تحقیق جامع سخت افزار کامپیوتر

سخت افزار

کامپیوترهای شخصی

اغلب مردم زمانیکه با واژه تکنولوژی برخورد می نمایند ، بی اختیار کامپیوتر برای آنها تداعی می گردد. امروزه کامپیوتر در موارد متعددی بخدمت گرفته می شود. برخی از تجهیزات موجود در منازل ، دارای نوع خاصی از ریزپردازنده می باشند. حتی اتومبیل های جدید نیز دارای نوعی کامپیوتر خاص می باشند. کامپیوترهای شخصی ، اولین تصویر از انواع کامپیوترهائی است که در ذهن هر شخص نقش پیدا می کند. بدون شک مطرح شدن این نوع از کامپیوترها در سطح جهان، باعث عمومیت کامپیوتر در عرصه های متفاوت بوده است .

کامپیوتر شخصی وسیله ای همه منظوره بوده که توان عملیاتی خود را مدیون یک ریزپردازنده است. این نوع از کا مپیوترها دارای بخش های متعددی نظیر : حافظه ، هارد دیسک، مودم و... بوده که حضور آنها در کنار یکدیگر به منظور انجام عملیات مورد نظر است . علت استفاده از واژه همه منظوره بدین دلیل است کهمی توان بکمک این نوع از کامپیوترها عملیات متفاوتی ( تایپ یک نامه ، ارسال یک نامه الکترونیکی، طراحی و نقشه کشی و ...) را انجام داد .

بخش های اصلی کامپیوترهای شخصی

◄ پردازشگر مرکزی (CPU)

ریزپردازنده بمنزله مغز کامپیوتربوده و مسئولیت انجام تمامی عملیات ( مستفیم یا غیر مستقیم ) را برعهده دارد. هر چیزی را که کامپیوتر انجام می دهد با توجه به وجود ریز پردازنده است .

◄ حافظه

این نوع از حافظه ها با سرعت بالا، امکان ذخیره سازی اطلاعات را فراهم می نمایند. سرعت حافظه های فوق می بایست بالا باشد چراکه آنها مستقیما با ریزپردازنده مرتبط می باشند. در کامپیوتر از چندین نوع حافظه استفاده می گردد:

● ( Random-Access Memory(RAM از این نوع حافظه ، بمنظور ذخیره سازی موقت اطلاعاتی که کامپیوتر در حال کار با آنان است، استفاده می گردد.

● ( Read Only Memory (ROMیک حافظه دائم که از آن برای ذخیره سازی اطلاعات مهمدر کامپیوتر استفاده می گردد.

● (Basic Input/Output System (BIOS یک نوع حافظه ROM ، که از اطلاعات آن در هر بار راه اندازی سیستم استفاده می گردد.

● Caching حافظه ای سریع که از آن برای ذخیره سازی اطلاعاتی که فرکانس بازیابی آنان بالا باشد،استفاده می گردد.

● Virtual Memory فضای موجود بر روی هارد دیسک که از آن برای ذخیره سازی موقت اطلاعات استفاده و در زمان نیاز عملیات جایگزینی در حافظه RAM انجام خواهد شد.

◄ برد اصلی (MotherBoard). برد اصلی کامپوتر بوده که تمام عناصر داخلی به آن متصل خواهند شد. پردازشگر و حافظه بر روی برد اصلی نصب خواهند شد.برخی از عناصر سخت افزاری ممکن است مستقیما و یا بصورت غیر مستقیم به برد اصلی متصل گردنند. مثلا یک کارت صدا می تواند همراه برد اصلی طراحی شده باشد و یا بصورت یک برد مجزا بوده که از طریق یک اسلات به برد اصلی متصل می گردد

◄ منبع تغذیه (Power Supply) یک دستگاه الکتریکی که مسئول تامین و نتظیم جریان الکتریکی مورد نیاز در کامپیوتر است .

◄ هارد دیسک (Hard Disk) یک حافظه با ظرفیت بالا و دائم که از آن برای نگهداری اطلاعات و برنامه ها استفاده می گردد.

◄ کنترل کننده (Integrated Drive Electronics(IDE . اینترفیس اولیه برای هارد ، CD-ROM و فلاپی دیسک است .

