شناخت اجزای کامپیوتر و انواع سخت افزارهای کامپیوتر برای یک مهندس کامپیوتر بسیار مهم استو در این مقاله به بررسی قطعات داخلی و اصلی کامپیوتر برای آن دسته از دوستان عزیزی که علاقمند به بحث شیرین و مهم و ضروری سخت افزار کامپیوتر هستند می پردازیم. در این مقاله در مورد ساختار پردازنده، سرعت پردازنده، مقایسه پردازنده ها و معرفی دو کمپانی اصلی و دو رقیب همیشگی سازنده پردازنده یعنی AMD و Intel و همچنین مقایسه این دو کمپانی مهم می پردازیم. در ابتدا با بحث معرفی پردازنده (CPU) شروع می کنیم:
پردازنده (CPU) و یا به عبارتی واحد پردازشگر مرکزی در حکم مغز و اداره کننده کامپیوتر است و مسئولیت انجام محاسبات ریاضی داخلی کامپیوتر و فرمان دادن به دیگر اجزا را به عهده دارد. CPU محاسبات داخلی کامپیوتر را به وسیله دو عدد 0 و 1 انجام می دهد. کلیه قطعات داخل کامپیوتر برای انجام کارها و محاسبات خود نیازمند این قطعه کوچک هستند.
ساختمان داخلی CPUها نیز متشکل از میلیون ها ترانزیستور بسیار ریزی است که به کمک فناوری نانو با دقت بسیار در کنارهم قرار داده شده اند.برای مثال CPUهای چهار هسته ای متعلق به کمپانی اینتل دارای بیش از 820 میلیون ترانزیستور می باشد. رقم هایی اعجاب انگیز که حاکی از ساختار پیچیده و فوق پیشرفته این قطعه دارند.
از دیگر مشخصات و اصطلاحات این مبحث می توان به BUS اشاره کرد. واحد پردازشگر مرکزی برای ارتباط با دنیای خارج خود می تواند به حجم خاصی اطلاعات را ارسال یا دریافت کند. این گذرگاه را با نام باس (BUS) می شناسیم و یکای آن را مگاهرتز می نامیم. در بررسی CPUها حتما به اصطلاحی به نام کش (cache) برخورد کرده اید.
کش به حافظه ای بسیار سریع و گران قیمت گفته می شود که همیشه مقدار کمی از آن در CPU تعبیه شده است. کار کش نگهداری اطلاعاتی برای CPU است که در هنگام پردازش اطلاعات به آنها نیاز سریع دارد. حافظه ی کش در سه سطح وجود دارد و با حجم های مختلف. سطح اول یا L1 سطح دوم یا L2 و سطح سوم یا L3.
حافظه Cache نوعی حافظه است که برای ذخیره اطلاعاتی که دارای فرکانس بازیابی بالا می باشند استفاده می شود. این نوع حافظه سرعتی بسیار بالا نزدیک به سرعت پردازنده مرکزی دارد و سرعتش از RAM بالاتر است اما حجم کمی دارد. این حافظه در داخل واحد پردازنده قرار دارد و داده هایی که خیلی استفاده می شوند داخل این حافظه ذخیره می شود.
بعنوان مثال CPU مدل E5XXX ساخته شرکت اینتل دارای 2 مگابایت حافظه نهان (cache) می باشند. هرچقدر مقدار این حافظه نهان بیشتر باشد اطلاعات بیشتری در آن ذخیره شده و پردازنده در پردازش داده ها کمتر معطل می ماند. اما از طرفی باید توجه شود که وجود حافظه زیاد نیاز به مدیریت بیشتر داشته و در نتیجه کارایی کمتر CPU نیز می گردد. مهمترین کمپانی های سازنده CPU عبارتند از AMD و Intel که دو رقیب اصلی و دیرینه هستند و دیگر تولید کننده ها را تقریبا به کنار زده اند.
جدیدترین CPU اگرچه سریعترین است گرانترین CPU هم هست هر چند کارایی یک کامپیوتر بوسیله CPU آن شناخته می شود مثلا می گویند این کامپیوتر پنتیوم 4 یا 3 است ولی این به تنهایی بازتاب کارایی یک کامپیوتر نیست زیرا این کمیت فقط سرعت پروسسور را نشان می دهد و نه کارایی کل کامپیوتر که اجزای مهم دیگری غیر از CPU دارد. مثلا یک کامپیوتر که در حال اجرای چند نرم افزار حجیم و سنگین است و پردازنده چهار هسته ای آن بیش از 3 گیگا هرتز در هر هسته خود سرعت دارد، ممکن است اطلاعات را خیلی سریع پردازش کند
اما همیشه منتظر هارد دیسک که یک قطعه کندتر است می ماند. معنی این جمله آن است که پردازنده برای انتقال اطلاعات بیشتر وقت خود را در یک انتظار بیهوده می گذراند. با این همه تقریبا در حدود 80% سیستم ها با قابلیت های گوناگون، پردازنده اولین قطعه ای است که باید مورد توجه قرار گیرد. پردازنده مرکزی، توان پردازش لازم برای نرم افزارها و فعالیت های گوناگون در سیستم را فراهم می کند.
در پردازنده 4 فاکتور بیش از بقیه مورد توجه قرار می گیرد :
مهندسی ساخت : مهندسی ساخت یا Engineering یک پردازنده، مهمترین عامل در تعیین کارایی یک پردازنده به خصوص است. در واقع مهندسی یک پردازنده، مشخص کننده خصوصیات کلی یک گروه از پردازنده ها است.
