ويژگيهاي مهم يك كامپيوتر

ويژگيهاي مهم يك كامپيوتر

مقاله کامل درمورد ويژگيهاي مهم يك كامپيوتر





ويژگيهاي مهم يك كامپيوتر




روند توسعه كامپيوتر در 150 سال گذشته منجر به اين شده است
كه تمام كامپيوترها حاوي چند ويژگي اساسي باشند:





كنترل برنامه ذخيره‌شده: برنامه كامپيوتر، كه دنباله‌اي از دستوراتي است كه براي اجراي پردازش
لازم داده‌ها يك به يك اجرا مي‌شوند، بايد در كامپيوتر ذخيره شود. اين (مسئله)
امتيازات مهمي نسبت به دخيره خارجي برنامه دارد.





انشعاب شرطي: يك امتياز
ذخيره برنامه به صورت داخلي اين است كه لازم نيست دستور بعدي كه بايد اجرا شود از
نظر ترتيب ( دستور) بعدي باشد زيرا به هر دستوري مي‌توان با با همان سرعت هر
(دستور) ديگر دسترسي پيدا‌كرد ( اين به دسترسي تصادفي معروف است ). از اينرو
انتخاب اينكه كدام دستور بعداً اجرا شود مي‌تواند بر مبناي نتيجه عمل يا عمليات
قبلي باشد، كه به كامپيوتر بر اساس پردازشي كه انجام مي‌دهد، توانايي تصميم گيري
مي‌بخشد.





حلقه‌ها و ساب‌روتين‌ها (زيرروالها): توانايي يك برنامه در اجراي تكراري
مجموعه خاصي از دستورات در صورت نياز، مي‌تواند صرفه‌جويي‌هاي قابل توجهي در ذخيره‌سازي
مورد نياز برنامه ايجاد كند. پرشهاي شرطي مي‌توانند موجب برگشت حلقه و يا تكرار
مجموعه‌اي از دستورات بدفعات شوند. و معمولاً زير برنامه هاي مورد نظر در يك
برنامه مي‌توانند از هر قسمت ديگر برنامه آنگونه كه لازم است، فراخوانده شوند بدون
اينكه لازم باشد دستورات زير برنامه هر بار كه آن زيربرنامه فراخوانده مي‌شود در
برنامه هاي اصلي وجود داشته باشند.





سرعت علم الكترونيك:اگر چه تك‌تك دستورات قابل دسترسي در يك كامپيوتر مي‌توانند
كاملاً محدود باشند، ولي چون هر دستور مي‌تواند بسيار سريع اجرا شود، از اينرو در
زماني كه ذهناً خيلي كوتاه به نظر مي‌رسد، امكان دارد پردازش نسبتاًقدرتمندتري
انجام شود. ( اينرا با قابليت سرعتي كامپيوتر مكانيكي بابيج مقايسه مي‌كند.)





هزينه: هزينه قدرت محاسباتي و خصوصاًهزينه حافظه كامپيوتر دايماً رو به
كاهش است. اكنون ذخيره يك دستور كامپيوتري در يك حافظه الكترونيكي از ذخيره آن روي
كارت يا يك قطعه نوار كاغذي ارزانتر است.





دستورات مي‌توانند خود را تصحيح كنند: اگرچه اين (موضوع) يكي از ايده‌هاي
اصلي ون‌نيومان بود كه در مفهوم كنترل برنامه ذخيره‌شده تجسم مي‌يافت، ولي از آن
موقع به بعد خيلي مورد استفاده نبوده‌است. يك دليل آن اين است كه به محض آنكه
برنامه كامپيوتري نسبت به آنچه كه در ابتدا توسط برنامه‌نويس نوشته‌شده است تغيير
يافت، اطلاع از آنچه كامپيوتر انجام مي‌دهد مشكل است. خصوصاً در ميكروپروسسرها از
اين ايده پرهيز مي‌شود.





يك كامپيوتر ساده:





ويژگيهاي مهم يك كامپيوتر




شكل 1ـ7 ساختمان يك كامپيوتر ساده را نشان مي‌دهد. كامپيوتر مي‌تواند به تعدادي از اجزاي جداگانه تفكيك شود. گر چه اجزاي نشان‌داده‌شده لزوماً معروف تقسيم‌بندي فيزيكي اجزاء در يك كامپيوتر واقعي نيستند. به عنوان مثال در ريزكامپيوترها، واحد كنترل و واحد حساب و منطق (ALU) عموماً به صورت يك تراشه تنها، يك ميكروپروسسور، بكار گرفته مي‌شوند. بطور مشابه در بعضي از ريزكامپيوترها واحد ورودي و خروجي مي‌توانند در يك تراشه تنها تركيب شوند. با اينحال شكل 1-7 نشان‌دهنده ساختمان مفهومي هر كامپيوتر، از كوچكترين ريزكامپيوترها تا بزرگترين كامپيوترها است.





