مقدمه
استفاده از کامپیوتر در ایران از چند سال قبل رایج شده است . امروزه در موارد متعددی از
کامپیوتراستفاده بعمل می آید. چرخه استفاده از کامپیوتر از مرحله تهیه سخت افزار های لازم
شروع و در ادامه با نصب تجهیزات سخت افزاری زمینه استفاده از مقولات دیگر نظیر
: نرم افزار، شبکه ،اینترنت و ... فراهم می گردد. تنها با یافتن پاسخ مناسب علمی به هر یک
از موارد مطرح شده است که می توان امیدوار به ایجاد یک زیر ساخت مناسب فرهنگی
بمنظور استفاده از کامپیوتر در جایگاه واقعی خود بود. در صورت نیل به هدف فوق شتاب
حرکات هدفمند بمنظور نهادینه شدن فرهنگ عمومی استفاده و بکارگیری سیستم های سخت
افزاری نرم افزاری و شبکه سیر منطقی و معقول خود را طی خواهد کرد.
تاریخچه مختصر از کامپیوتر
سرعت پیشرفت کامپیوتر های جدید غیر قابل باور شده است.اولین کامپیوتر
دیجیتال بزرگ در سال 1937توسط پروفسور Howard Aiken از دانشگاه
هاروارد،ارائه شد. آی بی ام در سال 1944 این کامپیوتر را ساخت. کامپیوتر
مزبور "ماشین حسابی با کنترل خودکار مراحل محاسبه"به شمار آمده، و
Mark I نامیده می شد. این کامپیوتر که بیشتر قسمت های آن مکانیکی بود،از
750000 قطعه ساخته شده بود. ارتفاع کامپیوتر مزبور 17 متر،و وزن آن بیش
از 5 تن بود.
عمل "ضرب" ساده با این کامپیوتر حدود 6 ثانیه طول می کشید (کامپیوترهای
جدید مبتنی بر پنتیوم این کار را در حدود1000000/1 ثانیه انجام می دهند). در
سال 1947 کامپیوتر Mark II توسط Aiken ساخته شد،و کامپیوترSSEC آی
بی ام نیز دز سال 1948 به پایان رسید. بالاترین سرعتی که در این ماشینها به
دست آمد،یک عمل ضرب در ثانیه بود.
اولین کامپیوتر الکترونیکی(بدون استفاده از قطعه های مکانیکی) در زمستان
سال1945-1944ساخته شد. کامپیوتر مزبور ENIAC (سر نام کلمه های
Electronic Numerical Integrator )نام داشت.ENIAC می توانست تا
300 عمل ضرب را در ثانیه انجام دهد،اما هنوز هم به صورت هیولایی عظیم
بود. یعنی از حدود 18000 لامپ خلا‍ءتشکیل شده بود . طراحی این نوع ماشین
ها همچنان به پیشرفت خود ادامه داد،و در سالل 1950کامپیوتر صنعت پیشرفته
ای به شمار می آمد. در سال 1960بیش از 5000 کامپیوتر در سرتاسر دنیا وجود
داشت.
اختراع ترانزیستور در سال 1947(که نوعی کلید الکتونیکی کوچک می
باشد)،جرقه ای انقلابی در طراحی کامپیوتر ایجاد کرد.در اواخر دهه ی
1950دیگر ترانزیستورها می توانستند جایگزین لامپ های خلاء در کامپیوتر
شوند. از آنجا که ترانزیستور های اولیه فضایی در حدود 200/1 لامپ های خلاء
را اشغال می کردند،نه تنها کامپیوتر های کوچکترشدند،بلکه عملکرد آنها نیز
سریعتر شد. زیرا در این حالت دیکر الکتریسیته ی مسیر چندان طولانی را نمی
پیمود.کامپیوتر های مبتنی بر ترانزیستور های نیمه هادی می توانستند تا
100000عمل ضرب را در یک ثانیه انجام دهند.همچنین عملکرد آنها نسبت به
کامپیوترهای مبتنی بر لامپ های خلاء قابل اطمینان تر بود.
در دهه 1970این قابلیت به دست آمد که بتوان دهها هزار،و شاید صدها هزار
ترانزیستور را بر روی تراشه ی سیلیکونی کوچکی قرار دهند، که حجم آن از
ناخن انگشت شست بزرگتر نباشد. این قطعه ها که «مدار های مجتمع» نامیده می
شوند،انقلاب دیگری در طراحی کامپیوتر ها ایجاد کردند. به این ترتیب ایجاد
دنیای کامپیوتر های شخصی امکان پذیر شد.
در سال 1981آی بی ام اولین کامپیوتر شخصی خود را معرفی کرد. .به طور
خلاصه از آن زمان تا کنون کامپیوتر های شخصی 5 نسل را پشت سر گذاشته
اند،که در هر نسل سرعت عملکرد و قابلیت های آنها پیشرفت کرده است.امروز
کامپیوتر هایی که از چمدان معمولی بزرگتر نیستند،می توانند بیش از 100 میلیون
عمل ضرب را در ثانیه انجام دهند.
کامپیوتر های 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 که می توان
به کمک 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 )ROM یک حافظه دائم که از آن برای ذخیره سازی
اطلاعات مهم در 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 های فوق 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 عکس است .
◄کارت گرافیک (Graphic Cards) مسئول تبدیل اطلاعات موجود در کامپیوتر به گونه
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 استفاده می 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 سیستم تا 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 زمان راه 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 خود بوده 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 اطلاعات مربوط 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، نشان دهنده
"راه اندازی مجدد" است . در این حالت برنامه BIOS ، عملیات مربوط به POST را
صرفنظر 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 گذرگاه مربوطه ، کارت های موجود بررسی خواهند شد در 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 عملیات BIOS ، و واگذاری ادامه عملیات راه اندازی به
برنامه Bootstarp 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.
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 1971 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 ، 8080 بود. پردازنده
فوق هشت بیتی و بر روی یک تراشه قرار داشت . این ریزپردازنده در سال 1974 به
بازار عرضه گردید.اولین پردازنده ای که باعث تحولات اساسی در دنیای کامپیوتر شد ،
8088 بود. ریزپردازنده فوق در سال 1979 توسط شرکت IBM طراحی و اولین نمونه آن
در سال 1982 عرضه گردید. وضعیت تولید ریزپردازنده توسط شرکت های تولید کننده
بسرعت رشد و از مدل 8088 به 80286 ، 80386 ، 80486 ، پنتیوم ، پنتیوم II ،
پنتیوم III و پنتیوم 4 رسیده است . تمام پردازنده های فوق توسط شرکت اینتل و سایر
شرکت های ذیربط طراحی و عرضه شده است . پردازنده های پنتیوم 4 در مقایسه با
پردازنده 8088 عملیات مربوطه را با سرعتی به میزان 5000 بار سریعتر انجام می دهد!
جدول زیر ویژگی هر یک از پردازنده های فوق بهمراه تفاوت های موجود را نشان می
دهد.