فرکانس : تا کمتر از 2-3 سال پیش و قبل از عرضه اتلون XPها فرکانس پردازنده در کنار میزان حافظه کش، به عنوان مشخصه کارایی یک پردازنده شناخته می شد، اما بعد از عرضه اتلون XPها توسط AMD نقش پررنگ فرکانس به تدریج کم رنگ تر شد. امروزه فرکانس پردازنده بیشتر برای مقایسه پردازنده های مشابه از یک نسل استفاده می شود. با این حال فرکانس پردازنده کماکان رابطه خود را برای کارایی پردازنده حفظ کرده است. فقط می توان گفت از خطی بودن رابطه فرکانس با کارایی کمی کاسته شده است.یک مثال عینی این می تواند باشد که در اتلونX2ها یا Core 2 های دوهسته ای با افزایش فرکانس، توان پردازش پردازنده بالا می رود اما چنین مقایسه ای را نمی توان در مورد دو پردازنده اتلون X2 و Core 2 Duo با فرکانس یکسان انجام داد. مثلا نمی توان گفت که یک اتلون X2 با فرکانس 4//2 گیگاهرتز، کارایی مشابه یک Core 2 Duo با فرکانس 4//2گیگاهرتز را دارد.
حافظه کش سطح دو (L2): این حافظه نوعی حافظه سریع است که روی پردازنده تعبیه می شود. میزان این حافظه روی قیمت کل پردازنده تاثیر قابل توجهی دارد. برخی از نرم افزارها از میزان حافظه کش، بهره زیادی می برند و بالا بودن آن، تاثیر قابل توجهی در کارایی آنها دارد. برعکس برای برخی دیگر از نرم افزارها یک مگابایت یا دو مگابایت بودن حافظه کش، تفاوتی نخواهد داشت.
یکی از مواردی که مستقیما روی کارایی پردازنده اثر می گذارد سرعت آن است که معمولا بر روی آن نوشته می شود. هرچه پردازنده سریعتر باشد اطلاعات را سریعتر پردازش می کند. سرعت پردازنده ها بر حسب مگاهرتز بیان می شود و یک مگاهرتز، معادل یک میلیون چرخه در ثانیه است. بعضی تولیدکنندگان سرعتی که بر روی پردازنده می نویسند واقعی نیست، بلکه آنها توانمندی پردازنده در مقابل اینتل را می سنجند و به آن سرعت معادل پنتیوم می گویند. عوامل موثر در کارایی پردازنده فرکانس، ساعت یا سرعت ساعت است که معمولا به دو صورت می باشد:
سرعت ساعت داخلی: در این حالت، پردازنده عملیات داخلی خود را براساس این ساعت انجام می دهد، این سرعت برابر سرعتی است که بر روی پردازنده ذکر شده است. در هنگام فروش نیز این سرعت را معرفی می کنند. مانند P4/2.2Ghz
سرعت ساعت خارجی (سرعت گذرگاه سیستم): این سرعت در واقع مدار الکترونیکی است که خارج از تراشه قرار دارد و به پایه های مربوط به ساعت وصل می شود. اطلاعات خارج از پردازنده مانند اطلاعات حافظه اصلی رایانه بر این اساس سنجیده می شود.
ولتاژ پردازنده: در ابتدای ساخت پردازنده ها از ولتاژ 5 ولتی به صورت استاندارد استفاده می شد، اما پس از ورود پردازنده های << 486 دی ایکس 4>> و << پنتیوم >> از ولتاژهای پایین تر مانند 8//2 و 3//3 استفاده می شود.
برای خنک نگه داشتن پردازنده از چند روش استفاده می کنند:
استفاده از Fan: قرار گیری یک پنکه کوچک بر روی پردازنده باعث حرکت هوا و هدایت گرما به بیرون می شود. معمولا در جعبه اصلی رایانه پنکه ای برای بیرون بردن گرما وجود دارد. با این حال قرار دادن یک پنکه کوچک پردازنده را بهتر خنک می کند و کارایی رایانه را بالا می برد. بعضی از پنکه ها برای اتصال به پردازنده دارای یک گیره می باشد که باید توجه نمود در هنگام نصب نباید به مادربرد برخورد کند.
استفاده از گرماگیر (سینک) : گرماگیر وسیله ای فلزی است که حرارت تولید شده را به وسیله یک قطعه الکتریکی جذب و به بیرون می فرستد. گرماگیر دارای پره های فلزی یا سرامیکی است.
معماری دو پردازنده Intel و AMD کاملا به هم فرق می کند. در Intel ملاک برتری سرعتی هست که برحسب گیگاهرتز روی پردازنده نوشته می شود اما در AMD اینطوری نیست. بگونه ای که در برخی موارد با وجود Clock Speed یکسان تفاوت قیمت و حتی تفاوت کارایی بسیاری دارند. Athlon و Sempron دو سری از پردازنده های AMD هستند. در واقع سمپرون رده پایینتر Athlon هست با قدرت کمتر و قیمت کمتر. مثلا در اینگونه رده ها حافظه نهان (cache) کمتری در نظر می گیرند بنابراین قیمت تمام شده و درنهایت کارایی کمتر می شود.
اینتل هم پردازنده های متفاوتی دارد. مانندCeleron، Pentium که مشابه قوانین گفته شده برای AMD در این دو رده همچنین قوانینی وجود دارد. اما بارزترین تفاوت این دو پردازنده ها در نوع برقراری ارتباطشان با حافظه اصلی (RAM) می باشد. به عبارت دیگر در پردازنده های اینتل RAM توسط تراشه (Chipset) مادربورد کنترل می شود و تمام داده های RAM باید برای رسیدن به CPU از این چیپست عبور کنند.