اولين لازمه هر كامپيوتر مكانيزمي براي كار با داده‌ها است.. اين كار
توسط ALU فراهم مي‌شود، كه مي‌تواند اعمالي مانند جمع يا تقسيم دو عد،
انجام عمليات منطقي، براي افزايش و كاهش اعداد و عمليات انتقال چپ و راست را اجرا
كند. مي‌توان با برنامه‌ريزي، از اين مجموعه بسيار اساسي عمليات، عمليات پردازشي
پيچيده‌تري بوجود آورد. كامپيوترهاي بزرگتر مي‌توانند دستورات قويتري (مثلاً ضرب و
تقسيم) را در مجموعه دستورات كامپيوتر تدارك ببينند.





به وضوح هر كامپيوتري بايد شامل يك واحد ورودي و خروجي نيز باشد. اينها
مكانيزمهايي فراهم مي‌كنند كه كامپيوتر توسط آنها با دنياي خارج ارتباط برقرار مي‌نمايد.
دنياي خارج مي‌تواند شامل شخصي باشد كه در يك پايانه كامپيوتري مشغول تايپ است و
پاسخ را روي يك صفحه تماشا مي‌كند، يا مي‌تواند يك‌سري تجهيزات، مثلاًيك ماشين‌لباسشويي
باشد، كه ورودي‌هاي داده‌اي مانند دماي آب، سطح آب و سرعت چرخش طلبك ارائه مي كند
و براساس برنامه داخل كامپيوتر، توسط خروجي‌هاي كامپيوتري كه هيتر و شيرهاي آب را
روشن و خاموش كرده و سرعت موتور را تغيير مي‌دهند، كنترل مي‌شود.





كامپيوتر بايد حاوي يك حافظه داخلي باشد كه دو كار انجام مي‌دهد. اولاً
محل ذخيره‌اي براي برنامه كامپيوتري فراهم مي‌كند، ثانياً محل ذخيره موقتي براي
داده هايي فراهم مي‌كند كه ممكن است در نقطه‌اي طي اجراي برنامه توسط AUL بوجود آيند، ولي تا مدتي بعد لازم نباشند. چنين متغيرهاي داده‌اي
بايد بتوانند توسط كامپيوتر در واحد حافظه نوشته شوند، و بعد هنگامي كه داده‌ها
لازمند دوباره خوانده‌شون. حافظه بصورت يك آرايه (يا ليست) يك بعدي از كلمات
سازمان‌يافته است و هر دستور يا متغير داده‌اي يك يا چند كلمه را در حافظه اشغال
مي‌كند. هركلمه‌از تعدادي بيت (ارقام دودويي) حافظه بصورت موازي ساخته‌شده است.





واحد كنترل كامپيوتر ترتيب عمليات تمام اجزاي توضيح‌داده‌شده فوق را طبق
دستورات برنامه كامپيوتر كنترل مي‌كند. هر دستور از حافظه واكشيده مي‌شود و سپس
توسط واحد كنترل كدگشايي شده و به مجموعه‌اي از سيگنالهاي كنترل سطح پايينتر تبديل
مي‌گردد كه باعث مي‌شوند عمل مشخص‌شده توسط آن دستور انجام شود. هنگامي كه اجراي
يك دستور كامل شده باشد دستور بعدي واكشيده‌شده و فرآيند كدگشايي و اجراي دستور
تكرار مي‌شود. اين فرآيند براي هر دستور برنامه تكرار مي‌شود و فقط زماني تفاوت مي
كند كه يك دستور انشعاب پيش آيد. در اين حالت دستور بعدي كه بايد از حافظه واكشيده‌شود
به جاي اينكه از نظر ترتيب دستور بعدي باشد، از آن بخش حافظه گرفته مي‌شود كه با
دستور انشعابي تعيين شده‌است.