◄ گذرگاه Peripheral Component Interconnect)PCI). رایج ترین روش اتصال یک عنصر سخت افزاری اضافه به کامپیوتر است .PCI از مجموعه ای اسلات که بر روی برد اصلی سیستم موجود می باشد، استفاده و کارت های PCI از طریق اسلات هایفوق به برد اصلی متصل خواهند شد.

◄ اینترفیس Small Computer System Interface)SCSI) روشی برای اضافه کردن دستگاه های اضافه در سیستم نظیر : هارد و اسکنر است .

◄ پورت Accelerated Graphics Port) AGP) یک اتصال با سرعت بسیار بالا بمنظور ارتباط کارت های گرافیک با کامپیوتر است .

◄کارت صدا (Sound Card) مسئول ضبط و پخش صوت از طریق تبدیل سیگنال های آنالوگ صوتی به اطلاعات دیجیتال و بر عکساست

◄کارت گرافیک (Graphic Cards) مسئول تبدیل اطلاعات موجود در کامپیوتر بگونه ای که قابلیت نمایش بر روی مانیتور را داشته باشند.

دستگاه های ورودی و خروجی

◄مانیتور (Monitor) . رایج ترین دستگاه نمایش اطلاعات در کامپیوتر است .

◄صفحه کلید (KeyBoard) رایج ترین دستگاه برای ورود اطلاعات است .

◄موس (Mouse) . رایج ترین دستگاه برای انتخاب موارد ارائه شده توسط یک نرم افزار و ایجاد ارتباط متقابل با کامپیوتر است .

◄رسانه های ذخیره سازی قابل حمل (Removable storage) . با استفاده از این نوع رسانه ها می توان بسادگی اطلاعاتی را به کامپیوتر خود اضافه و یا اطلاعات مورد نیاز خود را بر روی آنها ذخیره و در محل دیگر استفاده کرد.

●فلاپی دیسک (Floppy Disk) . رایج ترین رسانه ذخیره سازی قابل حمل است .

● CD-ROM . دیسک های فشرده رایج ترین رسانه ذخیره سازی برای انتقال وجابجائی نرم افزار ها و ... می باشند.

● Flash Memory یک نوع خاص از حافظه Rom است(EEPROM). این نوع رسانه ها امکان ذخیره سازی سریع و دائم را بوجود می آورند. کارت های PCMCIA نمونه ای از این رسانه ها می باشند.

● Digital Versatile Disc,Read Only Disk) DVD-ROM ) این نوع رسانه ذخیره سازی مشابه CD-ROM بوده با این تفاوت مهم که میزان ذخیره سازی آنان بسیار بالا است .

پورت ها

◄موازی (Parallel) . از این نوع پورت ها اغلب برای اتصال چاپگر استفاده می گردد.

◄سریال (Serial) . از این نوع پورت ها اغلب برای اتصال دستگاههائی نظیر یک مودم خارجی، استفاده می گردد.

◄پورت ( Uuniversal Serial Bus (USB . از پورت ها ی فوق بمنظور اتصال دستگاههای جانبی نظیر اسکنر و یا دوربین های وب استفادهمی گردد.

اتصالات شبکه و اینترنت

◄مودم (Modem) دستگاهی برای برقرای ارتباط با یک شبکه و یا سیستم دیگر است . رایج ترین روش ارتباط با اینترنت استفاده از مودم است .

◄کارت شبکه (Lan Card) . یک نوع برد سخت افزاری که از آن بمنظور بر پاسازی شبکه بین چندین دستگاه کامپیوتر در یک سازمان استفاده می شود.

◄مودم کابلی (Modem Cable) . امروزه در برخی از نقاط دنیا جهت استفاده و ارتباط با اینترنت از سیستم تلویزیون کابلی استفاده می گردد.

◄مودم های DSL)Digital Subscriber Line). یک خط ارتباطی با سرعت بالا که از طریق خطوط تلفن کار می کند.

◄مودم های VDSL)Very high bit-rate DSL).یک رویکرد جدید از DSL بوده که لازم است خطوط تلفن از زیر ساخت مناسب ، فیبر نوری استفاده نمایند.

