کامپیوتر به عنوان یک دستگاه پردازش اطلاعات جهانی

هدف و دستگاه کامپیوتر

کامپیوتر و انسان چه چیزی مشترک دارند؟

برای علم کامپیوتر، کامپیوتر نه تنها ابزاری برای کار با اطلاعات است، بلکه یک موضوع مطالعه است. شما یاد خواهید گرفت که یک کامپیوتر چگونه کار می کند، چه کاری می توانید با آن انجام دهید، چه ابزار نرم افزاری برای این کار وجود دارد.

از زمان های قدیم، مردم به دنبال آسان کردن کار خود بوده اند. برای این منظور ماشین‌ها و مکانیسم‌های مختلفی ایجاد شد که توانایی‌های فیزیکی فرد را افزایش می‌دهد. کامپیوتر در اواسط قرن بیستم اختراع شد تا توانایی های کار ذهنی یک فرد، یعنی کار با اطلاعات را افزایش دهد.

از تاریخ علم و فناوری مشخص شده است که ایده های بسیاری از اختراعات خود را انسان در طبیعت "نگاه می کند".

به عنوان مثال، در قرن پانزدهم، دانشمند و هنرمند بزرگ ایتالیایی، لئوناردو داوینچی، ساختار بدن پرندگان را مطالعه کرد و از این دانش برای طراحی هواپیما استفاده کرد.

دانشمند روسی N. E. Zhukovsky، بنیانگذار آیرودینامیک نیز مکانیسم پرواز پرندگان را مورد مطالعه قرار داد. از نتایج این مطالعات در محاسبات سازه هواپیما استفاده می شود.

می توان گفت که لئوناردو داوینچی و ژوکوفسکی ماشین های پرنده خود را از پرندگان "کپی" کردند.

آیا کامپیوتر در طبیعت نمونه اولیه دارد؟ آره! خود انسان چنین نمونه اولیه ای است. فقط مخترعان به دنبال این بودند که نه توانایی های فیزیکی، بلکه فکری یک فرد را به رایانه منتقل کنند.

با توجه به هدف خود، رایانه یک ابزار فنی جهانی برای کار با اطلاعات است.

طبق اصول دستگاه، کامپیوتر مدلی از شخصی است که با اطلاعات کار می کند.

چه دستگاه هایی در رایانه گنجانده شده است.چهار مؤلفه اصلی عملکرد اطلاعات انسانی وجود دارد:

دریافت (ورودی) اطلاعات؛
حفظ اطلاعات (ذخیره در حافظه)؛
فرآیند تفکر (پردازش اطلاعات)؛
انتقال (خروجی) اطلاعات.

رایانه شامل دستگاه هایی است که این وظایف یک فرد متفکر را انجام می دهد:

دستگاه های ورودی؛
دستگاه های حافظه - حافظه؛
دستگاه پردازش - پردازنده؛
دستگاه های خروجی.

در حین کار رایانه، اطلاعات از طریق دستگاه های ورودی وارد حافظه می شود. پردازنده اطلاعات پردازش شده را از حافظه بازیابی می کند، با آن کار می کند و نتایج پردازش را در آن قرار می دهد. نتایج به دست آمده از طریق دستگاه های خروجی به فرد گزارش می شود. بیشتر اوقات، صفحه کلید به عنوان دستگاه ورودی و صفحه نمایش یا چاپگر (دستگاه چاپ) به عنوان دستگاه خروجی استفاده می شود (شکل 2.2).

برنج. 2.2. تبادل اطلاعات در کامپیوتر

داده و برنامه چیست؟با این حال، نمی توان "ذهن کامپیوتر" را با ذهن یک فرد شناسایی کرد. مهمترین تفاوت این است که کار رایانه به شدت تابع برنامه تعبیه شده در آن است، در حالی که خود شخص اعمال خود را کنترل می کند.

حافظه کامپیوتر داده ها و برنامه ها را ذخیره می کند.

داده ها- این اطلاعات پردازش شده ای است که در حافظه رایانه به شکل خاصی ارائه می شود. کمی بعد با روش های نمایش داده ها در حافظه کامپیوتر آشنا می شوید.

برنامهتوصیفی از توالی اقداماتی است که یک رایانه باید برای حل یک وظیفه پردازش داده معین انجام دهد.

اگر اطلاعات برای یک فرد دانشی است که در اختیار دارد، پس اطلاعات برای یک کامپیوتر داده ها و برنامه های ذخیره شده در حافظه است. داده ها "دانش اعلامی" هستند، برنامه ها "دانش رویه ای کامپیوتر" هستند.

اصول فون نیومندر سال 1946، جان فون نویمان، دانشمند آمریکایی، اصول اولیه طراحی و عملکرد کامپیوترها را تدوین کرد. اولین مورد از این اصول ترکیب دستگاه های رایانه ای و روش های تعامل اطلاعاتی آنها را تعیین می کند. این در بالا مورد بحث قرار گرفت. شما هنوز با دیگر اصول فون نویمان آشنا نشده اید.

