مقاله واحد سیستم

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله واحد سیستم دارای ۲۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله واحد سیستم  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله واحد سیستم،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله واحد سیستم :

یکی از قسمت های اساسی سخت افزار رایانه واحد سیستم است قسمت های مختلف واحد سیستم از قبیل :برد اصلی / ریزپردازنده /حافظه اصلی کارت های توسعه و غیره است .

برد اصلی ((mother board

یکی از مهمترین سخت‌افزارهای تشکیل دهندهء یک کامپیوتر که ارتباط تمامی سخت‌افزارها توسط آن انجام می‌شود Mother Board است. Mother Board یک برد الکترونیکی است که از تعداد زیادی المان الکترونیکی تشکیل شده و معمولاً دارای یک IC یا مدارمجتمع اصلی و تعدادی IC جانبی برای پردازش سخت‌افزارها است.
Mother Boardها دارای محل‌‌های متعددی برای اتصالات خاص هستند، معمولاً این اتصالات دارای اشکال منحصر به فرد و مشخصی هستند و امکان جابجایی در اتصالات وجود ندارد.
کارتها یا بردهای الکترونیکی، چاپگر، صفحه کلید و ماوس همگی به برد اصلی وصل می‌شوند و مهمتر از همه CPU که روی Mother Board سوار می‌شود.
نحوه اتصالات هر یک از قطعات متفاوت است، عده‌ای از طریق درگاهها یا port ها ، برخی از طریق شیارهای توسعه یا Slot ها و بعضی به وسیله کابلها متصل می‌شوند. البته لازم به ذکر است که اتصالات به دو شکل داخلی و خارجی وجود دارند، اتصالات داخلی به قطعات Internal مربوط است که داخل Case قرار می‌گیرند و اتصالات خارجی به قطعات External مربوط است که از بیرون Case به مادر برد متصل می‌شوند.

اتصالات داخلی عبارتند از :
محل سوار شدن CPU
محل قرارگیری RAM
اتصالات IDE
محل اتصال Floppy
محل اتصال کابل برق
محل اتصال سیم‌های Case
شیارهای توسعه یا Slot
پین‌های اتصالی USB
پین‌های اتصال کابل Audio
که اکنون به توضیح هر کدام می پردازیم .
محل سوار شدن CPU، بستگی به نوع Suport یا پشتیبانی Mother Board از CPU دارد . مثلاً در صورتی‌که Mother Board ،یک CPU از نوع Intel Pentium 4 را Suport نماید، محل سوارشدن CPU از نوع Socket 478 بوده و در صورتی‌کهMother board یک CPU از نوع AMD Athlon را Suport نماید ، این محل از نوع Socket A خواهد بود، برخی از Mother Boardها دارای ۲ یا ۴ محل برای سوار کردن CPU هستند، از این نوع Mother Boardها معمولا در کامپیوتر های Server استفاده می‌شود. برای قرار دادن CPU روی Mother Board ، ابتدا دسته متحرک جانبی را بالا آورده سپس تراشه CPU را با توجه به لبه‌ء برش خورده و فلش موجود، که در یکی از چهار گوشهء آن قراردارد ، روی محل مورد نظر قرار می‌دهیم و سپس دسته متحرک را به سمت پایین آورده تا در جای خود قرار گرفته و پایه‌های CPU را محکم کند. فراموش نکنیم که Fan مربوط به CPU را روی آن قرار داده و پایه‌های آن را در جای خود محکم نموده و سیم برق آن‌ را نیز در محل تعیین شده بر روی Mother Board وصل‌کنیم.
محل قرارگیری RAM، که به آن بانک RAM می گویند نوعی شیار است، که بستگی به پشتیبانی مقدار RAM و نوع آن دارد. Mother Boardهای قدیمی‌تر دارای شیارهای کوتاهتری بودند که اصطلاحاً SIMM نامیده می‌شدند. ولی Mother Board های امروزی دارای دو نوع شیار هستند، یک نوع برای قرارگیری RAMهای SDR و نوع دیگر برای قرارگیری RAMهای DDR. سمت قرارگیری RAM روی Mother Board ، از محل وجود شکافهای روی RAM و برجستگی‌های داخل شیار مشخص می‌گردد. برای قرار دادن RAM روی Mother Board دسته‌های موجود در دو سر شیار را باز کرده و RAM را در امتداد عمود به سمت پایین به صورت اله کلنگی فشار می‌دهیم تا در جای خود قرار گیرد و دسته‌ها بسته شوند.
اتصالات IDE، محل اتصال کابل اطلاعات درایوها به کامپیوتر است . درایوهای دیسک‌سخت یا HardDisk ، DVDROM، CD-Writer، CDROM و دیگر درایوهای از این نوع معمولا بوسیله این اتصالات به Mother Board متصل می‌شوند. محل اتصال این کابلها به شکل مستطیلی است که دارای ۴۰ پین یا پایه می‌باشد. این پین‌ها در دو ردیف قرار دارند و معمولاً یک پین در وسط پینها وجود ندارد، که تعداد آنها را به ۳۹ پین می‌رساند .
معمولا روی هر Mother Board دو اتصال یا port IDE وجود دارد و به هر کدام دو وسیله یا Device یا درایو متصل می‌شود. همانطور که متوجه شدید معمولا چهار سخا افزار از این طریق به mother board متصل می شود. نام این چهار وسیله از نظر Mother Board و به ترتیب اولویت عبارتند از :
IDE یک شامل :
IDE Primary Master
IDE Primary Slave
IDE دو شامل :
IDE Secondary Master
IDE Secondary Slave
محل اتصال Floppy مشابه با محل اتصال کابل IDE بوده ولی دارای پین‌های کمتر و اندازه کوچکتری می‌باشد، تعداد پین‌ها در این نوع اتصال ۳۳ پین است. به این کابل نیز دو درایو فلاپی متصل می‌شود که اولی با نام درایو A و دومی با نام درایو B شناخته می‌شوند. خوب است بدانیم در صورت اتصال برعکس این کابل در یک یا دو سر آن، چراغ درایو فلاپی به طور مداوم روشن خواهد ماند.
محل اتصال کابل برق که از Power یا منبع تغذیه Case به Mother Board متصل می‌شود، شامل۲۰ رشته سیم می‌باشد که ازدو دسته سیم ۱۰ تایی تشکیل شده است. در کامپیوترهای قدیمی‌تر این دو دسته از یکدیگر مجزا بودند. ولی در کامپیوترهای امروزی متصل و به صورت یک سوکت ۲۰ رشته‌ای می‌باشند .

