www.3manage.com
لایسنس آنتی ویروس

اموزش سحت افزار(سری دوم)

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 که می 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 (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 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 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 ۰۰۰۰:۰۴۷۲ استفاده می نماید. در صورتیکه مقدار فوق معادل ۱۲۳۴h باشد، نشاندهنده “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 ۱۹۷۱ 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 ، ۸۰۸۰ بود. پردازنده فوق هشت بیتی و بر روی یک تراشه قرار داشت . این ریزپردازنده در سال ۱۹۷۴ به بازار عرضه گردید.اولین پردازنده ای که باعث تحولات اساسی در دنیای کامپیوتر شد ، ۸۰۸۸ بود. ریزپردازنده فوق در سال ۱۹۷۹ توسط شرکت IBM طراحی و اولین نمونه آن در سال ۱۹۸۲ عرضه گردید. وضعیت تولید ریزپردازنده توسط شرکت های تولید کننده بسرعت رشد و از مدل ۸۰۸۸ به ۸۰۲۸۶ ، ۸۰۳۸۶ ، ۸۰۴۸۶ ، پنتیوم ، پنتیوم II ، پنتیوم III و پنتیوم ۴ رسیده است . تمام پردازنده های فوق توسط شرکت اینتل و سایر شرکت های ذیربط طراحی و عرضه شده است . پردازنده های پنتیوم ۴ در مقایسه با پردازنده ۸۰۸۸ عملیات مربوطه را با سرعتی به میزان ۵۰۰۰ بار سریعتر انجام می دهد! جدول زیر ویژگی هر یک از پردازنده های فوق بهمراه تفاوت های موجود را نشان می دهد.

Name Date Transistors Microns Clock speed Data width MIPS
8080 1974 6,000 6 2 MHz 8 bits 0.64
8088 1979 29,000 3 5 MHz 16 bits
8-bit bus 0.33
80286 1982 134,000 1.5 6 MHz 16 bits 1
80386 1985 275,000 1.5 16 MHz 32 bits 5
80486 1989 1,200,000 1 25 MHz 32 bits 20
Pentium 1993 3,100,000 0.8 60 MHz 32 bits
64-bit bus 100
Pentium II 1997 7,500,000 0.35 233 MHz 32 bits
64-bit bus ~300
Pentium III 1999 9,500,000 0.25 450 MHz 32 bits
64-bit bus ~510
Pentium 4 2000 42,000,000 0.18 1.5 GHz 32 bits
64-bit bus ~1,700
توضیحات جدول :
ستون Date نشاندهنده سال عرضه پردازنده است.
ستون Transistors تعدا ترانزیستور موجود بر روی تراشه را مشخص می کند. تعداد ترانزیستور بر روی تراشه در سال های اخیر شتاب بیشتری پیدا کرده است .
ستون Micron ضخامت کوچکترین رشته بر روی تراشه را بر حسب میکرون مشخص می کند. ( ضخامت موی انسان ۱۰۰ میکرون است(.
ستون Clock Speed حداکثر سرعت Clock تراشه را مشخص می نماید.
ستون Data Width پهنای باند واحد منطق و محاسبات (ALU) را نشان می دهد. یک واحد منطق و حساب هشت بیتی قادر به انجام عملیات محاسباتی نظیر: جمع ، تفریق ، ضرب و … برای اعداد هشت بیتی است. در صورتیکه یک واحد منطق و حساب ۳۲ بیتی قادر به انجام عملیات بر روی اعداد ۳۲ بیتی است . یک واحد منطق و حساب ۸ بیتی بمنظور جمع دو عدد ۳۲ بیتی می بایست چهار دستورالعمل را انجام داده در صورتیکه یک واحد منطق وحساب ۳۲ بیتی عملیات فوق را صرفا” با اجرای یک دستورالعمل انجام خواهد داد.در اغلب موارد گذرگاه خارجی داده ها مشابه ALU است . وضعیت فوق در تمام موارد صادق نخواهد بود مثلا” پردازنده ۸۰۸۸ دارای واحد منطق وحساب ۱۶ بیتی بوده در حالیکه گذرگاه داده ئی آن هشت بیتی است . در اغلب پردازنده های پنتیوم جدید گذرگاه داده ۶۴ بیتی و واحد منطق وحساب ۳۲ بیتی است . ستون MIPS مخفف کلمات Millions of instruction per Second ( میلیون دستورالعمل در هر ثانیه ) بوده و واحدی برای سنجش کارآئی یک پردازنده است.
درون یک پردازنده
بمنظورآشنائی با نحوه عملکرد پردازنده لازم است، نگاهی به درون یک ریزپردازنده داشته و با منطق نحوه انجام عملیات بیشتر آشنا شویم. یک ریزپردازنده مجموعه ای از دستورالعمل ها را اجراء می کند. دستورالعمل های فوق ماهیت و نوع عملیات مورد نظر را برای پردازنده مشخص خواهند کرد. با توجه به نوع دستورالعمل ها ، یک ریزپردازنده سه عملیات اساسی را انجام خواهد داد :
۱ – یک ریزپردازنده با استفاده از واحد منطق و حساب خود (ALU) قادر به انجام عملیات محاسباتی نظیر: جمع ، تفریق، ضرب و تقسیم است. پردازنده های جدید دارای پردازنده های اختصاصی برای انجام عملیات مربوط به اعداد اعشاری می باشند.
۲ – یک ریزپردازنده قادر به انتقال داده از یک محل حافظه به محل دیگر است .
۳ – یک ریزپردازنده قادر به اتخاذ تصمیم ( تصمیم گیری ) و پرش به یک محل دیگر برای اجرای دستورالعمل های مربوطه بر اساس تصمیم اتخاذ شده است .
شکل زیر یک پردازنده ساده را نشان می دهد.

پردازنده فوق دارای :
● یک گذرگاه آدرس (Address Bus) است که قادر به ارسال یک آدرس به حافظه است ( گذرگاه فوق می تواند ۸ ، ۱۶ و یا ۳۲ بیتی باشد)
● یک گذرگاه داده (Data Bus) است که قادر به ارسال داده به حافظه و یا دریافت داده از حافظه است (گذرگاه فوق می تواند ۸ ، ۱۶ و یا ۳۲ بیتی باشد)
● یک خط برای خواندن (RD) و یک خط برای نوشتن (WR) است که آدرسی دهی حافظه را انجام می دهند. آیا قصد نوشتن در یک آدرس خاص وجود داشته و یا مقصود، خواندن اطلاعات از یک آدرس خاص حافظه است؟
● یک خط Clock که ضربان پردازنده را تنظیم خواهد کرد.
● یک خط Reset که مقدار ” شمارنده برنامه ” را صفر نموده و یا باعث اجرای مجدد یک فرآیند می گردد.
فرض کنید پردازنده فوق هشت بیتی بوده واز عناصر زیر تشکیل شده است:
– ریجسترهای A,B,C نگاهدارنده هائی بوده که از فلیپ فلاپ ها ساخته شده اند.
– Address Latch مشابه ریجسترهای A,B,C است .
– شمارنده برنامه (Program Counter) نوع خاصی از یک نگهدارنده اطلاعات است که قابلیت افزایش بمیزان یک و یا پذیرش مقدار صفر را دارا است
– واحد منطق و حساب (ALU) می تواند یک مدار ساده جمع کننده هشت بیتی بوده و یا مداری است که قابلیت انجام عملیات جمع ، تفریق ، ضرب و تقسیم را دارا است .
– ریجستر Test یک نوع خاص نگاهدارنده بوده که قادر به نگهداری نتایج حاصل از انجام مقایسه ها توسط ALU است .ALU قادر به مقایسه دو عدد وتشخیص مساوی و یا نامساوی بودن آنها است . ریجستر Test همچنین قادر به نگهداری یک Carry bit ( ماحصل آخرین مرحله عملیات جمع) است . ریجستر فوق مقادیر مورد نظر را در فلیپ فلاپ ها ذخیره و در ادامه Instruction Decoder “تشخیص دهنده دستورالعمل ها ” با استفاده از مقادیر فوق قادر به اتخاذ تصمیمات لازم خواهد بود.
– همانگونه که در شکل فوق ، مشاهده می گردد از شش ” ۳-State” استفاده شده که به آنها “tri-State buffers” می گویند. بافرهای فوق قادر به پاس دادن مقادیر صفر و یا یک و یا قطع خروجی مربوطه می باشند.. این نوع بافرها امکان ارتباط چندین خروجی را از طریق یک Wire فراهم می نمایند. در چنین حالتی فقط یکی از آنها قادر به انتقال ( حرکت ) صفر و یا یک بر روی خط خواهد بود.
– ریجستر Instruction و Instruction Decoder مسئولیت کنترل سایر عناصر را برعهده خواهند داشت . بدین منظور از خطوط کنترلی متفاوتی استفاده می گردد. خطوط فوق در شکل فوق نشان داده نشده اند ولی می بایست قادر به انجام عملیات زیر باشند:
– به ریجستر A اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ریجستر B اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ریجستر C اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ” شمارنده برنامه ” اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ریجستر Address اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ریجستر Instruction اعلام نماید که مقدار موجود بر روی گذرگاه داده را در خود نگاهدارد.(Latch)
– به ” شمارنده برنامه ” اعلام نماید که مقدار خود را افزایش دهد.
– به ” شمارنده برنامه ” اعلام نماید که مقدار خود را صفر (Reset) نماید.
– به واحد منطق و حساب نوع عملیاتی را که می بایست انجام گیرد، اعلام نماید.
– به ریجستر Test اعلام نماید که بیت های ماحصل عملیات ALU را در خود نگاهدارد.
– فعال نمودن خط RD ( خواندن )
– فعال نمودن خط WR ( نوشتن )
حافظه های RAM و ROM
در بخش قبل گذرگاه های آدرس و داده نظیرخطوط RD,WR بررسی گردیدند. گذرگاه های فوق به حافظه های RAM ،ROM و یا هر دو متصل خواهند بود. در ریزپردازنده ساده فرضی فوق، از گذرگاه های آدرس و داده هشت بیتی استفاده می گردد. بدین ترتیب پردازنده قادر به آدرس دهی ۲۵۶ بایت حافظه و خواندن و یا نوشتن هشت بیت از حافظه در هر لحظه خواهد بود. فرض کنید پردازنده فوق دارای ۱۲۸ بایت حافظه ROM بوده که از آدرس صفر شروع شده و ۱۲۸ بایت حافظه RAM که از آدرس ۱۲۸ آغاز می گردد ، است . حافظه ROM تراشه ای است که اطلاعاتی را از قبل و بصورت دائم در خود نگهداری می نماید. گذرگاه های آدرس به تراشه ROM اعلام خواهند کرد که کدام بایت را خواسته و آن را بر روی گذرگاه قرار خواهد داد. زمانیکه وضعیت خط RD تغییر نماید تراشه ROM بایت مورد نظر و انتخابی را بر روی گذرگاه داده قرار خواهد داد. RAM شامل بایت هائی از اطلاعات است . ریزپردازنده قادر به خواندن و نوشتن در حافظه فوق بر اساس سیگنال های دریافتی از خطوط RD و RW است . در رابطه با حافظه RAM می بایست به این نکته نیز اشاره گردد که این نوع از حافظه ها با از دست منبع انرژی ( برق ) اطلاعات خود را از دست خواهند داد.
تمامی کامپیوترها دارای حافظه ROM به میزان مشخص می باشند. ( برخی از کامپیوترها ممکن است دارای حافظه RAM نبوده نظیر میکرو کنترل ها ، ولی وجود و ضرورت حافظه ROM را در هیچ کامپیوتری نمی توان انکار نمود).بر روی کامپیوترهای شخصی حافظه ROM را BIOS نیز می نامند. زمانیکه ریزپردازنده فعالیت خود را آغاز می نماید ، در ابتدا دستورالعمل هائی را اجراء خواهد کرد که در BIOS می باشند. دستورالعمل های موجود در BIOS عملیانی نظیر تست سخت افزار و سیستم را انجام و در ادامه فرآیندی آغاز خواهد شد که نتیجه آن استقرار سیستم عامل در حافظه خواهد بود. (Booting) . در آغاز فرآیند فوق ، بوت سکتور هارد دیسک ( می تواند آغاز عملیات فوق از هارد شروع نشده و از فلاپی دیسک انجام گردد ، اتخاذ تصمیم در رابطه با وضعیت فوق بر اساس پارامترهای ذخیره شده در حافظه CMOS خواهند بود ) را بررسی خواهد کرد . بوت سکتور فوق حاوی برنامه ای کوچک است که در ادامه BIOS آن را خوانده و در حافظه RAM مستقر خواهد کرد. ریزپردازنده در ادامه دستورالعمل های مربوط به برنامه بوت سکتور را که در حافظه RAM مستقر شده اند ،اجراء خواهد کرد. برنامه فوق به ریزپردازنده اعلام خواهد کرد که اطلاعات دیگری را از هارد دیسک به درون حافظه RAM انتقال و آنها را اجراء نماید. با ادامه وتکمیل فرآیند فوق سیستم عامل در حافظه مستقر ومدیریت خود را آغاز می نماید.
دستورالعمل های ریزپردازنده
هر ریزپردازنده دارای مجمو عه ای از دستورالعمل ها بوده که دارای کارآئی خاصی می باشند. این دستورالعمل ها بصورت الگوئی از صفر و یا یک پیاده سازی می گردنند. استفاده از دستورات فوق با توجه به ماهیت الگوئی آنها برای انسان مشکل و بخاطر سپردن آنها امری است مشکل تر! ، بدین دلیل از مجموعه ای ” کلمات ” برا ی مشخص نمودن الگوهای فوق استفاده می گردد. مجموعه ” کلمات ” فوق ” زبان اسمبلی ” نامیده می شوند. یک ” اسمبلر” قادر به ترجمه کلمات به الگوهای بیتی متناظر است .پس از ترجمه ، ماحصل عملیات که همان استخراج ” الگوهای بیتی ” است، در حافظه مستقر تا زمینه اجرای آنها توسط ریزپردازنده فراهم گردد جدول زیر برخی از دستورالعمل های مورد نیاز در رابطه با پردازنده فرضی را نشانن می دهد.

Instruction Meaning
LOADA mem لود نمودن ریجستر A از آدرس حافظه
LOADB mem لود نمودن ریجستر B از آدرس حافظه
CONB con لود نمودن یک مقدار ثابت در ریجستر B
SAVEB mem ذخیره نمودن مقدار موجود در ریجستر B در یک آدرس حافظه
SAVEC mem ذخیره نمودن مقدار موجود در ریجستر C در یک آدرس حافظه
ADD جمع A و B و ذخیره کردن حاصل در C
SUB تفریق A و B و ذخیره کردن حاصل در C
MUL ضرب A و B و ذخیره کردن حاصل در C
DIV تقسیم A و B و ذخیره کردن حاصل در C
COM مقا یسه A و B و ذخیره کردن حاصل در Test
JUMP addr پرش به یک آدرس مشخص
JEQ addr پرش شرطی ( اگر مساوی است ) به یک آدرس مشخص
JNEQ addr پرش شرطی ( اگر نا مساوی است ) به یک آدرس مشخص
JG addr پرش شرطی ( اگر بزرگتر است ) به یک آدرس مشخص
JGE addr پرش شرطی ( اگر بزرگتر و یا مساوی است ) به یک آدرس مشخص
JL addr پرش شرطی ( اگر کوچکتر است ) به یک آدرس مشخص
JLE addr پرش شرطی ( اگر کوچکتر و یا مساوی است ) به یک آدرس مشخص
STOP توقف اجراء

مثال : فرض کنید برنامه محاسبه فاکتوریل عدد پنج (۵!=۵*۴*۳*۲*۱ ) با یکی از زبانهای سطح بالا نظیر C نوشته گردد . کمپایلر ( مترجم ) زبان C برنامه مورد نظر را به زبان اسمبلی ترجمه خواهد کرد. ( فرض کنید که آدرس شروع RAM در پردازنده فرضی ۱۲۸ و آدرس شروع حافظه ROM صفر باشد.) جدول زیر برنامه نوشته شده به زبان C را بهمراه کد ترجمه شده اسمبلی معادل آن، نشان می دهد.

C Program Assembly Language
a=1;
f=1;
while (a <= 5)
{
f = f * a;
a = a + 1;
} // Assume a is at address 128
// Assume F is at address 129
0 CONB 1 // a=1;
1 SAVEB 128
2 CONB 1 // f=1;
3 SAVEB 129
4 LOADA 128 // if a > 5 the jump to 17
5 CONB 5
6 COM
7 JG 17
8 LOADA 129 // f=f*a;
9 LOADB 128
10 MUL
11 SAVEC 129
12 LOADA 128 // a=a+1;
13 CONB 1
14 ADD
15 SAVEC 128
16 JUMP 4 // loop back to if
17 STOP

در ادامه می بایست کدهای ترجمه شده به زبان اسمبلی به زبان ماشین ( الگوهای بیتی ) ترجمه گردند. بدین منظور لازم است که هر یک از دستورات اسمبلی دارای کد معادل (OpCode) باشند. فرض کنید دستورات اسمبلی در پردازنده فرضی دارای Opcode ( کدهای عملیاتی) زیر باشند.
Assembly Instruction Opcode
LOADA mem 1
LOADB mem 2
CONB con 3
SAVEB mem 4
SAVEC mem 5
ADD 6
SUB 7
MUL 8
DIV 9
COM 10
JUMP addr 11
JEQ addr 12
JNEQ addr 13
JG addr 14
JGE addr 15
JL addr 16
JLE addr 17
STOP 18
در نهایت برنامه ترجمه شده به زبان اسمبلی به زبان ماشین ( الگوهای بیتی ) ترجمه خواهد شد.

Assembly Language Bit Patterns
// Assume a is at address 128
// Assume F is at address 129
0 CONB 1 // a=1;
1 SAVEB 128
2 CONB 1 // f=1;
3 SAVEB 129
4 LOADA 128 // if a > 5 the jump to 17
5 CONB 5
6 COM
7 JG 17
8 LOADA 129 // f=f*a;
9 LOADB 128
10 MUL
11 SAVEC 129
12 LOADA 128 // a=a+1;
13 CONB 1
14 ADD
15 SAVEC 128
16 JUMP 4 // loop back to if
17 STOP // Assume a is at address 128
// Assume F is at address 129
Addr opcode/value
0 3 // CONB 1
1 1
2 4 // SAVEB 128
3 128
4 3 // CONB 1
5 1
6 4 // SAVEB 129
7 129
8 1 // LOADA 128
9 128
10 3 // CONB 5
11 5
12 10 // COM
13 14 // JG 17
14 31
15 1 // LOADA 129
16 129
17 2 // LOADB 128
18 128
19 8 // MUL
20 5 // SAVEC 129
21 129
22 1 // LOADA 128
23 128
24 3 // CONB 1
25 1
26 6 // ADD
27 5 // SAVEC 128
28 128
29 11 // JUMP 4
30 8
31 18 // STOP

همانگونه که مشاهده می نمائید برنامه نوشته شده به زبان C به ۱۷ دستورالعمل معادل اسمبلی و ۳۱ دستورالعمل زبان ماشین تبدیل گردید.
Instruction Decoder ( تشخیص دهنده نوع دستورالعمل ها ) با انجام عملیاتی خاص، نوع دستورالعمل را تشخیص خواهد داد. فرض کنید دستور العمل ADD را داشته باشیم و بخواهیم نحوه تشخیص دستورالعمل را دنبال نمائیم :
– در زمان اولین Clock ، دستورالعمل Load می گردد. ( فعال کردن بافر tri-state برای ” شمارنده برنامه ” ، فعال شدن خط RD ، فعال کردن Data-in در بافر tri-state )
– در زمان دومین Clock ، دستورالعمل ADD تشخیص داده خواهد شد.( تنظیم عملیات جمع برای ALU ، ذخیره نمودن ماحصل عملیات ALU در ریجستر C )
– در زمان سومین Clock، ” شمارنده برنامه ” افزایش خواهد یافت ( در تئوری این مرحله می تواند در زمان دومین Clock نیز صورت پذیرد)
همانگونه که ملاحظه گردید ، هر دستورالعمل اسمبلی دارای چندین Clock Cycle است . برخی از دستورات نظیر ADD دارای دو و یا سه Clock و برخی دیگر از دستورات دارای پنج ویا شش Clock خواهند بود.

 
حافظه
حافظه با هدف ذخیره سازی اطلاعات ( دائم ، موقت ) در کامپیوتر استفاده می گردد. از انواع متفاوتی حافظه درکامپیوتر استفاده می گردد .
 RAM
 ROM
 Cache
 Dynamic RAM
 Static RAM
 Flash Memory
 Virtual Memory
 Video Memory
 BIOS
استفاده از حافظه صرفا” محدود به کامپیوترهای شخصی نبوده و در دستگاههای متفاوتی نظیر : تلفن های سلولی، PDA ، رادیوهای اتومبیل ، VCR ، تلویزیون و … نیز در ابعاد وسیعی از آنها استفاده بعمل می آید.هر یک از دستگاههای فوق مدل های متفاوتی از حافظه را استفاده می نمایند.
مبانی اولیه حافظه
با اینکه می توان واژه ” حافظه ” را بر هر نوع وسیله ذخیره سازی الکترونیکی اطلاق کرد، ولی اغلب از واژه فوق برای مشخص نمودن حافظه های سریع با قابلیت ذخیره سازی موقت استفاده بعمل می آید. در صورتیکه پردازنده مجبور باشد برای بازیابی اطلاعات مورد نیاز خود بصورت دائم از هارد دیسک استفاده نمائد، قطعا” سرعت عملیات پردازنده ( با آن سرعت بالا) کند خواهد گردید. زمانیکه اطلاعات مورد نیاز پردازنده در حافظه ذخیره گردند، سرعت عملیات پردازنده از بعد دستیابی به داده های مورد نیاز بیشتر خواهد گردید. از حافظه های متعددی بمنظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می گردد.

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می گردد ، محموعه متنوعی ازانواع حافظه ها وجود دارد . پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبی فوق به آنها دستیابی پیدا خواهد کرد. زمانیکه در سطح حافظه های دائمی نظیر هارد و یا حافظه دستگاههائی نظیر صفحه کلید، اطلاعاتی موحود باشد که پردازنده قصد استفاده از آنان را داشته باشد ، می بایست اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرند. در ادامه پردازنده اطلاعات و داده های مورد نیاز خود را در حافظه Cache و دستورالعمل های خاص عملیاتی خود را در ریجسترها ذخیره می نماید.
تمام عناصر سخت افزاری ( پردازنده، هارد دیسک ، حافظه و …) و عناصر نرم افزاری ( سیستم عامل و…) بصورت یک گروه عملیاتی بکمک یکدیگر وظایف محوله را انجام می دهند . بدون شک در این گروه ” حافظه ” دارای جایگاهی خاص است . از زمانیکه کامپیوتر روشن تا زمانیکه خاموش می گردد ، پردازنده بصورت پیوسته و دائم از حافظه استفاده می نماید. بلافاصله پس از روشن نمودن کامپیوتر اطلاعات اولیه ( برنامه POST) از حافظه ROM فعال شده و در ادامه وضعیت حافظه از نظر سالم بودن بررسی می گردد ( عملیات سریع خواندن ، نوشتن ) .در مرحله بعد کامپیوتر BIOS را ازطریق ROM فعال خواهد کرد. BIOS اطلاعات اولیه و ضروری در رابطه با دستگاههای ذخیره سازی، وضعیت درایوی که می بایست فرآیند بوت از آنجا آغاز گردد، امنیت و … را مشخص می نماید. در مرحله بعد سیستم عامل از هارد به درون حافظه RAM استفرار خواهد یافت . بخش های مهم و حیاتی سیستم عامل تا زمانیکه سیستم روشن است در حافظه ماندگار خواهند بود. در ادامه و زمانیکه یک برنامه توسط کاربر فعال می گردد، برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار یک برنامه در حافظه و آغاز سرویس دهی توسط برنامه مورد نظر در صورت ضرورت فایل های مورد نیاز برنامه فوق، در حافظه مستفر خواهند شد.و در نهایت زمانیکه به حیات یک برنامه خاتمه داده می شود (Close) و یا یک فایل ذخیره می گردد ، اطلاعات بر روی یک رسانه ذخیره سازی دائم ذخیره و نهایتا” حافظه از وجود برنامه و فایل های مرتبط ، پاکسازی ! می گردد.
همانگونه که اشاره گردید در هر زمان که اطلاعاتی ، مورد نیاز پردازنده باشد، می بایست اطلاعات درخواستی در حافظه RAM مستقر تا زمینه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده ، پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جدید در حافظه یک سیکل کاملا” پیوسته بوده و در اکثر کامپیوترها سیکل فوق ممکن است در هر ثانیه میلیون ها مرتبه تکرار گردد.
نیاز به سرعت دلیلی بر وجود حافظه های متنوع
چرا حافظه در کامپیوتر تا بدین میزان متنوع و متفاوت است ؟ در پاسخ می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
پردازنده های با سرعت بالا نیازمند دستیابی سریع و آسان به حجم بالائی از داده ها بمنظور افزایش بهره وری و کارآئی خود می باشند.. در صورتیکه پردازنده قادر به تامین و دستیابی به داده های مورد نیاز در زمان مورد نظر نباشد، می بایست عملیات خود را متوقف و در انتظار تامین داده های مورد نیاز باشد. پردازند ه های جدید وبا سرعت یک گیگا هرتز به حجم بالائی از داده ها ( میلیارد بایت در هر ثانیه ) نیاز خواهند داشت . پردازنده هائی با سرعت اشاره شده گران قیمت بوده و قطعا” اتلاف زمان مفید آنان مطلوب و قابل قبول نخواهد بود. طراحان کامپیوتر بمنظور حل مشکل فوق ایده ” لایه بندی حافظه ” را مطرح نموده اند. در این راستا از حافظه های گران قیمت با میزان اندک استفاده و از حافظه های ارزان تر در حجم بیشتری استفاده بعمل می آید. ارزانترین حافظه متدواول ، هارد دیسک است . هارد دیسک یک رسانه ذخیره سازی ارزان قیمت با توان ذخیره سازی حجم بالائی از اطلاعات است . با توجه به ارزان بودن فضای ذخیره سازی اطلاعات بر روی هارد، اطلاعات مورد نظر بر روی آنها ذخیره و با استفاده از روش های متفاوتی نظیر : حافظه مجازی می توان بسادگی و بسرعت بدون نگرانی از فضای فیزیکی حافظه RAM ، از آنها استفاده نمود.
حافظه RAM سطح دستیابی بعدی در ساختار سلسله مراتبی حافظه است . اندازه بیت یک پردازنده نشاندهنده تعداد بایت هائی از حافظه است که در یک لحظه می توان به آنها دستیابی داشت. مثلا” یک پردازنده شانزده بیتی ، قادر به پردازش دو بایت در هر لحظه است . مگاهرتز واحد سنجش سرعت پردازش در پردازنده ها است و معادل “میلیون در هر ثانیه” است . مثلا” یک کامپیوتر ۳۲ بیتی پنتیوم iii با سرعت ۸۰۰-MHz ، قادر به پردازش چهار بایت بصورت همزمان و ۸۰۰ میلیون بار در ثانیه است . حافظه RAM بتنهائی دارای سرعت مناسب برای همسنگ شدن با سرعت پردازنده نیست . بهمین دلیل است که از حافظه های Cache استفاده می گردد. بدیهی است هر اندازه که سرعت حافظه RAM بالا باشد مطلوب تر خواهد بود.اغلب تراشه های مربوطه امروزه دارای سرعتی بین ۵۰ تا ۷۰ Nanoseconds می باشند. سرعت خواندن و یا نوشتن در حافظه ارتباط مستقیم با نوع حافظه استفاده شده دارد .در این راستا ممکن است از حافظه های DRAM,SDRAM,RAMBUS استفاده گردد. سرعت RAM توسط پهنا و سرعت Bus ، کنترل می گردد. پهنای Bus ، تعداد بایتی که می تواند بطور همزمان برای پردازنده ارسال گردد را مشخص و سرعت BUS به تعداد دفعاتی که می توان یک گروه از بیت ها را در هر ثانیه ارسال کرد اطلاق می گردد. سیکل منظم حرکت داده ها از حافظه بسمت پردازنده را Bus Cycle می گویند مثلا” یک Bus با وضعیت : ۱۰۰MHz و ۳۲ بیت، بصورت تئوری قادر به ارسال چهار بایت به پردازنده و یکصد میلیون مرتبه در هر ثانیه است . در حالیکه یک BUS شانرده بیتی ۶۶MHZ بصورت تئوری قادر به ارسال دو بایت و ۶۶ میلیون مرتبه در هر ثانیه است . با توجه به مثال فوق مشاهده می گردد که با تغییر پهنای BUS از شانزده به سی و دو و سرعت از ۶۶MHz به ۱۰۰MHz سرعت ارسال داده برای پردازنده سه برابر گردید.
ریجستر و Cache
با توجه به سرعت بسیار بالای پردازنده حتی در صورت استفاده از Bus عریض وسریع همچنان مدت زمانی طول خواهد کشید تا داده ها از حافظه RAM برای پردازنده ارسال گردند. Cache با این هدف طراحی شده است که داده های مورد نیاز پردازنده را که احتمال استفاده از آنان بیشتر است ، در دسترس تر قرار دهد . عملیات فوق از طریق بکارگیری مقدار اندکی از حافظه Cache که Primary و یا Level 1 نامیده می شود صورت می پذیرد. ظرفیت حافظه های فوق بسیار اندک بوده و از دو کیلو بایت تا شصت و چهار کیلو بایت را، شامل می گردد. نوع دوم Cache که Secodray و یا level 2 نامیده می شود بر روی یک کارت حافظه و در مجاورت پردازنده قرار می گیرد. این نوع Cache دارای یک ارتباط مستقیم با پردازنده است. یک مدار کنترل کننده اختصاصی بر روی برد اصلی که ” کنترل کننده L2 ” نامیده می شود مسئولیت عملیات مربوطه را برعهده خواهد گرفت . با توجه به نوع پردازنده ، اندازه حافظه فوق متغیر بوده و دارای دامنه ای بین ۲۵۶Kb تا ۲MB است. برخی از پردازنده های با کارائی بالا اخیرا” این نوع Cache را بعنوان جزئی جداناپذیر در کنار خود دارند. ( بخشی از تراشه پردازنده ) در این نوع پردازنده ها با توجه به اینکه Cache بخشی از پردازنده محسوب می گردد، اندازه آن متغیر بوده و بعنوان یکی از مهمترین شاخص ها در کارائی پردازنده مطرح است.
نوع دیگری از RAM با نام SRAM ( حافظ های با دستیابی تصادفی ایستا ) نیز وجود داشته که در آغاز برای Cache استفاده می گردید. این نوع حافظه ها از چندین ترانزیستور ( معمولا” چهار تا شش ) برای هر یک از سلول های حافظه خود استفاده می نمایند. حافظه های فوق دارای مجموعه ای از فلیپ فلاپ ها با دو وضعیت خواهند بود. بنابراین حافظه های فوق قادر به بازخوانی اطلاعات بصورت پیوسته نظیر حافظه های DRAM نخواهند بود. هر یک از سلول های حافظه مادامیکه منبع تامین انرژی آنها فعال (On) باشد داده های خود را ذخیره نگاه خواهند داشت . در این حالت ضرورتی به بازخوانی اطلاعات بصورت پریودیک نخواهد بود . سرعت حافظه های فوق بسیار بالا است ، ولی بدلیل قیمت بالا ، در حال حاضر بعنوان جایگزینی استاندارد برای حافظه های RAM مطرح نمی باشند.
انواع حافظه
حافظه ها را می توان بر اساس شاخص های متفاوتی تقسیم بندی کرد . Volatile و Nonvolatile نمونه ای از این تقسیم بندی ها است . حافظه های volatile بلافاصله پس از خاموش شدن سیستم اطلاعات خود را از دست می دهند. و همواره برای نگهداری اطلاعات خود به منبع تامین انرژی نیاز خواهند داشت . اغلب حافظه های RAM در این گروه قرار می گیرند. حافظه های Nonvolatile داده های خود را همچنان پس از خاموش شدن سیستم حفظ خواهند کرد. حافظه ROM نمونه ای از این نوع حافظه ها است .

 

حافظه RAM
حافظه (RAM(Random Access Memory شناخته ترین نوع حافظه در دنیای کامپیوتر است . روش دستیابی به این نوع از حافظه ها تصادفی است . چون می توان به هر سلول حافظه مستقیما” دستیابی پیدا کرد . در مقابل حافظه های RAM ، حافظه های(SAM(Serial Access Memory وجود دارند. حافظه های SAM اطلاعات را در مجموعه ای از سلول های حافظه ذخیره و صرفا” امکان دستیابی به آنها بصورت ترتیبی وجود خواهد داشت. ( نظیر نوار کاست ) در صورتیکه داده مورد نظر در محل جاری نباشد هر یک از سلول های حافظه به ترتیب بررسی شده تا داده مورد نظر پیدا گردد. حافظه های SAM در مواردیکه پردازش داده ها الزاما” بصورت ترتیبی خواهد بود مفید می باشند ( نظیر حافظه موجود بر روی کارت های گرافیک ). داده های ذخیره شده در حافظه RAM با هر اولویت دلخواه قابل دستیابی خواهند بود.
مبانی حافظه های RAM
حافظه RAM ، یک تراشه مدار مجتمع (IC) بوده که از میلیون ها ترانزیستور و خازن تشکیل شده است .در اغلب حافظه ها با استفاده و بکارگیری یک خازن و یک ترانزیستور می توان یک سلول را ایجاد کرد. سلول فوق قادر به نگهداری یک بیت داده خواهد بود. خازن اطلاعات مربوط به بیت را که یک و یا صفر است ، در خود نگهداری خواهد کرد.عملکرد ترانزیستور مشابه یک سوییچ بوده که امکان کنترل مدارات موجود بر روی تراشه حافظه را بمنظور خواندن مقدار ذخیره شده در خازن و یا تغییر وضعیت مربوط به آن ، فراهم می نماید.خازن مشابه یک ظرف ( سطل) بوده که قادر به نگهداری الکترون ها است . بمنظور ذخیره سازی مقدار” یک” در حافظه، ظرف فوق می بایست از الکترونها پر گردد. برای ذخیره سازی مقدار صفر، می بایست ظرف فوق خالی گردد.مسئله مهم در رابطه با خازن، نشت اطلاعات است ( وجود سوراخ در ظرف ) بدین ترتیب پس از گذشت چندین میلی ثانیه یک ظرف مملو از الکترون تخلیه می گردد. بنابراین بمنظور اینکه حافظه بصورت پویا اطلاعات خود را نگهداری نماید ، می بایست پردازنده و یا ” کنترل کننده حافظه ” قبل از تخلیه شدن خازن، مکلف به شارژ مجدد آن بمنظور نگهداری مقدار “یک” باشند.بدین منظور کنترل کننده حافظه اطلاعات حافظه را خوانده و مجددا” اطلاعات را بازنویسی می نماید.عملیات فوق (Refresh)، هزاران مرتبه در یک ثانیه تکرار خواهد شد.علت نامگذاری DRAM بدین دلیل است که این نوع حافظه ها مجبور به بازخوانی اطلاعات بصورت پویا خواهند بود. فرآیند تکراری ” بازخوانی / بازنویسی اطلاعات” در این نوع حافظه ها باعث می شود که زمان تلف و سرعت حافظه کند گردد.
سلول های حافظه بر روی یک تراشه سیلیکون و بصورت آرائه ای مشتمل از ستون ها ( خطوط بیت ) و سطرها ( خطوط کلمات) تشکیل می گردند. نقطه تلاقی یک سطر و ستون بیانگر آدرس سلول حافظه است .
حافظه های DRAM با ارسال یک شارژ به ستون مورد نظر باعث فعال شدن ترانزیستور در هر بیت ستون، خواهند شد.در زمان نوشتن خطوط سطر شامل وضعیتی خواهند شد که خازن می بایست به آن وضغیت تبدیل گردد. در زمان خواندن Sense-amplifier ، سطح شارژ موجود در خازن را اندازه گیری می نماید. در صورتیکه سطح فوق بیش از پنجاه درصد باشد مقدار “یک” خوانده شده و در غیراینصورت مقدار “صفر” خوانده خواهد شد. مدت زمان انجام عملیات فوق بسیار کوتاه بوده و بر حسب نانوثانیه ( یک میلیاردم ثانیه ) اندازه گیری می گردد. تراشه حافظه ای که دارای سرعت ۷۰ نانوثانیه است ، ۷۰ نانو ثانیه طول خواهد کشید تا عملیات خواندن و بازنویسی هر سلول را انجام دهد.
سلول های حافظه در صورتیکه از روش هائی بمنظور اخذ اطلاعات موجود در سلول ها استفاده ننمایند، بتنهائی فاقد ارزش خواهند بود. بنابراین لازم است سلول های حافظه دارای یک زیرساخت کامل حمایتی از مدارات خاص دیگر باشند.مدارات فوق عملیات زیر را انجام خواهند داد :
 مشخص نمودن هر سطر و ستون (انتخاب آدرس سطر و انتخاب آدرس ستون )
 نگهداری وضعیت بازخوانی و باز نویسی داده ها ( شمارنده )
 خواندن و برگرداندن سیگنال از یک سلول ( Sense amplifier)
 اعلام خبر به یک سلول که می بایست شارژ گردد و یا ضرورتی به شارژ وجود ندارد ( Write enable)
سایر عملیات مربوط به “کنترل کننده حافظه” شامل مواردی نظیر : مشخص نمودن نوع سرعت ، میزان حافظه و بررسی خطاء است .
حافظه های SRAM دارای یک تکنولوژی کاملا” متفاوت می باشند. در این نوع از حافظه ها از فلیپ فلاپ برای ذخیره سازی هر بیت حافظه استفاده می گردد. یک فلیپ فلاپ برای یک سلول حافظه، از چهار تا شش ترانزیستور استفاده می کند . حافظه های SRAM نیازمند بازخوانی / بازنویسی اطلاعات نخواهند بود، بنابراین سرعت این نوع از حافظه ها بمراتب از حافظه های DRAM بیشتر است .با توجه به اینکه حافظه های SRAM از بخش های متعددی تشکیل می گردد، فضای استفاده شده آنها بر روی یک تراشه بمراتب بیشتر از یک سلول حافظه از نوع DRAM خواهد بود. در چنین مواردی میزان حافظه بر روی یک تراشه کاهش پیدا کرده و همین امر می تواند باعث افزایش قیمت این نوع از حافظه ها گردد. بنابراین حافظه های SRAM سریع و گران و حافظه های DRAM ارزان و کند می باشند . با توجه به موضوع فوق ، از حافظه های SRAM بمنظور افزایش سرعت پردازنده ( استفاده از Cache) و از حافظه های DRAM برای فضای حافظه RAM در کامپیوتر استفاده می گردد.
ما ژول های حافظه
تراشه های حافظه در کامییوترهای شخصی در آغاز از یک پیکربندی مبتنی بر Pin با نام (DIP(Dual line Package استفاده می کردند. این پیکربندی مبتنی بر پین، می توانست لحیم کاری درون حفره هائی برروی برداصلی کامپیوتر و یا اتصال به یک سوکت بوده که خود به برد اصلی لحیم شده است .همزمان با افزایش حافظه ، تعداد تراشه های مورد نیاز، فضای زیادی از برد اصلی را اشغال می کردند.از روش فوق تا زمانیکه میزان حافظه حداکثر دو مگابایت بود ، استقاده می گردید.
راه حل مشکل فوق، استقرار تراشه های حافظه بهمراه تمام عناصر و اجزای حمایتی در یک برد مدار چاپی مجزا (Printed circut Board) بود. برد فوق در ادامه با استفاده از یک نوع خاص از کانکنور ( بانک حافظه ) به برد اصلی متصل می گردید. این نوع تراشه ها اغلب از یک پیکربندی pin با نام Small Outline J-lead ) soj ) استفاده می کردند . برخی از تولیدکنندگان دیگر که تعداد آنها اندک است از پیکربندی دیگری با نام Thin Small Outline Package )tsop) استفاده می نمایند. تفاوت اساسی بین این نوع پین های جدید و پیکربندی DIP اولیه در این است که تراشه های SOJ و TSOR بصورت surface-mounted در PCB هستند. به عبارت دیگر پین ها مستقیما” به سطح برد لحیم خواهند شد . ( نه داخل حفره ها و یا سوکت ) .
تراشه ها ی حافظه از طریق کارت هائی که ” ماژول ” نامیده می شوند قابل دستیابی و استفاده می باشند.. شاید تاکنون با مشخصات یک سیستم که میزان حافظه خود را بصورت ۳۲ * ۸ , یا ۱۶ * ۴ اعلام می نماید ، برخورده کرده باشید.اعداد فوق تعداد تراشه ها ضربدر ظرفیت هر یک از تراشه ها را که بر حسب مگابیت اندازه گیری می گردند، نشان می دهد. بمنظور محاسبه ظرفیت ، می توان با تقسیم نمودن آن بر هشت میزان مگابایت را بر روی هر ماژول مشخص کرد.مثلا” یک ماژول ۳۲ * ۴ ، بدین معنی است که ماژول دارای چهار تراشه ۳۲ مگابیتی است .با ضرب ۴ در ۳۲ عدد ۱۲۸ ( مگابیت) بدست می آید . اگر عدد فوق را بر هشت تقسیم نمائیم به ظرفیت ۱۶ مگابایت خواهیم رسید.
نوع برد و کانکتور استفاده شده در حافظه های RAM ، طی پنج سال اخیر تفاوت کرده است . نمونه های اولیه اغلب بصورت اختصاصی تولید می گردیدند . تولید کنندگان متفاوت کامپیوتر بردهای حافظه را بگونه ای طراحی می کردند که صرفا” امکان استفاده از آنان در سیستم های خاصی وجود داشت . در ادامه (SIMM (Single in-line memory مطرح گردید. این نوع از بردهای حافظه از ۳۰ پین کانکتور استفاده کرده و طول آن حدود ۳/۵ اینچ و عرض آن یک اینچ بود ( یازده سانتیمتر در ۲/۵ سانتیمتر ) .در اغلب کامپیوترها می بایست بردهای SIMM بصورت زوج هائی که دارای ظرفیت و سرعت یکسان باشند، استفاده گردد. علت این است که پهنای گذرگاه داده بیشتر از یک SIMM است . مثلا” از دو SIMM هشت مگابایتی برای داشتن ۱۶ مگابایت حافظه بر روی سیستم استفاده می گردد. هر SIMM قادر به ارسال هشت بیت داده در هر لحظه خواهد بود با توجه به این موضوع که گذرگاه داده شانزده بیتی است از نصف پهنای باند استفاده شده و این امر منطقی بنظر نمی آید.در ادامه بردهای SIMM بزرگتر شده و دارای ابعاد ۲۵ / ۴ * ۱ شدند( ۱۱ سانتیمتر در ۲/۵ سانتیمتر ) و از ۷۲ پین برای افزایش پهنای باند و امکان افزایش حافظه تا میزان ۲۵۶ مگابایت بدست آمد.

