اجزای اصلی کامپیوتر — معرفی مهم ترین قطعات

اجزای اصلی کامپیوتر ترکیبی از منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری است که با هم ادغام شده و امکانات مختلفی را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. سخت‌افزار شامل اجزای فیزیکی کامپیوتر مانند پردازنده، دستگاه‌های حافظه، مانیتور، صفحه‌کلید و غیره است، در حالی که نرم‌افزار مجموعه‌ای از برنامه‌ها یا دستورالعمل‌هایی است که برای عملکرد صحیح سخت‌افزار مورد نیاز است.

مقدمه

چندین بخش اصلی وجود دارد که به چرخه کاری کامپیوتر کمک می‌کنند، یعنی چرخه ورودی – پردازش – خروجی که به آن‌ها اجزای عملکردی کامپیوتر گفته می‌شود. کامپیوتر به ورودی نیاز دارد، آن را پردازش می‌کند و خروجی مورد نظر را تولید می‌کند. واحد ورودی داده‌ها را دریافت می‌کند، واحد پردازش مرکزی (CPU) داده‌ها را پردازش می‌کند و واحد خروجی نتیجه را نمایش می‌دهد. همچنین، واحد حافظه در هنگام پردازش، داده‌ها و دستورالعمل‌ها را نگه می‌دارد.

کامپیوتر دیجیتال

کامپیوتر را می‌توان به عنوان یک دستگاه برنامه‌پذیر تعریف کرد که داده‌های باینری ورودی را به عنوان دستورالعمل دریافت کرده، آن‌ها را پردازش می‌کند و خروجی دیجیتالی محاسبه‌شده را نمایش می‌دهد. بنابراین، کامپیوترهای دیجیتال، کامپیوترهایی هستند که بر اساس داده‌های دیجیتال کار می‌کنند.

1. واحد ورودی: واحد ورودی شامل دستگاه‌هایی است که به کامپیوتر متصل هستند. این دستگاه‌ها داده‌ها را دریافت کرده و به زبان باینری تبدیل می‌کنند که کامپیوتر قادر به درک آن است. برخی از دستگاه‌های ورودی متداول عبارت‌اند از صفحه‌کلید، ماوس، جوی‌استیک و اسکنر.
2. واحد پردازش مرکزی (CPU): هنگامی که اطلاعات از طریق دستگاه ورودی وارد کامپیوتر می‌شود، پردازنده آن را پردازش می‌کند. CPU به عنوان مغز کامپیوتر شناخته می‌شود، زیرا مرکز کنترل آن است. این واحد ابتدا دستورالعمل‌ها را از حافظه دریافت کرده، آن‌ها را تفسیر می‌کند تا مشخص شود چه عملی باید انجام شود. در صورت نیاز، داده‌ها را از حافظه یا دستگاه ورودی دریافت کرده، پردازش لازم را انجام می‌دهد و سپس خروجی را ذخیره یا نمایش می‌دهد. CPU دارای سه بخش اصلی است که هر یک وظایف خاصی دارند: واحد حساب و منطق (ALU)، واحد کنترل (CU) و ثبات‌های حافظه.
3. واحد حساب و منطق (ALU): این واحد، همان‌طور که از نامش پیداست، وظیفه انجام محاسبات ریاضی و تصمیم‌گیری‌های منطقی را دارد. محاسبات شامل جمع، تفریق، ضرب و تقسیم است. تصمیم‌گیری‌های منطقی شامل مقایسه دو مقدار برای تعیین بزرگ‌تر، کوچک‌تر یا برابر بودن آن‌ها است.
4. واحد کنترل (CU): واحد کنترل وظیفه هماهنگی و مدیریت جریان داده‌ها به داخل و خارج از CPU را بر عهده دارد. همچنین، تمام عملیات واحد ALU، ثبات‌های حافظه و واحدهای ورودی/خروجی را کنترل می‌کند. این واحد دستورالعمل‌هایی را که در برنامه ذخیره شده‌اند، اجرا کرده، رمزگشایی می‌کند و سیگنال‌های کنترلی را به دستگاه‌های ورودی/خروجی ارسال می‌کند تا عملیات موردنظر به درستی انجام شود.
5. ثبات‌های حافظه: ثبات‌ها واحدهای حافظه‌ای موقتی در CPU هستند که داده‌هایی را که پردازنده به‌طور مستقیم از آن‌ها استفاده می‌کند، ذخیره می‌کنند. این ثبات‌ها اندازه‌های مختلفی دارند (۱۶ بیت، ۳۲ بیت، ۶۴ بیت و غیره) و هر یک عملکرد خاصی دارند، مانند ذخیره داده، ذخیره دستورالعمل یا ذخیره آدرس یک مکان در حافظه. یکی از مهم‌ترین ثبات‌ها، انباره (ACC) است که یکی از عملوندهای عملیات واحد ALU را نگه می‌دارد.
6. حافظه: حافظه متصل به CPU برای ذخیره داده‌ها و دستورالعمل‌ها استفاده می‌شود و حافظه داخلی نام دارد. این حافظه به مکان‌های ذخیره‌سازی متعددی تقسیم شده که هر یک می‌تواند داده یا دستورالعملی را نگه دارد. هر مکان حافظه دارای یک اندازه ثابت و یک آدرس مشخص است که امکان دسترسی سریع به داده‌ها را فراهم می‌کند. هنگامی که برنامه‌ای اجرا می‌شود، داده‌های آن در حافظه داخلی بارگذاری شده و تا پایان اجرای برنامه در آن باقی می‌ماند. حافظه داخلی را حافظه اصلی یا اولیه نیز می‌نامند که به آن حافظه دسترسی تصادفی (RAM) گفته می‌شود. زمان دسترسی به داده‌ها در این حافظه مستقل از مکان آن‌ها است، به همین دلیل نام حافظه دسترسی تصادفی (RAM) را گرفته است.
7. واحد خروجی: واحد خروجی شامل دستگاه‌هایی است که به کامپیوتر متصل شده‌اند و داده‌های باینری پردازش‌شده را به شکلی قابل‌درک برای انسان تبدیل می‌کنند. برخی از دستگاه‌های خروجی متداول عبارت‌اند از مانیتور، چاپگر و پلاتر.