البته در کامپیوترهای Intel P4، یک کابل چهار رشته‌ای نیز وجود دارد که به Mother Board متصل می‌شود و در صورت عدم اتصال آن، کامپیوتر قادر به راه‌اندازی یا Boot شدن نخواهد بود.
محل اتصال سیم‌های Case روی Mother Board به منظور ارتباط مادربرد با Case در نظر گرفته شده اند . این سیمها عبارتند از :
سیم روشن و خاموش سیستم برای روشن یا خاموش کردن چراغ مربوطه بر روی کیس
سبم هارد دیسک برای روشن و خاموش شدن چراغ هارد دیسک در روی کیس به عنوان تبادل اطلاعات در هارد
سیم reset برای فعال نمودن این کلید بر روی کیس
سیم بلندگوی داخلی سیستم
شیارهای توسعه یا Slot ها نیز محل‌هایی برای سوار نمودن بردهای الکترونیکی افزودنی به کامپیوتر هستند. بر روی این شیارها می‌توان، انواع کارت صدا ، کارت گرافیک ، مودم ، کارت شبکه ، کارت تلویزیون، کارت ماهواره و دیگر بردها از این نوع را سوار نمود. در کامپیوترهای امروزی سه نوع Slotها مشاهده می‌شوند که عبارتند از :
ISA
PCI
AGP
ISA ؛ مخفف Industry Standard Architecture بوده و یک شیار بلند است، که معمولاً به رنگ مشکی بوده و توسط یک لبه از داخل به دو قسمت مساوی تقسیم شده‌است، این شیار قدیمی‌ترین Slot روی Mother Boardهای امروزی است. در حال حاضر و در صورت وجود این شیار روی یک Mother Board ، کارتهای صدا یا گرافیک قدیمی روی آن سوار می‌شوند.
PCI ؛ مخفف Peripheral component Interconnect بوده و یک شیار معمولاً سفید رنگ است، که توسط لبه‌ای از داخل به دو قسمت نامساوی تقسیم شده است، این شیار مرسوم‌ترین Slot امروزی است و نسبت به شیار ISA ، دارای سرعت بیشتری می‌باشد. تقریباً تمامی بردهای جدید، به جز کارت گرافیک روی این شیار قابل نصب و اتصال هستند. از این نوع شیار حداقل یک عدد بر روی Mother Boardها قرار دارد و حتی ممکن است که یک Mother board دارای ۵ پورت PCI نیز باشد .
AGP ؛ مخفف Accelerated Graphics Port بوده و جدیدترین و پرسرعت‌ترین Slot حال حاضر می‌باشد، که معمولاً با رنگ قهوه‌ای مشخص می‌شود. این Slot از لحاظ سرعت با علامت ۱x، ۲x، ۴x و ۸x شناخته شده و متناسب با سرعت کارت سوار شده بر روی آن که یک کارت گرافیک می‌باشد، تنظیم می‌شود. از این نوع شیار معمولاً تنها یک عدد روی Mother Boardها وجود دارد.

پین‌های اتصالی USB یکی دیگر از اتصالات داخلی کامپیوتر محسوب می‌شود. این پین‌ها در دو ردیف ۴ و ۵ تایی قرار دارند.

پین‌های اتصال کابل (CD-RW)، که یک سیم ۴ رشته‌ای را بطور مستقیم، از CD Drive به Mother Board های دارای کارت صدای On board متصل می‌نماید. وجود این کابل باعث می‌شود تا کاربر بتواند از صدای CD موسیقی Audio که درداخل CD Drive قرار دارد به صورت مستقل از هر نرم افزاری استفاده نماید .