بموازات افزایش سرعت و ظرفیت پهنای باند پردازنده ها، تولیدکنندگان از استاندارد جدید دیگری با نام dual in-line memory module)DIMM) استفاده کردند.این نوع بردهای حافظه دارای ۱۶۸ پین و ابعاد ۱ * ۵/۴ اینچ ( تقریبا” ۱۴ سانتیمتر در ۲/۵ سانتیمتر ) بودند.ظرفیت بردهای فوق در هر ماژول از هشت تا ۱۲۸ مگابایت را شامل و می توان آنها را بصورت تک ( زوج الزامی نیست ) استفاده کرد. اغلب ماژول های حافظه با ۳/۳ ولت کار می کنند. در سیستم های مکینتاش از ۵ ولت استفاده می نمایند. یک استاندارد جدید دیگر با نام Rambus in-line memory module ، RIMM از نظر اندازه و پین با DIMM قابل مقایسه است ولی بردهای فوق ، از یک نوع خاص گذرگاه داده حافظه برای افزایش سرعت استفاده می نمایند.

اغلب بردهای حافظه در کامپیوترهای دستی (notebook) از ماژول های حافظه کاملا” اختصاصی استفاده می نمایند ولی برخی از تولیدکنندگان حافظه از استاندارد small outline dual in-line memory module) SODIMM استفاده می نمایند. بردهای حافظه SODIMM دارای ابعاد ۱* ۲ اینچ ( ۵ سانتیمنتر در ۵ /۲ سانتیمنتر ) بوده و از ۱۴۴ پین استفاده می نمایند. ظرفیت این نوع بردها ی حافظه در هر ماژول از ۱۶ مگابایت تا ۲۵۶ مگابایت می تواند باشد.

بررسی خطاء
اکثر حافظه هائی که امروزه در کامپیوتر استفاده می گردند دارای ضریب اعتماد بالائی می باشند.در اکثر سیستم ها ،” کنترل کننده حافظه ” درزمان روشن کردن سیستم عملیات بررسی صحت عملکرد حافظه را انجام می دهد. تراشه های حافظه با استفاده از روشی با نام Parity ، عملیات بررسی خطاء را انحام می دهند. تراشه های Parity دارای یک بیت اضافه برای هشت بیت داده می باشند.روشی که Parity بر اساس آن کار می کند بسیار ساده است . در ابتداParity زوج بررسی می گردد. زمانیکه هشت بیت ( یک بایت) داده ئی را دریافت می دارند، تراشه تعداد یک های موجود در آن را محاسبه می نماید.در صورتیکه تعداد یک های موجود فرد باشد مقدار بیت Parity یک خواهد شد. در صورتیکه تعداد یک های موجود زوج باشد مقدار بیت parity صفر خواهد شد. زمانیکه داده از بیت های مورد نظر خوانده می شود ، مجددا” تعداد یک های موجود محاسبه و با بیت parity مقایسه می گردد.درصورتیکه مجموع فرد و بیت Parity مقدار یک باشد داده مورد نظر درست بوده و برای پردازنده ارسال می گردد. اما در صورتیکه مجموع فرد بوده و بیت parity صفر باشد تراشه متوجه بروز یک خطاء در بیت ها شده و داده مورد نظر کنار گذاشته می شود. parity فرد نیز به همین روش کار می کند در روش فوق زمانی بیت parity یک خواهد شد که تعداد یک های موجود در بایت زوج باشد.
مسئله مهم در رابطه با Parity عدم تصحیح خطاء پس از تشخیص است . در صورتیکه یک بایت از داده ها با بیت Parity خود مطابقت ننماید داده دور انداخته شده سیستم مجددا” سعی خود را انجام خواهد داد. کامپیوترها نیازمند یک سطح بالاتربرای برخورد با خطاء می باشند.برخی از سیستم ها از روشی با نام به error correction code)ECC) استفاده می نمایند. در روش فوق از بیت های اضافه برای کنترل داده در هر یک از بایت ها استفاده می گردد. اختلاف روش فوق با روش Parity در این است که از چندین بیت برای بررسی خطاء استفاده می گردد. ( تعداد بیت های استفاده شده بستگی به پهنای گذرگاه دارد ) حافظه های مبتنی بر روش فوق با استفاده از الگوریتم مورد نظر نه تنها قادر به تشخیص خطا بوده بلکه امکان تصحیح خطاهای بوجود آمده نیز فراهم می گردد. ECCهمچنین قادر به تشخیص خطاها در مواردی است که یک یا چندین بیت در یک بایت با مشکل مواجه گردند .
انواح حافظه RAM
Static random access memory)SRAM) . این نوع حافظه ها از چندین ترانزیستور ( چهار تا شش ) برای هر سلول حافظه استفاده می نمایند. برای هر سلول از خازن استفاده نمی گردد. این نوع حافظه در ابتدا بمنظور cache استفاده می شدند.
Dynamic random access memory)DRAM) . در این نوع حافظه ها برای سلول های حافظه از یک زوج ترانزیستورو خازن استفاده می گردد .
Fast page mode dynamic random access memory)FPM DRAM) . شکل اولیه ای از حافظه های DRAM می باشند.در تراشه ای فوق تا زمان تکمیل فرآیند استقرار یک بیت داده توسط سطر و ستون مورد نظر، می بایست منتظر و در ادامه بیت خوانده خواهد شد.( قبل از اینکه عملیات مربوط به بیت بعدی آغاز گردد) .حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۱۷۶ مگابایت در هر ثانیه است .
Extended data-out dynamic random access memory)EDO DRAM) . این نوع حافظه ها در انتظار تکمیل و اتمام پردازش های لازم برای اولین بیت نشده و عملیات مورد نظر خود را در رابطه با بیت بعد بلافاصله آغاز خواهند کرد. پس از اینکه آدرس اولین بیت مشخص گردید EDO DRAM عملیات مربوط به جستجو برای بیت بعدی را آغاز خواهد کرد. سرعت عملیات فوق پنج برابر سریعتر نسبت به حافظه های FPM است . حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۱۷۶ مگابایت در هر ثانیه است .
Synchronous dynamic random access memory)SDRM) از ویژگی “حالت پیوسته ” بمنظور افزایش و بهبود کارائی استفاده می نماید .بدین منظور زمانیکه سطر شامل داده مورد نظر باشد ، بسرعت در بین ستون ها حرکت و بلافاصله پس از تامین داده ،آن را خواهد خواند. SDRAM دارای سرعتی معادل پنج برابر سرعت حافظه های EDO بوده و امروزه در اکثر کامپیوترها استفاده می گردد.حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۵۲۸ مگابایت در ثانیه است .
Rambus dynamic random access memory )RDRAM) یک رویکرد کاملا” جدید نسبت به معماری قبلی DRAM است. این نوع حافظه ها از Rambus in-line memory module)RIMM) استفاده کرده که از لحاظ اندازه و پیکربندی مشابه یک DIMM استاندارد است. وجه تمایز این نوع حافظه ها استفاده از یک گذرگاه داده با سرعت بالا با نام “کانال Rambus ” است . تراشه های حافظه RDRAM بصورت موازی کار کرده تا بتوانند به سرعت ۸۰۰ مگاهرتز دست پیدا نمایند.
Credit card memory یک نمونه کاملا” اختصاصی از تولیدکنندگان خاص بوده و شامل ماژول های DRAM بوده که دریک نوع خاص اسلات ، در کامپیوترهای noteBook استفاده می گردد .
PCMCIA memory card .نوع دیگر از حافظه شامل ماژول های DRAM بوده که در notebook استفاده می شود.
FlashRam نوع خاصی از حافظه با ظرفیت کم برای استفاده در دستگاههائی نظیر تلویزیون، VCR بوده و از آن به منظور نگهداری اطلاعات خاص مربوط به هر دستگاه استفاده می گردد. زمانیکه این نوع دستگاهها خاموش باشند همچنان به میزان اندکی برق مصرف خواهند کرد. در کامپیوتر نیز از این نوع حافظه ها برای نگهداری اطلاعاتی در رابطه با تنظیمات هارد دیسک و … استفاده می گردد.
VideoRam)VRAM) یک نوع خاص از حافظه های RAM بوده که برای موارد خاص نظیر : آداپتورهای ویدئو و یا شتا ب دهندگان سه بعدی استفاده می شود. به این نوع از حافظه ها multiport dynamic random access memory) MPDRAM) نیز گفته می شود.علت نامگذاری فوق بدین دلیل است که این نوع از حافظه ها دارای امکان دستیابی به اطلاعات، بصورت تصادفی و سریال می باشند . VRAM بر روی کارت گرافیک قرار داشته و دارای فرمت های متفاوتی است. میزان حافظه فوق به عوامل متفاوتی نظیر : ” وضوح تصویر ” و ” وضعیت رنگ ها ” بستگی دارد.
به چه میزان حافظه نیاز است ؟
حافظه RAM یکی از مهمترین فاکتورهای موجود در زمینه ارتقاء کارآئی یک کامپیوتر است . افزایش حافظه بر روی یک کامپیوتر با توجه به نوع استفاده می تواند در مقاطع زمانی متفاوتی انجام گیرد. در صورتیکه از سیستم های عامل ویندوز ۹۵ و یا ۹۸ استفاده می گردد حداقل به ۳۲ مگابایت حافظه نیاز خواهد بود. ( ۶۴ مگابایت توصیه می گردد) .اگر از سیستم عامل ویندوز ۲۰۰۰ استفاده می گردد حداقل به ۶۴ مگابایت حافظه نیاز خواهد بود.( ۱۲۸ مگابایت توصیه می گردد) .سیستم عامل لینوکس صرفا” به ۴ مگابایت حافظه نیاز دارد. در صورتیکه از سیستم عامل اپل استفاده می گردد به ۱۶ مگابایت حافظه نیاز خواهد بود.( ۶۴ مگابایت توصیه می گردد). میزان حافظه اشاره شده برای هر یک از سیستم های فوق بر اساس کاربردهای معمولی ارائه شده است . دستیابی به اینترنت ، استفاده از برنامه های کاربردی خاص و سرگرم کننده ، نرم افزارهای خاص طراحی، انیمیشن سه بعدی و… مستلزم استفاده از حافظه بمراتب بیشتری خواهد بود .

 

 

حافظه ROM
حافظه ROM یک نوع مدار مجتمع (IC) است که در زمان ساخت داده هائی در آن ذخیره می گردد. این نوع از حافظه ها علاوه بر استفاده در کامپیوترهای شخصی در سایر دستگاههای الکترونیکی نیز بخدمت گرفته می شوند. حافظه های ROM از لحاظ تکنولوژی استفاده شده، دارای انواع زیر می باشند:
 ROM
 PROM
 EPROM
 EEPROM
 Flash Memory
هر یک از مدل های فوق دارای ویژگی های منحصربفرد خود می باشند . حافظه های فوق در موارد زیردارای ویژگی مشابه می باشند:
 داد های ذخیره شده در این نوع تراشته ها ” غیر فرار ” بوده و پس از خاموش شدن منبع تامین انرژی اطلاعات خود را از دست نمی دهدند.
 داده های ذخیره شده در این نوع از حافظه ها غیر قابل تغییر بوده و یا اعمال تغییرات در آنها مستلزم انجام عملیات خاصی است.

مبانی حافظه های ROM
حافظه ROM از تراشه هائی شامل شبکه ای از سطر و ستون تشکیل شده است ( نظیر حافظه RAM) . هر سطر وستون در یک نقظه یکدیگر را قطع می نمایند. تراشه های ROM دارای تفاوت اساسی با تراشه های RAM می باشند. حافظه RAM از ” ترانزیستور ” بمنظور فعال و یا غیرفعال نمودن دستیابی به یک ” خازن ” در نقاط برخورد سطر و ستون ، استفاده می نمایند.در صورتیکه تراشه های ROM از یک ” دیود” (Diode) استفاده می نماید. در صورتیکه خطوط مربوطه “یک” باشند برای اتصال از دیود استفاده شده و اگر مقدار “صفر” باشد خطوط به یکدیگر متصل نخواهند شد. دیود، صرفا” امکان حرکت ” جریان ” را در یک جهت ایجاد کرده و دارای یک نفطه آستانه خاص است . این نقطه اصطلاحا” (Forward breakover) نامیده می شود. نقطه فوق میزان جریان مورد نیاز برای عبور توسط دیود را مشخص می کند. در تراشه ای مبتنی بر سیلیکون نظیر پردازنده ها و حافظه ، ولتاژ Forward breakover تقریبا” معادل شش دهم ولت است .با بهره گیری از ویژگی منحصر بفرد دیود، یک تراشه ROM قادر به ارسال یک شارژ بالاتر از Forward breakover و پایین تر از ستون متناسب با سطر انتخابی ground شده در یک سلول خاص است .در صورتیکه دیود در سلول مورد نظر ارائه گردد، شارژ هدایت شده (از طریق Ground ) و با توجه به سیستم باینری ( صفر و یک )، سلول یک خوانده می شود ( مقدار آن ۱ خواهد بود) در صورتیکه مقدار سلول صفر باشد در محل برخورد سطر و ستون دیودی وجود نداشته و شارژ در ستون ، به سطر مورد نظر منتقل نخواهد شد.
همانطور که اشاره گردید، تراشه ROM ، مستلزم برنامه نویسی وذخیره داده در زمان ساخت است . یک تراشه استاندارد ROM را نمی توان برنامه ریزی مجدد و اطلاعات جدیدی را در آن نوشت . در صورتیکه داده ها درست نبوده و یا مستلزم تغییر و یا ویرایش باشند، می بایست تراشه را دور انداخت و مجددا” از ابتدا عملیات برنامه ریزی یک تراشه جدید را انجام داد.فرآیند ایجاد تمپلیت اولیه برای تراشه های ROM دشوار است .اما مزیت حافظه ROM بر برخی معایب آن غلبه می نماید. زمانیکه تمپلیت تکمیل گردید تراشه آماده شده، می تواند بصورت انبوه و با قیمت ارزان به فروش رسد.این نوع از حافظه ها از برق ناچیزی استفاده کرده ، قابل اعتماد بوده و در رابطه با اغلب دستگاههای الکترونیکی کوچک، شامل تمامی دستورالعمل های لازم بمنظور کنترل دستگاه مورد نظر خواهند بود.استفاده از این نوع تراشه ها در برخی از اسباب بازیها برای نواختن موسیقی، آواز و … متداول است .
حافظه PROM
تولید تراشه های ROM مستلزم صرف وقت و هزینه بالائی است .بدین منظور اغلب تولید کنندگان ، نوع خاصی از این نوع حافظه ها را که PROM )Programmable Read-Only Memory) نامیده می شوند ، تولید می کنند.این نوع از تراشه ها با محتویات خالی با قیمت مناسب عرضه شده و می تواند توسط هر شخص با استفاده از دستگاههای خاصی که Programmer نامیده می شوند ، برنامه ریزی گردند. ساختار این نوع از تراشه ها مشابه ROM بوده با این تفاوت که در محل برخورد هر سطر و ستون از یک فیوز( برای اتصال به یکدیگر) استفاده می گردد. یک شارژ که از طریق یک ستون ارسال می گردد از طریق فیوز به یک سلول پاس داده شده و بدین ترتیب به یک سطر Grounded که نماینگر مقدار “یک” است ، ارسال خواهد شد. با توجه به اینکه تمام سلول ها دارای یک فیوز می باشند، درحالت اولیه ( خالی )، یک تراشه PROM دارای مقدار اولیه ” یک” است . بمنظور تغییر مقدار یک سلول به صفر، از یک Programmer برای ارسال یک جریان خاص به سلول مورد نظر، استفاده می گردد.ولتاژ بالا، باعث قطع اتصال بین سطر و ستون (سوختن فیوز) خواهد کرد. فرآیند فوق را ” Burning the PROM ” می گویند. حافظه های PROM صرفا” یک بار قابل برنامه ریزی هستند. حافظه های فوق نسبت به RAM شکننده تر بوده و یک جریان حاصل از الکتریسیته ساکن، می تواند باعث سوخته شدن فیور در تراشه شده و مقدار یک را به صفر تغییر نماید. از طرف دیگر ( مزایا ) حافظه ای PROM دارای قیمت مناسب بوده و برای نمونه سازی داده برای یک ROM ، قبل از برنامه ریزی نهائی کارآئی مطلوبی دارند.
حافظه EPROM
استفاده کاربردی از حافظه های ROM و PROM با توجه به نیاز به اعمال تغییرات در آنها قابل تامل است ( ضرورت اعمال تغییرات و اصلاحات در این نوع حافظه ها می تواند به صرف هزینه بالائی منجر گردد)حافظه هایEPROM)Erasable programmable read-only memory) پاسخی مناسب به نیاز های مطح شده است ( نیاز به اعمال تغییرات ) تراشه های EPROM را می توان چندین مرتبه باز نویسی کرد. پاک نمودن محتویات یک تراشه EPROM مشتلزم استفاده از دستگاه خاصی است که باعث ساطع کردن یک فرکانس خاص ماوراء بنفش باشد.. پیکربندی این نوع از حافظه ها مستلزم استفاده از یک Programmer از نوع EPROM است که یک ولتاژ را در یک سطح خاص ارائه نمایند ( با توجه به نوع EPROM استفاده شده ) این نوع حافظه ها ، نیز دارای شبکه ای مشتمل از سطر و ستون می باشند. در یک EPROM سلول موجود در نقظه برخورد سطر و ستون دارای دو ترانزیستور است .ترانزیستورهای فوق توسط یک لایه نازک اکسید از یکدیگر جدا شده اند. یکی از ترانزیستورها Floating Gate و دیگری Control Gate نامیده می شود. Floating gate صرفا” از طریق Control gate به سطر مرتبط است. مادامیکه لینک برقرارباشد سلول دارای مقدار یک خواهد بود. بمنظور تغییر مقدار فوق به صفر به فرآیندی با نام Fowler-Nordheim tunneling نیاز خواهد بود .Tunneling بمنظور تغییر محل الکترون های Floating gate استفاده می گردد.یک شارژ الکتریکی بین ۱۰ تا ۱۳ ولت به floating gate داده می شود.شارژ از ستون شروع و پس از ورود به floating gate در ground تخلیه خواهد گردید. شارژ فوق باعث می گردد که ترانزیستور floating gate مشابه یک “پخش کننده الکترون ” رفتار نماید . الکترون های مازاد فشرده شده و در سمت دیگر لایه اکسید به دام افتاد و یک شارژ منفی را باعث می گردند. الکترون های شارژ شده منفی ، بعنوان یک صفحه عایق بین control gate و floating gate رفتار می نمایند.دستگاه خاصی با نام Cell sensor سطح شارژ پاس داده شده به floating gate را مونیتور خواهد کرد. در صورتیکه جریان گیت بیشتر از ۵۰ درصد شارژ باشد در اینصورت مقدار “یک” را دارا خواهد بود.زمانیکه شارژ پاس داده شده از ۵۰ درصد آستانه عدول نموده مقدار به “صفر” تغییر پیدا خواهد کرد.یک تراشه EPROM دارای گیت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار یک را دارا است.
بمنظور باز نویسی یک EPROM می بایست در ابتدا محتویات آن پاک گردد. برای پاک نمودن می بایست یک سطح از انرژی زیاد را بمنظور شکستن الکترون های منفی Floating gate استفاده کرد.در یک EPROM استاندارد ،عملیات فوق از طریق اشعه ماوراء بنفش با فرکانس ۲۵۳/۷ انحام می گردد.فرآیند حذف در EPROM انتخابی نبوده و تمام محتویات آن حذف خواهد شد. برای حذف یک EPROM می بایست آن را از محلی که نصب شده است جدا کرده و به مدت چند دقیقه زیر اشعه ماوراء بنفش دستگاه پاک کننده EPROM قرار داد.
حافظه های EEPROM و Flash Memory
با اینکه حافظه ای EPROM یک موفقیت مناسب نسبت به حافظه های PROM از بعد استفاده مجدد می باشند ولی کماکن نیازمند بکارگیری تجهیزات خاص و دنبال نمودن فرآیندهای خسته کننده بمنظور حذف و نصب مجدد آنان در هر زمانی است که به یک شارژ نیاز باشد. در ضمن، فرآیند اعمال تغییرات در یک حافظه EPROM نمی تواند همزمان با نیاز و بصورت تصاعدی صورت پذیرد و در ابتدا می بایست تمام محتویات را پاک نمود.حافظه های Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)EEOPROM) پاسخی مناسب به نیازهای موجود است . در حافظه های EEPROM تسهیلات زیر ارائه می گردد:
 برای بازنویسی تراشه نیاز به جدا نمودن تراشه از محل نصب شده نخواهد بود.
 برای تغییر بخشی از تراشه نیاز به پاک نمودن تمام محتویات نخواهد بود.
 اعمال تغییرات در این نوع تراشه ها مستلزم بکارگیری یک دستگاه اختصاصی نخواهد بود.
در عوض استفاده از اشعه ماوراء بنفش، می توان الکترون های هر سلول را با استفاده از یک برنامه محلی و بکمک یک میدان الکتریکی به وضعیت طبیعی برگرداند. عملیات فوق باعث حذف سلول های مورد نظر شده و می توان مجددا” آنها را بازنویسی نمود.تراشه های فوق در هر لحظه یک بایت را تغییر خواهند داد.فرآیند اعمال تغییرات در تراشه های فوق کند بوده و در مواردی که می بایست اطلاعات با سرعت تغییر یابند ، سرعت لازم را نداشته و دارای چالش های خاص خود می باشند.
تولیدکنندگان با ارائه Flash Memory که یک نوع خاص از حافظه های EEPROM می باشد به محدودیت اشاره شده پاسخ لازم را داده اند.در حافظه Falsh از مدارات از قبل پیش بینی شده در زمان طراحی ، بمنظور حذف استفاده می گردد ( بکمک ایجاد یک میدان الکتریکی). در این حالت می توان تمام و یا بخش های خاصی از تراشه را که ” بلاک ” نامیده می شوند، را حذف کرد.این نوع حافظه نسبت به حافظه های EEPROM سریعتر است ، چون داده ها از طریق بلاک هائی که معمولا” ۵۱۲ بایت می باشند ( به جای یک بایت در هر لحظه ) نوشته می گردند. شکل زیر حافظه BIOS را که نوع خاصی از حافظه ROM مدل Flash memory است ، نشان می دهد.

 
هارد دیسک
بر روی هر کامپیوتر حداقل یک هارد دیسک وجود دارد.برخی از سیستم ها ممکن است دارای بیش از یک هارد دیسک باشند. هارد دیسک یک محیط ذخیره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نماید . اطلاعات دیجتال در کامییوتر می بایست بگونه ای تبدیل گردند که بتوان آنها را بصورت دائم بر روی هارد دیسک مغناطیسی ذخیره کرد.
مبانی هارد دیسک
هارد دیسک در سال ۱۹۵۰ اختراع گردید. هارد دیسک های اولیه شامل دیسک های بزرگ با قطر ۲۰ اینچ ( ۵۰/۸ سانتیمتر) بوده و توان ذخیره سازی چندین مگابایت بیشتر را نداشتند. به این نوع دیسک ها در ابتدا ” دیسک ثابت ” می گفتند. در ادامه بمنظور تمایز آنها با فلاپی دیسک ها از واژه ” هارد دیسک ” استفاده گردید. هارد دیسک ها دارای یک Platter ( صفحه ) بمنظور نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. عملکرد یک هارد دیسک مشابه یک نوار کاست بوده و از یک روش یکسان برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. هارد دیسک ونوار کاست از امکانات ذخیره سازی مغناطیسی یکسانی نیز استفاده می نمایند.در چنین مواردی می توان بسادگی اطلاعاتی را حذف و یا مجددا” بازنویسی کرد. اطلاعات ذخیره شده بر روی هر یک از رسانه های فوق ، سالیان سال باقی خواهند ماند. علیرغم وجود شباهت های موجود ، رسانه های فوق در مواردی نیز با یکدیگر متفاوت می باشند:
– لایه مغناطیسی بر روی یک نوار کاست بر روی یک سطح پلاستیکی نازک توزیع می گردد. در هارد دیسک لایه مغناطیسی بر روی یک دیسک شیشه ای ویا یک آلومینیوم اشباح شده قرار خواهد گرفت . در ادامه سطح آنها بخوبی صیقل داده می شود.
– در نوار کاست برای استفاده از هر یک از آیتم های ذخیره شده می بایست بصورت ترتیبی ( سرعت معمولی و یا سرعت بالا) در محل مورد نظر مستقر تا امکان بازیابی ( شنیدن ) آیتم دلخواه فراهم گردد. در رابطه با هارد دیسک ها می توان بسرعت در هر نقظه دلخواه مستفر و اقدام به بازیابی ( خواندن و یا نوشتن ) اطلاعات مورد نظر کرد.
در یک نوار کاست ، هد مربوط به خواندن / نوشتن می بایست سطح نوار را مستقیما” لمس نماید. در هارد دیسک هد خواندن و نوشتن در روی دیسک به پرواز در می آید! ( هرگز آن را لمس نخواهد کرد )
– نوار کاست موجود در ضبط صوت در هر ثانیه ۲ اینچ ( ۵/۰۸ سانتیمتر ) جابجا می گردد. گرداننده هارد دیسک می تواند هد مربوط به هارد دیسک را در هر ثانیه ۳۰۰۰ اینچ به چرخش در آورد .
یک هارد دیسک پیشرفته قادر به ذخیره سازی حجم بسیار بالائی از اطلاعات در فضائی اندک و بازیابی اطلاعات با سرعت بسیار بالا است . اطلاعات ذخیره شده برروی هارد دیسک در قالب مجموعه ای از فایل ها ذخیره می گردند. فایل نامی دیگر برای مجموعه ای از بایت ها است که بنوعی در آنها اطلاعاتی مرتبط به هم ذخیره شده است . زمانیکه برنامه ای اجراء و در خواست فایلی را داشته باشد، هارد دیسک اطلاعات را بازیابی و آنها برای استفاده پردازنده ارسال خواهد کرد.
برای اندازه گیری کارآئی یک هارد دیسک از دو روش عمده استفاده می گردد:
– میزان داده (Data rate) . تعداد بایت هائی ارسالی در هر ثانیه برای پردازنده است . اندازه فوق بین ۵ تا ۴۰ مگابایت در هر ثانیه است .
– زمان جتسجو (Seek Time) . مدت زمان بین درخواست یک فایل توسط پردازنده تا ارسال اولین بایت فایل مورد نظربرای پردازنده را می گویند.
کالبد شکافی هارد دیسک
بهترین روش شناخت نحوه عملکرد هارد دیسک کالبد شکافی آن است .شکل زیر یک هارد دیسک را نشان می دهد.

یک پوسته ( قاب ) آلومینیومی که کنترل کننده هارد دیسک در درون آن ( یک سمت دیگر ) قرار دارد. کنترل کننده فوق مکانیزمهای خواندن ، نوشتن و موتوری که باعث چرخش صفحات هارد دیسک می شود را کنترل می نماید.

در نزدیکی برد کنترل کننده کانکتورهای مربوط به موتوری که باعث چرخش صفحات هارد می شود قرار دارد.

در صورتیکه روکش مربوطه را از روی درایو برداریم با وضعیتی مشابه شکل زیر برخورد خواهیم کرد.

در تصویر فوق موارد زیر مشاهده می گردد:
– Platters ( صفحات ) این صفحات می توانند با سرعت ۳۶۰۰ تا ۷۲۰۰ دور در دقیقه چرخش نمایند.
– بازوئی که هد خواندن و نوشتن را نگاه داشته است . این بازو با سرعتی معادل ۵۰ بار در ثانیه قادر به حرکت در طول هر یک از صفحات است ( حرکت شعاعی )
بمنظور افزایش ظرفیت هارد دیسک می توان تعدادی از صفحات را استفاده کرد . شکل زیر هارد دیسکی با سه صفحه و شش هد خواندن / نوشتن را نشان می دهد.

مکانیزمی که باعث حرکت بازوها بر روی هارد دیسک می گردد ، سرعت و دقت را تضمین می نماید.در این راستا از یک موتور خطی با سرعت بالا استفاده می گردد.

ذخیره سازی داده ها
اطلاعات بر روی سطح هر یک از صفحات هارد دیسک در مجموعه هائی با نام سکتور و شیار ذخیره می گردد. شیارها دوایرمتحدالمرکزی می باشند ( نواحی زرد) که بر روی هر یک از آنها تعداد محدودی سکتور(نواحی آبی ) با ظرفیت بین ۲۵۶ ، ۵۱۲ بایت ایجاد می گردد. سکتورهای فوق در ادامه و همزمان با آغاز فعالیت سیستم عامل در واحد های دیگر با نام ” کلاستر ” سازماندهی می گردند. زمانیکه یک درایو تحت عملیاتی با نام Low level format قرار می گیرد، شیارها و سکتورها ایجاد می گردند. درادامه و زمانیکه درایو High level format گردید، با توجه به نوع سیستم عامل و سیاست های راهبردی مربوطه ساختارهائی نظیر : جدول اختصاص فایل ها، جدول آدرس دهی فایل ها و… ایجاد، تا بستر مناسب برای استقرار فایل های اطلاعاتی فراهم گردد.

 
فلاپی درایو
فلاپی دیسک ، یک نوع وسیله ذخیره سازی اطلاعات در کامپیوتر است . درایوهای موجود در کامپیوتر مسئول خواندن و نوشتن اطلاعات بر روی فلاپی دیسک ها بر اساس یک ساختار مشخص شده ، می باشند. جنس فلاپی دیسک ها از پلاستیک نرم بوده که بر روی آن یک لایه ( غشاء ) مغناطیسی وجود دارد .
مبانی فلاپی درایوها
فلاپی درایو در سال ۱۹۶۷ توسط شرکت IBM ابداع گردید. در اولین فلاپی درایو از یک دیسک ( دیسکت ) ۸ اینچی استفاده شده بود. همزمان با ارائه اولین کامپیوترهای شخصی در سال ۱۹۸۱ توسط شرکت IBM ، از فلاپی درایوهای ۵/۲۵ اینچ استفاده بعمل آمد. این نوع دیسک ها قادر به نگهداری ۳۶۰ کیلو بایت اطلاعات بودند. در اواسط دهه ۱۹۸۰ دیسک های ۳/۵ اینج با ظرفیت ۱/۴۴ مگابایت مطرح گردیدند. در آن زمان اغلب کامپیوترها دارای دو درایو برای استفاده از دو نوع فلاپی دیسک ( ۵/۲۵ و ۳/۵ ) بودند ولی از اواسط دهه ۱۹۹۰ دیسک های ۵/۲۵ بندرت مورد استفاده قرار گرفته و بتدریج از رده خارج گردیدند.
– فلاپی دیسک را ” دیسکت ” نیز می گویند. رایج ترین نوع دیسکت ۳/۵ اینچ است .
– فلاپی دیسک درایو یک دستگاه الکترومکانیکی برای خواند ن و نوشتن اطلاعات بر روی فلاپی دیسک ها است .
– شیار دوایر متحدالمرکز موجود بر روی یک فلاپی دیسک را می گویند.
– سکتور زیرمجموعه ای از یک شیار بوده و تعداد سکتور در هر شیار بستگی به نوع دیسک دارد.

اجزای یک فلاپی دیسک درایو
دیسک :
یک فلاپی دیسک در موارد متعددی مشابه نوار کاست است :
– از یک نوع پلاستیک نازک که با اکسید آهن آغشته شده است استفاده می گردد. اکسید فوق از نوع ” فرومانیتیک ” بوده و اگر تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، قادر به نگهداری ( ذخیره ) دائم اطلاعات خواهد بود.
– قابلیت ضبط اطلاعات را دارا می باشند.
– قابلیت پاک کردن اطلاعات و استفاده مجدد را دارا می باشند.
– ارزان قیمت بوده و بسادگی قابل استفاده می باشند.
نوارهای کاست دارای یک اشکال بزرگ می باشند . اشکال اساسی نوارهای کاست روش بازیابی “ترتیبی” در آنان است . مثلا” برای شنیدن آهنگ خاصی می بایست بصورت ترتیبی بر روی نوار حرکت و پس از استقرار بر روی آهنگ دلخواه آن را گوش داد. بهرحال پیدا نمودن یک آهنگ و استفاده سریع از آن همواره فرآیندی ترتیبی و کند خواهد بود.
یک فلاپی دیسک همانند نوار کاست از یک نوع پلاستیک نرم آغشته به مواد مغناطیسی( درهردو طرف) استفاده می نماید. اطلاعات بر روی دوایر متحدالمرکزی که “شیار” نامیده می شوند، ذخیره خواهند شد. هر شیار خود به مجموعه ای از سکتورها تقسیم می گردد. همزمان با چرخش دیسک، هد بر روی شیار استقرار و زمینه بازیابی مستقیم اطلاعات فراهم می گردد.
درایو :
اجزای اصلی یک فلاپی درایو شامل موارد ذیل است :
– هد خواندن و نوشتن . هد در دو طرف دیسکت وجود داشته و حرکت آنها در طول دیسکت با یکدیگر خواهد بود . از هد های یکسان برای خواندن و نوشتن استفاده می گردد.
– موتور درایو . یک موتور بسیار کوچک با توان چرخش ۳۰۰ تا ۳۶۰ دور در دقیقه
– موتور Stepper . وظیفه موتور فوق ، استقرار هد خواندن و نوشتن در محل شیار مورد نظر است.
– فریم مکانیکال . سیستم فوق شامل یک برابرکننده بوده که پنجره کوچک حفاظت( قاب فلزی موجود بر روی فلاپی دیسک ) را برروی دیسکت باز نموده تا بدین طریق امکان تماس هد خواندن و نوشتن دردو طرف سطح دیسک فراهم گردد.
– برد مدار الکترونیکی . برد فوق شامل تمام عناصر الکترونیکی لازم برای خواندن و یا نوشتن اطلاعات برروی دیسکت است . این برد، مدار کنترلی موتور stepper را نیز کنترل خواهد کرد.( حرکت هدهای خواندن و نوشتن بسمت دیسکت )
زمانیکه هد در طول شیارها حرکت می کند ، با سطح دیسکت تماسی ایجاد نخواهند شد.از نور الکترونیکی بمنظور تشخیص حفاظت دیسک در مقابل نوشتن استفاده می گردد.( زبانه کوچک پشت دیسکت که بصورت کشوئی بوده و دیسکت را در مقابل عمل نوشتن حفاظت می کند )

نوشتن اطلاعات بر روی یک فلاپی دیسک
مراحل زیر نحوه نوشتن اطلاعات بر روی فلاپی دیسک را تشان می دهد.( عملیات خواندن مشابه است ) :
– یک برنامه کامپیوتری ، دستورالعملی را برای سخت افزار کامپیوتر ارسال تا اطلاعاتی بر روی فلاپی دیسک نوشته گردد.
– کنترل کننده فلاپی دیسک درایو ” موتور” دیسکت را بحرکت درآورده تا از این طریق فلاپی دیسک چرخش نماید.
– موتور دوم ( Stepper) باعث چرخش یک میله دنده مارپیج ، خواهد شد. مدت زمانی که طول خواهد کشید تا شیار مورد نظر بدست آید را ” زمان دستیابی ” می نامند. سخت افزار فلاپی دیسک درایودارای دانش لازم در خصوص نحوه استقرار بر شیار موردنطر با توجه به تعداد Step مورد نظر است .
– هد خواندن و نوشتن در شیار مورد نظر متوقف خواهد شد.
– قبل از اینکه داده خاصی بر روی دیسک نوشته گردد یک بوبین ، انرژی لازم را برای پاک کردن یک سکتور فراهم می نماید.
– اطلاعات مورد نظر بر روی دیسکت نوشته خواهند شد.

 

 
منبع تغذیه
منبع تغذیه یکی از عناصر حیاتی درکامپیوتراست. فعالیت سایر عناصر به عملکرد منبع تغذیه بستگی دارد. منبع فوق تامین کننده جریان الکتریسیته مورد نیاز هر یک از عناصر سخت افزازی است . بدون وجود منبع تغذیه ، کامپیوتر مشابه جعبه ای مملو از فلز و پلاستیک خواهد بود. منبع تغذیه جریان ( AC ( Alternating Current را به جریان ( DC ( Direct Current تبدیل می کند.
در کامپیوترهای شخصی ، منبع تغذیه یک جعبه فلزی است که در گوشه Case قرار می گیرد. در اغلب سیستم ها در صورتیکه در پشت سیستم قرار گرفته باشید ، می توان منبع تغذیه را مشاهده کرد.
شکل زیر یک منبع تغذیه را نشان می دهد.

شکل زیر نمای داخل یک منبع تغذیه را نشان می دهد.

منبع تغذیه را Switching power supplies نیز می گویند. با استفاده از نکنولوژی سوئیچینگ می توان ورودی AC را به ولتاژهای پایین تر DC تبدیل کرد. ولتاژهای ۳/۳ ، ۵ و ۱۲ ولتاژهای رایج می باشند. ولتاژهای ۳/۳ و پنج ولت عمدتا” توسط مدارات دیجیتال استفاده شده و ولتاژ دوازده ولت برای حرکت موتورهائی نظیر درایو دیسک ها و یا خنک کننده ها استفاده می گردد. شاخص اصلی یک منبع تغذیه ” وات ” است. وات معادل حاضلرب ولتاژ ( بر حسب ولت ) در جریان ( بر حسب آمپر ) است .
تکنولوژی سوئیچ کننده
تا قبل از سال ۱۹۸۰ منبع تغذیه ها سنگین و در انها از ترانزیستور و خازن های بزرگ و سنگین استفاده می گردید. این نوع از منبع تغذیه ها ولتاژ ورودی ۱۲۰ ولت و ۶۰ هرتز را به جریان DC با ۱۲ و ۵ ولت تبدیل می کردند. امروزه از تکنولوژی سوئیچ کننده ها استفاده می گردد. بکمک تکنولوژی فوق ، جریان با فرکانس ۶۰ هرتز ( هرتز معادل تعداد سیکل در ثانیه است) به یک جریان با فرکانس بالاتر تبدیل می گردد. با استفاده از تبدیل فوق این امکان بوجود خواهد آمد که یک ترانسفورمر کوچک قادر به کاهش ولتاژ ورودی از ۲۲۰ ( برخی کشورها ۱۱۰ ) ولت به ولتاژ مورد نیار در یک عنصر خاص در کامپیوتر باشد.
در شکل زیر سه ترانسفورماتور کوچک ( زرد رنگ ) در قسمت وسط ، دو خازن سیلندری در سمت چپ نشان داده شده است .

ولتاژ و جریانی را که یک منبع تغذیه ارائه می نماید معمولا” بصورت یک ” برچسب” برروی آن چسبانده می شود.

استاندارد منبع تغذیه ها
تاکنون شش استاندارد متفاوت برای منبع تغذیه های استفاده شده در کامپیوتر مطرح شده است . اخیرا” استاندارد ATX مطرح شده است .ATX یک استاندارد صنعتی است که مشخص می کند منبع تغذیه دارای خصایص فیزیکی بمنظور مطابقت و استفاده در یک Case استاندارد ATX و همچنین دارای خصایص الکتریکی لازم برای کار و استفاده توسط یک برد اصلی ATX است .
کابل های منبع تغذیه ها استاندارد بوده و بگونه ای طراحی می گردنند که احتمال نصب اشتباه آنان کاهش یابد. اغلب تولیدکنندگان نیز از کا نکتورهای مشابه برای محصولات تولیدی خود نظیر دیسک درایوها ، خنک کننده ها ( تامین ۱۲ ولت ) استفاده می نمایند.

استفاده از منبع تغذیه
برای انتخاب نوع منبع تغذیه ( مهمترین شاخص میزان وات است ) می بایست مشخص گردد که بر روی سیستم چه امکانات سخت افزاری نصب می گردد. با توجه به عناصر سخت افزاری نصب شده و میزان مصرف هر یک می توان به عدد واقعی ( وات منبع تغذیه ) دست پیدا کرد . جدول زیر برخی از عناصر سخت افزاری را بهمراه میزان مصرف مربوطه نشان می دهد.
PC Item Watts
Accelerated Graphics Port (AGP) card 20 to 30W
Peripheral Component Interconnect (PCI) card 5W
small computer system interface (SCSI) PCI card 20 to 25W
floppy disk drive 5W
network interface card 4W
50X CD-ROM drive 10 to 25W
RAM 10W per 128M
5200 RPM Intelligent Drive Electronics (IDE) hard disk drive 5 to 11W
7200 RPM IDE hard disk drive 5 to 15W
Motherboard (without CPU or RAM) 20 to 30W
550 MHz Pentium III 30W
733 MHz Pentium III 23.5W
300 MHz Celeron 18W
600 MHz Athlon 45W
مشکلات منبع تغذیه
منبع تغذیه بیشترین میزان خرابی ( نسبت به سایر عناصر ) در کامییوتر را دارد زمانیک کامپیوتر روشن می گردد، عملیات منبع تغذیه آغاز( گرم شدن ) و زمانیکه سیستم خاموش می گردد ، وظایف منبع تغذیه به اتمام می رسد ( خنک می گردد) با توجه به تکرار عملیات فوق و نوسانات برق همواره منبع تغذیه می تواند عامل اولیه برای بروز اشکال در سیستم باشد. حساس بودن نسبت به بوی سوختگی و اطمینان از عملکرد صحیح خنک کننده منبع تغذیه ساده ترین روش برای پیشگیری از بروز اشکال در منبع تغذیه است . تولیدکنندگان برد اصلی اخیرا” امکاناتی را ارائه داده اند که با استفاده از آنها می توان در هر لحظه عملکرد خنک کننده منبع تغذیه و یا پردازنده را مشاهده و در صورت عدول از استانداردهای موجود ( تعداد دور در دقیقه خنک کننده ) سریعا” به کاربر اعلام ( پیام های هشداردهنده صوتی ) تا در اسرع وقت اشکال بوجود آمده برطرف گردد.

