آشنایی با اصول سخت افزار کامپیوتر

به قطعات و عناصر درونی کیس کامپیوتر، سخت افزارهای کامپیوتر می‌گوییم. از جمله سخت افزارهای (لوازم جانبی) کامپیوتر می‌توان به هارد، رم، گرافیک و ... اشاره کرد. سخت افزارهای رایانه از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده اند ، اما مهم‌ترین قسمت آن، مادربرد می‌باشد. زیرا تمامی قطعات درون کیس بر روی مادربرد وصل می‌شوند تا سیستم شما فرایند کاری خود را داشته باشد. در رایانه، سخت افزار و نرم افزار به هم وصل هستند. بدون نرم افزارها، سخت افزار یک کامپیوتر هیچ عملکردی نخواهد داشت. همچنین، بدون نصب سخت افزارها (برای انجام وظایف توسط نرم افزار از طریق واحد پردازش مرکزی)، کارآیی نرم افزارها بی فایده خواهد بود. سخت افزارهای کامپیوتر محدود به کارهایی است که بطور مستقل و بسیار ساده طراحی شده اند. نرم افزارها، الگوریتم‌ها (راه حل های مشکل) را پیاده سازی می‌کنند که به کامپیوتر اجازه می‌دهند کارهای بسیار پیچیده تری را انجام دهد.

کیس، نقش محافظ در سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

کیس‌ها علی رغم اینکه بدون سخت افزارهای کامپیوتر بی فایده اند، ولی به عنوان محافظ منبع تغذیه به شمار می‌روند. اگر شما تمامی سخت افزارها را از کیس بیرون بیاورید، قفسه‌های درایوها و بخش شکاف های توسعه را به خوبی پیدا می‌کنید. قفسه‌های 3.5 و 5 اینچی می توانند محل قرار گیری هاردها و دیسک درایوها باشند. اگرچه امروزه کیس هایی به شکل کوچک با نام "مینی کیس" طراحی شده اند که قفسه‌های بسیار کوچکتری دارند که به 1.4 اینچ می‌رسند. شکاف‌های توسعه در پشت کیس‌ها جای دارند و طراحی و برش آن ‌ها به گونه ای است که قطعات و سخت افزارها به راحتی روی مادربرد متصل شوند.

مادربرد، مهم‌ترین بخش سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

در سخت افزارهای کامپیوتر، به تخته مداری الکتریکی که تمامی قطعات و سخت افزارها از جمله CPU، Ram، و .... بر روی آن نصب می‌شوند مادربرد گفته می‌شود. به مجموعه شکاف‌هایی که جهت وصل کردن کارت های جانبی از جمله کارت صدا، گرافیک و رَم به کار گرفته می‌شود بخش های کارت های توسعه گفته می‌شود. کارتهای توسعه به شما اجازه می‌دهند که این قطعات را علاوه بر نصب کردن، ارتقا دهید. شکاف‌های پشت کیس برای جا دادن کانکتورها و اتصال کابل ها و ابزار جانبی خارجی استفاده می‌شود. پردازنده های گرافیکی (CPU)، سوکت‌ها و اسلات های حافظه، بایوس (باطری)، کانکتورهای درایوها و ... بر روی این قطعه مداری نصب می‌شوند.

ایسوس، گیگابایت، اینتل و ... از سازندگان اصلی مادربردها هستند. نسخه کنونی مادربردها DDR4 است که از نسل جدید و پیشرفته پشتیبانی می‌کنند. برای شناسایی تراز مادربرد خود کافی است نرم افزار CPU-Z را نصب کنید و از قسمت Mainboard میزان حجم مادربرد خود را مشاهده کنید.

CPU، مغز هوشمند در میان سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

در بین سخت افزارهای کامپیوتر، در صنعت تکنولوژی، CPU مغز کامپیوتر به شمار می‌رود. وظیفه پردازش اطلاعات ورودی و خروجی کامپیوتر شما بر عهده پردازنده مرکزی (CPU) است. در واقع CPU‌ ها تراشه های الکترونیکی هستند که انجام عملیات پردازشی، منطقی، ریاضی و کنترلی را بر عهده دارند. ریز پردازنده‌ها اصلی ترین و مهم‌ترین قسمت یک رایانه می باشند.