در پشت Case نیز اتصلاتی وجود دارد که به شکل‌های منحصر به فردی به چشم می‌خورند، اما نوع چیدمان و قرارگیری آنها در Mother Boardهای مختلف، متفاوت است. با معرفی آنها شما نیز می‌توانید به راحتی آنها را از یکدیگر تشخیص دهید . این اتصالات عبارتند از :
اتصلات PS2
اتصال سریال یا Com
اتصال LPT1
اتصال Game یا Midi
و اتصالات صدا
یک اتصال PS2 به رنگ بنفش برای متصل نمودن صفحه کلید است .. اتصال PS2 به شکل دایره و دارای ۶ پین ورودی می‌باشد و برجستگی چهارگوش روی کابل PS2 باعث می‌شود که کاربر برای اتصال کابل به درگاه PS2 دچار اشتباه نشود.
یک اتصال PS2 نیز برای نیز اتصال ماوس در کامپیوترهای امروزی وجود دارد، که کاملاً شبیه به اتصال صفحه‌کلید است، با این تفاوت که معمولاً سبز رنگ می‌باشد. البته تفاوت اصلی در اینجاست که هنگام نگاه کردن به پشت Case ، محل اتصال ماوس در سمت راست و محل اتصال صفحه‌کلید در سمت چپ وجود دارد.

اتصال سریال یا Com، یک نوع درگاه است که برای چندین اتصال مختلف به کار می‌رود. این درگاه در گذشته عمدتاً برای اتصال ماوس استفاده می‌شد و پس از آن اغلب برای اتصال Modemهای External و یا وسایل خاص، مورد استفاده قرار می‌گیرد. Com معمولاً به صورت ۲ درگاه کنار هم در پشت کامپیوترها وجود دارد. درگاه Com از ۹ پین که در دو ردیف ۵ و ۴ تایی چیده شده است تشکیل می‌شود. به این دو درگاه Com2, Com1 می‌گویند، Com4 , Com3 نیز معمولاً به صورت مجازی برای اتصال مودم‌های Internal وجود دارند. البته برخی از MotherBoardها تنها دارای یک درگاه Com می باشند .

اتصال LPT1، port یا درگاهی با ۲۵ پین ورودی است، که در دو ردیف ۱۲ و ۱۳ تایی قرار دارند. از این درگاه معمولاً برای وصل نمودن چاپگریا اسکنر استفاده می‌شود . البته دیگر استفاده این درگاه اتصال قفل‌های سخت‌افزاری به آن است. این درگاه معمولاً با رنگ صورتی یا قرمز دیده می‌شود.

اتصال Game/MIDI، درگاهی است با ۱۵ پین ورودی که برای اتصال دستهبازی یا Joystick استفاده می‌شود. البته این Port جزئی از کارت صدا است ولی در Mother Boardهایی که کارت‌ صدای آنها به‌صورت Onboard میباشد، می‌توان آنرا در پشت کامپیوتر دید. این درگاه معمولاً با رنگ زرد مشخص می‌شود.

اتصالات صدا که به دلیل Onboard بودن کارت صدا بین اتصالات Mother Board دیده می‌شود ، معمولا سه‌تا هستند که هر سه به وسیله یک فیش متوسط به Speaker، رادیوپخش و میکروفن متصل می‌شوند.

اجزای دیگری نیز روی یک MainBoardقرار دارد که اکنون به توضیح انها می پردازیم :
Bios،که مخفف Basic input/output system بوده و یک مدار مجتمع یا IC است که کامپیوتر برای راه‌اندازی اولیه و قبل از بارگذاری سیستم عامل، از آن استفاده می‌کند. در Bios اطلاعاتی راجع به سخت‌افزارهای متصل و تنظیماتی راجع به ساعت کامپیوتر و دیگر ابزار ها و سخت‌افزارها قرار دارد که می‌توان اطلاعات آن را به نوعی تغییر داد. گفتنی است که Bios یک حافظه از نوع E2PROM است که فقط اطلاعات از روی آن خوانده می شود .
باطری Bios، یک باطری با طول عمر زیادی در ۵ سال است، که از آن برای نگهداری اطلاعات روی Bios استفاده می‌شود. در کامپیوترهای قدیمی‌تر برای Reset کردن و برنامه‌ریزی دوباره Bios، باطری آن را برداشته و پس از مدتی در جای خود قرار می‌دادند، اما در Mother Boardهای جدید یک jumper و یا اتصال دو Pin پین باعث Reset شدن Bios و بارگذاری اطلاعات قبلی و پیش فرض آن می شود .
یکی از اجزای دیگری که بارها دیده‌ایم Chipset است. این کلمه عنوانی است برای مدارات مجتمعی که اصولاً هسته‌های مرکزی یک MotherBoard را تشکیل می دهند . البته اغلب Mother Boardها یک Chipset اصلی دارند، که ساخت کارخانه‌های مختلف و البته معروفی است. برخی از این کارخانه‌ها عبارتند از Solteck, MSI, ALI, VIA, GIGA, Intel, Abit .

