تحقیق مقاله خلاصه جزوه ی سخت افزار

خلاصه جزوه ی سخت افزار

Cpu:

ریزپردازنده واحد پردازش مرکزی یا 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. تاریخچه ریزپردازنده

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 به وسیله 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 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 به وجود آمدن این مغز الکترونیکی به این گونه می باشد که از سیلیکان به علت خصوصیات خاصی که دارد جهت ایجاد تراشه استفاده می شود. 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 آن ها 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 میلیون ها ترانزیستور را انجام می دهد.

پردازنده وظایف اصلی زیر را برای رایانه انجام می دهد:

۱- دریافت داده ها از دستگاه های ورودی

۲- انجام عملیات و محاسبات و کنترل و نظارت بر آن ها

۳- ارسال نتایج عملیات با دستگاه های خروجی

پردازنده مانند قلب رایانه است و از طریق کابل های موجود با واحدهای دیگر مرتبط می شوند.

در واقع از نظر فنی عملکرد پردازنده با دو ویژگی تعیین می شود:

۱- طول کلید- تعداد بیت هایی که یک پردازنده در هر لحظه پردازش می کند و طول این کلمات معمولاً ۴ و ۸ و ۱۶ و ۳۲ و یا ۶۴ بیتی می باشد.

۲- تعداد ضربان الکترونیکی که در یک ثانیه تولید شده است و با واحد مگاهرتز سنجیده می شود.

محل قرارگیری پردازنده ها بر روی مادربرد می باشد. بنابراین بایستی هماهنگی لازم بین مادربرد و پردازنده وجود داشته باشد. این هماهنگی باعث بالا رفتن عملیات رایانه می شود در غیر این صورت نتیجه خوبی به دست نمی آید.

نکته:

بر روی پردازنده حروف و ارقامی دیده می شود که در واقع نشان دهنده شماره سریال ها ،سرعت، ولتاژ، مدل، نسل و نام سازنده آن می باشد. با توجه به نوع دستورالعمل ها یک ریزپردازنده با استفاده از واحد منطبق و حساب خود (ALU) قادر به انجام عملیات محاسباتی مانند جمع و تفریق و ضرب و تقسیم است. البته پردازنده های جدید اختصاصی برای انجام عملیات مربوط به اعداد اعشاری نیز می باشند. ریزپردازنده قادر به انتقال داده ها از یک محل حافظه به محل دیگر می باشند و می توانند تصمیم گیری نمایند و از یک محل به محل دیگر پرش داشته باشد تا دستورالعمل های مربوط به تصمیم اتخاذ شده را انجام دهد.

مقایسه پردازنده های شرکتIntel  وAmd

همیشه و هنگامی که سوال می شود که شما کدام مدل از پردازشگر ها را می پسندید جواب های متفاوتی شنید می شود ، در ایران و به دلیل سود بیشتر در فروش پردازشگر های مدل INTEL بیشتر فروشندگان انواع مختلف این مدل را پیشنهاد میکنند.

اما ببنیم که چه فرقی بین پردازشگر های ساخته شده توسط شرکت INTEL و شرکت AMD وجود دارد. سپس خودتان تصمیم بگیرید که هنگام خرید CPU چه مارک و مدلی را انتخاب کنید.

این مقایسه ها بین CPU های موجود و حاظر در بازار صورت گرفته است و محصولاتی که در آینده توسط این دو شرکت ارائه خواهد شد را در این مقایسه شرکت نداده ایم.

 AMD .1   بر اساس معماری اجرایی 9 مرحله ای ساخته شده است اما معماری پردازنده های INTEL شش مرحله ای میباشد. بدین معنا که AMD  در هر چرخه کاری 9 عملیات انجام میدهد د رای که INTEL فقط 6 عمل را انجام میدهد.

