کامپیوتر ها چگونه کار می کنند

بررسی  عملکرد کامپیوتر  همراه با دانلود کتاب

بی اغراق ، کامپیوتر یا رایانه را می توان یکی از ابزار های اصلی در زندگی امروز بشر دانست که می تواند خیلی از کارها را تسریع بخشیده و موج بهبود روند کاری شود .
74 سال از زمانی که آقای کنراد تسوزه اولین رایانه ی قابل برنامه ریزی را طراحی کرد گذشته است اما در تمام این سالها عملکرد رایانه ها همواره بهبود پیدا کرده است و انواع و اقسام سیستم ها در قابلیت ها و اندازه های متفاوت عرضه شده است اما امری که در این میان ثابت بوده ،  سیستم کامپیوتر یا رایانه است که با هم آنرا بررسی می کنیم .

همانطور که می دانید زبان کامپیوتر ها یک زبان غیر قابل فهم است و اغلب برنامه های آن توسط زبان های سطح بالا یا سطح پایین که به آنها زبان های برنامه نویسی می گویند نوشته شده است . برای اینکه سیستم بتواند دستورات کاربران را بفهمد و یا به عبارتی دستورات آنها را اجرا کند ، سیستم عامل نقشی مهم و اساسی را در آن ایفا می کند . می توان گفت که سیستم عامل واسط بین کاربران وکامپیوتر است و وظیفه دارد تا انواع منابع سخت افزاری و نرم افزاری را مدیریت کند، رابط بین اپلیکیشن‌ها و سخت افزارها را با استفاده از هسته خود مدیریت کند، دستوراتی که به RAM برای نگه داری یا به CPU برای پردازش ارسال می‌شوند را مدیریت کردهو برنامه‌ها و فایل‌ها را سازماندهی و امکان اتصال دستگاه‌های ورودی یا خروجی را به کاربر می‌دهد.

معماری فون نوِیمن یک رایانه را به چهار بخش اصلی توصیف می‌کند:
1- واحد ورودی (InPut Unit)
2-خروجی (OutPut Unit)
3- واحد حافظـــــه (Memory Unit)
4- واحد پـــردازش مرکزی (CPU: Central Processing Unit)
این بخش‌ها توسط اتصالات داخلی سیمی به نام گذرگاه (bus) با یکدیگر در پیوند هستند.

از واحد ورودی برای وارد کردن اطلاعات به سیستم کامپیوتر استفاده می شود که می توان از میان آنها به کیبورد ، ماوس ، میکروفن ، اسکنر اشاره کرد . واحد خروجی نیز نتیجه حاصل از پردازش داده ها را که به آن اطلاعات می گویند به کاربران نمایش می دهد . مانیتور ، پلاتر ، میکروفن ، چاپگر از انواع خروجی ها هستند .

از حافظه نیز برای ذخیره سریع داده ها استفاده می شود . این قطعه باید خیلی سریع کار کند زیرا به طور مستقیم به ریز پردازنده متصل می شود.
– (Random – access memory (RAM : برای ذخیره موقتی اطلاعات که کامپیوتر در حال حاضر با آنها کار می­کند، استفاده می شود.
– حافظه خواندن (ROM) : یک نوع دائمی از حافظه ذخیره سازی ست که توسط کامپیوتر برای ذخیره اطلاعاتی که تغییر نمی­کنند، مورد استفاده قرار می گیرد.
– سیستم خروجی/ ورودی پایه ای (BIOS) : نوعی ROM که توسط کامپیوتر برای برقراری ارتباط پایه ای به هنگام روشن شدن کامپیوتر برای اولین بار مورد استفاده قرار می گیرد.
– پنهان سازی (Coching) : ذخیره گاه به گاه اطلاعات استفاده شده در حافظه بسیار سریع RAM که به طور مستقیم به CPU متصل می شود.
-حافظه مجازی (Virtual memory) : فضایی بر روی دیسک سخت (هارد) که برای ذخیره موقتی اطلاعات و خارج کردن آن از RAM در صورت لزوم مورد استفاده قرار می گیرد.

نقش RAM در بین انواع حافظه ها نقشی حساس و بسیار اساسی ست چرا که هسته سیستم عامل و برنامه‌های موجود در سیستم‌عامل‌ها، ابتدا بر روی این حافظه موقتی قرار می‌گیرند سپس برای پردازش به ترتیب به CPU ارسال می‌شوند. زمانی که اتصال رم با منبع تغذیه قطع می‌شود یا برق مورد نیاز را دریافت نکند (مانند زمانی که کامپیوتر خود را خاموش می‌کنید)، این ماژول تمامی اطلاعات خود را از دست می‌دهد و به اصطلاح ریست (Reset) می‌شود و کل فضای حافظه آن پاک می‌شود.

سیستم‌عامل در هنگام بوت شدن (Boot) و همه برنامه‌ها و اجزای آن (مانند متغیرهای برنامه و…) که اجرا می‌شوند، ابتدا بر روی این حافظه موقتی ذخیره می‌شوند تا به سرعت برای پردازش در دسترسی CPU قرار بگیرند؛ چون سرعت RAM بسیار بیشتر از سرعت حافظه‌های جانبی مثل هارد دیسک‌ است و بنابراین CPU می‌تواند به سرعت دستورات را دریافت کرده و پردازش کند. تقریبا تمامی عملیات برنامه‌ها و دستوراتی که قرار است از طریق CPU پردازش شوند در RAM منتظر می‌مانند. با اتمام فرایند پردازش یک دستور، دستوری که در صف انتظار قرار دارد، به CPU داده می‌شود تا مورد پردازش قرار گیرد.
واحد پردازش مرکزی یا cpu را “مغز” ریز پردازنده سیستم کامپیوتر، می نامند . هر عملی که یک کامپیوتر انجام می دهد، تحت نظر CPU می باشد.
cpu نیز از دو واحد محاسبه و منطق و تشکیل شده است که واحد محاسبه (ALU)عملیات پایه ( جمع ، تفریق ، ضرب و تقسیم ) و واحد منطق عملیات کنترل و عملیات منطقی سیستم را بر عهده دارد .
می توانید برای درک بهتر CPU بدن خود را در نظر بگیرید که ممکن است بدون اعضای دیگر به حیات خودش ادامه دهد اما بدون مغز که وظیفه پردازش اطلاعات ، و به طوری کلی درک شنیده ها و دیده ها را بر عهده دارد هرگز . CPU نیز به مشابه مغز کامپیوتر است که اگر نباشد هیچ دستوری نمی تواند اجرا شود .

برای آشنایی با نحوه عملکرد نرم افزار کامپیوتر می توانید این ویدیوی کوتاه را تماشا کنید که با تصاویری مرتبط و زیبا آن را تشریح کرده است

همچنین می توانید با مطالعه کتاب زیر ، اطلاعات زیادی را در باره نحوه عملکرد سیستم ها به دست بیاورید .این کتاب یک راهنمای تصویری عالی برای دنیای رایانه‌های شخصی و تکنولوژی است.
در ویرایش نهم آن، نه‌ تنها اطلاعات دقیقی درباره تمام اجزای جدید سخت‌افزاری درون رایانه خود پیدا خواهید کرد بلکه توضیحات کاملی درباره شبکه‌بندی در خانه، اینترنت، امنیت PC و حتی چگونگی عملکرد شبکه‌های تلفن همراه به شما ارائه می‌شود…
مطالعه این کتاب را به همه ی کاربران بلاخص دانشجویان رشته کامپیوتر توصیه می کنیم