ولی در AMD سی پی یو مستقیما با RAM در ارتباط می باشد و در واقع خود CPU مستقیما RAM را کنترل می کند. به همین دلیل هم در نسلهای گذشته سی پی یو های AMD دمای این پردازنده بیش از حد افزایش یافته و در برخی موارد موجب از کار افتادگی آن می شد. که البته این عیب در نسلهای بعدی کاملا مرتفع گردید. اما این ابتکار AMD موجب افزایش سرعت پردازش آنها شده است. تفاوت دیگر این دو نوع CPU در قیمت آنهاست به گونه ای که عموما در کارایی و سرعت پردازنده یکسان قیمت CPUهای AMD کمتر و مقرون به صرفه تر می باشد.
اینتل یک کارخانه تولیدکننده سخت افزار در کالیفرنیا است که در سال 1986 توسط رابرت نویس و آقای گوردن مور تاسیس شد. عمده محصولات این شرکت در زمینه مدارهای الکتریکی و پردازنده های رایانه می باشد. اینتل در دهه 1970 یکی از قویترین تراشه های خود را عرضه کرد و شرکت IBM هم ریزپردازنده 8088 این شرکت را برای کامپیوتر شخصی خود انتخاب کرد. از سال 2000 به بعد تقریبا 75% کامپیوترهای خانگی از پردازنده های اینتل استفاده می کردند.
مهمترین رقیب این شرکت، شرکت AMD است و عمده ترین محصولات اینتل عبارتند از << پنتیوم Xeon>> (برای سرورها) و << Core 2 Duo >> و << Core 2 quad >> و اینتل اتم برای رایانه های کوچک و کم مصرف می باشد و جدیدترین محصولش پردازنده چهارهسته ای << Core i7 >> است.شعبه مرکزی آن در سانتاکلارای کالیفرنیا قرار دارد. این شرکت در سال 2007 بیش از 86 هزار کارمند داشته و در همین سال بیش از 38 میلیون دلار درآمد داشته است.
شرکت (AMD (Advance Micro Design در سال 1969 در کالیفرنیا با رویکرد تولید انواع نیمه رساناها از جمله انواع IC یا مدارات مجتمع و اخیرا انواع CPU توسط جری ساندرز و هماکارانش با سرمایه اولیه یکصدهزار دلار پایه گذاری شد. در سال 1970 اولید محصول این شرکت یک ماشین حساب بود.سال 1982 برای AMD یک نقطه عطف بود چرا که در این سال این شرکت توانست بعنوان دومین سازنده میکروپروسسور با شرکت مادربورد تخصصی IBM قرارداد منعقد کند و در سال 1984 به عنوان یکی از یکصد شرکت برتر در آمریکا شناخته شد.
در سال 1985 شرکت ATI به عنوان اولین سازنده بردهای گرافیکی معرفی گردید.در سال 1987 تولید D به هفت هزار چیپ در هفته رسید. در سال 1989 دو شرکت AMD و ATI با هم قرارداد همکاری منعقد کردند تا اینکه در سال 1991 اولین سی پی یو AMD با عنوان AM386 به بازار معرفی گردید و در سال 92 اواین چیپ کنترلر CPU و گرافیک توسط این شرکت ساخته شد. در سال 93 سی پی یو AM486 و در سال 95 سری پنجم ریزپردازنده ها یا همان K5 ساخته شد.
در سال 2000 اولین پردازنده یک گیگاهرتزی AMD تولید شد.در سال بعد پلت فرم CPUهای چندهسته ای AMD تولید شد. در سال 2002 اولین کارت گرافیک ATI با عنوان ATI9700 pro که از نرم افزار DirectX 9 پشتیبانی می کرد روانه بازار گردید و در سال بعد cpuهای 64 بیتی AMD ساخته شد. در سال 2004 اولین دو هسته ای AMD معرفی گردید. شرکت کانادایی پردازنده های گرافیکی (ATI) در سال 2006 میلادی توسط "AMD" خریداری شد و هم اکنون به عنوان زیرمجموعه این شرکت فعالیت می کند.
در سالهای اخیر نیز تولیدات فراوانی توسط این شرکت به بازار معرفی گردیده است. از جمله چیپست های فوق پیشرفته برای مادربردها، CPUهای چندین هسته ای با توان پردازش و قابلیتهای فوق العاده و پردازنده های بسیار سریع برای سیستم های سرور (Opteron) و همچنین کارتهای گرافیکی بسیار قوی و سریع برای اجرای بهتر بازیهای رایانه ای و ... در سال 2010 تولیدات زیر که از شاهکارهای این شرکت محسوب می شود به بازار معرفی شدند:
یک cpu پرقدرت 6 هسته ای.
یک cpu 8 و یا 12 هسته ای برای سیستم های سرور : شرکت AMD در سال 2008 بالغ بر 8500 میلیارد دلار درآمد داشته و در سال 2009 بیش از 14 هزار نفر کارمند داشته است.
به نظر نگارنده هردو سازنده تلاش می کنند بهترین فناوریها را برای مشتریان خود به ارمغان بیاورند و هیچ تفاوت چشمگیر و شکاف عمیقی بین این دو سازنده دیده نمی شود. اما در جزئیات با هم متفاوتند. به عنوان مثال در بحث قیمت، در رده های یکسان CPU و مادربردهای AMD ارزانتر و مقرون به صرفه تر می باشند. همچنین در مورد نرم افزارهایی که نیاز به پردازش بالاتر و بهتری از خود نشان می دهند. هرچند باید توجه داشت که این توان بالاتر در حد چند درصد بیشتر نیست و آنقدرها هم برای کاربران تفاوت احساس نمی شود.