اکنون که ارائه توضیحات فنی mother board به اتمام رسید به توضیح مطالبی که در هنگام خرید یک mother board مهم می باشد بپردازیم .
اولین موضوع در مورد خرید یک MainBoard سازگاری و پشتیبانی آن از نوع و سرعت CPU است. با توجه به مطالب گفته شده در مورد نوع Socketها برای بارگذاری CPU ، باید نوع MainBoard را انتخاب نمود که به این سوکتها معمولا Zif Socket می گویند . مثلاً اگر شما یک CPU ازنوع Sempron انتخاب نمودید، باید مادر بوردی انتخاب نمایید، که اولاً CPU را بتوان روی آن سوار نمود، یعنی محل نصب پردازنده از نوع Socket 7 باشد و دوماً پهنای باند سرعت انتقال اطلاعات CPU و MainBoard با هم سازگاری داشته باشند. یکی از راه‌های مناسب برای انتخاب یک MainBoard مناسب مراجعه به WebSite شرکت سازندهء CPU ، ودریافت نام و مدل بهترین MainBoard از نظر شرکت مذکور می‌باشد.
پس از انتخاب نوع MainBoard از لحاظ نوع CPU ، نوبت به دیگر مشخصات یک MainBoard می‌رسد، که یک به یک به آنها می‌پردازیم :
۱- پشتیبانی نهایی CPU ؛ که عبارتست از بهترین CPU ، با بالاترین سرعت، که MainBoard پشتیبانی می‌کند. به عنوان مثال شما یک CPU با سرعت ۲۴GHz انتخاب‌نموده‌اید، اما بهتر است مادر بوردی انتخاب‌نمایید که بتواند یک پردازنده با سرعت ۳۰GHz را نیز پشتیبانی‌کند، زیرا دراین‌‌صورت اگر بعدها به فکر ارتقاء سیستم خود بیافتید، کافی است تنها CPU کامپیوتر خود را تعویض نموده تا سرعت سیستم خود را افزایش دهید .
موضوع بعدی، نوع جایگاه RAM یا بانک Ram و سرعت انتقال اطلاعات RAM در MainBoard است. در این مورد باید دقت شود، که MainBoard چه نوعی از RAM را پشتیبانی می‌کند؟ DDR یا SDR . همچنین مهم است که یک MainBoard از چه میزان BUS برای RAM پشتیبانی ‌کند؟ . این مقدار برای RAMهای SDR در رنجِ ۶۶، ۱۰۰ و ۱۳۳ مگا هرتز و برای RAMهای DDR در محدودهء ۲۶۶، ۳۳۳ ، ۴۰۰ و ۵۳۳ مگا هرتز می باشد . که البته هرچه این میزان بیشتر باشد سرعت کامپیوتر بیشتر خواهد‌بود. گفتنی است جدیدترین مادر برد های امروزی ، قابلیت پشتیبانی از Ram های DDR2 را داراست.
نکته دیگر پهنای باند انتقال اطلاعات در MainBoard است، که اصطلاحاً به آن FSB گویند. این پهنای باند برای انتقال اطلاعات بین سخت افزارهای تعبیه شده در داخل MainBoard است، که می‌توان آنرا با مقادیری مانند ۲۶۶، ۳۰۰، ۳۳۳، ۴۰۰، ۵۳۳ و ۸۰۰ مگا هرتز مشاهده نمود. البته به تازگی شرکت Intel یک تراشه برای پشتیبانی از بردهای اصلی با FSB معادل ۱۰۶۶ تولیدنموده‌است.
علاوه بر نکات گفته شده ، نوع و تعداد Slotهای روی MainBoard نیز حائز اهمیت است، بدین شکل که بهتر است تا تعداد Slotها طوری باشد که علاوه بر رفع نیاز ما، حداقل یک یا دو Slot نیز برای نیازهای بعدی خالی بماند. مثلاً اگر ما از کارت یا برد الکترونیکی استفاده می‌کنیم، که روی شیار ISA نصب می‌شود، MainBoard انتخابی، حتماً باید دارای این شیار باشد.
نکته مهم دیگر وجود شیار AGP روی MainBoard و داشتن سرعت مناسب است. اهمیت این مسئله در این است که در حال حاضر تقریبا تمام کارتهای گرافیک پرقدرت موجود در بازار بر روی این شیار نصب می‌شوند . البته سرعت این شیار هرچه بیشتر باشد ، چون می‌تواند از کارتهای گرافیک کم سرعت‌تر نیز پشتیبانی‌کند، مفیدتر خواهد بود.
همچنین بسیار مهم است که یک MainBoard امروزی درگاه USB و USB2 داشته باشد، زیرا همانطور که می‌دانید بسیاری از وسایل و ابزارهای جانبی، مانند دوربین‌های فیلم‌برداری و عکاسی دیجیتال، چاپگرها، اسکنرها و بسیاری دیگر از این دست، به این درگاه متصل می‌شوند، پس بهتر است که مادر برد ما دارای این درگاه نیز باشد .
همچنین ممکن است روی جعبه MainBoard ، چند نوشته برجسته و مشخص دیگر نیز مشاهده شود. کلمه Dual Bios یکی از آنهاست. وجود این مشخصه بدین‌معنی است که MainBoard موجود دارای دو Bios است. یکی برای استفاده عادی است و دیگری به عنوان BackUp . Bios دوم هنگامی استفاده می‌شود که به هر علتی ، Bios اول دچار مشکل حادی گردد و یا مشکلی ناهنجار برای آن به وجود آید. البته از این امکان به عنوان یک انقلاب! در ساخت MainBoard ها یاد ‌شده است.
گزینه دیگری که ممکن است به چشم بخورد، EasyTune و یا چیزی مشابه آن است. این واژه به معنی وجود یک نرم‌افزار برای دریافت گزارش و ایجاد کنترل روی MainBoard است، که البته در محیط Windows قابل استفاده می‌باشد.
و فراموش نکنیم که ، چه خوب است به گارانتی هر سخت افزاری که می‌خریم، توجه کنیم