سوالات و وظایف

1. کامپیوتر چه توانایی های انسانی را بازتولید می کند؟
2. دستگاه های اصلی تشکیل دهنده کامپیوتر را فهرست کنید. هدف هر کدام از آنها چیست؟
3. فرآیند تبادل اطلاعات بین دستگاه های کامپیوتری را شرح دهید.
4. برنامه کامپیوتری چیست؟
6. تفاوت بین داده و برنامه چیست؟

حافظه کامپیوتر

حافظه داخلی و خارجی.با کار با اطلاعات، شخص نه تنها از دانش خود، بلکه از کتاب ها، کتاب های مرجع و سایر منابع خارجی نیز استفاده می کند. در فصل 1 "انسان و اطلاعات" به این نکته اشاره شد که اطلاعات در حافظه شخص و در رسانه های خارجی ذخیره می شود. فرد می تواند اطلاعات به خاطر سپرده شده را فراموش کند و سوابق با اطمینان بیشتری ذخیره می شوند.

کامپیوتر همچنین دارای دو نوع حافظه داخلی (عملیاتی) و حافظه خارجی (بلند مدت) است.

حافظه درونی دستگاه الکترونیکی است که اطلاعات را در حالی که با برق کار می کند ذخیره می کند. هنگامی که کامپیوتر از شبکه جدا می شود، اطلاعات RAM ناپدید می شود. برنامه در حین اجرای آن در حافظه داخلی کامپیوتر ذخیره می شود. قانون فرموله شده به اصول نویمان اشاره دارد. به آن اصل برنامه ذخیره شده می گویند.

حافظه خارجی - اینها رسانه های مغناطیسی مختلف (نوارها، دیسک ها)، دیسک های نوری هستند. ذخیره اطلاعات روی آنها نیازی به منبع تغذیه ثابت ندارد.

روی انجیر 2.3 نمودار یک دستگاه رایانه را با در نظر گرفتن دو نوع حافظه نشان می دهد. فلش ها جهت تبادل اطلاعات را نشان می دهند.

کوچکترین واحد حافظه کامپیوتر، بیت حافظه نامیده می شود. روی انجیر 2.4 هر سلول کمی را به تصویر می کشد. می بینید که کلمه بیت دو معنی دارد: واحد اندازه گیری مقدار اطلاعات و ذره ای از حافظه کامپیوتر. اجازه دهید نشان دهیم که چگونه این مفاهیم به هم مرتبط هستند.

هر بیت حافظه در حال حاضر می تواند یکی از دو مقدار را ذخیره کند: صفر یا یک. استفاده از دو کاراکتر برای نمایش اطلاعات نامیده می شود رمزگذاری باینری .

داده ها و برنامه ها در حافظه کامپیوتر به صورت باینری ذخیره می شوند.

یک کاراکتر از یک الفبای دو حرفی حاوی 1 بیت اطلاعات است.

یک بیت حافظه حاوی یک بیت اطلاعات است.

ساختار بیت اولین ویژگی حافظه داخلی کامپیوتر را تعریف می کند - گسستگی . اجسام گسسته از ذرات مجزا تشکیل شده اند. به عنوان مثال، ماسه گسسته است، زیرا از دانه های شن تشکیل شده است. بیت ها دانه های حافظه کامپیوتر هستند.

دومین ویژگی حافظه داخلی کامپیوتر است آدرس پذیری . هشت بیت متوالی حافظه یک بایت را تشکیل می دهد. می دانید که این کلمه نیز واحد کمیت اطلاعات را نشان می دهد که برابر با هشت بیت است. بنابراین یک بایت حافظه یک بایت اطلاعات را ذخیره می کند.

در حافظه داخلی یک کامپیوتر، تمام بایت ها شماره گذاری می شوند. شماره گذاری از صفر شروع می شود.

شماره دنباله یک بایت آدرس آن نامیده می شود.

اصل آدرس پذیری به این معناست که:

نوشتن اطلاعات در حافظه و همچنین خواندن آن از حافظه در آدرس ها انجام می شود.

حافظه را می توان به عنوان یک ساختمان آپارتمانی در نظر گرفت که در آن هر آپارتمان یک بایت و شماره آپارتمان یک آدرس است. برای اینکه نامه به مقصد برسد، باید آدرس صحیح را مشخص کنید. به این صورت است که توسط آدرس ها، پردازنده به حافظه داخلی کامپیوتر دسترسی پیدا می کند.

در رایانه های مدرن، نوع دیگری از حافظه داخلی وجود دارد که به آن حافظه فقط خواندنی می گویند - ROM. این یک حافظه غیر فرار است که اطلاعات را فقط می توان از آن خواند.

رسانه و دستگاه های حافظه خارجی.دستگاه های حافظه خارجی دستگاه هایی برای خواندن و نوشتن اطلاعات در رسانه های خارجی هستند. اطلاعات در رسانه های خارجی به عنوان فایل ذخیره می شود. چیست، بعداً بیشتر خواهید آموخت.

مهم ترین دستگاه های حافظه جانبی در رایانه های مدرن هستند درایوهای دیسک مغناطیسی(NMD)، یا درایوهای دیسک.

