CPU یا پردازنده:
این قطعه به عنوان مغز رایانه نامیده می شود و مسئولیت کنترل تمام محاسبات، عملیات و قسمت های مختلف را بر عهده دارد.
حافظه:
حافظه رایانه برای ذخیره اطلاعات به کار می رود. حافظه با ریزپردازنده در ارتباط می باشد، بنابر این از سرعت بالایی برخوردار است. در رایانه از چندین نوع حافظه استفاده می شود:Virtual – Caching – BIOS – ROM – RAM
البته لازم به ذکر است که Virtual – Caching – BIOS کاربردهای حافظه هستند و گرنه خود حافظه به دو نوع ROM و RAM تقسیم می شود
– منبع تغذیه یا Power Supply :
این قسمت از رایانه جریان الکتریکی مورد نیاز در رایانه را تنظیم نموده و مقدار آن راتأمین می کند.
– هاردیسک:
یک حافظه با ظرفیت بالا و دائم می باشد که اطلاعات و برنامه ها را دربرمی گیرد.
– برد اصلی یا Mother Board :
برد اصلی رایانه است که تمام قطعات بر روی آن نصب می شوند. پردازشگر و حافظه به طور مستقیم بر روی برد اصلی نصب خواهند شد. ولی ممکن است بعضی از قطعات به صورت غیرمستقیم به برد وصل شوند. مانند کارت صدا که می تواند به صورت یک برد مجزا باشد و از طریق اسلات به برد اصلی متصل است.
– کارت صدا یا Sound Card :
کارت صدا سینگال های آنالوگ صوتی را به اطلاعات دیجیتال و برعکس تبدیل می کند و آنها را ضبط و پخش می کند.
– کارت گرافیکی یا Graphic Cards :
اطلاعات را به گونه ای تبدیل می کند که قابل نمایش بر روی مانیتور باشد.
– کنترل کننده Integrated Drive Electronics ) IDE ) :
این قطعه اینترفیس اولیه برای CD ROM، فلاپی دیسک و هارد می باشد.
– اینترفیس SCSI) Small Computer ) :
برای اضافه نمودن دستگاه های اضافی مانند هارد و اسکنر می باشد.
– گذرگاه Interconnect PeriPheral Component ) PCI) :
این قطعه رایج ترین شیوه جهت اتصال یک عنصر دیگر به رایانه است کارت های PCI از طریق اسلات ها به برد اصلی متصل است.
– پورت Accelerated Graphics Port ) AGP ) :
این قطعه برای اتصال سرعت بالا از کارت گرافیکی به رایانه است.
– مانیتور ( Monitor ):
جهت نمایش اطلاعات رایانه به کار می رود. نمایش تصاویر از ترکیب سه رنگ قرمز، سبز و آبی بوجود می آید.
– صفحه کلید ( Key Board ):
برای ورود اطلاعات به کار می رود.
– ماوس Mouse :
بهترین وسیله جهت نشان دادن و انتخاب نمودن گزینه ها و ایجاد ارتباط کاربر با رایانه می باشد.
– اسپیکرها:
جهت پخش صدا به کار می روند.
با استفاده از این ابزارها می توان اطلاعات را به رایانه اضافه نمود و یا آنها را ذخیره کرده و به محل دیگر برد.
– Flash Memory
یکنوع حافظه است ( EEPROM یا E2PROM ) که امکان ذخیره سازی دائم را به وجود می آورد. مانند کارت های PCMCIA که دارای سرعت بالایی می باشند.
– فلاپی دیسک ( Floppy Disk )
جهت ذخیره اطلاعات بکار می رود و حجم آن ۴۴/۱ مگابایت است.
– CDROM
دیسک های فشرده رایج هستند که حجم آنها از ۶۵۰ مگا بایت به بالاست و برای ذخیره و جابه جایی اطلاعات می باشد.
– Digital Versatile Disc) DVDROM
این نوع رسانه مانند CD می باشد که با این تفاوت که دارای حجم بسیار بالا و کیفیت فوق العاده باشد.
نکته: البته رسانه های دیگری نیز مانند Optical Drive، دیسک های بزرگ معروف به درایو B و Tape Backup و سایر موارد نیز وجود داشته اند که در حال حاضر با آمدن CD و DVD و رسانه ای بسیار حرفه ای تر غیر قابل استفاده شده اند.
– موازی ( Parallel ) :
این نوع اتصال عموماً برای چاپگرها به کار می رود.
– سریال ( Seriall) :
این نوع پورت های جهت اتصال دستگاه هایی مانند مودم خارج یه کار می رود.
– پورت Universal Serial BUS ) USB )
این نوع اتصال نیز برای اتصال دستگاههای مانند اسکنر و یا دوربین های دیجیتالی و یا وب ا ستفاده می شود.
– مودم های کابلی ( Modem Cable ):
برای ارتباط با اینترنت از طریق سیستم تلویزیون به کار می رود.
– مودم های : vdsl ) Very high bit-rate DSL )
در این نوع ارتباط از فیبر نوری استفاده می شود.
– مودم های : DSL ) Digital Subscriber Line )
یک نوع ارتباط با سرعت بالا از طریق خطوط تلفن برقرار می شود.
شاید در میان این همه مطلب و مقاله تخصصی، بحث در باره اینکه «رایانه چیست؟» کمی عجیب و غیر معمول به نظر بیاید، ولی به نظر می رسد ارائه یک تعریف جامع و کامل از رایانه، قبل از هر بحثی ضرورت دارد. تا وقتی تعریف رایانه به صورت دقیق ارائه نشود، ممکن است بین خواننده و نویسنده ی مقالات، اختلاف نظر پیش بیاید!
من قبل از اینکه این مطلب را بنویسم به بعضی از کتابها و سایت ها مراجعه کردم تا تعریف دقیق رایانه (یا همان کامپیوتر) را از نظر آنها بدانم، ولی تعریف هیچ کدام، نظرم را تامین نکرد! من رایانه را با توجه به بلوک دیاگرام یک سیستم رایانه ایی تعریف می کنم
همانطوری که در این شکل دیده می شود، یک سیستم رایانه ایی از سه بخش اصلی تشکیل شده است:
الف) پردازنده (CPU)
ب) حافظه (Memory)
ج) ورودی – خروجی (Input – Output)
پردازنده: در واقع مغز اصلی رایانه است که پردازش آنجا انجام می گیرد. پردازش از نظر ما یعنی عملیات محاسباتی و منطقی. (توجه کنید که به منظور خلاصه کردن عملیات؛ عملیاتی نظیر انتقال ، جابجایی و دیکد کردن در دل این کلمات نهان شده است). در رایانههای شخصی (PC)، پردازنده از نوع ریزپردازنده (میکروپروسسور) است. (توضیحات مفصل این اصطلاحات در بخش های مختلف سایت آمده است. در فهرست مقالات سایت میکرو رایانه جستجو کنید).
حافظه: منظور حافظه های الکترونیکی یا همان حافظه های ساخته شده از نیمه هادی است. لازم به ذکر است که بعضی مواقع از هارددیسک هم به عنوان حافظه (حافظه مجازی) یاد می شود، ولی در این بحث منظور فقط همان تراشه های نیمه هادی است و شامل هارددیسک نمی شود.
ورودی – خروجی: منظور از ورودی-خروجی همه دستگاه ها و تجهیزات جانبی است که در کنار پردازنده قرار می گیرد. مثلا مونیتور، کی برد، موس و… حتی کارت شبکه، مودم و…
بقیه اجزا هر سیستم رایانه ایی را می توان در درون هر یک ار بلوک های فوق قرار داد.
بنابراین با توجه به سه قسمت فوق از بلوک دیاگرام سیستم رایانه ایی، حالا می توانیم یک تعریف دقیق و جامعی از رایانه ارائه دهیم.
رایانه چیست؟
رایانه سیستمی است (ماشینی است) که دارای سه بخش فوق بوده و توسط برنامه کنترل شود. یعنی برنامه ایی که در حافظه قرار داده می شود؛ و به آن نرم افزار می گوییم؛ در داخل پردازنده اجرا شده و نتیجه را در خروجی نمایش دهد. البته رایانه ممکن است دارای ورودی باشد، یا احیانا ورودی نداشته باشد. (مثلا سیستمی را تصور کنید که عملیاتی را بر اساس برنامه ریزی داخلی خود انجام داده و فرمانی را صادر کند.)
بنابراین هر سیستمی را که در این تعریف بگنجد، رایانه خواهیم دانست، هرچند مردم آن را رایانه ندانند. با تعریف فوق ممکن است یک دستگاه صنعتی و یا حتی یک عروسک را که در این چهار چوب بگنجد، رایانه بنامیم. و هر سیستمی که با این تعریف سازگار نباشد، آن را به عنوان رایانه به رسمیت نخواهیم شناخت، هرچند مردم آن را رایانه بدانند!
مثلا خیلی از مردم در اصطلاحات روزمره خودشان ساعت های دیجیتال را ساعت های رایانه ایی (کامپیوتری) می نامند ولی ساعت های دیجیتالی که در بازار موجود است، در این تعریف رایانه نمی گنجد، زیرا برنامه ایی در حافظه آن قرار داده نمی شود که توسط پردازنده کنترل و اجرا شود.
منبع تغذیه کامپیوتر Power Supply
منبع تغذیه رایانه یک دستگاه الکتریکی است که مسئول تأمین و تنظیم جریان الکتریکی در رایانه می باشد. این قطعه به صورت جعبه ای بزرگ و مستقل در جعبه رایانه قرار دارد و بیشتر خرابی ها را در رایانه به وجود می آورد.
کار منبع تغذیه این است که ولتاژ متناوب (ای سی، Alternate Current) را تبدیل به ولتاژ مستقیم (دی سی، Direct Current) می کند.
منبع تغذیه دارای ابعاد و شکل های مختلفی می باشند، که باید با جعبه و مادربرد نصب شده در داخل جعبه رایانه همخوانی و سازگاری داشته باشد. بنابراین، این سه قطعه باید از یک نوع باشند. انواع این اجزاء عبارتند از:
۱- XT
۲- AT desk خوابیده یا رومیزی
۳-AT tower برجی یا ایستاده
۴- Baby AT
۵- Rectifierباریک، نقلی
۶- ATX
زمانی که رایانه XT توسط شرکت آی بی ام به بازار عرضه شد منبع تغذیه آن شبیه منبع تغذیه های قبلی بود، درصورتی که توان خروجی آنها دو برابر قبلی ها بود. پس از آن زمانی که آی بی ام رایانه AT را ساخت از یک منبع تغذیه بزرگتر برای آن استفاده نمود که دارای اشکال مختلفی بود. از این نوع منبع تغذیه استقبال زیادی شد تا جایی که هنوز نیز در سیستم های امروزی از آن استفاده می شود.
نوع برجی یا ایستاده سیستم های AT مشابه سیستم های خوابیدهAT است. مشخصات منبع تغذیه و مادربرد در سیستم های رومیزی با مشخصات منبع تغذیه و مادربرد در سیستم های برجی فرقی ندارد. تنها فرق آنها کلید های برق در مکانهای متفاوت می باشد.
نوع دیگری از AT وجود دارد که کوچکتر از نوع ایستاده می باشد و منبع تغذیه آن نیز کوچک می باشد، که بچه ای تی نام دارد. منبع تغذیه جعبه های نقلی نیز از نظر مشخصات ظاهری با سایر منبع تغذیه ها تفاوت دارند. در این نوع جعبه ها مادربردها دارای استاندارد مشخصی نیستند، اما منبع تغذیه آنها دارای استانداردهای مشخصی است و قابل تعویض نیز می باشد.
منبع تغذیه ATX مانند منبع تغذیه نقلی می باشد، بنابراین، این دو قابل جابجایی می باشند. نوع منبع تغذیه ATX دارای مشخصات و مزایای زیر می باشد:
۱- سیگنال های
(a) روشن بودن – Power on
(b) سیگنال های توقفStandby (Soft Power) ۵ V
در این نوع منبع تغذیه وجود دارد.