اما به طورکلی برای خانگی که بیشتر با نرم افزارهای چندرسانه ای همچون پخش آهنگ و تصویر و کار با مجموعه نرم افزارهای آفیس و اینترنت خیلی تفاوتی بین اینتل و AMD وجود ندارد. اما اگر قصد اجرای بهتر بازیهای رایانه ای با هزینه ای مناسب دارید بهتر است پلت فرم AMD را انتخاب کنید و برای کار با نرم افزارهای حرفه ای مانند میکس و مونتاژ و طراحی های سه بعدی که معمولا نیاز به هزینه بیشتری دارند پیشنهاد می شود از پلت فرم Intel استفاده کنید تا دردسر کمتری داشته باشید. به طور کلی در بازار رایانه هرچقدر خرج کنید همانقدر هم آش می خورید.
در ادامه سری آموزشهای سخت افزاری به معرفی یکی دیگر از قطعات داخلی و اصلی کامپیوتر یعنی دیسک سخت می رسیم. در این مقاله به معرفی دیسک سخت (Hard Disk)، اجزاء و جنس هارد دیسک، نحوه قرارگیری اطلاعات بر روی هارد، شرکت های سازنده، عمر مفید یک هارد، ظرفیت هارد، رابط های IDE و SATA، آناتومی حافظه های SSD و انواع حافظه های فلش از جمله آخرین تکنولوژی USB یعنی USB3 می پردازیم.
با اینکه دیسک های نرم توانایی ذخیره اطلاعات را دارند، اما دارای معایبی نیز می باشند. از جمله این عیب ها گنجایش و سرعت کم دسترسی به اطلاعات را می توان نام برد. در صورتیکه دیسک سخت اینگونه نمی باشد.تمام رایانه های امروزی حداقل یک هارد دیسک دارند اما بعضی سیستم ها ممکن است دارای دو یا چند هارد دیسک باشند.
در واقع هارد دیسک یک محیط ذخیره سازی دائم برای داده ها می باشد.اطلاعات در رایانه به گونه ای تبدیل می گردند که بتوان آنها را به طور دائم بر روی هارد ذخیره کرد. هارد دیسک در سال 1950 اختراع گردید. در آن زمان هارد دیسک ها با قطر 20 اینچ یعنی 8/50 سانتی متر و توانایی ذخیره سازی چندین مگابایت را داشتند. به این دیسک ها دیسک ثابت می گفتند. اما برای تمایز آنها با فلاپی دیسک، هارد دیسک نام گرفتند.
این هارد دیسک ها دارای یک صفحه برای نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. در واقع هارد دیسک مشابه یک نوار کاست می باشد . از روش نوار کاست برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. در این حالت به سادگی می توان اطلاعات را حذف و بازنویسی کرد. این اطلاعات مدت ها باقی خواهند ماند. در هارد دیسک لایه مغناطیسی بر روی دیسک شیشه ای و یا یک آلومینیوم اشباع شده قرار خواهد گرفت که به خوبی سطح آنها صیقل داده می شود.
در هارد دیسک می توان به سرعت در هر نقطه دلخواه اطلاعات را ذخیره و یازیابی نمود، به این صورت که احتیاجی به ترتیب ذخیره اطلاعات نمی باشد.در هارد دیسک هد خواندن و نوشتن دیسک را لمس نخواهد کرد. گرداننده هارد دیسک هد مربوط به هارد را در هر ثانیه 3000 اینچ به چرخش در می آورد. هارد دیسک می تواند حجم بسیار بالایی از اطلاعات را در فضایی کم و با سرعت بالا ذخیره سازد. این اطلاعات در قالب فایل ذخیره می شوند. در واقع فایل مجموعه ای از بایت هاست.
یک هارد دیسک معمولا متشکل از مجموعه ای از دیسکهای دایره ای شکلی است که روی هم قرار می گیرند و اطلاعات بر روی آنها ذخیره می گردد.این مجموعه برای حفاظت در مقابل گرد و خاک و سایر عوامل مخرب در داخل یک پوشش دربسته قرار می گیرد. در واقع هارد دیسک جعبه ای فلزی است که از چند صفحه دیسک و چند هد تشکیل می شود. هر دیسک دارای دو سطح است که می توان داده ها را بر روی آنها ذخیره کرد. پس در زمان خواندن و نوشتن بر روی هر یک از دیسک ها دو هد قرار می گیرد.از نظر نوع نصب و کاربرد هارد دیسک به دو دسته دیسک های سخت قابل حمل و دیسک های سخت ثابت تقسیم می شود.
