کارگاه کامپیوتر

1. دانشگاه جامع علمی کاربردی جهاد دانشگاهی اهواز کارگاه کامپیوتر محمد ديانت Dianat.ir info@dianat.ir

2. آشنايي با مفاهيم اوليه

4. چرتكه بسيارى از دانشمندان و تاريخ شناسان كامپيوتر،چرتكه را كه يكى از وسايل محاسباتى اوليه بوده به عنوان نياى كامپيوتر مى شناسند.اين ابزار دست كم تا قرن شانزدهم ميلادى در سراسر جهان پيشرفته ترين وسيله محاسباتى محسوب مى شد.اختراع چرتکه در حدود 5000 سال قبل ازمیلاد مسیح بوده است که آنرا به چینی ها نسبت می دهند. جى ناپير يك اسكاتلندى با نام جي ناپيركه موفق به طراحى مكانيكى براى ضرب و تقسيم شد، نظراتش مبناى طراحى جدول هاى لگاريتمى شد كه تا امروز هم كاربرد دارد. البته در حقيقت مدت ها قبل از ناپيرخوارزمى دانشمند شهير ايرانى، ناخودآگاه، اساس و پايه برنامه ريزى كامپيوتر ها را ابداع كرد.به پاس خدمات شايان وى به مبناى برنامه نويسى الگوريتم (واژه لاتينى شده الخوارزمى) گفته مي شود. از چرتكه تا ربات

5. در اواسط قرن هفدهم ميلادى توسط پاسكال ساخته شد كه قادر به جمع و تفريق رياضى بودبيش از صد سالطول كشيد تا اعمال ضرب و تقسيم را به ماشين پاسكال اضافه كنند . دستگاهی که بلز پاسکال در سال ۱۶۴۲ ساخت اولین تلاش در راه ساخت دستگاه‌های محاسب خودکار بود.پاسکال آن دستگاه را که پس از چرتکه دومین ابزار ساخت بشر بود، برای یاری رساندن به پدرش ساخت.پدر وی حسابدار دولتی بود و با کمک این دستگاه می‌توانست همه اعدادشش رقمی را با هم جمع و تفریق کند. لایب نیتز با افزودن چند چرخ دنده به ماشین پاسکال ماشینی ساخت که میتوانست ضرب وتقسیم را هم انجام بدهد وآن را (ماشین حساب) نامید. لایبنیتز ریاضیدان آلمانی نیز از نخستین کسانی بود که در راه ساختن یک دستگاه خودکار محاسبه کوشش کرد.او در سال ۱۶۷۱ دستگاهی برای محاسبه ساخت که کامل شدن آن تا ۱۹۶۴ به درازا کشید.همزمان در انگلستان ساموئل مورلند در سال ۱۶۷۳ دستگاهی ساخت که جمع و تفریق و ضرب می‌کرد. اولين ماشين محاسباتى

6. در سال ۱۸۳۰ چارلز بابيج انگليسى «ماشين تحليلى» را طراحى كرد و در سال ۱۸۵۵ در نمايشگاه پاريس آن را به نمايش گذاشت.گرچه بابيج هرگز نتوانست ماشين خود را تكميل كند اما اولين گام هاى جسورانه را در اين راه برداشته بود و به همين خاطر او را پدر علم كامپيوتر هاى امروزى مى دانند. چارلز بابیج ماشینی برای محاسبه چند جمله ای ها ابداع کرد که آن را ماشین تفاضلی نامیدند وسپس به فکر ساخت وسیله ی محاسباتی کاملتری افتاد که می شد به آن برنامهداد این ماشین شباهت فراوانی به کامپیوترهای امروزی داشت وبه همین دلیل نام بابیج به عنوان پدرکامپیوتر در تاریخ باقی مانده است. در قرن هجدهم میلادی هم تلاش‌های فراوانی برای ساخت دستگاه‌های محاسب خودکار انجام شد که بیشترشان نافرجام بود.سرانجام در سال ۱۸۷۵ میلادی استیفن بالدوین نخستین دستگاه محاسبه را که هر چهار عمل اصلی را انجام می‌داد، به نام خود ثبت کرد. ماشين تحليلى

7. اولين كامپيوتر آنالوگ درست صد سال بعد در سال ۱۹۳۰ وانوار بوش اولين كامپيوتر آنالوگ را در آمريكا ساخت كه اين كامپيوتر در جنگ جهانى دوم براى كمك به هدف گيرى سلاح هاى نظامى مورد استفاده قرار گرفت. اولين كامپيوتر ديجيتال (صفر و يكى) جهش عظيم بعدى در زمينه ساخت كامپيوتر در سال ۱۹۴۴ و با ساخت اولين كامپيوتر ديجيتال (صفر و يكى) روى داد.نام اين كامپيوتر مارك ۱توسط كمپانى مشهور IBM (هرمان هالريث – در آمارگيري امريكا ) ساخته شده بود.

8. انياك كامپيوتر مشهور بعدي فقط دو سال زمان طراحى و ساخت برد و توسط دو مهندس از دانشگاه پنسيلوانيا (ماكلي –آكرت - محاسبه زمان انفجار -پنتاگون صنايع نظامي امريكا) ارائه شد.نام اين غول ۳۰ تنى كه ۱۷ متر مربع سطح را مى پوشاند «انياك» بود و براى اولين بار در فناورى ساخت آن از لامپ خلأ استفاده شد.جالب اينجاست كه تا آن زمان كامپيوتر ها فاقد هرگونه حافظه بودند. در سال ۱۹۴۷ جان ون نيومن ايده واحدى براى نگهدارى دستورات (كه امروزه حافظه خوانده مي شود) را مطرح و عملى كرد.

9. سرعت دقت سخت‌كوشي و خستگي ناپذيري ظرفيت بالاي حافظه و دسترسي سريع قابليت انعطاف يا تغيير پذيري ويژگي‌ها و امتيازات كامپيوتر

10. نسل اول از سال 1945 تا سال 1955 نسل دوم از سال 1955 تا سال 1965 نسل سوم از سال 1965 تا سال 1975 نسل چهارم از سال 1975 تا سال 1990 نسل پنجم از سال 1990 به بعد نسل‌هاي كامپيوتر

11. معماري: • لامپ های خلاء • تک پردازنده • حافظه های رله ای • محاسبات منحنی ثابت • نرم افزار : • استفاده از زبان اسمبلی • سیستم های تک کاربره • بدون استفاده از زیر روالهای برنامه ریزی شده I/O • نمونه : IAS و MARK 1 و IBM 701 ویژگی های کلی کامپیوتر های نسل اول:

12. معماري: • استفاده از ترانزیستور به جای لامپ خلاء • محاسبات ممیز شناور • حافظه های مغناطیسی • طراحی IOP • نرم افزار : • استفاده از زبانهای سطح بالا • استفاده از کامپایلر ها • استفاده از توابع کتابخانه ای • پردازش گروهی • نمونه: UNIVAC LARC و CDC 1604 و IBM 7090 ویژگی های کلی کامپیوتر های نسل دوم:

13. معماري: • استفاده از مدارات مجتمع small scale integrate يا SSI • استفاده از ریز برنامه ریزی micro programming • استفاده از pipe lining • استفاده از حافظه cache • نرم افزار: • برنامه های چند کاربره • سیستم عامل اشتراک زمانی time sharing • پردازش هم زمان چند برنامه • نمونه : pdp-8 و cdc 6600 و IBM 360 و IBM 370 ویژگی های کلی کامپیوتر های نسل سوم:

14. معماري: • استفاده از مدارات مجتمع VLSI • استفاده از حافظه های نیمه هادی • طراحی چند کاربره • مالتی کامپیوتر ها • نرم افزار: • سیستم عامل های چند پردازنده ای • کامپایلر های هوشمند • زبانهای برنامه نویسی مختلف • محیط های برنامه نویسی موازی • نمونه : VAX 9000 و Carry X-MP و IBM 3090 ویژگی های کلی کامپیوتر های نسل چهارم:

15. معماري: • استفاده از مدارات مجتمع ultra VLSI • استفاده از پردازنده های VHSIC • استفاده از پردازنده های 64 بیتی با فرکانس بالا • نرم افزار : • پردازش موازی بیشتر • پردازش های آنسکرون • مثال: TMC CM-5 و Carry MMP و Intel paragon ویژگی های کلی کامپیوتر های نسل پنجم:

16. کاهش حجم کاهش وزن کاهش هزینه افزایش کارایی افزایش سرعت بهبود نسبت هزینه به کارایی نکات مهم در روند رشد سیستم های کامپیوتری

17. کامپیوترهای قیاسی (Analog) این کامپیوتر ها داده هایی را اندازه گیری می کندکه از نظر مقدار به صورت پیوسته تغییر میکنند مانند: سرعت،حرارت،جریان آب و... . این رایانه ها با کمیت های فیزیکی پیوسته سو کار دارند و اطلاعات یک محیط فیزیکی را به اعداد و ارقام تبدیل نموده و مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند. کامپیوترهای عددی(Digital) کامپیوتری که در آن عملیات بر اساس دو یا چند حالت منفضل انجام می گیرد ، کامپیوتر دیجیتالی گفته می شود .کامپیوتر های عددی باینری دو حالت دارند، روشن وخاموش منطقی یا صفرو یک که  باترکیبات  مختلف معرف انواع اطلاعات هستند.به عبارت دیگر در کامپیوتر های دیجیتالی که بر اساسدودویی (binary) کار می کنند، تمام اطلاعات با استفاده از مجموعه ای از دو رقم 0و1 کدبندی میشود. کامپیوترهای پیوندی(Hybrid) کامپیوتری که از مدار های دیجیتالی و آنالوگ ساخته شده است.به عبارت دیگر برخی از قسمتهای آنبا استفاده از مقادیر پیوسته وبرخی قسمتهای آن با استفاده از مقادیر گسسته یا دیجیتالی کار میکند.بیشتر کامپیوترهای صنعتی از این نمونه هستند.برای مثال در هنگام کنترل درجه حرارت، دستگاهی که به صورت مستقیم حرارت را اندازه گیری میکند، دستگاهی آنالوگ میباشد و پس از اندازه گیری وتبدیل مقدار درجه حرارت به باینری ، آنرا در اختیار قسمت دیجیتال جهت پردا زش قرار میدهد.

18. سخت افزار • نرم افزار • ميان افزار • داده • پردازش • اطلاعات آشنايي با مفاهيم

19. ريز كامپيوتر • روميزي • كيفي يا روپايي • كامپيوتر دستي • همكار ديجيتال شخصي • كامپيوتر كوچك • كامپيوتر بزرگ • ابر كامپيوتر انواع كامپيوتر

20. انواع كامپيوتر

21. سخت افزار

22. قسمت هاي اصلي كامپيوتر شخصي

23. ريزپردازنده • واحد حساب و منطق (ALU) • واحد كنترل (CU) • حافظه ثبات (Register) • حافظه پنهان‍(Cache)

24. آشنايي با حافظه و كاربردهاي آن

25. آشنايي با انواع حافظه اصلي • حافظه RAM • حافظه ROM • ROM • PROM • EPROM • E2PROM • حافظه پنهان ‍‍Cache

26. آشنايي با انواع حافظه جانبي Auxiliary Memory • ديسك نرم (Floppy Disk) • ديسك سخت (Hard Disk) • ديسك سخت داخلي Internal • ديسك سخت خارجي External • ديسك فشرده (CD) • ديسك ويديويي ديجيتال (DVD) • ديسك نوري (Optical Disk) • نوار(Tape) • زيپ ديسك (Zip Disk)

27. ديسك لرزان يا ديسك نرم • از يک نوع پلاستيک نازک که با اکسيد آهن آغشته شده است استفاده می گردد. • اکسيد فوق از نوع ”فرومانيتيک“ بوده و اگر  تحت تاثير يک ميدان مغناطيسی قرار گيرد،  قادر به نگهداری ( ذخيره ) دائم اطلاعات خواهد بود. • قابليت ضبط اطلاعات را دارا می باشند. • قابليت پاک کردن اطلاعات و استفاده مجدد را دارا می باشند. • ارزان قيمت بوده و بسادگی قابل استفاده می باشند. • ۱٫۴۴ مگابایت حجم دارد

28. سكتور (قطاع) Sector شيار n Track n شيار 0 Track 0 ديسك لرزان يا ديسك نرم

29. هد خواندن و نوشتنهد  در دو طرف ديسکت وجود داشته و حرکت آنها در طول ديسکت با يکديگر خواهد بود .از هد های يکسان برای خواندن و نوشتن استفاده می گردد. موتور درايو يک موتور بسيار کوچک با توان چرخش  300 تا 360 دور در دقيقه موتور Stepperوظيفه موتور فوق ، استقرار هد خواندن و نوشتن در محل شيار مورد نظر است. فريممکانيکالسيستم فوق شامل يک برابرکننده بوده  که پنجره کوچک حفاظت( قاب فلزی موجود بر روی فلاپی ديسک ) را برروی ديسکت باز نموده تا بدين طريق امکان تماس هد  خواندن و نوشتن دردو طرف سطح ديسک فراهم گردد. بردمدارالکترونيکیبرد فوق شامل تمام عناصر الکترونيکی لازم برای خواندن و يا نوشتن اطلاعات برروی ديسکت است . اين برد، مدار کنترلی  موتور stepper را نيز کنترل خواهد کرد.( حرکت هدهای خواندن و نوشتن بسمت ديسکت ) اجزای اصلی فلاپی درايو

