سخت افزار عبارتست از تمامی اقلام، وسایل، امکانات و قطعات کامپیوتری که قابل لمس، دیدن، تغییر دادن، تعمیر و تعویض نمودن است. در این فصل ابتدا به انواع کامپیوترها می پردازیم و سپس اشاره مختصری به اجزای آن خواهیم داشت.
1- انواع کامپیوتر
کامپیوتر ها از لحاظ قدرت پردازشی و تعداد کاربرانی که می توانند از آنها بهره ببرند به چندین دسته اصلی تقسیم می شوند که عبارتند از:
1-1- میکرو کامپیوتر ها:[1]
مهمترین دسته از کامپیوترها هستند که که در میز کاری افراد و یا درخانه مورد استفاده قرار می گیرند. برای مثال PC [2] و لپ تاب مثالهایی ازاینگونه کامپیوتر ها هستند. گاهی از این کامپیوتر ها به عنوان سرور های شبکه های بسیار کوچک محلی استفاده می شود. انواع دیگری از این کامپیوترها عبارتند از:
کامپیوتر های شبکه ای[3]: کامپیوترهایی از نوع میکرو هستند که برای استفاده از اینترنت و اینترانت سازمانی توسط کارکنان مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع از کامپیوتر نسبت به کامپیوتر های PC دارای کارکردهای محدود تری می باشند و درواقع برای انجام یک وظیفه خاص مورد استفاده قرار می گیرند. کاربران برای استفاده از این کامپیوترها به شدت به شبکه ها و سرورهای اینترنتی و اینترانتی وابسته اند. از مزایای این کامپیوترها این است که دارای قیمت کمتری نسبت به کامپیوترهای شخصی هستند.هزینه های نگهاری، و پشتیبانی آنها نسبت به PC ها پائین تر است و همچنین باعث تسهیل یکپارچگی دردسترسی به اطلاعات می شود. چراکه اطلاعات و برنامه ها همگی از روی سرور شبکه قابل استفاده اند.
کاربردهای اطلاعاتی[4]: یکی از کاربردهای اطلاعاتی شناخته شده PDA [5]ها هستند. این کامپیوتر ها که در ابعادی به اندازه یک ماشین حساب هستند این امکان را فراهم می آورند که افراد قادر باشند به صورت سیار از وب استفاده کنند و به نوعی آنها را به میز کاریشان متصل می کند. افراد می توانند از طریق کاربردهای اطلاعاتی مبادرت به ارسال و دریافت ایمیل و تبادل اطلاعات مربوط به موضوعات کاری خود کنند.
1-2- کامپیوترهای متوسط[6]:
کامپیوتر های متوسط به عنوان سرور های شبکه قدرتمندی شناخته شده اند که برای مدیریت وب سایتهای بزرگ اینترنتی، اینترانت و اکسترانت سازمانی و شبکه های Client/Server مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به استفاده رو به رشد سیستمهای هوشمند و نیازهای پردازشی رو به افزایش، کامپیوترهایی با قدرت پردازشی بیشتر مورد نیاز است که درواقع کامپیوترهای متوسط در همین راستا بکار گرفته می شوند.
در ابتدا اینگونه کامپیوتر ها، کامپیوترهایی از نوع مینی کامپیوترها قلمداد می شدند که برای تحقیقات علمی، سیستمهای تولیدی، تحلیل های مهندسی و کنترل و نظارت بر فرایند تولید مورد استفاده قرار می گیرند. چنین عملیاتی به قدرت پردازشی بسیار بالایی نیازمند بود ولیکن نه به حدی که استفاده از کامپیوترهای Mainframe ضروری باشد. بنابراین در یک کاربرد، کامپیوترهای متوسط به عنوان ابزارهایی برای کنترل فرایندهای صنعتی و طراحی و تولید به کمک کامپیوتر[7] مورد استفاده قرار میگیرند.
1-3- کامپیوترهای Mainframe:
کامپیوترهایی بزرگ، پر سرعت و قدرتمندند و دارای ظرفیت ذخیره سازی بسیار بالایی هستند. این کامپیوترها در سازمانها بسیار بزرگ و اغلب چند ملیتی مورد استفاده قرار می گیرند مانند بانکهای بین المللی، شرکتهای حمل و نقل هوایی، شرکتهای نفتی و ... . همچنین در برنامه هایی که به نیازهای پردازشی بسیار وسیع نیازمند است استفاده از این کامپیوتر ها بسیار مفید خواهد بود برای مثال در طراحی هواپیماها, شبیه سازی شرایط پرواز بسیار پیچیده است و نیازمند توان پردازشی بسیار بالایی می باشد. در اینگونه موارد استفاده از Mainframe ها توصیه می شود. همچنین Mainframe ها در بسیاری از موارد به عنوان ابرسرور ها[8] در شبکه های Client/Server بسیار بزرگ و وب سایتهای حجیم شرکتهای بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند.
