تبلیغات
دیتا برق - مطالب مبانی کامپیوتر
 
درباره وبلاگ


کانال تلگرام ما https://t.me/databargh

مدیر وبلاگ : محمد لطفی قشلاقی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
دیتا برق
برق انقلابی ترین رشته
صفحه نخست             تماس با مدیر           پست الکترونیک               RSS                  ATOM
جمعه 15 اردیبهشت 1396 :: نویسنده : محمد لطفی قشلاقی




نوع مطلب : مبانی کامپیوتر، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


پنجشنبه 7 اردیبهشت 1396 :: نویسنده : محمد لطفی قشلاقی
واژه  الگوریتم از نام ابو جعفر محمد بن موسی الخوارزمی ریاضیدان ایرانی در قرن دوم هجری شمسی گرفته شده است. این ریاضیدان برجسته ایرانی نگرش و اندیشیدن به راه حل مسئله به جای حل مسئله یا طرز انجام عمل به جای عمل را مطرح نموده است که آنرا امروزه الگوریتم می نامند.

تعریف الگوریتم :

مجموعه دستورالعمل هایی که مراحل مختلف انجام کار را یا راه حل مسئله ای را به زبان دقیق و با جزئیات کافی بیان نمایند، به نحوی که ترتیب توالی مراحل انجام آن و شرط خاتمه عملیات در آن کاملا روشن و مشخص باشد، الگوریتم نامیده میشود.
ویژگی یک الگوریتم:

· صریح و روشن بودن

· مشخص بودن ورودیها

· مشخص بودن خروجیها

·  موثر بودن

مراحل تهیه الگوریتم:

برای تهیه یک الگوریتم خوب و کارآمد باید مراحل خاصی اجرا شوند:

0-تعریف دقیق مسئله: باید مسئله را تجزیه و تحلیل کرده تا کوچکترین ابهامی در فهم آن وجود نداشته باشد.

1- تعیین عوامل اصلی(متغییرهای) مورد نیاز

2- تعیین ورودی و خروجی مسئله : (داده ها و اطلاعات)

3-بررسی راه حل های مختلف مسئله

4-انتخاب یک راه حل مناسب

5-اشکال زدایی

فلوچارت :

فلوچارت یا روندنما جهت نشان دادن دادهها، اطلاعات و جریان کار با استفاده از نمادهای خاصی که توسط خط جریان به هم پیوند داده میشوند به کار برده میشود. روندنما یک شکل خاص و راحت جهت بیان منطق برنامه می باشد و همانند نقشه شهر یا جاده می باشد که میتواند بهترین مسیر را جهت رسیدن به مقصد نشان دهد.

مثال1 : فلوچارتی رسم کنید که دو عدد را خوانده و حاصلضرب آنها را نمایش دهد.



مثال2: فلوچارتی رسم کنید که شعاع یک دایره را خوانده، مساحت و محیط آنرا نمایش دهد.



مثال3: فلوچارتی رسم کنید که سه عدد را خوانده و بصورت زیر تصمیم گیری نماید:

- اگر عدد سوم صفر بود حاصل جمع دو عدد دیگر
- اگر عدد سوم منفی بود تفاضل دو عدد دیگر
- اگر عدد سوم مثبت بود حاصل ضرب دو عدد دیگر  را نمایش دهد.



مثال 5: فلوچارتی رسم کنید که سه ضلع یک مثلث را خوانده، تعیین کند که آیا مثلث قائم الزاویه است یا خیر؟



مثال 6: ریشه های یک معادله درجه دوم



مثال 7: فلوچارتی رسم کنید که یک عدد بزرگتر از صفر را خوانده سپس به تعداد آن عدد, اعداد دیگری را خوانده مجموع و میانگین آنها را نمایش دهد.



مثال 8: الگوریتم برنامه ای را بنویسید که 10 عدد را گرفته و تعیین کند کدام زوج و کدام فرد است.



مثال 9: الگوریتم برنامه ای را بنویسید که یک عدد مثبت را خوانده و تعداد ارقام عدد را نشان دهد.



مثال 10: الگوریتم برنامه ای را بنویسید که عدد طبیعی را خوانده و مقسوم علیه های آن را نمایش دهد.



مثال 11: الگوریتم برنامه ای را بنویسید که یک عدد را خوانده ، اول بودن آن را تعیین نمایید.



مثال 12: الگوریتم برنامه ای را بنویسید که یک عدد مثبت را خوانده فاکتوریل آن را نمایش دهد.



مثال 13: برنامه ای بنویسید که عدد N را خوانده، و مجموع ارقام آن را نشان دهد.



مثال 14: الگوریتم برنامه ای را بنویسید که یک عدد را گرفته تعیین کند که آیا کامل است یا خیر؟






نوع مطلب : مبانی کامپیوتر، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


پنجشنبه 7 اردیبهشت 1396 :: نویسنده : محمد لطفی قشلاقی
سازگاری

پس از مواجهه با یک مسئله ،‌لازم است در ابتدا آن را به طور دقیق بررسی کنم . ورودی ها ،‌ فرض ها و خواسته های آن را به همراه محدودیت ها و شرط های مسئله شناسایی نماییم . این شناخت می باید بدون هیچ « ابهامی » صورت گیرد . اما آنچه در این مرحله مهم است آن است که مطمئن شویم شرایط و فرضیات مسئله ،‌ سازگار یا قابل جمع باشد ؛‌ به عبارت دیگر عبارات یا موارد «‌ متناقضی » وجود نداشته باشد و فرض ها و خواسته ها از لحاظ منطقی با هم متناقض نباشد .

مثال :

جواب های معادله  9-  =  x2 را پیدا کنید .

حل :

ابتدا می باید درک صحیحی از معادله ،‌ مجموعه ی اعداد حقیقی ،‌  تعلق و مجذور داشته باشیم . با اندک توجهی معلوم می شود معادله ی بالا پاسخی ندارد ،‌ زیرا مربع هیچ عدد حقیقی ،‌ منفی نمی شود . بنابراین فرض و حکم سازگار نیستند .

مثال :

معادله  sin x = -4 را حل کنید .

حل :

در این معادله نیز چون sin x  همواره بین 1 و 1- است معادله پاسخی ندارد .

تعدد را حل

در بسیاری از مسئله ها ، عدت کرده ایم مسئله را از یک راه حل خاص حل کنیم ،‌اما مسئله هایی وجود دارند که بیش از یک راه حل دارند .

مثال :

در دنباله ی زیر عدد مجهول کدام است ؟

؟   16    9    4     1

حل :

راه حل نخست : اعداد ،‌توان دوم اعداد طبیعی به ترتیب از یک به بعد است ،‌پس عدد بعدی 25 است :

52    42     32     22     12

راه حل دوم : اعداد فرد به ترتیب از 3 به عدد به عدد قبلی اضافه می شوند :



همان طور که مشاهده می شود ، ممکن است مسئله دارای بیش از یک راه حل باشد .

بهترین راه حل

اگر مساله ای ،‌ دارای بیش از یک راه حل بود ، این سوال جدی مطرح می شود که کدام راه حل بهترین است ؟

این سوال ،‌در مسئله ها و محیط های مختلف قابل طرح است . به عنوان مثال :

الف ) بهترین روش حفاظت از محیط زیست کدام است ؟

ب ) بهترین روش موفقیت در درس خواندن کدام است ؟

ج ) بهترین روش موفقیت در انجام یک کار چیست ؟

و ...

انتخاب بهترین راه حل ،‌معمولا از فردی به فرد دیگر متفاوت است . زیرا انتخاب بهترین ،‌به مواردی بستگی دارد . این موارد عبارتند از :

1.هدف یا علاقه مندی ها

2.محدودیت ها و توانایی ها

برای توضیح این دو مورد به مثال زیر توجه کنید :

فرض کنید دو نفر قرار است بهترین کتاب را تهیه کنند و به دوست خود هدیه نمایند . قطعا سلیقه و علاقه مندی این دو نفر می تواند متفاوت باشد و یا هزینه های متفاوتی برای خرید کتاب اختصاص دهند . به این ترتیب ممکن است بهترین کتاب خریداری شده به وسیله ی آن ها یکسان نباشد .

تعدد پاسخ

مثال :

می خواهیم 10 سیب را بین 20 نفر تقسیم کنیم . روش تقسیم می تواند حالت های مختلفی با پاسخ های متفاوت داشته باشد :

1.همه ی سبیب ها را به یک نفر بدهیم .

2. 10  نفر را انتخاب کنیم و به هریک یک سیب بدهیم .

3.به ترتیب سن ، سیب ها را تقسیم کنیم .

4.سیب ها را نصف کرده ،‌ به هر فرد ،  نیمی از سیب ها را بدهیم .

5.سیب ها را وزن کرده ،  به هر فرد وزن کل سیب ها را بدهیم .

6....

مشاهده می شود مدل های مختلفی برای این کار وجود دارد و هر کدام از این مدل ها و پاسخ ها ، مزایا و معایب خاص خود را دارد .

انواع مسئله و حل آن

واقعیت آن است که مسئله ها ، دامنه و تنوع مختلفی دارند و از دیدگاه های مختلف قابل دسته بندی هستند . د ر یک نگاه کلی مسئله ها ، به دو دسته تقسیم می شوند :

1.ساده که نیاز به تقسیم ندارند .