  AMD .2 از 640Kb Cache برخوردار است در حالی که Intel ، از 532Kb بر خوردار است هر چقدر که میزان Cache پردازنده بیشتر باشد ، پردازنده کارایی بیشتری خواهد داشت اطلاعات بیشتری میتواند ذخیره کند ودیگر لازم نیست پردازنده برای بدست آوردن اطلاعات یا دستور ها مدت زمان بیشتری را رفت و برگشت به حافظه برد اصلی برای جذب اطلاعات یا دستور العمل ها صرف کند.

  AMD. 3از مس برای اتصال ترانزیستور های بکار رفته در پردازنده ها استفاده میکند در صورتی که در ساختمان پردازنده های Intel آلومینیوم بکار رفته است.مس هادی الکترسیته بهتری است ، ازاین رو پهنای اتصالهای بین ترانزیستورها را به میزان چشمگیری کاهش می یابد .که این امر باعث مصرف کمتر مواد اولیه و در نتیجه منجر به کاهش هزینه می شود این دلیل ارزان تر بودن AMD نسبت به P4 است.

.4از دیگر تفاوت های میان AMD وIntel میتوان به راندمان Cache بروی چیپ اشاره کرد ، AMD از معماری انحصاری استفاده میکند که راندمان بیشتری نسبت بیشتری نسبت به طراحی معماری غیر انحصاری Intel دارد.

 AMD.5 از تکنولوژی پردازش موازی در مقایسه با Hyper -Threading اینتل استفاده میکند ، در بسیاری از کاربردهای امروزی فعال بودن Hyper -Threading کارائی پائین تری ارائه میدهد ، نتایج تحقیقات بیشمار منتشر شده در نشریات رایانه ای و پایگاهای اطلاعاتی معتبر بیانگوی این پدیده هستند.

 6. یکی دیگر از مهمترین نکات برتر پردازنده های AMD واحد ممیز شناور آن است که از FPU اینتل بسیار قویتر میباشد که این امر باعث اجرای سریع تر برنامه های چند منظوره Multimedia میشود.

 7. زمانی که اینتل P4 را طراحی کرد طول PIPELINE را از 10 مرحله در P3 به 20 مرحله افزایش داد Intel همین تغیر توانست که تعداد عملیاتی که در چرخه عملیاتی انجام می شود بصورت قابل ملاحظه ای کاسته میشود و از طرف دیگر افزایش طول PIPELINE نیازمند افزایش تعداد ترانزیستور ها برای انجام همان تعداد عملیات میباشد که این امر باعث افزایش اندازه هسته و بالا رفتن قیمت تولید میشود . در حالی که AMD با وجود افزایش فرکانس پردازنده  های خود طول pipeline را به همان اندازه p3 یا k6 ثابت نگهداشت.

CD-ROM:

سی دی درایو لوح فشرده- حافظه فقط خواندنی

CD-ROM که مخفف "Compact Disc Read-Only Memory" است وسیله‌ای برای ذخیره سازی اطلاعات نوری غیر فراراستفاده می‌‌شود که در قالب بندی فیزیکی یکسان، توسط گرداننده لوح فشرده کامپیوترقابل خواندن است مانند لوح‌های فشرده صوتی.

لوح فشرده یک صفحه پلاستیکی مسطح به همراه اطلاعات دیجیتالی رمزی شده بر روی آن می‌‌باشد که به صورت مارپیچ از مرکز تا لبه خارجی آن قرار گرفته اند. استاندارد کتاب زرد لوح فشرده در سال 1985 توسط سونی و فیلیپس پایه گذاری شد.

به زودی مایکروسافت و کامپیوتر اپل علاقه مند وترویج دهنده لوح فشرده شدند.

John Sculley مدیر عامل آن موقع شرکت اپل گفت لوح فشرده به زودی تا سال 1987 انقلابی در استفاده کامپیوترهای شخصی به وجود خواهد آورد.

ابزارهای خواندن لوح فشرده از اجزای معمول بیشتر کامپیوترهای شخصی پیشرفته می‌‌باشند.

