آشنایی با مفهوم سیستم‌ کامپیوتری و نحوه‌ی عملکرد آن به زبان ساده

سیستم کامپیوتری عمدتا شامل یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه، دستگاه‌های ورودی/خروجی و فضای ذخیره سازی است. همه این اجزا با هم به عنوان یک واحد عمل می‎کنند تا خروجی مورد نظر را ارائه دهند. سیستم کامپیوتری در اشکال و اندازه‌های مختلف در بازار وجود دارد. در این مقاله به تعریف «سیستم‌های کامپیوتری» و مزایای آن‌ها می‌پردازیم و در نهایت با انواع سیستم‌ها آشنا می‌شویم. بنابراین، قبل از شروع این مقاله اجازه دهید در مورد کلمه "کامپیوتر" و اینکه چرا کامپیوترها در سراسر جهان محبوب هستند صحبت کنیم.

چرا کامپیوترها در سراسر جهان محبوب هستند؟

همانطور که می‌دانید کامپیوتر یک دستگاه بسیار محبوب در سراسر جهان است. بیشتر کارهایی که زندگی روزمره ما به آن وابسته است توسط کامپیوتر انجام می‌شود. مثلا امروزه ما با کمک رایانه آب و هوا را پیش بینی می‌کنیم، دانشمندان از آن‌ها برای تحقیقات خود استفاده می‌کنند، پزشکان از آن برای ذخیره تمام اطلاعات بیماران خود استفاده می‌کنند و بسیاری موارد دیگر که همه با کمک کامپیوتر انجام می‌شود.

سیستم کامپیوتری چیست؟

اساسا یک سیستم کامپیوتری ترکیبی از قطعات سخت افزاری و نرم افزاری است که به رایانه‌ها کمک می‌کند تا از طریق برقراری ارتباط با یکدیگر داده‌ها یا اطلاعات را دریافت کنند. سیستم رایانه مجموعه‌ای از دستگاه‌های یکپارچه است که داده‌های ورودی را می‌پذیرد، آن‌ها را پردازش می‌کنند و در نهایت یک نتیجه (خروجی) به ما ارائه می‌دهد که به «سیستم کامپیوتری» معروف است.

سیستم کامپیوتری با کمک چهار بخش اصلی "ورودی"، "خروجی"، "ذخیره سازی" و "پردازش" این کار را انجام می‌دهد. این چهار کلمه مفهوم سیستم‌ کامپیوتری را مشخص می‌کند. این شامل CPU، مانیتور، صفحه کلید، ماوس و بسیاری از اجزای دیگر است. پس به طور کلی تعریف این مفهوم به این شکل است:

سیستم کامپیوتری مجموعه‌ای از دستگاه‌های یکپارچه است که از واحدهای ورودی، پردازش، خروجی و ذخیره‌سازی داده‌ها و اطلاعات تشکیل شده است.

انواع سیستم‌های کامپیوتری

در سراسر جهان از کامپیوتر برای انجام چند کار مختلف استفاده می‌شود. این سیستم دسترسی به اطلاعات بیشتر را در اختیار ما قرار می‌دهد. همچنین، امکان ارتباط بهتر را به ما می‌دهد و برای سرگرمی‌هایی مانند بازی کردن، موسیقی و تماشای فیلم نیز می‌توان از آن استفاده کرد.

سیستم‌های کامپیوتری به طور کلی بر اساس عملکردشان طبقه بندی می‌شوند و عملکرد آن‌ها توسط موارد زیر تعریف می‌شود:

• مقدار داده‌ای که می‌تواند در حافظه ذخیره شود

• سرعت توان داخلی کامپیوتر

• تعداد و انواع دستگاه‌های جانبی

• مقدار و نوع نرم افزار موجود برای استفاده در کامپیوتر

انواع آن‌ها عبارتند از:

میکرو کامپیوتر

میکرو کامپیوترها آن دسته از رایانه‌هایی هستند که معمولا به عنوان رایانه شخصی استفاده می‌شوند. این سیستم کامپیوتری از یک پردازنده واحد برای CPU خود استفاده می‌کند. همچنین یک ریزپردازنده در آن قرار دارد که به "Micro-Chips" معروف است. این دستگاه از یکپارچگی تراشه‌های سیلیکونی نهایت استفاده را کرده است. از سال 1971 پردازنده در انواع ماشین‌ها قرار گرفت. ROM (حافظه فقط خواندنی) و RAM (حافظه دسترسی تصادفی) در پردازنده ذخیره می‌شوند. ROM دستورالعمل‌هایی که باید توسط کامپیوتر اجرا شود را تعریف می‌کند، در حالی که RAM معادل عملکرد حافظه کامپیوتر را تعریف می‌کند.