چه کسی نداند ضبط صوت چیست؟ گفتار، موسیقی را روی ضبط صوت ضبط می‌کردیم و سپس به ضبط‌ها گوش می‌دادیم. صدا بر روی نوار مغناطیسی با استفاده از سر مغناطیسی ضبط می شود. با کمک همین دستگاه، ضبط مغناطیسی دوباره به صدا تبدیل می شود.

NMD مانند ضبط صوت عمل می کند. همان کد باینری روی مسیرهای دیسک ثبت می شود: بخش مغناطیسی یک است، بخش غیر مغناطیسی صفر است. هنگام خواندن از روی دیسک، این ورودی در بیت های حافظه داخلی به صفر و یک تبدیل می شود.

یک سر ضبط به سطح مغناطیسی دیسک آورده می شود (شکل 2.5)، که می تواند در امتداد شعاع حرکت کند. در طول عملیات NMD، دیسک می چرخد. در هر موقعیت ثابت، سر با مسیر دایره ای تعامل دارد. اطلاعات باینری در این مسیرهای متحدالمرکز ثبت می شود.

برنج. 2.5. درایو دیسک و دیسک مغناطیسی

نوع دیگری از رسانه های خارجی دیسک های نوری هستند (نام دیگر آنها دیسک های لیزری است). آنها نه یک روش مغناطیسی، بلکه از یک روش نوری-مکانیکی برای ثبت و خواندن اطلاعات استفاده می کنند.

ابتدا دیسک های لیزری ظاهر شدند که اطلاعات فقط یک بار روی آنها ضبط می شود. نمی توان آن را پاک یا بازنویسی کرد. چنین دیسک هایی CD-ROM - Compact Disk-Read Only Memory نامیده می شود که به معنای "دیسک فشرده - فقط خواندنی" است. بعداً دیسک های لیزری قابل بازنویسی CD-RW اختراع شدند. روی آنها و همچنین در رسانه های مغناطیسی، اطلاعات ذخیره شده را می توان پاک کرد و دوباره ثبت کرد.

رسانه ای که کاربر می تواند از درایو حذف کند، رسانه قابل جابجایی نامیده می شود.

از میان رسانه های قابل جابجایی، دیسک های لیزری از نوع DVD-ROM - دیسک های ویدئویی - بیشترین ظرفیت اطلاعات را دارند. حجم اطلاعات ذخیره شده روی آنها می تواند به ده ها گیگابایت برسد. دیسک‌های ویدیویی حاوی فیلم‌های تمام‌قدی هستند که می‌توان آن‌ها را مانند تلویزیون در رایانه مشاهده کرد.

سوالات و وظایف

1. سعی کنید توضیح دهید که چرا یک کامپیوتر به دو نوع حافظه نیاز دارد: داخلی و خارجی.
2. «اصل برنامه ذخیره شده» چیست؟
3. ویژگی گسسته بودن حافظه داخلی کامپیوتر چیست؟
4. دو معنی کلمه «بیت» چیست؟ ارتباط آنها چگونه است؟
5. ویژگی آدرس پذیری حافظه داخلی کامپیوتر چیست؟
6. دستگاه های حافظه خارجی کامپیوتر را نام ببرید.
7. چه نوع دیسک های نوری را می شناسید؟

چگونه یک کامپیوتر شخصی (PC) کار می کند

PC چیست.کامپیوترهای مدرن بسیار متفاوت هستند: از کامپیوترهای بزرگ که کل اتاق را اشغال می کنند تا کامپیوترهای کوچکی که روی میز، کیف و حتی در جیب قرار می گیرند. کامپیوترهای مختلف برای اهداف مختلف استفاده می شوند. امروزه کامپیوترهای شخصی محبوب ترین نوع کامپیوتر هستند. رایانه های شخصی (PC) برای استفاده شخصی (شخصی) در نظر گرفته شده اند.

با وجود مدل‌های مختلف رایانه‌های شخصی، ویژگی‌های مشترک زیادی در دستگاه آنها وجود دارد. این خصوصیات کلی اکنون مورد بحث قرار خواهند گرفت.

دستگاه های اصلی رایانه شخصی"جزئیات" اصلی یک کامپیوتر شخصی یک ریزپردازنده (MP) است. این یک مدار الکترونیکی مینیاتوری است که توسط یک فناوری بسیار پیچیده ایجاد شده است که عملکرد یک پردازنده کامپیوتر را انجام می دهد.

رایانه شخصی مجموعه ای از دستگاه های متصل به هم است. نکته اصلی در این مجموعه این است واحد سیستم. واحد سیستم حاوی "مغز" ماشین است: یک ریزپردازنده و حافظه داخلی. همچنین وجود دارد: واحد منبع تغذیه، درایوهای دیسک، کنترل کننده های دستگاه های خارجی. واحد سیستم مجهز به یک فن داخلی برای خنک کننده است.

واحد سیستم معمولاً در یک محفظه فلزی قرار می گیرد که در قسمت بیرونی آن وجود دارد: یک سوئیچ برق، اسلات برای نصب دیسک های قابل جابجایی و درایوهای دیسک، اتصالات برای اتصال دستگاه های خارجی.

