آموزش سخت افزار

آنچه در این صفحه می خوانید:

معرفی سخت افزار (Hardware)

سخت افزار رایانه ای شامل قطعات فیزیکی، ملموس یا قطعات رایانه مانند کیس، واحد پردازش مرکزی (CPU)، مانیتور، صفحه کلید، هارد، کارت گرافیک، کارت صدا، اسپیکر و مادربرد است. در مقابل، نرم افزار دستورالعمل هایی است که توسط سخت افزار قابل ذخیره و اجرا است. سخت افزار به این دلیل اصطلاحاً "hard" نامیده می شود که تغییرات در آن کار مشکلی است. در حالی که نرم افزار "نرم" است زیرا به روزرسانی یا تغییر آن آسان است. واسطه بین نرم افزار و سخت افزار "سیستم عامل" است، که نرم افزاری است که به سخت افزار خاصی در یک سیستم رایانه ای بهم پیوسته است و بنابراین دشوارترین تغییر اما همچنین در بین پایدارترین ها با توجه به قوام رابط می باشد. پیشرفت از سطح "سختی" به "نرمی" در سیستم های رایانه ای موازی با پیشرفت لایه های انتزاع در محاسبات است.

معرفی سخت افزار

سخت افزار معمولاً توسط نرم افزار جهت اجرای هر دستور یا دستورالعمل هدایت می شود. ترکیبی از سخت افزار و نرم افزار یک سیستم محاسباتی قابل استفاده را تشکیل می دهد، اگرچه سایر سیستم ها فقط با اجزای سخت افزاری وجود دارند.

معرفی قطعات الکترونیکی (Electronic component)

یک قطعات الکترونیکی عبارت است از هر وسیله اصلی یا فیزیکی گسسته در یک سیستم الکترونیکی که برای تأثیرگذاری بر الکترون ها یا زمینه های مرتبط با آن ها استفاده می شود. قطعات الکترونیکی اکثراً محصولات صنعتی هستند و نباید با عناصر الکتریکی اشتباه گرفته شود.

قطعات الکترونیکی تعدادی ترمینال الکتریکی یا سیم دارند. این اتصالات برای ایجاد یک مدار الکترونیکی با یک عملکرد خاص (به عنوان مثال یک تقویت کننده، گیرنده رادیویی یا نوسان ساز) به سایر اجزای الکتریکی، اغلب از طریق سیم متصل می شوند. اجزای اصلی الکترونیکی ممکن است به صورت پراکنده بسته بندی شوند، به عنوان آرایه ها یا شبکه هایی از اجزای مانند، یا یکپارچه در بسته هایی مانند مدارهای یکپارچه نیمه هادی، مدارهای یکپارچه ترکیبی می باشد. لیست زیر از قطعات الکترونیکی بر نسخه گسسته این قطعات متمرکز شده است و چنین بسته هایی را به عنوان اجزای موجود در نوع خود درمان می کند.

معرفی سخت افزار الکترونیکی (Electronic hardware)

سخت افزار الکترونیکی از قطعات الکترونیکی بهم پیوسته است که عملیات آنالوگ یا منطق را بر روی اطلاعات دریافتی و محلی ذخیره شده انجام می دهند تا به عنوان خروجی یا ذخیره سازی منجر به اطلاعات جدید شوند یا کنترل مکانیسم های محرک خروجی را تولید کنند.

سخت افزار الکترونیکی می تواند از تراشه / مدارهای فردی تا سیستم های پردازش اطلاعات توزیع شده باشد. سخت افزار الکترونیکی به خوبی طراحی شده از سلسله مراتب ماژول های عملکردی است که از طریق رابط های دقیقاً مشخص ارتباط برقرار می کنند.

