مقاله سازمان و کار درونی کامپیوتر ها

اختصاصی از فایلکو مقاله سازمان و کار درونی کامپیوتر ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این محصول در قالب ورد و قابل ویرایش در 49 صفحه می باشد.

بعضی اصطلاحات مهم

یکی از امکانات مهم یک کامپیوتر حافظه موجود در آن است. بنابراین اکنون اصطلاحات بکار رفته برای اندازه حافظه در IBM PC ها و سازگار با آنها را بیان می کنیم. از بحث قبل بیاد دارید که بیت یک رقم دودویی بود که می توانست مقدار 0 یا 1 داشته باشد. بایت یک مجموعه 8 بیتی است. نیبل نصف یک بایت، یا 4 بیت است. کلمه دو بایت یا 16 بیت می باشد. نمایش زیر به منظور نشان دادن اندازه نسبی این واحدها ارائه شده است. البته،‌آنها می توانند هر ترکیبی از صفرها و یک ها باشند.

بیت       0

نیبل      0000

بایت      0000        0000

کلمه      0000    0000    0000    0000

یک کیلوبایت،‌ 10 2 بایت یا 1024 بایت است. اغلب از K برای بیان آن استفاده می شود. مثلاً برخی از فلاپی دیسک ها (یا دیسک نرم) k 356 داده را نگه می دارند. یک مگابایت، یا ساده تر مگ، 20 2 بایت است. این مقدار، کمی بیش از یک میلیون بایت است و مقدار دقیق آن 576/048/1 می باشد. با گذری سریع در ظرفیت به گیگابایت یا 30 2 بایت می رسیم (بیش از 1 بیلیون یا میلیارد)، و یک ترابایت نیز 40 2 بایت است (بیش از 1 تریلیون). برای مثالی از چگونگی کاربرد آنها،‌فرض کنید که کامپیوتری دارای 16 مگابایت حافظه باشد. این مقدار برابر با 220 * 16 یا 220  * 4 2 یا 224 است. بنابراین 16 مگابایت 224 بایت می باشد.

در میکروکامپیوترها معمولا از دو نوع حافظه استفاده می شود که عبارتند از RAM ، که به معنی حافظه با دستیابی تصادفی است (گاهی هم حافظه خواندن / نوشتن نامیده می شود) و ROM که به معنی حافظه فقط خواندنی می باشد. RAM بوسیله کامپیوتر برای ذخیره سازی موقت برنامه های در حال اجرا مورد استفاده قرار می گیرد. این برنامه ها یا اطلاعات بعد از خاموش شدن کامپیوتر از بین می روند. به همین دلیل، RAM را گاهی حافظه فرار هم می خوانند. ROM برای برنامه ها و اطلاعات لازم در عملکرد کامپیوتر لازم است. اطلاعات در ROM دائمی است و قابل تعویض بوسیله کاربر نمی باشد و پس از خاموش شدن کامپیوتر هم از بین نمی رود. بنابراین آن را حافظه غیرفرار گوییم.

سازمان درونی کامپیوترها

بخش عملیاتی هر کامپیوتر قابل تفکیک به سه قسمت است: CPU (واحد پردازش مرکزی)، حافظه و وسایل I/O (ورودی / خروجی) ، شکل 9-0 ملاحظه شود. نقش CPU اجرای (پردازش) اطلاعات ذخیره شده در حافظه است. عمل وسایل I/O همچون صفحه کلید، مانیتور تصویر (ویدئو) ، تهیه مفاهیم ارتباط و محاوره با CPU است. CPU از طریق رشته ای از سیم ها به نام گذرگاه به حافظه و I/O متصل است. گذرگاه داخل یک کامپیوتر، درست مثل گذرگاههای خیابانی که مردم رااز مکانی  به مکانی دیگر هدایت می کنند، اطلاعات را از جایی به جای دیگر انتقال می دهند. در هر کامپیوتر سه نوع گذرگاه موجود است: گذرگاه آدرس، گذرگاه داده و گذرگاه کنترل.