2.پیچیده که قابل تجزیه به چندین زیر مسئله هستند .

مثال :

فرض کنید می خواهیم به مسافرت برویم ، زیر مسئله های آن را بیان کنید .

حل :

زیر مسئله ها می تواند زمان مسافرت ،  محلی که می خواهیم به آنجا سفر کنیم ، تعداد روزهای اقامت ، وسیله مسافرت ، همسفران و ... باشد .



زیر مسئله ها نیز می توانند به چند زیر مسئله ی دیگر تقسیم شوند . مثلا اگر هزینه ی مسافرت در نظر گرفته شود خو دارای زیر مسئله هایی است .



این نوع حل مسئله ة حل مسئله از بالا به پایین نام دارد . به این ترتیب مسئله به زیر مسئله هایی تقسیم می شود و در نهایت با حل آن ها ، مسئله ی اصلی حل می شود .

جریان مسئله را می توان به صورت نمودار نشان داد . این نحوه ی بیان حل مسئله ، اصطلاحا روندنما نام دارد . روش دیگری نیز برای بیان حل مسئله به نام الگوریتم وجود دارد . الگوریتم حل مسئله را به صورت نوشتاری و با استفاده از زبان طبیعی بیان می کند . در الگوریتم و فلوچارت « شروع » ، «پایان » و « ترتیب عملیات » به صورت واضح و بدون ابهام مشخص است .

روند نما

همان طور که گفته شد در روندنما ، از شکل هایی قراردادی استفاده می شود :



مثال :

روند نمایی رسم کنید که عددی طبیعی را از ورودی دریافت کرده ، اگر زوج است خودش وگرنه مربع آن چاپ شود .

حل : عدد ورودی را  می نامیم . این مسئله دو جز از سه جز حل مسئله دارد :x

1.عملیات

2.شرط








نوع مطلب : مبانی کامپیوتر، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


پنجشنبه 7 اردیبهشت 1396 :: نویسنده : محمد لطفی قشلاقی
به مجموعه ای هماهنگ از برنامه ها که کنترل و هماهنگی فعالیت های سخت افزاری رایانه و هدایت و پردازش داده ها را بر عهده دارد، نرم افزار گفته می شود. هر برنامه، به عنوان مجموعه ای از دستورالعمل ها، به وسیله ی رایانه اجرا می شود و بر اساس آن، رایانه هدف مشخصی را دنبال می کند. در حقیقت، کاربر و رایانه از طریق نرم افزار ها با هم ارتباط برقرار میکنند.

در حالت کلی، نرم افزارها به دو گروه اصلی تقسیم میشوند. این دو گروه عبارت اند از: نرم افزار های سیستمی ونرم افزارهای کاربردی.    

نرم افزارهای سیستمی

نرم افزار های سیستمی با سیستم سخت افزاری رایانه (بخش هایی مثل واحدهای ورودی و خروجی و پردازنده ی مرکزی) ارتباط مستقیم دارند و عملیات مربوطه از طریق این نرم افزار ها هدایت و کنترل میشوند.

نرم افزارهای سیستمی به چند گروه تقسیم میشوند که عبارت اند از: برنامه های راه انداز، سیستم عامل ها،مترجم های زبان های برنامه نویسی و برنامه های کمکی.

برنامه های راه انداز

وقتی سیستم رایانه ی روشن می شود و کارش را شروع می کند، برنامه های اولیه روی سخت افزار آن اجرا می شود تا رایانه را برای اجرای عملیات آماده کند. یکی از این  برنامه ها، به برنامه ی عیب یاب معروف است که قسمت های اصلی رایانه از قبیل حافظه، پردازنده مرکزی و قسمت های دیگر را آزمایش می کند. اگر اشکالی در بخش های اصلی رایانه باشد، به وسیله ی این برنامه اطلاع داده می شود (به این مرحله، خود آزمایی زمان روشن شدن هم می گویند.)

پس از این مرحله، برنامه ای به نام BIOS به حافظه اصلی کپی می شود. فراهم کردن امکان انجام عملیات اصلی ورودی و خروجی بر عهده ی این برنامه است. در اخرین مرحله، بخش های اصلی سیستم عامل از حافظه جانبی به حافظه اصلی آورده می شود. این یخش، کنترل رایانه را به دست می گیرد و تا زمانی که رایانه روشن است در حافظه اصلی باقی می ماند. قسمت های دیگر سیستم عامل، در صورت نیاز توسط این بخش به حافظه اصلی منتقل می شود.

سیستم عامل ها

برنامه های کاربردی

گفتیم که پردازنده ی مرکزی به منزله ی رایانه است. سیستم عامل هم تمام فعالیت های   نرم افزاری و سخت افزاری رایانه را هدایت می کند. جایگاه سیستم عامل در مقایسه با سایر نرم افزارها در شکل 2-6 آ ورده شده است.

مدیریت منابع سیستم، یکی از وظایفه های مهم سیستم عامل هاست که بر اساس آن، واحد پردازنده مرکزی، حافظه ها و واحد های ورودی و خروجی کنترل می شوند. زمان بندی وقتCPU و تقسیم زمان آن بین چند برنامه هم از وظایف سیستم عامل است. برای این که کاربر به راحتی بتواند برنامه ها را اجرا کند، محیطی به نام رابط در سیستم عامل ها تعبیه میشود. امروزه، رابط های گرافیکی (GUI) محبوبیت زیادی دارند. در این محیط ها، کاربرمی تواند با شیی های گرافیکی ای مثل تصویر ها و منو ها و استفاده از ماوس، برنامه ها را به راحتی اجرا کند. در ارتباط با وظایف سیستم عامل مطالب کلی در کتاب سیستم عامل آورده شده است.

مترجم های زبان های برنامه نویسی

رایانه ها فقط کد های متشکل از صفرو یک را می فهمند و به همین جهت، همه ی داده ها و دستور العمل ها باید به زبان قابل فهم برای ماشین تبدیل شوند. مترجم زبان، نرم افزاری است که برنامه های نوشته شده با یک زبان خاص برنامه نویسی را به زبان قابل فهم برای ماشین تبدیل میکند.

زبان های برنامه نویسی به سه گروه کلی ربان های سطح پایین و زبان های سطح میانی و زبان های سطح بالا تقسیم می شوند.

الف) زبان های سطح پایین

زبان های سطح پایین به زبان سخت افزار رایانه نزدیک تر هستند تا به زبان انسان و به همین دلیل، فهم این زبان ها برای انسان دشوار است. زبان ماشین و زبان اسمبلی از زبان های سطح پایین به حساب می آیند. در زبان ماشین فقط از صفر و یک استفاده می شود و به همین دلیل درک آن برای انسان مشکل است؛ اما برای اجرا به وسیله ی ماشین ایده آل می باشد. مثلا:

 

1101            0110              0100

محل عدد دوم        محل عدد اول و حاصل جمع         دستور العمل

در زبان اسمبلی، به خاطر استفاده از نماد ها، برنامه نویسی تا حدودی آسان تر است.

دستور اسمبلی جمع دو عدد، چیزی مثل نمونه زیر است:

ADD                   A,                B

محل عدد دوم        محل عدد اول و حاصل جمع          دستورالعمل

ب) زبان های سطح میانی

با توجه به آنکه کار با زبان های سطح پایین برای انسان دشوار است سعی شده تا زبانی به وجود آید که به زبان انسان نزدیکتر باشد.اما اجرای آن به وسیله ی رایانه هم سریع تر باشد. زبان C نمونه ای از این نوع زبان هاست.

ج) زبان های سطح بالا

زبان های سطح بالا به زبان انسان بسیار نزدیک هستند و به همین دلیل، باید به وسیله ی کامپایلرها و مفسرهاکه نوعی مترجم زبان هستند، به زبان ماشین تبدیل شوند. برنامه های مفسر فوراً شروع به فعالیت میکنند بدون اینکه تأخیرهای ذاتی عمل کامپایل را داشته باشند. از نمونه زبان های سطح بالا می توان ویژوال بیسیک را نام برد.

برنامه های کمکی

برنامه های کمکی، نرم افزارهایی هستند که عملیات مربوط به استفاده از رایانه را ساده تر  می کنند و در مدیریت بهتر سیستم به ماربران کمک می کنند. برخی از این برنامه های کمکی تحت عنوان بستته های نرم افزاری در بازار عرضه می شوند.

نرم افزارهای ویروس یابی، فشرده سازی و مدیریت حافظه و دیسک، نمونه هایی از برنامه های کمکی هستند.

نرم افزارهای کاربردی

نرم افزارهای کاربردی برای انجام امور خاص، طراحی و تولید شده اند. برخی از این   نرم افزارها برای انجام کار های گرافیکی، تولید صفحات وب، آموزش و مدیریت پروژه ها استفاده می شوند و بعضی هم مثل واژه پرداز ها، صفحات گسترده، بانک های اطلاعاتی و برنامه های ارایه ی گرافیکی، کاربرد های بسیار گسترده ای دارند.