منطق سخت افزار در درجه اول تمایز مدار پردازش داده از مدارهای عمومی تر است. به عنوان مثال، تقریباً در تمام رایانه ها منبع تغذیه ای وجود دارد که از مدارهایی تشکیل شده است که در پردازش داده ها دخیل نیستند بلکه به جای اینکه مدارهای پردازش داده را نیرو می دهند. به طور مشابه، کامپیوتر ممکن است اطلاعات را به یک مانیتور رایانه یا تقویت کننده صوتی منتقل کند که در فرآیندهای محاسباتی نیز دخیل نیست.

تفاوت بین سخت افزار (Hardware) و نرم افزار (Software)

سخت افزار رایانه

سخت افزار به اجزای فیزیکی یک رایانه اشاره دارد. سخت افزار رایانه هر بخشی از رایانه است که می توانیم این قسمت ها را لمس کنیم. این دستگاه های الکترونیکی اولیه هستند که برای ساخت کامپیوتر استفاده می شوند. نمونه هایی از سخت افزار در رایانه عبارتند از پردازنده، دستگاه های حافظه، مانیتور، چاپگر، صفحه کلید، ماوس و واحد پردازش مرکزی (CPU).

سخت افزار رایانه ای هر وسیله فیزیکی است که در دستگاه یا با دستگاه شما استفاده می شود، در حالی که نرم افزار مجموعه ای از کدهای است که روی هارد رایانه شما نصب می شود. به عنوان مثال، مانیتور رایانه ای که برای خواندن این متن از آن استفاده می کنید و ماوس مورد استفاده برای حرکت در این صفحه وب، سخت افزار رایانه است. مرورگر اینترنت که به شما امکان بازدید از این صفحه و سیستم عامل که مرورگر در آن کار می کند، نرم افزاری در نظر گرفته شده است.

همه نرم افزارها حداقل از یک دستگاه سخت افزاری برای کارآیی استفاده می کنند. به عنوان مثال، یک بازی ویدیویی، که نرم افزاری است، برای اجرای از پردازنده رایانه (CPU)، حافظه (RAM)، هارد دیسک و کارت ویدیو استفاده می کند. نرم افزار پردازش ورد برای ایجاد و ذخیره اسناد از پردازنده رایانه، حافظه و هارد دیسک استفاده می کند.

سخت افزار همان چیزی است که باعث می شود یک کامپیوتر کار کند. CPU اطلاعات را پردازش می کند و می توان آن را در RAM یا هارد دیسک ذخیره کرد. کارت صدا صدا را برای بلندگوها فراهم می کند، و کارت تصویری تصویری را به یک مانیتور ارائه می دهد. هر یک از این ها نمونه ای از قطعات سخت افزاری است.

نرم افزار رایانه

نرم افزار مجموعه ای از دستورالعمل ها، رویه ها، مستندات است که کارهای مختلفی را در یک سیستم رایانه ای انجام می دهد. می توان گفت نرم افزار رایانه نیز یک کد برنامه نویسی است که بر روی پردازنده رایانه اجرا می شود. کد می تواند کد سطح دستگاه یا کدی باشد که برای یک سیستم عامل نوشته شده است. نمونه های نرم افزار Ms Word، Excel، Power Point، Google Chrome، Photoshop، MySQL و غیره.

انواع سیستم های رایانه ای

سخت افزار کامپیوتر

رایانه شخصی (PC)

رایانه شخصی که با نام PC نیز شناخته می شود به دلیل تطبیق پذیری و قیمت نسبتاً پایین یکی از رایج ترین انواع رایانه است. لپ تاپ ها عموماً بسیار شبیه به هم هستند، اگرچه ممکن است از اجزای کم مصرف یا کاهش اندازه استفاده کنند، بنابراین عملکرد کمتری دارند.

