سخت افزار

[soooot]

آشنائي با سخت افزار

اغلب مردم زمانيكه با واژه " تكنولوژي " برخورد مي نمايند ، بي اختيار "كامپيوتر" براي آنها تداعي مي گردد. امروزه كامپيوتر در موارد متعددي بخدمت گرفته مي شود. برخي از تجهيزات موجود در منازل ، داراي نوع خاصي از " ريزپردازنده" مي باشند. حتي اتومبيل هاي جديد نيز داراي نوعي كامپيوتر خاص مي باشند. كامپيوترهاي شخصي ، اولين تصوير از انواع كامپيوترهائي است كه در ذهن هر شخص نقش پيدا مي كند. بدون شك مطرح شدن اين نوع از كامپيوترها در سطح جهان، باعث عموميت كامپيوتر در عرصه هاي متفاوت بوده است .
كامپيوتر شخصي وسيله اي "همه منظوره " بوده كه توان عملياتي خود را مديون يك ريزپردازنده است. اين نوع از كا مپيوترها داراي بخش هاي متعددي نظير : حافظه ، هارد ديسك، مودم و... بوده كه حضور آنها در كنار يكديگر به منظور انجام عمليات مورد نظر است . علت استفاده از واژه " همه منظوره " بدين دليل است كه مي توان بكمك اين نوع از كامپيوترها عمليات متفاوتي ( تايپ يك نامه ، ارسال يك نامه الكترونيكي، طراحي و نقشه كشي و ...) را انجام داد .


بخش هاي اصلي كامپيوترهاي شخصي
◄ پردازشگر مركزي (CPU)
ريزپردازنده بمنزله " مغز" كامپيوتربوده و مسئوليت انجام تمامي عمليات ( مستفيم يا غير مستقيم ) را برعهده دارد. هر چيزي را كه كامپيوتر انجام مي دهد با توجه به وجود " ريز پردازنده " است .


◄ حافظه
اين نوع از حافظه ها با سرعت بالا، امكان ذخيره سازي اطلاعات را فراهم مي نمايند. سرعت حافظه هاي فوق مي بايست بالا باشد چراكه آنها مستقيما" با ريزپردازنده مرتبط مي باشند. در كامپيوتر از چندين نوع حافظه استفاده مي گردد:
● ( Random-Access Memory(RAM از اين نوع حافظه ، بمنظور ذخيره سازي موقت اطلاعاتي كه كامپيوتر در حال كار با آنان است، استفاده مي گردد.


● ( Read Only Memory (ROM يك حافظه دائم كه از آن براي ذخيره سازي اطلاعات مهم در كامپيوتر استفاده مي گردد.

● (Basic Input/Output System (BIOS يك نوع حافظه ROM ، كه از اطلاعات آن در هر بار راه اندازي سيستم استفاده مي گردد.
● Caching حافظه اي سريع كه از آن براي ذخيره سازي اطلاعاتي كه فركانس بازيابي آنان بالا باشد، استفاده مي گردد.
● Virtual Memory فضاي موجود بر روي هارد ديسك كه از آن براي ذخيره سازي موقت اطلاعات استفاده و در زمان نياز عمليات جايگزيني در حافظه RAM انجام خواهد شد.


◄ برد اصلي (MotherBoard). برد اصلي كامپوتر بوده كه تمام عناصر داخلي به آن متصل خواهند شد. پردازشگر و حافظه بر روي برد اصلي نصب خواهند شد.برخي از عناصر سخت افزاري ممكن است مستقيما" و يا بصورت غير مستقيم به برد اصلي متصل گردنند. مثلا" يك كارت صدا مي تواند همراه برد اصلي طراحي شده باشد و يا بصورت يك برد مجزا بوده كه از طريق يك اسلات به برد اصلي متصل مي گردد


◄ منبع تغذيه (Power Supply) يك دستگاه الكتريكي كه مسئول تامين و نتظيم جريان الكتريكي مورد نياز در كامپيوتر است .

◄ هارد ديسك (Hard Disk) يك حافظه با ظرفيت بالا و دائم كه از آن براي نگهداري اطلاعات و برنامه ها استفاده مي گردد.


◄ كنترل كننده (Integrated Drive Electronics(IDE . اينترفيس اوليه براي هارد ، CD-ROM و فلاپي ديسك است .


◄ گذرگاه ( Peripheral Component Interconnect (PCI . رايج ترين روش اتصال يك عنصر سخت افزاري اضافه به كامپيوتر است .PCI از مجموعه اي اسلات كه بر روي برد اصلي سيستم موجود مي باشد، استفاده و كارت هاي PCI از طريق اسلات هاي فوق به برد اصلي متصل خواهند شد.


◄ اينترفيس Small Computer System Interface)SCSI) روشي براي اضافه كردن دستگاه هاي اضافه در سيستم نظير : هارد و اسكنر است .


◄ پورت Accelerated Graphics Port)AGP) يك اتصال با سرعت بسيار بالا بمنظور ارتباط كارت هاي گرافيك با كامپيوتر است .

◄كارت صدا (Sound Card) مسئول ضبط و پخش صوت از طريق تبديل سيگنال هاي آنالوگ صوتي به اطلاعات ديجيتال و بر عكس است


◄كارت گرافيك (Graphic Cards) مسئول تبديل اطلاعات موجود در كامپيوتر بگونه اي كه قابليت نمايش بر روي مانيتور را داشته باشند.



دستگاه هاي ورودي و خروجي

◄مانيتور (Monitor) . رايج ترين دستگاه نمايش اطلاعات در كامپيوتر است .

◄صفحه كليد (KeyBoard) رايج ترين دستگاه براي ورود اطلاعات است .


◄موس (Mouse) . رايج ترين دستگاه براي انتخاب موارد ارائه شده توسط يك نرم افزار و ايجاد ارتباط متقابل با كامپيوتر است .


◄رسانه هاي ذخيره سازي قابل حمل (Removable storage) . با استفاده از اين نوع رسانه ها مي توان بسادگي اطلاعاتي را به كامپيوتر خود اضافه و يا اطلاعات مورد نياز خود را بر روي آنها ذخيره و در محل ديگر استفاده كرد.

● فلاپي ديسك (Floppy Disk) . رايج ترين رسانه ذخيره سازي قابل حمل است .


● CD-ROM . ديسك هاي فشرده رايج ترين رسانه ذخيره سازي براي انتقال وجابجائي نرم افزار ها و ... مي باشند.

● Flash Memory يك نوع خاص از حافظه Rom است(EEPROM). اين نوع رسانه ها امكان ذخيره سازي سريع و دائم را بوجود مي آورند. كارت هاي PCMCIA نمونه اي از اين رسانه ها مي باشند.
● Digital Versatile Disc,Read Only Disk) DVD-ROM ) اين نوع رسانه ذخيره سازي مشابه CD-ROM بوده با اين تفاوت مهم كه ميزان ذخيره سازي آنان بسيار بالا است .

كه در هفته هاي بعد به صورت كامل به توضيح هر يك در مورد كارايي و نوع و.. خواهيم پرداخت

پورت ها

◄موازي (Parallel) . از اين نوع پورت ها اغلب براي اتصال چاپگر استفاده مي گردد.


◄سريال (Serial) . از اين نوع پورت ها اغلب براي اتصال دستگاههائي نظير يك مودم خارجي، استفاده مي گردد.


◄پورت ( Uuniversal Serial Bus(USB . از پورت ها ي فوق بمنظور اتصال دستگاههاي جانبي نظير اسكنر و يا دوربين هاي وب استفاده مي گردد.


اتصالات شبكه و اينترنت

◄مودم (Modem) دستگاهي براي برقراي ارتباط با يك شبكه و يا سيستم ديگر است . رايج ترين روش ارتباط با اينترنت استفاده از مودم است .


