تحقیق مقاله سخت افزار کامپیوتر

مادر برد ( MIAN BOURD  ) :

همانطور که از نام این وسیله معلوم است اصلی ترین برد در کامپیوتر است که تمام قطعات کامپیوتر بصورت مستقیم یا غیر مستقیم به آن متصل می شوند .

بر روی برد اصلی تعدادی شکاف که محل قرار گرفتن کارتهای گوناگون است موجود می باشد همچنین بر روی آن محلی برای استقرار CPU تعبیه شده است . شکافهای خاصی نیز برای حافظه RAM وجود دارد . دو کانکتور P8 ,P9 که از منبع تغذیه خارج می شوند برای تامین برق برد اصلی به آن وصل می شوند . سیم های جلوی CASE نیز در کانکتور خاص خود روی برد اصلی نصب می شوند . کابل های CD-ROM و هارد دیسک و فلاپی درایو نیز به برد اصلی متصل می شوند و پورت چاپگر و ماوس نیز هر کدام توسط یک کابل رابط به برد اصلی متصل می شوند .

شکاف های توسعه ( SLOT ) می توانند از نوع ISA , PCI , AGP باشند که سرعت تبادل اطلاعات در کارت های AGP بیشتر از PCI و سرعت کارت های PCI بیشتر از کارتهای ISA می باشد .

نحوه قرار گرفتن cpuبر روی برد اصلی به نوع آن بستگی دارد. به این ترتیب که cup های پنتیوم بصورت خوابیده وcpu پنتیوم2وپنتیوم3 بصورت ایستاده بر روی برد اصلی قرار می گیرند.

شکافهای مربوط به حافظه  پنتیوم2وپنتیوم3 بصورت ایستاده بر روی برد اصلی قرار می گیرند.

شکافهای مربوط به حافظه RAM در بردهای اصلی  پنتیوم از نوع72 پین و 168 پین میباشد. ولی در بردهای اصلی پنتیوم 2 ، عمدا شکاف هایی برای RAM های 68 پینی به چشم می خورد .

محل نصب کابل های هارد دیسک ، فلاپی درایو ، پورت چاپگر و mouse در برد های اصلی امروزی روی خود آن است ولی در بردهای اصلی قدیمی این کانکتورها روی یک کارت که به آن I/O می گویند موجود بودند که علاوه بر سرعت کم این کارت ها یکی از شکاف های برد اصلی نیز اشغال می شد .

روی برد های اصلی نوعی حافظه فقط خواندنی ROM  وجود دارد که اطلاعات در صورت خاموش بودن کامپیوتر از یک باتری تامین می کند .

مشکلات یک سری مادربرد :

  یک سری مادربرد از جمله اکثر مادربرد های asus که از آی سی های کنترولر ولتاژ سری hip60xx و rt92xx استفاده میکنند بعلت مشکل ناشی از طراحی ، اگر در حین کار یا stand by برق شهر دچار نوسانات شود ، یا حرارت این آی سی به هر صورت بالا بره ، این آی سی که کنترل ولتاژ مادربرد رو بدست دارد ، سریع میسوزند و پشت بندش fet های تغذیه به صورت اتصال کوتاه gate-source خواهند سوخت و ولتاژ 12 ولت به cpu , io chip , و آی سی اسیلاتور و از آنجا به ramو کارت گرافیک و در یک لحظه کوتاه تمام سیستم اعم از  cd romو   hardو  cupو ramو گرافیک و .....(بغیر از مانیتور و  keyboardو  mouseوspeaker) درجا خواهند سوخت . این مشکل اکثرا بر روی سیستم هایی که دارای مادربرد asus سری p3v133 , p2v, p2b , p3v4x , cusi-fx , tusim , cusim , p4s533  و گیگابایت سری :6 , oxt , 6oxe , 6ox , و msi سری ms-6156 , ms-6168 و اکثر مادربرد های pcchips بوجود خواهد آمد .

مادربرد های متفرقه مانند شاتل و جت وی و از این قبیل هم بعضی از مدلهایشان دارای همین مشکل هستند .

CPUواحد پردازش مرکزی :

این بخش یک مدار الکترونیکی گسترده وپیچیده است که به انجام دستورات بر نامه های ذخیره شده می پردازد دارای دو بخش است که عبارتند از :

واحد کنترل و واحد محاسبه ومنطق :

ازچهار بخش ذخیره سازی موقت برای ذخیرهء دستورها و یا داده ها استفاده میکند این مناطق حافظهء موقتRegisterنام دارند .

ثباتهای مختلف وظایف متفاوتی را انجام می دهند برای مثال ثبات آدرس مکان ذخیره شدن یک دستور ویا معمولآ نتایج محاسبات را (Accumulator)یک قطعه داده ای را در حافظه دنبال می کند وثبات انباشتگرجمع آوری می نماید .

واحد کنترل :

این بخش تمام سیستم کامپیوتر را به نحوی هدایت می کند که دستورات بر نامه های ذخیره شده را انجام دهند . این بخش باید بتواند با دو بخش واحد محاسبه ومنطق وحافظه ارتباط برقرار کند .

