وبلاگ
سخت افزار⚡️سخت افزار چیست ⚡️ معرفی سخت افزار کامپیوتر
سخت افزار کامپیوتر یا به انگلیسی Hardware، به اجزای فیزیکی تشکیل دهنده یک کامپیوتر گفته می‌شود. درواقع هر جزئی از کامپیوتر که شما بتوانید به آن دست بزنید، یک سخت افزار است که هرکدام ازآن‌ها نقش مهمی در کارایی سیستم دارند. سیستم‌های کامپیوتری را می‌توان بر اساس نوع سخت‌افزار آن‌ها و ویژگی‌هایشان، مورد بررسی قرار داد. درادامه به انواع سخت افزار کامپیوتر و معرفی آن‌ها نیز می‌پردازیم.
معرفی انواع سخت افزار کامپیوتر
همان‌طور که اشاره شد، هر کامپیوتر متشکل از اجزای سخت افزاری ثابت و کارآمد می‌باشد. سخت افزار ها به دو نوع سخت افزار داخلی(Internal Hardware) و سخت افزار خارجی( External Hardware) تقسیم می‌شوند. به طور کلی می‌توان گفت سخت افزار های داخلی، اجزای ضروری برای عملکرد صحیح کامپیوتر هستند؛ در حالی که سخت افزار های خارجی به منظور اضافه شدن امکانات یا بهبود عملکرد، به کامپیوتر متصل شده اند. در ادامه به بررسی مهم ترین و ضروری ترین سخت افزار های کامپیوتر می‌پردازیم.
سخت افزار های داخلی :
مادربورد، بورد اصلی کامپیوتر
CPU، مغز هوشمند کامپیوتر
RAM، حافظه‌ی الکترونیکی موقت
حافظه کش (Cache)، حافظه نهان در پردازنده ها
منبع تغذیه، Power یا PSU
کارت گرافیک (GPU)
هارد، محلی برای ذخیره اطلاعات
DVD-ROM، بازیابی و ذخیره اطلاعات
BIOS
کارت صدا
- سخت افزار های خارجی :
- کیس یا جعبه کامپیوتر
موس (Mous)
صفحه کلید (Keyboard)
صفحه نمایش (Monitor)
بلندگو (Speaker)
سخت افزار های داخلی
در ابتدا به معرفی سخت افزار های داخلی یا Internal ،که حیاتی ترین بخش های کامپیوتر هستند، می‌پردازیم.
مادربورد چیست؟ بورد اصلی کامپیوتر
مادربودر، مین بورد یا برد سیستم، مهمترین بخش از سخت افزار کامیپوتر است. این برد تمام ارتباطات بین اجزای مختلف را فراهم می‌کند و به‌عنوان یک مدار برای سیستم‌های کامپیوتری تعریف می‌شود. این بورد حداقل شامل چند واحد پردازش مرکزی است و درواقع فعالیت اصلی پردازشی برروی آن انجام می‌شود. اگرچه ممکن است اجزای دیگر که به این برد متصل شده‌اند، دارای میکروپروسسور (پردازشگر کوچک) خودشان باشند.
دقت کنید که اجزای خارج از مادربورد مانند موس، کیبورد و ... توسط درگاه‌های اتصال و با کابل به این برد متصل می‌شوند و مادربورد به آن‌ها سرویس می‌دهد. (درادامه درباره‌ی این درگاه‌های اتصال توضیح داده خواهد شد)
ایسوس، گیگابایت، اینتل و ... از سازندگان اصلی مادربردها هستند. نسخه کنونی مادربردها DDR4 می‌باشد که از نسل جدید و پیشرفته پشتیبانی می‌کنند. برای شناسایی تراز مادربرد خود کافی است نرم افزار CPU-Z را نصب کنید و از قسمت Mainboard میزان حجم مادربرد خود را مشاهده کنید. همچنین درهنگام استفاده یا خرید مادربورد، با توجه شود که این برد، از چه سخت‌افزارهایی پشتیبانی می‌کند و دارای چه درگاه‌هایی برای ارتباط است.