 

 

برد اصلی
برد اصلی (MotherBoard) یکی ازاجزای اساسی و مهم کامپیوترهای شخصی محسوب می گردد.در سال ۱۹۸۲ همزمان با ارائه اولین کامپیوترهای شخصی از برد اصلی استفاده گردید. اولین برد اصلی از لحاظ اندازه نسبتا” بزرگ و بر روی آن ریزپردازنده ۸۰۸۰ نصب گردید. این برد شامل BIOS ، سوکت هائی برای حافظه مربوط به CPU و مجموعه ای از اسلات ها بود که کارت هائی از طریق آنها به برد اصلی متصل می گردیدند. در صورتیکه قصد استفاده از فلاپی درایو و یا یک پورت موازی و … وجود داشت، می بایست یک برد جداگانه تهیه و آن را از طریق یکی از اسلات های موجود، به برد اصلی متصل کرد. وضعیت فوق سرگذشت اولین بردهای اصلی استفاده شده در کامپیوترهای شخصی بود. شرکت های آی . بی .ام و اپل با ایجاد تغییرات اساسی، بردهائی را طراحی نمودند که امکان اضافه کردن پتانسیل های دلخواه و جدید در هر زمان میسر بوده و تولید کنندگان متعدد بتوانند محصولات خود را بر اساس استانداردهای فوق طراحی و به بازار عرضه نمایند.
برداصلی یک مدار چاپی چند لایه است . مسیرهای مسی که Traces نامیده می گردند، امکان حرکت سیگنال و ولتاژ را بر روی برد اصلی فراهم می نمایند. ازتکنولوژی چند لایه استفاده شده تا بدین طریق برخی از لایه های برد ، قادر به حمل داده برای BIOS ، پردازنده و حافظه بوده در حالیکه لایه های دیگر ولتاژ و Ground را بدون نگرانی از اتصال کوتاه جابجا نمایند.
شکل زیر یک برد اصلی را نشان می دهد. برد فوق دارای دو اسلات برای نصب پردازنده (Dual Processor)، پنج اسلات PCI ، چهار پورت USB ، یک اسلات Communication network riser)CNR ) است .

شکل زیر یک نمونه برد اصلی را که دارای یک اسلات ISA ، یک اسلات AGP و پنج اسلات PCI است را نشان می دهد.

شکل زیر نمونه دیگری از یک برد اصلی را که دارای یک اسلات ISA ، دو اسلات PCI ، یک اسلات ( AMR: (Audio Modem Driver و یک اسلات AGP است را نشان می دهد .

شکل زیر BIOS موجود بر روی یک برد اصلی را نشان می دهد.

اندازه گذرگاه داده (Data Bus)
برد های اصلی جدید دارای یک گذرگاه داده ئی شصت و چهار بیتی می باشند. گذرگاه فوق عرض بزرگراهی را نشان می دهد که داده ها در طول آن حرکت و در احتیار پردازنده گذاشته شده و یا پردازنده نتایج عملیات خود را از طریق آنها ارسال می نماید. سرعت و عرض گذرگاه داده ، تاثیر مستقیم بر عملکرد پردازنده دارد . انواع متفاوت گذرگاه ها بشرح ذیل است :
اندازه ( بیت ) مشخصات
۸/۱۶ Industry Standard Architecture ( ISA )
8/16 Extended Industry Standard Architecture( EISA)
16/32 MicroChannel Architecture(MCA)
32 VESA Local Bus (VLB)
32/64 Peripheral Component InterConnect (PCI)
32 Accelerated Graphics Port ( AGP)
ChipSets
Chipsets ، امکانات و پتانسیل های خاصی را برای تراشه پردازنده بر روی برد اصلی فراهم می نمایند. Chipset بمنزله قلب کامپیوتر بوده و مسئولیت کنترل و مشخص نمودن سرعت ، نوع پردازنده ، حافظه و اسلات های استفاده شده را برعهده دارد. یکی از تراشه های موجود بر روی برد اصلی Super I/o Controller نامیده شده و مهمترین وظیفه آن کنترل فلاپی دیسک درایو ، صفحه کلید، موس و پورت های سریال و موازی است . بردهای اصلی جدید دارای تراشه هائی بمنظور حمایت USB ، کارت صدا ، کارت شبکه و … می باشند.

 

 

BIOS
یکی از متداولترین موارد کاربرد حافظه های Flash ، استفاده از آنان در BIOS)Basic Input/Output System) است . BIOS این اطمینان را به عناصر سخت افزاری نظیر : تراشه ها ، هارد یسک ، پورت ها ، پردازنده و … خواهد داد که بدرستی عملیات خود را در کنار یکدیگر انجام دهند.
هر کامپیوتر ( شخصی ، دستی ) دارای یک ریزپردازنده بعنوان واحد پردازشگر مرکزی است . ریزپردازنده یک المان سخت افزاری است .بمنظور الزام پردازنده برای انجام یک عملیات خاص، می بایست مجموعه ای از دستورالعمل ها که نرم افزار نامیده می شوند نوشته شده و در اختیار پردازنده قرار گیرد. از دو نوع نرم افزار استفاده می گردد :
– سیستم عامل : سیستم عامل مجموعه ای از خدمات مورد نیاز برای اجرای یک برنامه را فراهم می نماید. ویندوز ۹۸ ، ۲۰۰۰ و یا لینوکس نمونه هائی از سیستم های عامل می باشند.
– برنامه های کاربردی : برنامه های کاربردی نرم افزارهائی هستند که بمنظور تامین خواسته های خاصی طراحی و در اختیار کاربران گذاشته می شوند. برنامه هائی نظیر : Word ، Excel و … نمونه هائی از این نوع نرم افزارها می باشند.
BIOS در حقیقت نوع سومی از نرم افزارها بوده که کامپیوتر بمنظور عملکرد صحیح خود به آن نیاز خواهد داشت.

خدمات ارائه شده توسط BIOS
نرم افزار BIOS دارای وطایف متعددی است . ولی بدون شک مهمترین وظیفه آن استقرار سیستم عامل در حافظه است . زمانیکه کامپیوتر روشن و ریزپردازنده سعی در اجرای اولین دستورالعمل های خود را داشته باشد ، می بایست دستورالعمل های اولیه از مکان دیگر در اختیار آن گذاشته شوند ( در حافظه اصلی کامپیوتر هنوز اطلاعاتی قرار نگرفته است ) دستورالعمل های مورد نظر را نمی توان از طریق سیستم عامل در اختیار پردازنده قرار داد چراکه هنوز سیستم عامل در حافظه مستقر نشده و همچنان بر روی هارد دیسک است . مشکل اینجاست که می بایست با استفاده از روشهائی به پردازنده اعلام گردد که سیستم عامل را به درون حافظه مستقر تا در ادامه زمینه استفاده از خدمات سیستم عامل فراهم گردد. BIOS دستورالعمل های لازم را در این خصوص ارائه خواهد کرد. برخی از خدمات متداول که BIOS ارائه می دهد ، بشرح زیر می باشد:
– یک برنامه تست با نام POST بمنظور بررسی صحت عملکرد عناصر سخت افراری
– فعال کردن تراشه های BIOS مربوط به سایر کارت های نصب شده در سیستم نظیر : کارت گرافیک و یا کنترل کننده SCSI
– مدیریت مجموعه ای از تنظیمات در رابطه با هارد دیسک،Clock و …
BIOS ، یک نرم افزار خاص است که بعنوان اینترفیس ( میانجی ) بین عناصر اصلی سخت افزارهای نصب شده بر روی سیستم و سیستم عامل ایفای وظیفه می نماید. نرم افزار فوق اغلب در حافظه هائی از نوع Flash و بصورت یک تراشه بر روی برد اصلی نصب می گردد. در برخی حالات تراشه فوق یک نوع خاص از حافظه ROM خواهد بود.
زمانیکه کامپیوتر روشن می گردد BIOS عملیات متفاوتی را انجام خواهد داد:
– بررسی محتویات CMOS برای آگاهی از تنظیمات خاص انجام شده
– لود کردن درایورهای استاندارد و Interrupt handlers
– مقدار دهی اولیه ریجسترها و مدیریت Power
– اجرای برنامه POST بمنظور اطمینان از صحت عملکرد عناصر سخت افزاری
– تشخیص درایوی که سیستم می بایست از طریق آن راه اندازی (Booting) گردد.
– مقدار دهی اولیه برنامه مربوط به استقرار سیستم عامل در حافظه (Bootstrap)
اولین موردی را که BIOS بررسی خواهد کرد، اطلاعات ذخیره شده در یک نوع حافظه RAM با ظرفیت ۶۴ بایت است . اطلاعات فوق بر روی تراشه ای با نام CMOS)Complementry metal oxid semiconductor) ذخیره می گردند. CMOS شامل اطلاعات جزئی در رابطه با سیستم بوده و درصورت بروز هر گونه تغییردر سیستم، اطلاعات فوق نیز تغییر خواهند کرد. BIOS از اطلاعات فوق بمنظور تغییر و جایگزینی مقادیر پیش فرض خود استفاده می نماید.
Interrupt handlers نوع خاصی از نرم افزار بوده که بعنوان یک مترجم بین عناصر سخت افزاری و سیستم عامل ایفای وظیفه می نماید.مثلا” زمانیکه شما کلیدی را برروی صفحه کلید فعال می نمائید، سیگنال مربوطه، برای Interrupt handler صفحه کلید ارسال شده تا از این طریق به پردازنده اعلام گردد که کدامیک از کلیدهای صفحه کلید فعال شده اند.
درایورها یک نوع خاص دیگر از نرم افزارها بوده که مجموعه عملیات مجاز بر روی یک دستگاه را تبین و راهکارهای ( توابع ) مربوطه را ارائه خواهند. اغلب دستگاه های سخت افزاری نظیر: صفحه کلید، موس ، هارد و فلاپی درایو دارای درایورهای اختصاصی خود می باشند. با توجه به اینکه BIOS بصورت دائم با سیگنال های ارسالی توسط عناصر سخت افزاری مواجه است ، معمولا” یک نسخه از آن در حافظه RAM تکثیر خواهد شد.
راه اندازی ( بوتینگ، Booting) کامپیوتر
پس از روشن کردن کامپیوتر، BIOS بلافاصله عملیات خود را آغاز خواهد کرد. در اغلب سیستم ها ، BIOS در زمان انجام عملیات مربوطه پیام هائی را نیز نمایش می دهد ( میزان حافظه، نوع هارد دیسک و …) بمنظور آماده سازی کامپیوتر برای ارائه خدمات به کاربران، BIOS مجموعه ای از عملیات را انجام می دهد. پس از بررسی و آگاهی از تنظیمات موجود در CMOS و استقرار Interrupt handler در حافظه RAM ، کارت گرافیک بررسی می گردد. اغلب کارت های گرافیک ، دارای BIOS اختصاصی بوده که حافظه و پردازنده مربوط به کارت گرافیک را مقدار دهی اولیه می نماید. در صورتیکه BIOS اختصاصی برای کارت گرافیک وجود نداشته باشد از درایور استانداری که در ROM ذخیره شده است ، استفاده و درایو مربوطه فعال خواهد شد ( درایور استاندارد کارت گرافیک ) در ادامه BIOS نوع راه اندازی ( راه اندازی مجدد (Rebbot) و یا راه اندازی اولیه (Cold Boot ) را تشخیص خواهد داد .برای تشخیص موضوع فوق، از محتویات آدرس ۰۰۰۰:۰۴۷۲ حافظه استفاده می گردد. در صورتیکه در آدررس فوق مقدار ۱۲۳h موجود باشد ، بمنزله “راه اندازی مجدد” بوده و برنامه BOIS بررسی صحت عملکرد حافظه را انجام نخواهد داد. در غیر اینصورت ( در صورت وجود هر مقدار دیگر در آدرس فوق ) یک “راه اندازی اولیه ” تلقی می گردد. در این حالت بررسی صحت عملکرد و سالم بودن حافظه انجام خواهد شد. در ادامه پورت های سریال و USB برای اتصال صفحه کلید وموس بررسی خواهند شد. در مرحله بعد کارت های PCI نصب شده بر روی سیستم بررسی می گردند. در صورتیکه در هر یک از مراحل فوق BIOS با اشکالی برخورد نماید با نواختن چند Beep معنی دار، مورد خطاء را اعلام خواهد کرد. خطاهای اعلام شده اغلب به موارد سخت افزار سیستم مربوط می گردد.
برنامه BIOS اطلاعاتی در رابطه با نوع پردازنده ، فلاپی درایو ، هارد دیسک ، حافظه تاریخ و شماره ( ورژن ) برنامه BIOS ، نوع صفحه نمایشگر را نمایش خواهد داد. در صورتیکه بر روی سیستم از آداپتورهای SCSI استفاده شده باشد ، BIOS درایور مربوطه آن رااز BIOS اختصاصی آداپتور فعال و BIOS اختصاصی اطلاعاتی را در رابطه با آداپتور SCSI نمایش خواهد داد. در ادامه برنامه BIOS نوع درایوی را که می بایست فرآیند انتقال سیستم عامل از آن آغاز گردد را تشخیص خواهد داد. برای نیل به هدف فوق از تنظیمات موجود در CMOS استفاده می گردد. اولویت درایو مربوطه برای بوت سیستم متغیر و به نوع سیستم بستگی دارد. اولویت فوق می تواند شامل مواردی نظیر : A,C,CD و یا C,A,CD و … باشد.(A نشاندهنده فلاپی درایو C نشاندهنده هارددیسک و CD نشاندهنده درایو CD-ROM است ) در صورتیکه درایو مشخص شده شامل برنامه های سیستم عامل نباشد پیام خطائی نمایش داده خواهد شد. (Non System disk or disk error )
پیکربندی BIOS
در بخش قبل اشاره گردید که BIOS در موارد ضروری از تنظیمات ذخیره شده در CMOS استفاده می نماید. برای تغییر دادن تنظیمات مربوطه می بایست برنامه پیکربندی CMOS فعال گردد. برای فعال کردن برنامه فوق می بایست در زمان راه اندازی سیستم کلیدهای خاصی را فعال تا زمینه استفاده از برنامه فوق فراهم گردد. در اغلب سیستم ها بمنظور فعال شدن برنامه پیکربندی کلید Esc یا Del یا F1 یا F2 یا Ctrl-Esc یا Ctrl-Alt-Esc را می بایست فعال کرد.( معمولا” در زمان راه اندازی سیستم نوع کلیدی که فشردن آن باعث فعال شدن برنامه پیکربندی می گردد، بصورت یک پیام بر روی صفحه نمایشگر نشان داده خواهد شد ) پس از فعال شدن برنامه پیکربندی با استفاده از مجموعه ای از گزینه های می توان اقدام به تغییر پارامترهای مورد نظر کرد. تنظیم تاریخ و زمان سیستم ، مشخص نمودن اولویت درایو بوت، تعریف یک رمز عبور برای سیستم ، پیکربندی درایوها ( هارد، فلاپی ، CD) و … نمونه هائی از گزینه های موجود در این زمینه می باشند. در زمان تغییر هر یک از تنظیمات مربوطه در CMOS می بایست دقت لازم را بعمل آورد چراکه در صورتیکه عملیات فوق بدرستی انجام نگیرد اثرات منفی بر روی سیستم گذاشته و حتی در مواردی باعث اختلال در راه اندازی سیستم خواهد شد.

BIOS از تکنولوژی CMOS بمنظور ذخیره کردن تنظیمات مربوطه استفاده می نماید . در این تکنولوژی یک باتری کوچک لیتیوم انرژی(برق) لازم برای نگهداری اطلاعات بمدت چندین سال را فراهم می نماید
ارتقاء برنامه BIOS
تغییر برنامه BIOS بندرت انجام می گیرد. ولی در مواردیکه سیستم قدیمی باشد، ارتقاء BIOS ضروری خواهد بود.با توجه به اینکه BIOS در نوع خاصی از حافظه ROM ذخیره می گردد، تغییر و ارتقاء آن مشابه سایر نرم افزارها نخواهد بود. بدین منظور به یک برنامه خاص نیاز است . برنامه های فوق از طریق تولید کنندگان کامپیوتر و یا BIOS عرضه می گردند. در زمان راه اندازی سیستم می توان تاریخ ، شماره و نام تولید کننده BIOS را مشاهده نمود. پس از مشخص شدن نام سازنده BIOS ، با مراجعه به وب سایت سازنده ، اطمینان حاصل گردد که برنامه ارتقاء BIOS از طرف شرکت مربوطه عرضه شده است . در صورتیکه برنامه موجود باشد می بایست آن را Download نمود. پس از اخذ فایل( برنامه) مربوطه آن را بر روی دیسکت قرار داده و سیستم را از طریق درایو A ( فلاپی درایو) راه اندازی کرد. در این حالت برنامه موجود بر روی دیسکت، BIOS قدیمی را پاک و اطلاعات جدید را در BIOS می نویسد. در زمان ارتقاء BIOS حتما” می بایست به این نکته توجه گردد که از نسخه ای که کاملا” با سیستم سازگاری دارد، استفاده گردد در غیر اینصورت BIOS با اشکال مواجه شده و امکان راه اندازی سیستم وجود نخواهد داشت .

 

کنترل کننده IDE
رسانه های ذخیره سازی یکی از بخش های مهم در کامپیوتر محسوب می گردند. اهمیت موضوع فوق به نوع استفاده از کامپیوتر بستگی نداشته و همواره رسانه های ذخیره سازی اطلاعات ، دارای جایگاه خاص خود در کامپیوتر بوده و خواهند بود. در اغلب کامپیوترهای شخصی از یکی از دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات زیر استفاده می گردد.( معمولا” در یک سیستم بیش از یک مورد استفاده گردد )
 فلاپی درایو
 هارد درایو
 CD-ROM درایو
معمولا” هر یک از دستگاه های فوق از طریق یک واسط ( اینترفیس ) با نا م IDE ) Integrated Drive Electronics) به کامپیوتر متصل می گردند.اینترفیس IDE یک روش استاندارد برای اتصال ( ارتباط) یک دستگاه ذخیره سازی به کامپیوتر است .شکل زیر هارد را بمراه برد کنترلی مربوطه در کنار یکدیکر نشان می دهد.

نحوه شکل گیری IDE
IDE با هدف استاندارد کردن استفاده از هارد ( هارد درایو ) در کامپیوترها ایجاد شده است . نکته مهم در رابطه با IDE تلفیق( در کنار هم قرار دادن ) هارد ( هارد ، درایو ) و کنترل کننده با یکدیگر است . کنترل کننده یک برد الکترونیکی بهمراه مجموعه ای از تراشه ها است که نحوه ذخیره و بازیابی اطلاعات بر روی هارد دیسک را مشخص می نماید. اغلب کنترل کننده ها دارای حافظه اختصاصی خود بوده که از آن بعنوان یک بافر و در جهت افزایش کارآئی عملکرد هارد دیسک استفاده می گردد.
قبل از مطرح شدن IDE ، کنترل کننده ها و هارد دیسک ها از یکدیگر جدا بودند. در چنین مواردی همواره این احتمال وجود داشت که کنترل کننده تولیده شده توسط یک شرکت با هارد دیسک تولیده شده توسط شرکت دیگر، با یکدیگر مطابقت نداشته و قادر به کار در کنار یکدیگر نباشند! وجود فاصله بین کنترل کننده و هارد خود عاملی برای کاهش کیفیت سیگنال مربوطه بوده که اثرات مستقیمی را در رابطه با کارآئی هارد دیسک بدنبال داشت .
شرکت IBM در سال ۱۹۸۴ کامپیوترهای شخصی AT را با ویژگی های منحصر بفرد در معماری بکار گرفته شده عرضه نمود. در معماری فوق از مجموعه ای اسلات برای افزایش کارت های سخت افزاری از نوع ISA)Industry Standard Architecture) استفاده بعمل آمد. گذرگاه (BUS) جدید قادر به ارسال داده بصورت شانزده بیت در هر لحظه بود.( گذرگاه های اولیه ISA قادر به ارسال داده بصورت هشت بیت در هر لحظه بودند) در معماری ارائه شده توسط شرکت IBM برای اولین بار از ترکیب درایو / کنترل کننده استفاده گردید. یک کابل، درایو/ کنترل کننده را به یک کارت ISA که به کامپیوتر متصل بود ، ارتباط می داد. تکنولوژی فوق را می توان نقطه شروع اینترفیس های ATA )AT Attachment ) در نظر گرفت .
در سال ۱۹۸۶ ، شرکت کامپک درایوهای IDE را معرفی نمود. ایده درایوهای فوق از استاندارد ATA شرکت IBM بود. پس از مدت زمان کوتاهی سایر شرکت های تولید کننده تجهیزات کامپیوتری نیز درایوهای IDE را عرضه کردند. بتدریج تکتولوژی IDE رایج و اغلب تولیدکنندگان برای تولید درایو / کنترل کننده از استاندارد فوق تبعیت کردند. شکل زیر یک کنترل کننده را نشان می دهد.

کنترل کننده ها، درایوها ، آداپتورهای میزبان
اغلب بردهای اصلی (MotherBoard) بهمراه یک اینترفیس IDE عرضه می شوند. اینترفیس فوق را کنترل کننده IDE نیز می نامند.اینترفیس در خقیقت یک آداپتور میزبان ( Host Adapter) است . این بدان معنی است که آداپتور فوق شرایطی را فراهم می نماید که یک دستگاه به یک کامپیوتر ( میزبان ) متصل گردد. کنترل کننده بر روی بردی قرار دارد که به هارد متصل است .
در ابتدا هدف از طراحی اینترفیس IDE ، اتصال یک هارد به کامپیوتر بود ولی بتدریج بعنوان یک اینرفیس جامع و کامل برای اتصال دستگاه های دیگر نظیر : فلاپی و CD-ROM نیز مورد توجه و استفاده قرار گرفت .
کابل
دستگاه های IDE از یک کابل ریبونی برای ارتباط با یکدیکر استفاده می نمایند. در این نوع کابل نمام سیم های مورد نظر بصورت تخت و در کنار یکدیگر قرار می گیرند. این نوع ریبون ها دارای ۴۰ و یا ۸۰ سیم می باشند. ابتدا و انتهای کابل های فوق از یک کانکتور خاص استفاده می گردد. در فسمت میانی کابل فوق از یک کانکتور دیگر نیز استفاده می گردد . مجموع طول کابل فوق نمی تواند از ۱۸ اینچ ( ۴۶ سانتیمتر) بیشتر باشد.فاصله بین اولین کانکتور ( یک سر کابل ) و کانکتور دوم ( میانی ) حداکثر ۱۲ اینج و فاصله دومین کانکتور تا کانکتور سوم ( سر دیگر کابل ) حداکثر ۶ اینچ است . رعایت فواصل فوق ، پیوستگی سیگنال را بدنبال خواهد داشت . سه کانکتور فوق دارای رنگ های متمایزی بوده و به دستگاه های خاصی متصل خواهند شد.
 کانکتور آبی برای اتصال به برد اصلی
 کانکتور مشکی برای اتصال به درایو اولیه (Master)
 کانکتور خاکستری برای اتصال به درایو ثانویه (Slave)
در یک طرف کابل فوق یک نوار وجود دارد. نوار فوق اعلام می کند که سیم موجود در آن سمت ، به پین شماره یک متصل است . سیم شماره ۲۰ به جائی متصل نخواهد بود.( در محل فوق پینی وجود ندارد) از محل پین فوق برای اطمینان از اتصال کابل به درایو مورد نظر استفاده می گردد. شکل زیر یک کانکتور کابل IDE را نشان می دهد.

Pin Description Pin Description
1 Reset 23 -IOW
2 Ground 24 Ground
3 Data Bit 7 25 -IOR
4 Data Bit 8 26 Ground
5 Data Bit 6 27 I/O Channel Ready
6 Data Bit 9 28 SPSYNC: Cable Select
7 Data Bit 5 29 -DACK 3
8 Data Bit 10 30 Ground
9 Data Bit 4 31 RQ 14
10 Data Bit 11 32 -IOCS 16
11 Data Bit 3 33 Address Bit 1
12 Data Bit 12 34 -PDIAG
13 Data Bit 2 35 Address Bit 0
14 Data Bit 13 36 Address Bit 2
15 Data Bit 1 37 -CS1FX
16 Data Bit 14 38 -CS3FX
17 Data Bit 0 39 -DA/SP
18 Data Bit 15 40 Ground
19 Ground 41 +5 Volts (Logic) (Optional)
20 Cable Key (pin missing) 42 +5 Volts (Motor) (Optional)
21 DRQ 3 43 Ground (Optional)
22 Ground 44 -Type (Optional)
دستگاه های اصلی و ثانویه
یک اینترفیس IDE ، قادر به حمایت از دو دستگاه است . اکثر بردهای اصلی دارای دو اینترفیس می باشند ( اولیه و ثانویه ) در این حالت می توان حداکثر چهار دستگاه IDE را استفاده کرد.با توجه به اینکه کنترل کننده و درایو از یکدیکر متمایز ( جدا ) می باشند، عملیات کنترلی اضافه ای بمنظور تشخیص دستگاه ارسال کننده اطلاعات وجود نخواهد داشت. شکل زیر اینترفیس های اولیه و ثانویه موجود بر روی یک بر دصلی را (ازنمای نزدیک) نشان می دهد.

بمنظور اتصال دو درایو به یک کابل IDE ، از یک نوع پیکربندی خاص با نام ” Master ” و ” Slave ” استفاده می کند.با استفاده از پیکربندی فوق یک کنترل کننده درایو قادر به اعلام زمان ارسال اطلاعات توسط درایو دیگر برای کامپیوتر است . در چنین حالتی درایو Slave درخواستی را برای درایو Master ارسال تا اطمینان حاصل نماید که آیا Master در حال ارسال اطلاعات است یا خیر؟ در صورتیکه Master بیکار باشد به Slave اعلام تا عملیات ارسال داده توسط وی آغاز گردد. در صورتیکه درایو Master در حال ارسال اطلاعات باشد به Slave اعلام می گردد که می بایست در انتظار بوده تا زمانیکه عملیات ارسال داده توسط Master به اتمام رسیده و به Slave اعلام گردد.
از پین شماره ۳۹ کانکتور برای تشخیص اتصال درایو Slave استفاده بعمل می آید. پین فوق حامل یک سیگنال خاص بمنظور تشخیص حضور درایو Slave است . سیگنال فوق Drive Active/Slave Present )DASP) نامیده می شود. توصیه می گردد درایوMaster به کانکتور انتهائی کابل متصل و Jumper مربوطه به هارد در وضعیت Master قرار گیرد. Jumper مربوط به درایو دوم را در حالت Slave قرار داده و آن را به کانکنور میانی کابل متصل نمائید. کنترل کننده ها بمنظور تشخیص Master و یا Slave بودن یک درایو از Jumper های تنظیم شده استفاده خواهند کرد. هر درایو قابلیت Master شدن و یا Slave بودن را دارا است .در صورتیکه صرفا” یک درایونصب شده باشد می بایست درایو فوق بصورت Master باشد.
PCI
در کامپیوتر از عناصر سخت افزاری متفاوتی استفاده می گردد. تمامی عناصر فوق نیازمند ارتباط سریع با یکدیگر می باشند. در صورتیکه عناصر سخت افزاری موجود که دارای پتانسیل های اختصاصی خود می باشند، قادر به ایجاد ارتباط با یکدیگر نباشند، عملا” ازامکانات موجود استفاده درستی نخواهد شد. گذرگاه (Bus) با نیت کمک به هدف فوق ارائه شده اند. گذرگاه ، کانال و یا مسیری است که بین عناصر کامپیوتر قرار می گیرد. انواع متفاوتی گذرگاه وجود دارد. گذرگاه PCI)Peripheral Component Interconnect) یکی ازنمونه های فوق است .

مبانی گذرگاه ها
معماری بکار گرفته شده در گذرگاه ها(Bus) طی سالیان اخیر بسرعت تغییر نموده است ..هدف از اعمال تغییرات ، افزایش کارآئی کامپیوتر است . اغلب کامپیوترهائی که امروزه بفروش می رسند ، هنوز دارای یک گذرگاه از نوع ISA)Industry Standard Architecture) می باشند. در طراحی گذرگاه ها همواره می بایست سازگاری بین سخت افزارها ی تولید شده توسط تولید کنندگان، لحاظ گردد.قبل از مطرح شدن امکانات چند رسانه ای ، تجهیزات جانبی تاکید قابل ملاحظه ای در زابطه با سرعت گذرگاه ها نداشتند.
یک کامپیوتر شخصی دارای دو نوع گذرگاه است : نوع اول را ” گذرگاه سیستم ” و یا ” گذرگاه محلی ” می گویند. گذرگاه فوق پردازنده و حافظه را به یکدیگر مرتبط می نماید. سایر گذرگاه ها نظیر گذرگاه های PCI و ISA از طریق یک پل( گذرگاه) ارتباطی به ” گذرگاه سیستم ” مرتبط می گردند.
همزمان با افزایش سرعت پردازند ه و حافظه ، ضرورت ایزوله کردن سرعت بین پردازنده و حافظه بیشتر احساس گردید. بدین منظور گذرگاه DIB)Dual Independent Bus) بعنوان جایگزینی مطمین برای گذرگاه سیستم مطرح گردید. تکنولوژی DIB ، ” گذرگاه سیستم ” را تغییر و آن را به دو گذرگاه دیگر FrontSide و BackSide تبدیل کرد. هدف گذرگاه BackSide ارائه یک کانال مستقیم وسریع بین پردازنده و حافظه Level2 Cache است . گذرگاه FrontSide مسئول ارتباط حافظه ( از طریق کنترل کننده حافظه ) با پردازنده و سایر گذرگاه های مربوط به پردازنده و حافظه است .

نوع دوم “گذرگاه اشتراکی” نامیده می شود. از گذرگاه فوق برای ارتباط عناصر اضافی دیگر به کامپیوتر استفاده می گردد. گذرگاه فوق به علت فراهم نمودن امکان دستیابی چندین دستگاه از یک مسیر یکسان به حافظه و پردازنده ” اشتراکی ” نامیده می شود. دستگاه هائی نظیر : مودم ، هارد، کارت صدا، کارت گرافیک ، کارت کنترل کننده و اسکنر نمونه هائی در این زمیه می باشند.
اولین گذرگاه کامپیوترهای شخصی هشت بیتی و با سرعت ۴۰۷۷ مگاهرتز(میلیون سیکل در هر ثانیه ) بود. گذرگاه فوق قادر به ارسال هشت بیت داده در هر سیکل بود. در سال ۱۹۸۲ گذرگاه فوق تغییر وبصورت شانزده بیتی با سرعت ۸ مگاهرتز مطرح گردید. گذرگاه فوق ISA نامگذاری گردید. طراحی گذرگاه فوق بگونه ای بود که امکان ارسال داده را با سرعت ۱۶ مگا بایت در هر ثانیه فراهم می کرد. در ادامه استاندارهای دیگری در رابطه با گذرگاه ها مطرح گردید . گذرگاه های EISA)Extendede Industry Standard Architecture ) (سی و دو بیتی و سرعت ۸ مگا هرتز ) VL-BUS)Vesa Local Bus) نمونه هائی در این زمینه می باشند.
گذرگاه PCI
در سال ۱۹۹۰ شرکت اینتل، استاندارد جدیدی با نام PCI را معرفی کرد. در گذرگاه فوق دستگاهها قادر به دستیابی مستقیم به حافظه سیستم می باشند. . برای ارتباط با پردازنده از یک ” پل ارتباطی ” جهت ارتباط گذرگاه فوق، با گذرگاه FrontSide استفاده می گردد.
PCI قادر به اتصال حداکثر پنج عنصر خارجی است . هر یک از عناصر خارجی می توانند با دو دستگاه ثابت بر روی برد اصلی جایگزین گردند. تراشه ” پل ارتباطی ” PCI ، سرعت مناسب برای گذرگاه را مستقل از سرعت پردازنده تنظیم می نماید. گذرگاه های PCI در ابتدا ۳۲ بیتی و دارای سرعت ۳۳ مگاهرتز بودند. درادامه با اعمال تغییرات سرعت آنها به ۶۶ مگاهرتز و ۶۴ بیتی شدند. اخیرا” نیز سرعت گذرگاه فوق تغییر و به ۱۳۳ مگاهرتز رسیده است.( در چنین حالتی سرعت ارسال داده به یک گیگا بایت در ثانیه خواهد رسید )
کارت های PCI دارای ۴۷ پین می باشند. گذرگاه PCI قادر به انجام وظایف مربوطه با تعداد اندکی پین است( چون از ویژگی مالتی پلکسینگ استفاده می نماید). در این حالت دستگاه مورد نظر بیش از یک سیگنال را از طریق پین ارسال می دارد. PCI امکان استفاده دستگاههای ۵ ولت و ۳/۳ را فراهم می نماید..

با اینکه شرکت اینتل استاندارد PCI را در سال ۱۹۹۱ ارائه کرده بود ولی تا زمان عرضه ویندوز ۹۵ ( در سال ۱۹۹۵ )، استاندارد فوق عمومیت نیافته بود. سیستم عامل فوق اولین بار از ویژگی Plug&Play استفاده می کرد. جدول زیر انواع گذرگاه ها بهمراه ویژگی هر یک را نشان می دهد.

Bus Type Bus Width Bus Speed MB/sec
ISA 16 bits 8 MHz 16 MBps
EISA 32 bits 8 MHz 32 MBps
VL-bus 32 bits 25 MHz 100 MBps
VL-bus 32 bits 33 MHz 132 MBps
PCI 32 bits 33 MHz 132 MBps
PCI 64 bits 33 MHz 264 MBps
PCI 64 bits 66 MHz 512 MBps
PCI 64 bits 133 MHz 1 GBps

Plug&Play
مفهوم Plug&Play )PNP) به این معنی است که، می توان یک دستگاه و یا یک کارت را به کامپیوتر متصل و سیستم بصورت خودکار قادر به تشخیص و پیکربندی آن می گردد. PNP دارای یک مفهوم ساده است ولی در زمان مطرح شدن تاثیرات فراوانی در صنعت کامپیوتررا ایجاد نمود. پس از استاندارد شدن PNP ، در طراحی PCI لحاظ و از آن استفاده گردید. همزمان با معرفی PNP تقاضا برای کامپیوترهای PCI افزایش یافت .
بمنظور پیاده سازی کامل PNP به سه امکان زیر نیاز است .
 PNP BIOS هسته اولیه برای فعال شدن PNP و تشخیص دستگاههای PNP
 Extended System Configuration Data)ESCD) . یک فایل متنی که حاوی اطلاعاتی در رابطه با دستگاه های PNP نصب شده است.
 سیستم عامل PNP . هر نوع سیستم عاملی که امکان PNP را دارا باشد.( ویندوز ۹۵ ۹۸ و … )
PNP چندین عملیات را بصورت اتوماتیک انجام خواهد داد. عملیات قوق در گذشته بصورت دستی و یا از طریق نرم افزارهای ارائه شده بهمراه هر یک از سخت افزارها، انجام می گردید..عملیاتی که PNP بصورت اتوماتیک انجام می دهد بشرح زیر می باشند:
– Interrup Request)IRQ) . یک IRQ ( وقفه سخت افزاری ) توسط اغلب بخش های کامپیوتر استفداه می گردد. هر یک از بخش های فوق از سیگنال فوق برای جلب توجه پردازنده استفاده می نمایند. مثلا” موس هر زمان که بسمت راست هدایت می گردد ، یک IRQ را برای پردازنده ارسال تا واکنش مناسب انجام گیرد. قبل از PCI هر یک از عناصر سخت افزاری دارای تنظیمات اختصاصی مجزا برای IRQ بودند. همزمان با عرضه PCI امکان مدیریت وقفه های سخت افزاری ( در نقطه ارتباطی گذرگاه ) فراهم می گردد .بدین ترتیب از یک IRQ برای چندین دستگاه PCI استفاده خواهد شد.
– Direct Memory Access)DMA) . امکان دستیابی مستقیم دستگاهها به حافظه، بدون اخذ مشاوره اولیه از پردازنده است.
– Memory Addresses . دستگاههای زیادی بخش خاص و محدودی از حافظه را برای استفاده خود در نظر گرفته و آن را برای خود رزو می نمایند. با تامین حافظه فوق، دستگاهها به این اطمینان خواهند رسید که همواره عملیات خود را بدرستی انجام خواهند داد.
– Input/OutPut Configuration . پورت های مورد نیاز دستگاه برای ارسال و دریافت اطلاعات را مشخص می نماید.
با اینکه PNP نصب آسان دستگاه ها در کامپیوتر را بدنبال خواهد داشت ولی به علت وجود و استفاده از روتین های نرم افزاری متفاوت توسط PNP BIOS ، محصولات تولید شده PCI توسط سازندگان متفاوت و … همواره این احتمال وجود خواهد داشت که در زمان نصب یک کارت جدید با مشکلاتی مواجه گردید
نحوه عملکرد PCI
مراحل نصب یک کارت جدید PCI ( کارت صدا ) بشرح زیر است :
– کیس کامپیوتر را باز کرده و کارت صدا رادر یکی از اسلات های آزاد PCI قرار دهید.

– کیس کامپیوتر را بسته و سیستم را روشن نمائید.
– BIOS سیستم اقدام به مقداردهی اولیه PNP BIOS می نماید.
– PNP BIOS عملیات جستجوی گذرگاه های PCI را بمنظور سخت افزار جدید انجام می دهد. بدین منظور برای هر دستگاه سیگنالی ارسال و از او می خواهد که خود را معرفی نماید.
– کارت صدا ( در این مثال خاص ) اقدام به معرفی خود می نماید . مشخصه (ID) دستگاه از طریق گذرگاه برای BIOS برگردانده می شود.
– PNP BIOS محتویات ESCD را بمنظور آگاهی از وجود اطلاعات لازم برای پیکربندی کارت صدا بررسی می نماید. با توجه به اینکه کارت صدا تازه نصب شده است اطلاعات ESCD برای آن وجود ندارد.
– PNP BIOS تنظیمات و مقدار دهی لازم برای IRQ ، DMA ،Memory Address و I/O را انجام داده و نتایج عملیات خود را در ESCD ثبت خواهد کرد.
– سیستم عامل مربوطه ( مثلا” ویندوز ۹۸ ) فعال می گردد. عملیات بررسی محتویات ESCD و گذرگاه PCI انجام می گیرد. سیستم عامل تشخیص خواهد داد که آیا کارت صدا جدیدا” نصب شد ه است؟ ( یک دستگاه جدید) در این حالت پنجره ای نمایش داده شده و در آن اعلام می گردد که ویندوز یک سخت افزار جدید را پیدا کرده است . در این حالت هویت سخت افزار جدید مشخص خواهد شد.
– در صورتیکه سیستم عامل قادر به تشخیص نوع دستگاه باشد، نوع دستگاه کشف شده ! اعلام و عملیات نصب درایور ( نرم افزاری که باعث فعال شدن دستگاه برای ارتباط با سیستم عامل خواهد شد ) آغاز می گردد . در ادامه ممکن است سیستم عامل درخواست دیسک حاوی درایور را داشته باشد . در صورتیکه ویندوز قادر به تشخیص نوع سخت افزار جدید نگردد با ارائه یکه جعبه محاوره ای از شما می خواهد که نوع سخت افزار را مشخص نمائید.
– پس از نصب درایور، دستگاه نصب شده برای استفاده آماده خواهد بود. پس از نصب درایور برخی دستگاهها ،لازم است سیستم راه اندازی مجدد گردد.
– فرض کنید قصد ذخیره کردن برخی فایل ها ی صوتی موجود بر روی یک نوار کاست را داشته باشید. نرم افزار مربوط به ضبط صدا را فعال و عملیات ضبط آغاز می گردد( از نوار کاست که درون ضبط صوت است به کامپیوتر )
– صدا از طریق یک کانکتور خارجی صدا که ضبط صوت را به کارت صدا متصل نموده است وارد کامپیوتر خواهد شد. کارت صدا سیگنا ل های آنالوگ را به دیجیتال تبدیل خواهد کرد
– داده ها ی صوتی دیجیتال از طریق کارت صدا و بکمک گذرگاه PCI برای کنترل کننده گذرگاه ارسال خواهند شد. کنترل کننده گذرگاه اولویت دستگاه ارسال کننده ، بمنظور ارسال اطلاعات برای پردازنده را مشخص می نماید.بررسی خواهد شد که آیا داده ها قصد استقرار مستقیم در حافظه را داشته و یا به کمک پردازنده نیاز دارند.
– با توجه به اینکه کارت صدا در حالت ضبط است کنترل کننده گذرگاه، اولویت بالائی را برای آن در نظر خواهد گرفت . بدین ترتیب داده های موجود بر روی گذرگاه ارتباطی ، برای گذرگاه سیستم ارسال خواهند شد.
– گذرگاه سیستم، داده ها را در حافظه سیستم ذخیره خواهد کرد. پس از اتمام ضبط صدا می توان تصمیم لازم را در خصوص داده های ارسالی کارت صدا اتخاذ نمود. در صورت تمایل می توان آنها را بر روی یک رسانه ذخیره سازی دائم نظیر هارد ذخیره و یا بمنظور تکمیل پردازش های لازم ، همچنان در حافظه باقی خواهند ماند.

 

 

SCSI
اکثر کامپیوترهای شخصی از یک درایو IDE برای اتصال هارد دیسک و یک گذزگاه PCI برای اضافه کردن عناصر سخت افزاری دیگر به کامپیوتر استفاده می نمایند. تعداد دیگری از کامپیوترها از یک نوع گذرگاه با نام Small Computer System Interface)SCSI) برای اضافه کردن عناصر مورد نظر به کامپیوتر استفاده می نمایند. عناصر سخت افزاری مورد نظر می تواند یکی از تجهیزات زیر باشد:
 هارد دیسک
 اسکنر
 CD-ROM/RW
 چاپگر
 Tape
SCSI یک گذرگاه سریع بمنظور اتصال چندین دستگاه به کامپیوتر است . شکل زیر یک کنترل کننده SCSI را نشان می دهد .
مبانی SCSI
SCSI ، از ایده های مطرح شده توسط Shugart Associates System Interface)SASI) استفاده نموده است . SASI در سال ۱۹۸۱ توسط شرکت Shugart و با همکاری شرکت NCR ابداع گردید. در سال ۱۹۸۱ نسخه استاندارد شده SASI با نام SCSI عرضه گردید. تکنولوژی فوق دارای مزایای زیر است :
 سرعت آن بالا است ( ۱۶۰ مگابایت در ثانیه )
 مطمئن تر و قابل اعتماد تر است
 امکان استقرار ( اتصال ) چندین دستگاه بر روی یک گذرگاه را فراهم می نماید.
 در اکثر سیستم ها قابل استفاده است .
در رابطه با تکنولوژی SCSI ملاحظاتی نیز وجود دارد :
 برای یک کامپیوتر خاص می بایست پیکربندی گردد
 دارای امکانات محدود حمایتی در سطح BIOS است
 دارای مدل های متفاوت از بعد سرعت و نوع کانکتور است
 دارای یک اینترفیس نرم افزاری نیست
شکل زیر یک نمونه کارت SCSI را نشان می دهد.