به واحد سیستم متصل است دستگاه صفحه کلید(صفحه کلید) نظارت کنید(نام دیگر نمایشگر است) و موش(دستکاری کننده). گاهی اوقات از انواع دیگر دستکاری‌کننده‌ها استفاده می‌شود: جوی استیک، ترک‌بال، و غیره. علاوه بر این، موارد زیر را می‌توان به رایانه شخصی متصل کرد: یک چاپگر(دستگاه چاپ) مودم(برای دسترسی به خط تلفن) و سایر دستگاه ها (شکل 2.6).

روی انجیر 2.6 یک مدل کامپیوتر رومیزی را نشان می دهد. علاوه بر این، مدل های قابل حمل (نوت بوک) و کامپیوترهای جیبی نیز وجود دارد.

همه دستگاه های رایانه شخصی، به جز پردازنده و حافظه داخلی، فراخوانی می شوند دستگاه های خارجی. هر دستگاه خارجی از طریق واحد خاصی به نام کنترلر (از انگلیسی "کنترل کننده" - "کنترل کننده"، "کنترل کننده") با پردازنده رایانه شخصی تعامل دارد. یک کنترل کننده درایو، یک کنترل کننده مانیتور، یک کنترل کننده چاپگر و غیره وجود دارد (شکل 2.7).

اصل اصلی تعامل بین دستگاه های رایانه شخصی.اصل سازماندهی ارتباط اطلاعات بین پردازنده، رم و دستگاه های خارجی مشابه اصل ارتباط تلفنی است. پردازنده از طریق یک خط چند سیمی به نام بزرگراه(نام دیگر - لاستیک، با دستگاه های دیگر ارتباط برقرار می کند (شکل 2.8).

همانطور که هر مشترک شبکه تلفن شماره مخصوص به خود را دارد، هر دستگاه خارجی متصل به رایانه شخصی نیز شماره ای را دریافت می کند که به عنوان آدرس این دستگاه عمل می کند. اطلاعات ارسال شده به یک دستگاه خارجی با آدرس آن همراه شده و به کنترل کننده داده می شود. در این قیاس، کنترلر مانند تلفنی است که هنگام گوش دادن به تلفن، سیگنال الکتریکی را از طریق سیم ها به صدا تبدیل می کند و هنگام صحبت کردن، صدا را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

ستون فقرات کابلی است که از سیم های زیادی تشکیل شده است. سازماندهی مشخصه تنه به شرح زیر است: یک گروه سیم ( گذرگاه داده) اطلاعات پردازش شده منتقل می شود، از سوی دیگر ( اتوبوس آدرس) - آدرس حافظه یا دستگاه های خارجی که پردازنده به آنها دسترسی دارد. همچنین قسمت سوم بزرگراه وجود دارد - اتوبوس کنترل; سیگنال های کنترلی از طریق آن منتقل می شود (به عنوان مثال، بررسی آمادگی دستگاه برای کار، سیگنال شروع کار دستگاه و غیره).

سوالات و وظایف

1. حداقل مجموعه ای از دستگاه هایی که یک کامپیوتر شخصی را تشکیل می دهند را نام ببرید.
2. چه دستگاه هایی در واحد سیستم گنجانده شده است؟
3. کنترلر چیست؟ چه عملکردی را انجام می دهد؟
4. دستگاه های مختلف رایانه شخصی چگونه از نظر فیزیکی به هم متصل می شوند؟
5. اطلاعات ارسال شده از طریق اتوبوس چگونه به دستگاه مناسب می رسد؟

ویژگی های اصلی یک کامپیوتر شخصی

رایانه های شخصی نه تنها در مؤسسات تولیدی و آموزشی، بلکه در خانه نیز به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرند. آنها را می توان به همان روشی که تلویزیون، VCR و سایر لوازم خانگی خریداری کرد، در فروشگاه خریداری کرد. هنگام خرید هر محصولی، بهتر است ویژگی های اصلی آن را بدانید تا دقیقاً آنچه را که نیاز دارید خریداری کنید. رایانه های شخصی نیز این ویژگی های اساسی را دارند.

ویژگی های ریزپردازندهمدل های مختلفی از ریزپردازنده ها توسط شرکت های مختلف تولید می شود. ویژگی اصلی MP فرکانس کلاک و عمق بیت پردازنده است.

حالت عملکرد ریزپردازنده توسط یک ریزمدار تنظیم می شود که به آن می گویند مولد ساعت. این یک نوع مترونوم در داخل کامپیوتر است. تعداد مشخصی از چرخه های ساعت برای هر عملیاتی که توسط پردازنده انجام می شود، اختصاص داده می شود. واضح است که اگر مترونوم سریعتر "تق" کند، پردازنده سریعتر کار می کند. فرکانس ساعت بر حسب مگاهرتز - مگاهرتز اندازه گیری می شود. فرکانس 1 مگاهرتز معادل یک میلیون سیکل در ثانیه است. در اینجا برخی از فرکانس های ساعت مشخصه ریزپردازنده ها آورده شده است: 600 مگاهرتز، 800 مگاهرتز، 1000 مگاهرتز. مقدار دوم گیگاهرتز - گیگاهرتز نامیده می شود. مدل های مدرن ریزپردازنده ها در فرکانس ساعت چند گیگاهرتز کار می کنند.

ویژگی بعدی ظرفیت پردازنده است. عمق بیتحداکثر طول کد باینری که می تواند توسط پردازنده به عنوان یک کل پردازش یا منتقل شود نامیده می شود. عمق بیت پردازنده ها در اولین مدل های PC برابر با 8 بیت بود. سپس پردازنده های 16 بیتی آمدند. اکثر رایانه های شخصی مدرن از پردازنده های 32 بیتی استفاده می کنند. بیشتر ماشین ها با کارایی بالا دارای پردازنده های 64 بیتی هستند.

مقدار حافظه داخلی (RAM)قبلا در مورد حافظه کامپیوتر صحبت کردیم. به حافظه عملیاتی (داخلی) و حافظه بلند مدت (خارجی) تقسیم می شود. عملکرد دستگاه بسیار به میزان حافظه داخلی بستگی دارد. اگر حافظه داخلی کافی برای کار کردن برخی برنامه ها وجود نداشته باشد، کامپیوتر شروع به انتقال بخشی از داده ها به حافظه خارجی می کند که عملکرد آن را به شدت کاهش می دهد. سرعت خواندن/نوشتن داده ها در RAM چندین مرتبه بیشتر از حافظه خارجی است.

مقدار RAM بر عملکرد رایانه شما تأثیر می گذارد. برنامه های مدرن به رم ده ها و صدها مگابایت نیاز دارند.

برای کار خوب برنامه های مدرن، صدها مگابایت RAM مورد نیاز است: 128 مگابایت، 256 مگابایت یا بیشتر.

ویژگی های دستگاه های حافظه جانبیدستگاه های ذخیره سازی خارجی درایوهای روی دیسک های مغناطیسی و نوری هستند. دیسک های مغناطیسی تعبیه شده در واحد سیستم هارد دیسک یا هارد دیسک نامیده می شوند. این بخش بسیار مهمی از رایانه است، زیرا در اینجا است که تمام برنامه های لازم برای عملکرد رایانه ذخیره می شود. خواندن/نوشتن در هارد دیسک سریعتر از سایر انواع رسانه های خارجی است، اما همچنان کندتر از RAM است. هر چه هارد دیسک بزرگتر باشد بهتر است. در رایانه های شخصی مدرن، هارد دیسک ها نصب می شود که حجم آنها در گیگابایت اندازه گیری می شود: ده ها و صدها گیگابایت. با خرید یک کامپیوتر، مجموعه برنامه های لازم را روی هارد دیسک دریافت می کنید. معمولاً خود خریدار ترکیب نرم افزار کامپیوتر را سفارش می دهد.

سایر رسانه های حافظه خارجی قابل جابجایی هستند، یعنی می توان آنها را در درایو قرار داد و از درایو خارج کرد. اینها عبارتند از فلاپی دیسک - فلاپی دیسک و دیسک نوری - CD-ROM، CD-RW، DVD-ROM. یک فلاپی دیسک استاندارد 1.4 مگابایت اطلاعات را در خود جای می دهد. فلاپی دیسک ها برای ذخیره طولانی مدت برنامه ها و داده ها و همچنین برای انتقال اطلاعات از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر مناسب هستند.

اخیراً فلش مموری جایگزین فلاپی دیسک به عنوان ابزار اصلی انتقال اطلاعات از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر شده است. فلش ممورییک دستگاه حافظه خارجی الکترونیکی است که برای خواندن و نوشتن اطلاعات در قالب فایل استفاده می شود. فلش مموری مانند دیسک ها یک دستگاه غیر فرار است. با این حال، در مقایسه با دیسک ها، حافظه فلش حجم اطلاعات بسیار بیشتری دارد (صدها و هزاران مگابایت). و سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات روی فلش درایو به سرعت RAM نزدیک می شود.

درایوهای CD-ROM به یک جزء تقریباً اجباری یک کیت رایانه شخصی تبدیل شده اند. نرم افزار مدرن بر روی این رسانه ها توزیع می شود. ظرفیت یک CD-ROM صدها مگابایت است (اندازه استاندارد 700 مگابایت).

شما می توانید درایوهای DVD را به انتخاب خود خریداری کنید. مقدار داده روی دیسک های این نوع بر حسب گیگابایت (4.7 گیگابایت، 8.5 گیگابایت، 17 گیگابایت) محاسبه می شود. فیلم ها اغلب بر روی DVD ضبط می شوند. زمان پخش آنها به 8 ساعت می رسد. اینها 4-5 فیلم بلند هستند. ضبط درایوهای نوری به شما امکان می دهد اطلاعات را روی CD-RW و DVD-RW ضبط و بازنویسی کنید. کاهش مداوم قیمت این نوع دستگاه ها آنها را از مقوله "کالاهای لوکس" به سمت مردم سوق می دهد.

