رامونا

تاریخچه کامپیوترها: قسمت اول

0 گؤروش
یازار:‌


تاریخ کامپیوترها با طراحی های بدوی در اوایل قرن نوزدهم آغاز شد و در طول قرن بیستم جهان را تغییر داد.

تاریخچه کامپیوترها به بیش از 200 سال پیش باز می گردد. در ابتدا توسط ریاضیدانان و کارآفرینان نظریه‌پردازی شد، در طول قرن نوزدهم ماشین‌های محاسبه مکانیکی برای حل چالش‌های پیچیده اعداد طراحی و ساخته شدند. پیشرفت تکنولوژی کامپیوترهای پیچیده تر را در اوایل قرن بیستم فعال کرد و کامپیوترها بزرگتر و قدرتمندتر شدند.

امروزه، رایانه‌ها تقریباً از طرح‌های قرن نوزدهم، مانند موتور تحلیلی چارلز بابیج - یا حتی از رایانه‌های عظیم قرن بیستم که کل اتاق‌ها را اشغال می‌کردند، مانند انتگرالگر عددی الکترونیکی و ماشین حساب، قابل تشخیص نیستند.

در اینجا تاریخچه مختصری از رایانه‌ها، از منشأ بدوی آنها تا ماشین‌های قدرتمند امروزی که در اینترنت گشت و گذار می‌کنند، بازی‌ها را اجرا می‌کنند و چند رسانه‌ای را پخش می‌کنند، آورده‌ایم.

1801: ژوزف ماری ژاکارد، تاجر و مخترع فرانسوی، ماشین بافندگی را اختراع کرد که از کارت های چوبی پانچ شده برای بافت خودکار طرح های پارچه استفاده می کرد. رایانه های اولیه از کارت های پانچ مشابه استفاده می کردند.

1821: چارلز بابیج، ریاضیدان انگلیسی، ماشینی محاسبه‌گر بخار را ابداع کرد که می‌توانست جداول اعداد را محاسبه کند. به گفته دانشگاه مینه سوتا، این پروژه که «موتور تفاوت» نامیده می شود، توسط دولت بریتانیا تامین می شود، به دلیل کمبود فناوری در آن زمان با شکست مواجه می شود (در برگه جدید باز می شود).

1848: آدا لاولیس، ریاضیدان انگلیسی و دختر شاعر لرد بایرون، اولین برنامه کامپیوتری جهان را نوشت. به گفته آنا سیفرت، استاد ریاضیات نظری در دانشگاه مونستر آلمان، لاولیس اولین برنامه را در حین ترجمه مقاله ای در مورد موتور تحلیلی بابیج از فرانسوی به انگلیسی می نویسد. سیفرت در مقاله ای برای The Max Planck Society نوشت: "او همچنین نظرات خود را در مورد متن ارائه می دهد. حاشیه نویسی های او که به سادگی "یادداشت" نامیده می شوند، سه برابر بیشتر از متن واقعی هستند." . لاولیس همچنین توضیحی گام به گام برای محاسبه اعداد برنولی با ماشین بابیج اضافه می کند - اساساً یک الگوریتم - که در واقع او را به اولین برنامه نویس رایانه در جهان تبدیل می کند. اعداد برنولی دنباله ای از اعداد گویا هستند که اغلب در محاسبات استفاده می شوند.

1853: مخترع سوئدی Per Georg Scheutz و پسرش Edvard اولین ماشین حساب چاپی جهان را طراحی کردند. طبق کتاب Uta C. Merzbach، "Georg Scheutz and the First Printing Calculator (در برگه جدید باز می شود)" (انتشارات موسسه اسمیتسونیان، 1977) این ماشین به دلیل اینکه اولین ماشینی است که "تفاوت های جدولی را محاسبه کرده و نتایج را چاپ می کند" مهم است.

1890: هرمان هولریث یک سیستم کارت پانچ برای کمک به محاسبه سرشماری 1890 ایالات متحده طراحی کرد. طبق گفته دانشگاه کلمبیا (در برگه جدید باز می شود) این دستگاه، دولت را برای چندین سال از محاسبات صرفه جویی می کند و مالیات دهندگان ایالات متحده را تقریباً 5 میلیون دلار صرفه جویی می کند.

