دانلود مقاله سخت افزار کامپیوتر

word قابل ویرایش
58 صفحه
11700 تومان
117,000 ریال – خرید و دانلود

سخت افزار کامپیوتر
۱- توانایی درک ساختمان CUP
1-1- آشنایی با تعریف عملیاتی CPU

CPU یا Processor اساسی ترین جزء یک کامپیوتر می‎باشد. CPU یک آی سی یا تراشه یا chilp است که از مدارات مجتمع فشرده زیادی تشکیل شده است. بعبارت دیگر مهمترین آی سی یک کامپیوتر ریز پردازنده

یا CPU آن است. محل قرار گرفتن آن روی برد داخلی و در جای ویژه ای از مادربرد قرار دارد.
در سراسر جهان شرکتاهی زیادی به تولید این آی سی پرداخته اند از معروفترین آنها میتوان ریز پردازنده Motorolla- intel و AMD و Cyrix را نام برد.
ریز پردازنده از واحدهای گوناگونی تشکیل شده که هر واحد وظیفه خاصی را انجام می‎دهد. با قرار گرفتن این واحدها در کنار یکدیگر یک ریز پردازنده به صورت یک مجموعه مجتمع و فشرده تشکیل می‎شود. هر ریز پردازنده از واحدهای زیر تشکیل شده است.

۱- واحد محاسبه و منطق (ALU)
این واحد شامل مداراتی است که میتواند محاسبات برنامه های کامپیوتری را انجام دهد، مثلا مجموع دو عدد را بطور منطقی محاسبه می‎کند. ALU مخفف کلمات Aritmatic- Logic- Unit است.
۲- واحد کنترل CU یا conmtrol- unit این واحد بر واحد ورودی و خروجی حافظه های گوناگونی نظارت می‎کند و چگونگی ورود و خروج آنها را کنترل می‎کند.

۳- حافظه های ثابت یا Register
هر ریز پردازنده برای جمع آوری اطلاعات نیاز به یک محل موقت دارد تا داده ها را در داخل آنها قرار داده و در مواقع لزوم از آنها استفاده نماید، که این محلهای موقت را حافظه های ثابت یا Register می گویند.
۴- حافظه های پنهان یا cache
حافظه مخفی یا cache یک حافظه سریع است که مورد استفاده CPU قرار می‎گیرد. بعبارت دیگر چون سرعت عملیات CPU زیاد است لذا اطلاعات نیز باید با سرعت زیاد از حافظه اصلی خوانده و پردازش شود، اما سرعت حافظه اصلی کمتر از سرعت CPU است لذا خواندن اطلاعات با مکث همراه می شود، این حالت انتظار باعث کند شدن سرعت کامپیوتر می گردد . به منظور جبران این وضع از واحدی به نام Ca che استفاده می کنند که سرعت آن برابر سرعت CPU است. در نتیجه مقداری از محتویات حافظه اصلی که مورد استفاده CPU است

به حافظه Cache منتقل می گردد تا در موقع خواندن و نوشتن با سرعت cpu مطابقت داشته باشد.
پردازنده های کامپیوترهای شخصی معمولاً بصورت یک مستطیل یا مربع شکل است و بر روی آن حروف و ارقامی دیده می‎شود.
۱٫ نام سازنده پردازنده
۲٫ نسل پردازنده
۳٫ مدل پردازنده
۴٫ سرعت پردازنده
۵٫ ولتاژ پردازنده و شماره سریال
۲-۱- آشنایی با تراکم عناصر ساختمانی در پردازنده

CUP از مجموع قطعات الکترونیکی مخصوصات تراتریستورهای مختلف تشکیل یافته است. مثلا اولین بار شرکت AMD با قرار دادن ۵۰۰۰۰۰ تراتریستور پردازنده های K6 را با به بازار عرضه نمود. یا شرکت Intel پردازنده SL 80368 را در آن ۸۵۵۰۰۰ تراتریستور بکار رفته و دارای ۳۲ بیت خط حامل داخلی و ۱۶ بیت خط حامل خارجی بود به بازار عرضه نمود. همچنین شرکت اینتل پروسسورهای ۸۰۵۸۶ را که بیش از یک میلیون تراتریستور تشکیل شده بود به بازار عرصه نموده است.

