده است و پردازنده Sempron مشابه Celeron از حافظه کمتری برخوردار است.

آخرین مدل AMD 64 می‌باشد که حافظه درونی بیشتری دارد.

* ریزپردازنده Pentume : توسط intel برای اولین بار در سال 1993 معرفی شد.

سرعت پالس‌های ساعت تولید شده pentume ها از 75 مگاهرتز تا 200 مگاهرتز و بالاتر هستند.

مروری بر بخشهای داخلی پنتیوم : واحد رابط گذرگاه (BIU) واحد پردازش ریاضی منطقی : از دو واحد به نام پردازش ریاضی و منطقی یا (ALU) تشکیل شده است.

هر دو واحد می‌توانند عملیات ریاضی و منطقی را انجام دهند.

که می‌توانند جدا از هم یا همزمان کار کنند.

تکنولوژی فوق سنجش یا Superscalar technology نام عملکرد آنهاست.

مجرای ارتباطی : هر یک از واحدهای ALU یک واحد مجرای ارتباطی Pineline هستند.

یعنی در هر لحظه با بیش از یک دستور کار می‌کنند که تا 5 سطح دستور می‌توانند داشته باشند.

شکل 4: روش مجرای ارتباطی در کار با دستورها ثباتها : Registers محل قرار گرفتن داده‌ها و