1931: در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، وانوار بوش، اولین کامپیوتر آنالوگ مکانیکی همه منظوره خودکار در مقیاس بزرگ را اختراع و ساخت وانوار بوش، طبق گفته دانشگاه استنفورد (در برگه جدید باز می شود).

1936: آلن تورینگ، دانشمند و ریاضیدان بریتانیایی، اصل یک ماشین جهانی را که بعداً ماشین تورینگ نامیده شد، در مقاله ای به نام «درباره اعداد قابل محاسبه…» طبق کتاب کریس برنهارت با عنوان «دیدگاه تورینگ (در برگه جدید باز می شود» ارائه کرد. (انتشارات MIT، 2017). ماشین های تورینگ قادر به محاسبه هر چیزی هستند که قابل محاسبه است. مفهوم اصلی کامپیوتر مدرن بر اساس ایده های او است. به گفته موزه ملی محاسبات بریتانیا، تورینگ بعداً در توسعه Turing-Welchman Bombe، یک دستگاه الکترومکانیکی که برای رمزگشایی کدهای نازی در طول جنگ جهانی دوم طراحی شده بود، مشارکت داشت (در برگه جدید باز می شود).

1937: جان وینسنت آتاناسوف، استاد فیزیک و ریاضیات در دانشگاه ایالتی آیووا، پیشنهاد کمک مالی را برای ساخت اولین رایانه فقط الکتریکی، بدون استفاده از چرخ دنده، بادامک، تسمه یا شفت ارائه کرد.

آردینی اوخو
پنجشنبه 5 خرداد 1401
بؤلوملر :

SSD در مقابل HDD: تفاوت بین SSD و HDD چیست

0 گؤروش
یازار:‌

در این مقاله تفاوت SSD با HDD، تفاوت کلیدی SSD و HDD را یاد می گیریم. اما قبل از اینکه به تفاوت‌ها بپردازیم، ابتدا "HDD چیست؟" و "SSD چیست؟". ما با HDD شروع می کنیم:

هارد دیسک چیست؟

یک هارد دیسک از خاصیت مغناطیسی استفاده می کند که به شما امکان می دهد داده ها را روی یک بشقاب چرخان ذخیره کنید. دارای یک سر خواندن/نوشتن است که برای خواندن و نوشتن داده ها در بالای صفحه چرخان شناور است. هرچه بشقاب سریعتر بچرخد، HDD سریعتر می تواند کار کند. HDD همچنین شامل یک کنترلر I/O و سیستم عامل است که به سخت افزار می گوید چه کاری انجام دهد و با سیستم باقی مانده ارتباط برقرار می کند. فرم کامل هارد دیسک سخت است

SSD چیست؟

درایو حالت جامد (SSD) یک دستگاه ذخیره سازی غیر فرار است که داده ها را به طور مداوم بر روی حافظه فلش حالت جامد ذخیره و بازیابی می کند. با این حال، این داده ها به جای پلاتر روی تراشه های حافظه فلش متصل به هم ذخیره می شوند که سرعت آنها را نسبت به هارد دیسک ها افزایش می دهد. در مقایسه با HDD عملکرد بهتری را ارائه می دهد.
تفاوت های کلیدی:
HDD سرعت پایین تری برای خواندن و نوشتن داده ها دارد و SSD در خواندن و نوشتن اطلاعات سریعتر است.
HDD تاخیر بالاتری دارد در حالی که SSD تاخیر کمتری دارد.
HDD از عملیات ورودی/خروجی کمتری در ثانیه (IOPS) پشتیبانی می کند در حالی که SSD از عملیات ورودی/خروجی بیشتری در ثانیه (IOPS) پشتیبانی می کند.
HDD به دلیل حرکات مکانیکی می تواند نویز ایجاد کند از طرف دیگر SSD چنین نویز تولید نمی کند.
قطعات متحرک هارد دیسک ها آنها را در برابر خرابی و آسیب آسیب پذیر می کند، اما درایوهای SSD می توانند لرزش تا 2000 هرتز را تحمل کنند.