۳-۱- آشنایی با سرعت ساعت سیستم
سرعت پردازنده مستقیما روی عملکرد آن اثر می گذارد. یعنی هر چه سرعت بالا باشد تبادل اطلاعات پردازنده سریعتر است، معمولاً سرعت پردازنده ها برحسب مگاهرتز بیان می‎شود. و برخی از سازندگان پردازنده خود را با سرعت واقعی آن نا گذاری نمی کنند بلکه سرعت آنها را بصورت مقایسه ای با پردازنده های IBM می نویسند و آن را با PR نمایش می دهند. مثلا PR 100 یعنی سرعت معادل ۱۰۰ مگاهرتز است و اگر علام + در جلوی عدد نوشته شود به مفهوم این است که از سرعت نوشته شده نیز بیشتر است مثلا + PR133 یعنی سرعت پردازنده در مقایسه با پردازنده پتنیوم ۱۳۳ نیز بیشتر است.

۴-۱- آشنایی با سرعت ساعت داخل ی
هر پردازنده عملیات داخلی خود را براساس سیگنالهای ساعت داخلی انجام می‎دهد. بعبارت دیگر سرعت داخلی هر پردازنده تقریبا برابر همان سرعتی است که روی پردازنده ذکر شده.
۱-۴-۱- سرعت ساعت خارجی سیستم
بعضی از پردازنده ها نیاز به سیگنالهای ساعت خارجی دارند. مثلا Z80 که قلا در کامپیوترهای اولیه بکار می رفت نیاز بیک سیگنال ساعت خارجی که بین صفر تا ۵ ولت نوسان کند، داشت یعنی نوسان ساز را در مخارج از مدار با آی سی های (TTL) مانند ۷۴۰۴ و یک کریستال می ساختند و بعدا وارد مدار ریز پردازنده می نمودند.

اکنون نیز همان سیستم ها برقرار است ولی با پیشرفت تکنولوژی از روشهای بهتر و مداراتی که دارای تشعشع کمتر و انرژی تلف شده کمتری می باشند استفاده می کنند مثلا در ریزپردازنده DX4 80486 ساخت شرکت اینتل از یک سیگنال ساعت داخلی یا سرعت ۱۰۰ مگاهرتز استفاده شده است.
توجه: چون سرعت پردازش در CPU ها بسیار اهمیت دارد در نامگذاری کامپیوترها ضمن اسم بردن از پردازنده سرعت ساعت آنرا نیز بازگو می کنند مثلا P5-100 یعنی پردازنده این کامپیوتر پنتیوم (۸۰۵۶۸) و سرعت آن ۱۰۰ مگاهرتز است یا P5-200/MMX یعنی پردازنده پنتیوم یا سرعت ۲۰۰ مگاهرتز یا تکنولوژی MMX می‎باشد.

۵-۱- آشنایی با مدیریت انرژی پردازنده
بمنظور جلوگیری از انرژی تلف شده در پردازنده ها و کنترول توان مصرفی آنها در برنامه Setup سیستم بخشی به نام power management در نظر گرفته شده است تا در زمان استفاده نکردن از کامپیوتر پس از مدت زمانی که در تنظیم setup وجود دارد سیستم بحالت خاموش یا reset می رود. بدیهی است بمحض استفاده از کامپیوتر مجدداً بحالت فعال در آمده و عملیات خود را انجام می‎دهد.

توجه: در برنامه های NU و NC نیز گزینه های مانند contigure وجود دارد که میتوان انرژی سیستم و پردازنده و مانیتور را مدیریت و کنترل نمود.
۶-۱- آشنایی با ولتاژ عملیات پردازنده

پردازنده های پنتیوم سری p54c با یک ولتاژ کار می کرد. ولی پردازنده های P55C به علت تغییر در جریان برق تغذیه کننده، تکنولوژی دوگانه به کار رفته است. این پردازنده جهت کاهش حرارت به ۲ ولتاژ مختلف یکی ۲٫۵ ولت برای هسته ودیگری ۳٫۳ ولت برای بخش ورودی / خروجی نیاز دارد.
بطور کلی یکی از تکنولوژی های تولید پردازنده این است که سیم کشی های درون آن نازکتر باشند که در این صورت پردازنده به ولتاژ و جریان کمتری نیاز خواهد داشت و همین مسئله باعث می‎شود که پردازنده ها با سرعت بیشتری کار کرده و گرمای کمتری تولید کنند. به همین دلیل پردازنده های با ولتاژ دوگانه طراحی شده است.