1-4- ابر کامپیوتر ها[9]:
واژه ابرکامپیوتر بیان کننده نوعی از سیستمهای کامپیوتری بسیار قدرتمند است و به طور خاص برای کاربردهای علمی، مهندسی و تجاری ای مورد استفاده قرار می گیرند که به پردازش عددی بسیار حجیم با سرعت بسیار بالا نیازمند است. بازار این کامپیوترها را معمولاً مراکز علمی – تحقیقاتی دولتی، دانشگاههای بزرگ، و شرکتهای بسیار بزرگ تشکیل می دهند. ابرکامپیوترها اغلب برای کاربردهایی مانند پیش بینی وضعیت آب و هوا در جهان، سیستمهای دفاع نظامی، محاسبات کیهانی و نجومی, طراحی و تحقیقات در مورد ریزپردازنده ها و ... مورداستفاده قرار می گیرند. ابرکامپیوترها دارای معماری پردازش موازی شامل چندین پردازنده در ارتباط با هم هستند و قادرند دستورالعملهای زیادی در زمان واحد به انجام برسانند.
2- اجزای کامپیوتر:
ورودی
واحد پردازش مرکزی
حافظه
خروجی
در اواخر دهه 1940 جان فون نیومان و همکارانش شرحی از معماری داخلی یک کامپیوتر ایده آل ارائه کرند که اغلب کامپیوترهایی که تا کنون تولید شده اند از آن تبعیت می کنند. اجزای اصلی این معماری عبارتند از: واحد پردازش مرکزی[10]، واحد حافظه[11]، واحد ورودی[12] و واحد خروجی[13]. نحوه ارتباط درونی این واحدها در شکل زیر نمایش داده شده است.
2-1- وسایل ورودی:
عمل ورودی فرایندی است که طی آن داده ها یا اشیاء قابل فهم برای انسان به داده ها یا اشیاء قابل فهم برای کامپیوتر تبدیل می شوند. تجهیزات و وسایلی که به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند را وسایل ورودی می نامند. داده های ورودی به دو شکل مستقیم و غیر مستقیم وارد کامپیوتر می شوند.
2-1-1- ورودی غیرمستقیم: در این نوع ورودی داده ها با استفاده از صفحه کلید[14] تایپ شده و سپس به زبان قابل فهم برای کامپیوتر تبدیل می شوند. وقتی کلیدی از صفحه کلید فشرده می شود، یک سیگنال الکترونیکی ایجاد شده که موقعیت کلید فشرده شده را مشخص می کند. در بعضی از رایانه های کوچک و جیبی از نوع دیگری از صفحه کلید به نام صفحه کلید مجازی استفاده می شود. دراین نوع صفحه کلید تصویر کلیدها بر روی صفحه کلید به نمایش در می آید و با استفاده از انگشت یا قلم مخصوص می توان از آن استفاده کرد. همواره در این نوع ورودی به علت دخالت انسان در فرایند ورودی احتمال خطای بیشتری وجود دارد.
2-1-2- ورودی مستقیم: در صورتی که داده ها به صورت مستقیم و بودن نیاز به تبدیل به رایانه وارد شوند هم هزینه ها و هم احتمال خطا کاهش می یابد. وسایل ورودی مستقیم به سه دسته تبدیل می شوند.
< >وسایل اشاره گر[15]: ماوس و قلم نوری از وسایل اشاره گر هستند که در فرایند ورودی مورد اسفاده قرار می گیرند. ماوس با استفاده از سیگنالهای الکترونیکی یا نوری و قلم نوری با تشکیل مدار فتو الکترونیک داده ها را وارد کامپیوتر می کنند. وسایل پویش گر[16]: وسایل پویش گر تصویر داده های ورودی را می گیرند و آن را به داده دیجیتال قابل پردازش توسط رایانه تبدیل می کنند. پویش گر تصویری، دوربین دیجیتال و بارکد خوان از انواع وسایل پویش گر هستند. ورودی های صوتی: وسایل ورودی صوتی مانند میکروفن که برای دریافت داده های صوتی و تبدیل آن به کدهای دیجیتال بکار می روند از وسایل ورودی صوتی می باشند. حسگرها[17]: وسایلی هستند که می توانند وقایع فیزیکی مانند تغییرات دما، فشار و نور را مستقیماً به داده های قابل پردازش تبدیل کنند. 2-2- وسایل خروجی:
به فرایندی که طی آن مفاهیم، داده ها و یا اشیاء قابل فهم برای کامپیوتر به شکل قابل فهم برای انسان تبدیل می شود فرایند خروجی گفته می شود و وسایلی که چنین تبدیلی را انجام می دهند وسایل خروجی نام دارند. خروجی های کامپیوتر را می توان به چهار دسته تقسیم کرد: خروجی تصویری، خروجی چاپ شده، خروجی صوتی و خروجی ضبط شده.
2-2-1- خروجی تصویری: نمایشگر ها[18] مهمترین وسیله نمایش خروجی تصویری هستند. نمایشگرها به دو شکل هستند: نمایشگرهای با لامپ اشعه کاتدی[19] (CRT) و نمایشگرهای کریستال مایع[20] (LCD) .
مزیت عمده نمایشگر های CRT قیمت مناسب و وضوح بالای آن است ولیکن در مقایسه با نمایشگرهای LCD دارای عیوبی همچون بزرگی ابعاد، سنگینی و بالا بودن توان مصرفی است. نمایشگرهای LCD به دلیل ضخامت کم و توان مصرفی پایین گزینه خوبی برای استفاده در کامپیوتر های قابل حمل هستند.
2-2-2- خروجی های چاپ شده: برای دریافت خروجی هایی از این قبیل معمولاً از چاپگرها استفاده می شوند. چاپگر ها خروجی های مورد نظر را بر روی صفحات کاغذ چاپ می کنند.