 به طور کلی لوح‌های فشرده صوتی جدا از لوح‌های فشرده می‌‌باشند و دستگاه‌های خواننده‌ای که برای لوح‌های فشرده صوتی درنظر گرفته شده‌اند قادر به تشخیص اطلاعات بر روی لوح‌های فشرده (حافظه فقط خواندنی) نیستند ولی معمولاً کامپیوترهای شخصی می‌‌توانند لوح‌های فشرده صوتی را اجرا کنند.

چگونگی کار آن

اطلاعات دیجیتالی تقریباً در اندازه میکروسکوپی به صورت کد در می‌‌آیند که این امکان را می‌‌دهد تا مقدار زیادی از اطلاعات در آن ذخیره شود. لوح‌های فشرده اطلاعات دودویی را به صورتی ثبت می‌کنند که این اطلاعات به اندازه گودال‌های بسیار ریز فشرده شده بر روی سطح زیرین دیسک پلاستیکی قرار می‌‌گیرند؛ که یک پرتو اشعه نیمه رسانا در دستگاه خواننده این اطلاعات را بازخوانی می‌‌کند.

ظرفیت

یک CD-ROM اساندارد تقریباً می‌‌تواند 650 تا 700 مگابایت از اطلاعات را نگه داری کند. CD-ROM وسیله‌ای رایج برای توزیع پایگاه‌های اطلاعاتی حجیم، نرم افزار و مخصوصا کاربردهای چند رسانه‌ای می‌‌باشد. وزن یک لوح فسرده زیر یک توصیف است. برای به کار بردن گنجایش ذخیره سازی CD-ROM برای متن، یک کتاب داستان متوسط که شامل 60000 کلمه می‌‌باشد کافی است.

اشنایی با DVD

مدتها بود که صنعت ویدیو دنبال راهی بود تا با استفاده از CD بتواند نوار ویدیو را کنار بگذارد. بدین ترتیب بود که DVD یا Digital Versatile Disc متولد شد. نکته حائز اهمیت در DVD ظرفیت آنست. در حالی که CD میتواند 80 دقیقه ویدیو - 700 مگابایت دیتا نگه دارد، کمترین ظرفیت DVD معادل 4.37 گیگابایت یا دو ساعت ویدیو است و ظرفیت بالاتر 16 گیگابایت یا 8 ساعت ویدیو هم امروزه قابل دسترسی است.

Hard Disk:

هارد دیسک:

هارد دیسک(HDD،  که پیش از این به عنوان دیسک گردان ثابت شناخته می شد) یک حافظه دائمی است که بطور دیجیتالی رمزنگاری شده و اطلاعات را روی سطح مغناطیسی دیسک های خود ذخیره می کند.

هارد دیسک ها در ابتدا برای استفاده در کنار کامپیوتر تولید شدند و بعد ها از آن ها در داخل کامپیوتر استفاده شد. با گذشت زمان کاربرد های هارددیسک از حیطه کامپیوتر فراتر رفت .بطوریکه در تجهیزات ضبط تصویر ،پخش صدا ، همچنین در سیستم ها و دوربین های دیجیتال مورد استفاده قرار گرفت . در سال 2005 اولین تلفن های همراه ِ دارای هارد دیسک توسط شرکت های نوکیا و سامسونگ ارائه شد. ایجاد نیاز به حافظه های بزرگ ، قبال اعتماد و مستقل ، منجر به تولید ساختارهایی همچون RAID ،سخت افزار هایی همچون NASحافظه های متصل به شبکه) و سیستم هایی همچون SAN        شبکه های ذخیره اطلاعات) شد تا بتوان بطور موثر به حجم بالایی از اطلاعات دسترسی پیدا کرد.