اغلب کاربران کامپیوتر در زمان استفاده از SCSI با توجه به انواع متفاوت آن (Ultra ،Fast,Wide و حتی ترکیبی از اسامی فوق ) دچار سردرگمی می گردند.
انواع SCSI
در حال حاضر سه مشخصه کلی ( نوع ) برای SCSI وجود دارد .
– SCSI-1 . مشخصه اولیه ارائه شده برای SCSI در سال ۱۹۸۶ است .
– SCSI-2 . استاندارد ارائه شده در سال ۱۹۹۴ است . مهمترین ویژگی مدل فوق، ارائه مجموعه دستورات خط دستوری ( ۱۸ دستور) برای انجام عملیات ضروری و حمایتی در رابطه با دستگاههای SCSI است. در مدل فوق امکان مضاعف نمودن سرعت از ۵ مگاهرتز به ۱۰ مگاهرتر( Fast SCSI) و مضاعف نمودن عرض گذرگاه از هشت بیت به شانزده بیت و افزایش تعداد دستگاهها تا پانزده (Wide SCSI) و یا تلفیقی از هر دو وجود دارد (Fast/Wide SCSI) . در مدل فوق امکان ” صف بندی دستورات ” نیز مطرح گردید . در چنین مواردی یک دستگاه SCSI-2 قادر به ذخیره مجموعه ای از دستورات مربوط به کامپیوتر میزبان (Host) و تعیین اولویت برای هر یک خواهد بود.
– SCSI-3 . استاندارد فوق در سال ۱۹۹۵ ارائه شده است . مهمترین ویژگی استاندارد فوق استفاده از مجموعه ای استانداردهای دیگر در بطن خود است .استاندارهای جانبی بر اساس نسخه ها یمتفاوت SCSI Parallel Interface)SPI) ( روش ارتباط دستگاههای SCSI با یکدیگر را مشخص می نماید ) ارائه شده اند و اغلب مشخصه های SCSI-3 با واژه های “Ultra” آغاز می گردند. ( Ultra برای SPI و Ultra2 برای SPI-2 و Ultra3 برای SPI-3 ) . جدول زیر مشخصات انواع SCSI را نشان می دهد.

Name Specification # of Devices Bus Width Bus Speed MBps
Asynchronous
SCSI SCSI-1 8 8 bits 5 MHz 4 MBps
Synchronous
SCSI SCSI-1 8 8 bits 5 MHz 5 MBps
Wide
SCSI SCSI-2 16 16 bits 5 MHz 10 MBps
Fast
SCSI SCSI-2 8 8 bits 10 MHz 10 MBps
Fast/Wide
SCSI SCSI-2 16 16 bits 10 MHz 20 MBps
Ultra
SCSI SCSI-3
SPI 8 8 bits 20 MHz 20 MBps
Ultra/Wide
SCSI SCSI-3
SPI 8 16 bits 20 MHz 40 MBps
Ultra2
SCSI SCSI-3
SPI-2 8 8 bits 40 MHz 40 MBps
Ultra2/Wide
SCSI SCSI-3
SPI-2 16 16 bits 40 MHz 80 MBps
Ultra3
SCSI SCSI-3
SPI-3 16 16 bits 40 MHz 160 MBps

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 ی موجود 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 :
 DB-25 (SCSI-1)
 ۵۰-pin internal ribbon (SCSI-1, SCSI-2, SCSI-3)
 ۵۰-pin Alternative 2 Centronics (SCSI-1)
 ۵۰-pin Alternative 1 high density (SCSI-2)
 ۶۸-pin B-cable high density (SCSI-2)
 ۶۸-pin Alternative 3 (SCSI-3)
 ۸۰-pin Alternative 4 (SCSI-2, SCSI-3)
صرفنظر از نوع کانکتور استفاده شده تمام گذرگاه های SCSI می بایست Terminate گردند.
شکل زیر یک کابل ریبونی ۵۰ پین را نشان می دهد. دستگاه های SCSI داخلی به کابل فوق متصل می گردند.

شکل زیر یک کانکتور DB-25 SCSI را نشان می دهد.

شکل زیر یک کانکتور شصت و هشت پین Altenative 3 را نشان می دهد

شکل زیر یک کانکتور ۵۰ پین سنترونیکس را نشان می دهد.

Termination
Termination بدین مفهوم است که انتهای هر گذرگاه SCSI توسط یک مدار مقاومت ، می بایست بسته گردد.در صورتیکه گذرگاه باز بماند ، سیگنال های الکتریکی ارسالی برای گذرگاه قادر به برگشت بر روی گذرگاه بوده و بدین ترتیب می تواند باعث بروز اختلال در ارتباط بین دستگاههای SCSI و کنترل کننده SCSI گردد. صرفا” از دو Terminator استفاده می گردد ( هر سر گذرگاه SCSI یک عدد ) در صورتیکه فقط یک دستگاه ( داخلی و یا خارجی ) وجود داشته باشد ، کنترل کننده SCSI صرفا” در یک نقطه Terminate خواهد شد. در صورتیکه دو دستگاه ( داخلی و یا خارجی ) وجود داشته باشد ، آخرین دستگاه موجود در هر مجموعه می بایست Terminate گردد.
شکل زیر یک نمونه Terminator خارجی را نشان می دهد.

Terminator دارای انواع متفاوتی بوده و می توان آنها را در دو گروه عمده : Passive و Active تقسیم بندی کرد. از Terminator با خصوصیت Passive در مواردی استفاده می گردد که سیستم های SCSI از سرعت استاندارد گذرگاه تبعیت کرده و دارای مسافت کوتاهی ( حدود سه فوت ) بین دستگاه و کنترل کننده SCSI وجود داشته باشد. از Terminator با خصوصیت Active در مواردیکه سیستم های SCSI سریع بوده و یا سیستم ها با دستگاه دارای مسافتی بیش از سه فوت باشند، استفاده بعمل می آید.
شکل زیر یک Active Terminator را نشان می دهد .

یکی دیگر ازفاکتورهای موجود در رابطه با Terminator ، نوع گذرگاه مربوطه است . SCSI از سه نوع سیگنالینگ گذرگاه استفاده می نماید. سیگنالینگ روشی است که پالس های الکتریکی در طول کابل حرکت می نمایند.
– Single Ended)SE) . متداولترین نوع سیگنالینگ در کامپیوترهای شخصی است . کنترل کننده ، سیگنال را تولید و آن را از طریق یک خط داده برای تمام دستگاهها ی موجود بر روی گذرگاه ارسال می دارد. هر دستگاه مشابه Ground رفتار می نماید.در ادامه بتدریج سیگنال قدرت خود رااز دست می دهد. حداکثر مسافت مربوطه ده فوت ( سه متر) است .
– High-Voltage differential)HVD) . در این روش از یک خط داده بالا و یک خط داده پایین استفاده می گردد. هر یک از دستگاههای موجود بر روی گذرگاه SCSI دارای یک تراتسیور می باشند .زمانیکه کنترل کننده با دستگاه ارتباط برقرار می نماید ، دستگاههای موجود بر روی گذرگاه ، سیگنال را دریافت و آن را ارسال تا سیگنال به مقصد نهائی خود برسد . بدین صورت می توان مسافت بین کنترل کننده و دستگاه بیشتر گردد . ( ۸۰ فوت یا ۲۵ متر )
– Low-Voltage differentila)LVD) . یک روش اقتباس شده از سیگنالینگ HVD بوده و در اکثر موارد مشابه HVD رفتار می نماید. مهمترین تفاوت این است که تراتسیورها کوچکتر شده و درون هر یک از آداپتورهای SCSI مربوط به دستگاهها ، قرار می گیرند.حداکثر مسافت مربوطه ۴۰ فوت ( ۱۲ متر ) است .
HVD و LVD از Passive Terminator استفاده می نمایند. با اینکه ممکن است مسافت موجود بیش از سه فوت باشد ولی ترانسیور ها این اطمینان را بوجود خواهند آورد سیگنال قدرت خود را خواهد داشت ( از یک طرف گذرگاه تا طرف دیگر گذرگاه )
شبکه SCSI
دستگاههای SCSI درون کامپیوتر ( داخلی ) از طریق یک کابل ریبونی به کنترل کننده SCSI متصل می گردند.کابل فوق دارای دوکانکتور در ابتدا و انتها بوده و باتوجه به طول کابل دارای تعداد دیگری کانکتور بین ابتدا و انتهای است .

دستگاههای SCSI که در خارج از کامپیوتر قرار می گیرند ( خارجی ) توسط یک کابل نازک به کنترل کننده SCSI متصل می گردند.

کابل های فوق دارای سه لایه می باشند:
 Inner Layer . لایه حفاظت شده ای است که حامل داده های مورد نظر است .
 Media Layer . لایه فوق از سیم هائی تشکیل شده است که دستورات کنترلی را برای دستگاه ارسال می دارد.
 Outer Layer . لایه فوق شامل سیم هائی است که اطلاعات مربوط Parity را بمنظور اطمینان از صحت ارسال داده انجام می دهد.
دستگاههای خارجی متصل شده به گذرگاه SCSI بصورت زنجیره ای متصل می گردند. در روش فوق هر دستگاه به دستگاه بعد از خود متصل خواهد شد. دستگاههای SCSI خارجی معمولا” از دو کانکتور SCSI استفاده می نمایند. از یک کانکتور برای اتصال دستگاه قبلی در زنجیره و از کانکتور دیگر برای اتصال به دستگاه بعدی در زنجیره استفاده می گردد.
عملکرد SCSI مشابه یک شبکه کوچک محلی است . کنترل کننده SCSI مشابه یک ” روتر ” و هر یک از دستگاههای SCSI مشابه یک کامپیوتر در شبکه است . آداپتورهای SCSI موجود در هر دستگاه مشابه کارت شبکه در یک کامپیوتر است . بدون وجود آداپتور فوق ، دستگاهها قادر به ارتباط با سایر بخش های شبکه نخواهند بود. در یک شبکه محلی ” روتر” بمنظور اتصال شبکه به دنیای خارج استفاده می گردد ، کنترل کننده SCSI ، شبکه SCSI را به سایر بخش های یک کامپیوتر متصل می نماید.

 

 
AGP
کامپیوترهای پیشرفته قادر به انجام عملیات گرافیکی زیادی می باشند. سیستم های عامل با رابط کاربر گرافیکی ، بازیهای کامپیوتری ، انیمشن و طراحی سه بعدی و … از جمله مواردی می باشند که انجام آنها نیازمد وجود سیستمی با توان گرافیکی بالائی است . در صورت استفاده کامپیوتر در مواردی نظیر : تایپ ، صفحات گسترده ، کاربردهای ساده تجاری و … ، لزومی به داشتن سیستمی با توان گرافیکی بالا نخواهد بود.
کارت های گرافیک را می توان با استفاده از یکی از روشهای زیر در کامپیوتر نصب کرد:
 OnBorad . تراشه گرافیک بر روی برد اصلی قرار دارد.
 PCI . کارت گرافیک در یکی از اسلات های PCI نصب می گردد.
 AGP . کارت گرافیک در اسلاتی نصب خواهد شد که مخصوص کاربردهای گرافیکی طراحی شده است .
بمنظور ارسال تصاویر ویدیوئی ، نمایش بازیهای کامپیوتری ، به کارت هائی با بازدهی بمراتب بیشتر از PCI نیاز است . در سال ۱۹۹۶ شرکت اینتل (AGP(Accelerator Graphics Port را که نسخه اصلاح شده ای از گذرگاه های PCI است ، عرضه نمود. هدف از طراحی تکنولوژی فوق ارائه تصاویر ویدئویی و انجام عملیات گرافیکی با سرعت بالا است .شکل زیر معماری بکارگرفته شده در یک سیستم پنتیوم سه را که از AGP استفاده می کند ، نشان می دهد.

کارت های گرافیک که قبل از ارائه تکنولوژی AGP تولید می گردیدند، از یک گذرگاه برای ارتباط با پردازنده استفاده می کردند. گذرگاه یک کانال ارتباطی و یا مسیر بین عناصر سخت افزاری موجود در یک کامپیوتر است . تکنولوژی AGP مبتنی بر نکنولوژی PCI است و برخی اوقات “گذرگاه AGP ” نامیده می گردد ولی تکنولوژی فوق یک گذرگاه سیستم نمی باشد. تکنولوژی فوق یک اتصال نقطه به نقطه (Point-to-Point) است . به عبارت دیگر در تکنولوژی فوق تنها دستگاهی که از طریق AGP به پردازنده و حافظه ، مرتبطه می گردد ، کارت گرافیک است . در مسیر مربوطه هیچگونه توقفی وجود نداشته و نمی توان ادعا نمود که AGP یک گذرگاه اشتراکی است .
تکنولوژی AGP نسبت به PCI دارای ویژگی های زیر است :
 کارائی سریعتر
 دستیابی مستقیم به حافظه
شکل زیر یک کارت گرافیک AGP را نشان می دهد.

AGP بمنظور افزایش کارآیی خود از چندین روش استفاده می نماید :
– AGP یک گذرگاه ۳۲ بیتی با سرعت ۶۶ مگاهرتز است . این بدان معنی است که در یک ثانیه می توان ۳۲ بیت داده را ۶۶ میلیون مرتبه انتقال داد.
– بر روی گذرگاه AGP دستگاه دیگری وجود ندارد بنابراین کارت گرافیک اجباری به اشتراک گذرگاه نخواهد داشت . در چنین حالتی کارت گرافیک قادر به عملیات خود با حداکثر ظرفیت و پتانسیل خواهد بود.
– AGP از روش Pipelining برای افزایش سرعت استفاده می نماید. در روش فوق برای بازیابی داده از مدلی مشابه فرآیندهای موجود در خط تولید استفاده می گردد.کارت گرافیک در پاسخ به یک درخواست ( سیگنال ) چندین بلاک داده را دریافت خواهد کرد.
روش Pipelining مشابه سفارش غذا در یک رستوران است . فرض کنید غذای مورد علاقه خود را در رستوران سفارش دهید .پس از سفارش و آماده شدن، غذای مورد نظر در اختیار گذاشته می گردد در ادامه مجددا” غذای بعدی مورد علاقه خود را سفارش و منتطر آماده شدن خواهید ماند. در مدل فوق فرآیند تکراری : سفارش غذا(داده) و انتظار برای تامین خواسته بصورت تکراری انجام خواهد شد. می توان روش ثبت سفارش خود را تغییر و در ابتدا تمامی خواسته های خود را مشخص کرد. بدیهی است در چنین مواردی زمان انتظار بین سفارشات متعدد حذف خواهد گردید. در تکنولوژی AGP از روشی مشابه فوق برای بازیابی داده استفاده می گردد.
یکی دیگر از علل افزایش کارائی تکنولوژی AGP ارتباط مستقیم آنها با حافظه است . ویژگی فوق از خصایص بسیار مهم AGP است . Texture Map مهمترین عنصر موجود در یک کارت گرافیک بوده و حجم بالائی از حافظه یک کارت گرافیک را اشغال می نماید. با توجه به اینکه قیمت حافظه کارت های گرافیک بالا بوده و از لحاظ ظرفیت نیز دارای محدودیت هائی می باشند ، میزان و تعداد Textures استفاده شده در کارت های گرافیک اولیه محدود بود . در سیستم های مبتنی بر AGP با استفاده از قابلیت های حافظه سیستم، می توان اطلاعات مورد نطر را در حافظه کارت گرافیک ذخیره کرد.
در یک سیستم مبتنی بر PCI هر Texture Map دو مرتبه ذخیره می گردد. در ابتدا از هارد به حافظه سیستم منتقل و در آنجا مستقر خواهد شد. زمانیکه می بایست از داده فوق استفاده گردد، از طریق حافظه سیستم در اختیار پردازشگر گذاشته خواهد شد. در ادامه نتایج از طریق گذرگاه PCI برای کارت گرافیک ارسال می گردند. در این حالت اطلاعات مجددا” در FramBuffer کارت گرافیک ذخیره خواهند شد. در حقیقت هر Texture Map پس از پردازش دو مرتبه ذخیره می گردد ( یکی توسط سیستم و دیگری توسط کارت گرافیک )

AGP صرفا” یک مرتبه Texture Map را ذخیره می نماید. امکان فوق با استفاده از یک بخش خاص با نام Graphics Address Remapping Table GART) موجود بر روی تراشه AGP تحقق می گردد. GART ، بخشی از حافظه سیستم را بمنظور نگهداری Texture maps استفاده می نماید. در چنین حالتی کارت گرافیک و پردازنده این تصور را خواهند داشت که Texture در FramBuffer کارت گرافیک می باشد.

همانگونه که مشاهده گردید، در یک کارت فاقد تکنولوژی AGP هر texture دو مرتبه تکرار و.پردازنده مجبور به انجام عملیات اضافه است . اندازه و تعداد texture نیزمحدود به FrameBuffer است .تمام عوامل فوق در کارت های مبتنی بر AGP بهبود یافته است . بدین علت کارآئی آنها بمراتب بالاتر از انواع دیگر است .
انواع AGP
سه نوع مشخصه متفاوت برای AGP وجود دارد :
 AGP 1.0
 AGP 2.0
 AGP Pro
AGP 2.0 که شامل AGP 1.0 نیز می باشد از سه حالت (یک سرعته ، دو سرعته ، چهار سرعته) متفاوت برای عملیات استفاده می نماید.در سه حالت فوق از سرعت ۶۶ مگا هرتز استفاده می گردد ولی کارت های گرافیک ۲x ، در هر سیکل دو مرتبه اطلاعات خود را ارسال و یک کارت گرافیک ۴x در هر سیکل چهار مرتبه داده ها را ارسال می نماید.جدول زیر ویژگی هر یک از حالات فوق را نشان می دهد.
Mode Approximate
Clock Rate Transfer Rate
(MBps)
1x 66 MHz 266 MBps
2x 133 MHz 533 MBps
4x 266 MHz 1,066 MBps

AGP Pro بر اساس مدل AGP 2.0 ایجاد شده و از اسلات بزرگتری استفاده و دارای امکانات ویژه برای استفاده حرفه ای از کارت های گرافیک است . کامپیوترهای که دارای اسلات از نوع AGP Pro و یا AGP 2.0 می باشند قادر به استفاده از کارت های AGP 1.0 و AGP 2.0 می باشند. اسلات AGP 1.0 با سایر مدل های فوق سازگار نخواهد بود.

شرکت اینتل قصد ارائه کارت جدید AGP8X را دارد.جدول زیر مشخصات تکنولوژی فوق رانشان می دهد.
Mode Approximate
Clock Rate Transfer Rate
(MBps)
8x 533 MHz 2,133 MBps
وضعیت گذرگاهها قبل از AGP
اولین گذرگاه کامپیوترهای شخصی، هشت بیتی و با سرعت ۴٫۷۷ مگاهرتز(میلیون سیکل در هر ثانیه ) بود. گذرگاه فوق قادر به ارسال هشت بیت داده در هر سیکل بود. در سال ۱۹۸۲ گذرگاه فوق تغییر وبصورت شانزده بیتی با سرعت ۸ مگاهرتز مطرح گردید. گذرگاه فوق ISA نامگذاری گردید. طراحی گذرگاه فوق بگونه ای بود که امکان ارسال داده را با سرعت ۱۶ مگا بایت در هر ثانیه فراهم می کرد. کارت های گرافیک اولیه از کارت های MonoChrome ( ارائه شده در سال ۱۹۸۰ ) تا کارت های SVGA ( ارائه شده در سال ۱۹۹۰) از یک اسلات ISA موجود بر روی برد اصلی استفاده می کردند. بموازات افزایش رنگ و وضوح تصویر در نمایشگرها، کارت های گرافیک ISA کند شدند. گذرگاه های از نوع ISA قادر به تزریق مناسب داده های گرافیکی برای پردازنده ، با سرعت مناسب نمی باشند.
در ادامه استاندارهای دیگری در رابطه با گذرگاه ها مطرح گردید . گذرگاه های EISA)Extendede Industry Standard Architecture ) (سی و دو بیتی و سرعت ۸ مگا هرتز ) VL-BUS)Vesa Local Bus) نمونه هائی در این زمینه می باشند.در این زمان استانداری برای ارائه SVGA با قابلیت ۱۶/۸ میلیون رنگ و وضوح تصویر ۷۶۸ * ۱۰۲۴ ارائه گردید. کارت های فوق در یک اسلات خاص موجود بر روی برد اصلی نصب می گردیدند. در چنین حالتی گذرگاه گرافیک بصورت یک “گذرگاه محلی” بوده و مستقیما” به پردازنده متصل بوده و می بایست در مجاورت پردازنده قرار گیرد. VL-BUS بصورت ۳۲ بیتی بوده و با سرعتی معادل “گذرگاه محلی ” فعالیت می نماید و تمایل به ارتباط مستقیم با پردازنده دارد. وضعیت فوق در مواردیکه صرفا” یک دستگاه و یا حتی دو دستگاه استفاده می گردد می تواند تحقق یابد ولی زمانیکه بیش از دو دستگاه به VL-BUS متصل گردد، کاهش کارآئی را بدنبال خواهد داشت . بدین منظور VL-BUS صرفا” برای اتصال یک کارت گرافیک ( و یا دستگاهی که نیازمند سرعت بالا باشد ) استفاده گردد.
کارت های VL-BUS با سرعتی معادل کلاک پردازنده با پردازنده مرتبط خواهند شد. مثلا” اگر پردازنده دارای سرعتی معادل ۱۰۰ مگاهرتز باشد، کارت گرافیک قادر به ارسال داده بصورت ۳۲ بیت و با سرعت ۱۰۰ میلیون مرتبه در ثانیه است . در رابطه با رویکرد فوق دو مسئله وجود دارد :
 تولیدکنندگان کارتهای گرافیک شاختی نسبت به سرعت سیستم کاربران ندارند( ایده ای ندارند)
 تمایل به ارتباط مستقیم با پردازنده باعث کاهش عملکرد و کارآئی پردازنده خواهد شد.
در ادامه تکنولوژی PCI مطرح گردید. PCI ترکیبی از تکنولوژی های ISA و VL-Bus است . در تکنولوژی فوق از ارتباط مستقیم دستگاههای نصب شده با حافظه استفاده شده است . برای ارتباط با پردازنده از یک ” پل ارتباطی ” استفاده شده است . در این حالت سرعت و کارائی نسبت به VL-BUS افزایش یافته بدون اینکه مشکلاتی را از بعد کارآئی برای پردازنده ایجاد نماید.
AGP دارای کارآئی بمراتب بالاتری نسبت به PCI است .AGP یک تکنولوژی گرافیکی بوده که همچنان توسط طراحان مربوطه در جهت تکامل و افزایش عملکرد گام بر می دارد.

 

کارت صدا
کارت صدا یکی از عناصر سخت افزاری استفاده شده در کامپیوتر است که باعث پخش و ضبط صدا( صوت) می گردد. قبل از مطرح شدن کارت های صدا ، کامپیوترهای شخصی برای پخش صدا ، صرفا” قادر به استفاده از یک بلندگوی داخلی بودند که از برد اصلی توان خود را می گرفت . در اواخر سال ۱۹۸۰ استفاده از کارت صدا در کامپیوتر شروع و همزمان با آن تحولات گسترده ای در زمینه کامپیوترهای چند رسانه ای ایجاد گردید. در سال ۱۹۸۹ شرکت Creative labs کارت صدای خود را با نام Creative Labs soundBlaster Card عرضه نمود. در ادامه شرکت های متعدد دیگری تولیدات خود را در این زمینه عرضه نمودند.
مبانی کارت صدا
یک کارت صدا دارای بخش های متفاوت زیر است :
 یک پردازنده سیگنال های دیجیتال (DSP) که مسئول انجام اغلب عملیات( محاسبات ) مورد نظر است .
 یک مبدل دیجتیال به آنالوگ (DAC)
 یک مبدل آنالوگ به دیجیتال(ADC) برای صوت ورودی به کامپیوتر
 حافظه ROM و یا Flash برای ذخیره سازی داده
 یک اینترفیس دستگاههای موزیکال دیجیتالی (MIDI) برای اتصال دستگاه های موزیک خارجی
 کانکنورهای لازم برای اتصال به میکروفن و یا بلندگو
 یک پورت خاص ” بازی” برای اتصال Joystick
اغلب کارت های صدا که امروره استفاده می گردد از نوع PCI بوده و در یکی از اسلات های آزاد برد اصلی نصب می گردند. کارت های صدای قدیمی عمدتا” از نوع ISA بودند. اکثر کامپیوتر های جدید کارت صدا را بصورت یک تراشه و بر روی برد اصلی دارند. در این نوع کامپیوترهای اسلاتی برروی برد اصلی استفاده نشده وبدین ترتیب یک اسلات صرفه جوئی شده است ! SoundBlaster Pro بعنوان یک استاندارد در دنیای کارت های صدا مطرح است . شکل زیر یک نمونه از این نوع را نشان می دهد.

اغلب تولید کنندگان کارت صدا از مجموعه تراشه های مشابه استفاده می نمایند.پس از طراحی تراشه های فوق توسط شرکت های مربوطه تولید کنندگان کارت صدا، امکانات و قابلیت های دلخواه خود را به آنها اضافه می نمایند.
کارت صدا را می توان به یکی از دستگاههای زیر متصل نمود :
 هدفون
 بلندگو (Speaker)
 یک منبع ورودی آنالوگ نظیر : میکروفن رادیوضبط صوت و CD player
 یک منبع ورودی دیجیتال نظیر CD-Rom
 یک منبع آنالوگ خروجی نظیر ظبط صوت
 یک منبع دیجیتال خروجی نظیر CD-R
عملیات کارت صدا
یک کارت صدا قادر به انجام چهار عملیات خاص در رابطه با صدا است :
 پخش موزیک های از قبل ضبط شده ( از CD فایل های صوتی نظیر mp3 و یا Wav ) بازی ویا DVD
 ضبط صدا با حالات متفاوت
 ترکیب نمودن صداها
 پردازش صوت های موجود
عملیات دریافت و ارسال صوت (صدا) برای کارت صدا از طریق بخش های DAC و ADC انجام می گیرد. پردازش های لازم و مورد نیاز بر روی صوت توسط DSP انجام می گیرد و بدین ترتیب عملیات اضافه ای برای پردازنده اصلی کامپیوتر بوجود نخواهد آمد.
تولید صوت
فرض کنید، قصد داشته باشیم که از طریق میکروفن صدای خود را به کامپیوتر انتقال دهیم . در این حالت کارت صدا یک فایل صوتی با فرمت wav را ایجاد و داده های ارسالی توسط میکروفن در آن ذخیره گردند.فرآیند فوق شامل مراحل زیر است :
۱ – کارت صدا از طریق کانکنور میکروفن سیگنال های پیوسته و آنالوگی را دریافت می دارد.
۲ – از طریق نرم افزار مربوطه نوع دستگاه ورودی برای ضبط صدا را مشخص می نمائیم .
۳ – سیگنال آنالوگ ارسالی توسط میکروفن بلافاصله توسط تراشه مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) تبدیل و یک فایل حاوی صفر و یک تولید می گردد.
۴ – خروجی تولید شده توسط ADC در اختیار تراشه DSP برای انجام پردازش های لازم گذاشته می شود. DSP توسط مجموعه دستوراتی که در تراشه دیگر است برنامه ریزی برای انجام عملیات خاص می گردد. یکی از عملیاتی که DSP انجام می دهد فشرده سازی داده های دیجیتال بمنظور ذخیره سازی است .
۵ – خروجی DSP با توجه به نوع اتصالات کارت صدا در اختیار گذرگاه داده کامپیوتر قرار می گیرد.
۶ – داده های دیجیتال توسط پردازنده اصلی کامپیوتر پردازش و در ادامه برای ذخیره سازی در اختیار کنترل کننده هارد دیسک گذاشته می شوند.. کنترل کننده هارد دیسک اطلاعات را بر روی هارد و بعنوان یک فایل ضبط شده صوتی ذخیره خواهد کرد.
شنیدن صوت
مراحل شنیدن ( گوش دادن ) به صوت بشرح زیر می باشد ( برعکس روش گفته شده در ارتباط باضبط صوت)
۱ – داده های دیجیتال از هارد دیسک خوانده شده و در اختیار پردازنده اصلی قرار می گیرند.
۲ – پردازنده اصلی داده ها را برای DSP موجود بر روی کارت صدا ارسال می دارد.
۳ – DSP داده های دیجیتال را ازحالت فشرده خارج می نماید.
۴ – داده های دیجیتال غیرفشرده شده توسط DSP بلافاصله توسط مبدل دیجیتال به آنالوگ(DAC) پردازش و یک سیگنال آنالوگ ایجاد می گردد. سیگنال های فوق از طریق هدفوق و یا بلندگو قابل شنیدن خواهند بود.

 

 
مودم
در صورتیکه هم اکنون در حال مطالعه این مطلب در منزل و یا محل کار خود می باشید، مطلب فوق از طریق مودم در اختیار شما گذاشته شده است . واژه ” مودم ” از ترکیب کلمات “modulator-demodulator” اقتباس شده است .از مودم برای ارسال داده های دیجیتال از طریق خطوط تلفن استفاده بعمل می آید. مودم ارسال کننده اطلاعات، عملیات مدوله نمودن داده را به سیگنال هائی که با خطوط تلفن سازگار می باشند، انجام خواهد داد. مودم دریافت کننده اطلاعات، عملیات ” دی مدوله ” نمودن سیگنال را بمنظور برگشت به حالت دیجتال انجام می دهد. مودم های بدون کابل داده های دیجیتال را به امواج رادیوئی تبدیل می نمایند.
مودم ازسال ۱۹۶۰ در کامپیوتر و بمنظور ارسال و دریافت اطلاعات توسط ترمینال ها و اتصال به سیستم های مرکزی، مورد استفاده قرار گرفته است .شکل زیر نحوه ارتباط فوق در کامپیوترهای بزرگ را نشان می دهد.

سرعت مودم ها در سال ۱۹۶۰ حدود ۳۰۰ بیت در ثانیه (bps) بود. در آن زمان یک ترمینال ( یک صفحه کلید و صفحه نمایشگر) قادر به تماس تلفنی با کامپیوتر مرکزی بود. فراموش نکنیم که در آن زمان وقت کامپیوتر بصورت اشتراکی مورد استفاده قرار می گرفت و سازمانها و موسسات با خریداری نمودن زمان مورد نظر خود، امکان استفاده از کامپیوتر اصلی را بدست می آورند. مودم ها در آن زمان این امکان را بوجود می آورند که موسسات یاد شده قادر به ارتباط با سیستم مرکزی با سرعتی معادل ۳۰۰ بیت در ثانیه باشند.در چنین حالتی زمانیکه کاربری از طریق ترمینال کاراکتری را تایپ می کرد، مودم کد معادل کاراکتر تایپ شده را بر اساس استاندارد اسکی، برای کامپیوتر مرکزی ارسال می نمود. در مواردیکه کامپیوتر مرکزی اطلاعاتی را بمنظور نمایش برای ترمینال ارسال می کردد نیز از مودم استفاده می گردید.
همزمان با عرضه کامپیوترهای شخصی در سال ۱۹۷۰ استفاده از سیستم های بولتنی(BBS(Bulletin board system مطرح گردید. اشخاص و یا موسسات با استفاده ازیک و یا چند مودم و برخی نرم افزارهای مربوط به BBS ، سیستم را پیکربندی نموده و کاربران دیگر با استفاده از مودم قادر به تماس با سیستم بولتنی، بودند. در چنین مواردی کاربران برنامه شبیه ساز کننده ترمینال، را بر روی کامپیوتر خود اجراء می نمودند و بدین ترتیب سیستم آنان مشابه یک ترمینال رفتار می نمود. از سیستم های بولتنی اغلب برای اطلاع رسانی استفاده می گردید. سرعت مودم ها در آن زمان حدود ۳۰۰ بیت در ثانیه بود. در این حالت در هر ثانیه حدود ۳۰ حرف می توانست ارسال گردد. تا زمانیکه کاربران حجم بالائی از اطلاعات را ارسال نمی کردند مشکلات ارتباطی از بعد سرعت چندان مشهود نبود ولی بمحض ارسال داده های با حجم بالا نظیر برنامه ها و تصاویر به سیستم های بولتنی و یا دریافت اطلاعا ت از طریق آنان سرعت ۳۰۰ بیت در ثانیه پاسخگو نبود . تلاش های فراوانی در جهت افزایش سرعت مودم ها صورت گرفت . ماحصل تلاش های فوق افزایش نرخ انتقال اطلاعات در مودم ها بود .
 از سال ۱۹۶۰ تا ۱۹۸۳ سرعت ۳۰۰ بیت در ثانیه
 از سال ۱۹۸۴ تا ۱۹۸۵ سرعت ۱۲۰۰ بیت در ثانیه
 از سال ۱۹۸۶ تا ۱۹۸۹ سرعت ۲۴۰۰ بیت در ثانیه
 از اواخر سال ۱۹۹۰ تا اوایل ۱۹۹۱ ۹۶۰۰ بیت در ثانیه
 سرعت ۱۹/۲ کیلو بیت در ثانیه
 سرعت ۲۸/۸ کیلو بیت در ثانیه
 سرعت ۳۳/۶ کیلو بیت در ثانیه
 سرعت ۵۶ کیلو بیت در ثانیه ( در سال ۱۹۹۸ استاندارد گردید )
 خطوط ADSL با حداکثر سرعت ۸ مگابیت در ثانیه ( از سال ۱۹۹۹ متداول شده است )
مود مهای با سرعت ۳۰۰ بیت در ثانیه
در آغاز از مودم های با سرعت ۳۰۰ بیت در ثانیه استفاده می گردید . طرز کار مودم های فوق بسیار ساده بود. مودم های فوق از یک Frequency shift keying FSK برای ارسال اطلاعات دیجیتال از طریق خطوط تلفن استفاده می کردند. در FSK از یک فرکانس ( tone) متفاوت برای بیت های متفاوت استفاده می گردید. زمانیکه یک مودم متصل به ترمینال با مودم متصل به کامپیوتر تماس می گرفت، مودم متصل به ترمینال مودم، originate نامیده می شود. مودم فوق برای مقدار” صفر” ، فرکانس ۱۰۷۰ هرتز و برای مقدار” یک”، فرکانس ۱۲۷۰ هرتز را ارسال می نماید. مودم متصل به کامپیوتر را مودم Answer می نامند. مودم فوق برای ارسال مقدار” صفر” ، فرکانس ۲۰۲۵ هرتز و برای مقدار” یک” ، فرکانس ۲۲۲۵ هرتز را ارسال می کرد.با توجه به اینکه مودم های فرستنده و گیرنده از فرکانس های متفاوت برای ارسال اطلاعات استفاده می کردند، امکان استفاده از خط بصورت همزمان فراهم می گردید. عملیات فوق Full-duplex نامیده می شود. مودم هائی که صرفا” قادر به ارسال اطلاعات در یک جهت در هر لحظه می باشند half-duplex نامیده می شوند.
فرض کنید دو مودم متصل و کاربر ترمینال ( فرستنده ) حرف a را تایپ نمائید. کد اسکی حرف فوق ۹۷ دهدهی و یا ۰۱۱۰۰۰۰۱ باینری است . دستگاهی با نام UART موجود در ترمینال بایت ها را به بیت تبدیل و آنها را از طریق پورت سریال (RS-232 Port) در هر لحظه ارسال می دارد. مودم ترمینال به پورت سریال متصل بوده و در هر لحظه یک بیت را دریافت می دارد.در ادامه اطلاعات مورد نظر از طریق خط تلفن ارسال خواهند شد.
مودم های سریعتر
بمنظور ایجاد مودمهای سریعتر طراحان مودم مجبور به استفاده از روش های مناسبتری نسبت به FSK بودند. در ابتدا ازPhase-Shift Keying PSK و در ادامه از روش Quadrature amplitude modulation)QAM) استفاده کردند. روشهای فوق امکان ارسال حجم بالائی از اطلاعات را فراهم می نمودند. شکل زیر یک مودم ۵۶kbps را نشان می دهد.

تمام مودم های با سرعت بالا بنوعی از مفهوم ” تنزل تدریجی ” استفاده می نمایند. این بدان معنی است که آنها قادر به تست خط تلفن و تنظیم سرعت مناسب می باشند.
در ادامه تحولات مربوط به مودم مودم های Asymmetric digital subscriber line)ADSL) بوجود آمدند. از واژه “غیر متقارن” بدین دلیل استفاده شده چون مودم های فوق قادر به ارسال اطلاعات با سرعت بالاتر در یک مسیر نسبت به مسیر دیگر می باشند. مودم های ADSL از این حقیقت که هر منزل و یا محل کار دارای یک کابل مسی اختصاصی بین محل مورد نظر و شرکت مخابرات مربوطه می باشند، استفاده نموده اند. خط فوق قادر به حمل حجم بالائی از داده نسبت به سیگنال ۳۰۰۰ هرتزی مورد نیاز برای کانال های صوتی تلفن می باشد . در صورتیکه مرکز تلفن مربوط و منزل و محل کار کاربر هر دو از مودم های ADSL در دو طرف خط استفاده نمایند، بخشی از کابل مسی بین منزل و مرکز نلفن می تواند بعنوان یک کانال انتقال اطلاعات دیجیتال با سرعت بالا مطرح گردد. ظرفیت خطوط فوق در حد ارسال یک میلیون بیت در ثانیه بین منزل و مرکز تلفن (UpStream) و هشت مگابیت در ثانیه بین مرکز تلفن و منزل (Downstream) تحت شرایط ایده آل است . با استفاده از یک خط می توان بصورت همزمان مکالمات تلفنی و داده های دیجیتال را ارسال کرد.
رویکرد استفاده شده در مودم های ADSL از اصول ساده ای تبعیت می نماید. پهنای باند خطوط تلفن بین ۲۴۰۰۰ هرتز و ۱۱۰۰۰۰۰ هرتز به باندهای ۴۰۰۰ هرتزی تقسیم می گردد.و یک مودم مجازی برای هر باند در نظر گرفته می شود. هر یک از ۲۴۹ مودم مجازی باند مربوط به خود را تست و بهینه ترین حالت را برای خود در نظر خواهند گرفت .برآیند سرعت تمام ۲۴۹ مودم مجازی، مجموع سرعت کانال خواهد بود.
پروتکل Point-to-point
امروزه از ترمینال های واقعی و یا شبیه سازی شده بمنظور اتصال به یک کامپیوتر استفاده نمی شود. از مودم ها بمنظور اتصال به یک مرکز ارائه دهنده خدمات اینترنت (ISP) استفاده و مرکز فوق امکان ارتباط با اینترنت را فراهم می آورد. مودم مربوطه مسئولیت روتینگ بسته های اطلاعاتتی بسته بندی شده بر اساس پروتکل TCP/IP بین مودم استفاده شده و ISP را برعهده خواهد اشت . روش استاندارد استفاده شده برای روتینگ بسته های اطلاعاتی از طریق مودم، Point-to-point protocol)ppp) نامیده می شود. TCP/IP موجود بر روی کامپیوتر کاربر بصورت عادی داده گرام های خود را ایجاد می نماید داده گرام های فوق برای انتقال در اختیار مودم گذاشته می شوند. ISP مربوطه داده گرام ها را دریافت و آنها را در مسیر مناسب هدایت ( ارسال) خواهد کرد. در زمان دریافت اطلاعات از طریق ISP و استقرار آنها بر روی کامپیوتر کاربر از فرآیندی مشابه استفاده می گردد.

 
کارت گرافیک
کارت گرافیک در کامپیوتر شخصی دارای جایگاهی خاص است . کارت های فوق اطلاعات دیجیتال تولید شده توسط کامپیوتر را اخذ و آنها را بگونه ای تبدیل می نمایند که برای انسان قابل مشاهده باشند. در اغلب کامپیوترها ، کارت های گرافیک اطلاعات دیجیتال را برای نمایش توسط نمایشگر ، به اطلاعات آنالوگ تبدیل می نمایند. در کامپیوترهای Laptop اطلاعات، همچنان دیجیتال باقی خواهند ماند چون کامپیوترهای فوق اطلاعات را بصورت دیجیتال نمایش می دهند.
اگر از قاصله بسیار نزدیک به صفحه نمایشگر یک کامپیوتر شخصی نگاه کنید ، مشاهده خواهید کرد که تمام چیزهائی که بر روی نمایشگر نشان داده می شود از “نقاط” تشکیل شده اند . نقاط فوق ” پیکسل ” نامیده می شوند. هر پیکسل دارای یک رنگ است . در برخی نمایشگرها ( مثلا” صفحه نمایشگر استفاده شده در کامپیوترهای اولیه مکینتاش ) هر پکسل صرفا” دارای دو رنگ بود: سفید و سیاه . امروزه در برخی از صفحات نمایشگر ، هر پیکسل می تواند دارای ۲۵۶ رنگ باشد. در اغلب صفحات نمایشگر ، پیکسل ها بصورت ” تمام رنگ ” (True Color) بوده و دارای ۱۶/۸ میلیون حالت متفاوت می باشند. با توجه به اینکه چشم انسان قادر به تشخیص ده میلیون رنگ متفاوت می باشد ، ۱۶/۸ میلیون رنگ بمراتب بیش از آن چیزی است که چشم انسان قادر به تشخیص آنها بوده و بنظر همان ده میلیون رنگ کفایت می کند!
هدف یک کارت گرافیک ، ایجاد مجموعه ای از سیگنالها است که نقاط فوق را بر روی صفحه نمایشگر ، نمایش دهند.