کیس (Case)

کیس کامپیوتر اکثر اجزای سیستم را محصور و نگهداری می کند. این سیستم از عناصر داخلی مانند مادربرد، دیسک درایو و منبع تغذیه پشتیبانی مکانیکی و محافظت می کند و جریان هوای خنک کننده را بر روی اجزای داخلی کنترل و هدایت می کند. این مورد همچنین بخشی از سیستم کنترل تداخل الکترومغناطیسی است که توسط کامپیوتر تابش می شود و قطعات داخلی را از تخلیه الکترواستاتیک محافظت می کند. فضای داخلی کیس برای چندین دیسک درایو یا سایر لوازم جانبی فراهم می کند و معمولاً روی زمین می ایستند، در حالی که موارد رومیزی فضای کمتری را فراهم می کند. طرح های سبک همه در یک شامل یک نمایشگر ویدیویی است که در همان مورد ساخته شده است. رایانه های قابل حمل و لپ تاپ نیاز به مواردی دارند که محافظت از ضربه را برای دستگاه ایجاد می کنند. توسعه فعلی در رایانه های لپ تاپ یک صفحه کلید جداشونده است، که امکان تنظیم سیستم را به عنوان یک تبلت صفحه لمسی می دهد. علاقمندان ممکن است موارد مورد نظر را با استفاده از چراغ های رنگی، رنگ و یا سایر ویژگی ها، در فعالیتی به نام تعدیل مورد تزئین کنند.

منبع تغذیه (Power supply)

واحد منبع تغذیه (PSU) جریان برق متناوب (AC) را به جریان مستقیم ولتاژ مستقیم (DC) برای اجزای داخلی کامپیوتر تبدیل می کند. لپ تاپ ها به طور معمول برای مدت زمان چند ساعت می توانند از باتری داخلی کار کنند. PSU به طور معمول از منبع تغذیه خاموش (SMPS) استفاده می کند و دارای قدرت MOSFET ها (ترانزیستورهای دارای تأثیر میدان فلزی-اکسید و نیمه هادی) است که در مبدل ها و مدارهای نظارتی SMPS استفاده می شود.

مادربرد (Motherboard)

مادربرد جز اصلی کامپیوتر است. مادربورد قسمت های دیگر رایانه از جمله CPU ،RAM، دیسک درایو ها (CD، DVD، هارد دیسک یا سایر موارد) را به هم متصل می کند و همچنین هر وسیله جانبی که از طریق پورت ها یا اسلات ها وصل شده است. تراشه های مدار مجتمع (IC) در یک کامپیوتر به طور معمول حاوی میلیاردها ترانزیستور (MOSFET) است.

قطعات هایی که مستقیماً به بخشی از مادربرد وصل شده اند یا شامل آن می شوند:

  • CPU (واحد پردازش مرکزی)، بیشتر محاسبات را که عملکرد کامپیوتر را قادر می سازد انجام می دهد و به مغز رایانه ای گفته می شود که از حافظه با دسترسی تصادفی (RAM)، یک برنامه آموزش را دریافت می کند، تفسیر و پردازش می کند. آن را ارسال کرده و سپس آن را به نتیجه رایانه ارسال کنید تا قطعات های مربوطه بتوانند دستورالعمل ها را انجام دهند. CPU یک ریز پردازنده است که در یک تراشه مدار مجتمع (MOS) مدار یکپارچه فلزی- اکسید نیمه هادی (MOS) ساخته شده است. معمولاً توسط سیستم سینک و فن یا سیستم خنک کننده، خنک می شود. بیشتر پردازنده های جدید شامل واحد پردازش گرافیکی (GPU) هستند. سرعت ساعت CPU تعیین می کند كه چقدر سریع دستورالعمل ها اجرا شود و در گیگاهرتز اندازه گیری می شود. مقادیر معمولی بین 1 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز است. بسیاری از رایانه های مدرن این گزینه را دارند که CPU را اورکلاک کنند که باعث افزایش کارایی با هزینه خروجی حرارتی بیشتر و در نتیجه نیاز به خنک کننده بهتر می شود.
  • چیپست که شامل پل شمالی است، واسطه ارتباط بین CPU و سایر اجزای سیستم از جمله حافظه اصلی است. همچنین پل جنوبی، که به پل شمالی وصل شده است، و رابط های کمکی و Bus پشتیبانی می کند. در آخر، یک تراشه Super I / O که از طریق پل جنوبی متصل شده است، از کندترین و قدیمی ترین قطعات ها مانند پورت های سریال، نظارت سخت افزاری و کنترل فن پشتیبانی می کند.
  • حافظه دسترسی تصادفی (RAM)، کد و داده هایی را که به طور فعال توسط CPU قابل دسترسی هستند، ذخیره می کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک مرورگر وب روی رایانه باز می شود، حافظه را می گیرد. این تا زمانی که مرورگر وب بسته شود در RAM ذخیره می شود. این به طور معمول نوعی RAM پویا (DRAM) است، مانند DRAM همزمان (SDRAM)، که در آن تراشه های حافظه MOS داده ها را روی سلول های حافظه متشکل از MOSFET و خازن MOS ذخیره می کنند. RAM معمولاً در ماژول های حافظه دو خط (DIMMs) در اندازه های 2 گیگابایتی، 4 گیگابایتی و 8 گیگابایتی ارائه می شود اما می تواند بسیار بزرگتر باشد.
  • حافظه فقط خواندنی (ROM)، BIOS را که هنگام شروع به کار رایانه فعال می شود، فرایندی معروف به "booting" یا "booting up". ROM به طور معمول یک تراشه حافظه BIOS غیر فرار است، که داده ها را روی سلول های حافظه MOSFET ذخیره می کند.
  • BIOS (سیستم ورودی اصلی ورودی) شامل سیستم عامل بوت و سیستم عامل مدیریت پاور است. مادربردهای جدیدتر بجای BIOS از رابط Firmware Unified Extensible Firmware یا به اختصار (UEFI) استفاده می کنند.
  • Bus هایی که CPU را به اجزای مختلف داخلی متصل می کنند و کارت های گرافیکی و صدا را گسترش می دهند.
  • باتری CMOS (مکمل مکمل) که حافظه CMOS را برای تاریخ و زمان در تراشه BIOS قدرت می دهد. این باتری به طور کلی یک باتری ساعت است.
  • کارت گرافیک، گرافیک رایانه را پردازش می کند. کارت های گرافیکی قدرتمندتر برای انجام کارهای سخت مانند بازی های ویدیویی فشرده یا اجرای نرم افزارهای گرافیکی رایانه مناسب تر هستند. کارت تصویری شامل یک واحد پردازش گرافیکی (GPU) و حافظه ویدیویی (به طور معمول نوعی SDRAM) است، هر دو در تراشه های مدار مجتمع (MOS IC) ساخته شده اند.
  • Power MOSFET ماژول تنظیم کننده ولتاژ (VRM) را تشکیل می دهند، که کنترل می کند چه مقدار ولتاژ سایر اجزای سخت افزاری را دریافت می کند.

کارت های توسعه

کارت انبساط در محاسبات، یک برد مدار چاپی است که می تواند در یک شکاف انبساطی از یک مادربرد رایانه قرار می گیرد تا از طریق اتوبوس انبساط قابلیت به سیستم رایانه ای اضافه شود. از کارت های توسعه می توان برای به دست آوردن یا گسترش ویژگی هایی که توسط مادربرد ارائه نشده است استفاده کرد.

دستگاه های ذخیره سازی

وسیله ذخیره سازی هر سخت افزاری و رسانه های دیجیتال محاسباتی است که برای ذخیره سازی، انتقال و استخراج فایل های داده و اشیا استفاده می شود. این می تواند اطلاعات را بصورت موقت و دائمی نگه داشته و ذخیره کند و می تواند برای رایانه، سرور یا هر وسیله محاسبات مشابه داخلی یا خارجی استفده شود. ذخیره سازی داده ها یک عملکرد اصلی و از اجزای اساسی رایانه ها است.