از راه اندازی تا خاموش کردن سیستم

در بخش های قبل با عناصر اصلی تشکیل دهنده یک کامپیوتر شخصی آشنا شدید. در این قسمت به بررسی عملیات انجام شده از زمان راه اندازی سیستمتا زمان خاموش کردن (Shut-down) خواهیم پرداخت .

مرحله یک : مانیتور و سیستم با فشردن کلیدهای مربوطه روشن می گردند.

مرحله دو : نرم افزار موجود در BIOS موسوم به POST) Power-on self-test) عملیات خود را آغاز می نماید. دراغلب سیستم ها، BIOS اطلاعاتی را بر روی صفحه نمایش نشان داده که نشاندهنده عملیات جاری است. (مثلا میزان حافظه موجود ،نوع هارد دیسک)در زمانراه اندازی سیستم ، BIOS مجموعه ای از عملیات را بمنظور آماده سازی کامپیوتر انجام می دهد.

● صحت عملکرد کارت گرافیک توسط BIOS بررسی می گردد. اغلب کارت های گرافیک دارای BIOS اختصاصی مربوط به خودبوده که عملیات مقداردهی اولیه حافظه و پردازنده کارت را انجام خواهد داد.در صورتیکه BIOS اختصاصی مربوط به کارت های گرافیک موجود نباشد، BIOS سیستم از حافظه ROM بمنظور اخذ اطلاعاتمربوط به درایور استاندارد کارت گرافیک، استفاده می نماید.

● بررسی نوع راه اندازی سیستم توسط BIOS انجام خواهد شد. ( راه اندازی مجدد و یا راه اندازی اولیه ) . BIOS برای تشخیص مورد فوق از مقدار موجود در آدرس 0000:0472 استفاده می نماید. در صورتیکه مقدار فوق معادل 1234h باشد، نشاندهنده راه اندازی مجدد است . در این حالت برنامه BIOS ، عملیات مربوط به POST را صرف نظر و اجراء نخواهد کرد. در صورتیکه در آدرس فوق هر مقدار دیگری وجود داشته باشد ،بمنزله راه اندازی اولیه است .

● در صورتیکه راه اندازی از نوع راه اندازی اولیه باشد، BIOS عملیات مربوط به بررسی حافظه RAM ( تست نوشتن و خواندن) را انجام خواهد داد. در ادامه صفحه کلید و موس مورد بررسی قرار خواهند گرفت در مرحله بعد گذرگاه های PCI بررسی و در صورت یافتن گذرگاهمربوطه ، کارت های موجود بررسی خواهند شددر صورتیکه BIOS به هر نوع خطائی برخورد نماید، موارد را از طریق یک پیام و یا بصدا در آمدن صدای بلندگوی داخلی کامپیوتر (Beep) به اطلاع خواهد رساند. خطاهای در این سطح اغلب به موارد سخت افزاری مربوط خواهد بود.

● BIOS برخی اطلاعات جزئی در رابطه با سیستم را نمایش خواهد داد. اطلاعاتی در رابطه با پردازنده ، هارد ، فلاپی درایو،حافظه، نسخه و تاریخ BIOS و نمایشگر نمونه ای از اطلاعات فوق می باشند.

● هر نوع درایور خاص نظیر آداپتورهای SCSI از طریق آداپتور مربوطه فعال و BIOS اطلاعات مربوطه را نمایش خواهد داد.

● در ادامه BIOS درایو مورد نظر برای راه اندازی ( Booting) را مشخص می نماید. بدین منظور از اطلاعات ذخیره شده در CMOS استفاده می گردد. واژه Boot بمنزله استقرار سیستم عامل در حافظه است .

مرحله سوم : پس از اتمام اولیه عملیاتBIOS ، و واگذاری ادامه عملیات راه اندازی به برنامهBootstarp loader ، عملا مرحله استقرار سیستم عامل به درون حافظه آغاز می گردد .

مرحله چهارم : پس از استقرار سیستم عامل در حافظه، مدیران عملیاتی سیستم عامل در شش گروه : مدیریت پردازنده ،مدیریت حافطه ، مدیریت دستگاهها، مدیریت حافظه های جانبی ، مدیریت ارتباطات و مدیریت رابط کاربر به ایفای وظیفه خواهند پرداخت .

مرحله پنجم : پس از استقرار سیستم عامل ، می توان برنامه های مورد نظر خود را اجراء نمود. سیستم عامل محیط لازم برای اجرای برنامه ها را ایجاد خواهد کرد. پس از اتمام عملیات استفاده از برنامه ها می توان هر یک از آنها را غیرفعال (Close) نمود.

مرحله ششم : در صورت تصمیم به خاموش نمودن سیستم ، سیستم عامل تنظیمات جاری خود را در یک فایل خاص نوشته تا در زمان راه اندازی مجدد (آینده) از آنان استفاده نماید.

مرحله هفتم: پس از خاموش نمودن سیستم (Shut down)،سیستم عامل بطور کامل سیستم را خاموش می نماید.

...

مشخصات SCSI

در یک سیستم SCSI سه عنصر اساسی وجود دارد :

- کنترل کننده

- دستگاه

- کابل

کنترل کننده بمنزله قلب یک سیستم SCSI است . کنترل کننده بعنوان یک اینترفیس بین تمام دستگاههای موجود بر روی گذرگاه SCSI و کامپیوتر است . کنترل کننده را آداپتور میزبان (Host adapter) نیز می گویند. کنترل کننده از لحاظ فیزیکی می تواند شامل یک کارت بوده که آن را بر روی یکی از اسلات ها یموجود در برد اصلی نصب و یا بصورت از قبل ساخته شده بر روی برد اصلی باشد. بر روی کنترل کننده BIOS مربوطه وجود دارد. BIOS یک نوع حافظه ROM و یا Flash بوده و شامل نرم افزارهای مورد نیاز برای دستیابی و کنترل دستگاه موجود بر روی گذرگاه SCSI است .

معمولا هر یک از دستگاههای موجود بر روی گذرگاه SCSI دارای یک آداپتور از قبل ساخته شده SCSI بوده که امکان ارتباط دستگاه با گذرگاه SCSI را فراهم می نماید. مثلا یک هارد SCSI دارای یک مدار کنترلی کوچک بوده که شامل یک کنترل کننده برای مکانیزم درایو و یک آداپتور برای گذرگاه SCSI است . دستگاههای همراه با یک آداپتور از قبل ساخته شده را Embedede SCSI device می گویند.

هر دستگاه SCSI می بایست دارای یک شناسه (ID) منحصر بفرد باشد. همانگونه که در بخش قبل مشاهده گردید یک گذرگاه SCSI قادر به حمایت از هشت یا شانزده دستگاه با توجه به مشخصات فنی مربوطه است . برای یک گذرگاه هشت دستگاهی ، شناسه دارای محدوده صفر تا هفت خواهد بود. برای یک گذرگاه شانزده دستگاهی، شناسه دارای محدوده صفر تا پانرده خواهد بود. یکی از شناسه های با اولویت بالا ( شناسه صفر) می بایست توسط کنترل کننده SCSI استفاده گردد در چنین حالتی تعداد دستگاه ها ی مورد نظر جهت اتصال ، به هفت و یا پانزده عدد تنزل پیدا خواهد کرد.

اغلب دستگاههای SCSI دارای امکانات سخت افزاری لازم در خصوص پیکربندی شناسه دستگاه می باشند. برخی دیگر از دستگاهها امکان پیکربندی شناسه را از طریق نرم افزار فراهم می نمایند. اغلب کارت های SCSI از نوع Plug&Play ، عملیات اختصاص شناسه به دستگاه را بصورت اتوماتیک انجام می دهند. هر یک از دستگاه های موجود بر روی گذرگاه SCSI می بایست دارای یک شناسه منحصر بفرد باشند در غیر اینصورت دچار مشکلاتی خواهیم شد.

هفت نوع کانکتور SCSI وجود دارد ( حداقل ) برخی از آنها ممکن است با یک نوع خاص SCSI سازگاری نداشته باشند.کانکنورهای فوق عبارتند از :

صرفنظر از نوع کانکتور استفاده شده تمام گذرگاه های SCSI می بایست Terminate گردند.

...