پردازنده
کامپیوتری که هم اکنون بکمک آن در حال مشاهده و مطالعه این صفحه هستید ، دارای یک ریزپردازنده است . ریزپردازنده بمنزله مغز در کامپیوتر است. تمام کامپیوترها اعم از کامپیوترهای شخصی ، کامپیوترهای دستی و ; دارای ریزپردازنده می باشند. نوع ریزپردازنده استفاده شده در یک کامپیوتر می تواند متفاوت باشد ولی تمام آنها عملیات یکسانی را انجام خواهند داد.

تاریخچه ریزپردازنده ها
ریزپردازنده که CPU هم نامیده می گردد، پتانسیل های اساسی برای انجام محاسبات و عملیات مورد نظر در یک کامپیوتر را فراهم می نماید. ریزپردازنده از لحاظ فیزیکی یک تراشه است . اولین ریزپردازنده در سال ۱۹۷۱ و با نام Intel 4004 معرفی گردید. ریزپردازنده فوق چندان قدرتمند نبود و صرفا” قادر به انجام عملیات جمع و تفریق چهار بیتی بود. نکته مثبت پردازنده فوق، استفاده از صرفا” یک تراشه بود.قبل از آن مهندسین و طراحان کامپیوتر از چندین تراشه و یا عصر برای تولید کامپیوتر استفاده می کردند.
اولین ریزپردازنده ای که بر روی یک کامپیوتر خانگی نصب گردید ، ۸۰۸۰ بود. پردازنده فوق هشت بیتی و بر روی یک تراشه قرار داشت . این ریزپردازنده در سال ۱۹۷۴ به بازار عرضه گردید.اولین پردازنده ای که باعث تحولات اساسی در دنیای کامپیوتر شد ، ۸۰۸۸ بود. ریزپردازنده فوق در سال ۱۹۷۹ توسط شرکت IBM طراحی و اولین نمونه آن در سال ۱۹۸۲ عرضه گردید. وضعیت تولید ریزپردازنده توسط شرکت های تولید کننده بسرعت رشد و از مدل ۸۰۸۸ به ۸۰۲۸۶ ، ۸۰۳۸۶ ، ۸۰۴۸۶ ، پنتیوم ، پنتیوم II ، پنتیوم III و پنتیوم ۴ رسیده است . تمام پردازنده های فوق توسط شرکت اینتل و سایر شرکت های ذیربط طراحی و عرضه شده است . پردازنده های پنتیوم ۴ در مقایسه با پردازنده ۸۰۸۸ عملیات مربوطه را با سرعتی به میزان ۵۰۰۰ بار سریعتر انجام می دهد!.
درون یک پردازنده
بمنظورآشنائی با نحوه عملکرد پردازنده لازم است، نگاهی به درون یک ریزپردازنده داشته و با منطق نحوه انجام عملیات بیشتر آشنا شویم. یک ریزپردازنده مجموعه ای از دستورالعمل ها را اجراء می کند. دستورالعمل های فوق ماهیت و نوع عملیات مورد نظر را برای پردازنده مشخص خواهند کرد. با توجه به نوع دستورالعمل ها ، یک ریزپردازنده سه عملیات اساسی را انجام خواهد داد :
۱ – یک ریزپردازنده با استفاده از واحد منطق و حساب خود (ALU) قادر به انجام عملیات محاسباتی نظیر: جمع ، تفریق، ضرب و تقسیم است. پردازنده های جدید دارای پردازنده های اختصاصی برای انجام عملیات مربوط به اعداد اعشاری می باشند.
۲ – یک ریزپردازنده قادر به انتقال داده از یک محل حافظه به محل دیگر است .
۳ – یک ریزپردازنده قادر به اتخاذ تصمیم ( تصمیم گیری ) و پرش به یک محل دیگر برای اجرای دستورالعمل های مربوطه بر اساس تصمیم اتخاذ شده است .
شکل زیر یک پردازنده ساده را نشان می دهد.