همانطور که گفته شد دیسک های سخت دارای چند صفحه هستند که به طور عمودی روی هم قرار دارند. جنس این صفحه ها عموما از شیشه، آلیاژ آلومینیوم، ترکیب سرامیک و شیشه، سرامیک و سایر مواد ساخته می شود. به این علت که دسک ها باید سبک و مقاوم باشند و در اثر سرما و گرما تغییر حالت ندهند. به طور کلی جنس دیسک ها از آلومینیوم همراه با پوششی از اکسید آهن یا آلیاژ کبالت است که بسیار با ظرافت بر روی آن قرار می گیرد. این پوشش مغناطیسی به سطح حامل اطلاعات امکان مغناطیسی شدن می دهد. علاوه بر این بسیار نازک می باشد و در برابر برخورد با هد قابل خواندن و نوشتن است. کارایی یک هارد دیسک از دو طریق زیر اندازه گیری می شود :
اطلاعات بر روی هر یک از صفحات دیسک سخت در مجموعه ای به نام سکتور و شیار ذخیره می گردد. شیارها دوایر متحدالمرکزی هستند که برای هر یک از آنها تعداد محدودی سکتور با ظرفیتی بین 256 و 512 بایت ایجاد می گردد. زمانی که درایو رایانه تحت عملیات Low Level Format قرار می گیرد سکتورها و شیارها ایجاد می شود و زمانی که درایو High Level Format می گردد با توجه به نوع سیستم عامل بستر مناسبی برای استقرار فایل های اطلاعاتی فراهم می آید.
یکی از مسائلی که پس از گنجایش و عمر مفید هارد دیسک حائز اهمیت است، کارایی آن می باشد. اما در حال حاضر هارد دیسک ها از نظر کارایی اختلاف چندانی با هم ندارند. خرید هارد دیسک نسبت به گذشته بسیار آسان می باشد. زیرا تولید کنندگان ضعیف از صحنه خارج شده اند. از لحاظ مارک و یا کارخانه سازنده دیسک سخت شرکتهای زیر عمده تولید هارد دیسک را برعهده دارند: مکستور – سی گیت – وسترن دیجیتال – سامسونگ – کوانتوم – hp – فوجیتسو – توشیبا – IBM و ... این دیسک ها دارای تفاوتهای گوناگون در گنجایش، گونه، تعداد دیسک، سرعت چرخش، زمان متوسط جستجو، حافظه واسطه و مدت زمان ضمانت نامه می باشند.
در سال های گذشته عمر دیسک های سخت بسیار کوتاه بود. اما در حال حاضر عمر مفید دیسک سخت افزایش یافته است. عمر مفید با واژه MTFB نشان داده می شود. این واژه سرواژه کلمات زیر به معنای میانگین پایداری عملی و یا زمان میانگین میان خرابی هاست.
Mean Time Between Failure
این علامت نشان دهنده متوسط فاصله زمانی استفاده از دیسک سخت، تا پیش آمدن یک اشکال برای آن است. عمر مفید بر حسب ساعت نشان داده می شود. سازندگان دیسک سخت عمر مفید آن را 40000 تا 1000000 ساعت در نظر می گیرند. در صورتی که رایانه به طور مستمر روشن نباشد و کار نکند، این مقدار افزایش خواهد یافت. زمانی که عمر مفید تمام می شود دیسک سخت یکباره خراب نمی شود بلکه ممکن است به مرور دچار فرسودگی شود.
در زمان انتخاب ظرفیت هارد دیسک به این فکر نکنید که چه گنجایشی نیاز شما را برطرف می کند بلکه به این فکر کنید که در آینده به ظرفیت بیشتری نیاز خواهید داشت. البته نوع برنامه هایی که استفاده می کنید راهنمای خوبی برای تعیین ظرفیت هارد دیسک می باشد. دیسک های سخت اولیه دارای ظرفیت 640 و 850 مگابایت و حتی کمتر بودند.
لیکن با توجه به گسترش فرهنگ ذخیره سازی اطلاعات بر روی رسانه های دیجیتال بویژه استفاده از فایلهای تصویری با کیفیت در سالهای اخیر موجب شده تا سازندگان به فکر تولید هاردهای با ظرفیت بسیار بالا همچون 4 ترابایت یعنی چند هزار برابر هاردهای اولیه باشند. در حال حاضر یافتن یک هارد 250 گیگابایتی با رابط ساتا مشکل شده است و اکثر سیستم ها های رایانه ای خانگی بیش از 500 گیگا بایت حافظه دارند.
شرکت های مختلفی که دیسک های سخت تولید می کنند گنجایش های مختلفی را می سازند که ساختار آنها تقریبا یکسان است. اما تعداد صحفه های تشکیل دهنده دیسک و تعداد هدها یا نوک های خواندن و نوشتن متفاوت است. بدین صورت اگر دیسکی را با گنجایش و سرعت زیاد می خواهید تعداد نوک های خواندن و نوشتن آن برای هر صفحه باید 5 یا بیشتر باشد تا سرعت انتقال داده ها افزایش پیدا کند.
با توجه به اینکه صنعت ساخت دیسک سخت پیشرفت زیادی کرده است، با این حال زمان دستیابی به اطلاعات و مقایسه میلی ثانیه ها و بحث درباره سرعت همچنان اهمیت دارد.ویژگی هایی که دارای اهمیت می باشند موارد ذیل می باشند :
نکته: دیسک های اسکازی دارای سرعت دوران دهها هزار دور در دقیقه هستند.
تکنولوژی دیسک سخت (HARD DRIVE) بر پایه فرایند انتقال موازی اطلاعات عمل می کنند و بدین معناست که اطلاعات به صورت بسته هایی به روشهای مختلف (رندوم) به باس اطلاعاتی فرستاده می شوند. اطلاعات از دیسک سخت در فاصله های زمانی کاملا تصادفی می آیند و وارد باس اطلاعاتی شده و در نهایت به سمت مقصد نهایی می رود.IDE مخفف Integrated Drive Electronics می باشد. رابط IDE گاهی با عنوان ATA شناخته می شود که مخفف AT Attachment است.
