پاورپوینت سخت افزار کامپیوتر

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

سخت افزار کامپیوتر

اسلاید 2 :

فهرست محتوا
معرفی
واحد پردازش مرکزی
حافظه رایانه
تکامل سخت افزار رایانه
سلسله مراتب رایانه
فناوری های ورودی و خروجی
شاخص های عمومی فناوری
مسائل راهبردی سخت افزار

اسلاید 3 :

معرفی
تصمیم گیری در مورد سخت افزار بر اساس سه عامل مهم و مرتبط با هم انجام می گیرد :

قابلیت ( قدرت و تناسب با کار )
سرعت
هزینه

اسلاید 4 :

معرفیادامه
تعریف سخت افزار:
سخت افزار به وسیله ای فیزیکی که برای گرفتن ورودی ، پردازش ، دادن خروجی و انجام عملیات ذخیره سازی مورد استفاده قرار می گیرد، اطلاق می شود.

سخت افزار شامل عوامل زیر است:
واحد پردازش مرکزی
حافظه اصلی
حافظه جانبی
فناوری های ورودی
فناوری های خروجی
فناوری های ارتباطی

اسلاید 5 :

واحد پردازش مرکزی (CPU)
واحد پردازش مرکزی(CPU):
محاسبات حقیقی و یا اصطلاحاً number crunching (انجام سریع محاسبات بزرگ) را در هر کامپیوتر انجام می دهد. CPU یک ریزپردازنده (میکروپروسسور) است که از میلیون ها ترانزیستور کوچک ساخته شده است که در یک مدار روی یک قرص سیلیکونی یا تراشه جاسازی شده اند.
واحد کنترل(CU):
بخشی ازCPU است که جریان اطلاعات را کنترل می کند.
واحد محاسبه و منطق(ALU):
بخشی از CPU است که محاسبات ریاضی و مقایسه های منطقی را انجام می دهد.
ثبات ها(Registers):
حافظه های با سرعت بالا در CPUهستند که حجم بسیار کمی از داده ها و دستورالعمل ها را در دوره های زمانی کوتاه نگه می دارند.

اسلاید 6 :

نمای کلی یک ریزپردازنده

اسلاید 7 :

مدل ساده چرخه کار ریزپردازنده

اسلاید 8 :

واحد پردازش مرکزی ادامه
چرخه دستورالعمل ماشين(machine instruction cycle):
مدت زمان پردازش يک دستور در رايانه؛ سرعتي که به ازاي تعداد دستورالعمل هايي که يک تراشه در هر ثانيه پردازش مي کند اندازه گيري مي شود.
چهار عامل تعیین کننده آن:
سرعت پالس ساعت(Clock speed):
سرعت از پيش تنظيم شده پالس ساعت رايانه که تمام فعاليت های تراشه را زمانبندي مي کند. امروزه واحد آن گیگاهرتز است.
طول کلمه(word length):
تعداد بيت هايي که CPU در هر يک از فواصل زماني مي تواند پردازش کند.
پهناي گذرگاه(bus width):
اندازه مسيرهاي فيزيکي که داده ها و دستورالعمل ها به عنوان ضربه الکترونيکي روي تراشه جابجا مي شوند.
پهناي خط(line width):
فاصله بين ترانزيستورها که هر چه کوتاه تر باشد، سرعت تراشه بيشتر است.

اسلاید 9 :

قانون مور
قانون مور:
پیچیدگی ریزپردازنده ها هر دو سال یکبار به علت تغییرات زیر دو برابر می شود:
روند افزایشی کوچک سازی ترانزیستورها
متراکم و مناسب سازی لایه فیزیکی اجزای تراشه ها تا حد امکان.(کاهش پهنای خط)
به کار بردن عناصری در تراشه ها به منظور افزایش رسانایی
استفاده از ارسنید گالیم و ژرمانیم سیلیسیم به جای سیلیکون
قرار دادن دستورالعمل های پایه ای و اساسی در تراشه ها

اسلاید 11 :

معماری ریزپردازنده ها
طبقه بندي گسترده معماري ريزپردازنده ها:
CISC (Complex Instruction Set Computing):محاسبات با مجموعه دستورات پیچیده
بیشترین معماری مورد استفاده در ریزپردازنده ها که مجموعه جامعی از دستورات را در خود جای می دهد
RISC (Reduced Instruction Set Computing):محاسبات با مجموعه دستورات کم
در این نوع ریزپردازنده تنها دستوراتی که بیشترین استفاده را داشته باشند گنجانده می شود و سایر دستورات در نرم افزارها با دستورات اولیه یا هسته نوشته می شود.
VLIW (Very Long Instruction Word):
این نوع معماری با افزودن طول کلمات دستور تعداد دستورات را کاهش می دهد.
EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing):
این ریزپردازنده امکان اجرای موازی برخی دستورات را می دهد.

اسلاید 12 :

میکروکنترلرها / ریز پایشگرها
میکروکنترلرها:
تراشه های رایانه ای که در محصولات و فناوری ها جاسازی می شوند که معمولا نسبت به ریزپردازنده ها هزینه پایین تری دارند و در کارهای کم تقاضاتر به کار گرفته می شوند.