◄كارت شبكه (Lan Card) . يك نوع برد سخت افزاري كه از آن بمنظور بر پاسازي شبكه بين چندين دستگاه كامپيوتر در يك سازمان استفاده مي شود.

◄مودم كابلي (Modem Cable) . امروزه در برخي از نقاط دنيا جهت استفاده و ارتباط با اينترنت از سيستم تلويزيون كابلي استفاده مي گردد.


◄مودم هاي DSL)Digital Subscriber Line) . يك خط ارتباطي با سرعت بالا كه از طريق خطوط تلفن كار مي كند.

◄مودم هاي VDSL)Very high bit-rate DSL) .يك رويكرد جديد از DSL بوده كه لازم است خطوط تلفن از زير ساخت مناسب ، فيبر نوري استفاده نمايند.


از راه اندازي تا خاموش كردن سيستم

در بخش هاي قبل با عناصر اصلي تشكيل دهنده يك كامپيوتر شخصي آشنا شديد. در اين قسمت به بررسي عمليات انجام شده از زمان راه اندازي سيستم تا زمان خاموش كردن (Shut-down) خواهيم پرداخت.

مرحله يك : مانيتور و سيستم با فشردن كليدهاي مربوطه روشن مي گردند.

مرحله دو : نرم افزار موجود در BIOS موسوم به POST)Power-on self-test) عمليات خود را آغاز مي نمايد. دراغلب سيستم ها، BIOS اطلاعاتي را بر روي صفحه نمايش نشان داده كه نشان دهنده عمليات جاري است. (مثلا" ميزان حافظه موجود ، نوع هارد ديسك) در زمان راه اندازي سيستم ، BIOS مجموعه اي از عمليات را بمنظور آماده سازي كامپيوتر انجام مي دهد.

● صحت عملكرد كارت گرافيك توسط BIOS بررسي مي گردد. اغلب كارت هاي گرافيك داراي BIOS اختصاصي مربوط به خود بوده كه عمليات مقداردهي اوليه حافظه و پردازنده كارت را انجام خواهد داد. در صورتيكه BIOS اختصاصي مربوط به كارت هاي گرافيك موجود نباشد، BIOS سيستم از حافظه ROM بمنظور اخذ اطلاعات مربوط به درايور استاندارد كارت گرافيك، استفاده مي نمايد.

● بررسي نوع " راه اندازي سيستم " توسط BIOS انجام خواهد شد. ( راه اندازي مجدد و يا راه اندازي اوليه ) . BIOS براي تشخيص مورد فوق از مقدار موجود در آدرس 0000:0472 استفاده مي نمايد. در صورتيكه مقدار فوق معادل 1234h باشد، نشاندهنده "راه اندازي مجدد" است . در اين حالت برنامه BIOS ، عمليات مربوط به POST را صرفنظر و اجراء نخواهد كرد. در صورتيكه در آدرس فوق هر مقدار ديگري وجود داشته باشد ، بمنزله "راه اندازي اوليه " است .

● در صورتيكه راه اندازي از نوع " راه اندازي اوليه " باشد، BIOS عمليات مربوط به بررسي حافظه RAM ( تست نوشتن و خواندن) را انجام خواهد داد. در ادامه صفحه كليد و موس مورد بررسي قرار خواهند گرفت در مرحله بعد گذرگاه هاي PCI بررسي و در صورت يافتن گذرگاه مربوطه ، كارت هاي موجود بررسي خواهند شد در صورتيكه BIOS به هر نوع خطائي برخورد نمايد، موارد را از طريق يك پيام و يا بصدا در آمدن صداي بلندگوي داخلي كامپيوتر (Beep) به اطلاع خواهد رساند. خطاهاي در اين سطح اغلب به موارد سخت افزاري مربوط خواهد بود.

● BIOS برخي اطلاعات جزئي در رابطه با سيستم را نمايش خواهد داد. اطلاعاتي در رابطه با پردازنده ، هارد ، فلاپي درايو، حافظه، نسخه و تاريخ BIOS و نمايشگر نمونه اي از اطلاعات فوق مي باشند.

● هر نوع درايور خاص نظير آداپتورهاي SCSI از طريق آداپتور مربوطه فعال و BIOS اطلاعات مربوطه را نمايش خواهد داد.

● در ادامه BIOS درايو مورد نظر براي راه اندازي ( Booting) را مشخص مي نمايد. بدين منظور از اطلاعات ذخيره شده در CMOS استفاده مي گردد. واژه Boot بمنزله استقرار سيستم عامل در حافظه است .

مرحله سوم : پس از اتمام اوليه عمليات BIOS ، و واگذاري ادامه عمليات راه اندازي به برنامه Bootstarp loader ، عملا" مرحله استقرار سيستم عامل به درون حافظه آغاز مي گردد .

مرحله چهارم : پس از استقرار سيستم عامل در حافظه، مديران عملياتي سيستم عامل در شش گروه : مديريت پردازنده ، مديريت حافطه ، مديريت دستگاهها، مديريت حافظه هاي جانبي ، مديريت ارتباطات و مديريت رابط كاربر به ايفاي وظيفه خواهند پرداخت .

مرحله پنجم : پس از استقرار سيستم عامل ، مي توان برنامه هاي مورد نظر خود را اجراء نمود. سيستم عامل محيط لازم براي اجراي برنامه ها را ايجاد خواهد كرد. پس از اتمام عمليات استفاده از برنامه ها مي توان هر يك از آنها را غيرفعال (Close) نمود.

مرحله ششم : در صورت تصميم به خاموش نمودن سيستم ، سيستم عامل تنظيمات جاري خود را در يك فايل خاص نوشته تا در زمان راه اندازي مجدد( آينده ) از آنان استفاده نمايد.

مرحله هفتم : پس از خاموش نمودن سيستم (Shut down)، سيستم عامل بطور كامل سيستم را خاموش مي نمايد.

[soooot]

كارت گرافيك چيست ؟

كارت گرافيك در كامپيوتر شخصي داراي جايگاهي خاص است . كارت هاي فوق اطلاعات ديجيتال توليد شده توسط كامپيوتر را اخذ و آنها را بگونه اي تبديل مي نمايند كه براي انسان قابل مشاهده باشند. در اغلب كامپيوترها ، كارت هاي گرافيك اطلاعات ديجيتال را براي نمايش توسط نمايشگر ، به اطلاعات آنالوگ تبديل مي كنند. در كامپيوترهاي Laptop اطلاعات، همچنان ديجيتال باقي خواهند ماند زيرا اين كامپيوترها اطلاعات را بصورت ديجيتال نمايش مي دهند.

اگر از فاصله بسيار نزديك به صفحه نمايشگر يك كامپيوتر شخصي نگاه كنيد ، مشاهده خواهيد كرد كه تمام چيزهائي كه بر روي نمايشگر نشان داده مي شود از "نقاط" تشكيل شده اند . نقاط فوق " پيكسل " ناميده مي شوند. هر پيكسل داراي يك رنگ است . در برخي نمايشگرها ( مثلا" صفحه نمايشگر استفاده شده در كامپيوترهاي اوليه مكينتاش ) هر پكسل صرفا" داراي دو رنگ بود: سفيد و سياه . امروزه در برخي از صفحات نمايشگر ، هر پيكسل مي تواند داراي 256 رنگ باشد. در اغلب صفحات نمايشگر ، پيكسل ها بصورت " تمام رنگ " (True Color) بوده و داراي 16/8 ميليون حالت متفاوت مي باشند. با توجه به اينكه چشم انسان قادر به تشخيص ده ميليون رنگ متفاوت است ، 16/8 ميليون رنگ بمراتب بيش از آن چيزي است كه چشم انسان قادر به تشخيص آنها بوده و به نظر همان ده ميليون رنگ كفايت مي كند!