این تکنولوژی از سال 1990 به عنوان استاندارد کامپیوترهای شخصی (PC) برای هارد دیسک ها بوده است و این زمانی بود که تکنولوژی مذکور جای درایوهای ESDI و MFM را گرفت یعنی زمانی که هارد دیسک ها به طور متوسط حجمی معادل 200 مگابایت داشتند. در سال 1990 اولین هارد دیسک یک گیگاباتی وارد بازار شد و قیمتی برابر 200 دلار در بازار آمریکا داشت از آن پس تا یکی دو سال گذشته IDE تکنولوژی مورد استفاده بوده زیرا هارد دیسکها را با قیمت پایین در اختیار مصرف کننده قرار می داد، جای کمتری می گرفت و سرعت مناسبی داشت.
همتای IDE در آن زمان SCSI که مخفف Small Computer System Interface است بود. SCSI کمی از IDE سریعتر است اما بسیار گرانتر است. به علاوه احتیاج به خرید یک آداپتور SCSI که ارزان هم نیست احتیاج دارید. به عبارت دیگر IDE بازار هارد دیسک های کامپیوترهای شخصی را در انحصار خود گرفت. هارد دیسک های IDE از کابلهای ریبون پهنی استفاده می کنند که در داخل کامپیوتر بسیار به چشم می آیند و مرتب کردن این کابلها در داخل کامپیوتر خود هنری است.
تکنولوژی هارد دیسک های ساتا (SATA) بر اساس پردازش اطلاعات متوالی (سریال) است. یعنی انتقال اطلاعات از هارد دیسک به باس دیتا و در جهت عکس به طور منظم و در دوره های زمانی مشخص انجام می گیرد.هارد دیسک های ساتا از کابلهای ریبون با پهنای باند کمتر استفاده می کنند. این کابلهای نازک دارای کانکتورهای بست داری هستند که کار کردن با آنها را ساده تر می کند. هارد دیسک های ساتا اطلاعات را با سرعت متوسط 150Mb بر ثانیه انتقال می دهند.
حافظه های SSD که مخفف Solid State Drive است در حقیقت یک وسیله ذخیره سازی اطلاعات و فایل ها و برنامه های کامپیوتری درست مانند هارد دیسک ها هستند. اما برای ذخیره سازی اطلاعات از چیپ های حافظه فلش استفاده می کنند. در حالیکه هارد دیسک ها اطلاعات را روی دیسک های مغناطیسی ذخیره می کنند. چون حافظه های SSD اطلاعات را به صورت الکتریکی ذخیره می کنند. در مقایسه با ذخیره سازی اطلاعات در هارد دیسک ها که به صورت مغناطیسی است به مراتب سریعتر هستند.
ما می توانیم دو دلیل برای سرعت بالاتر حافظه های SSD ذکر کنیم: اول، احتیاج به تبدیل اطلاعات از مغناطیسی به الکتریکی و بالعکس برای تبادل اطلاعات با مادر برد وجود ندارد. دوم اینکه هیچ قطعه مکانیکی در حافظه های SSD وجود ندارد، بنابراین اطلاعات به سهولت در دسترس هستند. در حالیکه در یک هارد دیسک به اندازه زمانیکه هد به محل ذخیره اطلاعات برسد زمان نیاز است.
حافظه های SSD در اندازه های متنوعی در بازار یافت می شوند اما اندازه معمول آنها 4.75 در 6.35 سانتی متر است این اندازه استاندارد هارد دیسکهایی است که برای لپ تاپ ها استفاده می شود و جالب است بدانید حافظه های SSD اولین بازاری را که هدف گرفتند بازار لپ تاپ ها و وسایل الکترونیکی قابل حمل نقل بود. البته در این بازار مزایای قابل توجهی برای رقابت با هارد دیسک ها هم دارند.
اولین مزیت حافظه های SSD مصرف برق کمتر در آنهاست هرچند این اختلاف برای یک کامپیوتر شخصی که تغذیه خود را از پریز برق می گیرد خیلی قابل لمس نیست ولی برای یک لپ تاپ که تغذیه خود را از باتری می گیرد قابل توجه است. دوم اینکه حافظه های SSD نسبت به هارد دیسک ها نسبت به ضربه و تکان های شدید بسیار مقاوم تر هستند و اطلاعات خود را از دست نمی دهند.
در حالیکه در هارد دیسک در اثر ضربه یا تکان های شدید ممکن است به سادگی همه اطلاعات خود را از دست بدهید.حافظه های SSD با درگاه های رابط مختلف برای تبادل اطلاعات یافت می شوند ولی معمولا حافظه های SSD با درگاه ساتا ارائه می شوند.در داخل حافظه های SSD سه قسمت اصلی وجود دارد ،حافظه فلش، کنترلر و بافر که مختصری در مورد هر کدام صحبت خواهیم کرد.
حافظه های فلش همان جایی است که اطلاعات ذخیره می شوند. این همان نوع حافظه های USB و کارتهای حافظه وجود دارد این نوع حافظه وقتی تغذیه اش قطع می شود اطلاعات را در خود نگه می دارد. در حالیکه درحافظه های الکترونیکی دیگر مانند آنهایی که در رم کامپیوتر شما وجود دارد اینگونه نیست و با قطع تغذیه این اطلاعات از بین می روند. علت گرانی یک حافظه SSD هم در این است که تعداد زیادی از این چیپ ها را در خود جای داده است.
حافظه فلش USB یک وسیله ذخیره اطلاعات سبک وزن است که می تواند به هر کامپیوتر که دارای پورت یا سوکت USB باشد متصل شود. پورت USB کامپیوتر می تواند USB1.1 یا USB2.0 و یا آخرین تکنولوژی USB یعنی USB3 باشد. USB2.0 و USB3 : USB2.0 تحولی در پروتکل ورودی خروجی های USB بود که سرعت انتقال اطلاعات را بسیار افزایش داد.