واحد محاسبه ومنطق (Alu) :

کار این بخش انجام توابع حسابی مقایسه ای ومنطقی است توابع حسابی شامل جمع، تفریق ، ضرب وتقسیم می شوند عملیات منطقی به مقایسهء اعداد ، حروف وخصوصیات ویژه می پردازد این عملیات سه نوع شرایط را مورد آزمایش قرار می دهد .

شرایط مساوی :  در این شرایط دو مقداربا هم برابر هستند .

شرایط کوچکتر : در این شرایط یک مقداراز مقدار دیگر کمتر است .

شرایط بزرگتر : در این شرایط یک مقدار از یک مقدار دیگر بیشتر است .

واحد Alu از علایم (=،<،>) برای توصیف توابع مقایسه ای استفاده می کند .

توجه :

 واحد پردازش مرکزی را که بر روی تنها یک تراشه قرار دارد به طور مختصر ریز پردازنده و یا ریز تراشه می نامند مانند ریز پردازنده های PII-333 - 486-DX وقتی از یک ریز پردازنده برای کنترل وسایل بخصوصی مانند سیستم های سوختی موجود در یک ماشین Intel 8096 استفاده می شود  به آن تراشهء منطقی ویا میکرو کنترلر های extensions) MMX   Multimedia ) توانایی معماری پردازنده های پنتیوم شرکت اینتل را بهبود بخشیده و عملکرد بر نامه های کاربردی چند رسانه ای و مخابراتی که دارای ویژگیهای گرافیکی ، تصویری وصوتی را افزایش میدهد .

حافظه :

حافظه بخشی از کامپیوتر است که داده هاودستورات را برای پردازش شدن نگه میدارد اگر چه عملکردحافظه مجزا میباشداما ارتباط نزدیکی با CPU دارد .

اگر از نظر تاریخی نگاهی به حافظه داشته باشیم می بینیم حافظه های اولیه که به صورت لامپ های خلآبودند تحول وتکامل یافته و به صورت نیمه رساناهای جدید امروزی درآمده است .

حافظه نیمه رسانا :

بسیاری از کامپیوتر های جدید از حافظه های نیمه رسانا استفاده می کنند و علت آن هم مزایای چندی است که این نوع حافظه ها دارند از جملهء این مزایا می توان به قابل اطمینان بودن ، فشردگی ، ارزانی و مصرف کم انرژی اشاره کرد .

ارزانی این نوع حافظه ها به خاطر تولیدانبوه آن می باشد که موجب کاهش قیمت این نوع حافظه ها شده است .

عیب این نوع حافظه هابی ثباتی آنهاست چون این حافظه های نیمه رسانا برای ارایهءداده ها به جریان الکتریسیتهء پیوسته ای نیازدارند اگر جریان الکتریسیته قطع  شود داده ها نیز از دست می روند .

 حافظه ء نیمه رسانا از هزاران مدار کوچک که مسیرهایی برای عبور جریان الکتریسیته هستند ساخته شده است . این مدارها بر روی یک تراشه از جنس سیلیکون قرار گرفته اند یک نوع شناخته شده از طراحی نیمه نامN ویکی از نوع MOSFETدارد در این فن آوری نیمه رسانا از دو ترانزیستور نیمه هادیCMOSرسانا استفاده شده است که بر روی یک تراشهء سیلیکون واحد جای می گیرند اینگونه از طراحیPودیگری نوع حافظه انرژی آنها بسیار اندک است و از این رو برای کامپیوتر های قابل حمل مناسب می باشند .

ROM و RAM :

RAMیا حافظه دستیابی تصادفی تمام دستورات وداده های مربوط به برنامه ای که در حال اجرا هستند را نگهداری می کند .

RAM می تواند توسط نرم افزارهای کامپیوتر پاک و یا رو نویسی شود .  RAM موجود بر روی کامپیوتر های شخصی را می توان  با استفاده از تراشه های حافظه خارجی و یا با SIMM افزایش داد .

 نصب حافظهء   :RAM

دارای دو نوع است بردRAM  مدار کوچکی است که محتوی تراشه های حافظه ای است .

SRAM استاتیکRAM  و DRAM دینامیک RAM .

معمولا SIMM به طور پیوسته باز سازی  شود والا محتوی خود را از دست می دهدو به همین  دلیل است که به این نوع  RAM پویا یا دینامیک گفته می شود .

اگر چه RAM استاتیک سریع تر است اما در کامپیوترهای شخصی از  RAM دینامیک بخاطر کوچکی و ارزان تر بودن آن بیشتر استفاده میشود .

ROM (حافظهء فقط خواندنی) :

این حافظه شامل برنامه هاو داده هایی است که توسط شرکت سازنده به طور دایمی در آن نوشته شده است این داده ها می توانند خوانده ویا استفاده شونداما کاربر نمی تواند آنها را تغییر دهد در حقیقت ROMحافظه نامتغییر است .

  البته با ابزار ویژه ای که ROM BURNERS نام دارند میتوان دستورات موجود در داخل برخی از تراشه هایROM را تغییر داد .

این تراشه های تغییر دادنی را  PROM    می نامندتراشه های حافظهای فقط خواندنی با قابلیت بر نامه ریزی شدن .