پردازنده فوق دارای :
یک گذرگاه آدرس (Address Bus) است که قادر به ارسال یک آدرس به حافظه است ( گذرگاه فوق می تواند ۸ ، ۱۶ و یا ۳۲ بیتی باشد)
یک گذرگاه داده (Data Bus) است که قادر به ارسال داده به حافظه و یا دریافت داده از حافظه است (گذرگاه فوق می تواند ۸ ، ۱۶ و یا ۳۲ بیتی باشد)
یک خط برای خواندن (RD) و یک خط برای نوشتن (WR) است که آدرسی دهی حافظه را انجام می دهند. آیا قصد نوشتن در یک آدرس خاص وجود داشته و یا مقصود، خواندن اطلاعات از یک آدرس خاص حافظه است؟
یک خط Clock که ضربان پردازنده را تنظیم خواهد کرد.
یک خط Reset که مقدار ” شمارنده برنامه ” را صفر نموده و یا باعث اجرای مجدد یک فرآیند می گردد.
فرض کنید پردازنده فوق هشت بیتی بوده واز عناصر زیر تشکیل شده است:
– ریجسترهای A,B,C نگاهدارنده هائی بوده که از فلیپ فلاپ ها ساخته شده اند.
– Address Latch مشابه ریجسترهای A,B,C است .
– شمارنده برنامه (Program Counter) نوع خاصی از یک نگهدارنده اطلاعات است که قابلیت افزایش بمیزان یک و یا پذیرش مقدار صفر را دارا است
– واحد منطق و حساب (ALU) می تواند یک مدار ساده جمع کننده هشت بیتی بوده و یا مداری است که قابلیت انجام عملیات جمع ، تفریق ، ضرب و تقسیم را دارا است .
– ریجستر Test یک نوع خاص نگاهدارنده بوده که قادر به نگهداری نتایج حاصل از انجام مقایسه ها توسط ALU است .ALU قادر به مقایسه دو عدد وتشخیص مساوی و یا نامساوی بودن آنها است . ریجستر Test همچنین قادر به نگهداری یک Carry bit ( ماحصل آخرین مرحله عملیات جمع) است . ریجستر فوق مقادیر مورد نظر را در فلیپ فلاپ ها ذخیره و در ادامه Instruction Decoder “تشخیص دهنده دستورالعمل ها ” با استفاده از مقادیر فوق قادر به اتخاذ تصمیمات لازم خواهد بود.
– همانگونه که در شکل فوق ، مشاهده می گردد از شش ” ۳-State” استفاده شده که به آنها “tri-State buffers” می گویند. بافرهای فوق قادر به پاس دادن مقادیر صفر و یا یک و یا قطع خروجی مربوطه می باشند.. این نوع بافرها امکان ارتباط چندین خروجی را از طریق یک Wire فراهم می نمایند. در چنین حالتی فقط یکی از آنها قادر به انتقال ( حرکت ) صفر و یا یک بر روی خط خواهد بود.
– ریجستر Instruction و Instruction Decoder مسئولیت کنترل سایر عناصر را برعهده خواهند داشت . بدین منظور از خطوط کنترلی متفاوتی استفاده می گردد. خطوط فوق در شکل فوق نشان داده نشده اند ولی می بایست قادر به انجام عملیات زیر باشند:
– به ریجستر A اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ریجستر B اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ریجستر C اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ” شمارنده برنامه ” اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ریجستر Address اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ریجستر Instruction اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ” شمارنده برنامه ” اعلام نماید که مقدار خود را افزایش دهد.
– به ” شمارنده برنامه ” اعلام نماید که مقدار خود را صفر (Reset) نماید.
– به واحد منطق و حساب نوع عملیاتی را که می بایست انجام گیرد، اعلام نماید.
– به ریجستر Test اعلام نماید که بیت های ماحصل عملیات ALU را در خود نگاهدارد.
– فعال نمودن خط RD ( خواندن )
– فعال نمودن خط WR(نوشتن

حافظه
حافظه با هدف ذخیره سازی اطلاعات ( دائم ، موقت ) در کامپیوتر استفاده می گردد. از انواع متفاوتی حافظه درکامپیوتر استفاده می گردد .
RAM
ROM
Cache
Dynamic RAM
Static RAM
Flash Memory
Virtual Memory
Video Memory
BIOS
استفاده از حافظه صرفا” محدود به کامپیوترهای شخصی نبوده و در دستگاههای متفاوتی نظیر : تلفن های سلولی، PDA ، رادیوهای اتومبیل ، VCR ، تلویزیون و ; نیز در ابعاد وسیعی از آنها استفاده بعمل می آید.هر یک از دستگاههای فوق مدل های متفاوتی از حافظه را استفاده می نمایند.
مبانی اولیه حافظه
با اینکه می توان واژه ” حافظه ” را بر هر نوع وسیله ذخیره سازی الکترونیکی اطلاق کرد، ولی اغلب از واژه فوق برای مشخص نمودن حافظه های سریع با قابلیت ذخیره سازی موقت استفاده بعمل می آید. در صورتیکه پردازنده مجبور باشد برای بازیابی اطلاعات مورد نیاز خود بصورت دائم از هارد دیسک استفاده نمائد، قطعا” سرعت عملیات پردازنده ( با آن سرعت بالا) کند خواهد گردید. زمانیکه اطلاعات مورد نیاز پردازنده در حافظه ذخیره گردند، سرعت عملیات پردازنده از بعد دستیابی به داده های مورد نیاز بیشتر خواهد گردید. از حافظه های متعددی بمنظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می گردد.