تمام انواع دستگاه های دیگر دستگاه های ورودی/خروجی در نظر گرفته می شوند. اجباری آنها صفحه کلید، مانیتور و دستکاری کننده (معمولاً ماوس) است. دستگاه های اضافی: چاپگر، مودم، اسکنر، سیستم صوتی و برخی دیگر. انتخاب این دستگاه ها بستگی به نیاز و توان مالی خریدار دارد. همیشه می توانید منابع اطلاعات مرجع در مورد مدل های چنین دستگاه هایی و ویژگی های عملکرد آنها را پیدا کنید.

سوالات و وظایف

1. چه ویژگی های یک کامپیوتر عملکرد آن را تعیین می کند؟
2. فلاپی دیسک، هارد، سی دی رام، دی وی دی رام چه ترتیبی از حجم اطلاعات دارند؟
3. کدام دستگاه های حافظه داخلی و کدام ها قابل جابجایی هستند؟
4. کدام دستگاه های ورودی/خروجی برای رایانه شخصی مورد نیاز است و کدام اختیاری است؟

| 7 کلاس | برنامه ریزی درسی برای سال تحصیلی (FSES) | اجزای اصلی کامپیوتر و عملکرد آنها

درس 10
اجزای اصلی کامپیوتر و عملکرد آنها

2.1.1. یک کامپیوتر

کلید واژه ها:

حافظه پردازنده کامپیوتر ورودی دستگاه اطلاعات خروجی دستگاه

یکی از موضوعات مهمی که در درس علوم کامپیوتر مورد مطالعه قرار می گیرد، کامپیوتر است که نام خود را از عملکرد اصلی آن - انجام محاسبات (رایانه انگلیسی - ماشین حساب) گرفته است.

اولین کامپیوتر در سال 1945 در ایالات متحده آمریکا ساخته شد. با گشت و گذار مجازی در موزه های فناوری کامپیوتر می توانید با تاریخچه کامپیوتر آشنا شوید. بنابراین، با مراجعه به (http://informat444.narod.ru/museum/) موزه مجازی انفورماتیک، اطلاعات جالب زیادی در مورد رایانه ها می توانید پیدا کنید. لطفاً توجه داشته باشید که مخفف EVM (کامپیوتر الکترونیکی) اغلب برای اشاره به فناوری رایانه در دهه‌های 1940-1970 استفاده می‌شود.

کامپیوتر مدرن یک دستگاه الکترونیکی جهانی کنترل شده با برنامه برای کار با اطلاعات است.

دستگاه جهانیرایانه به این دلیل نامیده می شود که می تواند برای اهداف زیادی مورد استفاده قرار گیرد - برای پردازش، ذخیره و انتقال طیف گسترده ای از اطلاعات، برای استفاده توسط یک فرد در فعالیت های مختلف.

کامپیوترهای مدرن می توانند پردازش انواع مختلف اطلاعات: اعداد، متن، تصاویر، صداها. اطلاعاتاز هر نوعی که باشد در کامپیوتر نشان داده شده است کد باینری- دنباله های صفر و یک. برخی از روش های کدگذاری باینری در شکل نشان داده شده است. 2.1.

اطلاعاتی که برای پردازش در رایانه در نظر گرفته شده و به صورت کد باینری ارائه می شود معمولاً داده های باینری یا به سادگی داده نامیده می شوند. یکی از مزیت‌های اصلی داده‌های باینری این است که بدون توجه به نوع اطلاعات منبع، کپی، ذخیره و با استفاده از روش‌های جهانی یکسانی ارسال می‌شوند.

روش های کدگذاری باینری متون، صداها (صدا، موسیقی)، تصاویر (عکس ها، تصاویر)، توالی تصاویر (فیلم ها و فیلم ها)، و همچنین اشیاء سه بعدی در دهه 80 قرن گذشته اختراع شد. در ادامه روش های رمزگذاری باینری اطلاعات عددی، متنی، گرافیکی و صوتی را با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد. اکنون نکته اصلی این است که بدانید که دنباله های 1 و 0 در نمایش رایانه با سیگنال های الکتریکی - "روشن" و "خاموش" مطابقت دارند. کامپیوتر نامیده می شود دستگاه الکترونیکی، زیرا از بسیاری از قطعات الکترونیکی تشکیل شده است که این سیگنال ها را پردازش می کنند.

داده ها توسط کامپیوتر مطابق با پردازش می شود برنامه- دنباله ای از دستورات که باید روی داده ها انجام شود تا مشکل حل شود. مانند داده ها، برنامه ها در کامپیوتر به صورت کد باینری نمایش داده می شوند. نرم افزار محوررایانه را دستگاه می نامند زیرا کار آن تحت کنترل برنامه های نصب شده بر روی آن انجام می شود. این اصل برنامه نویسی کامپیوتر.

رایانه‌های مدرن از سیستم‌های رایانه‌ای قدرتمند که کل اتاق‌ها را اشغال می‌کنند و تعداد زیادی از کاربران را به طور همزمان پشتیبانی می‌کنند تا رایانه‌های کوچکی که در کف دست شما قرار می‌گیرند را شامل می‌شوند (شکل 2.2).

امروزه رایج ترین نوع کامپیوتر کامپیوتر شخصی (PC) است - کامپیوتری که برای کار یک نفر طراحی شده است.