دسته ای دیگر از نرم افزارهای کاربردی برای انجام امور مالی، انبارداری، حساب داری، تعمیرات، تولید و سایر امور دیگر طراحی و تهیه شده اند. این نرم افزارهای کاربردی به وسیله ی سازمان تهیه می شوند یا به صورت آماده از شرکت های رایانه ای تأمین شده و منطبق با نیازهای سازمان می گردند.

 



نوع مطلب : مبانی کامپیوتر، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


پنجشنبه 7 اردیبهشت 1396 :: نویسنده : محمد لطفی قشلاقی
ساخت نخستین ریز پردازنده در سال 1971به وسیله ی شرکت  اینتل موجب شد که اولین ریزرایانه ها در سال1981تولید شوند.امروزه نیز اکثر ریز پردازنده ها بر اساس استاندارد های شرکت های اینتل ساخته می شوند. ازآن زمان پیشرفت فناوری باعث رشد سریع تولید ریز پردازنده ها شد و شرکت های دیگر تولبد کننده ی ریزپردازنده هم وارد این عرصه شدند.شرکت اینتل در ابتدا ریزپردازنده های خانواده ی X86 80را ارایه کرد که عبارات بودند از :8086،8088،80286،80386،80486 و از سال 1993 خانواده ی پنتیوم را معرفی کرد

پیشرفت های زیادی که در فناوری ساخت قطعات اکترونیک به وجود آمد، موجب شد که شرکت های تولید کننده ی ریز پردازنده بتوانند ترانزیستورهای بیشتری را در درفضای کمتری جای دهند و به این ترتیب، توانسنتد سرعت پردازش و انتقال داده ها را بیشترکنند .مثلا حداکثرتعداد دستورالعمل هایی که به وسیله ی یک پنتویم2گیگاهرتزی در یک ثانیه انجام می شود،حدود70برابر تعداد دستورالعمل هایی است که ریزپردازنده ی8088 در همین زمان می تواند انجام دهد.همچنین پس از سری80386ثبات های 32بیتی جایگزین ثبات های 16بیتی قدیمی شدند.افزایش تعداد ترانزیستورها در ریز پردازنده ها و کم شدن فاصله ی آنها از یکدیگر باعث می شد که حرارت زیادی در ریزپردازنده ها و کم شدن فاصله ی آنها از یکدیگر باعث می شد که حرارت زیادی در زیرپردازنده به وجود بیاید.چون این حرارت زیاد عملکرد ریزپردازنده را دچار مشکل می کرد،پس از خانواه ی80486خنک کننده ای هم بر روی ریزپردازنده تعبیه شد.

قسمت های یک ریزپردازنده

هر ریزپردازنده از دو واحدعملیاتی کنترل و حساب و منطق وچند ناحیه ی کاری به نام ثباتنتشکیل می شود.

همانگونه که گفته شد واحد کنترل که از مدارهای الکرونیکی پیچیده ای تشکیل شده است،بر عملکرد ریزپردازنده نظارت می کند این واحد وظیفه ی اجرای دستورات را بر عهده ندارد،اما مشخص می کند که هر قسمت چه وظیفه ای دارد و ترتیب اجرای دستورالعنل ها را هم مشخص می کند.واکشی و رمزگشایی دستورالعمل ها دو عمل اصلی واحد کنترل هستند.منظوراز واکشی خارج کردن دستورالعمل ها از حافظه به واحد پردازش و منظور از رمزگشایی تفسیر دستورالعمل ها برای اجراست

نحوه  عملکرد ریزپردازنده

هرپردازنده برای پردازش اطلاعات به این صورت کارمی کند که ابتدا واحد کنترل دستورها را از حافظه واکشی می کند و درمرحله ی بعد دستورالعمل رمزگشایی می شوداگر این دستور به داده هایی احتیاج داشته باشد داده هاپس از بازیابی در یکی ازثبات های واحدهای محاسبه و منطق قرار می گیرند و بعد دستور در واحد محاسبه ومنطق اجرا می شود.

به عنوان مثال فرض کنید که دستور  ADD a,b  به این معنی باشد که پردازنده محتوای خانه ی رابه محتوای خانه ی bاضافه کند و نتیجه را درخانه یa بعدی بگذارد که طی آن محتوای خانه ی سوم و چهارم حافظه با هم جمع شده و در خانه ی پنجم قرار می گیرد.واحد کنترل برتمامی عملکردها نظارت دارد.

گذرگاه

داده ها وآدرس ها از طریق گذرگاه(BAS) به پردازنده می رسند گذرگاه به خطوط ارتباطی میان اجزای داخلی رایانه گفته می شود.این خطوط ارتباطی مسیرهایی سخت افزاری هستند که از سیم های طریفی ساخته شده اند و ارتباط میان پردازنده و اجزای دیگر مانند حافظه را برقرار می کنند.

انواع گذرگاه

با توجه به نوع اطلاعاتی که در گذرگاه ها ردوبدل می شود سه نوع گذرگاه وجود دارد که عبارت اند:گذرگاه داده،گذرگاه آدرس وگذرگاه کنترل.

الف)گذرگاه داده

گذرگاه هایی که داده های بازیابی شده از حافظه را در اختیار CPUقرار می دهند و داده های پردازش شده را به حافظه منتقل می کنند گذرگاه داده نامیده می شوند.هرچه ظرفیت این گذرگاه ها بیشتر باشد داده های بیشتری به صورت همزمان منتقل می شوند.در یک رایانه ی 16 بیتی گذراه داده 16بیتی است و از16خط انتقال تشکیل شده است.در جدول2-5 ظرفیت گذرگاه های داده را در انواع ریز پردازنده ها مشاهده می کنید.

ب)گذرگاه آدرس

برای آنکه  CPUبه اطلاعات درون خانه های حافظه دسترسی پیدا کند باید آدرس آن خانه ها را مشخص کند و برای این منظور این آدرس ها را در گذرگاه آدرس قرار می دهد.هرچه خطوط گذرگاه آدرس بیشتر باشد،حافظه های اصلی با ظرفیت بیشتری آدرس دهی می شوند.

ج)گذرگاه کنترل

گذرگاه های کنترل مسیرهایی هستند که سیگنال های کنترلی برای نظارت بر کلیه ی عملیات رایانه ها از طریق آنها ارسال می شود.واحد کنترل برای اعمال نظارت بر پخش های مختلف رایانه از این خطوط استفاده می کند.

ریز پردازنده ها دستورالعمل ها را تفسیرواجرا می کنند.هردستورالعمل از بک کد عملیاتی( که نشان دهنده ی نوع عمل است)و یک یا چند عملوند(که نشان دهنده ی داده های مورد استفاده در دستورالعمل هستند)تشکیل شده است.نظارت بر صحت اجرای دستورالعمل ها هم از وظایف ریزپردازنده هاست که به وسیله ی واحد کنترل انجام می شود.هرچه سرعت و قدرت این واحد ها بیشتر باشد،سرعت و قدرت پردازش ریزپردازنده هم بیشتر است.بعضی عامل های تاثیرگذاربرسرعت وقدرت پردازش ریزپردازنده هم بیشتر است.بعضی عامل های تاثیرگذاربرسرعت و قدرت پردازش،عبارت اند از:سرعت ساعت،تنوع و گستردگی دستورالعمل ها،ظرفیت گذرگاه داده و گذرگاه آدرس و ظرفیت ثبات ها.ساعت سیستم،هماهنگی زمانی اجرای عملیات را درCPU بر عهده دارد.باتوجه به سرعت ساعت،رایانه های اولیه یک میلیون دستورالعمل را درثانیه اجرا می کردند که این رقم امروزه به حدود800میلیون دستورالعمل در ثانیه رسیده است.ریز پرذازنده های رایانه های امروزی،ازسخت افزارهای جداگانه ای به نام مجموعه دستورات تشکیل شده اند که قادرند تعداد بیشتری از دستورالعمل های ریاضی را انجام دهند .

به عنوان متال وجود سخت افزار مجزا برای عمل ضرب در این رایانه ها موجب می شود که عمل ضرب به صورت مستقیم و نه از طریق جمع متوالی صورت پذیرد.همچنین افزایش تعداد دستورالعمل ها باعث شده است که برنامه نویسی برای این پردازنده ها آسانتر باشد.افزایش ظرفیت گذرگاه داده باعث می شود که در هر لحظه داده های بیشتری جابه جا شوند و نتیجه،سرعت پردازش بیشتر شود.همچنین میزان آدرس دهیCPU در رایانه های امروزی به طور قابل ملاحظه ای فزایش یافته است واین،باعث می شود کهCPU بتواند حافظه های اصلی با ظرفیت بیشتر را کنترل کند.

شیوه های پردازش:

رایانه ها به شیوه های مختلفی اطلاعات را پردازش می کنند.شیوه های پردازش اطلاعات را می توان به پردازش ترتیبی ,پردازش موازی،پردازش محاوره ای،پردازش دسته ای ،پردازش بلادرنگ و وپردازش به روش اشتراک زمانی طبقه بندی کرد.