۲- امکان حذف گرماگیر (Heat Sink) از روی پردازنده در این نوع وجود دارد.
۳- مادربردها در این نوع حاوی قطعاتی به نام تنظیم گر (Regulator) جهت تولید ولتاژ ۳/۳ ولتی نمی باشند به این علت که رابط منبع تغذیه به مادربرد ،خود دارای ولتاژ ۳/۳ ولت است.
۴- تهویه به سمت داخل منبع تغذیه صورت می گیرد تا مادربرد خنک شود. این کار خود باعث خنک شدن قطعات داخلی و تمیز شدن سطح قطعات داخلی می گردد.
۵- فیش اتصال منبع تغذیه مادربرد۲۰ پایه ای است و امکان اتصال برعکس آن وجود ندارد.
۱- ولتاژ ۵+ ولت: این نوع ولتاژ توسط تمام مادربردها، مدارها و وسایل جانبی رایانه مورد استفاده قرار می گیرد و رنگ سیم های آنها قرمز می باشد.
۲- ولتاژ ۱۲+ ولت: موتور هارددیسک و وسایل مشابه با آن از این ولتاژ استفاده می کنند که در مادربردهای جدیدتر دیگر آن را به کار نمی برند. مدارهای درگاه های سریال نیز از این ولتاژ استفاده می کنند. سیم آن نیز معمولاً زرد رنگ است و گاهی اوقات به رنگ قرمز نیز دیده می شود.
۳- ولتاژ های ۵- و ۱۲- ولت: این دو ولتاژ در رایانه های قدیمی وجود داشت، اما اکنون در منبع تغذیه ها نصب می شوند. این دو دارای جریانی کمتر از یک آمپر هستند.
۴- ولتاژ ۳/۳+ ولت: پردازنده های جدید از ولتاژ ۳/۳ ولت و یا کمتر استفاده می کنند، در صورتی که پردازنده های قدیمی از ولتاژ ۵+ استفاده می کردند. در پردازنده های جدید ولتاژ مورد نیاز پردازنده مستقیماً تولید می شود و بنابراین در هزینه مصرف انرژی صرفه جویی می شود و از حرارت نیز کاسته می شود.
۵- سیگنال های صحت ولتاژ (قدرت مطلوب): پس از روشن شدن سیستم، منبع تغذیه به مقداری زمان احتیاج دارد تا به سطح ولتاژ مفید و مطلوب برسد و اگر سیستم شروع به کار کند و منبع تغذیه بعد از آن به کار افتد اتفاقات بدی رخ خواهد داد.
برای اینکه رایانه قبل از آمادگی منبع تغذیه روشن نگردد سیگنالی به نام (Power good) درستی ولتاژ و یا قدرت مطلوب به مادربرد ارسال می شود.
تا قبل از رسیدن آن مادربرد کاری انجام نمی دهد و در صورتی که مشکلی در برق به وجود آید و جرقه ای تولید شود منبع تغذیه این سیگنال را قطع می کند و مادربرد کار نخواهد کرد.
۶- سیگنال روشن بودن: در منبع تغذیه های جدید تابعی تعریف شده است که به وسیله نرم افزارها می توان منبع تغذیه را کنترل نمود. این سیگنال با عنوان روشن بودن و یا تأمین قدرت (Power On) مادربرد را کنترل می کند و باعث روشن شدن منبع تغذیه می شود.
۷- سیگنال ۵+ ولتی توقف Standby ۵ V : این ولتاژ در حالت خاموش بودن رایانه وجود دارد، این سیگنال به صورت نرم افزاری در حالت خاموش بودن رایانه آن را روشن می کند.
۱- مبدل: که ولتاژ را تغییر می دهد.
۲- یک سو کننده: جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند.
۳- صافی یا پالایشگر: امواج را می گیرد.
منبع تغذیه قبل از روشن شدن رایانه چند آزمایش انجام می دهد، سپس در صورت صحیح بودن سیستم سیگنال را به مادربرد می رساند. این حالت حفظ می شود و در صورتی که به هر علتی از بین برود دستگاه ریست می شود.
منبع تغذیه به دو صورت خطی و کلیدی ( سوئیچ مد ) طراحی می شود که نوع خطی ترانس های بزرگتر دارند و نوع کلیدی از نظر اندازه و وزن و انرژی بهتر از خطی می باشند. منبع تغذیه های خوب یک مقاومت دارند که از خراب شدن آن جلوگیری می کند.
در شکلهای زیر نحوه اتصال منبع تعذیه کامپیوتر به مادر برد و هارد نشان داه شده:
نحوه اتصال به مادربرد :
نحوه اتصال به هارددیسک :
با توجه به نوع فیش یا کانکتور که در شکل می بینید امکان اینکه برعکس زده شود وجود ندارد:
این هم اتصالات و کانکتورهای پاور سوپلای های قدیمی که الان استفاده نمی شود:
این هم شکل سیگنالهای کانکتور منبع تغذیه کامپیوتر از نوع ATX
نکاتی که باید در خرید پاور به آن توجه کرد :
۱- توان پاور:
یکی از اولین فاکتور ها در خرید پاور توجه به توان آن است که در تامین انرژی مورد نیاز سیستم، اهمیت به سزایی دارد . توان خروجی پاور به دو صورت روی آن ثبت می شود: ۱- توان واقعی یا نامی(نرمال) و توان حداکثر.
توان واقعی به توانی اطلاق می شود که منبع تغذیه کامپیوتر بدون تحمل فشار در شرایط عادی قادر به تامین آن است، در صورتی که منبع تغذیه با توان حداکثر می تواند در حدود ۱ دقیقه کار کند و بعد از آن از کار می افتد. به طور متوسط در کل حدود ۱۵۰ وات بین توان واقعی و توان حداکثر اختلاف وجود دارد. مثلا منبع تغذیه باتوان ۵۸۰ وات دارای توان حداکثر ۷۳۰ وات است و توانایی تحمل بیش از این ندارد. پس همیشه در خرید پاور به میزان توان واقعی آن توجه کنید که ملاک توان اصلی و واقعی پاور کامپیوتر شناخته می شود.
در صورتی که روی یک پاور، میزان توان واقعی ثبت نشده باشد باید به میزان توان خروجی هر شاخه توجه کرد. به این صورت که باید دید پاور مورد نظر روی خروجی ۱۲ و یا ۵ ولت توانایی پشتیبانی از چند آمپر را دارد که این عامل نشان دهنده توان واقعی هر ولتاژ خروجی است.
همیشه در خرید منبع تغذیه به این نکته توجه کنید که حداکثر توان واقعی پاور شما در حدود ۲۰ درصد بیشتر از توان مصرفی سیستم شما باشد زیرا این عامل باعث افزایش کارایی و همچنین ماندگاری سیستم و پاور در شرایط سخت کاری می شود. اما در صورتی که توان مصرفی سیستم شما بیشتر از توان واقعی باشد در شرایطی که سیستم به برق بیشتری برای پردازش های پیچیده نیاز داشته باشد، منبع تغذیه برای تامین برق مصرفی تحت فشار قرار گرفته و در این صورت با افت ولتاژ، سیستم با ولتاژ های نامناسبی تغذیه شده که خود باعث بروز مشکلات زیاد در سیستم خواهد شد.
۲- ورژن پاور:
شاید این سوال پیش بیاد که مگر پاور هم ورژن بندی دارد؟ بله پاور هم همانند بسیاری از قطعات دارای ورژن است و بر اساس این ورژن قابلیت های آن تغییر می کند. پاورهای امروزی که در بازار کشورمان وجود دارد دارای نسخه های ۲/۱ و ۲/۲ هستند این پاور ها دارای مشخصاتی مانند کانکتور برق ۲۴ پین برای تامین برق مادربورد، وجود کانکتور PCI-E و تعدادی فاکتور های امنیتی جدید در ساختار خود هستند که باعث محافظت از سیستم می شود اما در نسخه های جدید پاور علاوه بر ۲۴ پین یک کانکتور برق ۸ پین نیز وجود دارد که به جای کانکتور ۴ پین کنار پردازنده قرار داده شده است و وظیفه آن تامین انرژی مورد نیاز پردازنده است پس باید به این نکته توجه کرد، پاوری که خریداری می کنید با قابلیت های مادربورد شما هماهنگی داشته باشد به همین دلیل قبل از خرید پاور، نوع و مدل مادربرد خود را مشخص و بر اساس آن اقدام به خرید پاور مناسب کنید.
منبع تغذیه های جدید دارای کانکتور ۸ پین برای اتصال با مادربرد است، در واقع این کانکتور ۸ پین، برای مادربورد های جدیدی ساخته شده که از چیپ ست های ۹۷۵ و ۹۵۵ بهره می برند. (در این مورد مطالبی در تالار گفتگوی سایت میکرو رایانه وجود دارد) زیرا توان مصرفی در پردازنده های جدید اینتل به قدری بالاست که دیگر یک کانکتور ۴ پین توانایی پشتیبانی از این مقدار انرژی را ندارد.
۳- نکات امنیتی در پاور:
پاور های امروزی هر روز قوی تر می شوند و این قوی تر شدن نیاز به توجه بیشتری برای امنیت سیستم دارد زیرا کوچکترین خطا در تنظیم ولتاژ و عدم قطع در شرایط نادرست می تواند باعث بروز مشکلات اساسی در قطعات سخت افزاری شود به همین علت شرکت های سازنده ی پاور هر روزه تکنولوژی های جدیدی را در ساختار منابع تغذیه خود قرار می دهند تا باعث افزایش امنیت آنها شوند.
یکی از این نکات که بدون نیاز به هیچ تخصص خاصی قابل درک است توجه به تفکیک سازی کابل های برق پاور است به طوری که با کمی توجه به پاور های قدرتمند خواهید دید که روی کابل های خروجی آنها یک لایه جدا کننده کشیده شده است. این عامل باعث افزایش امنیت منبع تغذیه می شود زیرا توان خروجی روی هر خروجی در منبع تغذیه های امروزی بالاست و در صورت عدم وجود این امکانات، امکان بروز مشکلات در پاور وجود دارد همچنین توجه به طراحی مناسب کانکتور های پاور هم در امنیت آن نقش دارد. زیرا نصب اشتباهی این کانکتورها روی قطعات، می تواند باعث بروز ایراداتی در قطعات و حتی مشکل تامین انرژی مورد نیاز سیستم شود.
PFC :امروزه دیگر روی اکثر پاور های موجود در بازار گزینه ی PFC نوشته شده است. در واقع PFC یا Power Factor Correction بخشی در پاور است که با تصحیح و هماهنگی ولتاژ ورودی، باعث استفاده بهینه از توان ورودی و کاهش توان مصرفی توسط پاور می شود. این عامل امروزه در تمام پاور های حرفه ای به عنوان یکی از فاکتور های استاندارد برای پاور شناخته می شود و با وجود این فاکتور مصرف برق توسط پاور های کامپیوتر به مقدار چشمگیری کاهش می یابد.
۴- طراحی پاور:
طراحی پاور یکی از عوامل مهم در افزایش کارایی پاور است. مثلا نحوه خنک شدن، زیرا در صورتی که یک پاور از طراحی مناسب برخوردار نباشد در هنگام فعالیت قادر نخواهد بود گرمای تولیدی خود را به طور مناسب خارج کند که در این حالت بروز مشکلاتی مانند تغییر ولتاژ های خروجی به علت افزایش دمای داخلی پاور و یا افزایش دمای قطعات داخلی کیس به علت انتقال گرما به فضای داخلی کیس و حتی کاهش عمر قطعات و کارایی سیستم تا حد چشمگیری خواهد شد.
پس با توجه به این مسائل همیشه باید پاوری خریداری کرد که بهترین تهویه و طراحی را داشته باشد تا در شرایط سخت بتواند بدون کمترین مشکلی فعالیت کند. امروزه اکثر پاور های جدید مجهز به یک فن ۱۲در ۱۲ سانتی متر هستند که به راحتی می تواند جریان هوای لازم برای خنک کردن قطعات پاور را به وجود آورد.