رسانه ثابت (Fixed media)

داده ها توسط رایانه ای با استفاده از انواع رسانه ها ذخیره می شوند. درایوهای دیسک سخت (HDD) به دلیل ظرفیت بالای و کم هزینه بودن، تقریباً در تمام رایانه های قدیمی یافت می شوند، اما درایوهای (SSD) سریع تر و کارآمدتر هستند، گرچه در حال حاضر گران تر هستند. اغلب در رایانه های شخصی ساخته شده پس از 2007 یافت می شود. SSD ها از حافظه های فلش استفاده می کنند، که داده ها را روی تراشه های حافظه MOS متشکل از سلول های حافظه MOSFET می کند. برخی از سیستم ها برای عملکرد بیشتر یا قابلیت اطمینان می توانند از یک کنترلر آرایه دیسک استفاده کنند.

رسانه های قابل جابجایی (Removable media)

برای انتقال داده ها بین رایانه ها، ممکن است از یک دستگاه حافظه فلش خارجی (مانند کارت حافظه یا فلش مموری USB) یا دیسک نوری (مانند CD-ROM، DVD-ROM یا BD-ROM) استفاده شود. سودمندی آنها بستگی به قابل خواندن توسط سیستم های دیگر دارد. اکثر دستگاه ها دارای یک درایو دیسک نوری (ODD) هستند و تقریباً همه آنها حداقل یک درگاه سرمی جهانی (USB) دارند.

لوازم جانبی ورودی و خروجی

دستگاه های ورودی و خروجی معمولاً در قسمت خارجی در شاسی رایانه قرار دارند. موارد زیر برای بسیاری از سیستم های رایانه ای استاندارد یا بسیار رایج است.

  • ورودی: دستگاه های ورودی به کاربر اجازه می دهند تا اطلاعات را وارد سیستم کند یا عملکرد آن را کنترل کند. اکثر رایانه های شخصی دارای ماوس و صفحه کلید هستند، اما سیستم های لپ تاپ به طور معمول از پد لمسی به جای ماوس استفاده می کنند. سایر دستگاه های ورودی شامل وب کم، میکروفون، جوی استیک و اسکنر تصویر هستند.
  • دستگاه خروجی: دستگاه های خروجی اطلاعات را به شکلی قابل خواندن توسط انسان نمایش می دهند. اینگونه دستگاه ها می توانند شامل چاپگر، بلندگو، مانیتور یا یک براق کننده بریل باشند.

Mainframe computer

Mainframe computer یک کامپیوتر بسیار بزرگ است که به طور معمول یک اتاق را پر می کند و ممکن است صدها یا هزاران برابر بیشتر از یک رایانه شخصی هزینه کند. آنها به منظور انجام تعداد زیادی محاسبات برای دولت ها و شرکت های بزرگ طراحی شده اند.

ابر رایانه (Supercomputer)

اصطلاح ابر رایانه به یک فناوری خاص اطلاق نمی شود. در عوض، سریعترین محاسبات موجود در هر زمان مشخص را نشان می دهد. ابر رایانه ها سریع اما بسیار پرهزینه هستند، بنابراین آن ها معمولاً توسط سازمان های بزرگ برای انجام وظایف محاسباتی مربوط به مجموعه داده های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند. ابر رایانه ها معمولاً برنامه های نظامی و علمی را اجرا می کنند. اگرچه پرهزینه است، آنها همچنین برای برنامه های تجاری مورد استفاده قرار می گیرند که در آن باید مقادیر عظیمی از داده ها تجزیه و تحلیل شوند. به عنوان مثال، بانک های بزرگ برای محاسبه خطرات و بازده استراتژی های مختلف سرمایه گذاری از ابر رایانه ها استفاده می کنند و سازمان های بهداشت و درمان از آنها برای تجزیه و تحلیل پایگاه های داده عظیم داده های بیمار استفاده می کنند تا درمان های بهینه برای بیماری های مختلف و مشکلات پیش آمده در کشور را تعیین کنند.

نظرتون درباره این نوشته چیه؟ عالیه بد نیست خوب نبود