پاورپوینت درباره حافظه‌های کامپیوتری و ساختار آنها

کلیک کنید

ارتباط بین اجزای عملکردی

یک کامپیوتر شامل واحد ورودی برای دریافت داده، CPU برای پردازش داده و واحد خروجی برای تولید نتیجه است. تمام این بخش‌ها از طریق یک مسیر مشترک به نام گذرگاه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. گذرگاه یک مسیر انتقال داده است که از مجموعه‌ای از سیم‌های رسانا تشکیل شده و اطلاعات را به شکل سیگنال‌های الکتریکی بین اجزای مختلف کامپیوتر منتقل می‌کند.

گذرگاه به سه نوع تقسیم می‌شود:

1. گذرگاه آدرس
2. گذرگاه داده
3. گذرگاه کنترل

شکل زیر ارتباط بین اجزای عملکردی مختلف را نشان می‌دهد:

گذرگاه آدرس مکان داده یا دستورالعمل را منتقل می‌کند. گذرگاه داده اطلاعات را بین اجزای مختلف جابه‌جا می‌کند و گذرگاه کنترل سیگنال‌های کنترلی را ارسال می‌کند. گذرگاه سیستم مسیر ارتباطی مشترکی است که سیگنال‌ها را بین CPU، حافظه اصلی و دستگاه‌های ورودی/خروجی منتقل می‌کند. دستگاه‌های ورودی/خروجی از طریق مدار کنترل‌کننده با گذرگاه سیستم ارتباط برقرار می‌کنند که وظیفه مدیریت این دستگاه‌ها را بر عهده دارد.

اجزای اصلی کامپیوتر

اجزای اصلی کامپیوتر شامل واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه موقت (RAM)، حافظه دائمی (هارد دیسک یا SSD)، کارت گرافیک، مادربورد و دستگاه‌های ورودی و خروجی هستند. CPU پردازش داده‌ها را انجام می‌دهد و مغز سیستم به حساب می‌آید، حافظه RAM برای ذخیره موقت اطلاعات استفاده می‌شود تا سرعت پردازش افزایش یابد. حافظه‌های دائمی مانند هارد دیسک یا SSD برای ذخیره‌سازی اطلاعات به طور دائمی به کار می‌روند. مادربورد به عنوان یک صفحه مدار اصلی، اجزای مختلف کامپیوتر را به هم متصل می‌کند، و دستگاه‌های ورودی (مانند کیبورد و ماوس) و خروجی (مانند مانیتور و چاپگر) تعامل کاربر با سیستم را ممکن می‌سازند.

