درس فناوری- مبانی رایانه.pdf

‫درس فناوری‬ ‫پاییز ‪1403‬‬  ‫تعریف رایانه‬ ‫رايانه دستگاهی است که از اجزای الکترونیکی و الکترومکانیکی تشکیل شده است و براساس‬ ‫مجموعه دستوراتی به نام برنامه کار میکند‪.‬برنامه داده ها را دريافت نموده و پس از پردازش...

‫درس فناوری‬ ‫پاییز ‪1403‬‬  ‫تعریف رایانه‬ ‫رايانه دستگاهی است که از اجزای الکترونیکی و الکترومکانیکی تشکیل شده است و براساس‬ ‫مجموعه دستوراتی به نام برنامه کار میکند‪.‬برنامه داده ها را دريافت نموده و پس از پردازش آنها را به‬ ‫اطالعات قابل بهره برداری شامل اعداد‪ ،‬متن‪ ،‬تصوير‪ ،‬صدا‪ ،‬فیلم يا سیگنالهای الکترونیکی تبديل‬ ‫میکند‪.‬‬  ‫سیستم(‪)System‬و سیستمهای رایانه ای‬ ‫سیستم مجموعه ای از اجزای مختلف است که برای رسیدن به يک يا چند هدف با يکديگر در ارتباط‬ ‫و تعامل هستند‪.‬سیستمها داده ها را به عنوان ورودی میپذيرند و با انجام عملکرد معینی بر روی آنها‪،‬‬ ‫اطالعات قابل ارائه ای به عنوان خروجی ارائه میدهند؛ از اينرو رايانه نیز نوعی سیستم محسوب‬ ‫میشود‪.‬بنابراين‪ ،‬اساس کار هر سیستم به صورت زير دسته بندی میشود‬  ‫مفاهیم پایه رایانه‬ ‫‪ -1‬داده (‪)Data‬‬ ‫داده عبارت است از‪ :‬شکل‪ ،‬نمودار‪ ،‬عدد‪ ،‬متن‪ ،‬عکس و‪...‬که قرار است بر روی آن عملیاتی انجام‬ ‫شود‪.‬داده ها توسط انسان به شکل اعداد‪ ،‬حروف‪ ،‬عالئم وارد رايانه شده و طی فرايندی در حافظه‬ ‫رايانه به صورت صفر و يک ذخیره میشوند تا عملیات خاصی روی آنها انجام شود‪.‬‬ ‫‪ -2‬پردازش (‪)Process‬‬ ‫تعريف پردازش‪ :‬به مجموعه عملیاتی که روی داده ها صورت میگیرد تا نتیجه مطلوب حاصل شود‪،‬‬ ‫پردازش گفته میشود‪..‬‬ ‫بر روی داده های دريافت شده عملیاتی مثل‪ :‬مرتب سازی‪ ،‬جستجو‪ ،‬محاسبات و‪...‬انجام میشود که به‬ ‫آنها پردازش گفته میشود‪.‬‬  ‫مفاهیم پایه رایانه‬ ‫‪ -3‬اطالعات (‪)Information‬‬ ‫داده ها پس از پردازش تبديل به اطالعات میشوند‪.‬در واقع خروجی هر سیستم رايانه ای به صورت‬ ‫اطالعات قابل نمايش میباشد‪.‬‬ ‫‪ -4‬دانش (‪)Knowledge‬‬ ‫يک گام پس از اطالعات دانش حاصل میشود‪.‬دانش؛ درک‪ ،‬آگاهی يا شناختی است که در خالل‬ ‫مطالعه‪ ،‬تحقیق‪ ،‬مشاهده يا تجربه و در طول زمان به دست میآيد‪.‬‬  ‫اجزای مختلف رایانه‬ ‫‪ -1‬سخت افزار (‪)Hardware‬‬ ‫به اجزای فیزيکی و قابل لمس رايانه‪ ،‬سخت افزار گفته میشود‪.‬سخت افزار رايانه مجموعهای از‬ ‫قطعات و مدارات الکترونیکی و الکترومکانیکی است‬ ‫‪ -2‬نرم افزار (‪)Software‬‬ ‫به برنامه ها و دستورالعملهايی که جهت ارتباط با رايانه و استفاده از آن به کار میروند‪ ،‬نرم افزار گفته‬ ‫میشود‪.