در صورت بروز مشکلات زیر می توانید به منبع تغذیه خود شک کنید:
۱- افزایش زمان ضبط دیسک های نوری توسط درایور نوری که یکی از مهمترین دلایل کاهش ولتاژ توسط پاور است.
۲- افزایش دمای بیش از حد پردازنده که یکی از نشانه های عدم تامین توان مناسب برای فعالیت پردازنده است.
۳- مشکل در تشخیص اجزا و قطعات توسط مادربرد مانند هارد دیسک، درایور نوری و قطعات دیگر که به علت عدم تامین انرژی کافی برای مادربرد و اختلال در کار پل جنوبی (South Bridge) به وجود می آید. (پل جنوبی یا South Bridge چیپ ستی در مادربرد است که وظیفه ی کنترل قطعاتی مانند درایو نوری، هارد دیسک و فلاپی را بر عهده دارد، همچنین این چیپ ست کنترل شکاف های PCI ، SA موجود روی مادربرد را نیز در اختیار دارد.)
۴- هنگ مکرر سیستم و کاهش کارایی.
با آن که واژه حافظه را می توان برای هر نوع وسیله ذخیره سازی به کار برد، اما بیشتر برای مشخص نمودن حافظه های سریع با قابلیت ذخیره سازی موقت استفاده می شود. زمانی که پردازنده مجبور باشد برای بازیابی اطلاعات به طور دائم از هارد استفاده نماید طبیعتاً سرعت عملیات آن کند خواهد شد.
به طورکل از حافظه های متعددی به منظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می شود. زمانی که در حافظه های دائمی مانند هارد اطلاعاتی موجود باشد که پردازنده بخواهد از آنها استفاده نماید باید اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرد و سپس اطلاعات مورد نیاز خود را در حافظه Cache و دستور العمل های خاص عملیاتی را در ریجیسترها ذخیره کند. همان طور که می دانید تمام عناصر سخت افزاری و نرم افزاری با یکدیگر کار می کنند و از زمانی که سیستم روشن می شود و تا زمانی که خاموش می شود، پردازنده به صورت دائم و پیوسته از حافظه استفاده می کند.
حافظه رایانه بر اساس نوع آن از تعدادی خازن و ترانزیستور که در چند آی سی ( IC ) قرار گرفته، تشکیل شده است. برای ذخیره اطلاعات در حافظه، بعضی از ترانزیستورها در حالت قطع و برخی در حالت وصل قرار می گیرند. خازن ها نیز در حالت شارژ و دشارژ قرار می گیرند.
*Random Access Memory- RAM این نوع حافظه برای ذخیره سازی موقت اطلاعات رایانه در حالت کار با سیستم به کار می رود.
* Read Only Memory ROM این نوع حافظه، حافظه دائم است و از آن برای ذخیره سازی اطلاعات مهم استفاده می شود.
همان طور که می دانید اطلاعات موقت رایانه با خاموش شدن سیستم کاملاً پاک می شود. به این صورت که اگر برنامه یا داده ای به رایانه داده باشید و به هر علتی برق رایانه قطع شود، پس از روشن شدن دوباره رایانه باید برنامه و یا اطلاعات را دوباره وارد کنید. پردازنده اطلاعات مورد نیاز خود را از حافظه رم دریافت می کند و عملیات لازم را انجام داده و سپس نتایج را در رم ذخیره می کند.
بنابر این این نوع حافظه خواندنی و نوشتنی است. هنگامی که رایانه را روشن می کنید حافظه اصلی کنترل و تست می شود. مقدار حجم تست شده روی صفحه نمایش مشاهده می شود.
حافظه رم به دو نوع تقسیم می شود:
– DRAM (رم پویا یا دینامیک)
– SRAM (رم استاتیک)
حافظه دی رم جهت ذخیره اطلاعات خود از خازن استفاده می کند. خازن در حالت شارژ معادل یک است و در حالت دشارژ معادل صفر است. این حافظه باید به طور مداوم تغذیه الکتریکی شود تا بارهای مثبت و منفی را از دست ندهد. در این حالت در فاصله زمانی متناوب عملیات بازنویسی و تجدید اطلاعات صورت می پذیرد.
دو نوع مدار بازنویسی وجود دارد: ۱۰بیتی که به آن بازنویسی ۱k می گویند و ۱۱ بیتی که به آن بازنویسی ۲k گویند.
این نوع حافظه در زمان خاموش شدن رایانه داده هایش را از دست نمی دهد. تعدادی از حافظه مانند ROM و حافظه فلش کارتهای هوشمند در این گروه قرار می گیرد.
سرعت تراشه های رم با مدت زمان لازم برای دسترسی به یک بیت از اطلاعات سنجیده می شود. این واحد با سرعت نانو ثانیه اندازه گیری می شود. توجه داشته باشید که سرعت حافظه های دی رم را با سرعت ساعت اندازه گیری می کنند. سرعت تراشه های حافظه به طور عادی در محدوده ۵۰ تا ۱۲۰ نانوثانیه است. هر چه عدد بیان شده برای سرعت کم تر باشد حافظه سریع تر است. این نوع حافظه ها از نظر سخت افزاری به گروه های زیر تقسیم می شوند:
حافظه SRAM حافظه ای با دستیابی تصادفی ایستا می باشد که در آغاز برای Cache استفاده می شد. این حافظه از چندین ترانزیستور برای هر یک از سلول های حافظه خود استفاده می نماید. این نوع حافظه قادر نیست مانند DRAM اطلاعات را به طور پیوسته بازخوانی نماید. هر یک از سلول های حافظه مادامی که منبع تأمین انرژی آنها فعال باشد داده های خود را ذخیره خواهد نمود. سرعت این نوع حافظه ها بسیار بالا می باشد.
* Caching نوعی تکنیک استفاده از حافظه است که برای ذخیره اطلاعاتی که دارای فرکانس بازیابی بالا می باشند استفاده می شود.
میزان حافظه مورد نیاز بر اساس کاربردهای متفاوت گوناگون می باشد. برای استفاده از برنامه های خاص، نرم افزارهای طراحی و انیمیشن سه بعدی برنامه های سرگرم کننده و دستیابی به اینترنت هر یک نیاز به حافظه خاصی دارد.
در واقع افزایش حافظه به نوع استفاده از رایانه مربوط می گردد. به طور مثال سیستم عامل ویندوز ۹۵ و یا ۹۸ حداقل به ۳۲ مگابایت حافظه نیاز دارد. سیستم عامل ویندوز ۲۰۰۰ حداقل به ۶۴ مگابایت، سیستم عامل لینوکس حداقل به ۴ مگابایت، سیستم عامل اپل به ۱۶ مگابایت و ویندوز XP به ۶۴ مگابایت حافظه نیاز دارد.
Static random access memory) SRAM). این نوع حافظه ها از چندین ترانزیستور (چهار تا شش) برای هر سلول حافظه استفاده می نمایند. برای هر سلول از خازن استفاده نمی گردد. این نوع حافظه در ابتدا بمنظور cache استفاده می شدند.
Dynamic random access memory) DRAM). در این نوع حافظه ها برای سلول های حافظه از یک زوج ترانزیستور و خازن استفاده می گردد.
Fast page mode dynamic random access memory) FPM DRAM). شکل اولیه ای از حافظه های DRAM می باشند. در تراشه ای فوق تا زمان تکمیل فرآیند استقرار یک بیت داده توسط سطر و ستون مورد نظر، می بایست منتظر باقی بماند و در ادامه بیت خوانده خواهد شد. (قبل از اینکه عملیات مربوط به بیت بعدی آغاز گردد). حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۱۷۶ مگابایت در هر ثانیه است.
Extended data-out dynamic random access memory) EDO DRAM). این نوع حافظه ها در انتظار تکمیل و اتمام پردازش های لازم برای اولین بیت نشده و عملیات مورد نظر خود را در رابطه با بیت بعد بلافاصله آغاز خواهند کرد. پس از اینکه آدرس اولین بیت مشخص گردید EDO DRAM عملیات مربوط به جستجو برای بیت بعدی را آغاز خواهد کرد. سرعت عملیات فوق پنج برابر سریعتر نسبت به حافظه های FPM است. حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۱۷۶ مگابایت در هر ثانیه است.
Synchronous dynamic random access memory) SDRM) از ویژگی “حالت پیوسته” (سنکرون با پالس های ساعت) بمنظور افزایش و بهبود کارائی استفاده می نماید. بدین منظور زمانی که سطر شامل داده مورد نظر باشد، به سرعت در بین ستون ها حرکت و بلافاصله پس از تامین داده، آن را خواهد خواند. SDRAM دارای سرعتی معادل پنج برابر سرعت حافظه های EDO بوده و امروزه در اکثر کامپیوترها استفاده می گردد. حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۵۲۸ مگابایت در ثانیه است.
Rambus dynamic random access memory ) RDRAM) یک رویکرد کاملا” جدید نسبت به معماری قبلی DRAM است. این نوع حافظه ها از Rambus in-line memory module ) RIMM) استفاده کرده که از لحاظ اندازه و پیکربندی مشابه یک DIMM استاندارد است. وجه تمایز این نوع حافظه ها استفاده از یک گذرگاه داده با سرعت بالا با نام “کانال Rambus ” است. تراشه های حافظه RDRAM بصورت موازی کار کرده تا بتوانند به سرعت ۸۰۰ مگاهرتز دست پیدا نمایند.
Credit card memory یک نمونه کاملا” اختصاصی از تولیدکنندگان خاص بوده و شامل ماژول های DRAM بوده که دریک نوع خاص اسلات، در کامپیوترهای noteBook استفاده می گردد.
PCMCIA memory card. نوع دیگر از حافظه شامل ماژول های DRAM بوده که در notebook استفاده می شود.
FlashRam نوع خاصی از حافظه با ظرفیت کم برای استفاده در دستگاههائی نظیر تلویزیون، VCR بوده و از آن به منظور نگهداری اطلاعات خاص مربوط به هر دستگاه استفاده می گردد. زمانیکه این نوع دستگاهها خاموش باشند همچنان به میزان اندکی برق مصرف خواهند کرد. در کامپیوتر نیز از این نوع حافظه ها برای نگهداری اطلاعاتی در رابطه با تنظیمات هارد دیسک و … استفاده می گردد.
VideoRam ) VRAM) یک نوع خاص از حافظه های RAM بوده که برای موارد خاص نظیر: آداپتورهای ویدئو و یا شتاب دهندگان سه بعدی استفاده می شود. به این نوع از حافظه ها multiport dynamic random access memory) MPDRAM) نیز گفته می شود. علت نامگذاری فوق بدین دلیل است که این نوع از حافظه ها دارای امکان دستیابی به اطلاعات، بصورت تصادفی و سریال می باشند. VRAM بر روی کارت گرافیک قرار داشته و دارای فرمت های متفاوتی است. میزان حافظه فوق به عوامل متفاوتی نظیر: “وضوح تصویر” و “وضعیت رنگ ها ” بستگی دارد.
در شکل های زیر انواع کارتهای حافظه و روش نصب ماژول ها و حافظه های مختلف به صورت کامل توضیح داده شده است. منظور از مازولها حافظه همان کارتهای حافظه است که در این شکل ها کارتهای ddr2 و SD RAM نشان داده شده. توجه داشته باشید که بعد از اتمام نصب برای خاطرجمع شدن از نصب کامل و اتصال مطمئن کارت حافظه را با دست مجددا فشار دهید. معمولا اگر کارت حافظه درست در جای خودش قرار بگیرد صدای تق میدهد
و نحوه اتصال حافظه (DDR2 (Dram :
حافظه
حافظه با هدف ذخیره سازی اطلاعات (دائم، موقت)در کامپیوتر استفاده می گردد و انواع آن بسیار زیاد است. استفاده از حافظه صرفا” محدود به کامپیوترهای شخصی نبوده و در دستگاههای دیگری نظیر: تلفن های سلولی، PDA، رادیوهای اتومبیل، VCR، تلویزیون و … نیز در ابعاد وسیعی از آنها استفاده بعمل می آید. هر یک از دستگاههای فوق مدل های متفاوتی از حافظه را استفاده می نمایند.