میکروکنترلرها شامل یک پردازشگر مرکزی ، حافظه و دستگاه های جانبی ورودی / خروجی برنامه پذیر می باشند.

اسلاید 13 :

حافظه رایانه
حافظه رایانه از دو دسته تشکیل می شود:

حافظه های اولیه: مقدار کوچکی از داده ها و اطلاعات که فورا توسط CPU استفاده می شوند، در این جا ذخیره می شوند.

حافظه های ثانویه: مقدار زیادی از داده ها و اطلاعات (مثل یک برنامه نرم افزاری) برای مدت زمان طولانی، روی این حافظه ذخیره می شوند.

اسلاید 14 :

حافظه کامپیوترادامه
بیت(رقم دودوئی : BITکوته نوشت BInary digiT):
تنها داده ای که رایانه می تواند پردازش کند.
بایت:
یک داده رشته ای 8 بیتی، که برای نمایش هر یک از عملگرهای ساده ریاضی یا حروف الفبا استفاده می شود.
ظرفيت حافظه
کيلو بايت(KB): 210 بایت
مگا بايت(MB): 220 بایت
گيگا بايت(GB): 230 بایت
ترا بايت(TB): 240 بایت
پتا بايت(PB): 250 بایت
اگزا بايت(EB): 260 بایت

اسلاید 15 :

حافظه اولیه
حافظه اولیه یا اصلی سه نوع داده را در زمان های کوتاه ذخیره می کند.

داده هایی که می خواهند توسطCPU پردازش شوند.
دستوراتی کهCPU از روی آن ها پردازش را انجام می دهد.
برنامه های سیستم عامل که عملیات رایانه را مدیریت می کنند.

این حافظه روی مادر برد و نزدیک به CPU قرار دارد.

اسلاید 16 :

حافظه های اولیه
ثبات (register):
گونه ای حافظه سریع که بخشي ازCPU با کمترين ظرفيت مي باشند که تنها مقدار کمي از دستور العمل ها و داده ها را بلافاصله قبل و بعد از پردازش در خود نگه مي دارند.
Random Access Memory (RAM):
حافظه با دسترسی تصادفی بخشي از حافظه اوليه که يک برنامه نرم افزاري و مقدار کمي داده را وقتي که از حافظه ثانويه آورده مي شوند، در خود نگه مي دارد.

انواع RAM
Dynamic RAM(DRAM): حافظه ای با گنجايش بالا و قیمت کم اما با سرعت نسبتا پایین
Static RAM(SRAM) : کارایی این نوع حافظه از DRAM بیشتر است و لذا برای برنامه های حساس به کارایی از آن استفاده می شود اما هزینه نسبتا بالاتری دارد.
Magnetic RAM(MRAM) : حافظه ای غيرفرار که از خاصيت مغناطيسي براي ذخيره داده به جاي الکتريسيته استفاده می کند، ترکيب سرعت SRAM و گنجايش بالاي DRAM و غيرفراري flash

اسلاید 17 :

حافظه های اولیهادامه
Cache:
نوعي از حافظه اوليه که بلوک هاي داده ها را که زياد مورد استفاده قرار مي گيرند موقتاً در خود نگه مي دارد.
Read-only memory(ROM):
نوعي از حافظه اوليه که دستور العمل هاي کليدي معين در آن نگهداري مي شود. اين حافظه غيرفرار است و در صورت خاموش شدن رايانه، دستورات باقي مي مانند.
FLASH:
نوعي حافظه قابل بازنويسي ROM که فشرده، قابل حمل و نيازمند انرژي کمي مي باشد.

در طراحی تراشه CPU هر چقدر فاصله برای انتقال داده ها کمتر باشد ، داده ها سریع تر منتقل می شوند. در این چهار حافظه اصلی از این منطق استفاده شده است.

اسلاید 18 :

حافظه ثانویه
فضاي حافظه اي که مي تواند ميزان زيادي از داده ها را براي مدت زيادي نگه دارد حافظه ثانویه نامیده می شود.
حافظه ای غیر فرار است.
مدت زمان بیشتری برای بازیابی اطلاعات در حافظه ثانویه نسبت به RAM نیاز است.
از حافظه های اصلی ارزان تر است.
می تواند در گونه های مختلف رسانه با فناوری های مختلف قرار گیرد.

اسلاید 19 :

20:43
مهندسی فناوری اطلاعات – پاییز90
نمای کلی سلسله مراتب حافظه

اسلاید 20 :

حافظه های ثانویه

نوار مغناطیسی (Magnetic Tape):
یک حافظه ثانویه می باشد که با دسترسی ترتیبی در یک قاب نوار یا کاست کوچک نگهداری می شود. به خاطر قیمت کم و توانایی کنترل میزان عظیمی از داده ها، هنوز رایج است.
نوعي از دسترسي که در آن سيستم رايانه بايد همه ي داده های قبلی را به منظور دسترسی به داده مورد نظر پشت سر گذارد دسترسی ترتیبی می نامند.

ديسک مغناطيسي(Magnetic Disk):
گونه ای از حافظه ثانويه روي يک ديسک مغناطيسي که به شیارها (tracks) و بخش هايي (sectors) تقسيم بندي شده که حاوي آدرس هايي براي بخش هاي مختلف داده هستند.