پردازشگر مرکزی خود شامل قسمت‌های زیر می‌باشد:

واحد حساب و منطق
حافظه ثبات
واحد کنترل
حافظه سریع

واحد محاسبه و منطق  (Arithmetic Logic Unit (ALU)) یکی از بخش‌های مهم CPU است که عملیات محاسباتی (مانند: جمع، تفریق، ضرب، تقسیم)، عملیات مقایسه داده‌ها (از لحاظ کوچکتر و بزرگتر بودن) و همچنین عملیات منطقی (مانندOR و AND) را انجام می‌دهد.

وظیفه واحد کنترل (Control Unit (CU))،کنترل دریافت داده‌ها از واحد ورودی، کنترل عملیات داخلی CPU و کنترل ارسال اطلاعات به واحد خروجی می‌باشد. این واحد مشابه یک سیستم عصبی برای کنترل سایر بخش های رایانه عمل می‌کند.
ثبات‌ها و یاRegister  واحدهای کوچک حافظه هستند که برای نگهداری سریع و موقت نتایج در CPU به کار می‌روند. در هر CPU چند ثبات وجود دارد.
حافظه سریع یا پنهان (Cache)، حافظه ای است با سرعت بسیار بالا، که برای افزایش کارایی CPU در نظر گرفته شده است .

سرعت CPU برحسب تعداد دستورالعمل هایی که در یک ثانیه قادر به انجام آن است اندازه گیری می‌شود و واحد آن بر حسب مگاهرتز MHZ (میلیون دستور در ثانیه) یا گیگا هرتز (میلیارد دستور در ثانیه) است.

هم اکنون CPU‌های پیشرفته تا نسخه 7 در سیستم های نسل جدید پشتیبانی می‌شوند. شما می‌توانید CPU سیستم خود را با واحد گیگاهرتز در منوی properties در My Computer پیدا کنید.

کارت گرافیک، نماینده رابط‌های بصری سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

در سخت افزارهای کامپیوتر اگرچه گرافیک، به ظاهر رابط و متصل کننده میان مانیتور و کامپیوتر به شمار می‌رود ولی در واقع دارای پتانسیل هایی است که در هیچ یک از قطعات کامپیوتر دیده نمی‌شود. شما عملیات های حرفه ای نظیر ضبط و ویرایش فیلم، بازی‌های پیشرفته کامپیوتری و حتی مشاهده فیلم‌ها را از طریق این سخت افزار انجام می‌دهید. کارت گرافیک‌های مدرن تا نسخه‌های GTX پشتیبانی می‌شوند. کارت گرافیک‌های ارزان قیمت، دیگر جواب‌گوی بازی های پیشرفته نیستند و اکنون از مدل‌های GTX،RX  به جای نسل های گذشته GT استفاده می‌شوند. خروجی و ورودی‌های کارت گرافیک‌ها به چند شکل DVI ،HDMI و VGI تقسیم بندی می‌شوند. کارت گرافیک‌های Intel بیشتر در زمینه نرم افزارها طراحی می‌شوند و کارت گرافیک‌های AMD Redon بیشتر در زمینه بازی‌های پیشرفته (گیمینگ) استفاده می‌شوند.

رم، حافظه ی الکترونیکی سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

حافظه‌ی الکترونیکی سخت افزارهای کامپیوتر را رَم می‌امند. حافظه اصلی یاMain Memory ناحیه ذخیره سازی کامپیوترهای شما ست که ریزپردازنده‌ها توانایی دسترسی مستقیم به آن را دارند. حافظه اصلی، یک حافظه حیاتی در سیستم شماست که بدون آن رایانه قادر به راه اندازی و اجرای برنامه‌ها نیست. بخاطر سرعت دسترسی بالا، این نوع از حافظه ها را از مدارات مجتمع و به و به دو شکل تقسیم می‌سازند: حافظه RAM و حافظه ROM.