کارت گرافیک چیست ؟
یک کارت گرافیک پیشرفته، یک برد مدار چاپی بهمراه حافظه و یک پردازنده اختصاصی است . پردازنده با هدف انجام محاسبات مورد نیاز گرافیکی ، طراحی شده است . اکثر پردازنده های فوق دارای دستورات اختصاصی بوده که بکمک آنها می توان عملیات گرافیک را انجام داد. کارت گرافیک دارای اسامی متفاوتی نظیر : کارت ویدئو ، برد ویدئو ، برد نمایش ویدئوئی ، برد گرافیک ، آداپتور گرافیک و آداپتور ویدئو است .
مبانی کارت گرافیک
بمنظور شناخت اهمیت و جایگاه کارت های گرافیک ، یک کارت گرافیک با ساده ترین امکانات را در نظر می گیریم . کارت مورد نظر قادر به نمایش پیکسل های سیاه وسفید بوده و از یک صفحه نمایشگر با وضوح تصویر ۴۸۰ * ۶۴۰ پیکسل استفاده می نماید. کارت گرافیک از سه بخش اساسی زیر تشکیل می شود :
– حافظه . اولین چیزی که یک کارت گرافیک به آن نیاز دارد ، حافظه است . حافظه رنگ مربوط به هر پیکسل را در خود نگاهداری می نماید. در ساده ترین حالت ( هر پیکسل سیاه و سفید باشد ) به یک بیت برای ذخیره سازی رنگ هر پیکسل نیاز خواهد بود. با توجه به اینکه هر بایت شامل هشت بیت است ، نیاز به هشتاد بایت (حاصل تقسیم ۶۴۰ بر ۸ ) برای ذخیره سازی رنگ مربوط به پیکسل های موجود در یک سطر بر روی صفحه نمایشگر و ۳۸۴۰۰ بایت ( حاصلضرب ۴۸۰ در ۸۰ ) حافظه بمنظور نگهداری تمام پیکسل های قابل مشاهده بر روی صفحه ، خواهد بود .
– اینترفیس کامپیوتر . دومین چیزی که یک کارت گرافیک به آن نیاز دارد ، روشی بمنظور تغییر محتویات حافظه کارت گرافیک است . امکان فوق با اتصال کارت گرافیک به گذرگاه مربوطه بر روی برد اصلی تحقق پیدا خواهد کرد. کامپیوتر قادر به ارسال سیگنال از طریق گذرگاه مربوطه برای تغییر محتویات حافظه خواهد بود.
– اینترفیس ویدئو . سومین چیزی که یک کارت گرافیک به آن نیاز دارد ، روشی بمنظور تولید سیگنال برای مانیتور است . کارت گرافیک می بایست سیگنال های رنگی را تولید تا باعث حرکت اشعه در CRT گردد. فرض کنید که صفحه نمایشگر در هر ثانیه شصت فریم را بازخوانی / باز نویسی می نماید ، این بدان معنی است که کارت گرافیک تمام حافظه مربوطه را بیت به بیت اسکن و این عمل را شصت مرتبه در ثانیه انجام دهد. سیگنال های مورد نظر برای هر پیکسل موجود بر هر خط ارسال و در ادامه یک پالس افقی sync ، نیز ارسال می گردد.عملیات فوق برای ۴۸۰ خط تکرار شده و در نهایت یک پالس عمودی sync ارسال خواهد شد.
پردازنده های کمکی گرافیک
یک کارت گرافیک ساده نظیر آنچه در بخش قبل اشاره گردید ، Frame Buffer نامیده می شود. کارت، یک فریم از اطلاعاتی را نگهداری می نماید که برای نمایشگر ارسال شده است . ریزپردازنده کامپیوتر مسئول بهنگام سازی هر بایت در حافظه کارت گرافیک است . در صورتیکه عملیات گرافیک پیچیده ای را داشته باشیم ، ریزپردازنده کامپیوتر مدت زمان زیادی را صرف بهنگام سازی حافظه کارت گرافیک کرده و برای سایر عملیات مربوطه زمانی باقی نخواهد ماند. مثلا” اگر یک تصویر سه بعدی دارای ۱۰۰۰۰ ضلع باشد ، ریزپردازنده می بایست هر ضلع را رسم و عملیات مربوطه در حافظه کارت گرافیک را نیز انجام دهد. عملیات فوق زمان بسیار زیادی را طلب می کند.
کارت های گرافیک جدید ، بطرز قابل توجه ای ، حجم عملیات مربوط به پردازنده اصلی کامپیوتر را کاهش می دهند. این نوع کارت ها دارای یک پردازنده اصلی پر قدرت بوده که مختص عملیات گرافیکی طراحی شده است. با توجه به نوع کارت گرافیک ، پردازنده فوق می تواند یک ” کمک پردازنده گرافیکی ” و یا یک ” شتاب دهنده گرافیکی ” باشد. پردازنده کمکی و پردازنده اصلی بصورت همزمان فعالیت نموده و در مواردیکه از شتاب دهنده گرافیکی استفاده می گردد ، دستورات لازم از طریق پردازنده اصلی برای شتاب دهنده ارسال و شتاب دهنده مسئولیت انجام آنها را برعهده خواهد داشت .
در سیستم های ” کمک پردازنده ” ، درایور کارت گرافیک عملیات مربوط به کارهای گرافیکی را مستقیما” برای پردازنده کمکی گرافیکی ارسال می دارد. سیستم عامل هر چیز دیگر را برای پردازنده اصلی ارسال خواهد کرد. در سیستم های ” شتاب دهنده گرافیکی ” ، درایور کارت گرافیک هر چیز را در ابتدا برای پردازنده اصلی کامپیوتر ارسال می دارد. در ادامه پردازنده اصلی کامپیوتر ، شتاب دهنده گرافیک را بمنظور انجام عملیات خاصی هدایت می نماید. مثلا” پردازنده ممکن است به شتاب دهنده اعلام نماید که :” یک چند ضلعی رسم کن ” در ادامه شتاب دهنده فعالیت تعریف شده فوق را انجام خواهد داد.
عناصر دیگر بر روی کارت گرافیک
یک کارت گرافیک دارای عناصر متفاوتی است :
– پردازنده گرافیک . پردازنده گرافیک بمنزله مغز یک کارت گرافیک است . پردازنده فوق می تواند یکی از سه حالت پیکربندی زیر را داشته باشد :
— Graphic Co-Processor . کارت هائی از این نوع قادر به انجام هر نوع عملیات گرافیکی بدون کمک گرفتن از پردازنده اصلی کامپیوتر می باشند.
— Graphics Accelerator . تراشه موجود بر روی این نوع کارت ها ، عملیات گرافیکی را بر اساس دستورات صادره شده توسط پردازنده اصلی کامپیوتر انجام خواهند داد.
— FrameBuffer . تراشه فوق ، حافظه موجود بر روی کارت را کنترل و اطلاعاتی را برای ” مبدل دیجیتال به آنالوگ ” (DAC) ارسال خواهد کرد . عملا” پردازشی توسط تراشه فوق انجام نخواهد شد.
– حافظه . نوع حافظه استفاده شده بر روی کارت های گرافیک متغیر است . متداولترین نوع ، از پیکربندی dual-ported استفاده می نماید. در کارت های فوق امکان نوشتن در یک بخش حافظه و امکان خواندن از بخش دیگر حافظه بصورت همزمان امکان پذیر خواهد بود. بدین ترتیب مدت زمان لازم برای بازخوانی / بازنویسی یک تصویر کاهش خواهد یافت .
– Graphic BIOS . کارت های گرافیک دارای یک تراشه کوچک BIOS می باشند. اطلاعات موجود در تراشه فوق به سایر عناصر کارت نحوه انجام عملیات (مرتبط به یکدیگر) را تبین خواهد کرد. BIOS همچنین مسئولیت تست کارت گرافیک ( حافظه مربوطه و عملیات ورودی و خروجی ) را برعهده خواهد داشت .
– Digital-to-Analog Converter ) DAC) . تبدیل کننده فوق را RAMDAC نیز می گویند. داده های تبدیل شده به دیجیتال مستقیما” از حافظه اخذ خواهند شد. سرعت تبدیل کننده فوق تاثیر مستقیمی را در ارتباط با مشاهده یک تصویر بر روی صفحه نمایشگر خواهد داشت .
– Display Connector . کارت های گرافیک از کانکتورهای استاندارد استفاده می نمایند.اغلب کارت ها از یک کانکتور پانزده پین استفاده می کنند. کانکتورهای فوق همزمان با عرضه VGA :Video Graphic Array مطرح گردیدند.
– Computer(Bus) Connector . اغلب گذرگاه فوق از نوع AGP است ..پورت فوق امکان دستیابی مستقیم کارت گرافیک به حافظه را فراهم می آورد.ویژگی فوق باعث می گردد که سرعت پورت های فوق نسبت به PCI چهار مرتبه سریعتر باشد. بدین ترتیب پردازنده اصلی سیستم قادر به انجام فعالیت های خود بوده و تراشه موجود بر روی کارت گرافیک امکان دستیابی مستقیم به حافظه را خواهد داشت .
استاندارد های کارت گرافیک
اولین کارت گرافیک در سال ۱۹۸۱ توسط شرکت IBM عرضه گردید. کارت فوق بصورت تک رنگ و با نام Monochrome Display Adapters)MDAs) ارائه گردید. صفحات تمایشگری که از کارت فوق استفاده می کردند ، متنی بودند. رنگ نوشته سفید یا سبز و زمینه سیاه بود. در ادامه کارت های چهار رنگ Hercules Graphic Catd)HGC) ارائه گردیدند. سپس کارت های هشت رنگ Color Graphic Adapter)CGA) و کارت های شانزده رنگ Enhanced Graphic Adapter)EGA) ارائه گردیدند. تولیدکنندگانی دیگر، نظیر کمودور کامپیوترهائی را معرفی کردند که دارای کارت های گرافیک از قبل تعبیه شده و ساخته شده در سیستم بودند. کارت های فوق قادر به نمایش تعداد زیادی رنگ بودند.
زمانیکه شرکت IBM در سال ۱۹۸۷ کارت Video Graphic Array)VGA) را معرفی کرد، استاندارد جدیدی در این راستا مطرح گردید. نمایشگرهای VGA قادر به ارائه ۲۵۶ رنگ و وضوح تصویر ۴۰۰ * ۷۲۰ بودند. یک سال بعد استاندارد Super Video Graphic Array)SVGA) مطرح گردید. استاندارد فوق قادر به ارائه ۱۶/۸ میلیون رنگ با وضوح تصویر ۱۰۲۴ * ۱۲۸۰ است .
کارت های گرافیک از استانداردهای متفاوتی پیروی می نمایند. تولیدکنندگان کارت گرافیک همواره سعی در افزایش تعداد رنگ و وضوح تصویر با توجه به راهکارهای اختصاصی خود دارند. کارت های گرافیک می بایست قادر به اتصال به سیستم باشند. کارت های گرافیک قدیمی اغلب از طریق اسلات های ISA و یا PCI به سیستم متصل می شوند . اغلب کارت های گرافیک جدید از پورت AGP برای اتصال به کامپیوتر استفاده می نمایند.
کارت گرافیک سه بعدی
صفحه نمایشگردر کامپیوتر مسئول نمایش اطلاعات است . در زمان مطالعه یک مقاله، صفحه نمایشگر، اطلاعات را دو بعدی ( طول و عرض) نمایش خواهد داد. زمانیکه با استفاده از کامپیوتر یک فیلم را تماشا کرده و یا یک بازی کامپیوتری خاص را انجام می دهیم ، صفحه نمایشگر اطلاعات را در یک پنجره سه بعدی نمایش می دهد. دنیای سه بعدی که آن را از پشت کامپیوتر نگاه می کنیم ، تصویری واقعی از دنیائی است که در آن زندگی می کنیم و شاید همین موضوع باعث جذابیت بیش از اندازه دنیای سه بعدی در کامپیوتر باشد.
کامپیوتر برای نمایش اطلاعات بصورت سه بعدی بر روی یک صفحه نمایشگر تخت از چه ترفندهائی استفاده می نماید؟ بازیهای کامپیوتری به چه صورت طراحی و نوشته می گردند تا قادر به ایجاد یک فضای سه بعدی کاملا” ملموس باشند؟ در این بخش به بررسی ترفندهائی خواهیم پرداخت که توسط طراحان گرافیک سه بعدی استفاده شده و در ادامه به بررسی پتانسیل ها ی مورد نیاز در یک کارت گرافیک پرداخته و نحوه بالفعل نمودن پنانسیل ها ی فوق را آشنا خواهیم شد.
چه چیزی یک تصویر سه بعدی را ایجاد می نماید ؟
تصویری که علاوه بر طول ( درازا ) و عرض ( پهنا ) دارای ارتفاع ( عمق ) باشد ، یک تصویر سه بعدی است .تصویری که دارای صرفا” طول و عرص باشد یک تصویر دو بعدی خواهد بود. برخی از تصاویر با توجه به اهداف خود بصورت دو بعدی هستند. مثلا” برخی از تصاویر بین المللی که می توان آنها را در فردوگاه و یا سایر اماکن عمومی مشاهده نمود ( راهنمای رستوران ، راهنمای تلفن و … ) بگونه ای طراحی شده اند که با مشاهده آنان بتوان سریعا” اقدامات مربوطه را انجام داد. بدین منظور در آفرینش تصاویر فوق از اشکال ساده و پایه استفاده بعمل می آید. تصاویر و گرافیک دو بعدی برای ایجاد ارتباط سر یع و ساده با مخاطب دارای جایگاهی خاص هستند . گرافیک های سه بعدی مفاهیم بیشتری را به مخاطب منتقل خواهند کرد و لازم است که این نوع تصاویر حامل اطلاعات بیشتری باشند.

به مثلث های فوق ، نگاه کنید .هر مثلث در سمت چپ دارای سه خط ( ضلع ) و سه زاویه است .این تمام اطلاعاتی است که توسط یک مثلث قابل بیان است . در سمت راست ، یک هرم مشاهده می گردد. هرم دارای یک ساختار سه بعدی است که از چهار مثلت تشکیل می گردد. هرم پنج خط و شش زاویه را برای بیان یک مفهوم در اختیار دارد. همانگونه که مشاهده می شود یک تصویر سه بعدی قادر به بیان مفاهیم و اطلاعات بمراتب بیشتری نسبت به تصاویر دو بعدی است .
گرافیک سه بعدی چیست ؟
برای اغلب کاربران مشاهده یک بازی کامپیوتری متداولترین روش برای مشاهده گرافیک سه بعدی است . بازیهای کامپیوتری بر اساس تصاویری ایجاد می گردند که کامپیوتر در آفرینش آنها نقشی حیاتی دارد. تصاویر فوق می بایست مراحل تدوین زیر را سپری نمایند:
 ایجاد یک دنیای مجازی سه بعدی
 مشخص نمودن بخش هائی از دنیای مجازی که می بایست بر روی صفحه نمایش داده شوند.
 مشخص نمودن نحوه نمایش هر پیکسل بر روی صفحه تا از این طریق بتوان یک تصویر واقعی را نمایش داد.
چگونه می توان یک تصویر را مشابه شکل واقعی آن ایجاد نمود؟
برای آفرینش تصاویر گرافیکی و انطباق آنها با شکل واقعی ، می بایست پیکسل ها را بر روی یک صفحه دو بعدی مستقر و با انجام عملیات متفاوت ، یک تصور سه بعدی از آنان را خلق تا هر بیننده در برخورد با تصویر خلق شده یک برداشت سه بعدی از تصویر را در ذهن خود ایجاد نماید. در این راستا از امکانات متعدد نظیر : Shapes ، Surface textures ، Lighting ,Perspective , Depth of field و Anti-aliasing استفاده می گردد. بررسی هر یک از موارد فوق خارج از حوصله این بخش بوده و کاربران می توانند از منابع ذیربط در رابطه با ” گرافیک سه بعدی ” استفاده نمایند.
کارت گرافیک سه بعدی
در ابتدای مطرح شدن کامپیوترهای شخصی ، رفتار کارت های گرافیک مشابه یک مترجم بود. در چنین مواردی تصاویر ایجاد شده توسط پردازشگر بکمک کارتهای گرافیک به پالس های الکتریکی مورد نیاز درایور مانیتور کامپیوتر، تبدیل می گردیدند. با اینکه روش فوق بدرستی کار می کرد ولی سهم پردازنده برای انجام عملیات (پردازش) بسیار بالا بود . در این راستا تمام عملیات مربوط به پردازش تصویر توسط پردازنده صورت می گرفت . وضعیت فوق صرفا” مختص کارت گرافیک نبود و اغلب کارت ها دارای عملکردی مشابه کارت گرافیک با توجه به حوزه عملکرد خود بودند.
پس از مطرح شدن بازیهای مدرن سه بعدی و نمایش های چند رسانه ای ، نیاز به یک پردازنده با سرعت بالا احساس گردید. با قرار گرفتن پردازنده با سرعت بالا در کنار کارت گرافیک ، عملیات پردازش با سهم متفاوت بین پردازنده اصلی سیستم و پردازنده کارت گرافیک تقسیم گردید.
اولین مرحله در ساخت یک تصویر دیجیتال سه بعدی ، ایجاد دنیائی مملو از اضلاع و زاویه است . دنیای فوق از یک مدل سه بعدی مبتنی بر ریاضیات به مجموعه ای از الگوها ی دو بعدی بمنظور نمایش بر روی نمایشگر ، تبدیل می شدند. تصاویر انتقال یافته در ادامه با افزودن مجموعه امکاناتی نظیر : Surface ، بگونه ای تبدیل می گردیدند تا بتوان آنها را بر روی یک مانیتور مشاهده کرد. پردازنده اختصاصی کارت گرافیک مسئولیت عملیات rendering را برعهده می گرفت ( پردازنده اصلی سیستم درگیر قضیه فوق نمی گردید ) . کارت های گرافیک TNT2 و VooDoo3 دارای پردازنده های اهتصاصی مربوط به خود می باشند. یکی دیگر از تحولات بسیار مهم در رابطه با کارت ها ی گرافیک سه بعدی که مسئولیت پردازنده اصلی در عملیات پردازش را کاهش می داد ، توسط GeForce 256 از شرکت Nvida ارائه گردید. همانگونه که اشاره شد ، کارت های گرافیک قبلی با هدف کاهش حجم عملیات پردازنده اصلی و افزایش سرعت محاسبات پردازش ، پردازنده خود رامکلف به انجام rendering تصویر نموده بودند. در کارت GeForce 256 علاو ه بر این ، امکان انتقال مدل مورد نظر از فضای سه بعدی محاسباتی به یک فضای دو بعدی نیز فراهم گردید. با توجه به اینکه در تبدیل فوق از معادلات پیچیده ریاضی بهمراه اعداد اعشاری استفاده می گردد ، با قبول مسئولیت عملیات فوق توسط پردازنده اختصاصی کارت گرافیک ، حجم عملیات مربوط به پردازنده اصلی بطرز چشمگیری کاهش و زمان لازم برای پرداختن به سایر موضوعات مورد علاقه و در عین حال مهم برای پردازنده اصلی فراهم می گردید! .
کارت گرافیک Voodoo 5 از شرکت ۳dfx ، عملیات دیگری را از دوش پردازنده اصلی برداشت . شرکت فوق این تکنولوژی را T-buffer نامگذاری کرد. تکنولوژی فوق فرآیند Rendering را بهبود بخشیده است . در این تغییر و تحول از بعد Rendering ، پردازنده اصلی سیستم عملا” درگیر نخواهد گردید.
کارت های گرافیک طی سالیان اخیر نسبت به زمانیکه صرفا” بصورت متن ( ۲۵ سطرو ۸۰ ستون ) و تک رنگ بودند، سریعا” رشده نموده و همچنان این روند ادامه خواهد یافت . امروزه میلیون ها کاربر از بازیهای مدرن کامپیوتری و برنامه شبیه ساز گرافیکی به لطف پیشرفت های بدست آمده در صنعت کارت های گرافیک ، استفاده و از آنها لذت می برند.ما می خواهیم بر صفحه نمایشگر خود یک دنیای واقعی از آنچه در هستی است را مشاهده نمائیم ، بدون شک کارت های گرافیک در این راستا دارای نقش انکار ناپذیری خواهند بود

صفحه کلید
صفحه کلید، متداولترین وسیله ورود اطلاعات در کامپیوتر است .عملکرد صفحه کلید مشابه یک کامپیوتر است!

صفحه کلید شامل مجموعه ای از سوییچ ها است که به یک ریزپردازنده متصل می گردند. ریزپردازنده وضعیت هر سوئیچ را هماهنگ و واکنش لازم در خصوص تغییر وضعیت یک سوئیچ را از خود نشان خواهد داد.
انواع صفحه کلید
صفحه کلیدها از بدو استفاده در کامپیوتر، تاکنون کمتر دستخوش تغییراتی شده اند. اغلب تغیرات اعمال شده در رابطه با صفحه کلید، افزودن کلیدهائی خاص ، بمنظور انجام خواسته های مورد نظر است . متداولترین نوع صفحه کلیدها عبارتند از :
 صفحه کلید پیشرفته با ۱۰۱ کلید
 صفحه کلید ویندوزبا ۱۰۴ کلید
 صفحه کلید استاندارد اپل با ۸۲ کلید
 صفحه کلید پیشرفته اپل با ۱۰۸ کلید
کامپیوترهای laptop دارای صفحه کلیدهای مختص بخود بوده که آرایش کلیدها بر روی آنان با صفحه کلیدهای استاندارد متفاوت است . برخی از تولید کنندگان صفحه کلید، کلیدهای خاصی را نسبت به صفحه کلیدهای استاندارد اضافه نموده اند. صفحه کلید دارای چهار نوع کلید متفاوت است :
 کلیدهای مربوط به تایپ
 کلیدهای مربوط به بخش اعداد (Numeric keypad)
 کلیدهای مربوط به توابع ( عملیات ) خاص
 کلیدهای کنترلی
کلیدهای تایپ بخشی از صفحه کلید را شامل می گردنند که بکمک آنها می توان حروف الفبائی را تایپ نمود. آرایش کلیدهای فوق بر روی صفحه کلید مشابه دستگاههای تایپ است . همزمان با گسترش استفاده از کامپیوتر در بخش های تجاری ضرورت وجود کلیدهای خاص عددی برای بهبود سرعت ورود اطلاعات نیز احساس گردید، بدین منظوور Numeric keypad در صفحه کلیدها مورد استفاده قرار گرفت . با توجه به اینکه حجم بالائی از اطلاعات بصورت عدد می باشند ، یک مجموعه با ۱۷ کلید به صفحه کلید اضافه گردید. آرایش کلیدهای فوق بر روی صفحه کلید مشابه اغلب ماشین های حساب است . در سال ۱۹۸۶ شرکت IBM صفحه کلید اولیه خود را تغییر و کلیدهای عملیاتی و کنترلی را به آن اضافه کرد. کلیدهای عملیاتی بصورت یک سطر و در بالاترین قسمت صفحه کلید قرار می گیرند. با استفاده از نرم افزارهای کاربردی و یا سیستم عامل می توان به هر یک از کلیدهای عملیاتی مسئولیتی را واگذار نمود. کلیدهای کنترلی باعث کنترل مکان نما (Cursor) و صفحه نمایشگر می باشند. در این راستا از چهار کلید ( با فرمت معکوس حرف T ) بین بخش مربوط به کلیدهای مختص تایپ و بخش عددی صفحه کلید استفاده شده است. با استفاده از کلیدهای فوق کاربران قادر به حرکت مکان نما بر روی صفحه نمایشگر خواهند بود. در اغلب نرم افزارها با استفاده از کلیدهای کنترلی کاربران قادر به پرش هائی با گام های بلند نیز خواهند بود. این کلیدها شامل موارد زیر می باشد :
 Home
 End
 Insert
 Delete
 Page Up
 Page Down
 Control (Ctrl)
 Alternate (Alt)
 Escape (Esc)

صفحه کلید ویندوز، کلیدهای اضافه ای را معرفی نمود. کلیدهای Windows یا Start و یک کلید Application نمونه هائی در این زمینه می باشند. صفحه کلیدهای ” اپل ” اختصاص به سیستم های مکینتاش دارد. شکل زیر یک نمونه از صفحه کلیدهای فوق را نشان می دهد:
صفحه کلید از نمای نزدیک
پردازنده موجود در یک صفحه کلید ، بمنظور عملکرد صحیح صفحه کلید، می بایست قادر به شناخت و آگاهی از چندین موضوع باشد. مهمترین این موضوعات عبارتند از :
 آگاهی از موقعیت کلید در ماتریس کلید ها ( مدار ماتریسی )
 میزان جهش ( Bounce ) کلید و نحوه فیلتر نمودن آن
 سرعتی که اطلاعات برای typematics ارسال می گردند.
مدارماتریسی کلید ها ، یک شبکه ازمدارات بوده و در زیرکلید ها قرار دارد.در تمام صفحه کلیدها، هر مدار در نقطه مربوط به یک کلید خاص، شکسته می گردد.با فشردن یک کلید فاصله موجود بین مدار حذف و امکان ایجاد یک جریان ضعیف بوجود می آید. پردازنده وضعیت هر یک از کلیدها را از بعد پیوستگی در نقطه تماس مدار مربوطه، بررسی می کند. زمانیکه تشخیص داده شد که یک مدار بسته شده ( اتصال برقرار است ) است، مقایسه بین محل کلید مورد نظر با ” طرح کاراکترهای” (bitmap) موجود در حافظه ROM انجام می گیرد. طرح کاراکترها، یک چارت مقایسه ای برای پردازنده بوده تا به وی اعلام گردد، کدام کلید در مختصات X,Y در مدارماتریسی کلید ها ، قرار دارد.در صورتیکه بیش از یک کلید بصورت همزمان فعال شده باشد پردازنده بررسی خواهد کرد که آیا ترکیب کلیدهای فشرده شده دارای یک طرح کاراکتر است . مثلا” در صورت فشردن کلید a ، حرف a برای کامپیوتر ارسال می شود.در صورتیکه کلید shift را نگاهداشته و کلید a را فعال نمائیم پردازنده ترکیب فوق را با طرح کاراکترها مقایسه و حرف A را تولید خواهد کرد.
شکل زیر ریزپردازنده و کنترل کننده صفحه کلید را نشان می دهد.

شکل زیر مدار ماتریسی کلید ها را نشان می دهد.

صفحه کلید از سوئیچ بمنظور اعمال تغییردر جریان مربوط به مدارات صفحه کلید استفاده می نماید.زمانیکه کلیدی فشرده می گردد، میزان اندکی لرزش بین سطح تماس وجود داشته که bounce نامیده می گردد. پردازنده موجود در صفحه کلید آن را تشخیص داده و متوجه این موضوع خواهد شد که فعال و غیر فعال شدن سریع سوئیج بصورت تکراری ، نشاندهنده فشردن چندین کلید نبوده و صرفا” یک کلید در نظر گرفته خواهد شد.( تمام سیگنال های دیگر حذف و صرفا” یک سیگنال در نظر گرفته خواهد شد) . در صورتکیه کلیدی را برای مدت زمانی نگه داری شده و این عمل ادامه یابد پردازنده تشخیص خواهد داد که شما قصد دارید کلیدهائی را بصورت تکراری برای کامپیوتر ارسال دارید عملیات فوق typematics نامیده می شود. در فرآیند فوق تاخیر بین هر ضربه بر روی کلید می تواند توسط نرم افزار مشخص گردد. دامنه تاخیر فوق از ۲ کاراکتر در ثانیه شروع و می تواند تا ۳۰ کاراکتر در ثانیه ادامه یابد .
تکنولوژی های صفحه کلید
صفحه کلیدها از تکنولوژی های متفاوت سوئیچ، استفاده می نماید. ما علاقه مندیم زمانیکه کلیدی بر روی صفحه کلید فعال می گردد، واکنش آن را حس نمائیم ،.ما می خواهیم صدای “کلیک ” کلیدها را در زمان تایپ بشنویم ، ما می خواهیم کلیدها محکم ( سخت ) بوده و در زمان فشردن یک کلید سریعا” کلید فشرده شده به حالت اولیه خود برگردد. در این راستا از تکنولوژی های متفاوتی استفاده می گردد:
 Rubber dome mechanical
 Capacitive non-mechanical
 Metal contact mechanical
 Membrane mechanical
 Foam element mechanical

متداولترین تکنولوژی سوئیچ استفاده شده در صفحه کلید rubber dome ( لاستیک برجسته) است . در این نوع صفحه کلیدها، هر کلید بر روی یک لاستیک برجسته کوچک و انعطاف پذیر به مرکزیت یک کربن سخت قرار می گیرد.زمانیکه کلیدی فعال می گردد یک پیستون بر روی قسمت پائین کلید مجددا” لاستیک برجسته را بسمت پایین بحرکت در می آورد. مسئله فوق باعث می گردد که کربن سخت ، بسمت پایین حرکت نماید. مادامیکه کلید نگاه داشته شود کربن، مدار را برای آن بخش ماتریس تکمیل می نماید. زمانیکه کلید رها ( آزاد) می گردد، لاستیک برجسته مجددا” به شکل و حالت اولیه بر می گرداند.

سوئیچ های صفحه کلید های با تکنولوژی لاستیک برجسته ارزان و مقاوم در مقابل جهش و خورندگی می باشند چراکه لایه پلاستیکی ماتریس کلیدها را در برمی گیرد. سوییچ های پرده ای در عمل شباهت زیادی با سوییچ های پلاستیکی دارند.کلیدهای فوق دارای بخش مجزا برای هر کلید نبوده و در عوض از یک ورق پلاستیکی با برآمدگی های مربوطه به هر کلید استفاده می نمایند. از این نوع صفحه کلیدها برای صنایع سنگین استفاده می گردند. ا از صفحه کلیدهای فوق بندرت در کامپیوتر استفاده می گردد .
سوئیچ های Capacitive غیر مکانیکی بوده چراکه در آنها مشابه سایر تکنولوژیهای مربوط به صفحه کلید از یک مدار کامل استفاده نمی گردد. در اینن سوئیچ ها جریان بصورت پیوسته در بین تمام بخش های ماتریس کلید وجود و حرکت می نماید .
اتصالات صفحه کلید
زمانیکه کلیدی توسط کاربر فعال می گردد پردازنده صفحه کلید بررسی لازم را انجام ( با توجه به مدار ماتریسی ) ونوع حرفی را که می بایست برای کامپیوتر ارسال گردد، مشخص می نماید. کاراکترها در یک بافر و یا حافظه ای که معمولا” شانزده بایت ظرفیت دارد، قرار خواهند گرفت . در ادامه با توجه به نوع اتصالات مربوطه ، کاراکتر مورد نظر ارسال خواهد شد. . انواع متداول کانکتورهای صفحه کلید عبارتند از :
 کانکتور پنج پین DIN)Deustche industrie Norm)
 کانکتور شش پین PS/2
 کانکتور چهار پین USB
 کانکتور داخلی ( برای کامپیوترهای Laptops ).
شکل زیر یک کانکنور PS/2 را نشان می دهد.

کانکتورهای پنج پین از رایج ترین کانکتورهای صفحه کلید می باشند . برخی از کامپیوترها از کانکتور PS/2 استفاده می نمایند. امروزه در سیستم های جدید کانکتورهای PS/2 جای خود را به کانکتورهای USB داده است . نوع کانکتوراستفاده شده دارای اهمیت زیادی نبوده و در این راستا لازم است که به دو نکته اساسی دقت گردد . اولین موضوع برق مورد نیاز صفحه کلید است . صفحه کلیدها به میزان اندکی برق ( حدودا” پنج ولت ) نیاز دارند. کابل حمل کننده داده از صفحه کلید بسمت کامپیوتر قرار می گیرد.قسمت دیگر کابل صفحه کلید به پورتی متصل می گردد که مدیریت آن توسط کنترل کننده صفحه کلید انجام می گیرد.کنترل کننده فوق یک مدار مجتمع بوده که مسئولیت آن پردازش تمام داده های ارسالی توسط صفحه کلید و هدایت آنها بسمت سیستم عامل است .زمانیکه سیستم عامل از وجود داده ارسالی توسط صفحه کلید آگاه گرددید ، عملیات متفاوتی توسط سیستم عامل انجام خواهد شد.
– آیا داده صفحه کلید یک دستور در سطح سیستم است؟ .( مثلا” فعال کردن کلیدهای Ctrl-Alt-Delete).
– سیستم عامل در ادامه داده صفحه کلید را در اختیار برنامه جاری قرار خواهد داد.
– برنامه در حال اجراء ، قادر به شناسائی داده صفحه کلید بوده و آن را بعنوان یک دستور در سطح برنامه تلقی خواهد کرد.( مثلا” کلیدهای Alt-f که در برنامه های مبتنی بر ویندوز باعث فعال شدن یک پنجره می گردد )
پس از شناخت و بررسی نوع داده ارسال شده توسط صفحه کلید ( دستور به سیستم عامل و یا دستور برای یک برنامه خاص ) پردازش های لازم با توجه به ماهیت داده انجام خواهد شد
موس
استفاده از موس در کامپیوتراز سال ۱۹۸۴ و همزمان با معرفی مکینتاش آعاز گردید . با عرضه موس ، کاربران قادر به استفاده از سیستم و نرم افزارهای مورد نظر خود با سهولت بیشتری شدند. امروزه موس دارای جایگاه خاص خود است . موس قادر به تشخیص حرکت و کلیک بوده و پس از تشخیص لازم ، اطلاعات مورد نیاز برای کامپیوتر ارسال تا عملیات لازم انجام گیرد.
روند شکل گیری موس
درسیستم های اولیه نیازی به استفاده از موس احساس نمی گردید، چون کامپیوترهای آن زمان دارای اینترفیسی مشابه ماشین های تله تایپ و یا کارت پانج برای ورود اطلاعات بودند. ترمینال های متنی اولیه، چیزی بیشتر از یک تله تایپ شبیه سازی شده نبودند ( استفاده از صفحه نمایشگر در عوض کاغذ ). چندین سال طول کشید تا کلیدهای پیکانی در اغلب ترمینال ها مورد استفاده قرار گرفتند( اواخر ۱۹۶۰ و اوایل ۱۹۷۰ ) . ادینورهای تمام صفحه اولین چیزی بودند که از قابلیت های واقعی کلیدهای پیکانی استفاده کردند. مداد های نوری برای سالیان زیادی بر روی ماشین های متفاوت ، بعنوان یک دستگاه اشاره ای استفاده می گردیدند. Joysticks و دستگاه هائی دیگر در این خصوص در سال ۱۹۷۰ رایج شده بودند. زمانیکه موس بهمراه کامپیوترهای مکینتاش ارائه گردید یک موفقیت بزرگ بدست آمده بود.عملکرد موس کاملا” طبیعی بود. قیمت موس ارزان و فضای زیادی را اشغال نمی کرد. همزمان با حمایت سیستم های عامل از موس ، استفاده از موس رشد بیشتری پیدا کرد. زمانیکه ویندوز ۳/۱ از یک رابط گرافیکی بعنوان استاندارد استفاده کرد، موس بعنوان یک وسیله و اینترفیس بین انسان – کامپیوتر، جایگاه خاص خود را کسب نمود.
کالبد شکافی موس
مهمترین هدف هر نوع موس ، تبدیل حرکت دست به سیگنال هائی است که کامپیوتر قادر به استفاده از آنان باشد. موس برای ترجمه و نیل به هدف گفته شده از پنج عنصر اساسی استفاده می نماید.

۱ – یک گوی ( گردی ) درون موس که سطح مورد نظر را لمس و زمانیکه موس حرکت می کند، می چرخد.

۲ – دو غلتک (Rollers). غلتک های فوق گوی ( گردی ) را لمس می کنند. یکی از غلتک ها، قادر به تشخیص حرکت در جهت X باشد. غلتک دوم ۹۰ درجه نسبت به غلتک اول جهت یابی شده تا بدین ترتیب حرکت در جهت Y را تشخیص دهد. زمانیکه گوی می چرخد یک و یا دو غلتک فوق نیز حرکت خواهند کرد.شکل زیر دو غلتک سفید رنگ موس را نشان می دهد.

۳ – هر غلتک به یک میله ( محور) متصل بوده و میله باعث چرخش یک دیسک می گردد. زمانیکه یک غلتک می چرخد میله مربوط به آن بهمراه دیسک مربوطه نیز خواهند چرخید.شکل زیر دیسک را نشان می دهد.

۴ – در یکطرف دیسک یک LED مادون قرمز ودر طرف دیگر یک سنسورمادون قرمز، وجود دارد. سوراخ های موجود بر روی دیسک باعث شکست نور متصاعده شده توسط LED می شوند، بدین ترتیب سنسور مادون قرمز ، پالس ها ی نور را مشاهده خواهد کرد.تعداد پالس ها ارتباط مستقیم با سرعت موس و مسافتی که موس حرکت می کند، خواهد داشت .

۵ – یک تراشه پردازنده بر روی برد. پردازنده فوق پالس ها را خوانده و پس از تبدیل به باینری، آنها را از طریق کابل مربوطه برای کامپیوتر ارسال می دارد.

همانگونه که مشاهده گردید موس یک سیستم مبتنی بر نور و مکانیک است (Optomechanical) . موس بصورت مکانیکی حرکت کرده و یک سیستم نوری تعداد پالس های نوری را شمارش می نماید. در موس فرضی قطر گوی ( گردی ) ۲۱ میلیمتر، قطر غلتک ۷ میلیمتر است . دیسک دارای ۳۶ سوراخ است . بنابراین در صورتیکه موس ۲۴ میلیمنر ( یک اینچ ) حرکت نماید تراشه مربوطه ۴۱ پالس نوری را تشخیص خواهد داد.
تا کنون متوجه این موضوع شده اید که هر دیسک دارای دو LED مادون قرمز و دو سنسور مادون قرمز است .(در هر طرف دیسک یک عدد). بنابراین درون موس چهار زوج LED/Sensor وجود دارد. ساختار و سازماندهی فوق به پردازنده امکان تشخیص جهت چرخش را خواهد داد. یک پلاستیک بسیار کوچک بین سنسور و دیسک وجود دارد .پلاسیک فوق در شکل قابل مشاهده است :

پلاستیک فوق یک پنجره برای سنسور را بمنظور روئت نور ، ایجاد می نماید. پنجره موجود در یکطرف دیسک با پنچره موجود در طرف دیگر دیسک در دو موقعیت مکانی متفاوت نسبت بهم قرار دارند.اختلاف موجود باعث می گردد که دو سنسور قادر به مشاهده پالس ها ی نوری در دفعات متفاوت باشند. برخی اوقات ممکن است یک سنسور پالسی را مشاهده نموده در صورتیکه سنسور دوم پالسی را مشاهده ننماید
موس نوری
همزمان با رشد تکنولوژی مرتبط با موس استفاده از موس های نوری مطرح گردید. موس نوری از اواخر سال ۱۹۹۹ مطرح شده است .

موس نوری با استفاده از یک دوربین کوچک در هر ثانیه ۱۵۰۰ تصویر می گیرد. این نوع موس ها در هر محل مسطحی قابل استفاده می باشند. موس دارای یک LED قرمز رنگ بوده که باعث تشعشع نور درون یک سنسور CMOS می گردد. سنسور فوق هر تصویر را برای تجزیه و تحلیل در اختیار پردازنده سیگنال های دیجیتال (DSP) قرار می دهد. DSP با سرعت ۱۸ میلیون دستورالعمل در ثانیه عملیات خود را انجام می دهد.DSP قادر به تشخیص الگوهای موجود در تصاویر بوده و نحوه تغییر الگوهای فوق را با تصاویر قبلی مقایسه خواهد کرد. با توجه به بررسی دامنه تغییرات موجود الگوها بر روی دنباله ای از تصاویر، DSP قادر به تشخیص میزان حرکت موس بوده و پس از تشخیص فوق مختصات مربوطه را برای کامپیوتر ارسال می دارد. کامپیوتر مکان نما (Cursor) را در مختصات مربوطه بر روی صفحه نمایشگر قرار خواهد داد.عملیات فوق در یک ثانیه صدها مرتبه تکرار می گردد.
موس نوری نسبت به موس معمولی دارای مزایای متعددی می باشند:
 دارای قطعات مکانیکی نبوده و قطعا” احتمال خرابی کمتر است .
 گرد غبار تاثیری در عملکرد موس نخواهد داشت
 دارای دقت بالائی بوده و پاسخ های مناسب تری را باعث می گردند.
 نیازی به Mouse Pad نخواهند داشت .
کانکتور موس
اغلب موس ها از یک کانکتور استاندارد PS/2 استفاده می نمایند.(شش پین )

عملکرد هر پین مطابق جدول زیر است :
Pin Function
1 استفاده نشده است
۲ پنچ ولت ( برق تراشه و LED)
3 استفاده نشده است
۴ کلاک (Clock)
5 زمین (Ground)
6 داده
زمانیکه موس جرکت کرده و یا کاربر یک دکمه آن را کلیک می نماید ،موس سه بایت اطلاعات را برای کامپیوتر ارسال می دارد. اولین بایت شامل موارد زیر است :
 وضعیت دکمه سمت چپ ( صفر = off و یک = on )
 وضعیت دکمه سمت راست (صفر = off و یک = on)
 صفر
 یک
 جهت X ( مثبت و یا منفی )
 جهت Y
 سر ریز X ( موس بیش از ۲۵۵ پالس در یک چهلم ثانیه حرکت کرده است )
 سرریز Y
دو بایت بعد شامل مقادیر مربوط به X,Y بوده و شامل تعداد پالس های تشخیص داده شده در جهت X,Y نسبت به آخرین اطلاعات ارسال شده است .
اطلاعات بصورت سریال از موس برای کامپیوتر ارسال می گردند. برای هر بایت داده عملا” یازده بیت ارسال می گردد. ( یک بیت برای نشان دادن شروع هشت بین داده یک بیت Parity و یک بیت برای خاتمه ) موس PS/2 در هر ثانیه ۱۲۰۰ بیت را ارسال می دارد. با توجه به میزان اطلاعات ارسالی، موقعیت موس با بالاترین دقت برای کامپیوتر در هر لحظه گزارش خواهد شد. ( تقریبا” ۴۰ گزارش در هر ثانیه
پورت موازی
در زمان اتصال یک چاپگر به کامپیوتر از پورت موازی استفاده می گردد. با اینکه اخیرا” استفاده از پورت های USB رایج شده است ولی همچنان استفاده از پورت موازی برای اتصال چاپگر به کامپیوتر بسیار متداول است .
از پورت های موازی می توان برای اتصال تجهیزات جانبی زیر استفاده کرد
 چاپگر
 اسکنر
 هارد درایوهای خارجی
 کارت های شبکه
 Tape
 درایوهای Removable
 CD burners
مبانی پورت های موازی
پورت موازی ، توسط شرکت IBM و بمنظور اتصال یک چاپگر به کامپیوتر طراحی گردید. زمانیکه شرکت IBM در اندیشه طراحی و ارائه کامپیوترهای شخصی بود، ضرورت استفاده از چاپگرهای شرکت ” سنترونیکس” نیز احساس گردید.شرکت IBM تصمیم نداشت که از همان پورتی که توسط چاپگرهای سنترونیک استفاده می گردید، در طراحی خود استفاده نماید.