با گذشت زمان، ظرفیت هارد دیسک ها رشد نمایی داشته است. در کامپوتر های شخصی ابتدایی یک درایو با ظرفیت 20 مگابایت بزرگ به نظر می رسید. در نیمه دوم دهه 90 ،هارد درایو  هایی با ظرفیت یک گیگابایت و حتی بزرگتر به بازار آمد. از سال 2006 کوچکترین هارد دیسکی که برای کامپیوتر های خانگی تولید می شود ظرفیتی برابر 40 گیگابایت دارد. اکنون بیشترین ظرفیت در درایو های داخلی 0/75 ترابایت(750 گیگابایت) و در درایو های خارجی با استفاده ازچند درایو داخلی از یک ترابایت نیز فراتر میرود.

این درایو های داخلی ظرفیت ذخیره سازی خود را با استفاده از شیوه ضبط ستونی  افزایش داده اند.

تکنولوژی

هارد درایو ها با تحت میدان قرار دادنِ یکسری مواد مغناطیسی اطلاعات را درخود ضبط می کنند. و با تشخیص مغناطیس شدگی آن ماده اطلاعات را از روی آن می خوانند. طرح کلی یک هارد دیسک تشکیل شده از یک مخروط که یک یا چند صفحه مسطح و گرد را نگه می دارد ،اطلاعات بر روی این صفحات ذخیره می شوند. این صفحه ها از یک ماده غیر مغناطیسی( اغلب شیشه یا آلومینیوم) ساخته می شوند و با یک لایه نازک از مواد مغناطیسی روکش می شوند. در درایو های قدیمی از تری اکسید آهن به عنوان ماده مغناطیسی استفاده می شد اما امروزه از آلیاژهای کبالت پایه استفاده می کنند.

صفحات با سرعت های بالا به گردش در می آیند.اطلاعات در حین چرخش صفحات بر ری آنها نوشته می شوند.این کار توسط مکانیزمی با نامِ: هد خواندن/ نوشتن انجام می شود. این هد با فاصله بسیار کم بالای سطح مغناطیسی حرکت می کند. از این وسیله برای تشخیص و تغییر در وضعیت مغناطیس شدگیِ ماده زیر آن استفاده می شود. به ازای هر صفحه مغناطیسی بر روی مخروط ، یک هد وجود دارد که همه آنها بر روی یک بازوی مشترک سوار شده اند. همینطور که صفحات دوران می کنند یک بازوی محرک،  هد ها را (به آرامی و با حرکت شعاعی ) روی یک مسیر قوس دار، بر روی صفحات به حرکت در می آورد.با اینکار به هر هد اجازه داده می شود که تقریبا به تمام سطح صفحهء در حال دوران دسترسی پیدا کندد.

جایگاه هارد دیسک :

با توجه به رشد چشمگیر تکنولوژی ساخت هارد دیسک ، ظرفیت آنان درفواصل زمانی بین دوازده تا هیجده ماه ، دو برابر می شود . بدین ترتیب ،عملا" کامپیوترهای شخصی بسمت ماشین های چند رسانه ای حرکت نموده که می توان حجم بالائی از اطلاعات شامل صوت ، تصویر و گرافیک را بر روی آنان ذخیره نمود. بیشترین ظرفیت هارد دیسک قابل نصب بر روی کامپیوترهای Desktop  ، معادل 250 گیگابایت می باشد. طرفیت فوق ، ده برابر بیش از ظرفیت هارد دیسک های سه سال پیش است . در اوایل سال 2003 میلادی ، هارد دیسک های با ظرفیت 320 گیگا بایت مطرح شده اند. تولید کنندگان در صدد ارائه اینترفیس های سریال  ATA بوده که نسبت به مدل های پیشین ( اینترفیس های موازی ATA ) دارای سرعت بمراتب بیشتری می باشند. محصولات تولید شده در سال آینده ، از تکنولوژی فوق استفاده خواهند کرد. عملکرد تمامی هارد دیسک ها در زمان اجرای یک برنامه مشابه یکدیگر بوده و استفاده از درایوهای با سرعت بالا، مزایا و امتیازات متعددی را برای کاربرانی که قصد پردازش داده هائی با حجم بالا ( تصاویر و ویدئوهای دیجیتال ) را دارند ، بدنبال خواهد داشت.بر اساس آزمایشات متعدد انجام شده توسط برنامه Photoshop ، مشخص شده است که انجام عملیات پیچیده ای نظیر : اعمال فیلترها ، گردش و ویرایش تصاویر در هارد دیسک های با  سرعت بالا ، شصت درصد سریعتر از سیستم هائی است که دارای درایوهائی با سرعت پائین می باشند.

SATA و IDE چه هستند؟

   تکنولوژی دیسک سخت ( HARD DRIVE ) بر پایه پروسس موازی اطلاعات عمل می کنند و بدین معناست که اطلاعات به صورت بسته هایی به روشهاهی مختلف ( رندوم ) به باس اطلاعاتی فرستاده می شوند. اطلاعات از دیسک سخت در فاصله های زمانی کاملاً تصادفی می آیند و وارد باس اطلاعاتی شده و در نهایت به سمت مقصد نهایی می رود. IDE  مخفف Integrated Drive Electronics می باشد همینطور که می دانید رابط IDE گاهی با عنوان ATA شناخته می شود که مخفف AT Attachment است.

   این تکنولوژی از سال 1990 به عنوان استاندارد کامپیوترهای شخصی (PC ) برای هارد دیسک ها بوده است و این زمانی بود که تکنولوژی مذکور جای درایوهای ESDI و MFM را گرفت یعنی زمانی که هارد دیسک ها به طور متوسط حجمی معادل 200 مگا بایت داشتند. در سال 1990 اولین هارد دیسک یک گیگا بایتی وارد بازار شد و قیمتی برابر 200 دلار در بازار آمریکا داشت. از آن پس تا کنون IDE تکنولوژی مورد استفاده بوده زیرا هارد دیسکها را با قیمت پایین در اختیار مصرف کننده قرار می داد، جای کمتری می گرفت و سرعت مناسبی داشت.

   همتای IDE در آن زمان SCSI ( که مخفف Small Computer System Interface  است) بود. SCSIکمی از IDE سریعتر است اما بسیار گرانتر است. به علاوه احتیاج به خرید یک ادپتر SCSI که ارزان هم نیست احتیاج دارید. به عبارت دیگر IDE بازار هارد دیسکهای کامپیوتر های شخصی را در انحصار خود گرفت. آنطر که به نظر می رسد کارخانه های معتبر حداقل یک تا دو سال دیگر به تولید هارد دیسکهای با تکنولوژی IDE ادامه دهند.

   هارد دیسکهای IDE از کابلهای ریبون پهنی استفاده می کنند که در داخل کامپیوتر بسیار به چشم می آیند و مرتب کردن این کابلها در داخل کامپیوتر  خود هنری است.

   تکنولوژی هارد دیسک های ساتا ( SATA ) بر اساس پردازش اطلاعات متوالی ( سریال ) است. یعنی انتقال اطلاعات از هارد دیسک به باس دیتا و در جهت عکس به طور منظم و در دورهای زمانی مشخص انجام می گیرد.

   هارد دیسکهای ساتا از کابلهای ریبون با پهنای کمتر استفاده می کنند که برای کسانی که آنرا اسمبل می کنند باعث بسی خوشبختی است. این کابلهای نازک دارای کانکتورهای بست داری هستند که کار کردن با آنها را ساده تر می کند.

   هارد دیسکهای ساتا اطلاعات را با سرعت متوسط 150Mb بر ثانیه انتقال می دهند. اما مقاله های زیادی روی اینترنت در مورد هارد دیسکهای با سرعت 3Gb در ثانیه خواهید یافت.

   اما بیایید این دو را در عمل با یکدیگر مقایسه کنیم و ببینیم چرا صنعت در آینده تکنولوژی SATA را بر خواهد گزید.