مبانی اولیه حافظه
با اینکه می توان واژه ” حافظه ” را بر هر نوع وسیله ذخیره سازی الکترونیکی اطلاق کرد، ولی اغلب از واژه فوق برای مشخص نمودن حافظه های سریع با قابلیت ذخیره سازی موقت استفاده بعمل می آید. در صورتیکه پردازنده مجبور باشد برای بازیابی اطلاعات مورد نیاز خود بصورت دائم از هارد دیسک استفاده نماید، قطعا” سرعت عملیات پردازنده (با آن سرعت بالا) کند خواهد شد. درمورد حافظه مباحث مفصلی در سایت میکرورایانه انجام شده است به فهرست مقالات سایت میکرورایانه مراجعه کنید. از زمانی که اطلاعات مورد نیاز پردازنده در حافظه ذخیره گردد، سرعت عملیات پردازنده از نظر دستیابی به داده های مورد نیاز بیشتر خواهد شد. از حافظه های متعددی بمنظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می شود.
زمانی که در هارد دیسک و یا حافظه دستگاههائی نظیر صفحه کلید، اطلاعاتی موحود باشد که پردازنده قصد استفاده از آنان را داشته باشد، می بایست اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرند. در ادامه پردازنده اطلاعات و داده های مورد نیاز خود را در حافظه Cache و دستورالعمل های خاص عملیاتی خود را در ثبات ها ذخیره می نماید.
تمام عناصر سخت افزاری (پردازنده، هارد دیسک، حافظه و …) و عناصر نرم افزاری (سیستم عامل و…) به صورت یک گروه عملیاتی به کمک یکدیگر وظایف محوله را انجام می دهند. بدون شک در این گروه “حافظه” دارای جایگاهی خاص است. از زمانی که کامپیوتر روشن تا زمانی که خاموش می گردد، پردازنده بصورت پیوسته و دائم از حافظه استفاده می نماید. بلافاصله پس از روشن نمودن کامپیوتر اطلاعات اولیه (برنامه POST) از حافظه ROM فعال شده و در ادامه وضعیت حافظه از نظر سالم بودن بررسی می گردد (عملیات سریع خواندن، نوشتن). در مرحله بعد کامپیوتر BIOS را ازطریق ROM فعال خواهد کرد. BIOS اطلاعات اولیه و ضروری در رابطه با دستگاههای ذخیره سازی، وضعیت درایوی که می بایست فرآیند بوت از آنجا آغاز گردد، امنیت و … را مشخص می نماید.
در مرحله بعد سیستم عامل از هارد به درون حافظه RAM استفرار خواهد یافت. بخش های مهم و حیاتی سیستم عامل تا زمانی که سیستم روشن است در حافظه ماندگار خواهند بود. در ادامه و زمانی که یک برنامه توسط کاربر فعال می گردد، برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار یک برنامه در حافظه و آغاز سرویس دهی توسط برنامه مورد نظر در صورت ضرورت فایل های مورد نیاز برنامه فوق، در حافظه مستفر خواهند شد. و در نهایت زمانی که به حیات یک برنامه خاتمه داده می شود (Close) و یا یک فایل ذخیره می گردد، اطلاعات بر روی یک رسانه ذخیره سازی دائم ذخیره و نهایتا” حافظه از وجود برنامه و فایل های مرتبط، پاکسازی خواهد شد.
همانگونه که اشاره گردید در هر زمان که اطلاعاتی، مورد نیاز پردازنده باشد، می بایست اطلاعات درخواستی در حافظه RAM مستقر تا زمینه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود در RAM توسط پردازنده، پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جدید در حافظه یک سیکل کاملا” پیوسته بوده و در اکثر کامپیوترها سیکل فوق ممکن است در هر ثانیه میلیون ها مرتبه تکرار گردد.
چرا حافظه در کامپیوتر تا بدین میزان متنوع و متفاوت است ؟ در پاسخ می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
پردازنده های با سرعت بالا نیازمند دستیابی سریع و آسان به حجم بالائی از داده ها بمنظور افزایش بهره وری و کارآئی خود می باشند. در صورتیکه پردازنده قادر به تامین و دستیابی به داده های مورد نیاز در زمان مورد نظر نباشد، می بایست عملیات خود را متوقف و در انتظار تامین داده های مورد نیاز باشد. پردازنده های جدید و با سرعت یک گیگا هرتز به حجم بالائی از داده ها (میلیارد بایت در هر ثانیه) نیاز خواهند داشت. پردازنده هائی با سرعت اشاره شده گران قیمت بوده و قطعا” اتلاف زمان آنان مطلوب و قابل قبول نیست.
طراحان کامپیوتر به منظور حل مشکل فوق ایده “لایه بندی حافظه” را مطرح نموده اند. در این راستا از حافظه های گران قیمت با میزان اندک استفاده و از حافظه های ارزان تر در حجم بیشتری استفاده به عمل می آید. ارزانترین حافظه متداول ، هارد دیسک است. هارد دیسک یک رسانه ذخیره سازی ارزان قیمت با توان ذخیره سازی حجم بالائی از اطلاعات است. با توجه به ارزان بودن فضای ذخیره سازی اطلاعات بر روی هارد، اطلاعات مورد نظر بر روی آنها ذخیره و با استفاده از روش های متفاوتی نظیر: حافظه مجازی می توان به سادگی و به سرعت و بدون نگرانی از فضای فیزیکی حافظه RAM، از آنها استفاده نمود.
حافظه RAM سطح دستیابی بعدی در ساختار سلسله مراتبی حافظه است. اندازه بیت های قابل پردازش یک پردازنده نشان دهنده تعداد بایت هائی از حافظه است که در یک لحظه می توان به آنها دستیابی داشت. مثلا” یک پردازنده شانزده بیتی، قادر به پردازش دو بایت داده در هر لحظه است. مگاهرتز واحد سنجش سرعت پردازش در پردازنده ها است و معادل “میلیون در هر ثانیه” است. مثلا” یک کامپیوتر ۳۲ بیتی پنتیوم III با سرعت ۸۰۰-MHz، قادر به پردازش چهار بایت بصورت همزمان و ۸۰۰ میلیون بار در ثانیه است.
حافظه RAM به تنهائی دارای سرعت مناسب برای هم زمان شدن با سرعت پردازنده نیست. بهمین دلیل است که از حافظه های Cache استفاده می گردد. بدیهی است هر اندازه که سرعت حافظه RAM بالا باشد مطلوب تر خواهد بود. اغلب تراشه ها امروزه دارای سرعتی بین ۵۰ تا ۷۰ Nanoseconds می باشند. سرعت خواندن و یا نوشتن در حافظه ارتباط مستقیم با نوع حافظه استفاده شده دارد.
ممکن است از حافظه های DRAM, SDRAM, RAMBUS استفاده گردد. سرعت RAM توسط پهنا و سرعت BUS، کنترل می گردد. پهنای BUS، تعداد بایتی که می توان بطور همزمان برای پردازنده ارسال کرد را مشخص می کند و سرعت BUS به تعداد دفعاتی که می توان یک گروه از بیت ها را در هر ثانیه ارسال کرد اطلاق می گردد. سیکل منظم حرکت داده ها از حافظه بسمت پردازنده را Bus Cycle می گویند مثلا” یک Bus با وضعیت: ۱۰۰ MHz و ۳۲ بیت، بصورت تئوری قادر به ارسال چهار بایت به پردازنده و یکصد میلیون مرتبه در هر ثانیه است. در حالیکه یک BUS شانرده بیتی ۶۶MHZ بصورت تئوری قادر به ارسال دو بایت و ۶۶ میلیون مرتبه در هر ثانیه است. با توجه به مثال فوق مشاهده می گردد که با تغییر پهنای BUS از شانزده به سی و دو و سرعت از ۶۶ MHz به ۱۰۰ MHz سرعت ارسال داده برای پردازنده سه برابر گردید.
حافظه RAM، یک تراشه مدار مجتمع (IC) بوده که از میلیون ها ترانزیستور و خازن تشکیل شده است. در اغلب حافظه ها با استفاده و به کارگیری یک خازن و یک ترانزیستور می توان یک سلول را ایجاد کرد. سلول فوق قادر به نگهداری یک بیت داده خواهد بود. خازن اطلاعات مربوط به بیت را که یک و یا صفر است، در خود نگهداری خواهد کرد. عملکرد ترانزیستور مشابه یک سوئیچ بوده که امکان کنترل مدارات موجود بر روی تراشه حافظه را به منظور خواندن مقدار ذخیره شده در خازن و یا تغییر وضعیت مربوط به آن، فراهم می نماید. خازن مشابه یک ظرف (سطل) بوده که قادر به نگهداری الکترون ها است. بمنظور ذخیره سازی مقدار “یک” در حافظه، ظرف فوق می بایست از الکترون ها پر گردد. برای ذخیره سازی مقدار صفر، می بایست ظرف فوق خالی گردد.
مسئله مهم در رابطه با خازن، نشت اطلاعات است (وجود سوراخ در ظرف) بدین ترتیب پس از گذشت چندین میلی ثانیه یک ظرف مملو از الکترون تخلیه می گردد. بنابراین بمنظور اینکه حافظه بصورت پویا اطلاعات خود را نگهداری نماید، می بایست پردازنده و یا “کنترل کننده حافظه” قبل از تخلیه شدن خازن، مکلف به شارژ مجدد آن بمنظور نگهداری مقدار “یک” باشند. بدین منظور کنترل کننده حافظه اطلاعات حافظه را خوانده و مجددا” اطلاعات را بازنویسی می نماید. عملیات فوق (Refresh )، هزاران مرتبه در یک ثانیه تکرار خواهد شد. علت نامگذاری DRAM بدین دلیل است که این نوع حافظه ها مجبور به بازخوانی اطلاعات بصورت پویا خواهند بود. فرآیند تکراری ” بازخوانی / بازنویسی اطلاعات” در این نوع حافظه ها باعث می شود که زمان تلف شده و سرعت حافظه کند گردد.
سلول های حافظه بر روی یک تراشه سیلیکون و بصورت آرایه ای مشتمل از ستون ها (خطوط بیت) و سطرها (خطوط کلمات) تشکیل می گردند. نقطه تلاقی یک سطر و ستون بیانگر آدرس سلول حافظه است .
حافظه های DRAM با ارسال یک شارژ به ستون مورد نظر باعث فعال شدن ترانزیستور در هر بیت ستون، خواهند شد. در زمان نوشتن خطوط سطر شامل وضعیتی خواهند شد که خازن می بایست به آن وضعیت تبدیل گردد. در زمان خواندن Sense-amplifier، سطح شارژ موجود در خازن را اندازه گیری می نماید. در صورتیکه سطح فوق بیش از پنجاه درصد باشد مقدار “یک” خوانده شده و در غیراینصورت مقدار “صفر” خوانده خواهد شد. مدت زمان انجام عملیات فوق بسیار کوتاه بوده و بر حسب نانوثانیه (یک میلیاردم ثانیه) اندازه گیری می گردد. تراشه حافظه ای که دارای سرعت ۷۰ نانوثانیه است، ۷۰ نانو ثانیه طول خواهد کشید تا عملیات خواندن و بازنویسی هر سلول انجام گیرد.
سلول های حافظه در صورتی که از روش هائی به منظور اخذ اطلاعات موجود در سلول ها استفاده ننمایند، به تنهائی فاقد ارزش خواهند بود. بنابراین لازم است سلول های حافظه دارای یک زیرساخت کامل حمایتی از مدارات خاص دیگر باشند. مدارات فوق عملیات زیر را انجام خواهند داد:
مشخص نمودن هر سطر و ستون (انتخاب آدرس سطر و انتخاب آدرس ستون)
نگهداری وضعیت بازخوانی و باز نویسی داده ها (شمارنده)
خواندن و برگرداندن سیگنال از یک سلول (Sense amplifier)
اعلام خبر به یک سلول که می بایست شارژ گردد و یا ضرورتی به شارژ وجود ندارد (Write enable)
سایر عملیات مربوط به “کنترل کننده حافظه” شامل مواردی نظیر: مشخص نمودن نوع سرعت، میزان حافظه و بررسی خطاء است.