HDD مخفف Hard Disk Drive و SSD مخفف Solid State Drive است.

هارد دیسک چگونه کار می کند؟

هارد دیسک از تعدادی صفحه مغناطیسی چرخان تشکیل شده است که داده ها را ذخیره می کند و تعدادی سر خواندن/نوشتن بر روی بازوهای مکانیکی که روی سطح صفحات حرکت می کنند.

برای خواندن یا نوشتن داده ها در یک بخش خاص از یک صفحه، هد باید به موقعیت مناسب حرکت کند و سپس باید منتظر بمانند تا سکتور از زیر آن در هنگام چرخش پلاتر عبور کند.

SSD چگونه کار می کند؟

درایو SSD کاملا متفاوت از یک هارد دیسک کار می کند. از یک رسانه حالت جامد، به طور معمول NAND (اغلب به نام فلش) استفاده می کند. داده ها توسط یک کنترلر که مغز دستگاه را در نظر می گیرد، روی NAND نوشته یا خوانده می شود.

با SSD، زمان جستجوی متغیر یا تأخیر چرخشی وجود ندارد زیرا می‌توان به تمام قسمت‌های SSD در مدت زمان یکسانی دسترسی داشت. سرعت خواندن و نوشتن SSD نابرابر است، بنابراین خواندن اطلاعات بسیار سریع است، اما سرعت نوشتن SSD بسیار کندتر است. این به این دلیل است که ذخیره سازی SSD از سلول های NAND منفرد تشکیل شده است که به شما کمک می کند یک بیت از داده ها را ذخیره کنید و گروه هایی از سلول ها در صفحات سازماندهی می شوند. علاوه بر این، گروه‌هایی از صفحات در بلوک‌هایی سازمان‌دهی می‌شوند.
SSD در مقابل سرعت HDD

SSD در مقابل سرعت HDD

از نظر سرعت، SSD ها بسیار سریعتر از HDD ها هستند زیرا SSD ها مدار الکتریکی و قطعات متحرک به عنوان HDD ندارند. یک هارد دیسک معمولی 7200 RPM می تواند سرعت خواندن/نوشتن 80 تا 160 مگابایت بر ثانیه را ارائه دهد در حالی که یک SSD معمولی می تواند سرعت خواندن/نوشتن 200 تا 550 مگابایت بر ثانیه را ارائه دهد که آن را به انتخابی ایده آل برای عملکرد بهتر تبدیل می کند.

مزایای HDD

در اینجا، مزایا/مزایای استفاده از HDD آورده شده است:

  • ظرفیت ذخیره سازی زیادی را فراهم می کند.
  • موارد ذخیره شده از بین نمی روند، حتی اگر رایانه خاموش شود.
  • در داخل کامپیوتر ثابت شده است بنابراین نمی توان آن را گم کرد.
  • کامپیوترها می توانند به راحتی با آنها ارتباط برقرار کنند.
  • این می تواند داده هایی مانند اسناد متنی، تصاویر، فیلم ها و غیره را ذخیره کند.
  • دستگاه HDD می تواند فایل های سیستم عامل و فایل های مربوط به نرم افزار را ذخیره کند.
  • اندازه آن بسیار کوچک است و در استفاده قابل حمل است.
  • آنها در مقایسه با SSD ارزان تر هستند.

مزایای SSD

در اینجا، مزایا/مزایای استفاده از درایو SSD آورده شده است:

  • درایو SSD سرعت دسترسی 35 تا 100 میکرو ثانیه را ارائه می دهد. بنابراین قادر است 100 برابر HDD ها کارایی ارائه دهد
  • درایوهای SSD دارای اجزای سبک وزن یا قطعات متحرک هستند، زیرا سازگارتر با موبایل هستند و برای سفرهای مداوم بسیار مناسب‌تر هستند.
  • درایوهای SSD مقاوم و بسیار بادوام هستند
  • SDD از حافظه فلش برای ذخیره داده ها استفاده می کند که قابلیت اطمینان بهتری را فراهم می کند.