ولی بخش ورودی / خروجی (I/O) به ۳٫۳ ولت نیاز دارد که در مادربردهای جدید Soket 7 بکار رفته و هر کارخانه سازنده با ولتاژهای مختلفی کار می کنند که در زیر، ولتاژ چند پر دازنده مختلف بعنوان نمونه ذکر شده است.
۷-۱- آشنایی با خاصیت MMX در پردازنده ها
MMX تکنولوژی است که در ژانویه ۱۹۹۷ به بازار آمد و هدف آن افزایش سرعت و کیفیت کارهای مالتی مدیا (چند رسانه ای) می باشد که در این پردازنده ها یک سری دستورالعملهای جدید ایجاد شده که حدودا ۵۷ دستور العمل است. یعنی ۴ نوع داده (data type) جدید و ۸ رجیستر ۶۴ بیتی به پردازنده های قبلی اضافه شده است که توانایی پردازنده را بالا برده و برنامه نویسان حرفه ای

می‎تواند در برنامه هایشان از این دستور العمل ها استفاده نمایند تا سرعت اجرای برنامه افزایش یابد. برنامه هایی که با استفاده از دستورات mmx نوشته می‎شوند و در پردازنده های معمولی نیز اجرا می‎شوند ولی سرعت اجرای برنامه کمتر می‎باشد. CPU های MMX به P55C معروف می باشند.

۲- توانایی شناخت نسلهای پردازنده
کامپیوترها از زمان تولد تا کنون دچار تحولات و تغییرات بسیار زیادی شده اند بطوریکه پردازنده ها که مغز اصلی کامپیوترها هستند، مرتبا در حال تکامل و پیشرفت می باشند و انواع جدید آنها با قیمتهای کم و سرعتهای بالا و هوشمند ببازار عرضه می‎شود. بدانجهت قبل از شناخت نسلهای پردازنده اشاره مختصری به نسلهای کامپیوتر خواهیم داشت.

۱- نسل اول (لامپهای خلاء)
این نلس که در سال ۱۹۴۶ تا ۱۹۵۹ تولید شد براساس لامپهای خلاء ساخته و عرضه گردید. منتها بعلت بزرگی و مصرف انرژی زیاد و قیمت بالا و سرعت کم سریعا از رده خارج شد.
۲- نسل دوم (ترانزیستوری)
این نسل از کامپیوترها از سال ۱۹۵۹ تا ۱۹۶۴ تولید شدند که پردازش اطلاعات آن توسط مدارات تراتریستوری انجام می گرفت و نسبت به نسل اول کوچگتر و دارای سرعت بالایی بودند. از معروفترین کامپیوترهای این نسل می‎توان به کامپیوترهای IBM اشاره نمود.

۳- نسل سوم (مدارات مجتمع یا IC)
این نوع از کامپیوترها که از سال ۱۹۶۴ تا ۱۹۷۱ تولید شد. در مدارات خود از مدارات مجتمع یا IC که مخفف کلمات (Integrate circuits) است استفاده گردید. این نسلی از کامپیوترها دارای ویژگی بهتری نبست به نسل های قبلی بود و علاوه بر کوچک شدن حجم کامپیوتر سرعت آن نیز بالاتر رفته و عملیات پردازش اطلاعات سریعتر بود.
۴- نسل چهارم (ریزپردازنده ها)
این نوع از کامپیوترها که از سال ۱۹۷۱ تا کنون ساخت می‎شوند از مدارات مجتمع پیچیده ای تشکیل شده اند که آنها از ریز پردازنده یا میکروپروسسور می گویند. واز ویژگی های این نسل کوچکتر شدن کامپیوترها و مصرف انرژی کم و هزینه ساخت کم است. میتوان کامپیوترهای شخصی را جزو این نسل را کامپیوتر داشت.
۵- نسل پنجم (کامپیوترهای هوشمند)

این نوع کامپیوترها که از سال ۱۹۹۰ به بعد طراحی شد براساس منطق فازی پایه گذاری شده که می‎توان به با هوش بودن کامپیوترها اشاره کرد.
حال با توجه به مقدمه بالا نسلهای پردازنده را توضیح می‎دهیم:
شناخت نسلهای پردازنده:
پردازنده یا CPU مسئول ارسال و پردازش اطلاعات و اجرای دستورالعملها می‎باشد که در حقیقت به عنوان مغز کامپیوتر عمل می نماید.