حافظه های SRAM دارای یک تکنولوژی کاملا” متفاوت می باشند. در این نوع از حافظه ها از فلیپ فلاپ برای ذخیره سازی هر بیت حافظه استفاده می گردد. یک فلیپ فلاپ برای یک سلول حافظه، از چهار تا شش ترانزیستور استفاده می کند. حافظه های SRAM نیازمند بازخوانی / بازنویسی اطلاعات نخواهند بود، بنابراین سرعت این نوع از حافظه ها بمراتب از حافظه های DRAM بیشتر است. با توجه به اینکه حافظه های SRAM از بخش های متعددی تشکیل می گردد، فضای استفاده شده آنها بر روی یک تراشه بمراتب بیشتر از یک سلول حافظه از نوع DRAM خواهد بود. در چنین مواردی میزان حافظه بر روی یک تراشه کاهش پیدا کرده و همین امر می تواند باعث افزایش قیمت این نوع از حافظه ها گردد. بنابراین حافظه های SRAM سریع و گران بوده و حافظه های DRAM ارزان و کند می باشند. با توجه به موضوع فوق، از حافظه های SRAM بمنظور افزایش سرعت پردازنده (استفاده به عنوان Cache) و از حافظه های DRAM برای فضای حافظه RAM در کامپیوتر استفاده می گردد.
حافظه ROM یک نوع مدار مجتمع (IC) است که در زمان ساخت داده هائی در آن ذخیره می گردد. این نوع از حافظه ها علاوه بر استفاده در کامپیوترهای شخصی در سایر دستگاههای الکترونیکی نیز به خدمت گرفته می شوند. حافظه های ROM از لحاظ تکنولوژی استفاده شده، دارای انواع زیر می باشند:
ROM
PROM
EPROM
EEPROM
Flash Memory
هر یک از مدل های فوق دارای ویژگی های منحصر به فرد خود می باشند. حافظه های فوق در موارد زیر دارای ویژگی مشابه می باشند:
داده های ذخیره شده در این نوع تراشه ها “غیر فرار” بوده و پس از خاموش شدن منبع تامین انرژی اطلاعات خود را از دست نمی دهند.
داده های ذخیره شده در این نوع از حافظه ها غیر قابل تغییر بوده و یا اعمال تغییرات در آنها مستلزم انجام عملیات خاصی است.
تراشه های حافظه در کامییوترهای شخصی در آغاز از یک پیکربندی مبتنی بر Pin با نام (DIP(Dual line Package استفاده می کردند. این پیکربندی مبتنی بر پین، لحیم کاری درون حفره هائی برروی برد اصلی کامپیوتر و یا اتصال به یک سوکت بوده که خود به برد اصلی لحیم شده بود. با افزایش حافظه، تعداد تراشه های مورد نیاز، فضای زیادی از برد اصلی را اشغال می کردند. از روش فوق تا زمانی که میزان حافظه حداکثر دو مگا بایت بود، استفاده می گردید.
راه حل مشکل فوق، استقرار تراشه های حافظه به همراه تمام عناصر و اجزای حمایتی در یک برد مدار چاپی مجزا (Printed Circut Board) بود. برد فوق (بانک حافظه) در ادامه با استفاده از یک نوع خاص از Connector به برد اصلی متصل می گردید. این نوع تراشه ها اغلب از یک پیکربندی pin با نام Small Outline J-lead ) SOJ )استفاده می کردند. برخی از تولیدکنندگان دیگر که تعداد آنها اندک است از پیکربندی دیگری با نام Thin Small Outline Package ) TSOP) استفاده می نمایند. تفاوت اساسی بین این نوع پین های جدید و پیکربندی DIP اولیه در این است که تراشه های SOJ و TSOR بصورت surface-mounted در PCB هستند. به عبارت دیگر پین ها مستقیما” به سطح برد لحیم می شوند. (نه داخل حفره ها و یا سوکت).
تراشه های حافظه از طریق کارت هائی که ” ماژول ” نامیده می شوند قابل دستیابی و استفاده می باشند. شاید تاکنون با مشخصات یک سیستم که میزان حافظه خود را بصورت ۳۲ * ۸ , یا ۱۶ * ۴ اعلام می نماید، برخورده کرده باشید.اعداد فوق تعداد تراشه ها ضربدر ظرفیت هر یک از تراشه ها را که بر حسب مگابیت اندازه گیری می گردند، نشان می دهد. به منظور محاسبه ظرفیت، می توان با تقسیم نمودن آن بر هشت میزان مگابایت را بر روی هر ماژول مشخص کرد. مثلا” یک ماژول ۳۲ * ۴، بدین معنی است که ماژول دارای چهار تراشه ۳۲ مگابیتی است. با ضرب ۴ در ۳۲ عدد ۱۲۸ (مگابیت) بدست می آید. اگر عدد فوق را بر هشت تقسیم نمائیم به ظرفیت ۱۶ مگابایت خواهیم رسید.
نوع برد و Connector استفاده شده در حافظه های RAM، طی پنج سال اخیر تفاوت کرده است. نمونه های اولیه اغلب بصورت اختصاصی تولید می گردیدند. تولید کنندگان مختلف کامپیوتر بردهای حافظه را به گونه ای طراحی می کردند که صرفا” امکان استفاده از آنها در سیستم های خاصی وجود داشت.
در ادامه ( SIMM ( Single in-line memory module مطرح گردید. این نوع از بردهای حافظه از ۳۰ پین کانکتور استفاده کرده و طول آن حدود ۳/۵ اینچ و عرض آن یک اینچ بود (یازده سانتیمتر در ۲/۵ سانتیمتر). در اغلب کامپیوترها می بایست بردهای SIMM بصورت زوج هائی که دارای ظرفیت و سرعت یکسان باشند، استفاده گردد. علت این است که پهنای گذرگاه داده بیشتر از یک SIMM است. مثلا” از دو SIMM هشت مگابایتی برای داشتن ۱۶ مگابایت حافظه بر روی سیستم استفاده می گردد. هر SIMM قادر به ارسال هشت بیت داده در هر لحظه خواهد بود با توجه به این موضوع که گذرگاه داده شانزده بیتی است از نصف پهنای باند استفاده شده و این امر منطقی بنظر نمی آید. در ادامه بردهای SIMM بزرگتر شده و دارای ابعاد ۲۵/۴ * ۱ شدند (۱۱ سانتیمتر در ۲/۵ سانتیمتر) و از ۷۲ پین برای افزایش پهنای باند و امکان افزایش حافظه تا میزان ۲۵۶ مگابایت بدست آمد.
بموازات افزایش سرعت و ظرفیت پهنای باند پردازنده ها، تولیدکنندگان از استاندارد جدید دیگری با نام dual in-line memory module ) DIMM) استفاده کردند. این نوع بردهای حافظه دارای ۱۶۸ پین و ابعاد ۱*۵/۴ اینچ (تقریبا” ۱۴ سانتیمتر در ۲/۵ سانتیمتر) بودند. ظرفیت بردهای فوق در هر ماژول از هشت تا ۱۲۸ مگابایت را شامل و می توان آنها را بصورت تک (زوج الزامی نیست) استفاده کرد. اغلب ماژول های حافظه با ۳/۳ ولت کار می کنند. (در سیستم های مکینتاش از ۵ ولت استفاده می نمایند.) یک استاندارد جدید دیگر با نام Rambus in-line memory module، RIMM از نظر اندازه و پین با DIMM قابل مقایسه است ولی بردهای فوق، از یک نوع خاص گذرگاه داده حافظه ای برای افزایش سرعت استفاده می نمایند.
اغلب بردهای حافظه در کامپیوترهای دستی (notebook) از ماژول های حافظه کاملا” اختصاصی استفاده می نمایند ولی برخی از تولیدکنندگان حافظه از استاندارد small outline dual in-line memory module) SODIMM استفاده می نمایند. بردهای حافظه SODIMM دارای ابعاد ۱*۲ اینچ (۵ سانتیمنتر در ۵ /۲ سانتیمنتر) بوده و از ۱۴۴ پین استفاده می نمایند. ظرفیت این نوع بردها ی حافظه در هر ماژول از ۱۶ مگابایت تا ۲۵۶ مگابایت می تواند باشد.
تولید تراشه های ROM مستلزم صرف وقت و هزینه بالائی است. بدین منظور اغلب تولید کنندگان، نوع خاصی از این نوع حافظه ها را که PROM) Programmable Read-Only Memory ) نامیده می شوند، تولید می کنند. این نوع از تراشه ها با محتویات خالی با قیمت مناسب عرضه شده و می تواند توسط هر شخص با استفاده از دستگاههای خاصی که Programmer نامیده می شوند، برنامه ریزی گردند. ساختار این نوع از تراشه ها مشابه ROM بوده با این تفاوت که در محل برخورد هر سطر و ستون از یک فیوز (برای اتصال به یکدیگر) استفاده می گردد. یک شارژ که از طریق یک ستون ارسال می گردد از طریق فیوز به یک سلول پاس داده شده و بدین ترتیب به یک سطر Grounded که نماینگر مقدار “یک” است، ارسال خواهد شد. با توجه به اینکه تمام سلول ها دارای یک فیوز می باشند، درحالت اولیه (خالی)، یک تراشه PROM دارای مقدار اولیه “یک” است. بمنظور تغییر مقدار یک سلول به صفر، از یک Programmer برای ارسال یک جریان خاص به سلول مورد نظر، استفاده می گردد. ولتاژ بالا، باعث قطع اتصال بین سطر و ستون (سوختن فیوز) خواهد شد. فرآیند فوق را “Burning the PROM ” می گویند.
حافظه های PROM صرفا” یک بار قابل برنامه ریزی هستند. حافظه های فوق نسبت به RAM شکننده تر بوده و یک جریان حاصل از الکتریسیته ساکن، می تواند باعث سوخته شدن فیور در تراشه شده و مقدار یک را به صفر تغییر نماید. از طرف دیگر (مزایا) حافظه ای PROM دارای قیمت مناسب بوده و برای نمونه سازی داده برای یک ROM، قبل از برنامه ریزی نهائی، کارآئی مطلوبی دارد.
استفاده کاربردی از حافظه های ROM و PROM با توجه به نیاز به اعمال تغییرات در آنها قابل تامل است (ضرورت اعمال تغییرات و اصلاحات در این نوع حافظه ها می تواند به صرف هزینه بالائی منجر گردد) حافظه های EPROM) Eraseable programmable read-only memory) پاسخی مناسب به نیاز های مطرح شده است (نیاز به اعمال تغییرات) تراشه های EPROM را می توان چندین مرتبه باز نویسی کرد. پاک نمودن محتویات یک تراشه EPROM مستلزم استفاده از دستگاه خاصی است که باعث ساطع کردن یک فرکانس خاص ماوراء بنفش(نور) باشد. پیکربندی این نوع از حافظه ها مستلزم استفاده از یک EPROM Programer است که ولتاژd را در یک سطح خاص ارائه نماید (با توجه به نوع EPROM استفاده شده) این نوع حافظه ها، نیز دارای شبکه ای مشتمل از سطر و ستون می باشند. در یک EPROM سلول موجود در نقظه برخورد سطر و ستون دارای دو ترانزیستور است .ترانزیستورهای فوق توسط یک لایه نازک اکسید از یکدیگر جدا شده اند. یکی از ترانزیستورها Floating Gate و دیگری Control Gate نامیده می شود. Floating Gate صرفا” از طریق Control Gate به سطر مرتبط است. مادامی که لینک برقرار باشد سلول دارای مقدار یک خواهد بود. به منظور تغییر مقدار فوق به صفر به فرآیندی با نام Fowler-Nordheim tunneling نیاز است. Tunneling بمنظور تغییر محل الکترون های Floating gate استفاده می گردد. یک شارژ الکتریکی بین ۱۰ تا ۱۳ ولت به floating gate داده می شود. شارژ از ستون شروع و پس از ورود به floating gate در ground تخلیه خواهد گردید. شارژ فوق باعث می گردد که ترانزیستور floating gate مشابه یک “پخش کننده الکترون ” رفتار نماید. الکترون های مازاد، فشرده شده و در سمت دیگر لایه اکسید به دام افتاده و یک شارژ منفی را باعث می گردند. الکترون های شارژ شده منفی، بعنوان یک صفحه عایق بین control gate و floating gate رفتار می نمایند. دستگاه خاصی با نام Cell sensor سطح شارژ پاس داده شده به floating gate را مونیتور خواهد کرد. در صورتیکه جریان گیت بیشتر از ۵۰ درصد شارژ باشد در اینصورت مقدار “یک” را دارا خواهد بود. زمانی که شارژ پاس داده شده از ۵۰ درصد آستانه عدول نموده مقدار به “صفر” تغییر پیدا خواهد کرد. یک تراشه EPROM دارای گیت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار یک را دارا است.