هدف يك كارت گرافيك ، ايجاد مجموعه اي از سيگنالها است كه نقاط فوق را بر روي صفحه نمايشگر ، نمايش دهند.


كارت گرافيك چيست ؟

يك كارت گرافيك پيشرفته، يك برد مدار چاپي بهمراه حافظه و يك پردازنده اختصاصي است . پردازنده با هدف انجام محاسبات مورد نياز گرافيكي ، طراحي شده است . اكثر پردازنده هاي فوق داراي دستورات اختصاصي بوده كه به كمك آنها مي توان عمليات گرافيك را انجام داد. كارت گرافيك داراي اسامي متفاوتي نظير : كارت ويدئو ، برد ويدئو ، برد نمايش ويدئوئي ، برد گرافيك ، آداپتور گرافيك و آداپتور ويدئو است .

مباني كارت گرافيك

بمنظور شناخت اهميت و جايگاه كارت هاي گرافيك ، يك كارت گرافيك با ساده ترين امكانات را در نظر مي گيريم . كارت مورد نظر قادر به نمايش پيكسل هاي سياه وسفيد بوده و از يك صفحه نمايشگر با وضوح تصوير 480 * 640 پيكسل استفاده مي نمايد. كارت گرافيك از سه بخش اساسي زير تشكيل مي شود :

- حافظه . اولين چيزي كه يك كارت گرافيك به آن نياز دارد ، حافظه است . حافظه رنگ مربوط به هر پيكسل را در خود نگاهداري مي نمايد. در ساده ترين حالت ( هر پيكسل سياه و سفيد باشد ) به يك بيت براي ذخيره سازي رنگ هر پيكسل نياز خواهد بود. با توجه به اينكه هر بايت شامل هشت بيت است ، نياز به هشتاد بايت (حاصل تقسيم 640 بر 8 ) براي ذخيره سازي رنگ مربوط به پيكسل هاي موجود در يك سطر بر روي صفحه نمايشگر و 38400 بايت ( حاصلضرب 480 در 80 ) حافظه بمنظور نگهداري تمام پيكسل هاي قابل مشاهده بر روي صفحه ، خواهد بود .

- اينترفيس كامپيوتر . دومين چيزي كه يك كارت گرافيك به آن نياز دارد ، روشي بمنظور تغيير محتويات حافظه كارت گرافيك است . امكان فوق با اتصال كارت گرافيك به گذرگاه مربوطه بر روي برد اصلي تحقق پيدا خواهد كرد. كامپيوتر قادر به ارسال سيگنال از طريق گذرگاه مربوطه براي تغيير محتويات حافظه خواهد بود.

- اينترفيس ويدئو . سومين چيزي كه يك كارت گرافيك به آن نياز دارد ، روشي بمنظور توليد سيگنال براي مانيتور است . كارت گرافيك مي بايست سيگنال هاي رنگي را توليد تا باعث حركت اشعه در CRT گردد. فرض كنيد كه صفحه نمايشگر در هر ثانيه شصت فريم را بازخواني / باز نويسي مي نمايد ، اين بدان معني است كه كارت گرافيك تمام حافظه مربوطه را بيت به بيت اسكن و اين عمل را شصت مرتبه در ثانيه انجام دهد. سيگنال هاي مورد نظر براي هر پيكسل موجود بر هر خط ارسال و در ادامه يك پالس افقي sync ، نيز ارسال مي گردد.عمليات فوق براي 480 خط تكرار شده و در نهايت يك پالس عمودي sync ارسال خواهد شد.

پردازنده هاي كمكي گرافيك

يك كارت گرافيك ساده نظير آنچه در بخش قبل اشاره گرديد ، Frame Buffer ناميده مي شود. كارت، يك فريم از اطلاعاتي را نگهداري مي نمايد كه براي نمايشگر ارسال شده است . ريزپردازنده كامپيوتر مسئول بهنگام سازي هر بايت در حافظه كارت گرافيك است . در صورتيكه عمليات گرافيك پيچيده اي را داشته باشيم ، ريزپردازنده كامپيوتر مدت زمان زيادي را صرف بهنگام سازي حافظه كارت گرافيك كرده و براي ساير عمليات مربوطه زماني باقي نخواهد ماند. مثلا" اگر يك تصوير سه بعدي داراي 10000 ضلع باشد ، ريزپردازنده مي بايست هر ضلع را رسم و عمليات مربوطه در حافظه كارت گرافيك را نيز انجام دهد. عمليات فوق زمان بسيار زيادي را طلب مي كند.

كارت هاي گرافيك جديد ، بطرز قابل توجه اي ، حجم عمليات مربوط به پردازنده اصلي كامپيوتر را كاهش مي دهند. اين نوع كارت ها داراي يك پردازنده اصلي پر قدرت بوده كه مختص عمليات گرافيكي طراحي شده است. با توجه به نوع كارت گرافيك ، پردازنده فوق مي تواند يك " كمك پردازنده گرافيكي " يا يك " شتاب دهنده گرافيكي " باشد. پردازنده كمكي و پردازنده اصلي بصورت همزمان فعاليت نموده و در موارديكه از شتاب دهنده گرافيكي استفاده مي گردد ، دستورات لازم از طريق پردازنده اصلي براي شتاب دهنده ارسال و شتاب دهنده مسئوليت انجام آنها را برعهده خواهد داشت .

در سيستم هاي " كمك پردازنده " ، درايور كارت گرافيك عمليات مربوط به كارهاي گرافيكي را مستقيما" براي پردازنده كمكي گرافيكي ارسال مي كند. سيستم عامل هر چيز ديگر را براي پردازنده اصلي ارسال خواهد كرد. در سيستم هاي " شتاب دهنده گرافيكي " ، درايور كارت گرافيك هر چيز را در ابتدا براي پردازنده اصلي كامپيوتر ارسال مي كند. در ادامه پردازنده اصلي كامپيوتر ، شتاب دهنده گرافيك را به منظور انجام عمليات خاصي هدايت مي كند. مثلا" پردازنده ممكن است به شتاب دهنده اعلام نمايد كه :" يك چند ضلعي رسم كن " در ادامه شتاب دهنده فعاليت تعريف شده فوق را انجام خواهد داد.

عناصر ديگر بر روي كارت گرافيك

يك كارت گرافيك داراي عناصر متفاوتي است :

- پردازنده گرافيك . پردازنده گرافيك بمنزله مغز يك كارت گرافيك است . پردازنده فوق مي تواند يكي از سه حالت پيكربندي زير را داشته باشد :

-- Graphic Co-Processor . كارت هائي از اين نوع قادر به انجام هر نوع عمليات گرافيكي بدون كمك گرفتن از پردازنده اصلي كامپيوتر مي باشند.

-- Graphics Accelerator . تراشه موجود بر روي اين نوع كارت ها ، عمليات گرافيكي را بر اساس دستورات صادره شده توسط پردازنده اصلي كامپيوتر انجام خواهند داد.

-- Frame Buffer . تراشه فوق ، حافظه موجود بر روي كارت را كنترل و اطلاعاتي را براي " مبدل ديجيتال به آنالوگ " (DAC) ارسال خواهد كرد . عملا" پردازشي توسط تراشه فوق انجام نخواهد شد.


- حافظه . نوع حافظه استفاده شده بر روي كارت هاي گرافيك متغير است . متداولترين نوع ، از پيكربندي dual-ported استفاده مي نمايد. در كارت هاي فوق امكان نوشتن در يك بخش حافظه و امكان خواندن از بخش ديگر حافظه بصورت همزمان امكان پذير خواهد بود. بدين ترتيب مدت زمان لازم براي بازخواني / بازنويسي يك تصوير كاهش خواهد يافت .