معایب HDD

در اینجا، اشکالات و معایب استفاده از HDD وجود دارد:
  • اگر هارد دیسک خراب شود، کامپیوتر کار نمی کند.
  • اگر درایو HDD خراب شود/ آسیب ببیند، اطلاعات مهم خود را از دست خواهید داد.
  • در صورت خرابی هارد دیسک، انجام بازیابی اطلاعات دشوار است.
  • "سر" معمولی ممکن است خراب شود، که به سطح دیسک آسیب می رساند.
  • هارد دیسک در داخل کامپیوتر ثابت است، بنابراین نمی توانید به کامپیوتر دیگری انتقال دهید.

معایب SSD

هزینه اولیه برای SDD بسیار بالاتر از HDD است
SSD ها دارای تعداد محدودی از زمان هایی هستند که می توان داده ها را نوشت، پاک کرد و در بخشی از درایو بازنویسی کرد.
حداکثر ظرفیت یک SSD محدود است. با این حال، پیشرفت در حافظه های فلش به طور مداوم ظرفیت ذخیره سازی SSD ها را افزایش می دهد.

کدام را انتخاب کنیم؟

اگر قیمت محدودیت نباشد، رای ما به SSD می رود. آنها فوق العاده سریع، بادوام، قابل اعتماد هستند.
اگر برنامه شما به حجم بسیار زیادی از فضای ذخیره سازی بدون R/W مکرر (مثال آرشیو/پشتیبان گیری) نیاز دارد، به سراغ HDD بروید.
اگرچه SSD انتخاب شماره 1 ما است

آردینی اوخو
سه شنبه 3 خرداد 1401
بؤلوملر :

CPU (واحد پردازش مرکزی) چیست؟ قطعات (قطعات)، توابع

0 گؤروش
یازار:‌


CPU مخفف "Central Processing Unit" است و به عنوان "پردازنده" و "مغز" سیستم کامپیوتری نیز شناخته می شود.

CPU روی سوکت CPU سازگار خود که روی مادربرد تعبیه شده است، قرار می گیرد. CPU هنگام پردازش داده ها گرمای بیشتری تولید می کند، بنابراین با هیت سینک متصل می شود که به خنک نگه داشتن کمک می کند.

اهمیت CPU

CPU نقش حیاتی برای عملکرد عالی در سیستم کامپیوتر ایفا می کند و به اجرای تمام دستگاه های سیستم کمک می کند. CPU تمامی دستورالعمل های دریافتی از سخت افزار و نرم افزار سیستم را کنترل می کند و آنها را پردازش می کند و در نهایت از طریق دستگاه های خروجی مانند مانیتور و چاپگر و غیره نتیجه را تولید می کند. از سیستم کامپیوتری

قطعات CPU

در این بخش، نام قطعات مختلف سخت افزار داخلی CPU را روشن می کنیم. در زیر هر یک را توضیح دهید.

اجزای داخلی CPU (واحد پردازش مرکزی) و عملکرد آنها

واحد حافظه

واحد حافظه اجزای اصلی CPU است، زیرا هدف اصلی آن ذخیره کلیه دستورالعمل ها و ارسال آنها به سایر اجزای CPU (واحد کنترل) است.

در صنایع کامپیوتر، حافظه کامپیوتر به دو دسته اصلی مانند حافظه اولیه و ثانویه تقسیم می شود. عملکرد کامل، قدرت محاسباتی و سرعت اجرای حافظه کامپیوتر کاملاً به طرح طراحی آن و انواعی مانند (SRAM یا DRAM) بستگی دارد.

پس از پردازش تمام دستورالعمل ها توسط CPU، واحد حافظه به ذخیره خروجی تولید شده کمک می کند و در نهایت به دستگاه های خروجی منتقل می شود.

واحد کنترل

هدف اصلی واحد کنترل CPU کنترل کل عملیات واحدهای آن است و به جابجایی تمام داده ها یا دستورالعمل ها در بین تمام واحدهای سیستم کمک می کند. واحد حافظه تمام دستورالعمل ها و داده ها را از واحد کنترل دریافت می کند، آنها را تفسیر می کند و در نهایت کل عملیات را به واحدهای مختلف منتقل می کند.