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می گردد ، محموعه متنوعی ازانواع حافظه ها وجود دارد . پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبی فوق به آنها دستیابی پیدا خواهد کرد. زمانیکه در سطح حافظه های دائمی نظیر هارد و یا حافظه دستگاههائی نظیر صفحه کلید، اطلاعاتی موحود باشد که پردازنده قصد استفاده از آنان را داشته باشد ، می بایست اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرند. در ادامه پردازنده اطلاعات و داده های مورد نیاز خود را در حافظه Cache و دستورالعمل های خاص عملیاتی خود را در ریجسترها ذخیره می نماید.
تمام عناصر سخت افزاری ( پردازنده، هارد دیسک ، حافظه و 😉 و عناصر نرم افزاری ( سیستم عامل و;) بصورت یک گروه عملیاتی بکمک یکدیگر وظایف محوله را انجام می دهند . بدون شک در این گروه ” حافظه ” دارای جایگاهی خاص است . از زمانیکه کامپیوتر روشن تا زمانیکه خاموش می گردد ، پردازنده بصورت پیوسته و دائم از حافظه استفاده می نماید. بلافاصله پس از روشن نمودن

کامپیوتر اطلاعات اولیه ( برنامه POST) از حافظه ROM فعال شده و در ادامه وضعیت حافظه از نظر سالم بودن بررسی می گردد ( عملیات سریع خواندن ، نوشتن ) .در مرحله بعد کامپیوتر BIOS را ازطریق ROM فعال خواهد کرد. BIOS اطلاعات اولیه و ضروری در رابطه با دستگاههای ذخیره سازی، وضعیت درایوی که می بایست فرآیند بوت از آنجا آغاز گردد، امنیت و ; را مشخص می نماید. در مرحله بعد سیستم عامل از هارد به درون حافظه RAM استفرار خواهد یافت . بخش های

مهم و حیاتی سیستم عامل تا زمانیکه سیستم روشن است در حافظه ماندگار خواهند بود. در ادامه و زمانیکه یک برنامه توسط کاربر فعال می گردد، برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار یک برنامه در حافظه و آغاز سرویس دهی توسط برنامه مورد نظر در صورت ضرورت فایل های مورد نیاز برنامه فوق، در حافظه مستفر خواهند شد.و در نهایت زمانیکه به حیات یک برنامه خاتمه داده می شود (Close) و یا یک فایل ذخیره می گردد ، اطلاعات بر روی یک رسانه

ذخیره سازی دائم ذخیره و نهایتا” حافظه از وجود برنامه و فایل های مرتبط ، پاکسازی ! می گردد.
همانگونه که اشاره گردید در هر زمان که اطلاعاتی ، مورد نیاز پردازنده باشد، می بایست اطلاعات درخواستی در حافظه RAM مستقر تا زمینه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده ، پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جدید در حافظه یک سیکل کاملا” پیوسته بوده و در اکثر کامپیوترها سیکل فوق ممکن است در هر ثانیه میلیون ها مرتبه تکرار گردد.

نیاز به سرعت دلیلی بر وجود حافظه های متنوع
چرا حافظه در کامپیوتر تا بدین میزان متنوع و متفاوت است ؟ در پاسخ می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

پردازنده های با سرعت بالا نیازمند دستیابی سریع و آسان به حجم بالائی از داده ها بمنظور افزایش بهره وری و کارآئی خود می باشند.. در صورتیکه پردازنده قادر به تامین و دستیابی به داده های مورد نیاز در زمان مورد نظر نباشد، می بایست عملیات خود را متوقف و در انتظار تامین داده های مورد نیاز باشد. پردازند ه های جدید وبا سرعت یک گیگا هرتز به حجم بالائی از داده ها (

میلیارد بایت در هر ثانیه ) نیاز خواهند داشت . پردازنده هائی با سرعت اشاره شده گران قیمت بوده و قطعا” اتلاف زمان مفید آنان مطلوب و قابل قبول نخواهد بود. طراحان کامپیوتر بمنظور حل مشکل فوق ایده ” لایه بندی حافظه ” را مطرح نموده اند. در این راستا از حافظه های گران قیمت با

میزان اندک استفاده و از حافظه های ارزان تر در حجم بیشتری استفاده بعمل می آید. ارزانترین حافظه متدواول ، هارد دیسک است . هارد دیسک یک رسانه ذخیره سازی ارزان قیمت با توان ذخیره سازی حجم بالائی از اطلاعات است . با توجه به ارزان بودن فضای ذخیره سازی اطلاعات بر روی هارد، اطلاعات مورد نظر بر روی آنها ذخیره و با استفاده از روش های متفاوتی نظیر : حافظه مجازی می توان بسادگی و بسرعت بدون نگرانی از فضای فیزیکی حافظه RAM ، از آنها استفاده نمود.

حافظه RAM سطح دستیابی بعدی در ساختار سلسله مراتبی حافظه است . اندازه بیت یک پردازنده نشاندهنده تعداد بایت هائی از حافظه است که در یک لحظه می توان به آنها دستیابی داشت. مثلا” یک پردازنده شانزده بیتی ، قادر به پردازش دو بایت در هر لحظه است . مگاهرتز واحد سنجش سرعت پردازش در پردازنده ها است و معادل “میلیون در هر ثانیه” است . مثلا” یک کامپیوتر ۳۲ بیتی پنتیوم iii با سرعت ۸۰۰-MHz ، قادر به پردازش چهار بایت بصورت همزمان و ۸۰۰