- Graphic BIOS . كارت هاي گرافيك داراي يك تراشه كوچك BIOS مي باشند. اطلاعات موجود در تراشه فوق به ساير عناصر كارت نحوه انجام عمليات (مرتبط به يكديگر) را تبين خواهد كرد. BIOS همچنين مسئوليت تست كارت گرافيك ( حافظه مربوطه و عمليات ورودي و خروجي ) را برعهده خواهد داشت .

- Digital-to-Analog Converter ) DAC) . تبديل كننده فوق را RAMDAC نيز مي گويند. داده هاي تبديل شده به ديجيتال مستقيما" از حافظه اخذ خواهند شد. سرعت تبديل كننده فوق تاثير مستقيمي را در ارتباط با مشاهده يك تصوير بر روي صفحه نمايشگر خواهد داشت .


- Display Connector . كارت هاي گرافيك از كانكتورهاي استاندارد استفاده مي نمايند.اغلب كارت ها از يك كانكتور پانزده پين استفاده مي كنند. كانكتورهاي فوق همزمان با عرضه VGA :Video Graphic Array مطرح گرديدند.

- Computer(Bus) Connector . اغلب گذرگاه فوق از نوع AGP است ..پورت فوق امكان دستيابي مستقيم كارت گرافيك به حافظه را فراهم مي آورد.ويژگي فوق باعث مي گردد كه سرعت پورت هاي فوق نسبت به PCI چهار مرتبه سريعتر باشد. بدين ترتيب پردازنده اصلي سيستم قادر به انجام فعاليت هاي خود بوده و تراشه موجود بر روي كارت گرافيك امكان دستيابي مستقيم به حافظه را خواهد داشت .

استاندارد هاي كارت گرافيك

اولين كارت گرافيك در سال 1981 توسط شركت IBM عرضه گرديد. كارت فوق بصورت تك رنگ و با نام Monochrome Display Adapters)MDAs) ارائه گرديد. صفحات نمايشگري كه از كارت فوق استفاده مي كردند ، متني بودند. رنگ نوشته سفيد يا سبز و زمينه سياه بود. در ادامه كارت هاي چهار رنگ Hercules Graphic Catd)HGC) ارائه گرديدند. سپس كارت هاي هشت رنگ Color Graphic Adapter)CGA) و كارت هاي شانزده رنگ Enhanced Graphic Adapter)EGA) ارائه گرديدند. توليدكنندگاني ديگر، نظير كمودور كامپيوترهائي را معرفي كردند كه داراي كارت هاي گرافيك از قبل تعبيه شده و ساخته شده در سيستم بودند. كارت هاي فوق قادر به نمايش تعداد زيادي رنگ بودند.

زمانيكه شركت IBM در سال 1987 كارت Video Graphic Array)VGA) را معرفي كرد، استاندارد جديدي در اين راستا مطرح گرديد. نمايشگرهاي VGA قادر به ارائه 256 رنگ و وضوح تصوير 400 * 720 بودند. يك سال بعد استاندارد Super Video Graphic Array)SVGA) مطرح گرديد. استاندارد فوق قادر به ارائه 16/8 ميليون رنگ با وضوح تصوير 1024 * 1280 است .

كارت هاي گرافيك از استانداردهاي متفاوتي پيروي مي نمايند. توليدكنندگان كارت گرافيك همواره سعي در افزايش تعداد رنگ و وضوح تصوير با توجه به راهكارهاي اختصاصي خود دارند. كارت هاي گرافيك مي بايست قادر به اتصال به سيستم باشند. كارت هاي گرافيك قديمي اغلب از طريق اسلات هاي ISA و يا PCI به سيستم متصل مي شوند . اغلب كارت هاي گرافيك جديد از پورت AGP براي اتصال به كامپيوتر استفاده مي نمايند.

[soooot]

كارت گرافيكي و AGP چيست؟

كامپيوترهاي پيشرفته قادر به انجام عمليات گرافيكي زيادي مي باشند. سيستم هاي عامل با رابط كاربر گرافيكي ، بازيهاي كامپيوتري ، انيمشن و طراحي سه بعدي و ... از جمله مواردي هستند كه انجام آنها نيازمند وجود سيستمي با توان بالاي گرافيكي است . در صورتي كه از كامپيوتر در مواردي نظير تايپ ، صفحات گسترده ، كاربردهاي ساده تجاري و ... استفاده مي كنيد لزومي به داشتن سيستمي با توان گرافيكي بالا نخواهيد داشت .

كارت هاي گرافيك را مي توان با استفاده از يكي از روشهاي زير در كامپيوتر نصب كرد:

OnBorad . تراشه گرافيك بر روي برد اصلي قرار دارد.

PCI . كارت گرافيك در يكي از اسلَت هاي PCI نصب مي گردد.

AGP . كارت گرافيك در اسلَتي نصب خواهد شد كه مخصوص كاربردهاي گرافيكي طراحي شده است .

به منظور ارسال تصاوير ويديوئي ، نمايش بازيهاي كامپيوتري ، به كارت هائي با بازدهي بمراتب بيشتر از PCI نياز است . در سال 1996 شركت اينتل (AGP(Accelerator Graphics Port را كه نسخه اصلاح شده اي از گذرگاه هاي PCI است ، عرضه نمود. هدف از طراحي تكنولوژي فوق ارائه تصاوير ويدئويي و انجام عمليات گرافيكي با سرعت بالا است .شكل زير معماري بكارگرفته شده در يك سيستم پنتيوم سه را كه از AGP استفاده مي كند ، نشان مي دهد:


كارت هاي گرافيك كه قبل از ارائه تكنولوژي AGP توليد مي شدند، از يك گذرگاه براي ارتباط با پردازنده استفاده مي كردند. گذرگاه يك كانال ارتباطيو يا مسير بين عناصر سخت افزاري موجود در يك كامپيوتر است . تكنولوژي AGP مبتني بر تكنولوژي PCI است و برخي اوقات "گذرگاه AGP " ناميده مي گردد .البته تكنولوژي فوق يك گذرگاه سيستم نيست بلكه يك اتصال نقطه به نقطه (Point-to-Point) است . به عبارت ديگر در تكنولوژي فوق تنها دستگاهي كه از طريق AGP به پردازنده و حافظه مرتبط مي گردد ، كارت گرافيك است . در مسير مربوطه هيچگونه توقفي وجود نداشته و نمي توان ادعا نمود كه AGP يك گذرگاه اشتراكي است .

مزيت هاي تكنولوژي AGP نسبت به PCI عبارتند از :

كارائي سريعتر

دستيابي مستقيم به حافظه

شكل زير يك كارت گرافيك AGP را نشان مي دهد.


AGP بمنظور افزايش كارآيي خود از چندين روش استفاده مي كند :

- AGP يك گذرگاه 32 بيتي با سرعت 66 مگاهرتز است . اين بدان معني است كه در يك ثانيه مي توان 32 بيت داده را 66 ميليون مرتبه انتقال داد.

- بر روي گذرگاه AGP دستگاه ديگري وجود ندارد بنابراين كارت گرافيك اجباري به اشتراك گذرگاه نخواهد داشت . در چنين حالتي كارت گرافيك قادر به عمليات خود با حداكثر ظرفيت و پتانسيل خواهد بود.

- AGP از روش Pipelining براي افزايش سرعت استفاده مي كند. در روش فوق براي بازيابي داده ها از مدلي مشابه فرآيندهاي موجود در خط توليد استفاده مي گردد. كارت گرافيك در پاسخ به يك درخواست ( سيگنال ) چندين بلاك داده را دريافت خواهد كرد.