Cpu، پردازنده یا مغز هوشمند کامپیوتر
یکی از انوع سخت افزار کامپیوتر که در بسیاری از کتب مرجع، از cpu باعنوان قلب کامپیوتر یاد می‌شود اما بااین حال، مغز کامپیوتر نیز لقب خوبی برای این آی‌سی پرکاربرد است. cpu مخفف Central Processing Unit یا واحد پردازش مرکزی است. واحدی که تمام سرویس‌ها و خواسته‌های کاربران کامپیوتر، توسط این آن مدیریت می‌شود. به‌عنوان مثال وقتی برروی یکی از دکمه‌های کیبورد کامپیوتر ضربه‌ای وارد کنید، یک فرمان به cpu ارسال می‌شود و cpu به درخواست شما رسیدگی می‌کند. سرعت ساعت یا clock speed نشان‌دهنده سرعت یک پردازنده برای ارائه خدمات و اجرای دستورات است که برحسب گیگاهرتز (GHZ) سنجیده می‌شود. این پارامتر فرکانس ساعت cpu را نشان می‌دهد و هرچه این عدد بزرگ‌تر باشد، به معنای سریع‌تر بودن cpu هاست.
همچنین یک پارامتر مهم در cpu ها به‌عنوان تعداد هسته شناخته می‌شود. cpuهای چند هسته‌ای قابلیت اجرای دستورات را به‌صورت موازی دارا می‌باشند که این باعث سرعت چند برابری سیستم‌ها می‌شود و البته بالابردن تعداد هسته‌ها در cpu از یک حدی بیشتر، تأثیر به‌سزایی درسرعت ندارد و از راه‌کارهایی مانند پایپ لاین در معماری کامپیوتر استفاده می‌شود.
همچنین یک پردازنده دارای واحدهای زیر می‌باشد :
- واحد محاسبه و منطق : این واحد عملیات محاسباتی (ضرب، جمع، تفریق، تقسیم)، عملیات مقایسه (کوچکتر و بزرگ‌تر بودن یک عدد) و عملیات منطقی (And، or و ...) را انجام می‌دهد.
- حافظه ثبات : ثبات‌ها یا رجیسترها برای ذخیره‌سازی موقت اطلاعات به‌کار می‌روند. هر cpu شامل تعدادی ثبات برای ذخیره‌سازی موقت دیتا می‌باشد.
- واحد کنترل : این واحد وظیفه‌ی کنترل دریافت داده‌ها از واحد ورودی، کنترل عملیات داخلی CPU و کنترل ارسال اطلاعات به واحد خروجی می‌باشد.
- حافظه سریع : حافظه سریع یا حافظه کش، یکی از راه‌های افزایش سرعت cpuهاست که در ادامه آن‌را شرح می‌دهیم.
حافظه رم چیست؟ (RAM)، حافظه‌ی الکترونیکی موقت
حافظه RAM که یکی از انواع حافظه اصلی کامپیوتر و مخفف Read Access Memory است، یک حافظه‌ی موقت و بسیار مهم در سخت افزار کامپیوتر است. این حافظه در اسلات‌های حافظه و در مادربورد تعبیه شده است. کاربرد اصلی این حافظه‌ها در هنگام پردازش اطلاعات است. هنگامی که شما یک برنامه را در سیستم خود باز کنید، تمام فرآیندهای این برنامه درون حافظه رم قرار گرفته و cpu فرآیندهای درون این حافظه را اجرا می‌کند. بنابراین cpu تمام اطلاعات اجرایی خودرا از این حافظه موقتی دریافت می‌کند. همان‌طور که اشاره شد، حافظه رم یک حافظه موقتی که با خاموش شدن سیستم، تمام اطلاعات درون آن از بین می‌رود.
هرچه حافظه‌ی رم شما بیشتر باشد، برنامه‌های بیشتری را می‌توان درون آن قرار داد. به همین خاطر هرچه برنامه‌ی شما سنگین‌تر باشد، به حافظه‌ی رم بیشتری برای اجرا احتیاج دارد.
حافظه‌ی رم کندترین جزء در مادربورد است که این کند بودن به‌دلیل خازن‌های استفاده شده درون این حافظه است. صنعت امروزه در تلاش برای بالابردن سرعت این حافظه‌هاست و با ایده‌هایی مانند استفاده از حافظه Cache یا حافظه کش باعث افزایش سرعت اجرای دستورات می‌شود.
حافظه Cache، حافظه نهان در پردازنده ها
حافظه نهان یکی دیگر از سخت افزارهای کامپیوتر است و ایده‌ای برای افزایش سرعت دستیابی به اطلاعات است. این حافظه‌ها از نوع SRAM و بسیار سریع‌تر از RAM هستند (حافظه‌های رم از نوع DRAM هستند).
اطلاعات اجرایی از هارد اصلی که بسیار حافظه‌ی کندی است، به RAM منتقل می‌شود، اما به‌دلیل سرعت بسیار بالای cpu، حافظه‌ی RAM هم بسیار کند محسوب می‌شود و برای رفع این مشکل از حافظه‌های کش استفاده می‌شود.
حال کاربرد این حافظه را با مثالی در دنیای واقعی بررسی می‌کنیم. فرض کنید که یک نفر قصد رفتن به کتابخانه و دریافت چندین کتاب را دارد. این فرد به کتابخانه می‌رود و یک کتاب را دریافت می‌کند و کتابخانه را ترک می‌کند. این فرد بعد اتمام خواندن این کتاب، نیاز دارد که کتابی دیگر را تهیه کند. برای تهیه کتاب دیگر، باید مجددا به کتابخانه مراجعه کند که این‌کار وقت زیادی از این فرد را در راه کتابخانه تلف می‌کند. بهترین ایده این است که درهنگام تهیه اولین کتاب، چندین کتاب دیگر که بعدا به آن‌ها احتیاج دارد را تهیه کند. این کار باعث می‌شود که هنگام اتمام یک کتاب، مجددا به کتابخانه مراجعه نکند و باعث صرفه‌جویی در وقت شود.
cpu نیز هنگام اجرای دستورات موجود در RAM، مقداری از این دستورات را به حافظه کش که نزدیک cpu است منتقل می‌کند (درواقع یک بلاک را که حاوی چندین دستور است را به کش منتقل می‌کند) و بار بعد که هدف اجرای آن دستورات را داشته باشد، درصورت وجود این دستورات در کش، دیگر به حافظه‌ی RAM رجوع نمی‌کند و آن دستور را از کش دریافت می‌کند که این باعث افزایش سرعت بسیار زیادی در اجرای دستورات خواهد شد. به‌عنوان مثال اگر سرعت دستیابی به اطلاعات رم 100ns باشد، سرعت دستیابی به اطلاعات موجود درکش، در حد 1ns خواهد بود. بنابراین اگر دستورات خواسته شده توسط cpu، در کش موجود باشد، سرعت دستیابی به اطلاعات آن دستور افزایش می‌یابد. اما مشکلی که دراینجا وجود دارد، این است که نمی‌توان حافظه‌های کش را به بزرگی حافظه رم و در حد گیگابایت ساخت، زیرا این‌کار مشکلاتی از قبیل قیمت بالا و همچنین پایین آمدن سرعت به‌وجود می‌آورد. بنابراین حافظه‌های کش موجود در سیستم‌ها بسیار کوچکتر از حافظه‌های رم هستند و بنابراین نمی‌توان تمام اطلاعات موجود در رم را به کش منتقل کرد. بااین حال اگر حافظه‌ی کش پر شود، برای اجرای دستورات بعدی، مقداری از دستورات درون کش پاک شده و برای دسترسی به این اطلاعات حذف شده، cpu باید مجددا به رم رجوع پیدا کند. مشاهده شد که حافظه کش یکی از مهمترین انواع سخت افزار کامپیوتر محسوب می‌شود.
منبع تغذیه، Power یا PSU
PSU مخفف Power Supply Unit و به معنای واحد تأمین تغذیه است. منبع تغذیه یکی دیگر از سخت افزارهای کامپیوتر است که وظیفه‌ی تأمین انرژی الکتریکی در اجزای مختلف کامپیوتر را دارد. بدون وجود این منبع تغذیه، اجزای شما هیچ عملی را نمی‌توانند انجام دهند. این منبع، درواقع برق شهر که یک برق Ac و دارای ولتاژ 220 ولت است را به برق DC (اجزای کامپیوتر به این نوع برق احتیاج دارند) در ولتاژهای مختلفی تبدیل می‌کند.
PSU به‌صورت یک جعبه درون کیس تعبیه شده است. این منابع درواقع منابع سوئیچینگ هستند و معمولا ولتاژهای 5، 5-، 12، 12-، 3.3 را با جریان‌های در حدود 5آمپر تولید می‌کنند. همچنین این منابع دارای یک خنک‌کننده درون خود هستند که علاوه بر خنک کردن خود، جریان هوا را درکیس برقرار می‌کنند.
کارت گرافیک، GPU
کارت گرافیک نوعی دیگر از پردازنده‌هاست. این سخت افزار کامپیوتر با عناوین کارت ویدئو، آداپتور ویدئو، آداپتور گرافیک، آداپتور نمایشگر و ... از آن صحبت می‌شود. این کارت وظیفه‌ی پردازش داده‌های گرافیکی مانند رنگ، تصاویر دو بعدی و سه بعدی، ویدئوها و نمایش آن‌ها برروی نمایشگرها را برعهده دارد. کارت گرافیک از تعداد بسیار زیادی هسته تشکیل شده است که بتواند موازات دراجرای دستورات را افزایش دهد. به همین دلیل برای اجرای برنامه‌های گرافیکی مانند بازی‌ها و نرم‌افزارها و ...، گرافیک وارد عمل می‌شود و آن‌هارا پردازش می‌کند. خروجی و ورودی‌های کارت گرافیک‌ها به چند شکل DVI ،HDMI و VGI تقسیم بندی می‌شوند. کارت گرافیک‌های Intel بیشتر در زمینه نرم‌افزارها طراحی می‌شوند و کارت گرافیک‌های AMD Redon بیشتر در زمینه بازی‌های پیشرفته (گیمینگ) استفاده می‌شوند.
هارد دیسک، محلی برای ذخیره اطلاعات
هارد دیسک یا به اختصار HDD (Hard Disc Drivers)، یکی دیگر از انواع سخت افزار کامپیوتر و دستگاه ذخیره ساز اطلاعات به‌صورت الکترومکانیکی است که سیستم‌عامل، نرم‌افزارها و داده‌ها در آن ذخیره می‌شوند. ذخیره‌سازی دیتا دراین هاردها به‌صورت مغناطیسی صورت می‌گیرد که دارای بشقاب‌های گردان با سرعت بالا و پوشیده شده از مواد مغناطیسی هستند. این بشقاب‌ها یا پلاترها (Platters) با هدهای مغناطیسی (این هدها برروی بازوی محرک قرار می‌گیرند) جفت می‌شوند و عمل نوشتن و خواندن برروی صفحه را انجام می‌دهند. شکل زیر نمایی از هارد دیسک را نشان می‌دهد :
همان‌طور که مشاهده می‌کنید، پلاتر و بازوی مغناطیسی، نقش اصلی در ذخیره سازی و دریافت اطلاعات را برعهده دارند. همچنین این حافظه دارای بخش‌های دیگری به شرح زیر می‌باشد :
- Actuator : این قسمت را می‌توان مغز هارد نامید که وظیفه‌ی کنترل قسمت‌های مختلف را دارد.
- Actuator Arm : مرکزی ترین نقطه هارد است که به بازوی مغناطیسی متصل است.
- Spindle : از طریق این قسمت، هدها می‌توانند داده و اطلاعات را برروی نقاط مختلف هارد بخوانند یا بنویسند.
هاردها به دودسته HDD و SSD تقسیم بندی می‌شوند. هاردهای HDD قابل استفاده برای کاربران عادی است که نیازی به سرعت بالا ندارند اما هاردهای SSD برای کاربرانی است که نیاز به سرعت بالا در اجرای نرم‌افزارها دارند. هاردهای SSD جهت پردازش اطلاعات در سیستم‌عامل‌ها با بالاترین سرعت استفاده می‌شوند.
هارد SSD
Solid-State Drive یا به اختصار ssd یکی از سخت افزارهای کامپیوتر که با هدف دسترسی سریع به اطلاعات ذخیره شده، طراحی شده است. این هاردها جایگزینی برای هارد دیسک‌های سنتی هستند. اگرچه از نظر ظاهری تقریبا شبیه به هارددیسک‌های سنتی هستند اما هیچ قطعه‌ی متحرکی درون خود ندارند و همین باعث افزایش سرعت، مصرف انرژی کمتر و قابلیت اطمینان بیشتر در این هاردها شده است. بااستفاده از این هاردها، می‌توانید اطلاعات ذخیره شده و ثابت در هارد مانند نرم‌افزارها، سیستم‌عامل و ... را سریع‌تر به اجرا برسانید.
DVD-ROM، بازیابی و ذخیره اطلاعات
این مدل از سخت افزار کامپیوتر، وظیفه بازیابی و ذخیره داده‌ها را برروی دیسک‌های نوری مانند dvd، cd، bd را برعهده دارند. DVD-ROM ها به مادربورد متصل هستند و می‌توانند اطلاعات زیادی را توسط آن دریافت و ذخیره سازی کنند و همچنین برق خودرا از پاور کامپیوتر دریافت می‌کنند. همچنین توسط نرم‌افزارهایی مانند Nero و ImgBurn می‌توان فایل‌هایی از قبیل موسیقی، فیلم و ... را از طریق DVD-ROM برروی دیسک‌های نوری آپلود کرد. امروزه DVD-ROMهای خارجی با نام slim portable توانسته‌اند جای DVD-ROMهای داخلی را بگیرند.