بمنظور باز نویسی یک EPROM می بایست در ابتدا محتویات آن پاک گردد. برای پاک نمودن می بایست یک سطح از انرژی زیاد را بمنظور شکستن الکترون های منفی Floating gate استفاده کرد. در یک EPROM استاندارد، عملیات فوق از طریق اشعه ماوراء بنفش با فرکانس ۲۵۳/ ۷ انحام می گردد. فرآیند حذف در EPROM انتخابی نبوده و تمام محتویات آن حذف خواهد شد. برای حذف یک EPROM می بایست آن را از محلی که نصب شده، جدا کرده و به مدت چند دقیقه زیر اشعه ماوراء بنفش دستگاه پاک کننده EPROM قرار داد.
از نوشته های دوستان ممنونم. بحث اجزاء سیستم را ادامه می دهم:
برای اینکه بتوان در صفحه نمایش رایانه ، تصویرهای مربوط به داده ها و اطلاعات را مشاهده نمود باید ارتباطی بین مادربرد و نمایشگر برقرار شود ، به همین دلیل کارت گرافیکی در یکی از شکاف های توسعه مادربرد قرار می گیرد و یا یک کابل به مادربرد وصل می شود و نمایش اطلاعات بر روی صفحه را کنترل می کند.
کارت گرافیکی در رایانه دارای جایگاه خاصی است. در بیشتر رایانه ها ، کارت گرافیکی اطلاعات دیجیتال را برای نمایش توسط نمایشگر به اطلاعات آنالوگ تبدیل می نمایند. در واقع نقاط تشکیل دهنده تصویر بر روی نمایشگر پیکسل نام دارند. هر پیکسل یک رنگ را نمایش می دهد. در نمایشگرهای مکینتاش هر پیکسل دارای دو رنگ است (سفید و سیاه). در بعضی نمایشگر های امروزی هر پیکسل دارای ۲۵۶ رنگ است. در بیشتر صفحات نمایشگر ، پیکسل ها به صورت تمام رنگ ( True Color ) هستند و دارای ۱۶/۸ میلیون حالت مختلفند.
کارت گرافیکی یک برد مدار چاپی به همراه حافظه و یک پردازنده اختصاصی است. پردازنده محاسبات مورد نیاز گرافیکی را انجام می دهد.
کارت های گرافیکی با نامهای زیر شناخته می شوند:
کارت ویدیویی ، کنترل گر گرافیکی یا ویدیویی ، آداپتور گرافیکی یا ویدیویی ، شتاب دهنده گرافیکی یا ویدیویی .
حافظه :
یکی از مهمترین اجزای کارت گرافیکی است. حافظه رنگ مربوط به هر پیکسل را نگهداری می کند.
در ساده ترین حالت ( دو پیکسل سیاه و سفید ) به یک بیت برای ذخیره سازی رنگ هر پیکسل نیاز می باشد. با توجه به اینکه هر بایت شامل هشت بیت است ، نیاز به هشتاد بایت برای ذخیره سازی رنگ مربوط به پیکسل های موجود در یک سطر در روی صفحه نمایشگر و ۳۸۴۰۰ بایت حافظه به منظور نگهداری تمام پیکسل های قابل مشاهده بر روی نمایشگر خواهد بود.
اینترفیس رایانه:
اینتر فیس با اتصال کارت گرافیکی به گذرگاه مربوطه بر روی برد اصلی ، محتویات حافظه را تغییر می دهد. در این حالت رایانه سیگنال ها را از طریق گذرگاه برای تغییر محتویات حافظه ارسال می کند.
اینترفیس ویدیو:
این قسمت سیگنال مورد نیاز برای مانیتور را می سازد. کارت گرافیکی سیگنال های رنگی را تولید می کند و باعث حرکت اشعه در CRT می شود. در واقع کارت گرافیکی تمام حافظه ای مربوطه را بیت به بیت اسکن می کند. سیگنال های مورد نظر جهت هر پیکسل موجود برای هر خط ارسال و در نهایت یک پالس افقی Sync ارسال می گردد ، عملیات فوق برای ۴۸۰ خط تکرار و در پایان یک پالس عمودی Sync ارسال خواهد شد.
در صورتی که عملیات گرافیکی پیچیده ای وجود داشته باشد ، ریزپردازنده مدت زیادی را صرف بهنگام سازی حافظه کارت می نماید.
بنابراین برای سایر عملیات زمانی باقی نخواهد ماند. مثلاً اگر یک تصویر سه بعدی دارای ۰۰۰/۱۵ ضلع باشد ، ریزپردازنده باید هر ضلع را رسم و عملیات مربوط را در کارت انجام دهد ، بدین صورت این عملیات زمان زیادی لازم دارد.
در صورتی که کارت های گرافیکی جدید حجم عملیات مربوط به پردازنده را به شدت کاهش می دهد.
این نوع کارت های جدید دارای یک پردازنده قوی هستند که مختص این عملیات می باشند. با توجه به نوع کارت گرافیک پردازنده می تواند یک کمک پردازنده گرافیکی و یا یک شتاب دهنده گرافیکی باشد.
پردازنده کمکی و پردازنده اصلی همزمان فعالیت نموده و زمانی که از شتاب دهنده گرافیک استفاده می شود دستورات لازم از طریق پردازنده اصلی برای شتاب دهنده ارسال و شتاب دهنده سایر کارها را انجام می دهد.
در سیستم های کمک پردازنده درایو کارت گرافیک عملیات مربوط به کارهای گرافیکی را به طور مستقیم برای پردازنده کمکی گرافیکی ارسال می کند. در سیستم های شتاب دهنده گرافیکی درایو کارت گرافیک در ابتدا همه چیز را برای پردازنده اصلی ارسال می کند. سپس پردازنده اصلی شتاب دهنده گرافیک را هدایت می نماید.
– حافظه:
در کارت گرافیکی از حافظه های مختلف استفاده می شود. یکی از بهترین نوع آنها از پیکربندی dual-ported استفاده می نماید. در این نوع کارت ها امکان نوشتن در یک بخش و خواندن از بخش دیگر به صورت همزمان امکان پذیر است. بدین صورت مدت زمان کاهش خواهد یافت.
(Digital-to-Analog Converter ) یا DAC
یک نوع تبدیل کننده می باشد که داده ها را به دیجیتال تبدیل می کند. سرعت این نوع تبدیل کننده تأثیر بسیار زیادی بر مشاهده تصویر بر روی صفحه نمایش خواهد داشت.
Display Connector
اغلب کارت های گرافیکی از کانکتور ۱۵ پین استفاده می کنند. این نوع کانکتورها در زمان عرضه VGA مطرح شدند.
Graphic BIOS
کارت های گرافیکی دارای یک تراشه کوچک می باشند. این تراشه به قسمت های دیگر کارت نحوه انجام عملیات را اعمال خواهد کرد. این قسمت مسئولیت تست کارت گرافیک یعنی عملیات ورودی و خروجی را نیز بر عهده دارد.
Computer (bus) Conneetor
این نوع پورت امکان اتصال کارت بر حافظه را فراهم می آورد و دارای سرعت بیشتری می باشد. بیشتر این گذرگاه ها از نوع AGP می باشد.
پردازنده گرافیکی:
همانطور که از نام آن پیداست مغز کارت گرافیک می باشد و می تواند در سه حالت پیکربندی کارت گرافیکی را انجام دهد.
استانداردهای کارت گرافیک
اولین کارت گرافیک در سال ۱۹۸۱ توسط شرکت IBM به بازار عرضه گردید. این نوع کارت به صورت تک رنگ و با نام اختصاری MDAS ارائه گردید. رنگ نوشته در این حالت سفید یا سبز و زمینه سیاه بود. صفحات نمایشگری که از این کارت ها استفاده می کردند ، متنی بودند. سپس کارت های چهار رنگ HGC در بازار عرضه گردیدند.
بعد از آن کارت های هشت رنگ CGA و کارت های شانزده رنگ EGA تولید شدند. شرکت IBM در سال ۱۹۷۸ کارت VGA را تولید کرد. این نوع کارت ها ۲۵۶ رنگ را نشان می دادند و وضوح آنها ۴۰۰* ۷۲۰ بود. سپس کارت های SVGA عرضه شدند. این نوع کارت ۱۶/۸ میلیون رنگ با وضوح ۱۰۲۴* ۱۲۸۰ بود.
هر چه تعداد رنگ و وضوح تصویر افزایش یابد کارت گرافیک بهتر خواهد بود. کارت های گرافیکی به راحتی به سیستم متصل می شوند. کارت های جدید از طریق پورت AGP و کارت های قدیمی از طریق اسلات های ISA و یا PCI بر سیستم متصل می شدند.
ویژگی ها ی مهم
از مهمترین ویژگی های مرتبط با کارت گرافیک ، می توان به موارد زیر اشاره نمود :
• پردازنده: امروزه به برکت وجود پردازنده های استفاده شده در کارت های گرافیک، امکان مشاهده تصاویر سه بعدی متحرک بطور کامل فراهم شده است. کارت های گرافیک قادر به پشتیبانی از تصاویر ویدئویی سه بعدی و بازی های کامپیوتری به نحو مطلوب و با بهترین وضعیت نمایش می باشند. زمانی که بازی های کامپیوتری با سرعت شصت فریم در ثانیه و یا بیشتر نمایش داده شوند، وضعیت مطلوبی فراهم و تصاویر فاقد هر گونه لرزشی خواهند بود (چشم انسان در این سرعت قادر به تشخیص لرزش تصاویر نمی باشد).
کارت های گرافیک ارزان قیمت بخوبی جوابگوی بازی های قدیمی می باشند. ولی کارت هائی که قادر به تولید فریم ها با سرعت بیشتری باشند، امکان مشاهده تصاویر و بازی های کامپیوتری در Resolution بالاتر را به خوبی فراهم می نمایند. به منظور اجرای بازی های کامپیوتری که از تکنولوژی DirectX 8 استفاده می نمایند، می بایست از کارت هائی که تکنولوژی فوق را حمایت می نمایند، استفاده گردد.
• حافظه: در مواردی که از کامپیوتر به منظور انجام عملیات حجیم گرافیکی نظیر بازی های کامپیوتری و یا ویرایش تصاویر ویدئویی استفاده می گردد، اطلاعات مورد نیاز برای نمایش تصاویر در حافظه RAM کارت گرافیک ذخیره می گردد. کارت های گرافیک برای انجام مطلوب و سریع اینگونه فعالیت ها به حجم بالائی از حافظه نیاز خواهند داشت. به موازات افزایش پیجیدگی بازی های کامپیوتری یا حجم عملیات گرافیکی به حافظه بیشتری نیاز خواهد بود. استفاده مناسب و بهینه از حافظه کارت گرافیک، می تواند تضمین لازم در خصوص نمایش بدون نقص تصاویر را ارائه نماید.