همانطور که در شکل بالا مشاهده می‎کنید هر CPU دارای چندین پایه می باشد که براحتی در سوکت CPU بر روی مادربرد قرار می‎گیرد و اعمال زیر را انجام می‎دهد:
الف) کنترل تمام عملیات محاسباتی
ب) کنترل و پردازش اطلاعات
پردازنده را در کامپیوترهای شخصی مدار مجتمع یا آی سی (IC) chips (چیپ) یا تراشه، میکروپروسسور و یا ریز پردازنده می‎نامند.
معمولاً در ساختمان پردازنده ها از سیلیکون که خاصیت نیمه هادی دارد استفاده می کنند و هر شرکت روش مخصوصی برای ساخت پردازنده ها بکار می برند که در بخشهای دیگر توضیح بیشتری داده خواهد شد.
لازم است، هر پردازنده قبل از استفاده کاملاً شناخته شود زیرا هر کدام دارای مشخصاتی هستند که دستور العمل های بخصوصی را اجرا می کنند.

بر روی هر پر دازنده یک سری حروف و ارقام مشاهده می‎شود که اگر شناختی از این مشخصات داشته باشیم می توانیم به نسل پردازنده ها پی ببریم بدیهی است شرکتهای زیادی در تولید پردازنده ها فعال هستند مانند IBM ، Cyrix ، AMD موتورولا و غیره … که در بین آنها محصولات شرکتهای اینتل و موتورولا معروفتر و متداولتر است. این شرکتها پردازنده های خود را با شماره های اختصاص ۸۶*۸۰ و XXX 68 معرفی کرده که حرف X با توجه به تکامل پردازنده ها یک عدد یک رقمی می‎باشد. دو رقم سمت چپ نام پردازنده را مشخص می‎کند و سه رقم سمت راست نسل پردازنده را مشخص می نماید. مثلا در پردازنده ۸۰۲۸۶ عدد ۸۰ نشان دهنده شرکت اینتل و ۲۸۶ نوع پردازنده می‎باشد که نسل دوم را نمایش می‎دهد.

در این کتاب فقط پردازنده های شرکت اینتل توضیح داده می‎شود.
۱-۲- آشنایی با پردازنده مدل ۸۰۸۶/۸۰۸۸
پردازنده ۸۰۸۶ در سال ۱۹۷۸ و پردازنده ۸۰۸۸ د رسال ۱۹۷۹ توسط شرکت اینتل معرفی گردید و این پردازنده ها در زمان خود سریعترین پردازنده بحساب می آمد که از نظر کیفیت و قیمت و کنترل وسایل جانبی بهتر از پردازنده های دیگر بود و دارای سرعت ۴۷۷ و ۸ مگاهرتز بوده که حدودا ۲۹ هزار تراتریستور در آن بکار رفته و حافظه آدرس پذیری آن یک مگابایت بود و جزو پردازنده های نسل اول بشمار می آمدند.

یکی از مزایای این پردازنده نسبت به پردازنده های قبلی این بود که اطلاعات به صورت ۱۶ بیتی در داخل پردازش و بصورت ۸ بیتی به گذرگاه خارجی اتصال داشت.
۲-۲- آشنایی با پردازنده مدل XT 80186
IBM بعد از پردازنده ۸۰۸۶ و ۸۰۸۸ X در سال ۱۹۸۲ پردازنده های ۸۰۱۸۶ را معرفی نمود که این پردازنده ها به مقادیر کافی و در زمان های لازم برای طراحی یک کامپیوتر پر فروش در دسترس نبودند. این پردازنده در بعضی از بردهای اختیاری مانند کارت IBM ARTJC که یک پردازنده مخصوص real- time است استفاده گردید و جای این پردازنده سریعا توسط پردازنده ۸۰۲۸۶ در فوریه گرفته شد.

