تحقیق مقاله کامپیوتر

کامپیوتر

کامپیوتر به ماشینی اطلاق می شود که حافظه دارد و قابل برنامه ریزی است و می تواند عملیاتی منطقی و ریاضی انجام دهد یا به عبارت دیگر قادر به دریافت اطلاعات، پردازش آنها و ارایه گزارش مورد نظر می باشد.

کامپیوتر ماشینی است که قادر به دسته بندی، تغییر دادن و اصلاح کردن، ضبط کردن و ارسال نمودن اطلاعات می باشد.

خلاصه مطالب:

فعالیت های خلاق و عملیاتی :

فعالیت های خلاق به آن دسته از تلاشهایی اطلاق می شود که با تفکر و نو آوری همگامند، در حالی که فعالیتهای عملیاتی فاقد نوآوری، قضاوت و تصمیم گیری جدید است. لذا برای انجام آنها می توان از ماشین به جای انسان استفاده کرد.

تعریف کامپیوتر:

ماشینی است که دارای حافظه بوده قابل برنامه ریزی است. قادر به انجام عملیات ریاضی و منطقی بر روی اطلاعات عددی و غیر عددی می باشد، لیکن فاقد قدرت خلاقیت و نو آوری است.

مزایای کامپیوتر بر انسان:

1 ) سرعت؛                                2 ) دقت؛

3 ) خستگی ناپذیری؛                    4 ) عدم فراموشی؛

5 ) قابلیت نگهداری حجم عظیمی از اطلاعات در فضایی محدود؛

مزایای انسان بر کامپیوتر:

1 ) خلاقیت؛  2 ) قدرت تصمیم گیری؛    3 ) مدیریت انعطاف پذیر؛

تکنولوژی :

یعنی فن به کارگیری ابزار.

سخت افزار(Hardware):

به مجموعه اجزای فیزیکی و مدار الکترونیکی کامپیوتر اطلاق می شود.

نرم افزار(software):

به برنامه هایی که به منظور بهره گیری از سخت افزار کامپیوتر و توسط برنامه نویس نوشته می شوند، نرم افزار گویند. نرم افزار پل ارتباطی بین کاربر و سخت افزار می باشد.

داده ها:

به اطلاعات خامی که وارد کامپیوتر می شوند تا پردازشی روی آنها صورت گیرد، داده ها یا DATA گفته می شود.

تاریخچه کامپیوتر:

تلاش انسان همواره در جهت ساختن وسایلی بود که او را در زمینه شمارش یاری نماید و کامپیوتر آخرین دستاورد این تلاش است. تاریخچه اختراع کامپیوتر مراحل طولانی را طی کرده است که چرتکه اولین مرحله آن بود و سپس به مرور زمان دستگاه های دیگری به شرح زیر ساخته شد.

پاسکال، اولین ماشین مکانیکی را ساخت که قادر به انجام عمل جمع و تفریق بود. این ماشین به نام ماشین جمع زن مکانیکی شهرت داشت.

لایب نیز پس از پاسگال ماشین محاسبه ای را ساخت که مکانیکی بوده و چهار عمل اصلی (جمع و تفریق و ضرب و تقسیم) را انجام می داد.

چارلز بابیچ (پدر کامپیوتر) سعی در ساختن ماشین محاسبه خودکار را داشت ولی به علت محدودیتهای فنی و مهندسی زمان خود قادر به اتمام و ساخت آن شد.

هرمان هالریث در سال 1890 اولین سری ماشین های دسته بندی و تفکیک کارت های منگنه شده را اختراع کرد.

هاوارد آیکن، اولین ماشین محاسبه الکترومکانیکی را بنام مارک 1 ساخت.

نسل اول کامپیوتر در دهه بعد از 1944 به نام ENIAC ساخته شد که به دلیل استفاده از لامپ های خلاء حجم زیادی را اشتغال می کرد.

نسل دوم کامپیوتر در دهه بعد از 1959 به بازار آمد و از ترانزیستور به جای لامپ خلاء استفاده می کرد.

نسل سوم کامپیوتر در دهه بعد از 1964 به بازار عرضه شد که مدارهای مجتمع (IC) در آن به کار گرفته شد.

نسل چهارم در دهه بعد از 1970 به بازار آمد. در این نسل از مدارهای مجتمع با تراکم زیاد استفاده می شود. ریز کامپیوتر در این نسل متولد شد.

نسل پنجم نسل کامپیوتر های هوشمند است که اولین بار طرح آن توسط ژاپنی ها در سال 1980 مطرح شد. در این کامپیوترها از مدارهای مجتمع با مقیاس فوق العاده بزرگ استفاده می شود.

نسل ششم که هنوز به تولید انبوه نرسیده است. کپی برداری عینی از مغز آدمی خواهد بود.

پردازش:

مجموعه عملیاتی که درون کامپیوتر بر روی داده ها و به منظور دستیابی به هدف خاصی انجام می گیرد.

اطلاعات :

نتیجه پردازش صورت گرفته توسط کامپیوتر بر روی داده ها می باشد.

انواع کامپیوتر ها:

1 ) ابر کامپیوتر : به سریعترین، قدرتمند ترین و گرانترین کامپیوتر جهان اطلاق می شود که در تحقیقات فضایی، هواشناسی، نظامی و مواردی از این قبیل استفاده می شود.

2 ) کامپیوترهای بزرگ : قدرت و سرعت زیادی در پردازش حجم عظیمی از اطلاعات را دارند.

3 ) کامپیوترهای کوچک : دارای قدرت و سرعت نسبتاً خوبی بوده، ولی ارزانتر از کامپیوتر های بزرگ می باشند.

4 ) ریز کامپیوتر ها: نسبت به دیگر رده ها کم قدرت ترین و ارزانترین کامپیوترها محسوب می شوند. و خود به دو دسته، کامپیوترهای شخصی (pc) و کامپیوترهای خانگی (HC ) تقسیم می شوند.

تعریف سیستم :

مجموعه ای از عناصر به هم مرتبط است که برای هدف خاصی در کنار هم گرد آمده اند تا کار واحدی را انجام دهند. هر سیستم باید دارای ورودی و خروجی باشد.

ورودی :

مجموعه ای از عوامل، که از محیط بر سیستم تاثیر می گذارند.

داده ها (DATA):

مجموعه اطلاعاتی که از طریق دستگاه ورودی به کامپیوتر وارد می شوند.

اطلاعات :

به نتیجه حاصل از پردازش داده ها گویند.

اجزای اصلی سخت افزار کامپیوتر:

1 ) واحد حافظه؛           2 ) واحد حساب و منطق؛

3 ) واحد کنترل؛           4 ) واحد ورودی؛

5 ) واحد خروجی؛

حافظه :

قسمتی از سخت افزار کامپیوتر می باشد که داده ها و دستور العمل ها و نتایج حاصل از عملیات روی داده ها در آنجا به صورت ارقام دودویی نگهداری می شوند.

بیت:

کوچکترین واحد حافظه است که می توان یکی از ارقام دودویی 0 یا 1 را در آن ذخیره نمود.

نیبل:

به هر 4 بیت متوالی از حافظه یک نیبل گویند.

بایت :

به هر 8 بیت متوالی از حافظه یک بایت گویند.

کاراکتر :

هر یک از حروف، ارقام و علایم قابل نمایش را کاراکتر گویند.

فیلد :

به مجموعه ای از چند کاراکتر به هم مرتبط که راجع به یک موضوع اطلاعاتی را ارایه دهد.

رکورد:

چند فیلد به هم مرتبط در رابطه با یک موضوع تشکیل یک رکورد را می دهد.

فایل :

مجموعه ای از رکوردهای به هم مرتبط، یک فایل را به وجود می آورد.

بانک اطلاعاتی یا پایگاه داده ها :

چند فایل به هم مرتبط تشکیل یک پایگاه داده ها را می دهد.

انواع حافظه :

1 ) حافظه اصلی (اولیه)؛           2 ) حافظه کمکی (ثانویه)؛

انواع حافظه اصلی :

1 ) حافظه فقط خواندنی (ROM) حاوی اطلاعاتی است که توسط کارخانه سازنده به صورت دایمی در آن ذخیره شده است. روی این حافظه نمی توان مطلبی را نوشت و با قطع جریان برق اطلاعات آن پاک نمی شود.

2 ) حافظه خواندنی نوشتنی (RAM) مانند تخته سیاهی است که می توان بارها اطلاعات مختلفی را در آن نوشت و پاک کرد. اطلاعات در آن ناپایدار است؛ یعنی، با قطع جریان برق، اطلاعات آن از بین می رود.

انواع حافظه ROM :

1 ) PROM: می توان یک بار اطلاعات را در آن قرار داد و بعد دیگر قابل تغییر نیست و از بین هم نمی رود.

2 ) EPROM: می توان به دفعات اطلاعات را در آن نوشت و با نور ماورای بنفش آن را پاک کرد.

3 ) EEPROM: درست مثل EPROM است ولی برای پاک کردن آن از جریان الکتریکی استفاده می شود.

حافظه پنهان :

این حافظه به صورت IC است و مانند دفتر چرکنویس محل ذخیره موقت اطلاعات و دستورالعمل هایی است که در طی اجرای برنامه چندین بار مورد استفاده قرار می گیرند. با نصب حافظه پنهان در کامپیوتر سرعت پردازش افزایش می یابد.

ریز پردازنده (Microprocessor):

یک تراشه چند سانتیمتری است و نقش اصلی عملیات پردازشی را در ریز کامپیوترها ایفا می نماید.

اجزای یک ریز پردازنده :

1 ) واحد کنترل که وظیفه آن انتخاب، تفسیر و نظارت بر اجرای دستورالعمل های برنامه است.

2 ) واحد حساب و منطق که وظیفه آن انجام کلیه عملیات محاسباتی و منطقی است.

3 ) ثباتها، حافظه ای سریع و کوچک درون ریز پردازنده بوده و محل نگهداری موقت دستورالعمل ها و داده ها می باشند.

وظایف واحد کنترل :

1 ) تفسیر دستورات موجود در حافظه؛

2 ) تعیین آدرس برای کلیه بین واحدهیا حافظه و حساب و منطق؛

3 ) تعیین زمان انتقال اطلاعات بین واحدهای مرکزی، واحد ورودی و واحد خروجی؛

4 ) برقراری ارتباط بین واحد پردازشگر مرکزی، واحد ورودی و واحد خروجی؛

5 ) نظارت بر انجام کلیه عملیات کامپیوتر؛

عوامل موثر در قدرت یک ریز پردازنده :

قدرت یک ریز پردازنده به عوامل زیر بستگی دارد:

1 ) طول کلمه؛                            2 ) سرعت ساعت؛

3 ) تعداد دستورالعمل های ریز پردازنده؛

وظایف ریز پردازنده (چرتکه ماشین):

1 ) آوردن دستورالعمل ها از حافظه به درون ثباتها (fetch)

2 ) رمز گشایی دستور العمل ها (Decode)

3 ) رمز گشایی (اجرا) دستور العمل ها (Process)

4 ) بردن نتایج حاصله به حافظه اصلی (store)

انواع مسیرها (BUS):

1 ) مسیر داده ها (Data Bus)

2 ) مسیر آدرس (Address Bus)

3 ) مسیر کنترل (Control Bus)

کمک پردازنده (Coprocessor):

یک تراشه چند سانتیمتری است که همراه با CPU جهت انجام محاسبات پیچیده ریاضی و گرافیکی مورد استفاده قرار می گیرد و در برخی از موارد تا 5 برابر سرعت محاسبات را افزایش می دهد.

مبنای کار کامپیوتر :

یک سیستم عددی، مجموعه ای از نشانه هاست که با استفاده از قوانین خاص خود، برای سنجش مقادیر به کار می رود. هر عدد در هر مبنا به شکل نشان داده می شود. b مبنای عدد و N خود عدد است. اگر از b در نمایش عدد استفاده نشود، آن عدد در مبنای دهدهی یا اعشاری است. در کامپیوتر از مبنای دو دویی برای ذخیره اطلاعات استفاده می شود.

ارزش هر رقم :

ارزش هر رقم به وسیله سه عامل تعیین می شود:

1 ) خود رقم؛

2 ) محل قرار گرفتن رقم در عدد؛

3 ) مبنای سیستم عددی؛

مزایای استفاده از مبنای دو در کامپیوتر :

1 ) طراحی مدارها ساده تر است.

2 ) هزینه ساخت کاهش می یابد.

3 ) اطمینان بر عملکرد مدار بیشتر است.

4 ) به طور طبیعی اغلب قطعات الکترونیکی در دو حالت کار می نمایند.

کد  ASCII:

یک روش جهت کد گذاری حروف، ارقام، علایم، ریاضی و غیره است که در ریز کامپیوتر ها مورد استفاده قرار می گیرد.

مکمل 1 :

مکمل 1 یک عدد، عددی است که چون با خودش جمع شود کلیه ارقام حاصل مساوی 1 شود.

مکمل 2 :

مکمل 2 یک عدد از جمع مکمل 1 آن عدد به اضافه یک بدست می آید.

مدار منطقی  AND:

خروجی این مدار فقط زمانی یک است که هر 2 ورودی آن یک باشند.

مدار منطقی  OR:

خروجی این مدار فقط زمانی صفر است که هر 2 ورودی آن صفر باشند.

مدار منطقی  NOT:

این مدار ورودی را به حالت معکوس در می آورد.

انواع دستگاه های ورودی و خروجی :

دستگاه های ورودی کامپیوتر مشابه حواس پنجگانه انسان عمل می کنند. حواس ورودی انسان شامل بینایی، شنوایی، لامسه، چشایی و بویایی است که اطلاعات را از طریق سلسله کامپیوتر، توسط دستگاههای ورودی انجام می شود. چنانچه یک سیستم کامپیوتری نتواند حاصل از پردازش اطلاعات را به دنیای خارج انتقال دهد بلا استفاده  می ماند، لذا وجود دستگاههای خروجی، اهمیت می یابد.

مودم :

دستگاهی است که برای انتقال اطلاعات بین کامپیوترها به کار می رود، این دستگاه قادر است پالس های دیجیتال را به آنالوگ تبدیل کند و سپس سیگنال های آنالوگ را از طریق خطوط تلفن انتقال دهد. مودم می تواند به صورت داخلی یا خارجی باشد.

جهت حرکت اطلاعات:

1 ) یک طرفه (simplex) که اطلاعات فقط از یک انتقال می یابد، مانند رادیو.

2 ) دو طرفه (Half-Duplex) که اطلاعات در دو جهت انتقال می یابد. ولی عمل انتقال نمی تواند همزمان باشد، مانند بی سیم.

3 ) دو طرفه همزمان (Full-Duplex) که اطلاعات در دو جهت و همزمان می تواند انتقال یابدف مانند تلفن.

شبکه و انواع آن :

هر گاه چند کامپیوتر را به طریقی به یکدیگر متصل نماییم، یک شبکه ایجاد می شود. کامپیوترها به طریق مختلف می توانند به یکدیگر متصل شوند و یا توپولوژی های مختلفی را ایجاد کنند که عبارتند از:

1 ) شبکه خطی؛

2 ) شبکه ستاره ای؛

3 ) شبکه حلقوی؛

اینترنت :

یک شبکه جهانی کامپیوتر می باشد که توسط آن می توان در هر ساعتی از شبانه روز و در هر نقطه ای از جهان به اطلاعاتی از نوع متن، صدا و تصویر دسترسی یافت.

کاربرد های اینترنت :

اینترنت خدمات مختلفی را در اختیار کاربران قرار می دهد. برخی از خدمات و کاربردهای شبکه اینترنت عبارتند از:

1 ) پست الکترونیک؛