مانیتور چیست؟

مانیتور در دسته‌ی دستگاه‌های خروجی قرار می‌گیرد. این دستگاه سخت‌افزاری برای نمایش خروجی به کار می‌رود. مانیتور می‌تواند همه‌ی اطلاعات و تصاویر گرافیکی را از طریق کارت گرافیک به کاربر نمایش دهد. در کامپیوترهای رومیزی سنتی، مانیتورها به‌صورت جداگانه و از طریق کابل به سایر اجزا متصل می‌شوند. اما در لپ‌تاپ‌ها و تبلت‌ها، مانیتور به‌صورت داخلی تعبیه شده است. مانیتور شباهت زیادی به تلویزیون دارد، اما وضوح تصویر آن بیشتر است.

صفحه‌کلید چیست؟

همان‌طور که گفته شد، صفحه‌کلید یکی از اصلی‌ترین دستگاه‌های ورودی است که در کنار کامپیوتر و سایر دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این وسیله ورودی‌هایی مانند متن، اعداد و فرمان‌های مختلف را از کاربر دریافت می‌کند. اگر به ساختار صفحه‌کلید نگاه کنیم، شامل دکمه‌های متعددی است که به آن‌ها کلید (Key) گفته می‌شود. هر صفحه‌کلید مجموعه‌ای از کلیدها با کارکردهای خاص دارد. در ادامه‌ی مطلب، با این کلیدهای ویژه بیشتر آشنا خواهیم شد.

ماوس چیست؟

ماوس یک دستگاه ورودی است که توسط کاربر بر روی سطح میز حرکت داده می‌شود تا با کامپیوتر تعامل داشته باشد. این دستگاه عمدتاً با رابط گرافیکی کاربر (GUI) کامپیوتر ارتباط برقرار می‌کند. ماوس برای انجام کارهایی مانند انتخاب، دابل‌کلیک، کشیدن، اسکرول کردن و غیره استفاده می‌شود. انواع مختلفی از ماوس‌ها معرفی شده است که هرکدام هدف خاصی دارند. در لپ‌تاپ‌ها، ماوس به‌طور معمول یک پد لمسی است که در جلوی صفحه‌کلید قرار دارد. با این حال، کاربران می‌توانند از ماوس خارجی برای تعامل با کامپیوتر استفاده کنند.

دستگاه های جانبی چیست؟

دستگاه‌های جانبی «Peripheral Devices» برای انجام وظایف پایه‌ای کامپیوتر ضروری نیستند، اما می‌توان آن‌ها را به‌عنوان یک ارتقاء برای تجربه کاربر در نظر گرفت. دستگاه جانبی دستگاهی است که به سیستم کامپیوتری متصل می‌شود اما بخشی از معماری اصلی سیستم کامپیوتر نیست. معمولاً بیشتر افراد از واژه «دستگاه جانبی» به‌طور آزادانه برای اشاره به دستگاه‌های خارجی به کار می‌برند.دستگاه جانبی به‌عنوان دستگاهی تعریف می‌شود که برای کامپیوتر عملکردهای ورودی/خروجی را فراهم می‌کند و به‌عنوان یک دستگاه کمکی برای کامپیوتر عمل می‌کند بدون اینکه نیاز به پردازش‌های پیچیده داشته باشد.

مادربرد چیست؟

کامپیوتر یک دستگاه الکترونیکی است که داده‌ها را بر اساس نیازهای کاربر با استفاده از دستگاه‌های ورودی/خروجی پردازش می‌کند. پردازش داده‌ها در یک قطعه سخت‌افزاری مهم به نام پردازنده (CPU) انجام می‌شود. پردازنده در یک مدار سخت‌افزاری به نام مادربرد یا برد مدار چاپی (PCB) قرار دارد. مادربرد اجزای مختلفی مانند CPU، حافظه، هارد دیسک‌ها، درایوهای نوری، کارت ویدئو، کارت صدا و سایر قسمت‌ها را به هم متصل می‌کند. همچنین کارت‌های توسعه را به‌طور مستقیم یا از طریق کابل‌ها به هم وصل می‌کند.

پردازنده (CPU) چیست؟

واحد پردازش مرکزی (CPU) مهم‌ترین جزء یک سیستم کامپیوتری است. CPU یک قطعه سخت‌افزاری است که وظایف ورودی/خروجی داده‌ها، پردازش و ذخیره‌سازی را برای سیستم کامپیوتری انجام می‌دهد. CPU می‌تواند در یک سوکت مخصوص نصب شود که این سوکت‌ها معمولاً روی مادربرد قرار دارند. CPU قادر است عملیات مختلف پردازش داده‌ها را انجام دهد و می‌تواند داده‌ها، دستورات، برنامه‌ها و نتایج میانه را ذخیره کند.

حافظه کامپیوتر چیست؟

حافظه کامپیوتر برای ذخیره‌سازی داده‌ها و دستورالعمل‌ها ضروری است. حافظه به سلول‌هایی تقسیم می‌شود که هرکدام آدرس منحصر به فردی دارند. حافظه به کامپیوترها کمک می‌کند تا مانند مغز انسان عمل کنند، که انواع مختلفی از حافظه (کوتاه‌مدت، بلندمدت و غیره) دارد. به همین ترتیب، کامپیوترها انواع مختلفی از حافظه دارند:

• حافظه کش (Cache Memory): حافظه با سرعت بالا که سرعت پردازنده (CPU) را افزایش می‌دهد. این حافظه سریع است اما گران‌قیمت.
• حافظه اولیه (حافظه اصلی): شامل RAM (فرار) و ROM (غیرفرار) است. این حافظه داده‌های فعلی را ذخیره می‌کند.
• حافظه ثانویه: حافظه غیرفرار که برای ذخیره‌سازی دائمی استفاده می‌شود (مانند هارد دیسک‌ها، SSDها).

هارد دیسک درایو (HDD) چیست؟

دیسک هارد دیسک به تراک‌ها تقسیم می‌شود. هر تراک به بخش‌های کوچک‌تری به نام سکتورها تقسیم می‌شود. نکته‌ای که باید توجه کرد این است که تراک‌های خارجی بزرگتر از تراک‌های داخلی هستند، اما تعداد سکتورها و ظرفیت ذخیره‌سازی آنها برابر است. دلیل این موضوع این است که چگالی ذخیره‌سازی در سکتورهای تراک‌های داخلی بیشتر است، در حالی‌که بیت‌ها در سکتورهای تراک‌های خارجی به‌طور پراکنده قرار دارند. مقداری فضا در هر سکتور برای فرمت‌بندی استفاده می‌شود. بنابراین، ظرفیت واقعی یک سکتور کمتر از ظرفیت اعلام شده آن است.

درایو حالت جامد (SSD) چیست؟

درایو حالت جامد (SSD) یک دستگاه ذخیره‌سازی غیرفرار است که داده‌ها را بدون استفاده از قطعات متحرک ذخیره می‌کند، بر خلاف هارد دیسک‌های سنتی (HDD) که دارای دیسک‌های چرخان و سرهای مکانیکی خواندن/نوشتن هستند. به همین دلیل، SSD‌ها بسیار سریع‌تر، بادوام‌تر و بی‌صداتر از HDD‌ها هستند. آنها فایل‌ها، برنامه‌ها و سیستم‌عامل‌ها را سریع بارگذاری می‌کنند و باعث افزایش پاسخگویی کامپیوترها می‌شوند. از آنجایی که قطعات متحرک ندارند، SSD‌ها همچنین کمتر در معرض آسیب‌های ناشی از افتادن یا شوک‌ها قرار می‌گیرند.

علاوه بر این، آنها انرژی کمتری مصرف می‌کنند که این امر به افزایش عمر باتری در لپ‌تاپ‌ها کمک می‌کند. SSD‌ها داده‌ها را با استفاده از حافظه غیرفرار ذخیره می‌کنند، به این معنی که حتی زمانی که برق قطع باشد، اطلاعات را حفظ می‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود که SSD‌ها انتخابی قابل اعتماد و کارآمد برای نیازهای ذخیره‌سازی مدرن باشند.

واحد تامین برق (PSU) چیست؟

واحد تأمین برق (PSU) یکی از اجزای سخت‌افزاری هر سیستم کامپیوتری است. عملکرد اصلی آن تبدیل برق خارجی به ولتاژ و جریان خاصی است که برای اجزای مختلف داخل کامپیوتر مورد نیاز است. به طور خلاصه، PSU قلب سیستم است که مسئول تأمین انرژی پایدار و قابل اعتماد است، که برای عملکرد بی‌وقفه تمام زیرساخت‌های کامپیوتری اهمیت زیادی دارد.

نتیجه گیری

اجزای اصلی کامپیوتر شامل واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه (RAM)، دستگاه‌های ذخیره‌سازی، و واحدهای ورودی و خروجی هستند که هر کدام نقش حیاتی در عملکرد کلی سیستم دارند. CPU به عنوان مغز کامپیوتر، پردازش اطلاعات را انجام می‌دهد، حافظه موقتاً داده‌ها را نگه می‌دارد تا دسترسی سریع به آنها امکان‌پذیر شود، دستگاه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات به صورت دائمی ذخیره می‌کنند و واحدهای ورودی و خروجی تعامل کاربر با سیستم را تسهیل می‌کنند. این اجزا با همکاری یکدیگر، توان پردازشی و کارایی کامپیوتر را تعیین می‌کنند.