1-پردازش ترتیبی

این نوع پردازش که روش معمولی پردازش در رایانه هاست،براساس معماری ترتیبی می باشد و پردازش دستورات به وسیله ی یک ریز پردازنده صورت می گیرد به این ترتیب که دستوراتیکی پس از دیگری اجرا می شوند.رایانه های شخصی عموما از روش پردازش ترتیبی و موازی مجازی استفاده می کنند.

2-پردازش موازی

در روش های نوین،طراحی براساس معماری موازی است که در آن هر برنامه به چند قسمت تفسیم می شود و قسمت ها به طور همزمان توسط چند پردازنده پردازش می شوند.به پردازش بااستفاده از چند پردازنده به طور همزمان در یک سیستم رایانه ای،پردازش موازی گفته می شود.

3-پردازش محاوره ای

ممکن است لازم باشد که پردازش  بلافاصله پس از ورود داده ها به رایانه شروع شود و نتایج خروجی هم به سرعت تولید شودونوعی پرسش و پاسخ بین رایانه و کاربر صورت بگیرد به عنوان مثال درسیستم بانکی وقتی مشتری می خواهد مبلغی را به حساب خود واریزکند،تحویلدار بانک در پاسخ به پرسش نشان داده شده روی صفحه،شماره حساب مشتری را درپرونده ی حساب های پس انداز پیدا می کند و موچودی را به روز می کندواین روش پردازش, پردازش محاوره ای نامیده می شود.

4-پردازش دسته ای

در کاربردهایی که نیازبه پردازش بلافاصله  ندارند—مانند سیستم محاسب هزینه ی مصرف آب و برق—از روش های پردازش دسته ای استفاده می شود.در این روش،داده ها جمع آوری می شوند وقبل از پردازش در یک گروه یا دسته قرار می گیرند،سپس در یک زمان وارد رایانه می شوند و پردازش می شوند.امروزه برای کاربرهایی که به پاسخ فوری نیاز دارند،پردازش محاوره ای جایگزین پردازش دسته ای شده است.

5-پردازش بلادرنگ

وازه بلادرنگ بیانگریک پردازش محاوره ای است که در آن با محدودیت های شدید زمانی مواجه هستیم.در این نوع پردازش،تغییرات ورودی باید سریعا به رایانه وارد شود تا در تصمیم گیری مفید واقع شود.در سیستم هایی که مبتنی برپردازش بلادرنگ هستند از خطوط ارتباطی با سرعت بالا که مستقیما با یک یا چند پردازنده در ارتباط هستند،استفاده می شود.در این روش داده ها در هر دقیقه به روز می شوند و با دستیابی به سابقه ها،در کسری از تانیه به پرس و جوی دریافتی ،پاسخ داده می شود.سیستم های ذخیره ی جا در هواپیما یا هتل و همچنین سیستم های کنترل ترافیک هوایی نمونه هایی از سیستم های کنترل ترافیک هوایی نمونه هایی از سیستم های بلادرنگ هستند.

6-پردازش اشتراک زمانی

در پردازش اشتراک زمانی،زمانCPU بین تعدادی کاربر همزمان تقسیم می شود به این صورت که در یک بازه ی زمانی بسیار کوتاه،عمل پردازش برای یک کاربر صورت می پذیرد.در ادامه،پردازش برای این کار بر قطع شده و CPUدر اختیار شخص دیگری قرار می گیرد و این چرخه ادامه پیدا می کند.البته زمان این بازه به قدری کوتاه است که هر کاربر احساس می کند که کل زمان CPUدر اختیار وی است.پردازش اشتراک زمانی می تواند درون یک رایانه و بین برنامه هایی باشد که در حال اجرا هستند،به این ترتیب که زمان CPUبه صورت متوالی و دربازه های زمانی بسیارکوتاه در اختیار برنامه ها قرار می گیرد که به آن پردازش موازی مجازی نیز گفته می شود.





نوع مطلب : مبانی کامپیوتر، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


پنجشنبه 7 اردیبهشت 1396 :: نویسنده : محمد لطفی قشلاقی
ویژگی های حافظه

اگر چه حافظه های مختلف ویژگی های مختلفی دارند اما برخی از ویژگی ها در آنها مشترک است.

1.خواندن و نوشتن

2.نشانی پذیری: هر لحظه دارای یک نشانی است و در دستیابی مستقیم،نشانی آن مورد استفاده واقع می شود.

3.ظرفیت: کوچک ترین واحد حافظه را که فقط گنجایش نگهداری 0 یا 1 دارد، بیت می نامیم. چون بیت به تنهایی واحد بسیار کوچکی است، با ترکیب مشخصی از بیت ها می توانیم اطلاعات معنی داری را ذخیره کنیم. یک بایت از کنار هم قرار گرفتن 8 بیت به وجود می آید. بایت واحد اندازه گیری ظرفیت حافظه است. در عمل چون بایت هم واحد کوچکی است، از واحد های بزرگتری چون کیلوبایت، مگابایت و...استفاده می شود.



برای تبدیل هر واحد به واحد بزرگ تر،آن را بر 1024 تقسیم و برای تبدیل هر واحد به واحد کوچک تر،آن را در 1024ضرب می کنیم.

مثال: هشت پتابایت چند گیگابایت است؟

چون واحد گیگابایت دو ردیف بالاتر از واحد پتابایت است پس باید 8را دوبار در 1024ضرب کرد.بنابراین:

223=210×210×23=1024×1024×8GB

حافظه ی رایانه به صورت یک ساختار خطی است که در آن بایت ها به صورت متوالی و پشت سر هم قرار دارند اما می توان حافظه ی اصلی را به صورت یک جدولm سطری که هر سطر شامل nبیت است تصور نمود.هر سطر این جدول را یک سلول می نامیم. سلول کوچک ترین واحد حافظه است که در هر بار مراجعه به آن قابل خواندن یا نوشتن است. بنابراین واحد حافظه دارای سلول است که از صفر شماره گذاری می شود.اگر تعدادبیت ها ی یک سلول8باشدبه آن بایت می گویند.

شماره ی هر سلول،آدرس سلول نامیده می شود.کلمه از یک یا چند سلول تشکیل می شود.طول کلمه ضریبی از طول سلول بوده و همواره بزرگ تر یا مساوی ان است .کلمه واحد عملیاتیcpuبوده وطول بود و طول آن در رایانه های مختلف8،16،32،ویا64بیت است.

چون رایانه ها چیزی غیر از کدهای مبنای دورقمی را نمی فهمند،برای استفاده ازحروف،باید برای حرف ها کدی در نظر گرفت.

4-زمان دستیابی: مدت زمانی است بین لحظه ای که دستور خواندن/نوشتن داده می شود و لحظه ای که حافظه مورد دستیابی قرار می گیرد.

5-نرخ انتقال: مقداری از اطلاعات که در واحد زمان می تواند از حافظه منتقل شود.

سلسله مراتب حافظه

از آن جا که ظرفیت حافظه های اصلی(درون ماشینی)محدود است و هزینه ی آنها معمولا به نسبت حافظه های جانبی(برون ماشینی)بالاتر است،سلسله مراتبی از حافظه به کارگرفته می شود.از عوامل دیگر استفاده از سلسله مراتب حافظه می توان به تفاوت سرعت دستیابی و مانایی اطلاعات در حافظه ها نیز اشاره کرد.

حافظه های اصلی

حافظه ی اصلی یا حافظه ی اولیه با پردازنده درا رتباط است و داده های مورد نیازبرای عمل پردازش پردازنده را در خود نگهداری می کند.داده ها،برای پردازش ابتدا وارد ثبات ها می شوند و سپس پردازش می شوند.با توجه به ارتباط ممستقیم این نوع حافظه با پردازنده لازم است که سرعت انتقال داده ها در این حافظه ها بسیار بالا باشد تا پردازنده برای دسترسی به داده ها معطل نشود. به همین علت حافظه ی اصلی رایانه از جنس نیمه هادی است.

حافظه های اصلی،ازنظر چگونگی ثبت داده ها،به دو گروه حافظه ی با دسترسی تصادفی(RAM) و حافظه ی فقط خواندنی(ROM) تقسیم می شوند که درادامه هر گروه را مورد برسی قرار می دهیم

حافظه ی RAM

RAMاز تعدادی خانه یا سلول تشکیل شده است و هر خانه، قابلیت نگهداری یک داده را دارد و با آدرسی منحصر به فرد مشخص می شود.آدرس اولین خانه ی حافظه ،صفر است و آدرس هر خانه،یک واحد از خانه ی قبلی اش بیشتر است.هر آدرس حافظه،قابلیت نگداری یک یا چند بایت را دارا است.داده های موجود در  RAMقابل پاک شدن و جایگزینی با داده های دیگر هستند و هر نوع وقفه ای در جریان برق رایانه،موجب از بین رفتن داده های موجود در RAMمی شود.استفاده از این نوع حافظه ها،برای نگهداری موقت اطلاعات تا زمان پردازش یا انتقال نتایج به بیرون از رایانه و یا ذخیره در حافظه های جانبی است.از آنجا که داده ها می توانند در هر قسمت از حافظه ی ذخیره شده و از آن قسمت بازیابی شوند و چون سرعت انجام این کار به محل داده ها بستگی ندارد به ابن نوع حافظه ها ،حافظه با دسترسی تصادفی می گویند.