روش Pipelining مشابه سفارش غذا در يك رستوران است . فرض كنيد غذاي مورد علاقه خود را در رستوران سفارش دهيد .پس از سفارش و آماده شدن، غذاي مورد نظر در اختيار گذاشته مي گردد در ادامه مجددا" غذاي بعدي مورد علاقه خود را سفارش و منتطر آماده شدن خواهيد ماند. در مدل فوق فرآيند تكراري : سفارش غذا (داده) و انتظار براي تامين خواسته بصورت تكراري انجام خواهد شد. مي توان روش ثبت سفارش خود را تغيير و در ابتدا تمامي خواسته هاي خود را مشخص كرد. بديهي است در چنين مواردي زمان انتظار بين سفارشات متعدد حذف خواهد گرديد. در تكنولوژي AGP از روشي مشابه فوق براي بازيابي داده استفاده مي گردد.

يكي ديگر از علل افزايش كارائي تكنولوژي AGP ارتباط مستقيم آنها با حافظه است . ويژگي فوق از خصايص بسيار مهم AGP است . Texture Map مهمترين عنصر موجود در يك كارت گرافيك بوده و حجم بالائي از حافظه يك كارت گرافيك را اشغال مي كند. با توجه به اينكه قيمت حافظه كارت هاي گرافيك بالا بوده و از لحاظ ظرفيت نيز داراي محدوديت هائي هستند ، ميزان و تعداد Textures استفاده شده در كارت هاي گرافيك اوليه محدود بود . در سيستم هاي مبتني بر AGP با استفاده از قابليت هاي حافظه سيستم، مي توان اطلاعات مورد نظر را در حافظه كارت گرافيك ذخيره كرد.

در يك سيستم مبتني بر PCI هر Texture Map دو مرتبه ذخيره مي گردد. در ابتدا از هارد به حافظه سيستم منتقل و در آنجا مستقر خواهد شد. زمانيكه مي بايست از داده فوق استفاده گردد، از طريق حافظه سيستم در اختيار پردازشگر گذاشته خواهد شد. در ادامه نتايج از طريق گذرگاه PCI براي كارت گرافيك ارسال مي گردند. در اين حالت اطلاعات مجددا" در FramBuffer كارت گرافيك ذخيره خواهند شد. در حقيقت هر Texture Map پس از پردازش دو مرتبه ذخيره مي گردد ( يكي توسط سيستم و ديگري توسط كارت گرافيك )



AGP صرفا" يك مرتبه Texture Map را ذخيره مي كند. امكان فوق با استفاده از يك بخش خاص با نام Graphics Address Remapping Table GART) موجود بر روي تراشه AGP تحقق مي گردد. GART ، بخشي از حافظه سيستم را بمنظور نگهداري Texture maps استفاده مي نمايد. در چنين حالتي كارت گرافيك و پردازنده اين تصور را خواهند داشت كه Texture در FramBuffer كارت گرافيك مي باشد.

همانگونه كه ذكر شد در يك كارت فاقد تكنولوژي AGP هر texture دو مرتبه تكرار و.پردازنده مجبور به انجام عمليات اضافه است . اندازه و تعداد texture نيزمحدود به FrameBuffer است . تمام عوامل فوق در كارت هاي مبتني بر AGP بهبود يافته است . بدين علت كارآئي آنها بمراتب بالاتر از انواع ديگر است .

انواع AGP

سه نوع مشخصه متفاوت براي AGP وجود دارد :

AGP 1.0

AGP 2.0

AGP Pro

AGP 2.0 كه شامل AGP 1.0 نيز مي باشد از سه حالت (يك سرعته ، دو سرعته ، چهار سرعته) متفاوت براي عمليات استفاده مي نمايد.در سه حالت فوق از سرعت 66 مگا هرتز استفاده مي گردد ولي كارت هاي گرافيك 2x ، در هر سيكل دو مرتبه اطلاعات خود را ارسال و يك كارت گرافيك 4x در هر سيكل چهار مرتبه داده ها را ارسال مي نمايد.
AGP Pro بر اساس مدل AGP 2.0 ايجاد شده و از اسلات بزرگتري استفاده و داراي امكانات ويژه براي استفاده حرفه اي از كارت هاي گرافيك است . كامپيوترهاي كه داراي اسلات از نوع AGP Pro و يا AGP 2.0 مي باشند قادر به استفاده از كارت هاي AGP 1.0 و AGP 2.0 مي باشند. اسلات AGP 1.0 با ساير مدل هاي فوق سازگار نخواهد بود.

AGP 8 X فناوري جديد كارت هاي گرافيكي مي باشد كه معمو لاً از آنها براي كار هاي گرا فيكي سنگين استفاده مي شد و با ورود آن به بازار هاي عمومي كامپيوتري شركت ها مخصوصاً شركت هاي سازنده بازي رو به اين كارت گرافيكي آورده اند به طوري كه حدود 80 % از شركت هاي سازنده بازي در حال ساختن يا عرضه بازي ها يي با قدرت و گرا فيك بالا يي هستند كه با فناوري اين كارتهاي گرافيكي كار مي كنند. از كارت گرافيكي 64 به بالا و حتي مي توان گفت كه تمام كارتهاي گرافيكي بدون وجود AGP 8 غير قابل اجرا و قرار گرفتن بر روي مادر بورد هاي معمولي و بدون اين فناوري هستند.


وضعيت گذرگاهها قبل از AGP

اولين گذرگاه كامپيوترهاي شخصي، هشت بيتي و با سرعت 4.77 مگاهرتز(ميليون سيكل در هر ثانيه ) بود. گذرگاه فوق قادر به ارسال هشت بيت داده در هر سيكل بود. در سال 1982 گذرگاه فوق تغيير وبصورت شانزده بيتي با سرعت 8 مگاهرتز مطرح گرديد. گذرگاه فوق ISA نامگذاري گرديد. طراحي گذرگاه فوق بگونه اي بود كه امكان ارسال داده را با سرعت 16 مگا بايت در هر ثانيه فراهم مي كرد. كارت هاي گرافيك اوليه از كارت هاي MonoChrome ( ارائه شده در سال 1980 ) تا كارت هاي SVGA ( ارائه شده در سال 1990) از يك اسلات ISA موجود بر روي برد اصلي استفاده مي كردند. به موازات افزايش رنگ و وضوح تصوير در نمايشگرها، كارت هاي گرافيك ISA كند شدند. گذرگاه هاي از نوع ISA قادر به تزريق مناسب داده هاي گرافيكي براي پردازنده ، با سرعت مناسب نمي باشند.


در ادامه استاندارهاي ديگري در رابطه با گذرگاه ها مطرح گرديد . گذرگاه هاي EISA)Extendede Industry Standard Architecture ) (سي و دو بيتي و سرعت 8 مگا هرتز ) VL-BUS)Vesa Local Bus) نمونه هائي در اين زمينه مي باشند.در اين زمان استانداري براي ارائه SVGA با قابليت 16/8 ميليون رنگ و وضوح تصوير 768 * 1024 ارائه گرديد. كارت هاي فوق در يك اسلات خاص موجود بر روي برد اصلي نصب مي گرديدند. در چنين حالتي گذرگاه گرافيك بصورت يك "گذرگاه محلي" بوده و مستقيما" به پردازنده متصل بوده و مي بايست در مجاورت پردازنده قرار گيرد. VL-BUS بصورت 32 بيتي بود و با سرعتي معادل " گذرگاه محلي " فعاليت مي كرد و تمايل به ارتباط مستقيم با پردازنده را داشت . وضعيت فوق در موارديكه صرفا" يك دستگاه و يا حتي دو دستگاه استفاده مي گردد مي تواند تحقق يابد ولي زمانيكه بيش از دو دستگاه به VL-BUS متصل گردد، كاهش كارآئي را بدنبال خواهد داشت . بدين منظور VL-BUS صرفا" براي اتصال يك كارت گرافيك ( يا دستگاهي كه نيازمند سرعت بالا باشد ) استفاده مي گردد.