اکثر کارت های گرافیکی دارای ۳۲Mb تا ۶۴Mb حافظه از نوع DDR SDRAM می باشند. مدل های پیشرفته تر و در عین حال گرانتر، دارای حافظه ای بین ۱۲۸MB تا ۲۵۶MB و بالاتر می باشند. برای بازی های قدیمی، حافظه ای به میزان ۳۲MB کافی بوده ولی کیفیت و سرعت انتقال تصاویر در آنها نسبت به کارت های جدید خصوصا” در Resolution 1600 * 1200، مطلوب نخواهد بود. برای استفاده از بازی های گرافیکی پیشرفته با Resolution بالاتر، پیشنهاد می گردد از کارت های گرافیکی که دارای حداقل ۱۲۸Mb حافظه می باشند، استفاده گردد. در صورت تمایل و ضرورت می توان از کارت هایی که دارای حافظه بیشتری هستند، استفاده نمود.
تراشه های گرافیکی که بر روی مادر برد کامپیوتر قرار دارند (OnBorad) از حافظه اصلی سیستم استفاده می نمایند (با توجه به اشغال بخشی از حافظه توسط کارت گرافیک موجود بر روی مادربرد، فضای کمتری در حافظه اصلی برای سایر عملیات باقی خواهد ماند). (برای مطالعه بیشتر دراین مورد به سایر مقالات سایت میکرو رایانه مراجعه نمایید) در اغلب کامپیوترهای ارزان قیمت که از پردازنده هائی با توان عملیاتی کمتر استفاده می شود (نظیر پردازنده های Celeron محصول شرکت Intel و یا Duron محصول شرکت AMD)، کارت گرافیکی بر روی مادربرد تعبیه شده است. کامپیوترها ی فوق، دارای توانایی قابل قبولی بوده و برای کاربران معمولی که از کامپیوتر به عنوان یک ابزار کار معمولی استفاده می نمایند، بسیار کارآمد بوده ولی در صورتی که کاربرانی نیازمند انجام عملیات گرافیک سنگین بوده و یا قصد استفاده از بازی هائی را داشته باشند که دارای گرافیک بالا می باشد، سیستم های فوق کارآئی مناسبی نخواهند داشت.
با این که دیسک های نرم (فلاپی) توانایی ذخیره اطلاعات را دارند، اما دارای معایبی نیز می باشند. از جمله این عیب ها گنجایش و سرعت کم دسترسی به اطلاعات را می توان نام برد. در صورتی که دیسک سخت این گونه نمی باشد.
هر رایانه معمولاً یک هارددیسک دارد اما بعضی سیستم ها ممکن است دارای دو یا چند هارددیسک باشند. در واقع هارددیسک یک محیط ذخیره سازی دائم برای داده ها می باشد. اطلاعات در رایانه به گونه ای تبدیل می گردند که بتوان آنها را به طور دائم بر روی هارد ذخیره کرد.
هارددیسک در سال ۱۹۵۰ اختراع گردید. در آن زمان هارددیسک ها با قطر ۲۰ اینچ یعنی ۵۰/۸ سانتی متر و توانایی ذخیره سازی چندین مگابایت را داشتند. به این دیسک ها دیسک ثابت می گفتند. اما برای تمایز آنها با فلاپی دیسک هارددیسک نام گرفتند. این هارددیسک ها دارای یک صفحه برای نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. در واقع هارددیسک مشابه یک نوار کاست می باشد و از روش نوار کاست برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. در این حالت به سادگی می توان اطلاعات را حذف و بازنویسی کرد. این اطلاعات مدت ها باقی خواهند ماند.
– در هارددیسک لایه مغناطیسی بر روی دیسک شیشه ای و یا یک آلومینیوم اشباع شده قرار خواهد گرفت که به خوبی سطح آنها صیقل داده می شود.
– در هارددیسک می توان به سرعت در هر نقطه دلخواه اطلاعات را ذخیره و بازیابی نمود، به این صورت که احتیاجی به ترتیب ذخیره اطلاعات نمی باشد.
– در هارددیسک هد خواندن و نوشتن دیسک را لمس نخواهد کرد.
– گرداننده هارددیسک هد مربوط به هارد را در هر ثانیه ۳۰۰۰ اینچ به چرخش در می آورد.
– هارددیسک می تواند حجم بسیار بالایی از اطلاعات را در فضایی کم و با سرعت بالا ذخیره سازد. این اطلاعات در قالب فایل ذخیره می شوند. در واقع فایل مجموعه ای از بایت هاست. زمانی که برنامه ای اجرا می شود هارددیسک اطلاعات مربوط به برنامه را برای استفاده به پردازنده ارسال خواهد کرد.
در شکل زیر اجزا یک هارددیسک شرح داده شده است
به مجموعه دیسکهای دایره ای شکلی که روی هم قرار می گیرندو اطلاعات بر روی آنها ذخیره می گردد هارددیسک می گویند . این مجموعه برای حفاظت در مقابل گرد و خاک و سایر عوامل مخرب در داخل یک پوشش دربسته قرار می گیرد. در واقع هارددیسک جعبه ای فلزی است که از چند صفحه دیسک و چند هد تشکیل می شود. هر دیسک دارای دو سطح است که می توان داده ها را بر روی آن ذخیره کرد. پس در زمان خواندن و نوشتن بر روی هر یک از دیسک ها دو هد قرار می گیرد. در زمان خرید هارددیسک نسبت نوک یا هد به دیسک بسیار مهم است یعنی اگر نسبت به صورت ۸ به ۴ بیان شود در واقع هارددیسک ۸ نوک یا هد و ۴ دیسک یا صفحه دو طرفه دارد. دو برابر بودن تعداد هدها بر صفحه ها نشان می دهد یک هد برای هر طرف دیسک وجود دارد.
در واقع هارددیسک از دو قسمت زیر برای ذخیره و بازیابی اطلاعات استفاده می کند:
۱- هد یا نوک های خواندن و نوشتن که از مرکز دیسک به طرف لبه قرار دارد.
۲- دیسک های دایره ای با توانایی چرخش یا دوران
از نظر نوع نصب و کاربرد هارددیسک به دو دسته تقسیم می شود:
۱- دیسک های سخت قابل حمل
۲- دیسک های سخت ثابت
نکته:
دیسک های قابل حمل را بدون این که اطلاعات آنها صدمه ببیند می توان حمل کرد، در صورتی که دیسک های ثابت در داخل جعبه رایانه نصب می شود.
توجه داشته باشید که در زمان روشن بودن رایانه آن را حرکت ندهید زیرا دیسک سخت صدمه می بیند.
هارددیسک معمولی در حدود ۱۵ سانتی متر طول، ۱۰ سانتی متر عرض و در حدود ۳ سانتی متر ارتفاع دارند. وزن آنها نیز کمتر از ۱ کیلوگرم است.
این گونه دیسک ها بالای صد و شصت گیگا بایت داده را می توانند در خود جای دهند.
دیسک های سخت از نظر اندازه به چند دسته تقسیم می شوند:
۱- دیسک های سخت ۵/۲ اینچی
۲- دیسک های سخت ۸/۱ اینچی
۳- دیسک های سخت ۲۵/۵ و ۵/۳ اینچی به نام دیسک های سخت تمام قد
۴-دیسک های سخت ۲۵/۵ و ۵/۳ اینچی مشهور به دیسک های سخت نیم قد
دیسک های تمام قد در حال حاضر تولید نمی شوند. دیسک های شخصی معمولاً از نوع ۵/۳ اینچی نیم قد بوده و دارای ارتفاع ۵/۳ سانتی متری هستند. پس دیسک هایی که امروزه ساخته می شوند اغلب ۵/۳ و ۵/۲ اینچی هستند. دیسک های سخت ۸/۱ اینچی حداکثر ۵ گیگابایت فضا دارند. این گونه دیسک ها اطلاعات را بر روی یک سطح از دیسک های موجود ذخیره می کنند.
به این دیسک ها دیسک یک لبه هم می گویند اما در حال حاضر می توان برای هر دو سطح دیسک اطلاعات را ذخیره کرد.
اطلاعات بر روی سطح هر یک از صفحات دیسک سخت در مجموعه ای به نام سکتور و شیار ذخیره می گردد. شیارها دوایر متحدالمرکزی هستند که برای هر یک از آنها تعداد محدودی سکتور با ظرفیتی بین ۲۵۶ و ۵۱۲ بایت ایجاد می گردد. این سکتورها همزمان با آغاز فعالیت سیستم عامل در کلاستر سازماندهی می گردد. زمانی که درایو رایانه تحت عملیات Low level format قرار می گیرد سکتورها وشیارها ایجاد می شود و زمانی که درایو High level format می گردد با توجه به نوع سیستم عامل بستر مناسبی برای استقرار فایل های اطلاعاتی فراهم می آید.
در سال های گذشته عمر دیسک های سخت بسیار کوتاه بود. اما در حال حاضر عمر مفید دیسک ها افزایش یافته است. عمر مفید با واژه (MTFB) نشان داده می شود. این واژه سرواژه کلمات زیر به معنای میانگین پایداری عملی و یا زمان میانگین میان خرابی هاست.
Mean Time Between Failune
این علامت نشان دهنده متوسط فاصله زمانی استفاده از دیسک سخت، تا پیش آمدن یک اشکال برای آن است. عمر مفید بر حسب ساعت نشان داده می شود. سازندگان دیسک سخت عمر مفید آن را ۴۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰۰ در نظر می گیرند.
در صورتی که رایانه به طور مستمر روشن نباشد و کار نکند، این مقدار افزایش خواهد یافت. زمانی که عمر مفید تمام می شود دیسک سخت یکباره خراب نمی شود بلکه ممکن است به مرور دچار فرسودگی شود در این زمان در هنگام روشن کردن رایانه پیام Invalid System disk ظاهر می شود.
در زمان انتخاب ظرفیت هاردیسک به این فکر نکنید که چه گنجایشی نیاز شما را برطرف می کند بلکه به این فکر کنید که در آینده به ظرفیت بیشتری احتیاج دارید. البته نوع برنامه هایی که استفاده می کنید راهنمای خوبی برای تعیین ظرفیت هارددیسک می باشد. دیسک های سخت از ظرفیت ۶۴۰ و ۸۵۰ مگابایت و کم تر که در سال های گذشته وجود داشته است شروع می شود و تا ۱، ۲/۱، ۶/۱، ۱/۲، ۵/۲، ۴، …و ۸۰ ، ۱۲۰، ۱۶۰، ۲۰۰، ۲۵۰ گیگابایت و بیشتر در بازار موجود می باشد.
در حال حاضر دیسک های سخت با ظرفیت ۲۰ تا ۴۰ گیگا بایتی کم ترین گنجایش موجود هستند. تقریباً هیچ سازنده دیسک سختی دیگر گونه های پایین ( گیگابایت ) را تولید نمی کنند. به طور کلی برای محاسبه گنجایش دیسک سخت عامل های زیر را باید در نظر گرفت:
– گنجایش هر قطاع یا سکتور
– تعداد هدها یا نوک های خواندن و نوشتن
– تعداد استوانه ها یا سیلندرها
– تعداد قطاع ها یا سکتورها
تعداد نوک یا هد
شرکت های مختلفی که دیسک های سخت تولید می کنند گنجایش های مختلفی را می سازند که ساختار آنها تقریباً یکسان است. اما تعداد صفحه های تشکیل دهنده دیسک و تعداد هدها یا نوک های خواندن و نوشتن متفاوت است. بدین صورت اگر دیسکی را با گنجایش و سرعت زیاد می خواهید تعداد نوک های خواندن و نوشتن آن برای هر صفحه باید ۵ یا بیشتر باشد تا سرعت انتقال داده ها افزایش پیدا کند.
در واقع بالا بودن گنجایش دیسک به معنای زیاد بودن سرعت آن نیست بنابر این بهتر است بدانیم چه تعداد صفحه در داخل دیسک سخت وجود دارد و نوک های آن چند عدد می باشد.
دیسک های سخت تقلبی خرید رایانه، قطعات و دستگاه های جانبی آن با این که ساده به نظر می آید اما بسیار پیچیده و فنی می باشد زیرا تقلب در اکثر ابزارها و دستگاه های رایانه به چشم می خورد، مانند:
– تغییر برچسب: در این حالت مشخصات روی ابزارها و دستگاه های رایانه را تغییر می دهند و آنها را پاک کرده و مشخصات جدیدی روی آنها می نویسند.