امروزه میکرو کامپیوترها را کامپیوترهای شخصی می‌نامند. این‌ کامپیوترها کوچک و نسبتا ارزان هستند. بیشتر میکرو رایانه‌ها معمولا در مدارس، ادارات، شرکت‌ها و برای مصارف شخصی استفاده می‌شوند. از میان نمونه‌هایی از میکرو کامپیوترها می‌توان به لپ تاپ، تبلت، تلفن همراه و PDA (دستیار دیجیتال شخصی) اشاره کرد.

مینی کامپیوترها

مینی کامپیوترها کامپیوترهایی هستند که تمام ویژگی‌ها و قابلیت‌های یک کامپیوتر بزرگ را دارند و در اواسط دهه 1960 توسعه یافتند. سیستم‌های کامپیوتری کوچک نیز به عنوان مینی کامپیوترها شناخته می‌شوند که سرعت عملکرد سریع‌تر و ظرفیت ذخیره‌سازی بزرگ‌تری را نسبت به میکروکامپیوترها ارائه می‌دهند. این نوع سیستم کامپیوتری بسیار منعطف است و می تواند با توجه به رفع نیازهای کاربران ساخته شود.

کامپیوترهای سایز متوسط

این‌ها آن دسته از رایانه‌هایی هستند که نسبت به رایانه‌های کوچک (میکرو یا مینی کامپیوترها) سرعت و فضای ذخیره سازی بزرگ‌تری دارند. این رایانه‌ها از تعداد زیادی دستگاه ورودی-خروجی و چندین درایو دیسک پشتیبانی می‌کنند که می‌توان از آن‌ها برای ارائه دسترسی آنلاین استفاده کرد. نمونه‌ای از یک کامپیوتر با اندازه متوسط: سیستم‌های IBM.

کامپیوترهای بزرگ

کامپیوترهای بزرگ آن دسته از کامپیوترهایی هستند که نهایت انعطاف و سرعت را ارائه می‌دهند. این کامپیوترها معمولا سیستم‌ها را با حداقل دخالت اپراتور به طور کامل کنترل می‌کنند. سرعت عملکرد داخلی در رایانه‌های بزرگ بر حسب نانوثانیه اندازه‌گیری می‌شود. این در حالی است که سرعت رایانه‌های کوچک‌تر بر حسب میکروثانیه است. نمونه هایی از رایانه‌های بزرگ: ابر رایانه‌ها و کامپیوترهای Mainframe.

کامپیوترهای Mainframe

رایانه‌های اصلی سیستم‌های بزرگ و چند کاربره‌ای هستند که برای پردازش میلیون‌ها دستورالعمل این رایانه در ثانیه طراحی شده‌اند و قادر به دسترسی به میلیاردها داده هستند. این ترکیبی از RAM و بسیاری از پردازنده‌ها است و به عنوان یک واحد پردازش مرکزی برای بسیاری از ورک استیشن‌ها عمل می‌کند.

این کامپیوتر معمولا در بیمارستان‌های بزرگ، شرکت‌های هواپیمایی و بسیاری از شرکت‌های بزرگ دیگر استفاده می‌شود. این به کاربر اجازه می‌دهد تا حجم زیادی از اطلاعات را در یک مکان متمرکز ذخیره کند. این کامپیوترها معمولا گران هستند و هر کسی قادر به خرید آن نیست و از نظر قابلیت و اندازه در خانواده سیستم‌های کامپیوتری در دومین رتبه جای می‌گیرد.

ابر کامپیوتر

ابرکامپیوتر بزرگ‌ترین، سریع‌ترین و گران‌ترین سیستم کامپیوتری است. این سیستم در دهه 1960 توسعه یافته است و برای کارهای محاسباتی مانند مدل سازی مولکولی، پیش بینی آب و هوا، فیزیک کوانتوم و غیره استفاده می‌شود. ابرکامپیوترها سیستم‌های پرسرعتی هستند که برای پردازش حجم عظیمی از داده‌ها و سپس نمایش آن‌ها طراحی شده‌اند. سرعت این ماشین‌های قدرتمند در محدوده 100 میلیون دستورالعمل در ثانیه است. از این کامپیوترها برای محاسبات مختلف و وظایف سنگین خود استفاده می‌کند.