كارت هاي VL-BUS با سرعتي معادل كلاك پردازنده با پردازنده مرتبط خواهند شد. مثلا" اگر پردازنده داراي سرعتي معادل 100 مگاهرتز باشد، كارت گرافيك قادر به ارسال داده بصورت 32 بيت و با سرعت 100 ميليون مرتبه در ثانيه است . در رابطه با رويكرد فوق دو مسئله وجود دارد :

توليدكنندگان كارتهاي گرافيك شناختي نسبت به سرعت سيستم كاربران ندارند( ايده اي ندارند)

تمايل به ارتباط مستقيم با پردازنده باعث كاهش عملكرد و كارآئي پردازنده خواهد شد.

در ادامه تكنولوژي PCI مطرح گرديد. PCI تركيبي از تكنولوژي هاي ISA و VL-Bus است . در تكنولوژي فوق از ارتباط مستقيم دستگاه هاي نصب شده با حافظه استفاده شده است . براي ارتباط با پردازنده از يك " پل ارتباطي " استفاده شده است . در اين حالت سرعت و كارائي نسبت به VL-BUS افزايش يافته بدون اينكه مشكلاتي را از بعد كارآئي براي پردازنده ايجاد نمايد.


در هنگام خريد مادربرد بايد حتما به AGP مادربورد توجه نمود زيرا كارت گرافيك هاي جديد و مخصوصا 64 به بالا فقط با AGP 8 كار مي كنند كه خيلي از دوستان در هنگام خريد مادر بورد به اين مسئله اصلاً توجهي نمي كنند . كه بعد ها دچار مشكل مي شوند.


از كارت هاي گرافيكي معروف مي توان به : GEFORCE-NVIDIA-ATI-ASUS و... اشاره نمود .

AGP داراي كارآيي بمراتب بالاتري نسبت به PCI است .AGP يك تكنولوژي گرافيكي بوده كه همچنان توسط طراحان مربوطه در جهت تكامل و افزايش عملكرد گام بر مي دارد.

[soooot]

حافظه و انواع آن در كامپيوتر

حافظه با هدف ذخيره سازي اطلاعات ( دائم ، موقت ) در كامپيوتر استفاده مي گردد. انواع متفاوتي از حافظه دركامپيوتر استفاده مي شود:

· RAM

· ROM

· Cache

· Dynamic RAM

· Static RAM

· Flash Memory

· Virtual Memory

· Video Memory

· BIOS

استفاده از حافظه صرفا" محدود به كامپيوترهاي شخصي نبوده و در دستگاههاي متفاوتي نظير : تلفن هاي سلولي، PDA ، راديوهاي اتومبيل ، VCR ، تلويزيون و ... نيز در ابعاد وسيعي از آنها استفاده مي شود.هر يك از دستگاه هاي فوق مدل هاي متفاوتي از حافظه را استفاده مي كنند.

مباني اوليه حافظه

با اينكه مي توان واژه " حافظه " را بر هر نوع وسيله ذخيره سازي الكترونيكي اطلاق كرد، ولي اغلب ازاين واژه براي مشخص نمودن حافظه هاي سريع با قابليت ذخيره سازي موقت استفاده مي شود. در صورتيكه پردازنده مجبور باشد براي بازيابي اطلاعات مورد نياز خود بصورت دائم از هارد ديسك استفاده كند، قطعا" سرعت عمليات پردازنده ( با آن سرعت بالا) كند خواهد گرديد. زمانيكه اطلاعات مورد نياز پردازنده در حافظه ذخيره گردند، سرعت عمليات پردازنده از بعد دستيابي به داده هاي مورد نياز بيشتر خواهد گرديد. از حافظه هاي متعددي به منظور نگهداري موقت اطلاعات استفاده مي گردد.


همانگونه كه در شكل فوق مشاهده مي گردد ، مجموعه متنوعي ازانواع حافظه ها وجود دارد . پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبي فوق به آنها دستيابي پيدا خواهد كرد. زمانيكه در سطح حافظه هاي دائمي نظير هارد يا حافظه دستگاه هائي نظير صفحه كليد، اطلاعاتي موجود باشد كه پردازنده قصد استفاده از آنها را داشته باشد ، اطلاعات فوق از طريق حافظه RAM در اختيار پردازنده قرار مي گيرند. در ادامه پردازنده، اطلاعات و داده هاي مورد نياز خود را در حافظه Cache و دستورالعمل هاي خاص عملياتي خود را در رجيسترها ذخيره مي نمايد.

تمام عناصر سخت افزاري ( پردازنده، هارد ديسك ، حافظه و ...) و عناصر نرم افزاري ( سيستم عامل و...) بصورت يك گروه عملياتي به كمك يكديگر وظايف محوله را انجام مي دهند . بدون شك در اين گروه " حافظه " داراي جايگاهي خاص است . از زمانيكه كامپيوتر روشن تا زمانيكه خاموش مي گردد ، پردازنده بصورت پيوسته و دائم از حافظه استفاده مي نمايد. بلافاصله پس از روشن نمودن كامپيوتر اطلاعات اوليه ( برنامه POST) از حافظه ROM فعال شده و در ادامه وضعيت حافظه از نظر سالم بودن بررسي مي گردد ( عمليات سريع خواندن ، نوشتن ) .در مرحله بعد كامپيوتر BIOS را از طريق ROM فعال خواهد كرد. BIOS اطلاعات اوليه و ضروري در رابطه با دستگاه هاي ذخيره سازي، وضعيت درايوي كه مي بايست فرآيند بوت از آنجا آغاز گردد، امنيت و ... را مشخص مي كند.
در مرحله بعد سيستم عامل از هارد به درون حافظه RAM استقرار خواهد يافت . بخش هاي مهم و حياتي سيستم عامل تا زمانيكه سيستم روشن است در حافظه ماندگار خواهند بود. در ادامه و زمانيكه يك برنامه توسط كاربر فعال مي گردد، برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار يك برنامه در حافظه و آغاز سرويس دهي توسط برنامه مورد نظر در صورت ضرورت فايل هاي مورد نياز برنامه فوق، در حافظه مستقر خواهند شد و در نهايت زماني كه به حيات يك برنامه خاتمه داده مي شود (Close) يا يك فايل ذخيره مي گردد ، اطلاعات بر روي يك رسانه ذخيره سازي دائم ذخيره و در نهايت حافظه از وجود برنامه و فايل هاي مرتبط ، پاكسازي ! مي گردد.

همانگونه كه اشاره گرديد در هر زمان كه اطلاعاتي ، مورد نياز پردازنده باشد، اطلاعات درخواستي در حافظه RAM مستقر شده تا زمينه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده ، پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جديد در حافظه يك سيكل كاملا" پيوسته بوده و در اكثر كامپيوترها سيكل فوق ممكن است در هر ثانيه ميليون ها مرتبه تكرار گردد.