حافظهء پنهان :

حافظه پنهان مقدار کوچکی از حافظه بسیار سریع است که برای مقاصد بخصوصی  چون افزایش سرعت داخلی داده ها و دستورات نرم افزاری طراحی شده است .

این سیستم فرعی حافظه از مقادیر دادهای پر استفاده نسخه برداری نمیکند  تا برای دسترسی سریع آماده باشند

حافظه ء پنهان محتویات مکانهایی ازRAM که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند را ذخیره نموده وجاهایی را که این اقلام داده ای ذخیره می شوند را آدرس دهی می کنند .

وقتی پردازنده به آدرسی در حافظه ارجاع می کند حافظه پنهان وارسی می کند که آیا چنین آدرسی را دارد یا نه اگر آدرسی داشته باشد داده به پردازنده برگشت داده می شودو اگر چنین آدرسی نداشته باشد یک دسترسی به حافظهء عادی اتفاق می افتد حافظه پنهانی دارای دو نوع داخلی و خارجی است حافظه پنهانی داخلی بر روی معماری خود پردازنده تعبیه شده است در حالی که خافظه پنهانی خارجی بر روی یک تراشه مجزا قرار دارد .

سرعت و قدرت یک کامپیوتر :

سرعت یکی از ویژگیهایی است که هنگام انتخاب کامپیوتر به آن توجه می شود البته قدرت نیز مشتق از سرعت و بسیاری از عوامل دیگر مانند اندازهء حافظه است .

سرعت پردازش کامپیوتر :

کامپیوتر های مختلف دارای سرعتهای پردازش متفاوتی هستند گاهی انجام یک دستور معین در یک کامپیوتر کند یک هزارم ثانیه طول می کشد در صورتی که همین دستور در کامپیوترهای سریع می تواند در یک میلینیوم ثانیه یا یک بیلینیوم ثانیه انجام شود و حتی در انواع خیلی سریعتر در یک تریلیونیم ثانیه انجام شود .

سرعت ریز پردازنده ها را معمولآ بر اساس مگا هرتز نشان می دهندو منظور از آن تعداد دوری است که یک وسیله می توانددر ثانیه بچرخد یکی از واحدهای دیگری که برای سنجش سرعت کامپیوتر استفاده می شودMIPSاست .

هر MIPSمعادل یک میلیون دستور در ثانیه است سومین واحدی که برای سنجش سرعت استفاده می شود  ، مگا فلاپ  است و منظور از آن یک میلیون عمل اعشاری در ثانیه  می باشد از این واحد برای سنجش توانایی کامپیوتر در انجام عملیات پیچیده ریاضی استفاده می شود .

خطوط گذرگاهی :

هر خط گذر گاهی مجموعه ای از مسیرهای الکترونیکی موازی است که به طور داخلی داده ها دا درون سیستم از یک مکان به مکان دیگری می برد مقدار دادهای که در هر بار می تواند حمل شود پهنای گذر گاه نام دارد پهنای گذر گاه نشان دهندهءتعداد مسیرهای الکترونیکی است .

هر چه پهنای گذر گاه بیشتر باشد در نتیجه کامپیوتر قوی تر است وجود پهنای گذر گاه بزرگ می تواند مفاهیم زیر را به همراه داشته باشد .

کامپیوتر در یک زمان معین می تواند داده های بیشتری را منتقل کند که این موجب بالا رفتن سرعت کامپیوتر  می شودکامپیوتر می تواند از دستورات متنوع بیشترو بزرگتری پشتیبانی کند.

در ابتدا به برخی از تعاریف اولیه مربوط به هارد دیسک می پردازیم :

DMA یا Direct Memory Access :

همونطور که از نامش پیداست امکان دستیابی مستقیم به حافظه را برای دستگاه مربوط فراهم می کند . یعنی در این نوع تبادل داده ، انتقال بین Device و Ram بطور مستقیم و بدون دخالت CPU انجام می گیرد و طبعا سریع تر می باشد  .  همانطور که روی Hard ها و سایر وسایل IDE  نوشته شده است ، برای هر یک میزان انتقال فرق می کند .Ultra DMA 33 / 66 /100/133 که به ترتیب به نام مد شماره گذاری می شوند . یعنی Ultra DMA 33 مد 2 ، بعدی مد 4 ، بعدی مد 5 و آخری نیز مد 6 است . که در جدولی که بعد از Bios روی سیستم نمایش داده میشود ،  برای هر یک از وسایل شماره این مد ها را می نویسند . ( مد 33 یعنی امکان انتقال در یک زمان به اندازه 33 مگابایت در ثانیه برای آن وسیله وجود دارد و..)

PIO یا Programmed Input / Output :

در اینجا بلوکی از دادها به رجیسترهای CPU انتقال داده می شوند و سپس CPU آنها را به مقصد مورد نظر می رساند . در واقع در این روش انتقال داده با واسطه CPU انجام می گیرد ، کاملا بر عکس روش قبل . و به همین خاطر در انجام چند کار بصورت همزمان سیستم کند تر عمل خواهد کرد .