حافظه RAM حافظه ای الکترونیکی است، که ضمن عملکرد بالای آن، برنامه‌های کاربردی برای اجرا شدن در آن قرار می‌گیرند. این گونه از حافظه ها،از نوع خواندنی و نوشتنی هستند، به گونه ای که هم قادر به خواندن اطلاعات است و هم قادر به نوشتن اطلاعات، رایانه برای نوشتن اطلاعات بر روی حافظه RAM در اولین مکان خالی شروع به نوشتن اطلاعات می‌کند. اما مهم این است که این اطلاعات هرگز مرور نمی‌شوند. در نتیجه سرعت نوشتن بر روی این نوع حافظه ها به بالاترین حد ممکن می‌رسد. به همین علت به این نوع از حافظه‌ها «حافظه با دسترسی تصادفی» نیز می‌گویند. حافظه RAM درواقع یک حافظه الکترونیکی است که هنگام روشن شدن رایانه های شما فعال می‌شود و با خاموش شدن رایانه، اطلاعات آن از بین می‌رود.
حافظه ROM حافظه ای است الکترونیکی که دستورالعمل های لازم برای شناسایی، کنترل و راه اندازی رایانه در آن واقع شده است. در حافظه ROM هیچ یک از اطلاعات داخل و یا خارج نمی‌شوند و با قطع برق و خاموش کردن سیستم هیچ اطلاعاتی در آن پاک نمی‌شود. کاربران رایانه امکان دسترسی به این حافظه را ندارند و رایانه هنگام روشن شدن به صورت خودکار دستورالعمل های آن را می‌خواند و اجرا می‌کند.

Power، منبع تغذیه سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

پاور، که در واقع منبع تغذیه سخت افزارهای کامپیوتر می‌باشند، وظیقه برق رسانی به اجزای مختلف کامپیوتر را بر عهده دارند. پاورهای قدیمی دیگر توانایی پردازش و برق رسانی به به اجزای مختلف مادربردهای مدرن را ندارند. لذا طراحان و سازندگان منبع تغذیه، پاورهایی تهیه کرده‌اند که بتواند برق رسانی لازم و کافی را بر روی مادربردهای پیشرفته انجام دهد. از جمله این پاورها می‌توان به مدل Green اشاره کرد که توانایی پردازش حیرت انگیزی را دارند. پاورها در واقع برق شهری را دریافت و به اجزای مختلف کامپیوتر انتقال می‌دهند.

هارد، محل ذخیره اطلاعات شما در میان سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

محل ذخیره اطلاعات شما در سخت افزارهای کامپیوتر هاردها و یا درایوهای ویندوز هستند. شما هر گاه بخواهید پروژه‌ای (مانند فیلم،موسیقی، فایل و... ) را ذخیره کنید، در واقع در هارد (درایوها) شما ذخیره می‌شود. پس وظیفه ی اصلی هارد در میان سخت افزارها، حفظ دائمی اطلاعات شماست. اطلاعات درون هارد تا زمانی که حذف نشوند بر روی سکتورها باقی می‌مانند. هاردها قسمت های مختلفی دارند.

Actuator: این قسمت از هارد وظیفه کنترل قسمت های مختلف را دارد. در واقع مغز هارد نامیده می‌شود.

Head Arm: به قسمت بازوی مکانیکی هارد گفته می‌شود که مرکزی ترین نقطه هارد می‌باشد.

Read/Write: خواندن و نوشتن داده‌ها و اطلاعات از این بخش انجام می‌شود.

Platter: پلاتر، داده‌ها و اطلاعات شما را حفظ می‌کند.

Spindle: از طریق این قسمت، هد‌ها می‌توانند داده و اطلاعات را بر روی نقاط مختلف هارد بخوانند و ینویسند.

هارد‌ها به دو دسته HDD و SSD تقسیم می‌شوند. هارد‌های HDD در میان کاربران، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند و هاردهای SSD بیشتر مورد استفاده کاربرانی است که نیازمند به سیستم عامل های با سرعت بالا هستند. در واقع SSD هارد، به مجموعه هاردهایی گفته می شود که جهت پردازش اطلاعات در سیستم عامل ها با بالاترین سرعت استفاده می‌شود. کابل های پاتا و ساتا از جمله کابل هایی هستند که از طریق هارد به مادربرد وصل می شوند.

کارت صدا، مبدل صوتی سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

در میان سخت افزارهای کامپیوتر، وظیفه انتقال فایل‌های صوتی به پخش کننده های صدا بر عهده کارت صداست. در واقع هر گاه شما یه آهنگ را پخش می‌کنید، CPU اطلاعات را دریافت می‌کند و به کارت صدا منتقل می‌کند. نهایتا کارت صدا، اطلاعات دریافتی را به اسپیکر می‌فرستد و موسیقی مورد نظر پخش می‌شود. علی رغم کارت صداهای بیرونی، کارت صداهایی وجود دارند که بیشتر به شکل رابط خروجی USB طراحی شده اند که بیشتر در مواقعی استفاده می‌شود که کارت صداهای داخلی با مشکل مواجه شده اند. اغلب کارت صداها، نیاز به نصب درایور دارند. در واقع کارت صداها یک مدار واسط میان اسپیکر و اطلاعات دریافتی در CPU هستند.