نياز به سرعت دليلي بر وجود حافظه هاي متنوع

چرا حافظه در كامپيوتر تا بدين ميزان متنوع و متفاوت است ؟ در پاسخ مي توان به موارد ذيل اشاره نمود:

پردازنده هاي با سرعت بالا نيازمند دستيابي سريع و آسان به حجم بالائي از داده ها به منظور افزايش بهره وري و كارآئي خود مي باشند. در صورتيكه پردازنده قادر به تامين و دستيابي به داده هاي مورد نياز در زمان مورد نظر نباشد، مي بايست عمليات خود را متوقف و در انتظار تامين داده هاي مورد نياز باشد. پردازنده هاي جديد و با سرعت يك گيگا هرتز به حجم بالائي از داده ها ( ميليارد بايت در هر ثانيه ) نياز خواهند داشت . پردازنده هائي با سرعت اشاره شده گران قيمت بوده و قطعا" اتلاف زمان مفيد آنان مطلوب و قابل قبول نخواهد بود. طراحان كامپيوتر به منظور حل مشكل فوق ايده " لايه بندي حافظه" را مطرح نموده اند. در اين راستا از حافظه هاي گران قيمت با ميزان اندك استفاده و از حافظه هاي ارزان تر در حجم بيشتري استفاده به عمل مي آيد.
ارزانترين حافظه متداول ، هارد ديسك است . هارد ديسك يك رسانه ذخيره سازي ارزان قيمت با توان ذخيره سازي حجم بالائي از اطلاعات است . با توجه به ارزان بودن فضاي ذخيره سازي اطلاعات بر روي هارد، اطلاعات مورد نظر بر روي آنها ذخيره و با استفاده از روش هاي متفاوتي نظير : حافظه مجازي مي توان به سادگي و به سرعت و بدون نگراني از فضاي فيزيكي حافظه RAM ، از آنها استفاده نمود.

حافظه RAM سطح دستيابي بعدي در ساختار سلسله مراتبي حافظه است . اندازه بيت يك پردازنده نشان دهنده تعداد بايت هائي از حافظه است كه در يك لحظه مي توان به آنها دستيابي داشت. مثلا" يك پردازنده شانزده بيتي ، قادر به پردازش دو بايت در هر لحظه است . مگاهرتز واحد سنجش سرعت پردازش در پردازنده ها است و معادل "ميليون در هر ثانيه" است . مثلا" يك كامپيوتر 32 بيتي پنتيوم iii با سرعت 800-MHz ، قادر به پردازش چهار بايت بصورت همزمان و 800 ميليون بار در ثانيه است . حافظه RAM به تنهائي داراي سرعت مناسب براي همسنگ شدن با سرعت پردازنده نيست . به همين دليل است كه از حافظه هاي Cache استفاده مي گردد. بديهي است هر اندازه كه سرعت حافظه RAM بالا باشد مطلوب تر خواهد بود.اغلب تراشه هاي مربوطه امروزه داراي سرعتي بين 50 تا 70 Nanoseconds مي باشند. سرعت خواندن يا نوشتن در حافظه ارتباط مستقيم با نوع حافظه استفاده شده دارد .در اين راستا ممكن است از حافظه هاي DRAM,SDRAM,RAMBUS استفاده گردد. سرعت RAM توسط پهنا و سرعت Bus كنترل مي گردد. پهناي Bus ، تعداد بايتي كه مي تواند بطور همزمان براي پردازنده ارسال گردد را مشخص و سرعت BUS به تعداد دفعاتي كه مي توان يك گروه از بيت ها را در هر ثانيه ارسال كرد اطلاق مي گردد. سيكل منظم حركت داده ها از حافظه به سمت پردازنده را Bus Cycle مي گويند. مثلا" يك Bus با وضعيت : 100MHz و 32 بيت، بصورت تئوري قادر به ارسال چهار بايت به پردازنده و يكصد ميليون مرتبه در هر ثانيه است . در حاليكه يك BUS شانرده بيتي 66MHZ بصورت تئوري قادر به ارسال دو بايت و 66 ميليون مرتبه در هر ثانيه است . با توجه به مثال فوق مشاهده مي گردد كه با تغيير پهناي BUS از شانزده به سي و دو و سرعت از 66MHz به 100MHz سرعت ارسال داده براي پردازنده سه برابر گرديد.

رجيستر و Cache

با توجه به سرعت بسيار بالاي پردازنده حتي در صورت استفاده از Bus عريض وسريع همچنان مدت زماني طول خواهد كشيد تا داده ها از حافظه RAM براي پردازنده ارسال گردند. Cache با اين هدف طراحي شده است كه داده هاي مورد نياز پردازنده را كه احتمال استفاده از آنان بيشتر است ، در دسترس بيشتري قرار دهد . عمليات فوق از طريق بكارگيري مقدار اندكي از حافظه Cache كه Primary يا Level 1 ناميده مي شود صورت مي پذيرد. ظرفيت حافظه هاي فوق بسيار اندك بوده و از دو كيلو بايت تا شصت و چهار كيلو بايت را شامل مي گردد. نوع دوم Cache كه Secodray يا level 2 ناميده مي شود بر روي يك كارت حافظه و در مجاورت پردازنده قرار مي گيرد. اين نوع Cache داراي يك ارتباط مستقيم با پردازنده است. يك مدار كنترل كننده اختصاصي بر روي برد اصلي كه " كنترل كننده L2 " ناميده مي شود مسئوليت عمليات مربوطه را برعهده خواهد گرفت . با توجه به نوع پردازنده ، اندازه حافظه فوق متغير بوده و داراي دامنه اي بين 256Kb تا 2MB است. برخي از پردازنده هاي با كارائي بالا اخيرا" اين نوع Cache را به عنوان جزئي جداناپذير در كنار خود دارند. ( بخشي از تراشه پردازنده ) در اين نوع پردازنده ها با توجه به اينكه Cache بخشي از پردازنده محسوب مي گردد، اندازه آن متغير بوده و به عنوان يكي از مهمترين شاخص ها در كارائي پردازنده مطرح است.

نوع ديگري از RAM با نام SRAM ( حافظ هاي با دستيابي تصادفي ايستا ) نيز وجود داشته كه در آغاز براي Cache استفاده مي گرديد. اين نوع حافظه ها از چندين ترانزيستور ( معمولا" چهار تا شش ) براي هر يك از سلول هاي حافظه خود استفاده مي نمايند. حافظه هاي فوق داراي مجموعه اي از فليپ فلاپ ها با دو وضعيت خواهند بود. بنابراين حافظه هاي فوق قادر به بازخواني اطلاعات بصورت پيوسته نظير حافظه هاي DRAM نخواهند بود. هر يك از سلول هاي حافظه ماداميكه منبع تامين انرژي آنها فعال (On) باشد داده هاي خود را ذخيره نگاه خواهند داشت . در اين حالت ضرورتي به بازخواني اطلاعات بصورت پريوديك نخواهد بود . سرعت حافظه هاي فوق بسيار بالا است ، ولي به دليل قيمت بالا ، در حال حاضر بعنوان جايگزيني استاندارد براي حافظه هاي RAM مطرح نمي باشند.

انواع حافظه

حافظه ها را مي توان بر اساس شاخص هاي متفاوتي تقسيم بندي كرد . Volatile و Nonvolatile نمونه اي از اين تقسيم بندي ها است . حافظه هاي volatile بلافاصله پس از خاموش شدن سيستم اطلاعات خود را از دست مي دهند. و همواره براي نگهداري اطلاعات خود به منبع تامين انرژي نياز خواهند داشت . اغلب حافظه هاي RAM در اين گروه قرار مي گيرند. حافظه هاي Nonvolatile داده هاي خود را همچنان پس از خاموش شدن سيستم حفظ خواهند كرد. حافظه ROM نمونه اي از اين نوع حافظه ها است .

[soooot]

حافظه مجازي

حافظه مجازي يكي ازبخش هاي متداول در اكثر سيستم هاي عامل كامپيوترهاي شخصي است . سيستم فوق با توجه به مزاياي عمده، به سرعت متداول شده و با استقبال كاربران كامپيوتر مواجه شده است .