به منظور شناسایی یک وسیله (حافظه یا I/O ) توسط CPU ، باید آدرسی به آن تخصیص داد. آدرس اختصاص یافته به یک وسله مورد نظر باید منحصر به فرد باشد؛ یعنی دو وسیله مختلف مجاز به داشتن یک آدرس نیستند. CPU آدرس را روی گذرگاه آدرس قرار می دهد (البته به شکل دودویی) و مدار دیکد وسیله را می یابد. آنگاه CPU از گذرگاه داده برای بدست آوردن داده از وسیله یا ارسال داده به آن استفاده می نماید. گذرگاههای کنترل برای تهیه سیگنال های خواندن و نوشتن در وسیله و مطلع ساختن آن از تصمیم CPU برای دریافت اطلاعات و یا ارسال اطلاعات به آن است. از سه گذرگاه فوق، آدرس و داده، توانمندی یک CPU را نشان می دهند.

توضیحی بیشتر درباره گذرگاه داده

چون گذرگاههای داده برای انتقال اطلاعات به و یا از CPU بکار می روند، هر چه گذرگاههای داده بیشتر باشند، CPU بهتر است. اگر گذرگاههای داده را همچون خطوط اتوبان تصور کنیم، واضح است که هر چه خطوط بیشتر باشند، مسیر بین CPU و وسایل بیرونی (مانند چاپگرها، ROM, RAM و غیره ، شکل 10-0 ملاحظه شود) بهتر خواهد بود. اما افزایش در تعداد خطوط، هزینه ساخت را افزایش می دهد. گذرگاههای حافظه بیشتر،‌بمعنای CPU و کامپیوتر گرانتر می باشد. اندازه متوسط گذرگاه داده در CPU ها بین 8 و 64 متغیر است، کامپیوترهای اولیه مانند Apple2 از یک گذرگاه داده 8 بیت استفاده می کردند، در حالیکه سوپرکامپیوترهایی همچون Cray گذرگاه داده 64 بیتی را به کار می برند. گذرگاههای داده دو طرفه هستند، زیرا CPU از آنها به هنگام دریافت و یا ارسال داده استفاده می کند. توان پردازش CPU به اندازه این گذرگاهها وابسته است، زیرا یک گذرگاه 8 بیتی هر بار قادر است 1 بایت داده را بفرستد،‌ولی گذرگاه 16 بیتی، 2 بایت را هر بار ارسال می کند که در نتیجه دو برابر سریعتر خواهد بود.

توضیحی بیشتر درباره گذرگاه آدرس

چون گذرگاه آدرس برای شناسایی وسیله و حافظه متصل به CPU بکار می رود، هر چه گذرگاههای آدرس بیشتر باشند، تعداد وسایلی که آدرس دهی می شوند بیشتر خواهند بود. به بیان دیگر تعداد گذرگاههای آدرس برای یک CPU ، تعداد مکان هایی را که با آن محاوره می کند افزایش می دهد. همواره تعداد مکان ها  است که در آن x تعداد خطوط آدرس می باشد و ربطی به اندازه خطوط داده ندارد. مثلا یک CPU با 16 خط آدرس می تواند 65536 (216 ) یا k 64 حافظه را آدرس دهی کند. هر مکان حداکثر 1 بایت داده دارد. به این دلیل است که غالباً تمام ریزپردازنده های همه منظور را بایت آدرس پذیر می نامند. برای مثالی دیگر، کامپیوتر IBM PC AT از یک CPU با 24 خط آدرس و 16 خط داده استفاده می کند. در این حالت،‌کل حافظه قابل دسترس،‌16 مگابایت خواهد بود (مگابایت 16=224) در این مثال 224 مکان وجود دارد، و چون هر مکان یک بایت است،‌16 مگابایت حافظه موجود خواهد بود. گذرگاه آدرس یک گذرگاه یک طرفه می باشد، و به این معنی است که CPU از گذرگاه آدرس فقط برای ارسال آدرس به خارج از خود استفاده می کند. بطور خلاصه: تعداد کل حافظه های آدرس‌پذیر بوسیله یک CPU همیشه برابر با x2 می باشد که در آن x تعداد بیت های آدرس است و ربطی به اندازه گذرگاه داده ندارد.

CPU و ارتباط آن با RAM و ROM