انواع اطلاعات پردازش شده توسط کامپیوتر (عددی، نمادین، گرافیکی، صوتی).

همانطور که به خوبی می دانیم، فناوری رایانه در ابتدا به عنوان وسیله ای برای خودکارسازی محاسبات پدید آمد، همانطور که نام رایانه به وضوح نشان می دهد. نوع بعدی اطلاعات پردازش شده متنی بود. در ابتدا، متون به سادگی ستون‌های اعدادی را که به سختی قابل مشاهده بودند توضیح می‌دادند، اما سپس ماشین‌ها شروع به تغییر اطلاعات متنی به‌طور فزاینده‌ای کردند. ویرایشگر متن به بخشی اجباری از نرم افزار تبدیل شده است. طبیعتاً طراحی متون به سرعت تمایل مردم را برای تکمیل آنها با گرافیک و طراحی برانگیخت. تلاش شد تا بخشی از این مشکلات در چارچوب رویکرد نمادین حل شود: نمادهای خاصی برای ترسیم جداول و نمودارها معرفی شدند.

تمام اعداد. همانطور که قبلاً می دانیم، این نوع اطلاعات گسسته است و به سادگی برای ذخیره سازی در رایانه تبدیل می شود: کافی است عدد را به سیستم اعداد باینری تبدیل کنید.

نمادها این یک مقدار گسسته دیگر است، زیرا رایانه با مجموعه محدودی از کاراکترها کار می کند. چنین مجموعه ای را می توان الفبای ماشین نامید و در الفبا همه کاراکترها موقعیت های ثابت خود را دارند. از این رو، ایده اصلی ذخیره کاراکترها در حافظه کامپیوتر این است که هر یک از آنها را با یک عدد در الفبا جایگزین کنیم، یعنی. عدد.

گرافیک. هر تصویر گرافیکی از نقاط مجزا به نام پیکسل تشکیل شده است. از اینجا مشخص می شود که ذخیره یک تصویر در واقع به معنای حفظ رنگ پیکسل های آن است. اگر تعداد محدود (محدود) رنگ را بپذیریم، اطلاعات بلافاصله گسسته می‌شوند و راه‌حل مشکل ذخیره گرافیک شبیه مشکل ذخیره متن می‌شود. شما باید همه رنگ ها را به نوعی شماره گذاری کنید (نوعی "الفبای رنگ ها" ایجاد کنید)، پس از آن فقط کافی است اعداد رنگ را ذخیره کنید.

در مورد نمادها، علاوه بر ذخیره سازی تصویر "نقطه ای" (رستر) که در بالا توضیح داده شد، یک روش برداری نیز وجود دارد. این ماتریس کامل پیکسل ها نیست که برای آن ذخیره می شود، بلکه برنامه ای برای ترسیم آن است

صدا. اطلاعات صدا نیز یک مقدار پیوسته است، و بنابراین، برای ورود به رایانه باید گسسته شود. علاوه بر این، گسسته سازی باید هم در زمان و هم در میزان شدت صدا انجام شود. فرآیند اول به این معنی است که اندازه گیری شدت باید نه به طور مداوم، بلکه در فواصل زمانی معین انجام شود، و دوم - اینکه شدت صدا، که در طبیعت می تواند هر مقداری را به خود بگیرد، باید به نزدیک ترین حالت "بالا" ("گرد") شود. مجموعه استاندارد مقادیر ثابت با این روش، دوباره دنباله ای از اعداد صحیح را دریافت می کنیم که در حافظه کامپیوتر ذخیره می شوند. بنابراین، در مورد صدا، اطلاعات را می توان به روشی خاص با دنباله ای از اعداد توصیف کرد که به طور خودکار مشکل رمزگذاری را حل می کند.

اعداد صحیح و نمادها نیازی به گسسته سازی ندارند، و اعداد واقعی، اطلاعات گرافیکی و صوتی برای ورود به کامپیوتر نیازمند رویه های ورودی خاصی هستند که این نوع اطلاعات را به فرم مجزا تبدیل می کند.

اطلاعات از هر نوعی در یک کامپیوتر به صورت باینری ذخیره می شود.

فرآیند رمزگذاری هر نوع اطلاعات در واقع تبدیل آن به یک شکل به شکل عددی است.

در حافظه یک ماشین، هیچ تفاوت اساسی بین اطلاعات کدگذاری شده انواع مختلف وجود ندارد. پردازشگر قادر است بر روی انواع داده ها، از جمله خود برنامه، عملیات حسابی، منطقی و سایر عملیات های موجود در سیستم دستورات خود را انجام دهد.

برای "ارتباط" موفق با یک کامپیوتر، مضر است که آن را به عنوان یک جعبه سیاه درک کنیم که چیزی غیرمنتظره را منتشر می کند. برای درک واکنش کامپیوتر به اعمال شما، شما باید بدانید که چگونه کار می کند و چگونه کار می کند.

در آندر درس IT، نحوه کار اکثر دستگاه‌های محاسباتی (که فقط شامل رایانه‌های شخصی نیست) را یاد خواهیم گرفت.