اكثر كامپيوترها در حال حاضر از حافظه هاي محدود با ظرفيت 64 ، 128 و يا 256 مگابايت استفاده مي نمايند. حافظه موجود در اكثر كامپيوترها به منظور اجراي چندين برنامه بصورت همزمان توسط كاربر ، پاسخگو نبوده و با كمبود حافظه مواجه خواهيم شد. مثلا" در صورتيكه كاربري بطور همزمان ، سيستم عامل ، يك واژه پرداز ، مرورگر وب و يك برنامه براي ارسال نامه الكترونيكي را فعال نمايد ، 32 يا 64 مگابايت حافظه، ظرفيت قابل قبولي نبوده و كاربران قادر به استفاده از خدمات ارائه شده توسط هر يك از نرم افزارهاي فوق نخواهند بود. يكي از راهكارهاي غلبه بر مشكل فوق افزايش و ارتقاي حافظه موجود است . با ارتقاي حافظه و افزايش آن ممكن است مشكل فوق در محدوده اي ديگر مجددا" بروز نمايد. يكي ديگر از راهكارهاي موجود در اين زمينه ، استفاده از حافظه مجازي است .

در تكنولوژي حافظه مجازي از حافظه هاي جانبي ارزان قيمت نظير هارد ديسك استفاده مي گردد. در چنين حالتي اطلاعات موجود در حافظه اصلي كه كمتر مورد استفاده قرار گرفته اند ، از حافظه خارج و در محلي خاص بر روي هارد ديسك ذخيره مي گردند. بدين ترتيب بخشي از حافظه اصلي آزاد و زمينه استقرار يك برنامه جديد در حافظه فراهم خواهد شد. عمليات ارسال اطلاعات از حافظه اصلي بر روي هارد ديسك بصورت خودكار انجام مي گيرد.


مسئله سرعت

سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات بر روي هارد ديسك به مراتب كندتر از حافظه اصلي كامپيوتر است . در صورتيكه سيستم مورد نظر داراي عملياتي حجيم در رابطه با حافظه مجازي باشد ، كارآئي سيستم به شدت تحت تاثير قرار خواهد گرفت . در چنين مواردي لازم است كه نسبت به افزايش حافظه موجود در سيستم ، اقدام گردد. در مواردي كه سيستم عامل مجبور به جابجائي اطلاعات موجود بين حافظه اصلي و حافظه مجازي باشد ( هارد ديسك ) ، باتوجه به تفاوت محسوس سرعت بين آنها ، مدت زمان زيادي صرف عمليات جايگزيني مي گردد. در چنين حالتي سرعت سيستم به شدت افت كرده و عملا" در برخي حالات غيرقابل استفاده مي گردد.

محل نگهداري اطلاعات بر روي هارد ديسك را يك Page file مي گويند. در فايل فوق ، صفحات مربوط به حافظه اصلي ذخيره و سيستم عامل در زمان مورد نظر اطلاعات فوق را مجددا" به حافظه اصلي منتقل خواهد كرد. در ماشين هائي كه از سيستم عامل ويندوز استفاده مي نمايند ، فايل فوق داراي انشعاب swp است .


پيكربندي حافظه مجازي

ويندوز 98 و XP داراي برنامه هوشمند مديريت حافظه مجازي هستند . در زمان نصب ويندوز ، پيكربندي و تنظيمات پيش فرض براي مديريت حافظه مجازي انجام خواهد شد. تنظيمات انجام شده در اغلب موارد پاسخگو بوده و نيازي به تغيير آنها وجود نخواهد داشت . در برخي موارد لازم است كه پيكربندي مديريت حافظه مجازي بصورت دستي انجام گيرد. براي انجام اين كار در ويندوز 98 ، گزينه System را از طريق Control panel انتخاب و در ادامه گزينه Performance را فعال نمائيد. در بخش Advanced setting ، گزينه memory Virtual را انتخاب نمائيد.

با نمايش پنجره مربوط به Memory Virtual ، گزينه "Let me specify my own virtual memory setting" را انتخاب تا زمينه مشخص نمودن مكان و ظرفيت حداقل و حداكثر فايل مربوط به حافظه مجازي فراهم گردد. در فيلد disk Hard محل ذخيره نمودن فايل و درفيلد هاي ديگر حداقل و حداكثر ظرفيت فايل را بر حسب مگابايت مشخص نمائيد. براي مشخص نمودن حداكثر فضاي مورد نياز حافظه مجازي مي توان هر اندازه اي را مشخص نمود . تعريف اندازه اي به ميزان دو برابر حافظه اصلي كامپيوتر(RAM) براي حداكثر ميزان حافظه مجازي توصيه مي گردد.

در ويندوز XP شما مي توانيد در ابتدا بر روي My Computer راست كليك كنيد و سپس گزينه Properties را انتخاب كنيد.

شكل xp_right_click_my_computer.jpg

سپس در پنجره Advanced و در قسمت Performance گزينه Setting را انتخاب كنيد.

شكل xp_system_properties.jpg



در پنجره اي كه نمايان مي شود مجدداً گزينه Advanced را انتخاب كرده و در اين صفحه نيز بر روي دكمه change كليك كنيد تا صفحه تنظيمات Virtual memory نمايان شود .

شكل xp_performance_options.jpg


در صورتي كه مي خواهيد درايوي غير از درايو پيش فرض كه معمولاً درايو C كامپيوتر است به عنوان درايو حافظه مجازي انتخاب شود بر روي نام آن كليك كرده و در قسمت پائين پنجره گزينه Custom size را انتخاب كنيد. و مقادير مورد نظر تان را در قسمت هاي Initial size و Maximum size وارد كنيد. سپس گزينه Set را براي ثبت اطلاعات انتخاب كنيد. در صورتي كه مي خواهيد درايو جاري شما كه از آن به عنوان حافظه مجازي استفاده مي كنيد غير فعال شود مي توانيد گزينه no paging file را انتخاب كرده و سپس دكمه Set را انتخاب كنيد.

xp_set_virtual_memory_system_managed.jpg



البته توجه داشته باشيد كه بايد يكي از درايو هاي ديگر را براي استفاده در اين قسمت تعيين كنيد . بهتر است براي دستيابي به سرعت بالاتر از درايوي استفاده كنيد كه فضاي خالي بيشتري در اختيار دارد.

xp_set_virtual_memory_manual.jpg


ميزان حافظه موجود هارد ديسك كه براي حافظه مجازي در نظر گرفته خواهد شد بسيار حائز اهميت است . در صورتيكه فضاي فوق بسيار ناچيز انتخاب گردد ، همواره با پيام خطائي مطابق "Out of Memory" ، مواجه خواهيم شد. پيشنهاد مي گردد نسبت حافظه مجازي به حافظه اصلي دو به يك باشد. يعني در صورتيكه حافظه اصلي موجود 16 مگابايت باشد ، حداكثر حافظه مجازي را 32 مگابايت در نظر گرفت .

يكي از روش هائي كه به منظور بهبود كارآيي حافظه مجازي پيشنهاد شده است ، ( مخصوصا" در موارديكه حجم بالائي از حافظه مجازي مورد نياز باشد ) در نظر گرفتن ظرفيت يكسان براي حداقل و حداكثر اندازه حافظه مجازي است . در چنين حالتي در زمان راه اندازي كامپيوتر، سيستم عامل تمام فضاي مورد نياز را اختصاص و در ادامه نيازي با افزايش آن همزمان با اجراي ساير برنامه ها نخواهد بود. در چنين حالتي كارآئي سيستم بهبود پيدا خواهد كرد .

يكي ديگر از فاكتورهاي مهم در كارآئي حافظه مجازي ، محل فايل مربوط به حافظه مجازي است . در صورتيكه سيستم كامپيوتري داراي چندين هارد ديسك فيزيكي باشد ، ( منظور چندين درايو منظقي نيست ) مي توان حجم عمليات مربوط به حافظه مجازي را بين هر يك از درايوهاي فيزيكي موجود توزيع كرد. روش فوق در موارديكه از حافظه مجازي در مقياس بالائي استفاده مي گردد ، كارآئي مطلوبي را بدنبال خواهد داشت .