DVD-ROM، عضو مکمل سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

CD ها و DVD ها در سیستم شما از طریق DVD-ROM ها اجرا می‌شوند. شما می‌توانید از طریق این سخت افزارهای کامپیوتر به محتواهای CD ها و DVD ها دسترسی پیدا کنید. علی رغم خواندن CDها و DVDها، DVD-ROM ها توانایی نوشتن یا رایت هم دارند. شما از طریق اغلب نرم افزارها مانند Nero و ImgBurn می‌توانید فایل‌های متعددی مانند فیلم‌ها و موسیقی‌ها بر روی CD ها و DVD های خام رایت کنید. DVD-ROM های داخلی متصل به مادربرد و برق کامپیوتر (پاور) می‌باشند و DVD-ROM های خارجی با نام Slim Portable امروزه به خوبی توانسته اند جای DVD-ROM های داخلی را پر کنند.

BIOS، یکی از سخت افزارهای کامپیوتر در زیر دسته Rom - انواع سخت افزار کامپیوتر

BIOS به معنای سیستم اصلی ورودی و خروجی Basic Input/Output System در میان سخت افزارهای کامپیوتر است و در واقع یک تراشه الکترونیکی خاصی است که روی مادربردهای رایانه شما واقع است و محتویات لازم برای آنکه، نرم افزار سیستم عامل را اجرا کند، در خود دارد.  BIOS یک حافظه از نوع Rom هستند که به آن ها باطری نیز خطاب می‌شود.  Rom که حافظه فقط خواندنی است برخلاف Ram اطلاعات موقتی در آن‌ها قابل نگهداری نیستند و اطلاعات موجود در این تراشه قابل حذف یا اصلاح هم نیستند. لذا پس از روشن خاموش شدن سیستم بدون دسترسی کاربر، اطلاعات پاک می‌شوند. انواع Flash BIOS هم وجود دارد که می‌توان اطلاعات آن‌ها را حذف و نهایتا با نسخه های جدیدتر در مادربرد جایگزین کرد، برای مقایسه بین بایوس و Ram به بخش Ram مراجعه کنید.

درگاه‌های کامپیوتری، رابط های کاربری موثر در میان سخت افزارهای کامپیوتر - انواع سخت افزار کامپیوتر

درگاه‌های سری (سریالی): در بین سخت افزارهای کامپیوتر پورت‌های سریال در حقیقت سوکت هایی هستند که در پشت رایانه شما قرار دارند. این درگاه، امکان افزودن سخت افزار جدید مثل موشواره (ماوس) یا موده ها را  فراهم می‌کنند. معمولاً به این درگاه‌ها Com1 یا Com2 گفته می‌شود. لفظ Com در واقع از کلمه Communication به معنی ارتباط بر گرفته شده است، لذا یک Com Port خلاصه شده Port Communication (درگاه ارتباطی) است.

درگاه‌های USB: درگاه‌های یو اس بی usb در گاه‌های تازه ای در دنیای تکنولوژی به شمار می‌روند. شما می‌توانید دستگاه‌های متنوعی را با عنوان تبدیل، به همان یک درگاه وصل کنید و از آن پورت های متفاوتی بسازید. در گذشته لازم بود که یک وسیله را از سیستم جدا کرده و وسیله دیگری را وصل کنید. اما امروزه این کار لازم نیست. به غیر از موبایل‌ها، دوربین‌های دیجیتالی و دوربین‌های وب، از جمله تجهیزاتی هستند که از درگاه USB استفاده می‌کنند. USB3 سرعت زیادتری از درگاه‌های LPT ،Com در تبادل اطلاعات دارد. به همین خاطر درگاه‌های USB3 قادر است اطلاعات را با سرعت بالاتری را میان رایانه و تجهیزات جانبی رد و بدل کند.  

درگاه‌های پارالل: درگاه‌های موازی مانندCom Port هستند که به شما امکان وصل کردن تجهیزات جدید مثل چاپگر و Scanner به رایانه را می‌دهد. درگاه پارلل معمولاً به نام LPT1 یا LPT2 شناخته می‌شود. در تصویر زیر اسامی تمامی درگاه‌ها را مشاهده می‌کنید.