30. دیسکسخت

31. یک یا چند صفحه انعطاف ناپذیر با پوششی از ماده خاصی که ثبت مغناطیسی داده‌های کامپیوتر روی آن صورت می‌گیرد. سرعت ۳۶۰۰ دور در دقیقه (RPM) چرخیده هدهای خواندن / نوشتن آ ن با فاصله ۱۰ تا ۲۵ میلیونیم اینچ از سطح دیسک‌ها شناور هستند. دیسک سخت در داخل محفظه‌ای غیر قابل نفوذ جای می‌گیرد تا گرد و غبار باعث آلودگی و آسیب دیدگی آن نگردد. سرعت دستیابی به اطلاعات در دیسک‌های سخت بیشتر از دیسک‌های فلاپی بوده. حجم بسیار بیشتری از اطلاعات را در خود جای می‌دهند. در دیسک‌های سخت چند صفحه دیسک جای داده می‌شود تا دیسک گردان بتواتند به بیش از یک صفحه دستیابی داشته باشد. دیسک سخت

32. دیسک سخت

33. ظرفیت دیسک سخت معمولاً بر حسب گیگابایت بیان می‌شود. سرعت انتقال اطلاعات در قسمت داخلی در بازه 44.2 مگابایتدر ثانیه تا 74.5 مگابایت در ثانیه تغییر می کند سرعت انتقال اطلاعات در واحد های خارجی 74.0 مگا بایت در ثانیه تا 111.4 مگا بایت در ثانیه متغییر است. یک دیسک سخت با زمان دسترسی تصادفی در بازه های بین5 میلی ثانیه تا 15 میلی ثانیه تغییرات دارد. دیسک سخت

34. دیسک سخت

35. دیسک سخت

36. دیسک گردان • کنترل کننده دیسک سخت • رابط دیسک سخت • ) مانند SCSI( اجزای دیسک سخت

37. دیسک سخت

38. مقایسه خصوصیات انواع حافظه

39. دستگاه هاي ورودي دستگاه ورودي، داده‌ها و اطلاعات را از محيط خارج كامپيوتر مي‌گيرد و به‌صورت ديجيتالي و قابل فهم براي كامپيوتر تبديل مي‌كند. • قلم نوري (Light Pen) • دسته بازي (Joystick) • ميكروفن (Microphone) • دوربين وب (Web Cam) • دوربين ديجيتال(Digital Camera) • صفحه نمايش لمسي (Touch Screen) • صفحه كليد (Keyboard) • ماوس (Mouse) • اسكنر- پويشگر (Scanner) • ديسك گردان ها • گوي مسيرياب (Trackball) • لوح لمسي (Touch Pad)

40. صفحه كليد متداول‌ترين وسيله ورود داده‌ها و اطلاعات به كامپيوتر صفحه ‌كليد مي‌باشد.

41. ماوس از ماوس بيشتر در محيط‌هاي گرافيكي مثل سيستم عامل ويندوز، برنامه‌هاي تحت ويندوز، بازي‌ها و ...استفاده مي‌شود.

42. اسکنر از اسكنر براي وارد كردن عكس، تصاوير گرافيكي، متن، خطوط و علامت‌هاي ترسيم شده به حافظه كامپيوتر استفاده مي‌شود.

43. هسته اساسي يك اسكنرCCD است. CCD رايج ترين تكنولوژي براي اخذ تصاوير در اسكنرها است. CCD شامل مجموعه اي از ديودهاي حساس نوري نازك بوده كه عمليات تبديل تصاوير ( نور ) به الكترون ها ( شارژ الكتريكي ) را انجام مي دهد.

45. دوربين ديجيتال تصاوير عكسبرداري شده را به‌جاي ذخيره سازي بر روي فيلم‌هاي نگاتيو،به صورتديجيتالي بر روي حافظه دوربين ذخيره مي‌كند.

46. دستگاه هاي خروجي • صفحه نمايش (Monitor) • CRT (cathode ray tube) • LCD (liquid crystal display) • Plasma • چاپگر (Printer) • سوزني يا ماتريس نقطه اي (Dot Matrix) • جوهر افشان (Inkjet) • ليزري (Laser) • رسام (Plotter) • بلندگو (Speaker)

47. صفحه نمايش لامپ اشعه كاتديCathod Ray Tube(CRT) اشعه كاتدي از لامپ قيفي شكل توسط تفنگالكترونيكي به سطح صفحه نمايش پرتاب مي‌شود.اين پرتوها به‌صورت نقاط نورانيبر روي صفحه نمايش ظاهرو تصاوير و يا نوشته‌ها بر روي صفحه مانيتور نمايش داده مي‌شوند.

48. صفحه نمايش نمايشگر كريستال مايع( LCD) Liquid Crystal display از دو صفحه موازي تشكيل شده و ما بين صفحات از كريستال مايع استفاده مي‌شود.كه در اثر عبور جريان برق يا در معرض انرژي تغيير وضعيت مي‌دهد و موجب نمايش اطلاعات بر روي صفحه آن مي‌شود.

49. 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. چاپگرهاي تماسی 49

50. چاپگرهایکاراکتری :این نوع از چاپگرها تصویری از دستگاه تایپ کامپیوتری میباشند. 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. چاپگرهاي تماسی