به RAMحافظه ی خواندنی و نوشتنی(RWM)هم می گویند.

از نظر تکنولوزی ساخت دو نوع RAM وجود دارد:

·        RAMپویا(DRAM)

·        RAMایستا(SRAM)

DRAMنسبت به SRAMدارای سرعت دسترسی پایین تر و هزینه ی ساخت کمتر است و در این حافظه اطلاعات باید به طورمرتب تجدید شوند وگرنه از بین خواهند رفت.تمام حافظه های RAMموجود در رایانه از نوع DRAMهستند.از SRAMدر ساخت حافظه های پنهان استفاده می شود.داده های مورد نیازپردازنده ابتدا وارد شده و بعد پردازش می شود.

حافظه یROM

داده های درون داعمی هستند و با جریان برق از بین نمی روندبرای حفظ داده هایی که برای راه اندازی رایانه لازم است استفاده می شود.

سه نوع عمده ی عبارت اند از:حافظه های فقط خواندنی قابل برنامه ریزی(PROM) ،حافظه های فقط خواندنی قابل برنامه ریزی پاک شدنی (EPROM)و حافظه های فقط خواندنی قابل برنامه ریزی پاک شدنی با جریان برق(EEPROM)

با این تفاوت که می توان به دفعات،داده های آنها  را پاک کرده و دوباره داده ها را درآن ذخیره نمود.برای پاک کردن داده ها،باید این را از محل خود خارج کرده وبرای مدتی در معرض تابش نورماوراء بنفش قرارداد.وجود یک برچسب بر روی این ها باعث می شود که داده های آنها در مقابل نورهای معمولی از بین نرود.

برای نوشتن در این حافظه ها نیاز به  دستگاه مخصوص به نامEPROM PROGRAMMERاست .

حافظه های فقط خواندنی قابل برنامه ریزی پاک شدنی با جریان برق،شبیه  EPROMهستند؛ولی برای پاک کردن داده های آنها نیازی نیست که ازمدار خارج شوند و در معرض نورماوراءبنفش قرار بگیرند بلکه جریان برق خود رایانه،می تواند باعث پاک شدن داده های آنها شود.از این نوع حافظه در مواقعی استفاده می شود که داده های سخت افزاری رایانه توسط متخصصین تغییر می کند و لازم است که این تغییرات ثبت شوند.

حافظه های پنهان و میانگیر

علاوه برROM دو نوع خاص ار حافظه های با دسترسی تصادفی هم در رایانه وجود دارند.

این دو نوع عبارت اند ازحافظه ی پنهان(CACHE )و حافظه ی میانگیریا بافر(BUFFER)

حافظه ی  cacheبسیار سریعترازROM است و بین ROMوCPU قرار می گیرد.محل این نوع حافظه در بعضی رایانه ها CPUدرون و در بعضی دیگر روی برد اصلی است.داده ها ابتدا ازROM وارد حافظه ی می شوند و سپس در اختیار قرار  می گیرند.چون مهمترین بخش رایانه است استفاده ی مناسب از آن باعث افزایش بازدهی کل سیستم می شود. به همین دلیل در مواقعی که با دستگاه های کندتر –مثل اغلب دستگاه های ورودی و خروجی-کار می کند.

حافظه های حانبی

حافظه های جانبی،با توحه به نوع دسترسی به داده ها،به دوگروه اصلی تقسیم می شوند که عبارت اند از:حافظه های حانبی با دسترسی ترتیبی به داده هاوحافظه های جانبی با دسترسی مستقیم به داده.

حافظه های جانبی با دسترسی ترتیبی

در روش دسترسی ترتیبی،برای رسیدن به یک داده ی خاص باید داده های قبل از آن را خواند:مانند نوار موسقی که برای رسیدن به یک قطعه ی خاص باید از روی سایر قطعات گذشت. برخی از انواع حافظه ی جانبی که به روش ترتیبی عمل می کنند عبارت اند از:نوار مغناطیسی،کارت پانچ و نوار کاغذی.

الف)نوار مغناطیسی

نوار مغناطیسی،نواری پلاستیکی با طول بسیار زباد است که سطح آن از ماده ای مغناطیسی پوشیده شده است و داده ها روی شیارهایی روی این سطح ثبت می شوند. هریک از سیار ها نشانه ی یک بیت است که براساس نحوه ی مغناطیسی شدن،می تواند مقدار صفر یا یک بگیرد. این نوارها در دستگاه هایی به نام نوار گردان قرار می گیرند که یک هد ثابت برای خواندن و نوشتن دارد و دو قرقره هم دارد که نوار دور آنها می پیچد.

معولا وقتی از نوار های مغناطیسی استفاده می شود که حجم داده ها بسیلر بالا بوند و لازم یود که از داده های موجود ،نسخه ی پشتیبان تهیه شود.امروزه نیز معمولا از نوار های مغناطیسی برای این منظور استفاده می گردد.

حافظه های جانبی با دسترسی مستقیم

در حالت دسترسی مستقیم،می توانیم به طور مستقیم به محل مشخصی از داده های ذخیره شده مراجعه کنیم و نیازی به خواندن داده های قبلی نیست. در این روش،هر بخش حافظه آدرس دارد و در مواقع به طور مستقیم به سراغ محلی می رویم که داده ها آنجا نگهداری می شوند و این باعث می شوند که سرعت دسترسی بسیار بالاتر از حالت ترتیبی باشد.

چند گونه ی متداول حافظه ی جانبی با دسترسی مستقیم عبارت اند از:دیسکت (فلاپی دیسک)، دیسکت سخت،(فلاپی دیسک)،دیسکت نوری وflash memory

الف)دیسک های مغناطیسی

فلاپی دیسک،صحفه ای دایره ای شکل از جنس پلاستیک است که پوشش مغناطیسی دارد.نوعی از آن، که امروزه هم مورد استفاده قرار می گیرد، قطری برابر با 5/3اینچ دارد و ظرفیت آن44/1مگابایت است.انواع قدیمی این دیسکت ها عبارت اند از دیسکت5/3 اینج با طرفیت720کیلوبایت و دیسکت ها ی25/5اینچی و 8اینچی که منسوخ شده اند .

دیسک های سخت،از چندین صحفه ی دایره ای شکل فلزی تشکیل شده ه اندکه پوشش مغناطیسی دارند.سرعت دسترسی بهداده ها در دیسک های سخت،بسیار بیشتراز دیسکت ها هستند.

ظرفیت دیسک های سخت،نسبت به دیسکت ها،فوق العاده بالاست و در حد صد ها گیگابایت می باشد در حالی که ظرفیت دیسکت ها در حد مگابایت است.همچنین با توجه به آنکه جنس دیسک ها از نوع فلزی یا شیشه ای است نسبت به دیسکت ها که از نوع پلاستیکی هستند،از عمربیشتری برخوردارند.

این نوع حافظه ها،به طور منطقی (و نه لزوما فیزیکی)معمولا از چند شیار، قطاع و سیلندرتشکیل شده اند.

شیار

شیارها دایره های متحدالمرکزی هستند که از بیرون به سمت مرکز شمار گذاری می شوند؛یعنی شماره ی خارجی ترین شیار صفر است . هر دو دایره یک شیار تشکیل می رهند و داده ها درون این شیار ها قرار می گیرند .

قطاع ها

سطح دیسک را به صورت عرضی تقسیم می کنند.با توجه به این که ظرفیت همه ی قطاع ها برابر است و قطاع عایی که به مرکز نزدیک تر هستند مساحت کمتری دارند،لازم است که شیار های داخلی چگالی بیشتری داشته باشند تا بتوانند داده های بیشتری را در خود جای دهند.

سیلندر

برخی ازوسیله های ذخیره و بازیابی داده ها، از چندین دیسک روی یک محوراستفاده می کنند و این کار،باعث بالارفتن قابلیت ذخیره ی داده ها می شود. شیارهای هم شماره در صفحات مختلف،سیلیندر را تشکیل می دهند

ب)دیسک های نوری

دردیسک های نوری ،داده ها به وسیله ی یک منبع قوی تابش نور،مانند لیزر،روی صحفه ای از جنس پلاستیک مقاوم درج می شوند.حجن این دیسک ها در حدود700ماگابایت است و قیمت آنها نسبتاارزان است.این دیسک ها در سه نوع فقط خواندنی،قابل بازنویسی و دیسک چند منظوره دربازار وجود دارند.درنوع فقط خواندنی که بهCD-ROM  مشهور است،داده ها را فقط یک بار می توان نوشت؛در حالی که در دیسک های نوری قابل بازنویسی،می تون داده ها را بارها نوشت و پاک کرد.فناوری جدید استفاده از چندلایه در یک دیسک نوری،باعث شده که DVDها که ظرفیت فوق العاده بالایی دارند به بازار عرضه شوند.ظرفیتDVD ها به صورت4GB/7GB،8/5GB و17GB می باشد

ج)Flash memory

حافظه هایflashmemory که در ظرفیت هایی مانند512GB،1GB،2GBو...عرضه می شوند از طریق پورت USBبه مادربرد متصل می شوند و با استفاده ازآنها به راحتی می توان اطلاعات را از رایانه ی دیگر منتقل کرد.این حافظه ها معمولا از نوعEEPROM می باشند.در حال حاضر هایی flash memoryهایی با ظرفیت بالای300GB نیز عرضه شده است.







نوع مطلب : مبانی کامپیوتر، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


پنجشنبه 7 اردیبهشت 1396 :: نویسنده : محمد لطفی قشلاقی
آشناترین سیستم عدد نویسی برای انسان ، دستگاه عدد نویسی دهدهی است که نشانه های آن ارقام صفر تا 9 هستند ؛ اما چون در ساختمان رایانه ها وجود و یا وجود نداشتن جریان الکتریکی مبنا محسوب می شود ، مبنای دو و برخی توان های آن یعنی ، 8 و 16 ، از کارایی بالایی برخوردار هستند .

در این فصل ، با توجه به اهمیت روش های کد گذاری اعداد و ارتباط آن با رایانه ،‌ سیستم های عدد نویسی دودویی (Binary)  ،‌ اکتال (هشت تایی) و هگزا دسیمال (شانزده تایی ) را بررسی می کنیم                              

در روش عدد نویسی ای که در محاسبات و امور روزمره به کار می بریم ، با ده علامت 0 ، 1 ، 2 ، ... ، 9 و ارزش گذاری متفاوت ارقام در محل های مختلف ( یکان ، دهگان ، صدگان و ... ) می توانیم همه ی اعداد را بخوانیم و بنویسیم . در این سیستم ، ارزش هر رقم بستگی به محلی دارد که رقم در آن قرار گرفته است و هر مکان ، ارزشی معادل ده برابر ارزش مکانی رقم سمت راست دارد ؛ مثلا در عدد 49376 ، ارزش های ارقام به صورت زیر است :



سیستم دودویی :

اگر بخواهیم برای نمایش داده ها و اطلاعات از سیستم دهدهی استفاده کنیم ، در پیاده سازی سخت افزار رایانه ها حداقل به ده سیگنال الکتریکی با سطوح مختلف برای تشخیص ده رقم مختلف سیستم دهدهی از یکدیگر نیاز داریم . این وضعیت ، پیچیدگی های فراوانی را در عمل پدید می آورد که هم هزینه ی طراحی سخت افزار را افزایش می دهد و هم احتمال خطا را زیاد می کند . به همین دلیل ، باید دنبال روشی برای عدد نویسی بگردیم که پیاده سازی آن ،‌ به کمترین تعداد سیگنال ها نیاز داشته باشد و چون ساده ترین وضع سیگنال ها ،‌ وجود و یا وجود نداشتن آن هاست ،‌باید روشی را پیدا کنیم که فقط دو نماد برای نوشتن اعداد در آن به کار بروند .

اگر بخواهیم مفاهیم مربوط به روش معمولی عدد نویسی را برای این دستگاه بازسازی کنیم ،‌ باید از دو علامت برای نوشتن رقم ها استفاده کنیم و ارزش مکانی هر رقم را دو برابر ارزش مکانی رقم سمت راستش به حساب بیاوریم .

با این حساب ، مثلا عددی که در این روش به صورت 10010 نوشته می شود ،‌ در روش معمولی عدد نویسی به صورت زیر محاسبه می شود :



بنابراین   10(18) = 2(10010 ) .

برای تعمیم این روش ،‌ عددی که تعداد نمادها ( و بعد ارزش مکانی ) را مشخص می کند ،‌ مبنا یا پایه می نامیم و هنگام نوشتن عدد در این پایه ،‌ عدد را در پرانتز می گذاریم و مبنا را به صورت زیر نویس در کنار آن قرار می دهیم ؛‌ پس مثلا 2(10010 ) خوانده می شود : یک ،‌صفر ، صفر ،‌یک ،‌صفر در مبنای دو . به این روش عدد نویسی در مبنای دو ،‌ سیستم دودویی و یا سیستم باینری گفته می شود .

در حالت کلی ،‌ داده هایی که وارد رایانه می شوند ، ابتدا به کد دودویی تبدیل می شوند و عملیات محاسبه و پردازش در مبنای دو صورت می گیرد و در نهایت ، در هنگام نمایش در خروجی ، نتیجه ها به کد دهدهی تبدیل می شوند .

برای اینکه عددی که در مبنای 10 نوشته شده را در مبنای 2 بنویسیم از روش تقسیم های متوالی بر عدد 2 استفاده می کنیم و عمل تقسیم را تا زمانی ادامه می دهیم که خارج قسمت از مبنا بزرگتر باشد و بعد ، آخرین خارج قسمت را می نویسیم و باقی مانده ها را از انتها به ابتدا می نویسیم :



روشی که برای نوشتن اعداد در مبنای 2 به کار بردیم ،‌ برای هر عدد دیگری ( غیر از دو ) هم قابل استفاده است ؛ مثلا 8 (22) = 10(18) .

عملیات پردازش در سیستم دودویی ، مثل قوانین کلی محاسبه ی معمولی است ؛ با این تفاوت که رقم نقلی و قرضی در محاسبات ،‌ به جای عدد 10 ،‌ عدد 2 است . بنابراین ،‌ جمع دو عدد 2(1011) و2(1001) در مبنای 2 به صورت زیر انجام می شود :



توجه کنید که مجموع دو رقم 1 و 1 در مبنای دو به صورت 10 نوشته می شود که 0 را به عنوان حاصل جمع می نویسیم و 1 را به عنوان رقم نقلی به واحد بعد منتقل می کنیم.



تفریق عدد 2(101) از عدد 2(10011) هم به صورت زیر انجام می شود :



همان طور که در مثال فوق مشاهده می کنید ، ‌اگر در طبقه ای ، رقم بالایی از رقم پایینی کمتر باشد ،‌یک واحد از طبقه ی سمت چپ – که معادل دو واحد در طبقه ی فعلی است – به این طبقه منتقل می شود .



همانطور که مشاهده می کنید در حالت 1 – 0 به یک رقم قرضی نیاز است ، بنابراین حاصل تفریق 1 شده اما یک رقم قرضی نیز وجود دارد .

سیستم هشت تایی

در سیستم هشت تایی ، برای نمایش اعداد از ارقام 0 تا 7 استفاده می شود و مثل دستگاه  دودویی ،‌ برای تبدیل مبنا از 8 به 10 از عمل ضرب و برای تبدیل از مبنای 10 به 8 از عمل تقسیم استفاده می کنیم .



در مثال فوق مجموع دو عدد 5 و 6 برابر 11 است که از بزرگ ترین نماد در مبنای 8 –یعنی عدد 7- بزرگ تر شده است ؛ پس 8 واحد از آن کم می کنیم و یک واحد به طبقه ی بالاتر اضافه می کنیم و عدد 3 یعنی حاصل تفریق را در پایین می نویسیم و این کار را برای سایر سطوح نیز انجام می دهیم . همچنین در تفریق عدد 7 از عدد 6 ابتدا 8 واحد به صورت قرضی به عدد 6 داده می شود تا عدد 14 حاصل شود ( بنابراین باید یک واحد از طبقه ی سمت چپ کم شود اما چون رقم سمت چپ ،‌صفر است و کم کردن از آن امکان پذیر نیست ابتدا یک واحد از عدد 4 کم می کنیم ، سپس 8 واحد به عدد صفر اضافه کرده و در نهایت یک واحد از آن کم می کنیم.

سیستم شانزده تایی

سیستم شانزده تایی ،‌ کمی با سیستم های قبلی فرق دارد : چون مبنا از ده بزرگ تر است ،‌ارقام معمولی برای نمایش اعداد در این پایه کافی نیستند . بنابراین ،‌ برای نمایش اعدا در این پایه کافی نیستند . بنابراین ،‌ برای نمایش ارقام این سیستم از ارقام 0 تا 9 و شش نماد – که به ترتیب A , B , C , D , E , Fنشانگر اعداد دهدهی 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14 و 15 هستند – استفاده می شود . در این سیستم ارزش هر طبقه ،‌16 برابر ارزش طبقه ی سمت راست آن است .


جدول زیر اعداد 0 تا 15 را در مبناهای 2 و 8 و 16 نشان می دهد .

  

تبدیل مستقیم توان های دو

با توجه به آن که اعداد 8 و 16 توان هایی از 2 هستند ،‌ می توان آن ها را به روش ساده ای به هم تبدیل کرد . در این روش ابتدا عدد را در مبنای 2 و سپس به مبنای مورد نظر تبدیل می کنیم . مثلا در تبدیل از مبنای 2 به مبنای 16  ،‌ هر چهار رقم در مبنای 2 معادل یک رقم در مبنای 16 است .

به همین ترتیب هر سه رقم در مبنای 2 معادل یک رقم در مبنای 8 است.

تبدیل مبنای ۲ به ۸ و بالعکس

برای تبدیل مبنای ۸ به ۲ کافی است به جا هر رقم معادل ۳ بیتی آن را ازجدولدودهی قرار دهیم.

2(011 101 100)=2(?)=8(354)

برای تبدیل مبنای ۲ به ۸ از سمت راست ۳ بیت ۳ بیت جدا می کنیم.اگرتعدادبیتها مضربی از ۳ نبوداز سمت چپ صفر اضافه می کنیم.آنگاه معادل۳بیتی های جدا شده را از جدول زیر می نویسیم.