مهم‌ترین ویژگی‌های سیستم کامپیوتری

ویژگی‌های کامپیوترها که آن‌ها را بسیار قدرتمند و کاربردی کرده است. اجازه دهید به طور مختصر آن‌ها را مورد بررسی قرار دهیم:

1. سرعت

2. دقت

3. پایداری

4. تطبیق پذیری

5. فضای ذخیره سازی

کامپیوترها با سرعتی باورنکردنی کار می‌کنند. یک کامپیوتر قدرتمند قادر است حدود 3-4 میلیون دستور ساده را ظرف یک ثانیه انجام دهد. آن‌ها علاوه بر سریع بودن، بسیار دقیق هستند. خطاهایی که ممکن است در کامپیوتر رخ دهد تقریبا همیشه به اشتباه انسانی نسبت داده می‌شود (داده‌های نادرست، طراحی ضعیف سیستم‌ها یا دستورالعمل‌ها / برنامه‌های اشتباه نوشته شده توسط برنامه‌نویس). برخلاف انسان‌ها، کامپیوترها بسیار سازگار هستند. آن‌ها ویژگی‌های انسانی مانند خستگی و عدم تمرکز را ندارند. بنابراین در انجام کارهای بزرگ و تکراری بهتر از انسان عمل می‌کنند.

کامپیوترها ماشین‌های همه کاره هستند و می‌توانند هر کاری را انجام دهند. حضور رایانه‌ها تقریبا در هر حوزه‌ای قابل مشاهده است: راه‌آهن، بانک‌ها، هتل‌ها، فرودگاه و بسیاری از موارد دیگر. رایانه‌های امروزی می‌توانند حجم زیادی از داده‌ها را ذخیره کنند. اطلاعات پس از ثبت (یا ذخیره) در رایانه، هرگز فراموش نمی‌شوند و تقریبا بلافاصله می‌توان آن را بازیابی کرد.

چه واحدهایی در سیستم کامپیوتری وجود دارد؟

در این بخش به طور مختصر در مورد واحدهای کاربردی کامپیوتر صحبت می‌کنیم:

ورودی: این واحد برای وارد کردن داده‌ها و برنامه‌ها به سیستم کامپیوتری برای پردازش توسط کاربر استفاده می‌شود.

ذخیره سازی: واحد ذخیره سازی برای ذخیره داده‌ها و دستورالعمل‌ها قبل و بعد از پردازش استفاده می‌شود.

پردازش: وظیفه انجام عملیاتی مانند محاسبات پردازش نامیده می‌شود. واحد پردازش مرکزی (CPU) داده‌ها و دستورالعمل‌ها را از واحد ذخیره سازی دریافت می‌کند و انواع محاسبات را بر اساس دستورالعمل‌های داده شده و نوع داده‌های ارائه شده انجام می‌دهد. سپس به واحد ذخیره سازی ارسال می‌شود. CPU شامل یک واحد محاسبه (ALU) و یک واحد کنترل (CU) است.

محاسبه و منطق: تمامی محاسبات و مقایسه‌ها، بر اساس دستورالعمل‌های ارائه شده در ALU انجام می‌شود. توابع محاسباتی مانند جمع، تفریق، ضرب، تقسیم در این قسمت انجام می‌شود.

کنترل: کلیه عملیات مانند ورودی، پردازش و خروجی توسط واحد کنترل انجام می‌شود. این واحد پردازش گام به گام تمام عملیات داخل کامپیوتر را انجام می‌دهد.

نتیجه گیری

همه ما از سیستم‌های کامپیوتری و اهمیت بسیار زیاد آن‌ها در زندگی روزمره خود آگاه هستیم. این سیستم یک دستگاه الکترونیکی است که نه تنها داده‌ها را ذخیره می‌کند، بلکه پردازش آن‌ها را نیز انجام می‌دهد. یک کامپیوتر با دریافت دستورالعمل‌های معتبر می‌تواند عملیات‌های مختلفی را انجام دهد. آنچه به ما امکان می‌دهد چنین کارهایی را در رایانه انجام دهیم سیستم کامپیوتری است. یک سیستم کامپیوتری شامل تمام اجزاء (سخت افزار و نرم افزار) است که در کنار هم یک سیستم کاملا عالی و کاربردی را می‌سازند.