واحد کنترل یک رسانه ارتباطی بین تمام دستگاه های ورودی و خروجی برای انتقال یا دریافت تمام دستورالعمل ها از واحدهای حافظه است.

واحد حساب و منطق

ALU به دو بخش مانند واحد حسابی و منطقی تقسیم می شود. این شامل مدار دیجیتالی است که با رجیسترها ساخته شده است و به حل عملیات های مختلف حسابی و منطقی کمک می کند. واحد حساب برای حل عملیات مختلف مانند جمع، تفریق، ضرب، تقسیم و غیره طراحی شده است.

توابع اصلی واحد منطق انجام انواع مختلفی از عملیات مانند مقایسه، انتخاب، تطبیق و ادغام مقادیر داده های متعدد است.

واحد ورودی/خروجی

واحد ورودی به معنای تمام دستگاه های ورودی است که برای درج دستورالعمل ها از سمت کاربر مانند صفحه کلید، ماوس، تاچ پد و غیره استفاده می شود. هر دستگاه ورودی شامل کنترلر سخت افزاری مخصوص به خود است که به CPU وصل شده است و تمام دستورالعمل های CPU را در مورد نحوه استفاده از آنها ارائه می دهد.

واحد خروجی به معنای کلیه دستگاه های خروجی است که پس از پردازش کل داده های ارائه شده توسط کاربر، نتیجه به صورت متنی یا گرافیکی تولید می شود. برخی از دستگاه های خروجی مانیتور، چاپگر، بلندگو و غیره هستند. CPU کد باینری را مانند 0 یا 1 می گیرد و آن را به فرمت مناسبی که سخت افزار خروجی مورد نیاز است تبدیل می کند.

لیست اجزای دیگر CPU هستند

گذرگاه سیستم – هدف اصلی گذرگاه سیستم انتقال تمام داده‌ها و دستورالعمل‌ها است، و همچنین مکان‌های آدرسی را می‌فرستد که به CPU اطلاع می‌دهد که در حافظه اصلی همه داده‌ها و دستورالعمل‌ها از کجا دریافت می‌شوند و داده‌های پردازش شده باید در کجا ذخیره شوند.

گذرگاه خارجی - این وسیله ارتباطی بین گذرگاه اصلی داده و برد سیستم است.

گذرگاه داده داخلی – این نوع گذرگاه داده بین تمام اجزای داخلی پردازنده و مادربرد ارتباط برقرار می کند. اندازه گذرگاه های داخلی به این بستگی دارد که پردازنده چه مقدار اطلاعات را می تواند همزمان پردازش کند.

خطوط آدرس - خطوط آدرس برای شناسایی مکان مناسب در واحد حافظه که در آن داده ها ارائه می شود، طراحی شده اند.

رجیسترها - رجیستر به عنوان "انجمن کننده" نیز شناخته می شود و به عنوان محل ذخیره سازی موقتی عمل می کند که در آن داده ها از سمت حافظه اصلی برای اجرا می آیند و آنها را برای ذخیره منتقل می کنند.

پرچم‌ها - پرچم‌ها در CPU تعبیه شده‌اند، و به‌عنوان رجیستر کار می‌کنند، زیرا همه حالت‌های در حال اجرا کل توابع و سایر عملیات را نشان می‌دهند.

کش – کش نیز در تراشه ادغام شده است، اما سریعترین حافظه نسبت به حافظه اصلی است و به افزایش عملکرد پردازنده کمک می کند.

ویژگی های CPU و تاثیر آن

حافظه کش

CPU برای دریافت داده ها از حافظه اصلی سیستم زمان بیشتری می گیرد، بنابراین رجیسترهای CPU داده های مهمی را که در پردازش استفاده می شوند ذخیره می کنند و بیشتر آنها را به حافظه کش مقدم می کنند.

حافظه کش قطعه کوچکی از حافظه است اما سریعترین حافظه به حافظه اصلی است که در هسته CPU تعبیه شده است. حافظه کش به سه سطح L1، L2 و L3 تقسیم می شود. اندازه L1 نسبت به L2 کوچک است اما در مقایسه با L2 سریعتر است و L3 بیشتر از L1 و L2 سریعتر است.