چه چیزی تمام اطلاعات را در یک کامپیوتر پردازش می کند

وظیفه اصلی یک کامپیوتر است پردازش اطلاعاتیعنی انجام محاسبات. اکثر محاسبات توسط یک دستگاه خاص انجام می شود -. این یک ریزمدار پیچیده است که حاوی صدها میلیون عنصر (ترانزیستور) است.

آنچه برنامه در یک زمان معین به پردازنده می گوید، نشان می دهد که چه داده هایی باید پردازش شوند و چه کارهایی باید با آن انجام شود.

برنامه ها و داده ها از حافظه (هارد دیسک) بارگیری می شوند.

ولی HDD – دستگاه نسبتا کندو اگر پردازنده منتظر می ماند تا اطلاعات خوانده شود و بعد از پردازش دوباره نوشته می شد، برای مدت طولانی بیکار می ماند.

پردازنده را بیکار نگذاریم

بنابراین، یک دستگاه ذخیره سازی سریعتر (حافظه دسترسی تصادفی، RAM) بین پردازنده و هارد دیسک نصب شد. این یک برد مدار چاپی کوچک است که حاوی تراشه های حافظه سریع است.

تمام برنامه ها و داده های لازم از قبل از روی هارد دیسک در رم خوانده می شوند. در حین کار cpu به RAM دسترسی پیدا می کند، دستورات برنامه را می خواند که به شما می گوید چه داده هایی را باید بگیرید و چگونه آنها را پردازش کنید.

هنگامی که کامپیوتر خاموش است، محتویات RAM در آن ذخیره نمی شود (بر خلاف هارد دیسک).

فرآیند پردازش اطلاعات

بنابراین، اکنون می دانیم که کدام دستگاه ها در پردازش اطلاعات نقش دارند. بیایید اکنون به کل روند محاسبات نگاه کنیم.

هنگامی که کامپیوتر خاموش است، تمام برنامه ها و داده ها روی هارد دیسک ذخیره می شوند. هنگامی که کامپیوتر خود را روشن می کنید و شروع برنامه، موارد زیر رخ می دهد:

ورودی و خروجی اطلاعات

برای اینکه کامپیوتر اطلاعات را برای پردازش دریافت کند، باید آن را وارد کرد. برای این کار از آنها استفاده می شود دستگاه های ورودی:

• صفحه کلید(با کمک آن متن را وارد می کنیم و کامپیوتر را کنترل می کنیم).
• موش(با استفاده از ماوس کامپیوتر را کنترل می کنیم)؛
• اسکنر(تصویر را وارد کامپیوتر می کنیم)؛
• میکروفون(ضبط صدا) و غیره

برای نمایش نتیجه پردازش اطلاعات از دستگاه های خروجی:

• نظارت کنید(نمایش تصویر بر روی صفحه نمایش)؛
• یک چاپگر(خروجی متن و تصویر روی کاغذ)؛
• سیستم های صوتییا "گویندگان" (گوش دادن به صداها و موسیقی)؛

علاوه بر این، می‌توانیم داده‌ها را با استفاده از:

• درایوهای خارجی(از آنها ما داده های موجود را در رایانه کپی می کنیم):
  • درایو فلش،
  • لوح فشرده (CD یا DVD)
  • هارد درایو قابل حمل،
  • دیسکت؛

• شبکه کامپیوتری(ما داده ها را از رایانه های دیگر دریافت می کنیم اینترنتیا شبکه شهری).

اگر دستگاه های ورودی-خروجی را به طرح خود اضافه کنیم، نمودار زیر را دریافت می کنیم:

یعنی کامپیوتر با صفر و یک کار می کند، و هنگامی که اطلاعات به دستگاه خروجی می رسد، آن را تبدیل به تصاویر آشنا(تصویر، صدا).

جمع بندی

بنابراین، امروز، همراه با سایت، یاد گرفتیم کامپیوتر چگونه کار می کند. به طور خلاصه، رایانه داده ها را از دستگاه های ورودی (صفحه کلید، ماوس و غیره) دریافت می کند، آن را روی هارد دیسک قرار می دهد، سپس آن را به RAM منتقل می کند و با استفاده از پردازنده پردازش می کند. نتیجه پردازش ابتدا به RAM، سپس به هارد دیسک یا بلافاصله به دستگاه خروجی (مثلاً یک مانیتور) برگردانده می شود.

اگر سوالی دارید، می توانید در نظرات همین مقاله از آنها بپرسید.

می‌توانید از درس‌های بعدی در وب‌سایت IT-lesons درباره همه دستگاه‌های فهرست‌شده در درس امروز اطلاعات بیشتری کسب کنید. برای اینکه دروس جدید را از دست ندهید، در اخبار سایت عضو شوید.

کپی ممنوع

یادآوری می کنم که وب سایت IT-lesons کتاب های مرجع را به طور مداوم به روز می کند:

مکمل ویدیویی

امروز یک ویدیو آموزنده کوچک در مورد تولید پردازنده ها است.

P.S. در درس بعدی - دستگاه خارجی کامپیوتر، توضیحات کانکتورهای خارجی، نشانگرها و دکمه ها. از دست ندهید!