مهندسین شرکت IBM از یک کانکتور ۲۵ پین (DB-25) بهمراه یک کانکتور ۳۶ پین برای ایجاد یک کابل خاص بمنظور اتصال چاپگر به کامپیوتر استفاده کردند. سایر تولید کنندگان چاپگر نیز در ادامه از استاندارد سنترونیک تبعیت و به مرور زمان استاندارد فوق در سطح جهان مطرح و مورد استفاده قرار گرفت .
زمانیکه کامپیوترهای شخصی اطلاعاتی را برای چاپگر و یا هر وسیله دیگری که به پورت موازی متصل است، ارسال می نمایند ، در هر لحظه هشت بیت ارسال خواهد شد.. هشت بیت فوق بصورت موازی برای دستگاه ارسال خواهند شد. پورت موازی استاندارد، قادر به ارسال ۵۰ تا ۱۰۰ کیلوبایت در هر ثانیه است .نحوه عملکرد چاپگر به شرح زیر است :
– پین یک، حامل سیگنال Strobe بوده و دارای ولتاژی بین ۲/۸ و پنج است . زمانیکه کامپیوتر اطلاعاتی ( یک بایت داده ) ارسال می دارد ولتاژ به نیم ولت افت پیدا خواهد کرد.افت ولتاژ فوق به چاپگر اعلام می نماید که داده هائی ارسال شده است .
– پین دوتا نه حامل داده است .بمنظور مشخص نمودن اینکه یک بیت دارای مقدار یک است ولتاژ پنج ارسال از طریق پین مربوطه ارسال ( شارژ) خواهد شد.بر روی پینی که شامل مقدار ( داده ) صفر است شارژی ( ولتاژ) قرار نخواهد گرفت .
– پین ده ، اطلاعات لازم در خصوص نحوه عملکرد چاپگر را برای کامپیوتر، ارسال می نماید . نحوه پیاده سازی پین فوق نظیر پین “یک” است .زمانیکه ولتاژ موجود بر روی پین فوق به نیم ولت تنزل پیدا نماید، کامپیوتر اطلاعات لازم در خحصوص فرآیند چاپ را از چاپگر اخذ خواهد کرد .( کامپیوتر به این اطمینان خواهد رسید که چاپگر اطلاعات را دریافت نموده است )
– در صورتیکه چاپگر مشغول باشد، پین شماره یازده شارژ می گردد. زمانیکه ولتاژ نیم ولت بر روی پین فوق قرار بگیرد به کامپیوتر اغلام خواهد شد که چاپگر آماده دریافت اطلاعات است .
– در صورتیکه چاپگر دارای کاغذ نباشد ، از طریق پین شماره دوازده به کامپیوتر آگاهی لازم داده خواهد شد.
– زمانیکه بر روی پین شماره سیزده شارژی وجود داشته باشد، آماده بودن چاپگر به کامپیوتر اعلام می گردد.

– کامپیوتر از طریق پین شماره چهارده و با استفاده از یک ولتاژ پنچ ولت سیگنال Auto Feed را برای چاپگر ارسال می دارد.
– در صورتیکه چاپگر دارای مشکلی باشد ولتاژ پین شماره پانزده به نیم ولت کاهش و کامپیوتر از بروز اشکال در چاپگر آگاهی پیدا می نماید.
– زمانیکه یک کار آماده چاپ باشد، کامپیوتر از پین شماره شانزده برای مقداردهی اولیه چاپگر ( کاهش ولتاژ) استفاده می نماید.
– کامپیوتر از پین شماره هیفده برای Offline نمودن از راه دور چاپگر استفاده می نماید، بدین منظور برای چاپگر یک شارژ ارسال خواهد شد.
– پین های شماره هیجده تا بیست و پنج Ground بوده و از آنها بعنوان یک سیگنال مرجع برای شارژ های پایین تر از نیم ولت استفاده می گردد.

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می نمائید، بیست و پنج پین اول سنترونیک دقیقا” مشابه بیست و پنج پین کانکنور DB-25 می باشند.
SPP/EPP/ECP
در چاپگرهای اولیه پورت موازی بصورت یکطرفه بود. در این حالت داده ها صرفا” در یک جهت قادر به حرکت برای هر یک از پین ها بوند. همزمان با معرفی کامپیوترهای PS/2 توسط شرکت IBM ، یک نوع جدید از پورت های موازی دو طرفه طراحی گردید. این طراحی با نام Standard Parallel Port)SPP) مطرح و بسرعت جایگزین استاندارد اولیه گردید.ارتباط دو طرفه باعث گردید که هر یک از دستگاهها قادر به ارسال و دریافت اطلاعات باشند.دستگاههای زیادی از پین های دو الی نه ، برای داده استفاده می کردند. استفاده از هشت پین باعث می شد که روش ارسال اطلاعات بصورت half-duplex باشد . در این حالت اطلاعات در هر لحظه در یک جهت حرکت می کردند.به منظور ارسال و دریافت اطلاعات ( دو طرفه ) از پین های شماره هیجده تا بیست و پنج برای دریافت اطلاعات استفاده گردید پین های فوق در ابتدا برای Ground در نظر گرفته شده بودند.بدین ترتیب امکان ارتباطلات دو طرفه در هر لحظه فراهم می گردد (Full-duplex) .

استاندارد Enhanced Parallel port)EPP) در سال ۱۹۹۱ توسط شرکت های اینتل زیراکس و زنیت مطرح گردید. مزیت مهم استاندارد فوق، حجم بالای اطلاعات ارسالی است . ( پانصد کیلو بایت تا دو مگابایت در هر ثانیه) . هدف عمده استاندارد فوق ، امکان اتصال دستگاههائی غیر از چاپگر به پورت موازی است . رسانه های ذخیره سازی که نیازمند دارا بودن نرخ انتقال اطلاعات بالائی می باشند نمونه ای از این نوع دستگاه ها می باشد.

بعد از معرفی استاندارد EPP شرکت های مایکروسافت و هیولت پاکارد در سال ۱۹۹۲ مشخصه جدیدی با نام Extended Capabilities port )ECP) را معرفی نمودند.هدف عمده مشخصه فوق بهبود عملکرد و سرعت چاپگرها است .

در سال ۱۹۹۴ استاندارد IEEE 1284 معرفی گردید. استاندارد فوق برای دستگاههای مرتبط با پورت موازی دو مشخصه را مطرح می نماید : EPP و ECP . بمنظور صحت عملکرد هر یک از مشخصه های فوق می بایست سیستم عامل و دستگاه متصل شده به پورت موازی ، امکانات لازم در خصوص حمایت از مشخصه های فوق را دارا باشند. امروزه اغلب کامپیوترها، SPP,ECP و EPP را حمایت نموده و قادر به تشخیص استفاده از هر یک از مشخصه های فوق با توجه به دستگاه مرتبط ( متصل ) به چاپگر می باشند.در صورتیکه نیاز به تغییر یکی از مشخصه های فوق بصورت دستی ، می توان از برنامه BIOS سیستم استفاده و تنظیمات مربوطه را انجام داد.

پورت سریال
پورت سریال یکی از متداولترین روش های موجود جهت اتصال یک دستگاه به کامپیوتر است . با اینکه سیستمهای جدیدتر سعی در استفاده محدود از پورت سریال را داشته و پورت USB را مورد توجه بیشتر قرار می دهند ولی همچنان دستگاههای متعددی نظیر مودم از پورت سریال استفاده می نمایند. پورت های سریال یک کانکتور استاندارد و یک پروتکل را بمنظور اتصال دستگاههائی نظیر مودم به کامپیوتر را ارائه می نمایند. اغلب کامپیوترها دارای دو پورت سریال می باشند.

مبانی پورت های سریال
تمام سیستم های عامل از پورت های سریال حمایت می نمایند.پورت های موازی در مقایسه با پورت های سریال دارای سرعت کمتری می باشند.پورت های USB طی چند سال اخیر رایج و طی سالیان آینده جایگزینی مناسب برای پورت های سریال و موازی خواهند بود.
پورت سریال، داده ها را بصورت سریال ( دنبال هم ) ارسال و یا دریافت می دارند.در چنین حالتی یک بایت از اطلاعات بصورت هشت بیت یکی پس از دیگری ارسال خواهند گردید. مزیت عمده روش فوق استفاده از یک سیم(کابل) برای ارسال و دریافت داده است . ایراد روش فوق سرعت پایین ارسال اطلاعات با توجه به ماهیت ارسال داده ها است .
قبل از ارسال هر بایت داده، پورت سریال یک بیت “شروع ” را ارسال می دارد. بیت فوق صرفا” شامل یک بیت با مقدار صفر است .پس از ارسال هر بایت، یک بیت ” پایان ” ارسال می گردد. ارسال بیت فوق بمنزله خاتمه ارسال یک بایت خواهد بود. برای کنترل خطاء ممکن است ازیک بیت اضافه با نام Parity نیز استفاده گردد.
پورت های سریال Communication(COM) port نیز نامیده شده و بصورت دوطرفه می باشند. ویژگی فوق این امکان را برای هر دستگاه فراهم کرده تا قادر به ارسال و دریافت اطلاعات باشند. دستگاههای سریال از پین های متفاوت برای ارسال و دریافت داده استفاده می نمایند. استفاده از پین های یکسان باعث ارتباطات از نوع half-dublex خواهد شد و این بدان معنی است که اطلاعات قادر به حرکت صرفا” در یک جهت می باشند. با استفاده از پین های متفاوت امکان ارتباطات Full-duplex فراهم شده و امکان حرکت اطلاعات در دو جهت فراهم خواهد گردید.
عملکرد صحیح پورت های سریال وابسته به یک کنترل کننده خاص با نام Universal Asynchronous Receiver/Transmitte)UART) است .تراشه فوق خروجی موازی گذرگاه سیستم کامپیوتر را اخذ و آن را بصورت سریال از طریق پورت سریال انتقال خواهد داد. بمنظور افزایش سرعت ، اغلب تراشه های UART دارای یک بافر با ظرفیت شانزده تا شصت و چهار کیلو بایت می باشند. بافر فوق امکان Cache نمودن داده های واصله از گذرگاه سیستم را زمانیکه تراشه مشغول پردازش داده ها و ارسال آنها برای پورت سریال است را فراهم می نماید. اغلب پورت های سریال دارای نرخ انتقال اطلاعاتی به میزان ۱۱۵ کیلو بیت در هر ثانیه می باشند.پورت های سریال با سرعت بالا نظیر : Enhanced Serial port)ESP) و Super Enhanced Serial port)Super ESP) دارای نرخ انتقال اطلاعات ۴۶۰ کیلو بیت در ثانیه می باشند. شکل زیر تراشه UART را نشان می دهد.

اتصال سریال
کانکنور خارجی برای یک پورت سریال، نه پین و یا بیست و پنج پین است . با توجه به اینکه موارد استفاده اولیه از پورت های سریال مودم بوده است ، وضعیت عملکرد هر پین نیز متاثر از واقعیت فوق بود.

عملکرد هر یک از پین ها در کانکتورهای نه پین در جدول زیر نشان داده شده است .
Pin Function
1-Carrier Detect آیا مودم به یک خط تلفن متصل است ؟
۲-Receive Data کامپیوتر اطلاعات ارسال شده توسط مودم را دریافت می نماید
۳-Transmit Data کامپیوتر اطلاعاتی را برای مودم ارسال می دارد.
۴-Data Terminal Ready کامپیوتر به مودم آمادگی خود را برای ارتباط اعلام می دارد
۵-Signal Ground پین مربوطه Ground شده است .
۶-Data Set Ready مودم آمادگی خود را برای ارتباط به کامپیوتر اعلام می دارد.
۷-Request To Send کامپیوتر از مودم در رابطه با ارسال اطلاعات سوال می نماید
۸-Clear To Send مودم به کامپیوتر اعلام می نماید که می تواند اطلاعاتی را ارسال دارد.
۹-Ring Indicator زنگ تلفن تشخیص داده خواهد شد.
عملکرد هر یک از پین ها در کانکتورهای بیست و پنج پین در جدول زیر نشان داده شده است .
Pin Function
1-Not used استفاده نمی گردد.
۲- Transmit Data کامپیوتر اطلاعاتی را برای مودم ارسال می دارد.
۳-Receive Data کامپیوتر اطلاعات ارسال شده توسط مودم را دریافت می نماید
۴-Request To Send کامپیوتر از مودم در رابطه با ارسال اطلاعات سوال می نماید
۵-Clear To Send مودم به کامپیوتر اعلام می نماید که می تواند اطلاعاتی را ارسال دارد.
۶-Data Set Ready مودم آمادگی خود را برای ارتباط به کامپیوتر اعلام می دارد.
۷-Signal Ground پین مربوطه Ground شده است .
۸- Line signal detector آیا مودم به یک خط تلفن متصل است ؟
۹ to 19 -Not Used استفاده نمی گردند.
۲۰ -Data termina ready کامپیوتر به مودم آمادگی خود را برای ارتباط اعلام می دارد
۲۱- Not used استفاده نمی گردد.
۲۲ – Ring indicator زنگ تلفن تشخیص داده خواهد شد.
۲۳ to 25 not used استفاده نمی گردد.
ولتاژهای ارسالی برای هریک از پین ها می تواند دو حالت متفاوت را داشته باشد : On و Off . در صورتیکه مقدار On(یک ) باشد پین مربوطه سیگنالی با ولتاژ بین ۳ – تا ۲۵ – را ارسال و در صورتیکه مقدار off ( صفر ) باشد سیگنال ارسالی پین مربوطه بین ۳ تا ۲۵ ولت ( مثبت ) خواهد بود.
یکی از مهمترین مسائل در ارتباط با مبادله اطلاعات بصورت سریال، مفهوم flow control است . با استفاده از قابلیت فوق یک دستگاه قادر به اعلام ( درخواست ) توقف ارسال داده به یک دستگاه خاص دیگر در یک مقطع خاص زمانی است .دستورات زیر در این رابطه مورد استفاده قرار خواهند گرفت :
 دستور Request to Send)RTS)
 دستور Clear to Send)CTS)
 دستور Data Terminal Ready)DTR)
 دستور Data Set Ready)DSR
پورت USB
کامپیوترهای جدید دارای یک و یا بیش از یک کانکتور Universal Serial Bus)USB) می باشند. کانکتورهای فوق امکان اتصال تجهیزات جانبی متفاوتی نظیر : چاپگر، اسکنر ، دوربین های وب و … را فراهم می نمایند.سیستم های عامل پورت های USB را حمایت کرده و بدین ترتیب نصب درایور مربوطه بسرعت و بسادگی انجام خواهد یافت .
USB چیست ؟
همواره اتصال یک دستگاه به کامپیوتر و پیکربندی مناسب آن برای استفاده ، یکی از چالش های اصلی در رابطه با بخدمت گرفتن تجهیزات جانبی در کامپیوتر بوده است :
– چاپگرها به پورتr موازی متصل شده و اغلب کامپیوترها دارای یک پورت هستند . فرض نمائید که دارای یک Zip drive باشیم . درایوهای فوق نیازمند یک اتصال با سرعت بالا با کامپیوتر می باشند. در صورت استفاده از پورت موازی، از لحاظ سرعت خواسته یک Zip Drive تامین نخواهد گردید
– مودم ها از پورت های سریال استفاده می نمایند. اغلب کامپیوترها دارای دو پورت سریال بوده و در اکثر موارد سرعت مناسبی را دارا نمی باشند.
– دستگاههائی که به سرعت بالائی نیاز دارند بهمراه کارت های خود عرضه می گردند.این نوع کارت ها می بایست در یکی از اسلات های برد اصلی نصب گردند.متاسفانه تعداد اسلات های موجود محدود بوده و در برخی حالات نصب نرم افزار مربوط به کارت دردسرآفرین نیز است .
هدف USB خاتمه بخشیدن به تمام موارد و مشکلات موجود در زمینه بخدمت گرفتن تجهیزات جانبی در کامپیوتر است .USB یک روش آسان و استاندارد را برای اتصال ۱۲۷ دستگاه به کامپیوتر، فراهم می کند. هر دستگاه می تواند شش مگابیت در ثانیه پهنای باند داشته باشد. پهنای باند فوق برای اکثر دستگاههائی که می خواهیم به کامپیوتر متصل نمائیم ، مناسب خواهد بود.
اکثر تجهیزات جانبی که جدیدا” تولید می گردند، دارای یک پورت USB می باشند. چاپگر، اسکنر، موس، دوربین های دیجیتال، دوربین های وب ،مودم، بلندگو، تلفن، رسانه های ذخیره سازی، اتصالات شبکه و … نمونه هائی از این نوع دستگاهها می باشند.
اتصال یک دستگاه USB به کامپیوتر ساده است . کانکنورهای USB را می توان در پشت سیستم مشاهده و در ادامه کانکنور USB را به آنها متصل کرد. شکل زیر کانکنورهای USB را در پشت سیستم نشان می دهد.

در صورتیکه دستگاهی برای اولین مرتبه ( بار اول ) نصب گردد، سیستم عامل مربوطه آن را تشخیص و با نصب درایور ، عملا” زمینه استفاده از دستگاه فراهم خواهد شد. دستگاههای USB را می توان بدفعات به سیستم متصل و یا آنها را از سیستم جدا کرد.اغلب دستگاههای USB بهمراه کابل اختصاصی خود ارائه می گردند . کابل های فوق دارای اتصالی از نوع A می باشند.شکل زیر یک کانکنور USB را که از نوع A است نشان می دهد.

در صورتیکه دستگاه USB دارای کانکتور A نباشد بهمراه آن سوکتی ارائه شده که می تواند یک کانکنور از نوع B را قبول نماید.

از کانکتور نوع A برای اتصال به کامپیوتر و از کانکتور نوع B برای اتصال دستگاههای خاص استفاده می گردد.
اغلب کامپیوترهای جدید بهمراه یک و یا بیش از یک سوکت USB ارائه می گردند. با توجه به وجود دستگاههای متعدد که دارای پورت USB می باشند، می توان بسادگی دستگاه مورد نظر را ازطریق پورت USB به یکی از سوکت های USB کامپیوتر متصل نمود.مثلا” می توان به کامپیوتر یک چاپگر USB ، یک اسکنر USB ، یک دوربین وب USB و یک کارت شبکه USB را متصل نمود. در صورتیکه کامپیونر دارای صرفا” یک کانکتور USB باشد و بخواهیم تجهیزات USB گفته شده را به آن متصل نمائیم چه کار باید کرد؟ برای حل مشکل فوق می بایست یک USB hub را تهیه کرد. USB استاندارد قادر به حمایت از ۱۲۷ دستگاه است . هاب USB بخشی از استاندارد فوق محسوب می گردد.

شکل زیر یک هاب USB را بهمراه چهار کانکنور از نوع A نشان می دهد.

یک هاب ممکن است چهار و یا بیش از چهار پورت داشته باشد. هاب به کامپیوتر متصل شده و هر یک از دستگاهها به یکی از پورت های هاب متصل خواهند شد. هاب ها می توانند با برق و یا بدون برق باشند. استاندارد USB این امکان را فراهم می سازد که دستگاهها برق مورد نیاز خود را از طریق اتصال USB مربوطه تامین نمایند. یک دستگاه با مصرف برق بالا نظیر اسکنر دارای منبع تغذیه اختصاصی خود است ولی دستگاههای با مصرف برق پایین نظیر موس و دوربین های دیجیتال ، برق مورد نیاز خود را می توانند از گذرگاه مربوطه تامین نمایند. در صورتیکه از دستگاههائی نظیر چاپگر و یا اسکنر استفاده می گردد که خود دارای منبع تغذیه اختصاصی می باشند، نیازی به هاب با برق نخواهد بود در صورتیکه از دستگاههای فاقد منبع تغذیه نظیر موس و دوربین استفاده می گردد ، به هاب برق دار نیاز خواهد بود. هاب دارای ترانسفورماتور اختصاصی خود بوده و برق مورد نیاز گذرگاه را تامین خواهد کرد.
ویژگی های USB
USB دارای ویژگی های زیر است :
– حداکثر ۱۲۷ دستگاه را می توان متصل نمود. ( مستقیما” و یا توسط هاب های USB)
– کابل های USBبتنهائی قادر به حمایت از طول ۵ متر می باشند. در صورت استفاده از هاب حداکثر طول ۳۰ متر خواهد بود.
– نرخ انتقال اطلاعات گذرگاه دوازده مگابیت در ثانیه است .
– هر دستگاه قادر به درخواست شش مگابیت در ثانیه است . عملا” بیش از یک دستگاه در هر لحظه نمی تواند درخواست شش مگابیت در ثانیه را داشته باشد چراکه از پهنای باند گذرگاه تجاوز خواهد کرد.
– یک کابل USB دارای دو سیم برای برق ( ۵+ ولت و Ground) و یک سیم بهم تابیده برای حمل داده است .
– بر روی سیم برق، کامپیوتر قادر به تامین برق با حداکثر پانصد میلی آمپر و پنج ولت است .
– دستگاههای با مصرف برق پایین نظیر موس می توانند برق مورد نیاز خود را مستقیما” از طریق گذرگاه تامین نمایند.
– دستگاههای USB را می توان هر زمان متصل و مجددا” از سیستم جدا کرد.
– اکثر دستگاههای USB می توانند توسط کامپیوتر و در زمان حالت Power-saving ، به خواب ( غیره استفاده گردند) روند.
دستگاههائی که به پورت USB متصل می گردند از یک کابل USB که حامل برق و داده است استفاده می نمایند. دو سیم حامل برق ( قرمز – پنج ولت و قهوه ای ( زمین ) یک زوج کابل بهم تابیده برای حمل داده ( زرد و آبی )

زمانیکه کامپیوتر روشن می گردد ، عملیات پرس و جو در رابطه با دستگاههای متصل به گذرگاه انجام شده و به هر یک از آنها یک آدرس خاص ، نسبت خواهد شد . فرآیند فوق “سرشماری” نامیده می شود. دستگاهها نیز زمانیکه به گذرگاه متصل می گردند شمارش می گردند. کامپیوتر از نحوه انتقال اطلاعات توسط دستگاهها با استناد بر یکی از روشهای زیر ، آگاهی می یابد.
– وقفه : دستگاهی نظیر موس یا صفحه کلید که داده های کمی را ارسال می دارند از روش ” وقفه ” استفاده می نمایند.
– Bulk ( توده ای ) . یک دستگاه نظیر چاپگر که حجم بالائی از اطلاعات را در یک بسته دریافت می دارد، از روش فوق استفاده می نماید. یک بلاک از داده ها برای چاپگر ارسال و صحت آنها نیز بررسی می گردد.
– Isochronous ( همزمان ) . دستگاههای نظیر بلندگو از روش فوق استفاده می نمایند. جریان پیوسته ای از داده ها بین دستگاه و کامپیوتر برقرار می گردد.
USB پهنای باند موجود را به مجموعه ای از فریم ها تقسیم و کامپیوتر فریم ها را کنترل خواهد کرد. فریم ها شامل ۱۵۰۰ بایت بوده و هر میلی ثانیه یک فریم جدید، بوجود می آید
اخیرا” استاندارد USB نسخه دو، مطرح شده است . بر اساس استاندارد فوق ، سرعت ده تا بیست برابر افزایش خواهد یافت . با رسیدن به سرعت های فوق می توان تقریبا” هر نوع دستگاهی را از طریق USB به کامپیوتر متصل کرد. هارد دیسک های خارجی و دوربین های فیلم برداری نمونه هائی در این زمینه می باشند.

 

مانیتور
صفحات نمایشگر که ” مانیتور ” نیز نامیده می شوند ، متداولترین دستگاه خروجی در کامپیوترهای شخصی محسوب می گردند. اغلب صفحات نمایشگر از CRT)Cathod ray tube) استفاده می نمایند . کامپیوترهای Laptops و سایر دستگاههای محاسباتی قابل حمل ، از LCD Liquid Crystal display و یا LED)Light-emiting diode) استفاده می نمایند. استفاده از مانیتورهای LCD با توجه به مزایای عمده آنان نظیر : مصرف انرژی پایین بتدریج جایگزین مانیتورهای CRT می گردند.
زمانیکه قصد تهیه یک مانیتور را داشته باشیم ، پارامترهای متفاوتی مطرح بوده که می بایست برای هر یک از آنها تصمیم گیری کرد.
 تکنولوژی نمایش ( CRT و یا LCT و یا … )
 تکنولوژی کابل ( VGA و DVI دو مدل رایج می باشند )
 محدوده قابلل مشاهده ( معمولا” قطر صفحه نمایشگر است )
 حداکثر میزان وضوح تصویر (Resolution)
 Dot Pitch
 Refresh rate
 Color depth
 میزان برق مصرفی
در ادامه هر یک از موارد فوق توضیح داده خواهد شد.
تکنولوژی نمایش
از سال ۱۹۷۰ که اولین نمایشگر ها ( مانیتور های مبتنی بر متن ) برای کامپیوتر های شخصی عرضه گردیند، تاکنون مدل های متفاوتی مطرح و عرضه شده است :
– شرکت IBM در سال ۱۹۸۱ مانتیورهای CGA)Color Graphic Adapte) را معرفی کرد. مانتیورهای فوق قادر به نمایش چهار رنگ با وضوح تصویر ۳۲۰ پیکسل افقی و ۲۰۰ پیکسل عمودی می باشند.
– شرکت IBM در سال ۱۹۸۴ مانیتورهای EGA)Enhanced Graphiv Adapter) را معرفی کرد. مانیتورهای فوق قادر به نمایش شانزده رنگ و وضوح تصویر ۳۵۰ * ۶۴۰ بودند.
– شرکت IBM در سال ۱۹۸۷ سیستم VGA)Video Graphiv Array) را معرفی کرد. مانیتورهای فوق قادر به نمایش ۲۵۶ رنگ و وضوح تصویر ۶۰۰ * ۸۰۰ بودند.
– شرکت IBM در سال ۱۹۹۰ سیستم XGA)Extended Graphics Array) را معرفی کرد. سیستم فوق با وضوح تصویر ۶۰۰*۸۰۰ قادر به ارائه ۸/ ۱۶ میلیون رنگ و با وضوح تصویر ۷۶۸ * ۱۰۲۴ قادر به نمایش ۶۵۵۳۶ رنگ است .
اغلب صفحات نمایشگر که امروزه در سطح جهان عرضه می گردند ، UXGA)Ultra Extended Graphics Array) استاندارد را حمایت می نمایند. UXGA قادر به ارائه ۸ / ۱۶ میلیون رنگ با وضوح تصویر ۱۲۰۰ * ۱۶۰۰ پیکسل است .
یک آداپتور UXGA اطلاعات دیجیتالی ارسال شده توسط یک برنامه را اخذ و پس از ذخیره سازی آنها در حافظه ویدئوئی مربوطه ، با استفاده از یک تبدیل کننده ” دیجیتال به آنالوگ ” آنها را بمنظور نمایش تبدیل به سیگنال های آنالوگ خواهد نمود. پس از ایجاد سیگنال های آنالوگ ، اطلاعات مربوطه از طریق یک کابل VGA برای مانیتور ارسال خواهند شد.

۱: Red out 6: Red return 11: Monitor ID 0 in
2: Green out 7: Green return 12: Monitor ID 1 in or data from display
3: Blue out 8: Blue return 13: Horizontal Sync out
5: Ground 10: Sync return 15: Monitor ID 3 in or data clock
همانگونه که در شکل فوق مشاهده می نمائید ، یک کانکتور VGA از سه خط مجزا برای سیگنال های قرمز ، سبز و آبی واز دو خط دیگر برای ارسال سیگنال های افقی و عمودی استفاده می نماید. در تلویزیون تمام سیگنال های فوق در یک سیگنال مرکب ویدئویی قرار می گیرند. تفکیک سیگنال های فوق ، یکی از دلایل بالا بودن تعداد پیکسل های یک مانیتور نسبت به تلویزیون است .
با توجه به اینکه آداپتورهای VGA قابلیت استفاده کامل از مانیتورهای دیجیتال را ندارند ، اخیرا” یک استاندارد جدید با نام DVI)Digital Video Interface) ارائه شده است . در تکنولوژی VGA می بایست سیگنال های دیجیتال در ابتدا تبدیل به آنالوگ شده و در ادامه سیگنال های فوق برای مانیتور ارسال گردند .در تکنولوژی DVI ضرورتی به انجام این کار نبوده وسیگنال های دیجیتال مستقیما” برای مانیتور ارسال خواهند شد. در صورتیکه از مانتیتورهای DVI استفاده می گردد ، می بایست حتما” از کارت گرافیکی استفاده نمود که تکنولوژی فوق را حمایت نماید.
محدوده قابل مشاهده
دو پارامتر ( مقیاس ) اندازه یک مانیتور را مشخص خواهد کرد : اندازه صفحه و ضریب نسبت . اکثر نمایشگرهای کامپیوتر نظیر تلویزیون دارای ضریب نسبت ۳ : ۴ می باشند. این بدان معنی است که نسبت پهنا به ارتفاع معادل ۴ به ۳ است . اندازه صفحه بر حسب اینچ اندازه گیری شده و معادل فطر نمایشگر است ( اندازه از یک گوشه صفحه تا گوشه دیگر بصورت قطری ) . ۱۵ ، ۱۷ و ۲۱ اندازه های رایج برای نمایشگر ها است . اندازه نمایشگرهای NoteBook اغلب کوچکتر بوده و دارای دامنه بین ۱۲ تا ۱۵ اینچ می باشند. اندازه یک نمایشگر تاثیر مستقیمی بر وضوح تصویر خواهد داشت . یک تصویر بر روی یک مانیتور ۲۱ اینچ با وضوح تصویر ۴۸۰ * ۶۴۰ بخوبی مشاهده تصویر بر روی یک مانیتور ۱۵ اینچ با همان وضوح تصویر نخواهد بود. با فرض یکسان بودن وضوح تصویر ، مشاهده یک تصویر بر روی یک مانتیتور با ابعاد کوچکتر نسبت به یک مانیتور با ابعاد بزرگتر ، کیفیت بالاتری را خواهد داشت.
حداکثر وضوح و دقت تصویر
دقت (Resolution) به تعداد پیکسل های نمایشگر اطلاق می گردد. دقت تصویر توسط تعداد پیکسل ها در سطر وستون، مشخص می گردد. مثلا” یک نمایشگر با دارابودن ۱۲۸۰ سطر و۱۰۲۴ ستون قادر به نمایش ۱۰۲۴ * ۱۲۸۰ پیکسل خواهد بود. کارت فوق دقت تصویر در سطوح پایین تر ۷۶۸ * ۱۰۲۴ ، ۶۰۰ * ۸۰۰ و ۴۸۰ * ۶۴۰ را نیز حمایت می نماید.
Refresh rate ( نرخ باز خوانی / باز نویسی )
در مانیتورهای با تکنولوژی CRT ، نرخ بازخوانی / بازنویسی ، نشاندهنده تعداد دفعات نمایش ( رسم ) تصویر در یک ثانیه است. در صورتیکه مانیتور CRT شما دارای نرخ بازخوانی / بازنویسی ۷۲ هرتز باشد ، در هر ثانیه ۷۲ مرتبه تمام پیکسل ها از بالا به پایین بازخوانی / بازنویسی مجدد خواهند شد. نرخ فوق بسیار حائز اهمیت بوده و هر اندازه که نرخ فوق بیشتر باشد تصویر مناسبتری را شاهد خواهیم بود ( تصویر ی عاری از هر گونه لرزش ) در صورتیکه نرخ فوق بسیار پایین باشد باعث لرزش (Flickering) نوشته های موجود بر روی صفحه شده و بیماریهای متفاوت چشم و سردرد های متوالی را در پی خواهد داشت .
عمق رنگ (Color Depth)
تعداد رنگ هائی که یک مانتیتور می تواند ارائه دهد از ترکیب حالات متفاوت کارت گرافیک و قابلیت رنگ در مانیتور ، بدست می آید. مثلا” کارتی که می تواند در حالت SVGA فعالیت نماید ، قادر به نمایش ۱۶۷۷۷۲۱۶ رنگ خواهد بود. کارت های فوق قادر به پردازش اعداد ۲۴ بیتی تشریح کننده یک پیکسل می باشند. تعداد بیت های استفاده شده برای تشریح یک پیکسل را ” عمق بیت ” می نامند. در مواردی که از ۲۴ بیت برای تشریح یک پیکسل استفاده می گردد ، برای هر یک از رنگ های اصلی ( قرمز ، سبز ، آبی) از هشت بیت استفاده می گردد. عمق بیت را True color نیز می گویند. در چنین مواردی امکان تولیید ده میلیون رنگ وجود خواهد داشت . یک کارت شانزده بیتی قادر به تولید ۶۵۵۳۶ رنگ خواهد بود. جدول زیر تعداد رنگ تولید شده توسط بیت های متفاوت را نشان می دهد.
Bit-Depth Number of Colors
1 2
(monochrome)
2 4
(CGA)
4 16
(EGA)
8 256
(VGA)
16 65,536
(High Color, XGA)
24 16,777,216
(True Color, SVGA)
32 16,777,216
(True Color + Alpha Channel)
همانگونه که در آخرین سطر جدول فوق مشاهده می گردد ، از ۳۲ بیت استفاده شده است . مدل فوق اغلب توسط دوربین های دیجیتال ، انیمیشن و بازیهای ویدئویی استفاده می گردد.
مصرف انرژی
میزان مصرف انرژی در مانیتورها بستگی به تکنولوژی استفاده شده دارد. نمایشگرهای با تکنولوژی CRT ، از ۱۱۰ وات استفاده می نمایند. مانیتورهای با تکنولوژی LCD دارای مصرف انرژی به میزان ۳۰ تا ۴۰ وات ، می باشند. در یک کامپیوتر شخصی که از یک مانیتور با تکنولوژی CRT استفاده می نماید ، ۸۰ درصد میزان مصرف انرژی سیستم متعلق به مانتیتور است ! . در زمان روشن بودن کامپیوتر ممکن است کاربران در اغلب زمان های مربوطه ، بصورت تعاملی با آن درگیر نگردند ، دولت امریکا در سال ۱۹۹۲ برنامه Energy star را مطرح نمود. در چنین مواردی زمانییکه پس از مدت زمانی عملا” از سیستم استفاده نگردد ، نمایش تصویر قطع می گردد. وضعیت فوق تا زمانیکه کاربر موس را بحرکت

در نیاورده و یا بر کلیدی از صفحه کلید ضربه نزد ، همچنان ادامه خواهد یافت . بهرحال تکنولوژی فوق باعث صرفه جوئی زیادی در میزان برق مصرفی ( منازل ، ادارت و …) خواهد داشت .
CD و DVD دو رسانه ذخیره سازی اطلاعات بوده که امروز در عرصه های متفاوتی نظیر : موزیک، داده و نرم افزار استفاده می گردند. رسانه های فوق ، بعنوان محیط ذخیره سازی استاندارد برای جابجائی حجم بالائی از اطلاعات مطرح شده اند. دیسک های فشرده، ارزان قیمت بوده و بسادگی قابل استفاده هستند. در صورتیکه کامپیوتر شما دارای یکدستگاه CD-R است، می توانید CD مورد نظر خود را با اطلاعات دلخواه ایجاد نمائید.
مبانی دیسک های فشرده (CD)
یک CD قادر به ذخیره سازی ۷۴ دقیقه موزیک است .ظرفیت دیسک های فوق بر حسب بایت معادل ۷۸۳ مگابایت است . قطر این دیسک ها دوازده سانتیمتر است . CD از جنس پلاستیک بوده و دارای ضخامتی معادل چهار صدم یک اینچ است. بخش اعظم یک CD شامل یک نوع پلاستیک پلی کربنات تزریقی است . در زمان تولید ، پلاستیک فوق توسط ضربات میکروسکوپی (برآمدگی)، نشانه گذاری شده و یک شیار حلزونی ( مارپیچ ) پیوسته از داده ، ایجاد می گردد. زمانیکه قسمت شفاف پلی کربنات شکل دهی می شود، یک لایه نازک انعکاس پذیر آلومینیوم به درون دیسک پرتاب و برآمدگی های ایجاد شده را می پوشاند. در ادامه یک لایه آکریلیک بمنظور حفاظت بر روی سطح آلومینیومی پخش می گردد. در نهایت برچسب بر روی آکریلیک نوشته می شود. ( حک می گردد )

CD دارای یک شیار حلزونی ( مارپیچ ) داده است. دوایر از قسمت داخل دیسک شروع و بسمت بیرون دیسک ختم می شوند. با توجه به اینکه شیار مارپیچ از مرکز آغاز می گردد ، بنابراین قطر یک CD می تواند کوچکتر از ۱۲ سانتیمتر باشد. اگر داده هائی که بر روی یک CD ذخیره می گردد را استخراج و جملگی آنها را در یک سطح مسطح قرارد دهیم، پهنائی به اندازه نیم میکرون و طولی به اندازه پنج کیلومتر را شامل خواهند شد !

CD Player
CD Player مسئولیت یافتن و خواندن اطلاعات ذخیره شده بر روی یک CD را برعهده دارد. یک CD drive دارای سه بخش اساسی است :
 یک موتور که باعث چرخش دیسک می گردد. چرخش موتور فوق ۲۰۰ و ۵۰۰ دور دردقیقه با توجه به شیاری است می بایست خوانده شود.
 یک لیزر و یک سیستم لنز که برآمدگی های موجود بر روی CD را خواهند خواند.
 یک مکانیزم ردیابی بمنظور حرکت لیزر بگونه ای که پرتو نور قادر به دنبال نمودن شیار حلزونی باشد.

CD Player یک نمونه مناسب از آخرین فنآوری های موجود در زمینه کامپیوتر است . در سیستتم فوق داده ها به شکل قابل فهم و بصورت بلاک هائی از داده شکل دهی شده وبرای یک مبدل دیجیتال به آنالوگ ( زمانیکه Cd صوتی باشد ) و یا یک کامپیوتر ( زمانیکه یک درایو CD-ROM باشد ) ارسال خواهد شد. پس از تابش نور بر روی سطح دیسک ( برآمدگی ها )، بازتابش آن از طریق یک چشم الکترونیکی کنترل می گردد. در صورتیکه بازتابش نور دقیقا” بر روی چشم الکترونیکی منطبق گردد ، عدد یک تشخیص داده شده و در صورتیکه بازتابش نور منطبق بر چشم الکترونیکی نباشد ، عدد صفر تشخیص داده خواهد شد. پس از تشخیص فوق ( صفر و یا یک ) اطلاعات بصورت سیگنا لهای دیجتال شکل دهی خواهند شد. در ادامه سیگنال های فوق در اختیار یک تبدیل کننده قرار خواهند گرفت . تبدیل کننده سیگنالهای دیجیتال را به آنالوگ تبدیل خواهد کرد. اگر CD مورد نظر حاوی اطلاعات صوتی ( موزیک ) باشد ، در ادامه سیگنال های آنالوگ در اختیار یک تقویت کننده آنالوگ قرار گرفته و پس از تقویت سیگنال مربوطه امکان شنیدن صوت از طریق بلندگوی کامپیوتر بوجود خواهد آمد.
وظیفه اولیه CD player تمرکز لیزر بر روی شیار حاوی برآمدگی های ایجاد شده است . پرتوهای نور از بین لایه پلی کربنات عبور و توسط لایه آلومینیم بازتابش خواهند شد. یک چشم الکترونیکی ( Opto-electronic ) از تغییرات بوجود آمده در نور استنباطات خود را خواهد داشت . با توجه به برآمدگی های موجود در سطح دیسک ، بازتابش نور منعکس شده تفاوت های موجود را مشخص وچشم الکترونیکی تغییرات حاصل از انعکاس را تشخیص خواهد داد. الکترونیک های موجود در درایو تغییرات نور منعکس شده را بمنظور خواندن بیت ها ، تفسیر می نماید.
مشکل ترین بخش سیستم فوق نگاهداری پرتو های نور در مرکزیت شیارهای داده است . عملیات فوق بر عهده “سیستم ردیاب” است .سیستم فوق مادامیکه CD خوانده می شود ، بصورت پیوسته لیزر راحرکت و آن را از مرکز دیسک دور خواهد کرد. بموارات حرکت خطی فوق ، موتور مربوطه (Spindle motor) می بایست سرعت CD را کاهش داده تا در هر مقطع زمانی ، اطلاعات با یک نسبت ثابت از سطح دیسک خوانده شوند.
فرمت های داده
اطلاعات بر روی یک CD با استفاده از یک درایو قابل نوشتن ، ثبت می گردند. در صورتیکه قصد ایجاد یک CD صوتی و یا یک CD داده را داشته باشید ، می توان با استفاده از نرم افزارهای مربوط به نوشتن بر روی ،CD این کار را انجام داد. فرمت ذخیره سازی داده ها توسط نرم افزار مربوطه تعیین خواهد شد. فرآیند فرمت داده ها بر روی CD بسیار پیچیده است . بمنظور شناخت نحوه دخیره سازی داده ها بر روی CD ، لازم است که با تمام شرایط ممکن برای رمزگشائی داده ها را که مورد نظر طراحان مربوطه است ، شناخت مناسبی پیدا شود.
– با توجه به اینکه لیزر با استفاده از Bumps ، داده های مارپیچ را دنبال می نماید ، نمی تواند فضای خالی اضافه (Gap) در شیار وجود داشته باشد. بمنظور حل مشکل فوق از روش رمزگشائی EFM)eight-fourteen modulation) استفاده می شود . در روش فوق هشت بیت به چهارده بیت تبدیل شده و این تضمین توسط EFM داده خواهد شد که برخی از بیت ها یک خواهند بود.
– با توجه به اینکه لازم است لیزر بین ” آهنگ های متفاوت ” حرکت نماید ( حرکت بر روی شیارها )، داده ها نیازمند روشی هستند که با استفاده از آن بصورت موزیک رمزگشائی شده و به درایو اعلام نمایند که موقیت هر کدام کجاست ؟ به منظور حل مشکل فوق از روشی با نام Subcode Data استفاده می شود. کدهای فوق قادر به رمزگشائی موقعیت نسبی ومطلق لیزر در شیار خواهند بود .
– با توجه به اینکه لیزر ممکن است یک Bumps را نخواند ، روشی برای مشخص نمودن خطای مربوط به خواندن یک بیت می بایست استفاده گردد. بمنظور حل مشکل فوق بیت های بیشتری اضافه گردد. بدین ترتیب درایو مربوطه امکان تشخیص و تصحیح خطاهای مربوطه به تک – بیت ها را پیدا خواهد کرد.
برای ذخیره سازی داده بر روی CD ، فرمت های متفاوتی استفاده می گردد. دو فرمت CD-DA( صوتی ) و CD-ROM ( داده ) رایج ترین روش های این زمینه می باشند.