۳-۲- آشنایی با پردازنده XT 80286
این پردازنده که در سال ۱۹۸۲ توسط شرکت اینتل معرفی شد جزو پردازنده های نسل دوم است و قادر است ۱۶ مگابایت حافظه را آدرس دهی نماید و همچنین ۱۶ بیت اطلاعات را پردازش و به صورت ۱۶ بیتی به گذرگاه خارجی اتصال یابد تعداد تراتریستورهای بکار رفته حدودا ۱۳۰۰۰۰ عدد می باشد.
علت استفاده شرکت اینتل از حروفات XT در آخر نام پردازنده استفاده از حافظه های الحاقی (Expanded- memory) است که در نسل های قبلی امکان پذیر نبود و یکی از مزایای این پردازنده شروع عملکرد چند برنامه ای یعنی توانائی انجام چند کار با برنامه های گوناگون بود به حالتهای real – mode یا (protected) از آن زمان ارائه گردید. البته سیستم عامل DOS چنین قابلیتی را نداشت اما سیستم عامل های بعدی مانند ویندوز چنین قابلیتی را ارائه داد.
شرکت IBM این پردازنده را در سال ۱۹۸۴ روی کامپیوترهای AT بکار برد و سرعت آنرا از ۶ مگاهرتز ارتقاء داد.

۴-۲- آشنائی با پردازنده مدل ۸۰۳۸۶
این پردازنده در سال ۱۹۸۵ توسط شرکت اینتل ببازار معرفی شد و یکی از ایده های جدید این نسل ۳۲ بیتی بودن آن است. یعنی قادر بود دو برابر داده را پردازش و با تجهیزات جانبی ۳۲ بیتی ارتباط برقرار نماید و سرعت این پردازنده ۱۶ و ۲۰ و ۲۵ و ۳۳ مگاهرتز بوده و قادر است ۴ گیگا بایت حافظه را آدرس دهی نماید و همچنین شرکت اینتل درسال ۱۹۸۸ پردازنده SX 80386 را وارد بازار کرد که از ۲۷۵۰۰۰ تراتریستور تشکیل شده بود و میتوانست با کمک پردازنده ۸۰۳۸۷ که یک پردازنده محاسباتی کمک بود کار نماید. این عمل باعث شد که این پردازنده بتواند با برنامه های گرافیکی و صفحه گسترده براحتی کار کند. یکی از مزایای خوب این پردازنده قیمت ارزان آن بود که این عمل موجب شد که پردازنده ۸۰۲۸۶ سریعا از رده خارج شود.
۵-۲- آشنائی با پردازنده ۸۰۴۸۶

از سال ۱۹۸۹ ساخت پردازنده های مدرن آغاز گردید. اولین پردازنده مدرن که ۸۰۴۸۶ نام گذاری گردید علاوه بر مزایای پردازنده ۸۰۳۸۶ از نظر سرعت، کمک پردازنده ها و حافظه های پنهان نیز داخل این پردازنده قرار گرفت و سرعت آن به ۱۲۰ مگاهرتز ارتقاء یافت. این پردازنده با پسوندهای SX و DX عرضه گردید که هر دو نوع ۳۲ بیتی بودند ولی نوع SX آن فاقد کمک پردازنده در داخل خود بود ولی سرعت آن تقریبا دو برابر سرعت DX 80386 بود و حافظه آدرس پذیری آن ۴ گیگابایت و دارای ۸ کیلو بایت حافظه پنهان Cache بود که میتوانست تازه ترین دستور العمل اجرا شده و یا دستوراتی که احتمال استفاده آنها می رفت در خود نگهداری نماید.

ضمناً این پردازنده حافظه های پنهان خارجی ثانویه را پشتیبانی می‎کند شرکت اینتل SL 80486 را در سال ۱۹۹۲ عرضه نمود که بیشتر در سیستمهای قابل حمل استفاده گردید و می توانست با ۳٫۳ ولت کار کند و این عمل باعث می‎شد انرژی تلف شده کمتر بوده و کامپویتر با باطری نیز بخوبی کار کند.

بعدا پردازنده های DX2 80486 و DX4 80486 در سال ۱۹۹۴ طرح و ارائه گردید که از نظر سرعت و قدرت پردازش بسیار قوی بودند که یکی از مدل های این پردازنده ۶۶-۲ DX 486 است که سرعت آن ۶۶ مگاهرتز و DX4 486 که سرعت آن حدود ۱۰۰ مگاهرتز می‎باشد که دارای واحد محاسباتی اعشاری و واحد مدیریت حافظه نیز می باشند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 11700 تومان در 58 صفحه
117,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد