سخت افزار
برای کامپیوتر سه واحد ورودی Input ، پردازش مرکزی Central Processing Unit و خروجی Output در نظر گرفته شده است . این واحدها که معمولاُ از پلاستیک ، سیم ، مواد مغناطیس شونده و عناصر الکتریکی مقاومت و خازن و ترانزیستور و… ساخته شده اند و در مجموع سخت افزار کامپیوتر را تشکیل می دهند.
اجزا ء سخت افزاز عبارتند از :
1. واحد ورودی INPUT
2. واحد حافظه MEMORY UNIT
3. واحد محاسبه و منطق ARITHMATIC AND LOGIC UNIT
4. واحد کنترل CONTROL UNIT
5. واحد خروجی OUTPUT
فصل اول سخت‌افزار
تاریخچه کامپیوتر :
اولین وسیله محاسبه ای که توسط انسان مورد استفاده قرار گرفت ، 10 انگشت انسان بود که در حقیقت دلیل به کار گیری واحدهای ده تایی و مضارب آنها در شمارش نیز همین است . سپس در قرن پانزدهم میلادی چرتکه که مجموعه ای از مهره هاست اختراع شد و تا اوایل قرن هفدهم ، مردم به راحتی از آن استفاده
می کردند. تا اینکه در قرن هفدهم و هیجدهم میلادی تحول جدیدی در راه انجام محاسبات صورت گرفت . بطوریکه در اواسط قرن هفدهم J.Rapier اسکاتلندی یک روش مکانیکی برای ضرب و تقسیم طراحی کرد و به دنبال آن Henry Briggs از ایده J.Rapier برای ساختن جدول لگاریتم استفاده کرد و بعدها نیوتن انگلیسی و رایبنتیز آلمانی بطور مستقل علم حساب را که شاخه ای از ریاضیات است اختراع کردند و بدین ترتیب این اختراعات منجر به این شد که اولین ماشین محاسبه گر واقعی در سال 1820 با کار و تلاش افراد زیادی ساخته شود.
این ماشین محاسبه گر دارای یک سری چرخ دنده های ده دندانه وابسته به هم بود که موجب صرفه جوئی در زمان و کاهش احتمال اشتباه در انجام محاسبات می شد .
فصل اول سخت‌افزار
بعدها در سال 1830 Charles Babbage انگلیسی اولین کامپیوتر را به صورت اصولی طراحی کرد و آن را موتور تحلیلی نامید.
Babbage در کامپیوتر خود بجز در مورد مشخص کردن اعمال لازم برای حل یک مسئله ، تلاشی در جهت حذف کلی نقش انسان کرده بود.
در سال 1930 واناوان بوش آمریکائی با کمک گرفتن از ایده ها و طراحی های Babbage اولین کامپیوتر قیاسی Analog Computer) ) را ساخت که این دستگاه در جنگ جهانی دوم برای کمک به هدف گیری سلاحها استفاده شد و سپس در سال 1944 پروفسور Haward Sikem و گروهی از متخصصین شرکت IBM ، اولین کامپیوتر رقمی ، Digital Comuter را ساختند که این دستگاه توانایی حل لیستهای طولانی از مسائل ریاضی را با سرعت بسیار زیادی داشت . بدین ترتیب نسلهای سخت افزاری کامپیوتر مورد بررسی قرار گرفتند که عبارتند از :
فصل اول سخت‌افزار
نسل اول ( 1959 1944 )
نسل اول سخت افزار کامپیوتر ، بعد از جنگ جهانی دوم و در سال 1944 آغاز شد که در آن سالها تحرک زیادی برای ساختن ماشینهای سریع و قوی ، میان دانشمندان به وجود آمده بود .
از مشخصات کلی این نسل می توان موارد زیر را نام برد:
- سرعت عمل آنها در حدود یکهزارم ثانیه بود .
- حافظه آنها دارای ظرفیت 2000 تا 4000 کلمه بود .
- دارای کاربردهای ویژه یا به اصطلاح تک منظوره بودند.
- کلیه برنامه ها در زبان ماشین Machine Language بر خلاف زبانهای سطح بالا نوشته می شدند.
- بینوان حافظه از لامپهای خلاء و رله استفاده می شد.
- استفاده از دستگاههای واسطه با دسترسی غیرمستقیم صورت می پذیرفت .
فصل اول سخت‌افزار
نسل دوم (1964 1959)
در اوایل دهه 1950 با ورود ترانزیستور به بازار ، تغییرات عمده ای در ساخت کامپیوتر ایجاد شد ، بطوریکه در سال 1959 کامپیوترهای شرکت IBM مانند IBM ZOO و IBM 140 با مشخصات زیر طراحی شدند:
- سرعت عمل آنها در حدود یک میلیونیوم ثانیه بود.
- ظرفیت حافظه آنها در حدود 30000 کلمه بود.
- حافظه کمکی اختراع شد.
- دارای کاربردهای عمومی یا همه منظوره بودند.
- زبانهای برنامه نویسی آنها فوق العاده آسانتر شده بود.
- دارای حجم بسیار کمتری بودند .
- بعنوان حافظه از حافظه های کوچک مغناطیسی در آنها استفاده شد.
نسل سوم (1970 1964)
در سال 1960 با ساخت مدارهای مجتمع ( IC ) و عرضه آنها به بازار ، شرکت IBM اولین کامپیوتر مجهز به مدارات مجتمع را در سال 1964 با نام IBM 360 به بازار عرضه کرد که دارای مشخصات کلی زیر می باشد:
فصل اول سخت‌افزار
- بعنوان حافظه از مدارات مجتمع نیمه هادی در آنها استفاده شده است .
- مدارات مجتمع جایگزین مدارات ترانزیستوری شده بودند و به همین دلیل ابعاد آنها کاهش یافته بود.
- استفاده از دستگاههای واسطه با قابلیت دسترسی مستقیم صورت گرفت .
- زبانهای برنامه نویسی سطح بالا به کار آمدند.
- هماهنگی بیشتری بین سخت افزار و کاربر از طریق طراحی به وجود آمد.
- سیستم عامل به وجود آمد.
نسل چهارم (1980 1970)
از سال 1970 بعد تکنیکهای ساخت مدارات مجتمع با تراکم بالا روز به روز پیشرفت کرد بطوریکه در این نسل از IC های LSI,ULSI,VLSI استفاده گردید .
از مشخصات کلی این نسل می توان موارد زیر را نام برد:
- بکار گرفتن مدارات مجتمع با تراکم بالا
- بکارگیری حافظه های نیمه هادی