حافظه Flash

حافظه ها ی الکترونیکی با اهداف متفاوت و به اشکال گوناگون تاکنون طراحی و عرضه شده اند. حافظه فلش ، یک نمونه از حافظه های الکترونیکی بوده که برای ذخیره سازی آسان و سریع اطلاعات در دستگاههائی نظیر : دوربین های دیجیتال ، کنسول بازیهای کامپیوتری و … استفاده می گردد. حافظه فلش اغلب مشابه یک هارد استفاده می گردد تا حافظه اصلی .
در تجهیزات زیر از حافظه فلش استفاده می گردد :
 تراشه BIOS موجود در کامپیوتر
 CompactFlash که در دوربین های دیجیتال استفاده می گردد .
 SmartMedia که اغلب در دوربین های دیجیتال استفاده می گردد
 Memory Stick که اغلب در دوربین های دیجیتال استفاده می گردد .
 کارت های حافظه PCMCIA نوع I و II
 کارت های حافظه برای کنسول های بازیهای ویدئویی
مبانی حافظه فلش
حافظه فلاش یک نوع خاص از تراشه های EEPROM است . حافظه فوق شامل شبکه ای مشتمل بر سطر و ستون است . در محل تقاطع هر سطر و یا ستون از دو ترانزیستور استفاده می گردد. دو ترانزیستور فوق توسط یک لایه نازک اکسید از یکدیگر جدا شده اند. یکی از ترانزیستورها Floating gate و دیگری Control gate خواهد بود. Floatino gate صرفا” به سطر (WordLine) متصل است . تا زمانیکه لینک فوق وجود داشته باشد در سلول مربوطه مقدار یک ذخیره خواهد بود. بمنظور تغییر مقدار یک به صفر از فرآیندی با نام Fowler-Nordheim tunneling استفاده می گردد. از Tunneling بمنظور تغییر محل الکترون ها در Floating gate استفاد می شود. یک شارژ الکتریکی حدود ۱۰ تا ۱۳ ولت به floating gate داده می شود. شارژ از ستون شروع ( bitline) و سپس به floating gate خواهد رسید .در نهایت شارژ فوق تخلیه می گردد( زمین ) .شارژ فوق باعث می گردد که ترانزیستور floating gate مشابه یک “پخش کننده الکترون ” رفتار نماید . الکترون های مازاد فشرده شده و در سمت دیگر لایه اکسید به دام افتاد و یک شارژ منفی را باعث می گردند. الکترون های شارژ شده منفی ، بعنوان یک صفحه عایق بین control gate و floating gate رفتار می نمایند.دستگاه خاصی با نام Cell sensor سطح شارژ پاس داده شده به floating gate را مونیتور خواهد کرد. در صورتیکه جریان گیت بیشتر از ۵۰ درصد شارژ باشد ، در اینصورت مقدار یک را دارا خواهد بود.زمانیکه شارژ پاس داده شده از ۵۰ درصد آستانه عدول نموده مقدار به صفر تغییر پیدا خواهد کرد.یک تراشه EEPROM دارای گیت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار یک را دارا است.
در این نوع حافظه ها ( فلش) ، بمنظور حذف از مدارات پیش بینی شده در زمان طراحی ( بکمک ایجاد یک میدان الکتریکی) استفاده می گردد. در این حالت می توان تمام و یا بخش های خاصی از تراشه را که ” بلاک ” نامیده می شوند، را حذف کرد.این نوع حافظه نسبت به حافظه های EEPROM سریعتر است ، چون داده ها از طریق بلاک هائی که معمولا” ۵۱۲ بایت می باشند ( به جای یک بایت در هر لحظه ) نوشته می گردند.
کارت های حافظه فلش
تراشه BIOS در کامپیوتر، متداولترین نوع حافظه فلش است . کارت های SmartMedia و ComapctFlash نیز نمونه های دیگری از حافظه های فلش بوده که اخیرا” متداول شده اند. از کارت های فوق بعنوان “فیلم های الکترونیکی” در دوربین های دیجیتال، استفاده می گردد .کارتهای حافظه برای بازیهای کامپیوتری نظیر Sega و PlayStation نمونه های دیگری از حافظه های فلش می باشند. استفاده از حافظه فلش نسبت به هارد دارای مزایای زیر است :
 حافظه های فلش نویز پذیر نمی باشند.
 سرعت دستیابی به حافظه های فلش بالا است .
 حافظه های فلش دارای اندازه کوچک هستند.
 حافظه فلش دارای عناصر قابل حرکت ( نظیر هارد ) نمی باشند.
قیمت حافظه های فلش نسبت به هارد بیشتر است .

 

Caching
اگر تا کنون برای خود کامپیوتری تهیه کرده باشید ، واژه ” Cache” برای شما آشنا خواهد بود. کامپیوترهای جدید دارای Cache از نوع L1 و L2 می باشند. شاید در هنگام خرید یک کامپیوتر از طرف دوستانتان توصیه هائی به شما شده باشد مثلا” : ” سعی کن از تراشه های Celeron استفاده نکنی چون دارای Cache نمی باشند! ”
Cache یک مفهوم کامپیوتری است که بر روی هر نوع کامپیوتر با یک شکل خاص وجود دارد. حافظه های Cache ، نرم افزارهای با قابلیت Cache هارد دیسک و صفحات Cache همه بنوعی از مفهوم Caching استفاده می نمایند. حافظه مجازی که توسط سیستم های عامل ارائه می گردد نیز از مفهوم فوق استفاده می نماید.
مبانی Caching
Caching یک نکنولوژی استفاده شده برای زیر سیستم های حافظه ، در کامپیوتر است . مهمترین هدف یک Cache افزایش سرعت و عملکرد کامپیوتر بدون تحمیل هزینه های اضافی برای تهیه سیستم است . با استفاده از Cache عملیات کاربران با سرعت بیشتری انجام خواهد شد.
کتابداری را در نظر بگیرید که در یک کتابخانه مسئول تحویل کتاب به متقاضیان است . فرض کنید در سیستم فوق ( درخواست و تحویل کتاب ) از مفهوم Cache استفاده نمی گردد. اولین متقاصی کتابی را درخواست می نماید( فرض شده است که متقاضی خود نمی تواند مستقیما” کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه ،بردارد) ، کتابدار، کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه پیدا و در ادامه آن را تحویل متقاضی می نماید. متقاضی پس از ساعاتی مراجعه و کتاب را تحویل می دهد. کتابدار، کتاب تحویلی را مجددا” در قفسه مربوطه قرار می دهد. پس از لحظاتی یک متقاضی دیگر مراجعه و همان کتاب قبلی را درخواست می نماید ، کتابدار مجددا” می بایست به بخش مربوطه در کتابخانه مراجعه و پس از بازیابی کتاب ، آن را در اختیار متقاضی دوم قرار دهد.همانگونه که ملاحظه می گردد ، کتابدار مکلف است برای تحویل هر کتاب ( ولو کتاب هائی که فرکانس استفاده از آنان توسط متقاضیان زیاد باشد ) به بخش مربوطه مراجعه و پس از یافتن کتاب آن را در اختیار متقاضیان قرار دهد. آیا روشی وجود دارد که با استناد به آن بتوان عملکرد و کارآئی کتابدار را بهبود بخشید ؟
در پاسخ به سوال فوق می توان با ایجاد یک سیستم Cache برای کتابدار ، کارآئی آن را افزایش داد. فرض کنید بخشی را با ظرفیت حداکثر ده کتاب در مجاورت ( نزدیکی ) کتابدار آماده نمائیم . کتاب هائی که توسط متقاضیان برگردانده می شود، در بخش فوق ذخیره خواهند شد. مثال فوق را با در نظر گرفتن سیستم Cache ایجاد شده برای کتابدار مجددا” دنبال می نمائیم . در ابتدای فعالیت روزانه ، بخش Cache خالی بوده و هنوز در آن کتابی قرار نگرفته است . اولین متفقاصی مراجعه و کتابی را درخواست می نماید . کتابدار می بایست به بخش مربوطه مراجعه و کتاب را از قفسه مربوطه براشته و در اختیار متقاضی قرار دهد. متقاضی پس از تحویل کتاب ، چند ساعت بعد مراجعه و کتاب را تجویل کتابدار خواهد داد. کتابدار، کتاب تحویلی را در بخش پیش بینی شده برای Cache قرار می دهد. لحظاتی بعد متقاضی دیگر مراجعه و درخواست همان کتاب را می نماید .کتابدار در ابتدا بخش مربوط به Cache را جستجو و در صورت یافتن کتاب ، آن را به متقاضی تحویل خواهد داد. در این حالت ضرورتی به مراجعه کتابدار به بخش و قفسه های مربوطه نخواهد بود. در روش فوق زمان تحویل کتاب به متقاضی بهبود چشمگیری پیدا خواهد کرد. در صورتیکه کتاب درخواستی توسط متقاضی در بخش Cache کتابخانه نباشد ، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در ابتدا مدت زمانی صرف خواهد شد که کتابدار به این اطمینان برسد که کتاب درخواستی در بخش Cache موجود نمی باشد ( جستجو) یکی از چالش های اصلی در رابطه با طراحی Cache به حداقل رساندن زمان جستجو در Cache است .سخت افزارهای جدید ، زمان فوق را به صفر نزدیک کرده اند. پس از حصول اطمینان از عدم وجود کتاب در بخش Cache ، کتابدار می بایست با مراجعه به بخش مربوطه آن را انتخاب و در ادامه در اختیار متقاضی قرار دهد.
با توجه به مثال فوق ، چندین نکته مهم در رابطه با Cache استنباط می گردد:
– تکنولوژی Cache ، استفاده از حافظه های سریع ولی کوچک ، بمنظور افزایش سرعت یک حافظه کند ولی با حجم بالا است
– زمانیکه از Cache استفاده می گردد ، در ابتدا می بایست محتویات آن بمنظور یافتن اطلاعات مورد نظر بررسی گردد. فرآیند فوق را Cache hit می گویند. در صورتیکه اطلاعات مورد نظر در Cache موجود نباشند (Cache miss) ، کامپیوتر می بایست در انتظار تامین داده های خود از حافظه اصلی سیستم باشد ( حافظه ای کند ولی با حجم بالا )
– اندازه Cache محدود بوده وسعی می گردد که ظرفیت فوق حتی المقدور زیاد باشد ، ولی بهرحال اندازه آن نسبت به رسانه های ذخیره سازی دیگر بسیار کم است .
– این امکان وجود خواهد داشت که از چندین لایه Cache استفاده گردد.
Cache در کامپیوتر
کامپیوتر، ماشینی است که زمان انجام کارها توسط آن با واحدهای خیلی کوچک اندازه گیری می گردد.زمانیکه ریزپردازنده قصد دستیابی به حافظه اصلی را داشته باشد، می بایست مدت زمانی معادل ۶۰ نانوثانیه را برای این کار در نظر بگیرد. سرعت فوق بسیار بالا است ولی سرعت ریزپردازنده بمراتب بیشتر است . ریزپردازنده قادر به داشتن سیکل هائی به اندازه دو نانوثانیه است . تفاوت سرعت بین پردازنده و حافظه کاملا” مشهود بوده و قطعا” رضایت پردازنده در این خصوص کسب نخواهد شد. پردازنده می بایست تاوان کند بودن حافظه را خود بپردازد . انتظار پردازنده و هرز رفتن زمان مفید وی کوچکترین تاوانی است که می بایست پردازنده پذیرای آن باشد.
بمنظور حل مشکل فوق ، فرض کنید از یک نوع حاص حافظه، با ظرفیت کم ولی با سرعت بالا ( ۳۰ نانوثانیه ) ، استفاده گردد . سرعت دستیابی به حافظه فوق دو مرتبه سریعتر نسبت به حافظه اصلی است .این نوع حافظه راL2 Cache می نامند. فرض کنید از یک حافظه بمراتب سریعتر ولی با حجم کمتر استفاده و آن را مستقیما” با پردازنده اصلی درگیر نمود. سرعت دستیابی به حافظه فوق می بایست در حد و اندازه سرعت پردازنده باشد .این نوع حافظه ها را L1 Cache می گویند.
در کامپیوتر از زیرسیستمهای متفاوتی استفاده می گردد.از Cache می توان در رابطه با اکثر زیر سیستمهای فوق استفاده تا کارآئی آنان افزایش یابد.
تکنولوژی Cache
یکی از سوالاتی که ممکن است در ذهن خواننده این بخش خطور پیدا کند این است که ” چرا تمام حافظه کامپیوترها از نوع L1 Cache نمی باشند تا دیگر ضرورتی به استفاده از Cache وجود نداشته باشد؟” در پاسخ می بایست گفت که اشکالی ندارد وهمه چیز هم بخوبی کار خواهد کرد ولی قیمت کامپیوتر بطرز قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت . ایده Cache ، استفاده از یک مقدار کم حافظه ولی با سرعت بالا( قیمت بالا) برای افزایش سرعت و کارآئی میزان زیادی حافظه ولی با سرعت پایین ( قیمت ارزان ) است .
در طراحی یک کامپیوتر هدف فراهم کردن شرایط لازم برای فعالیت پردازنده با حداکثر توان و در سریعترین زمان است . یک تراشه ۵۰۰ مگاهرتزی ، در یک ثانیه پانصد میلیون مرتبه سیکل خود را خواهد داشت ( هر سیکل در دونانوثانیه ) . بدون استفاده از L1 و L2 Cache ، دستیابی به حافظه حدودا” ۶۰ نانوثانیه طول خواهد کشید. بهرحال استفاده از Cache اثرات مثبت خود را بدنبال داشته و باعث بهبود کارآئی پردازنده می گردد.اگر مقدار L2 Cache معادل ۲۵۶ کیلو بایت و ظرفیت حافظه اصلی معادل ۶۴ مگابایت باشد ، ۲۵۶۰۰۰ بایت مربوط به Cache با استفاده از روش های موجود قادر به Cache نمودن ۶۴۰۰۰۰۰۰ بایت حافظه اصلی خواهند بود.

 

دوربین Web
امروزه استفاده از دوربین های وب بسیار متداول شده است . در زمان استفاده از اینترنت و وب ، می توان با نصب یک دوربین به کامپیوتر خود ، امکان مشاهده تصویر خود را برای سایرین فراهم نمود. دوربین های وب دارای مدل های ساده تا پیچیده می باشند. استفاده از دوربین صرفا” به وب ختم نشده و امروزه شاهد بکارگیری این نوع از دوربین ها در موارد متفاوت نظیر : ترافیک ، تجارت ، موارد شخصی و خصوصی می باشیم . با نصب یک دوربین وب در مکان مورد نظر، امکان مشاهده محل فوق برای علاقه مندان فراهم می گردد.

یک دوربین وب ساده ، یک دوربین دیجیتالی است که به کامپیوتر متصل می گردد. این نوع دوربین ها بمنظور اتصال به کامپیوتر عمدتا” از پورت های USB استفاده می نمایند.( دوربین های اولیه از طریق یک کارت اختصاصی و یا پورت موازی به کامپیوتر متصل می شدند) پس از نصب فیزیکی یک دوربین وب ، درایور مربوطه از طریق سیتم عامل بخدمت گرفته خواهد شد ( پس از تشخیص توسط سیستم عامل ، درایور مربوطه می بایست نصب گردد ) . پس از نصب فیزیکی و نصب منطقی ، امکان استقاده از دوربین قراهم خواهد شد. بدین منظور لازم است که نرم افزار کاربردی مربوطه نیز نصب گردد. نرم افزار فوق ، بصورت تکراری تصاویری ( فریم ) را از دوربین اخذ خواهد کرد .
بمنظور استفاده از دوربین های وب در محیط اینترنت به امکانات زیر نیاز خواهد بود :
 یک دوربین که به کامپیوتر متصل شده باشد.
 یک نرم افزار که قادر به تامین فریمها بصورت ادواری ( تکراری) از دوربین باشد.
 یک خط با پهنای باند قابل قبول برای اتصال کامپیوتر به اینترنت
در صورتیکه پهنای باند خط ارتباطی با اینترنت مناسب نباشد ، تصاویر قادر به بازخوانی / بازنویسی مجدد نخواهند بود.
یکی از مسایل مرتبط با دوربین های وب در زمان اتصال به کامپیوتر( از طریق یک کابل USB )، محدودیت طول کابل است . حداکثر طول کابل پنج متر می تواند باشد.. بمنظور حل مشکل فوق می توان ازدوربین هائی که دارای یک کانکتور خارجی ویدئویی می باشند ، استفاده کرد.

اسکنر

استفاده از اسکنر طی سالیان اخیر در اغلب ادارات و موسسات متداول شده است . اسکنرها دارای مدل ها ی متفاوتی می باشند .
– اسکنرهای مسطح : این نوع اسکنرها ، رومیزی نیز نامیده می شوند. اسکنرهای فوق دارای قابلیت های فراوانی بوده و از متداولترین اسکنرهای موجود می باشند.
– اسکنرهای Sheet-fed . این نوع اسکنرها نظیر یک چاپگر قابل حمل عمل می نمایند.در اسکنرهای فوق هد اسکنر ثابت بوده و در عوض سند مورد نظر برای اسکن ، حرکت خواهد کرد
– اسکنرهای Handheld . اسکنرهای فوق از تکنولوژی بکار گرفته شده در اسکنرهای مسطح استفاده می نمایند. در اسکنرهای فوق در عوض استفاده از یک موتور برای حرکت از نیروی انسانی استفاده می گردد.
– اسکنرهای استوانه ای . از اسکنرهای عظیم فوق ، مراکز انتشاراتی معتبر و بزرگ استفاده می نمایند. با استفاده از اسکنرهای فوق می توان تصاویر را با کیفیت و جرئیات بالا اسکن نمود.
ایده اولیه تمامی انواع اسکنرها ، تجزیه و تحلیل یک تصویر و انجام پردازش های مربوطه است . در ادامه به بررسی اسکنرهای مسطح که متداولترین نوع در این زمینه می باشند ، خواهیم پرداخت .

مبانی اسکنرها
یک اسکنر مسطح از عناصر زیر تشکیل شده است :
 CCD(Charge-Coupled device Array)
 آینه ها
 هد مربوط به اسکن
 صفحه شیشه ای
 لامپ
 لنز
 فیلترها
 روکش
 موتور Stepper
 تثبیت کننده )Stablizer)
 تسمه
 منبع تغذیه
 پورت های اینترفیس
 مدار کنترل کننده
شکل زیر CCD را از نمای نزدیک نشان می دهد.

هسته اساسی یک اسکنر CCD است . CCD رایج ترین تکنولوژی برای اخذ تصاویر در اسکنرها است . CCD شامل مجموعه ای از دیودهای حساس نوری نازک بوده که عملیات تبدیل تصاویر ( نور ) به الکترون ها ( شارژ الکتریکی ) را انجام می دهد. دیودهای فوق ،Photosites نامیده می شوند. هر یک از دیودهای فوق حساس به نور می باشند.
تصویر اسکن شده از طریق مجموعه ای از آینه ها ، فیلتر ها و لنزها به CCD خواهد رسید پیکربندی واقعی عناصر فوق به مدل اسکنر بستگی دارد ولی اصول اغلب آنها یکسان است .
نحوه اسکن تصاویر
عملیات زیر مراحل اسکن نمودن یک تصویر را توضیح می دهد :
– متن ( سند ) مورد نظر را بر روی سینی شیشه ای قرار داده و روکش مربوط را بر روی آن قرار دهید. درون روکش در اغلب اسکنرها سفید بوده و در برخی دیگر سیاه رنگ است . روکش یک زمینه یکسان را فراهم کرده تا نرم افزار اسکنر قادر به استفاده از یک نقطه مرجع برای تشخیص انداز سندی باشد که اسکن می گردد. در اکثر اسکنرها می توان روکش فوق را در زمان اسکن یک شی حجیم نظیر یک کتاب قطور ، استفاده نکرده و عملا” آن را کنار گذاشت . در شکل زیر لامپ فلورسنت مشاهده می گردد.

– یک لامپ بمنظور روشن نمودن ( نورانی کردن ) سند استفاده می گردد. در اسکنرهای قدیمی لامپ فوق از نوع فلورسنت بوده و در اسکنرهای جدید از لامپ های زنون و یا لامپ های کاتدی فلورسنت استفاده می گردد.
– تمام مکانیزم ( آینه ها ، لنزها ، فیلتر و CCD) هد اسکن را تشکیل می دهند. هد اسکن توسط یک تسمه که به یک موتورStepper متصل است به آرامی در طول سند مورد نظر برای اسکن ، حرکت خواهد کرد. هد اسکن به یک میله ” تثبت کننده ” (Stabilizer) متصل بوده تا این اطمینان بوجود آید که در زمان اسکن هد مربوطه تکان نخواهد خورد. زمانیکه یک مرتبه بطور کامل سند ، اسکن گردد عملا” یک Pass ( فاز ) سپری شده است . شکل زیر میله تثبیت کننده را نشان می دهد.

– تصویر موجود بر روی سند توسط یک آیینه زاویه ای به آینه دیگر منعکس می گردد. در برخی اسکنرها صرفا” از دو آینه استفاده می گردد ، برخی دیگر از اسکنرها از سه آیینه استفاده می نمایند. هر یک از آیینه ها خمیده شده تا امکان نمرکز بهتر بر روی تصویر برای انعکاس فراهم گردد .
– آخرین آیینه ، تصویر را بر روی یک لنز منعکس خواهد کرد. لنز از طریق یک فیلتر بر روی تصویر در CCD متمرکز خواهد شد. در شکل زیر آیینه ها ( سه عدد) و لنز مربوطه نشان داده شده است .

سازماندهی فیلتر و لنزها ، متفاوت بوده و بستگی به نوع اسکنر دارد. برخی از اسکنرها برای اسکن یک سند از سه فاز استفاده می نمایند. در هر فاز از یک فیلتر متفاوت ( قرمز ، سبز ، آبی ) بین لنز و CCD استفاده می گردد. در نهایت نرم افزار مربوطه نتایج بدست آمده در هر فاز را با یکدیگر ترکیب تا تصویر تمام رنگی نهائی بوجود آید.
در اکثر اسکنرهای جدید ، سندهای مورد نظر در یک فاز اسکن می گردند. لنز تصویر ( سند ) مورد نظر را به سه بخش تقسیم می نماید. هر یک ازبخش های فوق از طریق یک فیلتر ( قرمز ، آبی ، سبز ) اسکن و در یک ناحیه مجزا در CCD مستقر می گردند. در ادامه اسکنر داده های هر بخش را با یکدیگر ترکیب و تصویر تمام رنگی نهائی ایجاد خواهد شد.
وضوح تصویر و درون یابی
اسکنرها دارای مدل های متفاوت با توجه به دقت وضوح تصویر و شفافیت می باشند. اکثر اسکنرهای مسطح دارای حداقل وضوح تصویر ۳۰۰ * ۳۰۰ Dpi )Dot per inch) می باشند . Dpi مربوط به اسکنر توسط تعدادی از سنسورهای موجود در یک سطر ( جهت X نرخ نمونه برداری ) از CCD با دقت مضاعف موتور Stepper ( جهت Y نرخ نمونه برداری ) مشخص می گردد. مثلا” اگر دقت ۳۰۰*۳۰۰ dpi باشد ، و اسکنر یک صفحه A4 را اسکن نماید ، CCD دارای ۲۵۵۰ سنسور بوده که در هر سطر افقی سازماندهی می گردند. یک اسکنر تک فازه دارای سه سطر از سنسورهای فوق و در مجموع ۱۶۵۰ سنسور را دارا خواهد بود. موتور Stepper در مثال فوق قادر به حرکت در گام هائی به اندازه یک سیصدم ، اینچ خواهد بود . یک اسکنر با دقت ۳۰۰ * ۶۰۰ دارای یک آرایه CCD به میزان ۵۱۰۰ سنسور در هر سطر خواهد بود. شکل زیر موتور stepper را نشان می دهد.

میزان شفافیت ارتباط مستقیم با کیفیت لنز و منبع نور دارد. اسکنری که از لامپ زنون و لنزهای با کیفیت بالا استفاده می نماید ، قطعا” یک تصویر با کیفیت و شفاف تر نسبت به اسکنری که از لامپ های فلورسنت و لنزهای معمولی استفاده می کند ، ایجاد خواهد کرد.
درون یابی (InterPolation) ، فرآیندی است که نرم افزارهای اسکن استفاده تا از طریق آن آگاهی ودانش خود را نسبت به دقت و وضوح تصویر افزایش دهند. بدین متظور از پیکسل های اضافه ای استفاده می گردد. پیکسل های اصافه معدل پیکسل های همجوار می باشند. مثلا” اگر اسکنری از بعد سخت افزاری دارای دقت ۳۰۰*۳۰۰ باشد ، دقت درون یابی معادل ۳۰۰ * ۶۰۰ خواهد بود. در این حالت نرم افزار یک پیکسل را بین هر پیکسلی که اسکن می گردد توسط یک سنسور CCD انجام خواهد داد.
Bit Depth ، یکی دیگر از اصطلاحاتی است که در رابطه با اسکنر مطرح می شود. واژه فوق به تعداد رنگ هائی که اسکنر قادر به تولید آنها می باشد ، اطلاق می گردد. هر پیکسل بمنظور تولید رنگ های استاندارد (True color) به ۲۴ بیت نیاز دارد.
ارسال تصویر
پس از اسکن یک تصویر ، می بایست تصویر اسکن شده به کامپیوتر منتقل گردد. برای اتصال اسکنر به کامپیوتر سه گزینه متفاوت وجود دارد :
 استفاده از پورت موازی ( کندترین روش ارسال تصویر خواهد بود )
 استفاده از SCSI .اسکنرها از یک کارت اختصاصی SCSI که بر روی برد اصلی نصب می گردد، استفاده می نمایند.
 استفاده از پورت USB . اسکنرمی بایست دارای یک کانکتور از نوع USB باشد.
شکل زیر نمونه اتصالات یک اسکنر را نشان می دهد.

بمنظور استفاده از اسکنر ، می بایست درایور مربوطه نصب گردد. درایور فوق مسئول تبین نحوه ارتباط با اسکنر خواهد بود. اکثر اسکنرها از زبان TWAIN برای صحبت کردن استفاده می نمایند. درایور TWAIN نظیر یک اینترفیس بین برنامه ها( برنامه هائی که استاندارد TWAIN را حمایت می نمایند ) و اسکنر عمل می نماید. در این راستا برنامه ها نیازی به آگاهی از جزئیات عملکرد یک اسکنر بمنظور ایجاد ارتباط با آن نخواهند داشت. مثلا” با استفاده از برنامه فتوشاپ ( نرم افزار فوق استاندارد TWAIN را حمایت می نماید) می توان بسادگی فرمان اسکن یک تصویر را صادر و از نتایج بدست آمده در محیط فتوشاپ استفاده کرد.

 

چاپگر لیزری
چاپگرهای لیزری با توجه به ویژگی های منحصربفرد خود طی سالیان اخیر با استقبال عموم کاربران کامپیوتر در سراسر جهان مواجه شده اند. شرکت های تولیدکننده این نوع چاپگرها متناسب با خواسته های جدید و همزمان با پیشرفت تکنولوژی ، مدل های متفاوتی از این نوع چاپگرها را به بازار عرضه نموده اند.
مبانی چاپگرهای لیزری
استفاده از الکتریسیته ساکن در تکنولوژی چاپگرهای لیزری، یکی از اصول مهم و اولیه است . الکتریسیته ساکن یک شارژ الکتریکی است که توسط اشیاء عایق ایجاد می گردد. بدن انسان نمونه ای در این زمینه بوده که می تواند باعث ایجاد الکتریسیته ساکن گردد. انرژی حاصل از الکتریسیته ساکن باعث ایجاد چسبندگی بین اشیاء می گردد. ( نظیر لباس های داخل یک ماشین خشک کن ). رعد و برق حاصل از یک ابر صاعقه دار نیز حامل الکتریسیته ساکن بوده که مسیر ابر تا زمین را طی خواهد کرد. شکل زیر عناصر اصلی یک چاپگر لیزری را نشان می دهد.

چاپگر لیزری از پدیده فوق بعنوان یک نوع ” چسب موقت ” استفاده می نماید. هسته اساسی سیستم فوق ، دستگاهی با نام ” نورپذیر” (Photoreceptor) است . ماهیت فیزیکی دستگاه فوق، یک استوانه و یا یک سیلندر است. دستگاه فوق از مواد هادی نور تشکیل شده که توسط کوانتوم نور تخلیه می گردند. در ابتدا ، استوانه یک شارژ مثبت را از طریق یک سیم حامل جریان الکتریکی (Corona Wire) ، پیدا می کند . همزمان با چرخش استوانه ، چاپگر یک پرتو نور لیزری نازک را بر سطح استوانه بمنظور تخلیه الکتریکی بخش مربوطه ، می تاباند. در ادامه لیزر حروف و تصایر را بر سطح استوانه خواهد نوشت .( یک الگو از شارژ الکتریکی ) . سیستم فوق می تواند با شارژ معکوس هم کار نماید، در این حالت یک شارژ الکترواستاتیک مثبت بر روی یک شارژ منفی بعنوان زمینه در نظر گرفته خواهد شد. شکل زیر استوانه چاپگر لیزری را نشان می دهد.

پس از عملکرد الگوی موردنظر ، چاپگر سطح استوانه را با گرد جوهر ( پودر مشکی رنگ با کیفیت مناسب ) شارژ شده مثبت، می پوشاند. با توجه با اینکه پودر فوق دارای شارژ مثبت است ، تونر به ناحیه تخلیه شده استوانه ( بار منفی ) چسبانده می گردد.( در این حالت شارژ زمینه مثبت نخواهد شد ) . عملیات فوق مشابه نوشتن بر روی سودا و چسباندن آن بر روی سطح مورد نظر است .
پس از چسباندن پودر مورد نظر ، استوانه حول یک کاغذ می چرخد .قبل از اینکه کاغذ زیر استوانه قرار بگیرد ، یک شارژ منفی توسط سیم انتقالی Corona به آن داده می شود. شارژ فوق بمراتب قویتر از شارژ منفی الکترواستاتیک مربوط به تصویر بوده و کاغذ قادر به رها کردن پودر مربوطه خواهد بود. همزمان با حرکت کاغذ (با سرعت معادل استوانه) بر روی کاغذ تصویر مربوطه درج خواهد شد. بمنظور ممانعت از چسبیدن کاغذ به استوانه ، بلافاصله پس از درج تصویرعملیات تخلیه شارژ توسط یک سیم Detac corona انجام خواهد شد.
درنهایت ، چاپگر کاغذ را از بین یک Fuser ( یک زوج غلتک گرم ) عبور داده می شود. در حین انجام فرآیند فوق، گردجوهر پاشیده شده در کاغذ تنیده می گردد. غلتک ها باعث حرکت کاغذ به سمت سینی خروجی خواهند شد. Fuser باعث گرم شدن کاغذ نیز خواهد شد بهمین دلیل زمانیکه کاغذ از چاپگر خارج می گردد ، داغ است .
چه عاملی باعث می شود که کاغذ سوزانده نگردد؟ مهمترین عامل سرعت است . سرعت حرکت کاغذ توسط غلتک ها بگونه ای خواهد بود که باعث عدم سوختگی کاغذ خواهد شد.
پس از ریختن پودر بر روی کاغذ ، سطح استوانه تحت تاثیر یک لامپ تخلیه قرار می گیرد. این لامپ روشن تمام سطح “نور پذیر” استوانه را تحت تاثیر قرار داده و تصاویر الکتریکی را پاک خواهد کرد. در ادامه سطح استوانه توسط سیم شارژCorna تحت تاثیر شارژ مثبت قرار می گیرد.
کنترل کننده
قبل از انجام هر گونه عملیات توسط چاپگر لیزری ، می بایست صفحه حاوی داده در اختیار آن قرار گرفته و در ادامه در رابطه با نحوه ایجاد خروجی مورد نظر تصمیم گیری می گردد. عملیات فوق بر عهده کنترل کننده چاپگر خواهد بود. کنترل کننده چاپگر بعنوان برد اصلی چاپگر لیزری ایفای وظیفه می نماید. کنترل کننده فوق از طریق یک پورت ارتباطی نظیر : پورت موازی و یا پورت USB با کامپیوتر ارتباط برقرار می نماید. در صورتیکه چاپگر به چندین کامپیوتر متصل باشد ، کاربران متفاوت قادر به ارسال درخواست های چاپ خود خواهند بود. در این حالت کنترل کننده ، هر یک از درخواست های واصله را بصورت جداگانه پردازش خواهد کرد. شکل زیر پورت های متفاوت یک چاپگر لیزری را نشان می دهد.

بمنظور گفتمان بین کنترل کننده و کامپیوتر ، می بایست آنها با یک زبان مشترک صحبت نمایند. در چاپگرهای اولیه ، کامپیوتر یک نوع فایل متنی خاص را بهمراه مجموعه ای از کدهای اطلاعاتی برای چاپگر ارسال می کرد. با توجه به ماهیت چاپگرهای اولیه و محدودیت فونت های موجود ، روش فوق بخوبی تامین کننده نیازهای اطلاعاتی چاپگر بود. امروزه از صدها نوع فونت استفاده می گردد.بدین منظور لازم است که اطلاعات مورد نیاز چاپگر با استفاده از یک زبان پیشرفته در اختیار آن گذاشته شود. متداولترین زبانهای موجود در این زمینه زبان PCL)Printer Command Language) مربوط به شرکت هیولت پاکارد و ” پوست اسکریپت ” مربوط به Adobe است . زبانهای فوق برای تشریح صفحه از یک نوع بردار استفاده می نمایند. بردار فوق مقادیر ریاضی از اشکال geometric می باشند. ( بصورت مجموعه ای از نقاط نخواهد بود ) چاپگر بردار را اخذ و در ادامه آن را به یک صفحه bitmap تبدیل می نماید.
برخی از چاپگرها از یک دستگاه اینترفیش گرافیکی GDI)Graphical device interface) در عوض PCL استناندارد، استفاده می نمایند. درسیستم فوق ، کامپیوتر بردار مربوط به نقاط را خود ایجاد می نماید، بدین ترتیب کنترل کننده پردازشی در این زمینه را انجام نداده و صرفا” دستورالعمل های نقاط را برای لیزر ارسال می نماید. در اغلب چاپگرهای لیزری ، کنترل کننده می بایست عملیات مربوط به سازماندهی داده های دریافتی از کامپیوتر را خود انجام دهد. اطلاعات فوق شامل : دستورات مربوط به نوع عملیات ، نوع کاغذ ، نحوه برخورد با فونت ها و … است . کنترل کننده بمنظور انجام عملیات مربوطه بطرز صحیح می بایست اطلاعات فوق را با اولویت درست دریافت نماید.
پس از سازماندهی داده ها ، کنترل کننده عملیات آماده سازی صفحه را آغاز خواهد کرد. تنظیم حاشیه ها ی متن ، سازماندهی کلمات و استقرار تصاویر مورد نظر و … را انجام داده و ماحصل عملیات فوق ایجاد برداری حاوی نقاط متفاوت است . چاپگر بمنظور چاپ یک صفحه به اطلاعات فوق نیاز خواهد داشت .
در اکثر چاپگرهای لیزری ، کنترل کننده قادر به ذخیره درخواست های مربوط به چاپ در حافظه اختصاصی خود است . با استفاده از ویژگی فوق ، کنترل کننده قادر به استقرار چندین کار در حافظه می باشد ( ایجاد یک صف از کارها ) . پس از استقرار هر درخواست چاپ در حافظه اختصاصی ، امکان چاپ آنها در زمان مربوطه فراهم خواهد شد. در مواردیکه از یک سند می بایست چندین نسخه چاپ گردد ، داده های مربوطه صرفا” یک بار برای چاپگر ارسال و بدین طریق در زمان صرفه جوئی خواهد شد.
لیزر
نقش سیتم لیزر چاپگر در ایجاد خروجی مورد نظر بسیار حائز اهمیت است . در چاپگرهای لیزری قدیمی ، سیستم فوق از عناصر زیر تشکیل شده بود :
 یک لیزر
 یک آیینه قابل حرکت
 یک لنز
لیزر داده های مربوط به صفحه را دریافت ( نقاط ) و بر اساس اطلاعات فوق متن و تصویر مورد نطر را ایجاد می کرد. در هر زمان(لحظه) یک خط افقی چاپ می گردید. همزمان با حرکت پرتو های نور بر روی استوانه ، لیزر یک پالس نوری برای هر یک از نقاط مورد نظر جهت چاپ را منعکس می نمود. برای فضا های خالی پالسی تولید نمی گردید. لیزر نقشی در حرکت پرتو های نور نداشته و باعث تابش نور از طریق یک آیینه قابل حرکت است. همزمان با حرکت آیینه ، توسط مجموعه ای از لتزها نور تابانده می گردید.با نتظیم فاصله بین آیینه و نقاط در زمان تابش نور ، از بهمم ریختگی تصویر پیشگیری بعمل می آمد.
دستگاه لیزری صرفا” در جهت افقی حرکت می کرد.پس از پیمایش افقی ، چاپگر استوانه مربوطه را حرکت داده تا زمینه ایجاد خط بعدی توسط دستگاه لیزر فراهم گردد.
برخی از چاپگرهای لیزری از مجموعه ای دیود نوری (LED) برای نوشتن محتویات صفحه استفاده می نمایند. هر یک از نقاط دارای نور اختصاصی خود خواهد بود. چاپگرهای با تکنولوژی فوق نسبت به چاپگرهائی که از دستگاه لیزری استفاده می نمایند ، دارای قیمت ارزان تری می باشند.
تونر
یکی از مهمترین شاخص های یک چاپگر لیزری ، تونر است . تونز یک نوع پودر الکتریکی شارژ شده بوده که دارای دو عنصر اصلی : رنگ دانه و پلاستیک است . رنگ دانه ها تامین کننده رنگ مورد نیاز می باشند ( در چاپگرهای تک رنگ ، رنگ فوق مشکی است ) .رنگ دانه ها با پلاستیک آمیخته شده اند. بدین ترتیب زمانیکه تونر از بین غلتک های داغ عبور می نماید ، گداخته خواهند گردید.
پودر در یک toner hopper ( یک محفظه کوچک در داخل یک روکش قابل حرکت ) ذخیره می گردد. چاپگر تونر مورد نیاز خود را از طریق devloper unit ( تامین کننده دانه ) از محفظه دریافت می دارد. developer ، یک مجموعه از دانه های مغناطیسی با شارژ منفی است . دانه های فوق به یک پاک کن فلزی قابل چرخش ، متصل خواهند شد. با حرکت میله فوق دانه هایمغناطیسی در محفظه گفته شده قرار خواهند گرفت . با توجه به اینکه دانه های مغناطیسی دارای شارژ منفی می باسند ، تامین کننده دانه ها ، دانه های مثبت تونر را جمع آوری خواهد کرد.درادامه پاک کن، ذرات را تمیز و آنها را برای استوانه ارسال می دارد. تصاویر الکترواستاتیک دارای شارژ منفی قویتر نسبت به تامین کننده دانه ها بوده و استوانه شامل ذرات چسبانده شده را از خود دور می نماید. در ادامه استوانه در طول کاغذ حرکت و بموازات آن کاغذ تحت تاثیر یک میدان قرار گرفته( یک سیم detac corona ) و تخلیه الکتریکی می گردد.در وضعیت فوق تنها عاملی که باعث نگهداری تونر بر سطح کاغذ می گردد ، نیروی جاذبه است .بمنظور چسباندن تونر بر روی سطح کاغذ ، می بایست کاغذ از طریق غلتک های داغ بحرکت درآید. در اغلب چاپگرها ، Toner hopper ، developer,drum assembly در یک کارتریج قابل تعویض ( مشابه شکل زیر ) قرار می گیرند.

مزایای یک چاپگر لیزری
مهمترین مزایای چاپگرهای لیزری : سرعت ، دقت و مقرون بصرفه بودن است . یک لیزر فادر به حرکت بسیار سریع بوده و طبیعی است سرعت نوشتن آن بمراتب بیشتر از چاپگرهای جوهر افشان باشد. چاپگرهای لیزری بمراتب گرانتر نسبت به چاپگرهای جوهرافشان می باشند. در مقابل پودر مصرفی آنها زیاد گران نبوده و هزینه نگهداری آنان بالا نخواهد بود.
چاپگرهای رنگی
در ابتدا اغلب چاپگرهای لیزری بصورت تک رنگ ( سیاه رنگ نوشته و سفید رنگ کاغذ ) بودند. امروزه چاپگرهای لیزری رنگی نیز متداول و توسط تولیدکنندگان متفاوت عرضه شده اند. عملکرد چاپگرهای رنگی در اکثر موارد مشابه چاپگرهای سیاه و سفید است . یکی از تفاوت های عمده چاپگرهای رنگی با سیا و سفید نحوه انجام فرآیند چاپ با توجه به ماهیت رنگی بودن آنان است . چاپگرهای رنگی برای انجام فرآیند مربوطه از چهار فاز متفاوت استفاده می نمایند. در هر فاز یکی از رنگ های فیروزه ای ( آبی ) ، سرخابی ( قرمز ) ، زرد وسیاه استفاده می گردد. با ترکیب چهار رنگ فوق مجموعه ای گسترده از رنگ ها بوجود می آید. برخی از چاپگرها دارای چهار تونر و developer unit مجزا بر روی یک چرخ دوار می باشند. برخی دیگر از چاپگرها برای هر یک از رنگ ها، از دستگاه های لیزر ، استوانه و تونر مجزا استفاده می نمایند. شکل زیر یک نمونه چاپگر لیزر رنگی را نشان می دهد.

 
چاپگر جوهر افشان
چاپگرهای جوهر افشان از اواسط دهه ۱۹۸۰ مطرح و بسرعت متداول گردیدند. شاید یکی از مهمترین دلایل رشد سریع این نوع از چاپگرها قیمت مناسب آنها نسبت به کیفیت و کارآئی آنان باشد. یک چاپگر جوهر افشان ، چاپگری است که برای ایجاد تصاویر ، قطرات ( ذرات ) بسیار کوچکی از جوهر را بر روی کاغذ پخش می کند ( پاشیدن ) .

اگر یکی از خروجی های چاپگرهای جوهر افشان را بدقت تگاه نمائیم، موارد زیر مشاهده می گردد:
 نقاط ( ذرات ) بسیار کوچک می باشند. ضخامت قطر این نقاط بین ۵۰ تا ۶۰ میکرون است ( از موی انسان کوچک تر، ۷۰ میکرون )
 نقاط با دقت بالای ۷۲۰ * ۱۴۴۰ Dpi ، در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.
 نقاط می توانند دارای رنگ های متفاوت بوده که از ترکیب آنها تصاویر با کیفیت بالا بوجود می آید.
چاپگرهای تماسی و غیر تماسی
از تکنولوژی های متفاوتی برای تولید چاپگر استفاده می گردد. تمام تکنولوژی ها یفوق را می توان به دو گروه عمده که هر یک دارای مدل های متفاوتی می باشند ، تقسیم کرد :
– چاپگرهای تماسی . این نوع چاپگرها دارای مکانیزمهائی برای تماس با کاغذ بمنظور ایجاد خروجی مورد نظر می باشند. در این راستا از دو تکنولوژی عمده استفاده می گردد :
● نقطه ماتریسی . این نوع چاپگرها از مجموعه ای محدود پین بمنظور ضربه زدن به ریبون حاوی مرکب ، استفاده می نمایند. در این حالت پس از ضربه زدن پین به ریبون ، در نقطه تماس ریبون با کاغذ ، اثری ثبت خواهد شد. برآیند اثرات فوق خروجی مورد نظر را بوجود خواهدد آورد.
● کاراکتری . این نوع از چاپگرها تصویری از دستگاه تایپ کامپیوتری می باشند. این نوع چاپگرها دارای یک ” گردی” ( گوی ) و یا مجموعه ای از میله هائی است که شامل کاراکترها ( حروف و ارقام ) برجسته می باشند. کاراکتر مورد نظر به یک ریبون جوهری ، ضربه زده و باعث ثبت کاراکتر مورد نظر بر روی کاغذ می گردد. این نوع چاپگرها دارای سرعت و دقت لازم برای چاپ متن بوده و دارای محدودیت های فراوانی در رابطه با کاربردهای گرافیکی می باشند.
– چاپگرهای غیر تماسی . در این نوع چاپگرها ، در زمان ایجاد خروجی با کاغذ تماسی برقرار نمی گردد. چاپگرهای جوهر افشان در این گروه قرار دارند. این نوع چاپگرها دارای انواع متفاوتی می باشند . دو نوع عمده از چاپگرهای فوق عبارتند :
● جوهر افشان . این نوع چاپگرها از مجموعه ای ” افشانک ” برای پخش جوهر بر روی کاغذ اشتفاده می نمایند.
● لیزری . این نوع چاپگرها با استفاده از جوهر ( تونر ) ، الکتریسیته ساکن و حرارت باعث ایجاد خروجی مورد نظر بر روی کاغذ می گردند.

مبانی چاپگرهای جوهر افشان
یک چاپگر جوهر افشان از بخش های زیر تشکیل شده است :
– هد چاپگر ، مهمترین المان در یک چاپگر جوهر افشان است . هد چاپگر دارای مجموعه ای از ” افشانک ها ” بوده که قطرات بسیار ریز جوهر را بر روی کاعذ پخش خواهد کرد.

– کارتریج . با توجه به نوع و شرکت سازنده چاپگر، کارتریج های متفاوتی وجود دارد. مثلا” ممکن است برای رنگ مشکی از یک کارتریج و یا رنگ مشکی با سایر رنگ ها در یک کارتریج واحد قرار گرفته شود.

– موتور Stepper . یک موتور stepper باعث حرکت سیستم هد ( هد چاپ و کارتریج های مربوطه ) در طول کاغذ می گردد. برخی از چاپگرها دارای یک نوع خاص موتور برای “پارک نمودن ” سیستم هد در زمان عدم استفاده از چاپگر، می باشند. بدیت ترتیب سیستم هد چاپگر، پس از پارک شدن ، بصورت تصادفی حرکت نخواهند کرد .

– تسمه . دستگاه هد ، از طریق یک تسمه به موتور Stepper متصل می گردد .
میله “تثبیت کننده ” . سیستم هد، از یک میله تثبیت کننده بمنظور اطمینان از ثبات و استحکام هد در زمان حرکت ، استفاده می نماید.

دستگاه تغذیه کاغذ . این دستگاه از سه بخش مجزای زیر تشکیل شده است :
● سینی / تامین کننده کاغذ . اغلب چاپگرهای جوهر افشان دارای یک سینی بمنظور قرار دادن کاغذ می باشند. برخی دیگر از چاپگرها از یک Feeder استفاده می نمایند.
● غلتک ها . با استفاده از مجموعه ای غلتک ، کاغذ های موجود در سینی و یا Feeder به داخل چاپگر کشانده خواهند شد.

● موتور Stepper تغذیه کاغذ . موتور فوق غلتک ها را بمنظور حرکت کاغذ به میزان موردنیاز ، به حرکت در می آورد.
– منبع تغذیه . اکثر چاپگرها دارای یک منبع تغذیه برق اختصاصی برای خود می باشند.
– مدار کنترلی . یک برد مدار چاپی بوده که باعث کنترل تمام عناصر مکانیکی موجود در چاپگر می گردد.

– پورت های اینترفیس . پورت موازی همچنان از متداولترین روش های ارتباط یک چاپگر به کامپیوتر است . چاپگرهای جدید ، از پورت های USB نیز استفاده می نمایند. برخی از چاپگرها نیز ممکن است از طریق پورت سریال و یا پورت SCSI به کامپیوتر متصل گردند.

حرارت در مقابل لرزش
چاپگرهای جوهر افشان از تکنولوژی های متفاوتی برای ایجاد قطرات ( ذرات ) جوهر استفاده می نمایند. دو تکنولوژی رایج عبارتند از :
– حباب حرارتی . تکنولوژی فوق توسط شرکت های ” کانن” و ” هیولت پاکارد” ارائه شده است . در یک چاپگر حرارتی جوهرافشان ، ترانزیستورهای خاصی باعث ایجاد حرارت می گردند، در ادامه حرارت فوق باعث تبخیر جوهر شده تا حباب مورد نظر ایجاد گردد. همزمان با گسترش حباب ، مقداری از جوهر از افشانک ها خارج و بر روی کاغذ می ریزد. زمانیکه حباب پخش گردید ، یک خلا ایجاد تا باعث ممانعت از نشت بیشتر جوهر می گردد. چاپگرهائی از این نوع دارای ۳۰۰ تا ۶۰۰ افشانک ریز بوده و تمام آنها بصورت همزمان قطراتی را بر روی سطح کاغذ قرار خواهند داد. شکل زیر افشانک های یک چاپگر با تکنولوژی حباب حرارتی را نشان می دهد.

– جریان الکتریسته در اثر فشار . تکنولوژی فوق توسط شرکت ” اپسون ” ارائه شده است . در این تکنولوژی از کریستال های فشاری استفاده می گردد. برای هر افشانک از یک کریستال استفاده می گردد.( در پشت مخزن جوهر ) . کریستال همزمان با دریافت یک شارژ الکتریکی ضعیف ، باعث ایجاد ارتعاش در مخزن جوهر شده و همین امر باعث می گردد مقدار اندکی جوهر از افشانک خارج گردد. زمانیکه ارتعاش خاتمه یافت ، ارسال جوهر از طریق افشانک ها متوقف خواهد شد.
عملیات چاپ
پس از فعال نمودن گزینه ” چاپ” در نرم افزارهای مربوطه ، عملیات متفاوتی بشرح ذیل انجام خواهد شد:
– اطلاعات مورد نظر از طریق نرم افزار مربوطه برای درایور چاپگر ارسال می گردد.
– درایور ، اطلاعات دریافتی را بگونه ای ترجمه خواهد کرد که برای چاپگر قابل فهم باشند. در این مرحله درایور بررسی خواهد کرد که آیا چاپگر برای عملیات چاپ آماده است ؟
– اطلاعات مورد نظر توسط درایور از طریق پورت مربوطه در اختیار چاپگر قرار داده می شوند.
– چاپگر اطلاعات ارسال شده توسط کامپیوتر را دریافت و بخشی از آنها را در یک بافر ذخیره می نماید. اندازه حافظه فوق می تواند محدوده ای از ۵۱۲ کیلوبایت تا ۱۶ مگابایت را شامل گردد. محدوده فوق بستگی به نوع چاپگر دارد.بدیهی است هر اندازه که میزان بافر فوق زیاد باشد ، امکان استقرار چندین سند برای چاپ فراهم خواهد شد.
– در صورتیکه چاپگر برای مدت زمانی بیکار باشد ، بصورت خودکار عملیات پاکسازی هد انجام خواهد شد. پس از اتمام عملیات فوق که Clean Cycle نیز نامیده می شود ، چاپگر آماده چاپ درخواست های جدید خواهد شد.
مدار کنترل کننده باعث فعال شدن موتور stepper بمنظور تغذیه کاغذ می شود. غلتک ها بحرکت در آمده و یک کاغذ از مخزن مربوطه ( سینی و یا Feeder) درون چاپگر کشانده می شود.
– پس از تغذیه کاغذ و استقرار آن در محل مربوطه ، موتور stepper با استفاده از تسمه مربوطه باعث حرکت دستگاه هد در طول صفحه می شود. حرکت گام به گام موتور stepper باعث تزریق جوهر از طریق افشانک های مربوطه در طول کاغذ می گردد.
– در هر ایستگاه تزریق ، قطرات متعددی بر روی کاغذ قرار می گیرد.
– در انتهای هرفاز ، کاغذ به میزان بسیار اندکی ( کسری از یک اینچ ) بسمت جلو کشانده می شود.
– فرآیند فوق تا تکمیل چاپ تمام صفحه تکرار خواهد شد. مدت زمان تکمیل چاپ یک صفحه، در چاپگرها متفاوت است . از واحدی با نام PPM ( تعداد صفحه در دقیقه ) برای مشخص نمودن تعداد صفحات قابل چاپ در چاپگرها استفاده می گردد. مقدار فوق کاملا” متغیر بوده و به عوامل متفاوتی از جمله نوع چاپگر ، سپاه سفید ، رنگی و … بستگی خواهد داشت .
– پس از اتمام عملیات چاپ ، هد چاپگر بمنظور ممانعت در مقابل حرکات تصادفی وآسیب های احتمالی ” پارک ” می گردد.
کاغذ و جوهر
چاپگرهای جوهر افشان بسیار ارزان قیمت می باشند. قیمت این نوع چاپگرها از یک چاپگر لیزری سیاه و سفید نیز پایین تر است . اکثر تولید کنندگان، سعی در تولید و عرضه این نوع چاپگرها با قیمت مناسب دارند. قیمت کارتریج این نوع از چاپگرها نسبت به خود چاپگر گرانتر است .زمانیکه سخت افزاری بفروش می رسد ، در ادامه می بایست سایر سخت افزارها و عناصر مرتبط با آن را نیز تهیه کرد. زمانیکه چاپگر با قیمت ارزان تهیه گردد ، می بایست در ادامه کارتریج های آن را بمنظور استفاده ، تامین کرد. شاید سیاست تولیدکنندگان، عرضه چاپگر با قیمت ارزان و ارائه کارتریج با قیمت مناسب تر ( خیلی ارزان خیر ! ) باشد. نمی توان چاپگری را از یک تولیدکننده تهیه و کارتریج آن را از تولید کننده دیگر تامین نمود!
کاغذ استفاده شده در چاپگرهای جوهر افشان تاثیر مستقیمی بر کیفیت تصویر چاپ شده خواهد داشت .کاعذهای استفاده شده ، می بایست شفاف و عاری از هر گونه موج و خش بر روی سطح کاغذ باشند.

PDA

امروزه در اغلب کشورهای پیشرفته از notbook و یا organizer در موارد متعددی استفاده بعمل می آید. با استفاده از دستگاههای فوق هر شخص دارای دفترچه آدرس ، برنامه ریزی روزانه ، لیست کارهائی که می بایست انجام شود ، دفترچه یاداشت ، ماشین حساب ، لیست پروژه ها و سایر گزارشات متنوع و مورد نیاز خود بوده در صورت لزوم قادر به استفاده سریع از آنان خواهد بود. دستگاههای فوق دارای تمام امکانات لازم بمنظور برنامه ریزی و سازماندهی فعالیت های رایج زندگی می باشند. طی سالیان اخیر دستگاه جدیدی با قابلیت های بمراتب بیشتر عرضه شده است که با استقبال چشمگیر خریداران مواجه شده است . دستگاههای فوق PDA)Personal Digital Assistants) نامیده می شوند. PDA کامپیوترهای قدرتمندی بوده که براحتی در یک دست قرار می گیرند. عملکردPDA دربرخی موارد مشابه Organizer است ، با این تفاوت که با استفاده از PDA می توان نامه های الکترونیکی خود را دریافت و یا به موسیقی گوش داد. میزان فروش PDA از زمان عرضه تاکنون یک رکورد تاریخی را ثبت کرده است . تاکنون بیش از نه میلیون کامپیوتر دستی (PDA) فروخته شده است . اکثر PDA فروخته شده متعلق به شرکت Palm می باشند. شرکت های دیگر نیز محصولات خود را در این زمیته تولید و به بازار عرضه نموده اند ، بنابراین با توجه به رقابت موجود می توان نمونه ای را تهیه نمود که دقیقا” منتاسب با خواسته های هر فرد باشد.
مبانی PDA
PDA به دو گروه عمده: کامپیوترهای دستی (Hand-held) و کامپیوترهای Palm-Sized تقسیم می گردند. مهمترین تفاوت بین دو گروه فوق اندازه ، نوع نمایشگر و نحوه ورود اطلاعات است . کامپیوترهای دستی در مقایسه نسبت به کامپیوترهای Palm-Sized ، بزرگتر و سنگین تر می باشند. این نوع کامپیوترها دارای صفحات نمایشگر LCD بزرگتر ویک صفحه کلید کوچک بهمراه ترکیب تکنولوژی Touch-screen برای ورود اطلاعات می باشند. کامپیوترهای Palm-Sized سبک تر و کوچک تر می باشند. این نوع از کامپیوترها از صفحات نمایشگر LCD کوچک و تکنولوژی stylus/touch-screen و برنامه های تشخیص تایپ دستی برای ورود اطلاعات استفاده می نمایند.
شکل زیر عناصر تشکیل دهنده یک PDA را نشان می دهد.

صرفنظر از نوع PDA ، تمام آنها دارای پتانسیل های سخت افزاری مشابه ای می باشند:
 ریزپردازنده
 سیستم عامل
 حافظه
 باطری
 نمایشگرهای LCD
 دستگاه ورودی ( دکمه هائی بهمراه نمایشگرهای touch-screen و یا صفحه کلید )
 پورت های ورودی و خروجی
 نرم افزارهای کامپیوترهای شخصی
ریزپردازنده
دستگاههای PDA مشابه کامپیوترهای شخصی و یا Laptop از ریزپردازنده استفاده می نمایند. ریزپردازنده بمنزله مغز یک PDA بوده و تمام عملیات مربوطه را بر اساس دستورالعمل های برنامه ریزی شده انجام می دهند. برخلاف کامپیوترهای شخصی ، دستگاههای PDA از ریزپردازنده های کوچکتر و ارزانتر استفاده می نمایند. پردازنده های Motorola Dragonball و هیتاچی SH7709a نمونه هائی در این زمینه می باشند. با اینکه سرعت پردازنده های فوق در مقایسه با پردازنده های استفاده شده در کامپیوترهای شخصی بمراتب کمتر است ( سرعت پردازنده های فوق بین ۱۶ تا ۷۵ مگاهرتز می باشد ) ولی پردازنده استفاده شده در این نوع از کامپیوترها متناسب با وظایفی است که بر عهده آنان گذاشته شده است . ابعاد کوچک و قیمت پایین این نوع از کامپیوترها ، سرعت پایین ( نسبت به کامپیوترهای شخصی) آنها را کم رنگ می نماید. شکل زیر یک نمونه از ریزپردازنده های Motorola Dragonball را نشان می دهد.

سیستم عامل
سیستم عامل شامل دستورات از قبل برنامه نویسی شده ای می باشد که به پردازنده عملیات مربوطه را دیکته خواهد کرد. سیستم های عامل استفاده شده در کامپیوترهای PDA به پیچیدگی سیستم های عامل استفاده شده در کامپیوترهای شخصی نمی باشند. این نوع از سیستم های عامل دارای مجموعه دستورات کمتری بوده که به حافظه کمتری نیاز خواهند داشت . مثلا” سیستمعامل Palm به ۱۰۰کیلو بایت حافظه بیشتر نیاز ندارد.( کمتر از یک درصد نسبت به حافظه مورد نیاز برای نصب ویندوز ۹۸ و یا MAC OS ) . کامپیوترهای PDA عمدتا” از دو نوع سیستم عامل استفاده می نمایند : Palm OS)3COM) یا PocketPC . سیستم عامل Palm os ، به حافظه کمتری نیاز داشته و دارای سرعت بیشتر می باشد. اغلب کاربران نیز از سادگی استفاده از سیستم عامل Palm ابراز رضایت می نمایند.سیستم عامل PocketPC نمایشگرهای رنگی، گرافیک، نسخه های خاصی از نرم افزارهای Word,Excel و سایر دستگاهها ( نظیر Built-in MP3 player,MPEG movie Player ) را حمایت می نماید. سیستم عامل فوق با توجه به ماهیت خود به فضای بیشتری از حافظه نیاز نداشته و سرعت آن نسبت به Palm Os کمتر است . با توجه به گسترش استفاده از این نوع کامپیوترها در سطح جهان ، شرکت های متعددی در حال پیاده سازی نرم افزارهای خاص برای استفاده تحت دو سیستم عامل فوق می باشند.
حافظه
کامپیوترهای PDA دارای هارد دیسک نمی باشند. برنامه های مورد نظر ( دفترچه تلفن ، ماشین حساب ، دفترچه یاداشت و سیستم عامل) در یک نوع حافظه ROM ذخیره می گردند. اطلاعات فوق زمانیکه کامپیوتر خاموش است ، همچنان در حافظه باقی خواهند ماند. داده ها و سایر برنامه هائی که توسط کاربران اضافه می گردد ، در حافظه RAM دستگاه ذخیره می گردند. رویکرد فوق نسبت به کامپیوترهای شخصی دارای چندین مزیت است .زمانیکه PDA روشن می گردد ، تمام برنامه ها بلا فاصله قابل استفاده بوده و نیازی به معطل شدن برای فعال شدن هر یک از برنامه ها نخواهد بود. زمانیکه محتویات یک فایل تغییر داده می شود ، اطلاعات جدیدد بصورت اتوماتیک ذخیره خواهند شد و نیازی به استفاده از دستور Save نخواهد بود. زمانیکه دستگاه خاموش می گردد ، اطلاعات همچنان در حافظه باقی خواهند ماند.( چون از باطری استفاده می گردد). تمام کامپیوترهای PDA از حافظه های Solid-state استفاده می نمایند. برخی از حافظه Static RAM و برخی دیگر از حافظه Flash استفاده می نمایند. برخی دیگر نیز از حافظه های قابل حمل ( تعویض ) استفاده می نمایند. حداقل حافظه کامپیوترهای PDA دو مگابایت است . برخی از مدل های پیشرفته PDA دارای حافظه ای بین ۵ تا ۳۲ مگابایت می باشند. سیستم عامل PocketPC نسبت به Palm OS فضای بیشتری از حافظه را اشغال خواهند کرد ، بنابراین کامپیوترهای PDA که از سیستم عامل PocketPC استفاده می نمایند ، بین ۱۶ تا ۳۲ مگابایت حافظه استفاده می گردد. در برخی از مدل های PDA امکان ارتقاء حافظه نیز وجود دارد.
شکل زیر نمای درون یک PDA را نشان می دهد. درقسمت میانی برد فوق ، پردازنده قرار گرفته و در سمت چپ و در بخش بالای ریزپردازنده ، تراشه های حافظه قرار گرفته اند.

باطری
برق مورد نیاز کامپیوترهای PDA توسط باطری تامین می گردد. برخی از مدل های PDA از باطری الکالاین (AAA) استفاده می نمایند. برخی دیگر از مدل های PDA از باطری های با قالبیت شارژ مجدد( Lithium,nickel-cadmium,nickel-metal hybride) استفاده می نمایند عمر مفید باطری بستگی به PDA و نوع استفاده از آن دارد. موارد زیر باعث مصرف بالای باطری می گردد:
 سیستم عامل
 حافظه بیشتر
 نمایشگرهای LCD رنگی
 ضبط صوت
 Mp3 Player
عمر یک باطری می تواند از دو ساعت تا دو ماه، باتوجه به نوع PDA و امکانات مربوطه باشد . اکثر کامپیوترهای PDA دارای سیستم مدیریت Power می باشند. سیستم فوق باعث افزایش عمر مفید یک باطری می گردد. در صورتیکه عمر باطری بگونه ای باشد که نتوان دستگاه را روشن نمود ( پیشاپیش هشدار خواهد داد) ، به اندازه کافی برای نگهداری اطلاعات موجود در RAM فرصت خواهد بود. در صورتیکه عمر مفید باطری بطور کامل به اتمام رسیده باشد و یا آنها را از دستگاه خارج کرده باشید ، تقریبا” یک دقیقه فرصت خواهد بود تا باطری را تعویض نمود ( ترانزیستور موجود در سیستم شارژ خود را ازدست نداده باشد ) در صورت تخلیه شارژ ترانزیستور موجود در سیستم و عدم استفاده از زمان یک دقیقه ای بمنظور تعویض باطری ، اکثر دستگاههای PDA اطلاعات خود را از دست خواهند داد. با گرفتن Backup از اطلاعات موجود در PDA بر روی یک کامپیوتر شخصی و یا یک LapTop می توان اثرات جانبی را به حداقل مقدار خود رساند. دستگاههای PDA دارای آداپتورهای AC برای استفاده از برق شهری نیز می باشند.
نمایشگر LCD
کامپیوترهای PDA دارای یک نوع خاص از صفحات نمایشگر LCD می باشند. برخلاف کامپیوترهای شخصی که نمایشگرهای LCD بعنوان دستگاههای خروجی مورد استفاده قرار می گیرند ، دستگاههای PDA از نمایشگرهای خود برای ورودی و خروجی استفاده می نمایند. نمایشگرهای LCD دستگاههای PDA بمراتب کوچکتر از نمایشگرهای laptop است . کامپیوترهای Hand-held ( نوعی خاصی از دستگاههای PDA) از صفحات نمایشگر بزرگتری نسبت به کامپیوترهای Palm-Sized استفاده می نمایند. نمایشگرهای PDA دارای ویژگی های زیر می باشند :
 LCD و یا Enhanced LCD و یا CSTN
 دارای وضوح تصویر ۱۶۰*۱۶۰ و ۳۲۰ * ۲۴۰ می باشند
 سیاه و سفید ( ۱۶ رنگ خاکستری ) و یا رنگی ( ۶۵٫۵۳۶ رنگ )
 ماتریس های Active و یا Passive ( ماتریس های Active شفاف تر و خواندن اطلاعات آسان تر است )
 Reflective و یا Backlit . ( نمایشگرهای Backlit برای استفاده در نور پایین مناسب می باشند)
دستگاه ورودی
در کامپیوترهای PDA ، بمنظور ورود اطلاعات و دستورات از روش های متفاوتی استفاده می شود.کامپیوترهای Hand-held عموما” از یکدستگاه صفحه کلید خیلی کوچک و ظریف همراه با یک touch-screen استفاده می نمایند. کامپیوترهای palm-Sized از یک قلم فولادی و یک touch-screen همراه با یک برنامه تشخیص تایپ دستی استفاده می نمایند. هر یک از مدل های فوق دارای مجموعه ای از دکمه ها بمنظور فعال کردن نمایشگر و یا برنامه ها می باشند.
نمایشگر کامپییوترهای Palm-sized ، یک صفحه بسیار نازک چهار اینچی است که از آن هم بعنوان دستگاه ورودی و هم بعنوان دستگاه خروجی استفاده می گردد.کامپیوترهای فوق بمنظور نمایش اطلاعات از یک LCD استفاده می نمایند. در قسمت بالای LCD یک touch-screen وجود داشته که می توان با استفاده از یک مداد شبه فولادی و یا ورود مستقیم داده ، اطلاعاتی را وارد کرد. زمانیکه مداد فولادی با صفحه تماس برقرار می نماید ، روکش پلاستیکی موجود بر روی نمایشگر ، به سمت پایین حرکت تا با سطح شیشه ای تماس برقرار نماید. عملیات فوق باعث می گردد یک میدان ولتاژ ایجاد گردد ، میدان فوق توسط درایورtouch-screen ضبط می گردد. با ارسال یک جریان الکتریکی افقی و در ادامه عمودی ، touch-screen مختصات X,Y مربوطه به نقطه مورد نظر را بدست می آورد. درایور در هر ثانیه هزاران مرتبه touch-scrren را پیمایش و اطلاعات مورد نظر را برای هر یک از برنامه هائی که به آنها نیاز دارند ، ارسال می دارند.
همانگونه که اشاره گردید یکی دیگر از روش های ورود اطلاعات در کامپیوترهای Palm-Sized ، استفاده از یک برنامه تشخیص تایپ دستی است . با استفاده از مداد فولادی بر روی نمایشگر کاراکترهائی رسم می گردد. نرم افزارهمراه PDA ، کاراکترهای رسم شده را به حروف و یا ارقام تبدیل می نماید. در دستگاههای Palm ، نرم افزاری که حروف را تشخیص می دهد Graffiti نامیده می شود. بمنظور کمک به تشخیص کاراکترها توسط برنامه فوق ، می بایست حروف در یک بخش صفحه و ارقام در بخش دیگر رسم گردند. هر کاراکتر می بایست با یک حرکت بدون توقف رسم گردد. بدین منظور می بایست از حروف ” الفبائی مخصوص ” استفاده کرد. مثلا” برای نوشتن حرف “A” می بایست “V” و یا برای حرف “F” از یک L وارونه استفاده گردد.
یکی از اشکالات نرم افزار تشخیص تایپ دستی ، نیاز به فراگیری روش های جدید برای نوشتن است . سرعت نوشتن با استفاده از روش فوق نسب به تایپ دستی کند تر است . در صورت تمایل می توان از یک صفحه کلید Onscreen استفاده و از مشکلات اشاره شده برحذر ماند. صفحه کلید فوق مشابه یک صفحه کلید معمولی است . تنها تفاوت موجود استفاده از مداد فولادی برای ضربه زدن و فشردن هر یک از کلیدهای مورد نظر بر روی صفحه کلید است . برخی از مدل های کامپیوترهای Palm دارای امکان جانبی صفحه کلید می باشند. استفاده از صفحه کلید فوق بمراتب راحتر از سایر موارد اشاره شده بوده خصوصا” در زمان ارسال E-mail است . اخیرا” برخی از مدل های PDA از تکنولوژی تشخیص صوت نیز استفاده می نمایند. در این مدل ها می توان با استفاده از میکروفن اطلاعات خود را بصورت صوتی وارد و توسط نرم افزار مربوطه عملیات تبدیل صوت به داده انجام خواهد شد.
دستگاههای ورودی و خروجی
کامپیوترهای PDA بگونه ای طراحی شده اند که تحت هر شرایطی قادر به استفاده از کامپیوترهای شخصی و یا Laptop باشند. مثلا” می توان اطلاعاتی را از کامپیوتر شخصی خود به PDA منتقل و یا اطلاعات را از PDA به کامپیوتر منتقل نمود. بنابراین یک PDA می بایست قادر به ارتباط با یک کامپیوتر شخصی باشد. مبادله اطلاعاتی بین PDA و PC اصطلاحا” data synchronization نامیده می شود. ارتباطات فوق در کامپیوترهای PDA از طریق پورت USB انجام می گیرد. علاوه بر استفاده از کابل ، بمنظور تبادل اطلاعات ، برخی از دستگاههای PDA دارای یک پورت مادون قرمز بوده که از امواج نوری برای تبادل اطلاعات بین یک کامپیوتر شخصی و PDA استفاده می شود. برخی دیگر از مدل های PDA از روش های بدون کابل برای تبادل اطلاعات استفاده می نمایند. استفاده کنندگان PDA بمنظور دریافت و یا ارسال e-mail می بایست از یک ISP که امکان “بدون کابل ” را نیز ارائه می دهد ، استفاده گردد. برخی دیگر از مدل های PDA دارای یک امکان جانبی بمنظور استفاده از مودم می باشند. امکان فوق بصورت جداگانه می بایست تهیه گردد.
نرم افزارهای کامپیوترهای شخصی و یا Laptop
بمنظور ارسال اطلاعات از دستگاه PDA به کامپیوتر های شخصی و بالعکس ، می بایست از نرم افزارهای خاصی نظیر : HotSync برای کامپیوترهای PDA که از سیستم عامل Palm OS و یا ActiveSync برای کامپیوترهائی که از سیستم عامل PocketPc استفاده می نمایند ، استفاده گردد. نرم افزار فوق می بایست بر روی هارد دیسک کامپیوتر شخصی نصب تا امکان اتصال PDA به کامپیوتر شخصی توسط یکی از روش های : کابل ، اشعه مادون قرمز ، بدون کابل و یا مودم فراهم گردد. با توجه به گسترش دستگاه های PDA شرکت های متعددی در سطح جهان اقدام به طراحی و پیاده سازی نرم افزارهای مختص این نوع از سیستم ها نموده اند.
قابلیت های PDA
دستگاههای PDA در ابتدا مشابه organizers رفتار می نمودند. آنها قادر به ذخیره آدرس ، شماره تلفن ، ثبت قرار ملاقات های روزمره و … بودند. دستگاههای PDA در حال حاضر نیز عملیات فوق را انجام می دهند. پس از گذشت مدت زمانی کوتاه دستگاههای PDA متحول و پتانسیل های متعددی در آنها ایجاد گردید. امروزه با استفاده از دستگاههای PDA می توان اقدام به ارسال و یا دریافت E-mail و یا بازیابی اطلاعات مورد نیاز از اینترنت ، نواختن موزیک ، مشاهده فیلم و بازیهای ویدئویی نمود. برخی از قابلیت های PDA بشرح زیر می باشند:
 مدیریت اطلاعات شخصی ( تمام مدل ها ) .
 ذخیره اطلاعات مربوط به تماس با دیگران شامل : نام ، آدرس ، شماره تلفن ، آدرس E-mail
 ایجاد لیست فعالیت های روزمره
 یاداشت نویسی
 دفترچه یاداشت
 ثبت زمان وتاریخ قرار ملاقات ها
 یادآوری قرار ملاقات
 برنامه ریزی پروژه ها
 ماشین حساب
 ارسال و دریافت e-mail ( برخی از مدل ها )
 استفاده از یک واژه پرداز ( برخی از مدل ها )
 پخش فایل های موزیک mp3 ( برخی از مدل ها )
 پخش فایل های فیلم MPEG ( برخی از مدل ها )
 دریافت اطلاعات دلخواه از اینترنت( برخی از مدل ها )
 بازیهای ویدئویی ( برخی از مدل ها )
 ارتباط با سایر دستگاه ها نظیر دوربین های دیجیتال ( برخی از مدل ها )

کامپیوترهای LapTop
Laptop یکی از انواع متفاوت کامپیوترهای موجود است . این نوع از کامپیوترها دارای قدرت محاسباتی و عملیاتی نظیر کامپیوترهای شخصی می باشند. با توجه به ویژگی های متعدد این نوع از کامپیوترها خصوصا” : قابلیت حمل، می توان آنها را در موارد متفاوت و بصورت فرامکانی استفاده کرد .

سیر تکاملی کامپیوترهای Laptop
اولین مرتبه ایده ایجاد یک کامپیوتر Laptop ، توسط شخصی با نام “Alen key” در سال ۱۹۷۰ مطرح گردید. در سال ۱۹۷۹ اولین کامپیوتر Laptop توسط “William Moggridge” طراحی گردید. کامپیوتر فوق دارای ۳۴۰ کیلوبایت حافظه بود. در سال ۱۹۸۳ ، توسط ” Gavilan compute ” یک Laptop با مشخصات زیر تولید گردید :
 ۶۴ کیلوبایت حافظه RAM ( امکان ارتقاء آن تا ۱۲۸ کیلوبایت وجود داشت )
 از سیستم عامل اختصاصی شرکت Gavilan استفاده می کرد( قابلیت استفاده از MS-DOS نیز وجود داشت ).
 ریزپردازنده ۸۰۸۰
 موس touchpad
 چاپگر قابل حمل
 وزن آن ۴ کیلوگرم و بهمراه چاپگر ۶/۴ کیلوگرم
کامپیوتر فوق دارای یک فلاپی درایو بود که با سایر فلاپی درایوهای موجود ، سازگار نبود.
در سال ۱۹۸۴ ، شرکت “اپل ” مدل Apple IIc را معرفی کرد. کامپیوتر فوق از لحاظ اندازه نظیر یک کامپیوتر notebook بود. سیستم فوق دارای یک ریزپردازنده ۶۵C02 ، یکصد وبیست و هشت کیلوبایت حافظه ، یک فلاپی درایو ۵٫۲۵ ، دو پورت سریال ، یک پورت موس ، یک کارت مودم و منبع تغذیه خارجی ، بود. وزن کامپیوتربدون در نظر گرفتن مانیتور، ۵ کیلوگرم بود. در کامپیوتر فوق از یک مانیتور نه اینچ تک رنگ و یا یک پانل اختیاری LCD استفاده می شد. . در ادامه و در سال ۱۹۸۶ ، شرکت IBM نمونه محصول خود را در این زمینه عرضه کرد. در سیستم فوق از ریزپردازنده ۸۰۸۰ ، ۲۵۶ کیلوبایت حافظه ، دو عدد فلاپی درایو ۳٫۵ اینچ ، یک LCD ، پورت های سریال و موازی و یک محل خاص برای یک مودم خارجی ، استفاده می گردید. کامپیوتر فوق بهمراه نرم افزارهای اختصاصی نظیر واژه پرداز ، دفترچه تلفن و … عرضه گردید. وزن سیستم فوق ۵٫۴ کیلوگرم و به قیمت ۳۵۰۰ دلار فروخته می گردید.
در ادامه شرکت های متعدد اقدام به تولید کامپیوترهای Laptop نمودند. امروزه این نوع از کامپیوترها دارای قابلیت ها ی فراوانی بوده که استفاده کنندگان مربوطه را در تمام سطوح راضی می نماید
کالبد شکافی کامپیوترهای Laptop
بمنظور آشنائی با عناصر تشکیل دهنده یک Laptop ، مدل Toshiba satellite Pro را بررسی خواهیم کرد. کامپیوترهای Laptop نظیر تمام کامپیوترهای دیگر، دارای یک ریزپردازنده است .ریزپردازنده مسئول انجام تمام عملیات در کامپیوتر است .

ریزپردازنده :
 دارای مجموعه ای از دستورات داخلی ذخیره شده در حافظه بوده و قادر به دستیابی به آنان است .
 قادر به دریافت دستورالعمل ها و یا داده از صrفحه کلید و یا دستگاههائی نظیر : موس ، Touchpad،trackbal و.. است .
 قادر به دریافت و ذخیره سازی داده از دستگاههای متفاوت ذخیره سازی نظیر : هارد دیسک ، فلاپی درایو ، CD درایو و..است.
 قادر به نمایش اطلاعات بر روی مانتیورهای متفاوت ( CRT و یا LCD ) است .
 قادر به ارسال داده برای چاپگر، مودم ، شبکه های کابلی و بدون کابل از طریق پورت های متفاوت است .
 انرژی خود را از باطری و یا برق شهری تامین می کند.
شکل زیر اجزای متفاوت یک Laptop را نشان می دهد.

یک Laptop دارای عناصر اصلی مشابه یک کامپیوتر شخصبی است . این عناصر عبارتند از :
 ریزپردازنده
 سیستم عامل
 حافظه
 درایو ( هارد ، فلاپی ، CD)
 پورت های ورودی و خروجی
 کارت صدا
در ادامه به تشریح عملکرد هر یک از عناصر فوق خواهیم پرداخت .
ریزپردازنده
ریزپردازنده بمنزله مغز یک Laptop است . ریزپردازنده مسئول و هماهنگ کننده انجام تمام عملیات در کامپیوتر بر اساس دستورالعمل های برنامه نویسی شده است . ریزپردازنده کامپیوترهای Laptop دارای ویژگی های خاص بمنظور مصرف پایین انرژی و حرارت می باشند. شکل زیر یک ریزپردازنده Intel 486 DX4 که در کامپیوترهای Laptop توشیبا استفاده شده است را نشان می دهد.

سیستم عامل
سیستم عامل مجموعه ای از دستورات نرم افزاری است که برای پردازنده فعالیت مربوطه را مشخص خواهد کرد. سیستم های عامل استفاده شده برای Laptop مشابه سیستم های عامل کامپیوترهای شخصی ( ویندوز ۹۸ ، ۲۰۰۰ ، XP مایکروسافت و سیستم عامل Mac OS ) است
حافظه
کامپیوترهای Laptop دارای حافظه های RAM و ROM می باشند. تراشه ROM شامل BIOS با عملکرد مشابه در یک کامپیوتر شخصی است . برنامه ها و داده ها در حافظه RAM مستقر می گردند. حافظه RAM استفاده شده در Laptop با سایر حافظه های مربوطه ( در کامپیوترهای شخصی ) دارای تفاوت هائی است . اندازه وشکل ماژول های حافظه از مهمترین تفاوت های موجود می باشند. تولید کنندگان کامپیوترهای Laptop می بایست کامپیوترهای کوچکتری ( از لحاظ اندازه ) نسبت به کامپیوترهای شخصی ، تولید نمایند. بنابراین طبیعی است که ماژول های حافظه در آنها متفاوت باشد. اکثر تولیدکنندگان از استاندارد SODIMM)Small Outline Dual Inline Memory Module ) استفاده می نمایند. اغلب کامپیوترهای Laptop می بایست دارای حداقل ۶۴ مگابایت حافظه بمنظور اجرای سیستم عامل و سایر نرم افزارهای کاربردی باشند. در برخی از کامپیوترهای Laptop امکان ارتقاء حافظه نیز وجود دارد. در چنین مواردی از یک Access Panel استفاده و آن را به تراشه حافظه اضافی متصل می نمایند.

درایوها
در کامپیوترهای Laptop از دستگاههای ذخیره سازی متعددی استفاده می شود. تمام کامپیوترهای Laptop دارای یک هارد دیسک داخلی با ظرفیت بین شش تا بیست گیگابایت می باشند. با اینکه هارد دیسک های استفاده شده در کامپیوترهای laptop دارای عملکردی مشابه با هارد دیسک های موجود در کامپیوترهای شخصی می باشند ، ولی ظرفیت و تنوع هارد دیسک های قابل استفاده در Laptop نسبت به کامپیوترهای شخصی بمراتب کمتر است . ( حق انتخابی کمتری در رابطه با انتخاب ظرفیت هارد دیسک دلخواه وجود دارد ) .

اغلب کامپیوترهای Laptop دارای انواع خاصی از سیستم های ذخیره سازی Removable نظیر : فلاپی دیسک ، دیسک های ZIP ، دیسک های فشرده (CD) و DVD می باشند. در این راستا سه رویکرد متفاوت وجوددارد :
 برخی دارای بیش از یک محل برای استفاده از دیسک درایوها می باشند.
 برخی دارای صرفا” یک محل بوده و می توان دیسک درایوها را در زمان نیاز جایگزین نمود.( سیستم خاموش ، سیستم روشن )
 برخی دارای درایوهای داخلی نبوده و تمام دستگاهها بصورت خارجی به سیستم متصل می گردند.
پورت های ورودی و خروجی
کامپیوترها نیازمند ارتباط با دستگاههای متفاوت نظیر : چاپگر ، مودم و شبکه می باشند. کامپیوترها قادر به ارسال و دریافت اطلاعات از طریق پورت های متفاوت ورودی و خروجی می باشند. پورت های فوق بصورت سریال ، موازی و یا USB می باشند.

برخی از کامپیوترهای Laptop ، علاوه بر پورت ها، دارای اسلات های اضافی برای کارت های PCMCIA ( نوع اول و دوم ) و یا کارت های PC می باشند. کارت های فوق بمنظور افزایش حافظه ، نصب یک مودم ، کارت شبکه و … استفاده گردند.

کارت صدا
اغلب کامپیوترهای Laptop دارای کارت صدا و بلندگو بمنظور پخش موزیک و … می باشند. کیفیت بلندگوهای همراه با کامپیوترهای laptop در اغلب موارد مشابه بلندگو کامپیوترهای شخصی نمی باشد.

کامپیوترهای Laptop دارای تفاوت هائی با کامپیوترهای شخصی می باشند. مهمترین این موارد عبارتند از :
 منبع تغذیه
 نمایشگر
 دستگاه ورودی
 اتصالات docking
در ادامه به تشریح عملکرد هر یک از عناصر فوق خواهیم پرداخت .
منبع تغذیه
کامپیوترهای Laptop دارای قابلیت استفاده از برق شهری می باشند. بدین منظور از آداپتورهای خاصی استفاده می گردد. یکی از خصایص بارز کامپیوترهای Laptop ، قابل حمل بودن آنها است . بدین منظور امکان استفاده از باطری در آنها پیش بینی شده است . تمام کامپیوترهای Laptop دارای باطری قابل شارژ می باشند. عمرمفید باطری به نوع باطری و نوع استفاده از سیستم بستگی دارد . کامپیوترهای Laptop دارای مدل های دیگری از باطری بمنظور نگهداری اطلاعات موجود در حافظه CMOS می باشند.

نمایشگر
تمام کامپیوترهای Laptop دارای یک نوع خاص از صفحات نمایشگر LCD می باشند. این نوع صفحات نمایشگر دارای ویژگی های زیر می باشند :
 ۱۲ تا ۱۵ اینچ
 سیاه و سفید ( ۱۶ مقیاس متفاوت برای خاکستری) و یا رنگی ( ۶۵٫۵۳۶ )
 بصورت Passive و یا Active می باشند ( نمایشگرهای Active دارای شفافیت بیشتر و برای مطالعه مناسبتر می باشند)
 Reflective و یا Backlit می باشند( صفحات Backlit برای استفاده در نور پایین مناسب می باشند )

دستگاه ورودی
در کامپیوترهای شخصی بمنظور ورود اطلاعات از صفحه کلید و یا موس استفاده می شود. در کامپیوترهای Laptop از دستگاههای ورودی متفاوتی استفاده می شود. در این راستا سه گزینه وجود دارد :
 Trackball . با چرخش گوی ، امکان حرکت Cursor بر روی نمایشگر LCD فراهم می گردد.
 TrackPoint .با فشردن انگشتان دست بر روی نقطه مورد نظر ،امکان حرکت Cursor فراهم می گردد.

 TouchPad . با حرکت دست بر روی Pad امکان حرکت Cursor فراهم می گردد.

سیستم Docking
اغلب کاربران در زمان استفاده از کامپیوترهای Laptop دارای مشکلاتی در زمینه صفحه نمایشگر( اندازه کوچک آن ) و یا صفحه کلید ( صفحه کلید کوچکتر از یک صفحه کلید استاندارد است ) می باشند ، بمنظور استفاده راحت تر کامپیوترهای Laptop در مواردی که از آنان بصورت Desktop استفاده می گردد ، Docking station مطرح شده است . سیستم فوق دارای چندین دستگاه جانبی ( مانیتور بزرگ ، صفحه کلید بزرگ ، موس ، چاپگر و دیسک درایو ) متصل شده است . در چنین حالتی می توان Laptop را به Staion مربوطه متصل و از آن بعنوان یک کامپیوتر رومیزی استفاده کرد.در این حالت صرفا” از یک اتصال در Laptop استفاده می شود. اغلب کامپیوترهای Laptop دارای اتصالات Docking می باشند.

 

یک نظر بگذارید

دسته‌ها

اين سايت را حمايت مي کنم