آخرين جزء كامپيوتر يك ساعت يا نوسانگر فركانس ثابت است كه كاركرد تمام
اجزاي كامپيوتر را همزمان مي‌سازد و تضمين مي‌كند كه تمام عمليات با ترتيب صحيح رخ
مي‌دهند. فركانس ساعت سرعت اجراي دستور كامپيوتر را تعيين‌كرده و با سرعت كاري
مدارات نيمه رسانايي كه كامپيوتر را تشكيل مي‌دهند، محدود مي‌شود.





اجزاي حافظه اوليه:





در هر كامپيوتري، هم دستورات و هم داده‌ها به صورت اعداد دودويي بطور داخلي در حافظه ذخيره مي‌شوند. اين به آن علت است كه كامپيوتر مي‌تواند فقط دستوراتي را فهميده و اجرا كند كه در كد زبان ماشين دودويي متناسب با آن نوع خاص كامپيوتر كدبندي شده‌باشند. ممكن است به نظر كاربر برسد كه كامپيوتر در حال اجراي برنامه‌اي است كه به زبان برنامه‌نويسي ديگري، مانند بيسيك، پاسكال، نوشته شده‌است. در حقيقت براي اجراي يك برنامه نوشته شده به ر زبان ديگري، آن برنامه بايد ابتدا به زبان ماشين خود كامپيوتر تبديل شود. اينكار مي‌تواند يا با استفاده از يك كامپايلر و يكبار و براي همه انجام شود، يا حين اجراي برنمهيا استفاده از يك مفسر انجام شود .





برنامه نویسی




هر دستور
در مجموعه دستورات كد ماشين به طور عادي با يك يا چند كلمه در حافظه كامپيوتر
نمايش‌داده مي‌شود.هر كلمه بطور فيزيكي با تعدادي رقم دودويي (بيت) به صورت موازي
معرفي مي‌گردد. همچنين داده‌ها بصورت كلمات در حافظه كامپيوتر ذخيره مي‌شوند و از
اينرو طول كلمه كامپيوتر تعداد ارقام دودويي‌اي را تعريف مي‌كند كه كامپيوتر مي‌تواند
همزمان بكار برد. زيرا عمليات حسابي عموماً بر مبناي يك كلمه حافظه در يك زمان
انجام مي شوند تعداد بيت بر كلمه توسط طراح كامپيوتر انتخاب مي‌شود و معياري از
قدرت پردازش كامپيوتر است در حال حاضر ميكروپروسسورها نوعاً از 8،16 يا 32 بيت بر
كلمه، ميني‌كامپيوترها از 32-16 بيت بر كلمه و كامپيوترهاي بزرگ از 64-32 بيت بر
كلمه يا بيشتر، استفاده مي‌كنند.





حافظه كامپيوتر به چندين روش مختلف بكارگرفته مي‌شود در حال حاظر حافظه
نيمه‌هادي تكنولوژي غالب است . اجزاي ذخيره‌سازي نيمه هادي مدارات مجتمع ريزي
هستند. هم مدارات سلول ذخيره‌سازي و هم مدارگان پشتيباني لازم براي نوشتن و خواندن
داده‌ها روي تراشه‌هاي سيليكوني بسته‌بندي شده‌اند. در حال حاضر چندين تكنولوژي
ذخيره‌سازي نيمه هادي مورد استفاده‌اند. لازم نيست فيزيك اين روشهاي مختلف به
تفضيل مورد ملاحضه قرار گيرد. فقط كافيست يادآوري شود كه تراشه‌هاي گرانتر و
سريعتر نيمه هادي دوقطبي اغلب در بخشهاي حسابي / منطقي و بخشهاي مشخص ديگر پروسسور
بكار مي روند در حاليكه تراشه‌هاي كندتر و ارزانتر كه از تكنولوژي نيمه هادي اكسيد
– فلزي (MOS  ) استفاده مي‌كنند
معمولاً در بخش حافظه اوليه بكار مي‌روند. اغلب از اين اجزاي ذخيره‌سازي اوليه تحت
عنوان تراشه‌هاي حافظه دسترسي تصادفي ( RAM) نام‌برده مي‌شود زيرا هر
مكان روي يك تراشه مي‌تواند ذخيره‌سازي و بازيابي مستقيم داده‌ها و دستورات بطور
تصادفي و انتخاب و بكارگرفته شود.





تراشه‌هاي RAM‌ مي‌توانند به صورت استاتيكي و ديناميكي طبقه‌بندي شوند.
مدارات سلول‌ ذخيره‌سازي در تراشه‌هاي ديناميكي RAMشامل (اين موارد) هستند: (1) يك ترازيستور كه عمدتاً به همان صورت يك
كليد نوري روشن ـ خاموش مكانيكي عمل مي‌كند و (2) خازني كه قادر به ذخيره‌سازي يك
بار الكتريكي است، خازن، بسته به عمل كليدزني ترانزيستور، يا هيچ باري ندارد ( 0
بيت) يا قطعاً بار دارد (1 بيت). چون بار روي خازن تمايل به نشت كردن دارد شرايطي
باراي بازتوليد دوره‌اي يا تجديد بار ذخيره فراهم مي‌شود. بدينسان تراشه ديناميكي RAM نيز قطعات ذخيره‌سازي فرار هستند، ولي تا هنگاميكه برق آنها تأمين
باشد براي نگهداري داده‌هاي ذخيره‌شده نياز به هيچ مدار بازسازي خاصي ندارند. از
آنجا كه ذخيره يك بيت در يك RAmاستاتيكي به تعداد بيشتري
ترانزيستور و ساير قطعات نياز دارد، اين تراشه‌ها نسبت به RAMهاي ديناميكي پيچيده‌ترند و براي يك ظرفيت ذخيره‌سازي مفروض فضاي بيشتري
اشغال مي‌كنند. از اينرو RAMهاي استاتيكي در كاربردهاي خاصي بكار مي‌روند در حاليكه RAM هاي ديناميكي در بخشهاي حافظه اوليه اكثر كامپيوترها بكار مي‌روند. به
دليل طبيعت فرار اين اجزاي حافظه، اغلب در دستگاههاي كامپيوتري بزرگتر يك سيستم
تغذيه قطعي‌ناپذير (UPS) پشتيبان يافت مي‌شود. بعلاوه كاربران كامپيوترهاي شخصي مي‌توانند
چنددرصد دلار خرج كرده و يك UPSكوچك با توان باتري تهيه نمايند.
اين دستگاه جريان را براي مدت‌زماني تأمين مي‌كند كه براي‌انكه كاربران داده‌ها را
روي يك ديسك ذخيره كرده و سپس دستگاه را به صورتي مرتب متوقف كنند كافي است.





اجزاي حافظه خاص در واحد پردازشگر





بازی




مي‌دانيد كه هر پردازشگر يك بخش حافظه اوليه دارد كه برنامه‌(هاي) فعال و
داده هاي در حال پردازش را نگه مي‌دارد. با اينحال خيلي از پردازشگرها علاوه بر
اين بخش حافظه همه منظوره، داراي اجزاي درون‌ساختي حافظه اختصاصي نيز هستند كه
براي مقاصد خاص پردازش و كنترل مورد استفاده قرار مي‌گيرند.





يك جزء مورد استفاده حين عمليات پردازش يك بافر (يا حافظه پنهان)پر سرعت
است كه به ازاي هر كارتر ذخيره‌شده هم سريعتر و هم گرانتر از حافظه اوليه است. اين
مجموعه مدارات پرسرعت بعنوان يك حافظه دم‌دستي براي ذخيره موقت داده ها و دستوراتي
بكار مي‌رود كه محتملاً طي پردازش بارها بازيابي مي‌شوند. بدينسان مي‌توان سرعت
پردازش را بهتر كرد. داده ها مي‌توانند به طور خودكار بين بافر و حافظه اوليه
انتقال يابند به گونه‌اي كه برنامه‌نويس هاي كاربردي از كاربرد آن آگاه نيستند.
حافظه پنهاني، كه زماني فقط در سيستمهاي بزرگتر يافت مي‌شد، اكنون در بعضي از
تراشه‌هاي ميكروپروسسوري كوچك بكاررفته در كامپيوترهاي شخصي موجود است.





ساير اجزاي اختصاصي حافظه كه در بسياري از پروسسورها يافت مي‌شوند، براي
مقاصد كنترلي بكار مي‌روند. اصلي‌ترين وظايف كامپيوتر توسط مدارات سيم‌كشي شده
انجام مي‌شوند. سپس مي توان براي تركيب اين وظايف پايه‌اي با عملياتي كه تا حدي
سطح بالاتر هستند (تفريق مقادير، انتقال داده‌ها، و غيره) مدارات بيشتري بكار برد.
با اين حال امكان انجام اين عمليات سطح بالاتر با يك سري برنامه هاي خاص وجود
دارد.از اينرو اين برنامه‌ها به نام ريزبرنامه، به اين علت كه با توابع سطح پايين
ماشين سر و كار دارند اساساً جايگزين‌هايي براي سخت‌افزار اضافي هستند.





ريزبرنامه‌ها نوعاً در واحد پردازشگر در اجزاي ذخيره‌سازي كنترلي خاصي
نگه داشته مي‌شوند كه به تراشه‌هاي حافظه فقط‌خواندني (ROM) معروفند. تراشه هاي ROM، بر خلاف تراشه هاي RAM كه فرار هستند، داده‌هاي ذخيره‌شده را هنگام قطع برق نگه مي‌دارند.
دستورات كنترلي ريز برنامه، كه باعث مي‌شوند ماشين عمليات خاصي را انجام دهد، مي‌توانند
به صورت لازم مكرراً از يك تراشه ROM خوانده‌شوند، ولي تراشه هيچ‌دستور
يا داده ورودي را از كاربران كامپيوتر نخواهد‌پذيرفت.





مقدماتي‌ترين نوع تراشه ROMتوسط سازنده كامپيوتر به صورت جزئي
از سيستم كامپيوتر تهيه مي‌شود و نمي‌تواند توسط كاربران تغيير يافته يا تعويض
شود. چنين تراشه‌هاييبه عنوان يك محيط ذخيره‌سازي برنامه در بازيهاي تلويزيوني و
كامپيوترهاي شخصي كاربرد وسيعي يافته‌اند. البته براي يك كاربر اين امكان وجود
دارد كه با انتخاب وظايفي از ماشين كه توسط ريزبرنامه‌ها اجرا خواهندشد و سپس با
استفاده از يك نوع دوم تراشه ROM ، يك سيستم سفارش دهد.
بعنوان مثال، عمليات حساس يا طولاني كه توسط نرم‌افزار به آرامي انجام‌شده‌اند مي‌توانند
به ريزبرنامه‌ها تبديل‌شده و در يك تراشه حافظه فقط‌خواندني قابل برنامه‌نويسي (PROM) وارد شوند. معمولاً اينها به محض اينكه به شكل سخت افزاري
درآمدند، مي‌توانند در كسري از زمان لازم قبلي اجرا شوند.





تراشه‌هاي PROM توسط توليد‌كنندگان كامپيوتر و فروشندگان معمولي ROM عرضه مي‌شوند. عمليات به محض نوشته شدن در يك تراشه PROM، دايمي‌شده و نمي‌توانند تعويض شوند. با اينحال انواع ديگري از
تراشه‌هاي كنتل ROM وجود دارند كه مي‌توانند پاك‌شده و دوباره برنامه ريزي شوند. از
آنجا كه يك نوع تراشه حافظه فقط خواندني برنامه‌پذير پاك‌شدني (EPROM) قبل از آنكه بتواند محتويات جديد بپذيرد لازم است كه از پردازشگر
برداشته‌شده و مدتي در معرض نور فرابنفش قرارگيرد، لذا بسختي براي استفاده برنامه‌نويسان
كاربردي مناسب است. نوع ديكري تراشه حافظه فقط‌خواندني برنامه‌پذير پاك‌شدني بصورت
الكتريكي (EEPROM) نيز وجود دارد كه مي‌تواند با پالسهاي الكتريكي خاص مجدداً
برنامه‌ريزي شود.





با اينحال همه آنها بي ارتباط به نوع تراشه ROM مورد استفاده، براي افزايش كارايي پردازشگر با كنترل عملكرد تعداد
كمي از اعمال خاص بدرد مي‌خورند.


تگ های مطلب

نظرات کاربران

نویسنده نظر : شهرخ پريرو - 1398/5/28 (5:38)
عالي ! عالي ! عالي ! عالي ! عالي ! عالي ! عالي ! عالي ! عالي
 
پاسخ پشتیبانی یکتا فایل
سلام بزرگواريد
 
نویسنده نظر : پريچهر نوا - 1398/8/7 (8:54)
با تشکر فراوان از مطالب مفيد و عالي تون
 
پاسخ پشتیبانی یکتا فایل
با سلام لطف مي کنيد
 
نویسنده نظر : پارميدا پريا - 1398/4/7 (5:8)
سلام من فايل رو دانلود کردم بسيار خوب بود
 
پاسخ پشتیبانی یکتا فایل
سلام تشکر از لطف شما
 

برای ارسال نظر وارد سایت شوید