خانه / بیشتر از برنامه نویسی / بیشتر از برنامه نویسی (۳) : ساختمان کامپیوترها

بیشتر از برنامه نویسی (۳) : ساختمان کامپیوترها

در این قسمت، نگاهی اجمالی بر سازمان و ساختمان کامپیوترها می اندازیم. خواهیم دید چگونه در فرایندی مساله به طور ماشینی حل می شود. با ما همراه باشید . . .

حتما شما هم یک کامپیوتر شخصی در منزلتان یا همراهتان دارید. بسته به نوع کارتان شما از کامپیوتر خود استفاده های گوناگونی می کنید از کارهاس روزمره گرفته تا تماشای فیلم و بازی کردن.  در صنعت نیز از کامپیوترها برای اعمال کنترلی، نظیر کنترل یک دستگاه تراش، استفاده می شود. در علوم هم کامپیوترها را برای شبیه سازی و ایجاد محیط های مجازی به کار می گیرند. اما اگر ریزتر بنگریم در همه این ها یک سری اعمال مشابه صورت می گیرد: داده ها به همراه دستوراتی به کامپیوتر داده می شوند و کامپیوتر متناسب با آن ها کاری را برای ما انجام می دهد. کاری که کامپیوتر روی داده ها انجام می دهد یک جور پرداژش اطلاعات است که عمدتاً به نوعی حل مسئله منجر می شود و بعد از آن ما قادر به مشاهده نتیجه عمل کامپیوتر روی داده ها (پردازش) خواهیم بود. این نتیجه می تواند به صورت شماری از داده ها، تصویرها یا به صورت انجام یک عمل مثلاً برش چوب باشد یا هر چیز دیگر. مطابق آن چه گفته شد هر کامپیوتر سه واحد اصلی دارد:  ورودی (واحدی برای دریافت داده ها و دستورات)، پردازش (واحدی برای پردازش اطلاعات)، خروجی (واحدی برای نمایش نتایج حاصل از پردازش). اما اطلاعات بعد از آن که از ورودی دریافت شدند، بایستی در محلی ذخیره شوند تا پردازش روی آن ها انجام شود. همچنین اطلاعاتی که از پردازش به دست می آیند باید در محلی ذخیره شوند تا قابل نمایش و رفتن به خروجی، بنابراین واحدی به نام حافظه نیز در کامپیوترها وجود دارد. وجود واحد حافظه از جهات دیگر نیز هائز اهمیت است. مثلاً وقتی است که بخواهیم از خروجی یک عمل برای ورودی عمل دیگر(دراعمال سلسله مراتبی استفاده نماییم)، در این جا اگر خروجی ذخیره نشده باشد، صرف نظر از این که قابل نمایش نخواهد بود، قابل استفاده هم نخواهد بود و می بایستی دوباره اطلاعات را وارد کنیم که این کار مستلزم وقت و هزینه است. متناسب با نیازها، حافظه های گوناگونی برای کامپیوترها، ساخته شدند مه در جای مناسب آن ها را معرفی خواهیم کرد. تا این جای کار یک شمای کلی برای سخت  افزار کامپیوتر به صورت زیر است:

 

شکل۱ –  شمای کلی سخت افزار (سازمان کامپیوترها)

 به طور کلی بخش فیزیکی و قابل لمس کامپیوتر شما ( که به آن ها سخت افزار می گویند) ، سازمانی کلی به فرم بالا دارد.  قصد ما در این جا بر آن نیست که این ساختار را برای شما باز و مفصل توضیح دهیم. هدف ما ایجاد پیش زمینه ای برای ورود به بحث اصلی، یعنی برنامه ریزی کامپیوترها ست. می خواهیم بدانیم براستی در واحد پردازش چه روی می دهد (؟) که خروجی مد نظر ما تولید می شود. آیا کامپیوتر به خودی خود قادر به فهمیدن است؟ اگر به یاد داشته باشید گفتیم کامپیوترها در دو بعد توسعه می یابند و بررسی می شود: سخت افزاری و نرم افزاری. آن چه تاکنون گفتیم تنها بررسی بعد سخت افزاری بود. حتی در نسل بندی کامپیوترها این سخت افزارها بودند که تحول اصلی را  داشتند و تعیین کننده بودند. پس نرم افزارها چه؟؟؟

نرم افزارها امکان بهره برداری از سخت افزار را فراهم می کنند. بدون وجود نرم افزار (برنامه های کامپیوتری) کامپیوتر مجموعه ایست از مدارها و قطعات بی جان! فی الواقع این نرم افزارها هستند که جان و روح کامپیوتر را تشکیل داده اند. زبان سخت افزار کامپیوتر (که به زبان ماشین معروف است) همان طور که احتمالا تاکنون شنیده اید، صفر و یک است و  آن یک ولتاژ الکتریکی خاص می باشد به همین سادگی! اما  مسلماً درک و کار با این زبان برای من و شما سخت و طاقت فرسای خواهد بود. مشتی از صفر و یک ها که تازه در هر کامپیوتر به گونه ای متفاوت است، زیرا هر کامپیوتر منطق خود را دارد؛ مثل ما انسان ها! یک سیستم کامپیوتری تنها مدارهای منطقی و الکترونیکی دارد که می تواند محاسبات ریاضی و منطقی ساده ای را پردازش دهد. یک مدار که جمع را انجام می دهد و یک مدار که تساوی دو عدد را بررسی می کند، البته آن گونه که مد نظر ماست. و هزاران مدار نظیر این ها. طراحان سخت افزار این مدارهای منطقی را طراحی کرده اند. لازم نیست مداری مثلاً برای مقایسه نوع حروف دو جمله داشته باشیم؛ زیرا، همه چیز برای پردازش در کامپیوتر به عدد تبدیل می شود آن هم عدد در مبنای دو، یعنی عددی که فقط صفر و یک دارد و این عدد هم در نهایت به یک سیگنال تبدیل می شود و … . می توانید امتحان کنید!

با ما باشید تا در قسمت های بعدی بیشتر به این مقوله یعنی نرم افزار در کامپیوتر بپردازیم و نهایتا وارد مبحث اصلی یعنی برنامه نویسی شویم…

نقد و بررسی

۰

User Rating: ۴٫۴۴ ( ۳ votes)

درباره ی [مرتضی]

مرتضی ذاکری - عضو تیم کاری تارنمای میکروپدیا دانش آموخته مهندسی کامپیوتر - گرایش نرم افزار

همچنین ببینید

میکروپدیا؛ وب سایت تخصصی انجام پروژه های فنی و مهندسی

بیشتر از برنامه نویسی (۴) : نرم افزارها

در قسمت قبل راجع به ساختمان کامپیوتر و نیز اندکی پیرامون نرم افزارها صحبت کردیم. …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پاسخ عبارت زیر را وارد کنید: *