8(?) =2(1101111011)

8(1573)=2(001'101'111'011)

 

تبدیل مبنای ۲ به ۱۶ و بالعکس

برای تبدیل مبنای ۱۶ به ۲ کافی است به جای هر رقم مهادل ۴ بیتی آن رااز جدول زیر قرار دهیم.

B 5 7)16=(?)2=(1011 0101 0111)2)

برای تبدیل مبنای ۲ به ۱۶ از سمت راست۴ بیت ۴ بیت جدا می کنیم.اگر تعداد بیتها مضربی از ۴ نبود از سمت چپ صفر اضافه می کنیم.آنگاه معادل ۴بیتی های جدا شده را از جدول فوق می نویسیم.

16(?)=2(10110110111010):A

A:(0010'1101'1011'1010'0001)2=(2DBA1)16

 

تبدیل مبنای ۸ به ۱۶ و بالعکس

برای اینکار ساده تر این است که ابتدا عدد را به مبنای ۲ برده و سپس به مبنای دیگر ببریم.

A:(A36)16=(?)8

A:(A36)=(1010 0011 0110)2=(101'000'110'110)2=(5066)8

یعنی عدد هگز را چهار بیت چهار بیت به مبنای ۲ برده سپس ۳ بیت ۳ بیت از سمت راست جدا می کنیم.

A:(753)8=(?)16

A:(753)8=(111 101 011)=(1'1110'1011)=(1EB)16

یعنی عدد مبنای ۸  را ۳ بیت ۳بیت به مبنای ۲ برده سپس ۴ بیت ۴ بیت از سمت راست جدا می کنیم.

 

تبدیل اعداد ممیزی مبنای ۱۰ به ۲

قسمت صحیح آن طبق معمول تبدیل می شود(تفریق متوالی یا تقسیم متوالی).برای تبدیل قسمت اعشاری آن را ضرب در ۲ می کنیم.سپس قسمت صحیح عدد حاصله را بعنوان اولین رقم برای بعد از ممیز در مبنای دو در نظر میگیریم.بخش اعشاری عدد حاصله را دوباره  رب در ۲ می کنیم و قسمت صحیح عدد حاصله را بعنوان رقم دوم بعد از ممیز در مبنای دو در  نظر می گیریم.این عملیاترا آنقدر ادامه می دهیم تا قسمت اعشاری صفر شود یا به دقت موردنظربرسیم.

A:(13)10=(1101)2

F:(13.75)10=(1101.11)2

 

نمایش اعداد منفی در کامپیوتر

برای نمایش اعداد منفی سه روش وجود دارد.

۱ـ روش علامت ـ مقدار

۲ـ روش متمم یک

 ۳ـ متمم دو
 

۱ـ در این روش اعداد منفی بصورت اعداد مثبت نمایش داده  می شوند و بیت سمت چپ عدد،علامت آن رانشان می دهد که اگر صفر باشد عدد مثبت است و اگر یک باشد عدد منفی است.

این روش دو اشکال دارد :

الف: برای صفر دو نماد وجود دارد(صفر مثبت و صفر منفی

ب: عل تفریق در این سیستم مشکل است و نیاز به مدار جداگانه ای دارد.

۲ـ روش متمم یا مکمل ۱

در این روش نیز بیت سمت چپ علامت دد است.در این روش برای بدست آوردن منفی یک عدد بیتهای آن معکوس می شود یعنی صفر به یک و یک به صفر تبدیل می شود مثلاً ۱۲+ و ۱۲- در این سیستم در یک بایت بصورت زیر ذخیره می شود:

   11001111      < _______________   12-

  00001100      <________________    12

در این سستم هنوز صفر با ۲ نماد نشان داده می شود(۱۱۱۱۱۱۱۱،۰۰۰۰۰۰۰۰)

و این ایراد آن است.ولی در این سیستم می توا عمل تفریقرا تبدیل به جمع کرد و لذا طراحی مارات ساده تر می شود.برای تفریه A-B کافی است A  را بعلاوه متمم ۱ عدد B کنیم و بیت خروجی از بایت را بعلاوه حاصل جمه کنیم.

۳ـ روش متمم دو

برای بدست آوردن متمم ۲ می بایست ابتدا متمم ۱ را بدست آورده سپس ۱ واحد به آن اضافه  کنیم.

مثال. برای بدست آوردن مکمل2 عدد 56 ابتدا مکمل1 آن محاسبه سپس یک  واحد به آن اضافه می شود.

 

A:  56 = 00111000b

A:  1’s complement = 11000111

11001000= A:  2’s Complement = 11000111+1









نوع مطلب : مبانی کامپیوتر، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


پنجشنبه 7 اردیبهشت 1396 :: نویسنده : محمد لطفی قشلاقی
مدتی در فارسی به کامپیوتر «مغز الکترونیکی» می گفتند. بعد از ورود این دستگاه به ایران در اوایل دهه ۱۳۴۰ نام کامپیوتر به کار رفت. واژه رایانه در دو دهه اخیر رایج شده و به تدریج جای کامپیوتر را می گیرد. واژه رایانه پارسی است و از فعل پارسی رایاندن به معنی سامان دادن و مرتب کردن آمده. معنی واژگانی رایانه می شود ابزار دسته بندی و ساماندهی. و در لغت نامه عمید رایانه را اندیشه نوین ؛ ایده جدید تعریف نموده است.

کلمه کامپیوتر در زبان انگلیسی از Computer ترکیب Comput و er تشکیل شده است Comput به معنای محاسبه ؛ پردازش اطلاعات ترجمه می شود و با گرفتن ای ار er به صفت مفعولی محاسبه گر ؛ پردازشگر معنا می شود البته شاید این به دلیل کارایی ابتدایی کامپیوتر بوده است.

لایبنیتز (leibniz) ریاضی دان آلمانی از نخستین کسانی است که در ساختن یک دستگاه خودکار محاسبه کوشش کرد. او که به پدر حسابدارش در تنظیم حساب ها کمک می کرد، از زمانی که برای انجام محاسبات صرف می کرد گله مند بود.

چارلز بابیج (Charles Babbage) یکی از اولین ماشینهای محاسبه مکانیکی را که به آن ماشین تحلیلی گفته می شد، طراحی نمود، اما بخاطر مشکلات فنی موجود در زمان حیاتش همچون ماشینی ساخته نشد.

در گذشته دستگاههای مختلف مکانیکی ساده ای مثل خط کش محاسبه و چرتکه نیز کامپیوتر خوانده می شدند. در برخی موارد از آنها به عنوان رایانه های آنالوگ نام برده می شود. چراکه برخلاف رایانه های رقمی، اعداد را نه به صورت اعداد در پایه دو بلکه به صورت کمیتهای فیزیکی متناظر با آن اعداد نمایش می دهند. چیزی که امروزه از آن به عنوان «رایانه» یاد می شود در گذشته به عنوان «رایانه های رقمی (دیجیتال)» یاد می شد تا آنها را از انواع «رایانه های آنالوگ» جدا سازد

رایانه (Computer) ، ماشینی است قابل برنامه ریزی که از ترکیب اجزای الکترونیکی و الکترومکانیکی تشکیل شده است و می تواند پس از دریافت ورودی ها ، بر اساس دنباله ای ازدستور العمل های مشخص ، پردازش های خاصی را انجام داده و سپس نتیجه را ذخیره نموده و یا به خروجی بفرستد .



بسیاری از امور در زندگی ما ، بر اساس همین روال « ورودی – پردازش – خروجی » صورت می گیرند ؛ مثلا ، وقتی از شخصی سؤالی را می پرسید ، سؤال شما حکم ورودی را دارد و فکر کردن و به دست آوردن پاسخ از طرف او به منزله ی پردازش است و بیان پاسخ در حکم خروجی است .

 

کامپیوتر : کامپیوتر ماشینی است برای انجام محاسبات که دارای مشخصات زیر باشد :

1 ) قطعات الکترونیکی مانند مقاومت و ترانزیستور

2 ) بتواند دستورات و داده ها را بپذیرد و آنها را پردازش کند

3 ) دارای حافظه باشد تا دستورات و داده ها را ذخیره کند

4 ) بتواند نتایج محاسبات را در خروجی نشان دهد

مقایسه انسان و کامپیوتر از نظر کاری : ( برتری کامپیوتر نسبت به انسان )      

 1 ) دقت و صحت انجام کار

2 ) قابلیت اعتماد                  

3 ) نحوه میزان ذخیره سازی اطلاعات

4 ) سرعت دستیابی به اطلاعات

کاربرد های کامپیوتر  :

 آموزش ، تجارت ، پزشکی ، امور اداری ، هنر ، صنعت و ...