USB1.1 ماکزیمم سرعتی برابر 12 مگابایت بر ثانیه دارد. این استاندارد امروز در کارخانجات با برچسب Full-Speed یا USB مشخص شده اند.
USB2.0 ماکزیمم سرعتی برابر 480 مگابایت بر ثانیه دارد که این استاندارد امروزه با برچسب High Speed USB مشخص شده اند.توجه داشته باشید که این سرعت برابر توان دستگاهی که دارای پورت USB است نمی باشد بلکه این ماکزیمم سرعتی است که می توان اطلاعات را از پورت USB انتقال داد.
در حاشیه مطلب بدانید موس و کیبورد فقط به 1.5 مگابایت بر ثانیه نیاز دارد. این سطح از کارایی را Low Speed USB می نامند.سرعت انتقال اطلاعات در این هارد دیسک های USB3.0 در حدود 4.8 Gbps است که در مقایسه با هارد دیسک های USB2.0 که 4.8Gbps سرعت دارند، واقعا عالی به نظر می رسد. البته این هارد با USB2.0 هم سازگار است. باید توجه داشت در مادربردهایی که فاقد پورت USB 3.0 هستند، می توان برای استفاده از این پورت و سرعت خیره کننده انتقال اطلاعات، از کارتهای PCI- USB 3.0 Express استفاده کرد.
پورت USB 3.0 از نظر تئوری قادر است اطلاعات را با سرعت 5 گیگابیت در ثانیه منتقل کند. شرکت وسترن دیجیتال برای کامپیوترهای رومیزی و لپ تاپ هایی که هنوز مجهز به پورت USB3 نیستند هم کارایی ارائه کرده که با قیمت 25 یورو فروخته می شود و کامپیوتر شما را به پورت USB3 مجهز خواهد کرد.
برای پی بردن به کارایی USB3 تنها کافی است نگاهی به تفاوت زمانی کپی یک فیلم HD با حجم 25 گیگابایت توسط انواع مختلف USB بیاندازید : با USB 1.1 حدود 9.3 ساعت، با USB 2 حدود 14 دقیقه و با USB 3 حدود 70 ثانیه.
در قسمت سوم آموزشهای سخت افزار کامپیوتر به کارت گرافیک از دیگز اجزای داخلی و اصلی کامپیوتر می رسیم. در این مقاله به معرفی کارت گرافیک، حافظه کارت گرافیک، استانداردهای کارت گرافیک و معرفی دو کمپانی مهم عرضه کارت گرافیک یعنی شرکتهای ATI و Nvidia و همچنین فناوری CrossFire می پردازیم.
برای اینکه بتوان در صفحه نمایش رایانه، تصویرهای مربوط به داده ها و اطلاعات را مشاهده نمود باید ارتباطی بین مادربرد و نمایشگر برقرار شود، به همین دلیل کارت گرافیکی در یکی از شکاف های توسعه مادر برد قرار می گیرد و نمایشگر با یک کابل به خروجی کارت گرافیک وصل می شود و نمایش اطلاعات بر روی صفحه را کنترل می کند.کارت گرافیکی در رایانه دارای جایگاه خاصی است. در بیشتر رایانه ها، کارت گرافیکی اطلاعات دیجیتال را برای نمایش توسط نمایشگر به اطلاعات آنالوگ تبدیل می نمایند.
در واقع نقاط تشکیل دهنده تصویر بر روی نمایشگر پیکسل نام دارند. هر پیکسل یک رنگ را نمایش می دهد. در نمایشگرهای مکینتاش هر پیکسل دارای دو رنگ است (سفید و سیاه). در بعضی از نمایشگرهای امروزی هر پیکسل دارای 256 رنگ است. در بیشتر صفحات نمایشگر، پیکسلها به صورت تمام رنگ (True Color) هستند و دارای 8/16 میلیون حالت مختلفند.کارت گرافیکی یک برد مدار چاپی به همراه حافظه و یک پردازنده اختصاصی است. محاسبات مورد نیاز گرافیکی را انجام می دهد.
یکی از مهمترین اجزای کارت گرافیکی است. حافظه رنگ مربوط به هر پیکسل را نگهداری می کند. در ساده ترین حالت (دو پیکسل سیاه و سفید) به یک بیت برای ذخیره سازی رنگ هر پیکسل نیاز می باشد. با توجه به اینکه هر بایت شامل 8 بیت است نیاز به 80 بایت برای ذخیره سازی رنگ مربوط به پیکسل های موجود در یک سطر در روی صفحه نمایشگر و 38400 بایت حافظه به منظور نگهداری تمام پیکسل های قابل مشاهده بر روی نمایشگر خواهد بود.حافظه کارت گرافیک خود دارای دو فاکتور میزان حافظه و سرعت حافظه می باشند. در حال حاضر کارتهای گرافیکی با نوع حافظه های سریع DDR3 به سرعت جایگزین نوع قبلی خود یعنی DDR2 شده اند.
اولین کارت گرافیک در سال 1981 توسط شرکت IBM به بازار عرضه گردید. این نوع کارت به صورت تک رنگ و با نام اختصاری MDAS ارائه گردید. رنگ نوشته در این حالت سفید یا سبز و زمینه سیاه بود. صفحات نمایشگری که از این کارتها استفاده می کردند، متنی بودند و سپس کارتهای چهار رنگ HGC در بازار عرضه گردیدند.بعد از آن کارتهای 8 رنگ CGA و کارتهای 16 رنگ EGA تولید شدند.