هسته ها در CPU

امروزه CPU مدرن همراه با چند هسته‌ای مانند دو هسته‌ای، چهار هسته‌ای، هسته i5، core i7 و i8 توسعه می‌یابد و این هسته‌ها به پردازش داده‌ها به صورت موازی برای افزایش عملکرد کل سیستم کامپیوتری کمک می‌کنند. حجم کار و سرعت خود را مدیریت کنند.

هر هسته حافظه کش مخصوص به خود را دارد و می توانند در صورت نیاز با کش خود ارتباط برقرار کنند. به عنوان مثال - پردازنده های AMD Phenom II با حافظه نهان سطح 3 طراحی شده اند و هسته GPU در واحد پردازش شتاب دهنده (APU) AMD تعبیه شده است تا از نظر ریاضی عملکرد عالی داشته باشد.

سرعت ها

عملکرد CPU با پارامترهای مختلفی مانند گیگاهرتز (Gegahertz) و MHz (Migahertz) اندازه‌گیری می‌شود اما برای اندازه‌گیری فرکانس از واحد هرتز استفاده می‌شود. CPU قادر است چندین کار را با استفاده از فرکانس آنها در چند ثانیه انجام دهد. فرکانس با پارامترهای مختلفی مانند "چند بار ساعت داخلی یک پردازنده در چرخه در ثانیه تیک می زند" اندازه گیری می شود. به عنوان مثال - CPU 2.5 گیگاهرتز می تواند 2.5 میلیارد بار در هر ثانیه تیک بزند.

پهنای باند

هر دستگاه ورودی/خروجی و واحد حافظه برای برقراری ارتباط با CPU به مدار داخلی نیاز دارد. اسلات های PCI برای ارتباط با کارت های PCI طراحی شده اند که روی مادربرد قرار می گیرند. کنترلرهای USB برای دستگاه های USB مانند ماوس، صفحه کلید، چاپگر و غیره و کنترل کننده حافظه برای حافظه اصلی استفاده می شود. سطح سرعت همه کنترل‌کننده‌ها که با آنها ارتباط برقرار می‌کنند، "پهنای باند" نامیده می‌شود، اما CPU به CPU متفاوت است. به عنوان مثال - پردازنده های چند هسته ای دارای پهنای باند بیشتری برای پردازنده های تک هسته ای هستند.

Hyper Threading

Hyper Threading همچنین HTT نامیده می شود زیرا دارای یک CPU است اما به عنوان پردازنده دوگانه عمل می کند. قادر به تعقیب سرعت دو برابر نیست، اما کل عملکرد به طور چشمگیری افزایش یافته است. شرکت اینتل فناوری HTT را برای افزایش عملکرد پردازنده ارائه می کند.

راهنما مجازی سازی

فناوری های مجازی سازی به اجرای همزمان چندین سیستم عامل بر روی سرور یا سیستم کامپیوتری کمک می کند و می توان سرعت و توانایی آن سیستم ها را افزایش داد. اینتل Intel VT را منتشر کرد و AMD مجازی سازی AMD را منتشر کرد.

معماری CPU

سیستم عامل با فرم بیتی مانند 32 بیت و 64 بیت طراحی شده است. این بدان معنی است که مقداری از داده ها را می توان به طور همزمان پردازش کرد. بنابراین معماری CPU نیز به 32 بیت و 64 بیت بستگی دارد، زیرا اگر از O/S 32 بیتی استفاده کنید، سیستم شما می تواند واحد حافظه را در کنار معماری 32 بیتی مدیریت کند، CPU فقط می تواند به گذرگاه های داده 32 بیتی دسترسی داشته باشد.

پردازنده گرافیکی تعبیه شده

GPU مخفف "واحد پردازش گرافیکی" است و هدف اصلی آن جمع آوری تمام اطلاعات و انتقال به صفحه نمایش برای نمایش خروجی است. بنابراین در CPU که روی مادربرد قرار می گیرد ادغام می شود.

آردینی اوخو
دوشنبه 2 خرداد 1401
بؤلوملر :