جنبه های مختلف یک کامپیوتر

سخت افزار : مجموعه ای از عناصر فیزیکی و قابل لمس در مدارهای الکتریکی ( صفحه کلید و حافظه و... ) می باشد

نرم افزار : برنامه هائی هستند که سخت افزار را راه اندازی می کنند و مورد بهره برداری قرار می دهند

سیستم :

 مجموعه ای از عناصر که هدفی را دنبال می کنند می گویند ، هر سیستم دارای ورودی ، پردازش و خروجی است 

ورودی : آنهائی هستند که از خارج از سیستم وارد آن می شوند    

پردازش : عملیاتی است که بر روی ورودی ها صورت می گیرد

خروجی : نتایجی هستند که از سیستم خارج می شود 

بازخورد :

گاهی نتایج حاصل از سیستم بعنوان ورودی سیستم مورد استفاده قرار می گیرند که به آن بازخورد می گویند

داده :

به اطلاعات خام داده می گویند 

اطلاعات :

عبارتند از داده هائی که پرورش یافته تفسیر شده اند و قابل درک می باشند  

پردازش ( Process ) :

به مجموعه عملیاتی که بر روی داده ها صورت می گیرد ، پردازش گفته می شود . به عنوان مثال مرتب سازی داده ها ، جستجو در بین آنها و یا محاسبات انجام گرفته بر روی داده ها ، انواع پردازش بر روی داده ها هستند . 

فناوری اطلاعات ( IT ) :

 مجموعه ای  از فرایند جمع آوری ، ذخیره سازی ، پردازش و بازیابی اطلاعات است که بر بسترهای ارتباطی ( زیر ساخت های مخابرات ، رایانه ) صورت می گیرد . IT را می توان نقطه هم گرائی الکترونیک ، مخابرات و رایانه دانست و این همگرائی دو ویژگی عمده دارد : 1 - از بین رفتن فاصله ها 2 - کامپیوتری شدن سیستم های ارتباطی

قسمت های مختلف یک کامپیوتر

1 ) واحد ورودی 2 ) واحد خروجی 3 ) واحد حافظه 4 ) واحد محاسبه و منطق 5 ) واحد کنترل 

   مجموعه واحد های حافظه ، محاسبه ، منطق و کنترل را واحد پردازشگر مرکزی یاCPU  گویند

 واحد های ورودی :

مجموعه ای از دستگاه ها است که داده ها را از خارج از کامپیوتر گرفته و وارد کامپیوتر می کند تا بر روی آن پردازش صورت گیرد . وظیفه عمده دستگاههای ورودی تغییر شکل داده ها بصورتی است که کامپیوتر آنرا درک کند .

واحد خروجی :

مجموعه ای از دستگاه ها است که داده ها را از کامپیوتر گرفته به خارج از ان منتقل می کند  . وظیفه عمده دستگاه های خروجی  تغییر شکل داده ها به صورتی است که انسان آنرا درک کند .

واحد حافظه :

محل نگهداری داده و اطلاعات در کامپیوتر است .

حافظه   اصلی    RAM

حافظه   اصلی     ROM

حافظه    جانبی      هارد

واحد محاسبه و منطق :

اعمالی از قبیل جمع ، ضرب ، تقسیم ، مقایسه دوعدد با هم و .... در واحد محاسبه و منطق انجام می شود

واحد کنترل :

 مرکز تصمیم برای به کار انداختن مدارات مختلف کامپیوتر در یک زمان مناسب جهت انجام کار است . یعنی هیچ مداری بدون اجازه واحد کنترل عملی را انجام نمی دهد .

واحد های اندازه گیری حافظه : BIT - BYTE - K B - G B - T B

 بیت : کوچکترین واحد حافظه که 0 و 1 را نگهداری می کند را بیت گویند .

بایت : مجموعه ای از 8 بیت که می تواند یک حرف را نگهداری کند یک بایت گویند .

کیلو بایت : مجموعه ای از 1024 بایت است و علامت اختصاری آنK B   می باشد .

مگا بایت : هر 1024 کیلو بایت را یک مگا بایت گویند و علامت اختصاری آن M B می باشد .

گیگا بایت : مجموعه ای از 1024 مگا بایت را یک گیگا بایت گویند و علامت اختصاری آن G B می باشد .

ترا بایت : مجموعه ای از 1024 گیگا بایت را یک ترا بایت گویند و آن را با T B نشان می دهند .

حافظه پنهان یا کش :

 نوع این حافظه با تکنولوژی دستیابی سریع است و آخرین اطلاعات پردازش شده در CPU را در خود نگه داری می کند تا در صورت نیاز مجدد CPU به آن با سرعت مورد استفاده قرار گیرد .

حافظه جانبی :

علاوه بر حافظه اصلی حافظه دیگری برای ذخیره اطلاعات نیاز است که به آن حافظه جانبی گویند .

علل استفاده از حافظه جانبی :

1.حافظه RAM کامپیوتر محدود است .

2.با قطع جریان برق اطلاعات حافظه RAM  از بین می رود .

3.بعضی از اطلاعات بصورت دوره ای مورد استفاده قرار می گیرد .

4.حافظه جانبی برای انتقال اطلاعات از یک نقطه به نقطه دیگر بکار می رود .

انواع حافظه جانبی :

الف ) دیسک سخت یا هارد ب ) دیسک نرم یا فلاپی ج ) دیسک های نوری مانند DVD , CD د ) فلاش

دستگاههای ورودی :

صفحه کلید ( کیبرد ) ، موس ، اسکنر ، قلم نوری ، جو استیک ، دوربین دیجیتال و دوربین اینتر نتی ( وب کم )

دستگاههای خروجی :

صفحه نمایش یا مانیتور)  ( CRT , LCD،کارت گرافیک ،  چاپگر یا پرینتر ( ضربه ای : سوزنی ، غیر ضربه ای : جوهر افشان و لیزری ) رسام یا پلاتر ، دستگاه ویدئو پرژکتور ، بلنگو یا اسپیکر

 الگوریتم :

مجموعه دستوراتی را که به زبان فارسی نوشته می شود الگوریتم می نامند .

زبان برنامه سازی :

الگوریتم برای کامپوتر قابل فهم نیست بنابراین باید به دنبال ابزاری باشیم که این الگوریتم را برای کامپیوتر تشریح کند به این ابزار زبان برنامه سازی گویند .

زبان ها از نظر لایه ای به سه دسته تقسیم می شوند :

زبانهای سطح پائین ( زبان ماشینی ) 2 - زبانهای میانی ( سی ) 3 - زبانهای سطح بالا (پاسکال )

زبان ها از نظر کاربردی :

آموزشی مانند پاسکال 2 - برنامه ریزی سیستم مانند  سی 3 - برنامه ریزی در اینترنت مانند جاوا

نرم افزار ها به طور کلی به دودسته تقسیم می شوند :

 الف ) نرم افزار های کاربردی  ب ) نرم افزار های سیستمی

نرم افزار های کاربردی :

آن دسته از نرم افزرا ها هستند که کاربران برای رفع نیازهایشان می نویسند . مانند نرم افزاری که در مدرسه برای نگهداری مشخصات دانش آموزان استفاده می شود

نرم افزار های سیستمی :

نرم افزارهائی که امکان استفاده از سخت افزار و سایر نرم افزار ها را برای کاربران فراهم می کند .

چند نرم افزار کاربردی :

 1-  واژه پردازها مانند ورد 2 - برنامه های سودمند مانند ان سی 3 - برنامه های صفحه گستر مانند اکسل 4 - نرم افزار های گرافیکی مانند فتوشاپ

سیستم عامل :

 برنامه ای است که کامپیوتر را راه اندازی می کند تا سایر برنامه ها از آن استفاده کنند . هیچ کامپوتری بدون سیستم عامل راه اندازی نمی شود سیستم عامل ها مانند : داس - ویندوز - لینوکس

هر سیستم عامل مدیریتهائی را در کامپوتر انجام می دهند که عبارتند از :

مدیریت حافظه ، مدیریت دستگاههای جانبی مانند پرینتر ، مدیریت پردازش ، مدیریت اطلاعات

مراحل توسعه نرم افزار یا چرخه زندگی نرم افزار :

1.تحلیل مسئله و مشخصات آن

2.طراحی

3.کد نویسی

4.تست ، اجرا ، رفع اشکال

5.نگهداری

انتقال اطلاعات به دو صورت :

1 - سری ( در موس ) 2 - موازی ( پرینتر )

عناصر شرکت کننده در انتقال اطلاعات :

1.فرستنده اطلاعات : کامپیوتری که اطلاعات را ارسال می کند .

2.گیرنده اطلاعات : کامپوتری که اطلاعات را دریافت می کند .

3.رسانه انتقال اطلاعات : ابزاری که اطلاعات را از طریق آن منتقل می شود مانند فاکس ، تلکس ، ماهواره ، شبکه هوشمند دیجیتالی ( مودم )

4.اطلاعات : آنچه که در یک ارتباط مبادله می شود را اطلاعات گویند .

انواع شبکه :

 1 - شبکه های محلی (LAN) 2 - شبکه های شهری ( MAN) 3 - شبکه های گسترده ( WAN)

چه کارهایی می توان در اینترنت انجام داد ؟

تجارت الکترونیکی ، ارسال و دریافت پست الکترونیکی ، مراجعه به کتابخانه ها خواندن اخبار ، یافتن افراد یا شرکت ها یا سازمان ها و دانشگاه ها ، گوش کردن به موسیقی و تماشای فیلم ، جستجو ، گفتگو




نوع مطلب : مبانی کامپیوتر، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :