سخن نویسنده:
در شروع سری مقاله‌های این نشریه، برای عدم پراکنده‌سازی خاطر خواننده و لذت بردن هرچه تمام‌تر ازمقاله‌هایی متفاوت این نشریه در شماره‌های گوناگون آن و همچنین بالا بردن اطلاعات شما مخاطب گرامی به صورت طبقه‌بندی شده، صلاح بر آن دیدم که تا از ابتدایی‌ترین اطلاعات و مطالب مربوط به قسمت‌های بی شمار کامپیوترها اعم از رایانه‌های خانگی و همچنین سیستم‌های پیشرفته مورداستفاده در تشکیلات دولتی و خدماتی و همچنین ابر سیستم‌های مورداستفاده در سازمان‌های تحقیقاتی‌ای مانند ناسا و … نگارش این مقاله‌ها را آغاز کرده و تا ریز جزئیات هر موضوع با شما همراه باشم. امید است که در کنار یکدیگر دانش‌اندوزی کنیم.
- در بدیهی‌ترین تعریف خود، کامپیوتر به عنوان یک وسیله ابداعی – اختراعی شناخته می‌شود که انقلابی در نحوه پردازش اطلاعات در زندگی انسان‌ها ایجاد کرده است. اما با کمی مقدمه‌چینی به دنبال اصل مطلب هستیم:
کامپیوترها از چند عامل سازنده تشکیل شده‌اند:
- اطلاعات یا داده (Data)
- بخش سخت‌افزاری (Hardware)
- بخش نرم‌افزاری (Software)
- بخش ارتباطات (Communication)
شاید بتوان به‌جرئت بیان کرد که علت اصلی به وجود آمدن رایانه‌ها اهمیت اطلاعات و پردازش و ذخیره آنها باشد. اطلاعات یا داده‌ها در واقع حقایق یا مشاهداتی هستند که توسط کامپیوترها پردازش و ذخیره‌سازی می‌شوند. درحالی‌که بخش سخت‌افزاری رایانه با اجرای دستورالعمل‌های خاص، ذخیره و انتقال اطلاعات و داده ها را میان ورودی ها و خروجی‌ها پردازش می‌کند به صورتی که مورداستفاده کاربر قرار بگیرد. از طرفی دیگر واحد نرم‌افزار رایانه شامل برنامه‌های خود سیستم و برنامه‌های کاربردی و مورد نصب کاربرد می‌شوند که ساختار و کاربرد سخت‌افزار ها را تعریف می‌کنند. اما درباره بخش آخر یعنی بخش ارتباطات، می‌توان وجود این مسئله را در کامپیوترهای نوین مشاهده و تجربه کرد. وظیفه این بخش اشتراک اطلاعات و داده پردازش شده با دیگران کاربران رایانه است که از دستگاه‌های مختلف استفاده می‌کنند هرچند از لحاظ جغرافیایی در دسترس سیستم مبدأ باشند یا نباشند
تمام این چهاربخش اساسی به اتفاق یکدیگر مفهومی به نام معماری کامپیوتر را می‌سازند. معماری کامپیوتر در دیگر سیستم‌ها با هر نوع کاربری (برای مثال رایانه خانگی، پلی‌استیشن ها، سیستم‌های کامپیوتری که خانه‌ها یا اتومبیل‌ها را کنترل می‌کنند و …) یکسان هستند.
اما اگر بخواهیم در مبحث معماری کامپیوتر به یک نوع معماری خاص اشاره کنیم می‌توانیم ” معماری فون نویمان ” را در این زمینه فراگیرترین معماری مورداستفاده در ساخت رایانه‌ها بنامیم. در این شیوه معماری، بخش‌های اصلی رایانه به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
- واحد پردازنده مرکزی
- حافظه اصلی
- حافظه‌های ذخیره‌سازی انبوه
- بخش‌های مربوط به ورودی و خروجی
- معماری نویمان در شماره‌های دیگر نشریه به صورت گسترده مورد بحث قرار خواهد گرفت
- بعد از اشاره‌ای سطحی به معماری کامپیوتر، به نحوه سازوکار پردازش کامپیوترها می‌پردازیم. اساس کار کامپیوترها دریافت ورودی، پردازش اطلاعات و داده‌های دریافتی، تبدیل آنها به خروجی و نمایش خروجی‌ها می‌باشد. برای درک بیشتر به دو مثال پایین توجه کنید:
- زمانی که پشت سیستم خود می‌نشینید و شروع به کار می‌کنید، هر حرکت موس یا فشار دادن هر دکمه کیبورد، پیامی را به عنوان یک ورودی برای سیستم شما مخابره می‌کند. این ورودی ممکن است در روند پردازش برای استفاده‌های بعدی نیز ذخیره سازی گردد اما بعد از پردازش، یک دیتای خروجی را به شما ارائه میدهد که در صفحه نمایش ظاهر می‌شود.
اما در مثال بعدی:
- در نظر بگیرید که می‌خواهید برای ثبت نام دانشگاه وارد سایت دانشگاه شوید. ورودی شما که URL یا همان آدرس سایت مورد نظر است در این عمل از طریق موس یا تاچ پد لپ تاپ یا کیبورد وارد می‌شود. این ورودی به شکل یک پیام به کامپیوتری که حاوی برنامه سرور سایت است مخابره می‌شود. کامپیوتر مقصد با گرفتن این پیام در مسیر برگشت، فایل بارگذاری سایت را به کامپیوتر شما فرستاده و توسط مرورگر شما تفسیر شده و سپس روی مانیتور یا صفحه نمایشگر شما به عنوان خروجی ظاهر می‌شود.