شرکت IBM در سال 1978 کارت VGA را تولید کرد. این نوع کارتها 256 رنگ را نشان می دادند و وضوح آنها 400720 بود. سپس کارتهای SVGA عرضه شدند. این نوع کارت 8/16 میلیون رنگ با وضوح 10241280 بود. هرچه تعداد رنگ و وضوح تصویر افزایش یابد کارت گرافیک بهتر خواهد بود. کارتهای گرافیکی به راحتی به سیستم متصل می شوند.کارتهای جدید از طریق پورت PCI-Express و کارتهای قدیمی از طریق اسلات های AGP و ISA و یا PCI بر سیستم متصل می شدند.
این هم مانند CPUها داستانی مختص خود دارد. شرکت ATI در سال 1985 تاسیس شده و همواره قطب تولید پردازنده های گرافیکی و پدید آورنده تکنولوژی های بسیاری مانند استفاده از دو پردازنده گرافیکی بر روی یک برد (Dual GPU) می باشد. این شرکت علاوه بر تولید پردازنده های گرافیکی که بیشتر برای پردازش تصویر خروجی و انجام بازی ها کاربرد دارند به تولید قدرتمند پردازنده های مبتنی بر پردازش موازی هم ادامه می دهد.
از سال 1993 و روی کار آمدن شرکت Nvidia، همواره این دو رقیب اصلی تولید پردازنده های گرافیکی برای یکدیگر بوده اند و پس از رقابت بر سر تملک شرکت های کوچکتر امروزه باتکنولوژی های قدرتمند و پیشرفته تر از دیگری با هم به رقابت می پردازند.پس از قدرتمندتر شدن روز به روز Nvidia و همزمان با ارائه کارتهای پر ایراد سری Radeon 2xxx شرکت ATi در آستانه ورشکستگی قرار گرفت، ولی با فروش سهام خود به شرکت بزرگ AMD و اتحاد این دو شرکت در سال 2006، ATI حامی مالی قدرتمندی پیدا کرد.
از بدو خرید ATI توسط AMD شرکت ATI شروع به گسترش واحد تحقیق خود کرده و کارتهای پیشرفته سری 3xxx را به بازار عرضه کرد. اما این سری هنوز برای جبران ضررهای گذشته کافی نبود و به دنبال این سری AMD/ATI در سال 2008 سری موفق و شاهکار ATI Radeon 4xxx را که از نظر طراحی برگ برنده و پله ای برای این شرکت محسوب می شد را عرضه کرد. این سری از پردازنده ها از حافظه های GDDR5 و فناوری ساخت 55 نانومتری استفاده می کرد که به دنبال آن مصرف برق و گرمای ایجاد شده به دلیل استفاده از ترانزیستورهای کوچکتر محقق می شد.
با تولید این سری از کارتها تا مدتها عنوان قدرتمندترین پردازنده گرافیکی تک هسته ای به نام Radeon HD 4870 و قدرتمندترین کارت گرافیک جهان به HD 4780x2 تعلق گرفته بود. به دنبال سری 4xxx در سال 2009 شرکت ATI سری تکامل یافته و پیشرفته تر Radeon 5xxx را به بازار عرضه کرد که از بدو ورود موفقیت های بسیاری را برای این شرکت به ارمغان آورد.در حال حاضر شرکت AMD و ATI در حال تولید و گسترش نسل جدید Radeon 6xxx هستند.
CrossFire نام یک فناوری معرفی شده توسط شرکت کانادایی ATI می باشد که توسط این فناوری امکان استفاده همزمان از چند کارت گرافیکی توسط یک مادربرد به کاربران داده می شود.به واسطه این فناوری، یک چیپست کنترل کننده بر روی برد اصلی نصب می شود و وظیفه کنترل کانالهای واسطه و ادغام اطلاعات آنها برای نمایش بر روی صفحه نمایشگر بر عهده این چیپست می باشد.در این فناوری برای اتصال کارتها به یکدیگر از یک کابل به نام CrossFire Bridge یا پل کراس فایر استفاده می کنند.
در برد اصلی پردازنده های گرافیکی که قابلیت استفاده از این فناوری را دارا می باشند، دو رابط برای اتصال به کارتهای گرافیکی دیگر تعبیه می شود که از یک رابط برای برگشت آنها استفاده می شود.به طور رسمی تا 4 عدد کارت گرافیک را می توان به صورت کراس فایر نصب کرد که در این صورت به آن Quad Cross Fire می گویند.این فناوری برای اولین بار به صورت رسمی در سال 27 سپتامبر 2005 برای رقابت با فناوری SLI شرکت امریکایی Nvidia که یک سال پیش از این معرفی شده بود ارائه گردید.
در اوایل معرفی این فناوری امکان متصل کردن کارت گرافیکی به وسیله رابط PCI با سرعت x8 امکان پذیر بود ولی با معرفی PCI Express2 این سرعت به X16 (معادل 16 گیگابایت در ثانیه) ارتقا یافت.این دو فناوری همانند چند کاناله کردن رم ها بر روی مادر برد بوده و باعث افزایش پهنای باند جهت افزایش سرعت انتقال اطلاعات تصویری از سیستم به کارت گرافیکی و بالعکس می شود.بزرگی میگفت راز شادکامی در این است که : به اندازه ای که تلاش کرده ایم آرزو کنیم، یا هر آرزویی داریم ، از این به بعد به اندازه اش تلاش کنیم ...