میلیون بار در ثانیه است . حافظه RAM بتنهائی دارای سرعت مناسب برای همسنگ شدن با سرعت پردازنده نیست . بهمین دلیل است که از حافظه های Cache استفاده می گردد. بدیهی است هر اندازه که سرعت حافظه RAM بالا باشد مطلوب تر خواهد بود.اغلب تراشه های مربوطه امروزه دارای سرعتی بین ۵۰ تا ۷۰ Nanoseconds می باشند. سرعت خواندن و یا نوشتن در حافظه ارتباط مستقیم با نوع حافظه استفاده شده دارد .در این راستا ممکن است از حافظه های

DRAM,SDRAM,RAMBUS استفاده گردد. سرعت RAM توسط پهنا و سرعت Bus ، کنترل می گردد. پهنای Bus ، تعداد بایتی که می تواند بطور همزمان برای پردازنده ارسال گردد را مشخص و سرعت BUS به تعداد دفعاتی که می توان یک گروه از بیت ها را در هر ثانیه ارسال کرد اطلاق می گردد. سیکل منظم حرکت داده ها از حافظه بسمت پردازنده را Bus Cycle می گویند مثلا” یک Bus با وضعیت : ۱۰۰MHz و ۳۲ بیت، بصورت تئوری قادر به ارسال چهار بایت به پردازنده و یکصد میلیون مرتبه در هر ثانیه است . در حالیکه یک BUS شانرده بیتی ۶۶MHZ بصورت تئوری قادر به ارسال دو بایت و ۶۶ میلیون مرتبه در هر ثانیه است . با توجه به مثال فوق مشاهده می گردد که با تغییر پهنای BUS از شانزده به سی و دو و سرعت از ۶۶MHz به ۱۰۰MHz سرعت ارسال داده برای پردازنده سه برابر گردید.
ریجستر و Cache
با توجه به سرعت بسیار بالای پردازنده حتی در صورت استفاده از Bus عریض وسریع همچنان مدت زمانی طول خواهد کشید تا داده ها از حافظه RAM برای پردازنده ارسال گردند. Cache با این هدف طراحی شده است که داده های مورد نیاز پردازنده را که احتمال استفاده از آنان بیشتر است ، در دسترس تر قرار دهد . عملیات فوق از طریق بکارگیری مقدار اندکی از حافظه Cache که Primary و یا Level 1 نامیده می شود صورت می پذیرد. ظرفیت حافظه های فوق بسیار اندک بوده و از دو کیلو بایت تا شصت و چهار کیلو بایت را، شامل می گردد. نوع دوم Cache که Secodray و یا level 2 نامیده می شود بر روی یک کارت حافظه و در مجاورت پردازنده قرار می گیرد. این نوع Cache دارای یک ارتباط مستقیم با پردازنده است. یک مدار کنترل کننده اختصاصی بر روی برد اصلی که ” کنترل کننده L2 ” نامیده می شود مسئولیت عملیات مربوطه را برعهده خواهد گرفت . با توجه به نوع پردازنده ، اندازه حافظه فوق متغیر بوده و دارای دامنه ای بین ۲۵۶Kb تا ۲MB است. برخی از پردازنده های با کارائی بالا اخیرا” این نوع Cache را بعنوان جزئی جداناپذیر در کنار خود دارند. ( بخشی از تراشه پردازنده ) در این نوع پردازنده ها با توجه به اینکه Cache بخشی از پردازنده محسوب می گردد، اندازه آن متغیر بوده و بعنوان یکی از مهمترین شاخص ها در کارائی پردازنده مطرح است.

نوع دیگری از RAM با نام SRAM ( حافظ های با دستیابی تصادفی ایستا ) نیز وجود داشته که در آغاز برای Cache استفاده می گردید. این نوع حافظه ها از چندین ترانزیستور ( معمولا” چهار تا شش ) برای هر یک از سلول های حافظه خود استفاده می نمایند. حافظه های فوق دارای مجموعه ای از فلیپ فلاپ ها با دو وضعیت خواهند بود. بنابراین حافظه های فوق قادر به بازخوانی

اطلاعات بصورت پیوسته نظیر حافظه های DRAM نخواهند بود. هر یک از سلول های حافظه مادامیکه منبع تامین انرژی آنها فعال (On) باشد داده های خود را ذخیره نگاه خواهند داشت . در این حالت ضرورتی به بازخوانی اطلاعات بصورت پریودیک نخواهد بود . سرعت حافظه های فوق بسیار بالا است ، ولی بدلیل قیمت بالا ، در حال حاضر بعنوان جایگزینی استاندارد برای حافظه های RAM مطرح نمی باشند.

انواع حافظه
حافظه ها را می توان بر اساس شاخص های متفاوتی تقسیم بندی کرد . Volatile و Nonvolatile نمونه ای از این تقسیم بندی ها است . حافظه های volatile بلافاصله پس از خاموش شدن سیستم اطلاعات خود را از دست می دهند. و همواره برای نگهداری اطلاعات خود به منبع تامین انرژی نیاز خواهند داشت . اغلب حافظه های RAM در این گروه قرار می گیرند. حافظه های Nonvolatile داده های خود را همچنان پس از خاموش شدن سیستم حفظ خواهند کرد. حافظه ROM نمونه ای از این نوع حافظه ها است .