با توجه به مثال‌هایی که گفته شد؛ بحثی در این بین پیش می‌آید که برای انجام چنین تراکنش‌هایی که منبع پاسخگویی به پیام ورودی یک سیستم دیگر است، انتقال دیتا و داده چگونه صورت می‌گیرد؟ و آن مفهومی به نام IT را مشخص می‌کند.
- سیستم IT یا همان فناوری اطلاعات، از دو یا چند کامپیوتر تشکیل شده است که توسط یک شبکه ارتباطی به هم متصل شده‌اند. در این سیستم واسط های شبکه، الزاماً باید دارای یک سری توافقات استاندارد باشند که به نام Protocol (پروتکل) شناخته می‌شوند و لزوم این امر آن است که پیام‌های مخابره شده توسط هر دو کامپیوتر مبدأ و مقصد قابل فهم و پردازش باشند. این پروتکل‌های موجود در شبکه‌ها بر اساس نیاز می‌توانند فرم‌های مشخصی به خود بگیرند. در مثال قبلی، برای بارگذاری اطلاعات یک سایت، HyperText Transfer Protocol(HTTP) استاندارد مخابره اطلاعات است.
در کامپیوترهایی که به صورت تکی عمل دریافت ورودی، پردازش و ارائه خروجی را انجام می‌دهند عموماً از مدل یا شیوه‌ای به نام ” ورودی –پردازش – خروجی (IPO model : Input-Process-Output model) استفاده می‌کنند. هرچند در مطالب آینده به این موضوع به صورت گسترده‌تر می‌پردازیم که چطور حتی کوچک‌ترین عمل در ارتباط چند کامپیوتر نیز طبق این شیوه صورت می‌گیرد. چرا که IPO یک ابزار ساده مهم در آنالیز سیستم‌ها و طراحی آنهاست. به این ترتیب همان‌طور که گفته شد، طبق معماری فون نویمان، یک کامپیوتر به صورت تکی شامل قسمت سخت‌افزاری، ورودی و خروجی، ذخیره سازی، برنامه‌های کاربردی و همچنین نرم افزار سیستم عامل که وظیفه نظارت و کنترل بر تمام بخش‌های مذکور را دارد، شده است.
و اما برای رسیدن به هدف اصلی نگارش این سری از مقاله‌ها بهتر است تا به صورت اختصاصی‌تر بحث درباره قسمت سخت افزاری رایانه‌ها را شروع کنیم:
- سخت افزار رایانه، جزء قابل‌لمس و فیزیکی رایانه است که از قطعات الکترونیکی و الکترومکانیکی تشکیل شده است. این اجزا در کامپیوترهای با کاربری متفاوت ممکن است با دیگر کامپیوترها فرق‌های اندکی داشته باشند اما به طور کل، رایانه‌ها دارای چند قسمت اصلی‌اند.
در این مقاله و در این قسمت، به اجزای سخت‌افزاری رایانه‌های شخصی که با آنها آشنایی بیشتری داریم می‌پردازیم تا با مرور سریع آنها، پیش‌زمینه‌ای برای مطالب آینده کسب کنیم (البته توجه شود که در شماره‌های آینده این سری از مقالات، به بررسی انواع و اقسام رایانه‌ها و کاربرد آنها پرداخته خواهد شد)
- رایانه‌های شخصی که عموماً حتی زبان فارسی با اصطلاح ” پی سی – PC (Personal Computer) ” شناخته می‌شوند، آن دسته از رایانه‌هایی هستند که به دلیل تنوع بالا، همه‌کاره بودن و همچنین قیمت پایین‌تر نسبت به سایر رایانه‌ها، بیشتر در میان مردم متداول‌اند که البته از قطعات سخت افزاری کوچک‌تر و کم مصرف تر نیز ساخته می‌شوند. قطعات سخت افزاری این کامپیوترها عموماً به شرح و تقسیم بندی زیر هستند:
- بُرد اصلی یا مادر (Mother Board)
- واحد پردازش مرکزی (Central Processing Unit – CPU)
- واحد پردازش گرافیکی (Graphics Processing Unit – GPU)
- حافظه رایانه (شامل انواع مختلف حافظه‌ها می‌شود)
- گذرگاه‌ها
- انواع کارت توسعه
- قطعات ذخیره سازی
- رسانه‌های ثابت
- رسانه‌های جداشدنی
- دستگاه‌های جانبی
- دستگاه‌های دریافت کننده ورودی
- دستگاه‌های ارائه دهنده خروجی
که البته این دسته‌بندی‌ها بسیار کلی هستند و قطعات بسیار زیادی در هر کدام از این قسمت‌ها در رایانه‌ها مشاهده می‌شوند که هر کدام وظیفه خاصی را به عهده دارند و همکاری و هماهنگی این قطعات با هم و با مجموعه نرم افزاری رایانه است که به کاربر خدمات هر چه بهتر را ارائه میدهد.
در راستای معرفی و آشنایی هر چه بیشتر و تکمیلی‌تر قسمت‌های مختلف رایانه‌ها در شماره‌های بعدی مقاله با من همراه باشید.
- در شماره‌های بعدی:
- بررسی معماری به شیوه فون نویمان
- بررسی انواع و اقسام رایانه‌ها و کاربرد آنها
- تشریح و توضیح قطعات مختلف سخت‌افزارها به صورت تک به تک با آرزوی موفقیت و سلامتی