– بسته بندی مجدد: در این صورت هارددیسک دسته دوم و تقلبی را در بسته بندی و کاغذهایی درست مانند بسته بندی اصل آن قرار می دهند.
– هارددیسک های ارزان قیمت: بعضی وقت ها هارددیسک های ارزان قیمت را به جای نوع بهتر و گرانتر آن به کار می برند. مخصوصاً اگر رایانه را به صورت پلمب شده خریداری کنید.
– شیوه تولید: همان طور که می دانید ابزارها به دو صورت خرده فروشی و عمده فروشی (تولید فله ای) به بازار عرضه می شوند. در حالت اول کالاها معمولاً اصل بوده و ویژگی های اعلام شده دقیقاً برابر جنس عرضه شده می باشد. این ابزارها معمولاً گران تر بوده، مدت ضمانت نامه ای بیشتری دارند و دارای دفترچه راهنما، جعبه بسته بندی، نرم افزار جانبی و موارد دیگر می باشند.
بنابراین تنها کاری که می توان انجام داد این است که به نکات زیر قبل از خرید توجه بفرمایید:
– بسته بندی را چک کنید.
– ضمانت نامه ها را به دقت بررسی کنید، زیرا داشتن ضمانت نامه دلیل بر اصل بودن کالا نیست.
– افزار سنجی کنید: در صنعت رایانه به این کار محک زنی می گویند. افزار سنج های رایانه ای به کاربرها کمک می کنند تا از کارآیی سیستم، ابزارها و دستگاه آگاه شوند.
افزارسنج ها برنامه هایی هستند که با استفاده از داده های خود سخت افزارهای نصب شده بر روی رایانه را چک می کنند و اگر این سخت افزارها و ابزارها دارای امتیاز کم تری باشند. می توان گفت آن ابزار تقلبی، دست دوم و کارکرده می باشد.
نکته: همیشه از آخرین نگارش افزارسنج ها استفاده کنید و در نظر داشته باشید که همه افزارسنج ها توانایی مورد نیاز را ندارند.
از جمله این افزارسنج ها نورتون و مک آفی را می توان نام برد.
– عیب یابی کنید: برای اطمینان از نو بودن ابزارها می توان از نرم افزارهای عیب یابی و اشکال زدایی رایانه استفاده کرد. یکی از این نرم افزارها «چک ایت» می باشد.
– رایانه را آزمایش کنید: برای این کار نرم افزارهای به خصوصی وجود دارد که رایانه را مجبور به انجام محاسبات پیچیده می کند. مانند: Prime95 یا BurnIn Test.
کارت صدا یکی از عناصر سخت افزاری رایانه است که باعث پخش و ضبط صدا می گردد. قبل از گسترش کارت های صدا، صدا در رایانه توسط بلند گوهای داخلی ایجاد می شد. این بلند گوها توان خود را از برد اصلی می گرفتند.
استفاده از کارت صدا از اواخر سال ۱۹۸۰ شروع شد. در حال حاضر شرکت های متعددی تولیدات خود را در این زمینه به بازار عرضه می کنند. کارت صوتی همانند کارت گرافیکی بر روی برد اصلی نصب می شود و در پشت آن چند فیش برای میکروفن و بلند گو قرار دارد.
کارت صدا، کارت صوتی ( voice ) نیز نامیده می شود و در بسیاری موارد می تواند اصواتی با کیفیت بسیار عالی تولید کند.
صوت، یک سیگنال آنالوگ است که به صورت موج پیوسته انتشار می یابد.
رایانه همواره در حال پردازش سیگنال های آنالوگ است، زیرا این سیگنال ها دائماً در حال تغییرند. در واقع لازم است که سیگنال های آنالوگ به بیت های رقمی (دیجیتال) تبدیل شوند. این عمل توسط وسیله ای به نام Analog to Digital Convertor ) ADC ) صورت می گیرد.
سیگنال های دیجیتالی تولید شده مجدداً باید به سیگنال های آنالوگ تبدیل شوند تا بتوانند به وسیله بلند گو پخش شوند. این عمل توسط سخت افزار دیگری به نام DAC یا Digital to Analog Convertor صورت می گیرد.
در اینجا به تشریح اجزا کارت صدا به صورت دقیق تر می پردازیم. در شکل بالایی اجزا کارت صدا به طور کلی نشان داده شده است. گلستان جان هم زحمت بکشند و مطالب خود سایت میکرورایانه را در مورد کارت صدا در ادامه بحث ما کپی کنند. اما این اجزا عبارتند از:
– پردازنده سیگنال های دیجیتال که عملیات مورد نظر را انجام می دهند.
– مبدل آنالوگ به دیجیتال (ACD) برای صوت ورودی به رایانه
– مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC)
– حافظه ROM یا فلش جهت ذخیره سازی اطلاعات
– اینترفیش دستگاه های موزیکال دیجیتالی (MIDI) جهت اتصال دستگاه های موزیک خارجی
– کانکتورهای لازم جهت اتصال به میکروفن یا بلند گو
– پورت مخصوص بازی برای اتصال Joystick
کارت های صوتی قدیمی عمدتاً از نوع ISA بوده اند، اما کارت صداهای امروزی از نوع PCI هستند که بر روی برد اصلی نصب می گردند. شکل زیر را ملاحظه کنید:
بیشتر مادربردها در حال حاضر کارت صدا را به صورت یک تراشه بر روی برد اصلی دارند. در شکل زیر انواع اسلات های مادر برد نشان داده شده است:
– بلند گو (Speaker)
– یک منبع ورودی آنالوگ (میکروفن ضبط صوت و CD-Player)
– یک منبع ورودی دیجیتال نظیر CD-ROM
– یک منبع آنالوگ خروجی نظیر ضبط صوت
– یک منبع دیجیتال خروجی
انواع رابط های کارت صدا
جهت دریافت و ضبط از طریق کارت صدا لازم است رابط های زیر وجود داشته باشد توجه داشته باشید که در این شکل فقط سوکتهای لبه کارت صدا نشان داده شده است:
– رابط ورودی:
این رابط برای ورود داده های صوتی استفاده می شود که دارای انواع مختلفی می باشند.
– رابط خروجی:
این رابط جهت ارسال سیگنال ها از کارت به وسایل خارج از رایانه به کار می رود. یک سر کابل به کارت صوتی و سر دیگر آن به بلندگو و یا هدفون و سیم های استریو وصل می شود.
– رابط صوتی ویژه سی دی:
این نوع رابط ها جهت ارتباط بین دیسک گردان، سی دی و کارت صوتی می باشد و اگر این ارتباط برقرار نشود دیسک های سی دی صوتی پخش نمی شود و در این حالت صدا تنها از طریق خروجی گوشی ( هدفون ) شنیده می شود.
– رابط بازی با کانکتور D15:
اکثر کارت های صوتی دارای این رابط می باشند. این رابط ۱۵ پایه دارد و D شکل است و می توان به وسیله آن از ارگ های الکترونیکی، موسیقی را دریافت و به صورت فایل بر روی سی دی ذخیره کرد. در شکل زیر کانکتور D15 لبه کارت صوتی به همراه رابط ان نشان داده شده است.
ریزپردازنده واحد پردازش مرکزی ( CPU ) یا همان مغز رایانه می باشد. این بخش مدار الکترونیکی بسیار گسترده و پیچیده ای می باشد که دستورات برنامه های ذخیره شده را انجام می دهد. جنس این قطعه کوچک (تراشه) نیمه رسانا است. CPU شامل مدارهای فشرده می باشد و تمامی عملیات یک میکرو رایانه را کنترل می کند. تمام رایانه ها (شخصی، دستی و…) دارای ریزپردازنده می باشند. نوع ریزپردازنده در یک رایانه می تواند متفاوت باشد اما تمام آنها عملیات یکسانی انجام می دهند.
ریزپردازنده پتانسیل های لازم برای انجام محاسبات و عملیات مورد نظر یک رایانه را فراهم می سازد. در واقع ریزپردازنده از لحاظ فیزیکی یک تراشه است. اولین ریزپردازنده در سال ۱۹۷۱ با نام Intel ۴۰۰۴ به بازار عرضه شد. این ریزپردازنده قدرت زیادی نداشت و تنها قادر به انجام عملیات جمع و تفریق ۴ بیتی بود. تنها نکته مثبت این پردازنده استفاده از یک تراشه بود، زیرا تا قبل از آن از چندین تراشه برای تولید رایانه استفاده می شد.
اولین نوع ریزپردازنده که بر روی کامپیوتر خانگی نصب شد. ۸۰۸۰ بود. این پردازنده ۸ بیتی بود و بر روی یک تراشه قرار داشت و در سال ۱۹۷۴ به بازار عرضه گردید.
پس از آن پردازنده ای که تحول عظیمی در دنیای رایانه بوجود آورد ۸۰۸۸ بود. این پردازنده در سال ۱۹۷۹ توسط شرکت IBM طراحی و در سال ۱۹۸۲ عرضه گردید. بدین صورت تولید ریزپردازنده ها توسط شرکت های تولیدکننده به سرعت رشد یافت و به مدل های ۸۰۲۸۶، ۸۰۳۸۶، ۸۰۴۸۶، پنتیوم ۲، پنتیوم ۳، پنتیوم ۴ منتهی شد.
این پردازنده ها توسط شرکت Intel و سایر شرکت ها طراحی و به بازار عرضه شد. طبیعتاً پنتیوم های ۴ جدید در مقایسه با پردازنده ۸۰۸۸ بسیار قوی تر می باشند زیرا که از نظر سرعت به میزان ۵۰۰۰ بار عملیات را سریعتر انجام می دهند.
جدیدترین پردازنده ها اگر چه سریعتر هستند گران تر هم می باشند. کارآیی رایانه ها بوسیله پردازنده آن شناخته می شود. ولی این کیفیت فقط سرعت پروسسور را نشان می دهد نه کارآیی کل رایانه را. به طور مثال اگر یک رایانه در حال اجرای چند نرم افزار حجیم و سنگین است و پروسسور پنتیوم ۴ آن ۲۴۰۰ کیگاهرتز است، ممکن است اطلاعات را خیلی سریع پردازش کند. اما این سرعت بستگی به هارددیسک نیز دارد. یعنی این که پروسسور جهت انتقال اطلاعات زمان زیادی را در انتظار می گذراند.
پروسسورهای امروزی ساخت شرکت Intel، پنتیوم ۴ و سلرون Celeron هستند. پروسسورها با سرعت های مختلفی برحسب گیگاهرتز (معادل یک میلیارد هرتز با یک میلیارد سیکل در ثانیه است) برای پنتیوم ۴ از ۴/۱ گیگاهرتز تا ۵۳/۲ متغیر است و برای پروسسور سرعت از ۸۵/۰ گیگاهرتز تا ۸/۱ گیگاهرتز است. یک سلرون همه کارهایی را که یک پنتیوم ۴ انجام می دهد را می تواند انجام دهد اما نه به آن سرعت.
پردازنده دو عمل مهم انجام می دهد:
۱- کنترل تمام محاسبات و عملیات
۲- کنترل قسمت های مختلف
پردازنده در رایانه های شخصی به شکل یک قطعه نسبتاً تخت و کوچک به اندازه ۸ یا ۱۰ سانتی متر مربع که نوعی ماده، مانند پلاستیک یا سرامیک روی آن را پوشانده است تشکیل شده در واقع فرآیند بوجود آمدن این مغز الکترونیکی به این گونه می باشد که از سیلیکان به علت خصوصیات خاصی که دارد جهت ایجاد تراشه استفاده می شود. (شکل زیر)
بدین گونه که آن را به صورت ورقه های بسیار نازک و ظریف برش می دهند و این تراشه ها را در درون مخلوطی از گاز حرارت می دهند تا گازها با آنها ترکیب شوند و بدین صورت طبق این فرآیند شیمیایی سیلیکان که از جنس ماسه می باشد به فلز و بلور تبدیل می شود که امکان ضبط و پردازش اطلاعات را در بردارد. این قطعه کار میلیونها ترانزیستور را انجام می دهد.