‬هر نرم افزار جهت کار مشخصی تولید میشود و توسط افرادی که در آن زمینه فعالیت میکنند‪،‬‬ ‫استفاده میشود‪.‬مثال نرم افزارهای گرافیکی توسط طراحان و گرافیست ها جهت ايجاد تصاوير‬ ‫گرافیکی مورد استفاده قرار میگیرد‬  ‫ساختار عمومی یک رایانه شخصی‬ ‫‪ -1‬جعبه رایانه (‪)Case‬‬ ‫به اجزای فیزيکی و قابل لمس رايانه‪ ،‬سخت افزار گفته میشود‪.‬سخت افزار رايانه مجموعهای از‬ ‫قطعات و مدارات الکترونیکی و الکترومکانیکی است‬ ‫پنل جلویی )‪)Front Panel‬‬ ‫شاسی (‪)Chassis‬‬ ‫پوشش جعبه )‪)Cover‬‬ ‫ساختار عمومی یک رایانه شخصی‬  ‫معرفی اجزای سخت افزاری رایانه‬ ‫الگوی ساخت تمام رايانه های امروزی معماری فون نويمان است‪.‬در اين معماری طراحی سخت‬ ‫افزار رايانه شامل چهار واحد اصلی )پردازش مرکزی ـ ورودی ـ خروجی ـ حافظه( میباشد‬ ‫آشنایی با واحد ورودی‬  ‫دستگاههای ورودی (‪)Devices Input‬‬ ‫کاربران برای برقراری ارتباط با رايانه و ورود دستورات به آن‪ ،‬از ابزارهای متفاوتی از قبیل‪ :‬صفحه‬ ‫کلید‪ ،‬ماوس‪ ،‬اسکنر و میکروفون و‪...‬استفاده میکنند‬  ‫صفحه کلید(‪)Keyboard‬‬ ‫صفحه کلید يکی از اصلی ترين تجهیزات رايانه برای ورود اطالعات به شمار میآيد که برای وارد‬ ‫کردن دادهها و دستورات به رايانه مورد استفاده قرار میگیرد‪.‬با وجود اختالف ظاهری صفحه کلیدها‪،‬‬ ‫عملکرد همه آنها يکسان است‪.‬‬ ‫هر صفحه کلید يک پردازنده اختصاصی دارد که وظیفه آن ارسال کد مربوط به کلید فشار داده شده‬ ‫به کنترلر صفحه کلید بر روی برداصلی است‪.‬برای تشخیص کد مربوط به هر کلید‪ ،‬پردازنده صفحه‬ ‫کلید از يک حافظه بايوس(‪ )BIOS‬مخصوص صفحه کلید استفاده می کند‪.‬در حافظه بايوس صفحه‬ ‫کلید‪ ،‬جدولی ذخیره شده است که در آن متناظر با هر کلید کد مشخصی وجود دارد که به آن کد‬ ‫اسکی (‪ )ASCII‬گفته میشود‬ ‫پردازنده پس از تشخیص کلید فشار داده شده با استفاده از اين جدول‪ ،‬کد مربوطه را تولید و به کنترلر‬ ‫صفحه کلید که بر روی برد اصلی قرار دارد‪ ،‬ارسال می کند‪.‬برای ارسال اين کدها از يک رابط‬ ‫استفاده میشود‪.‬‬  ‫ماوس(‪)Mouse‬‬ ‫ماوس نیز يکی از مهمترين تجهیزات رايانه برای ورود اطالعات به شمار میآيد‪.‬درحال حاضر برای‬ ‫کاربران رايانه‪ ،‬استفاده از ماوس به عنوان يک دستگاه ورودی غیرقابل اجتناب است‪.‬‬ ‫مهمترين ويژگی ماوس‪ ،‬قدرت تفکیک پذيری يا حساسیت آن است که در واقع‪ ،‬دقت عمل ماوس را‬ ‫تعیین می کند‪.‬‬ ‫به طورکلی هر چه تفکیک پذيری باالتر باشد‪ ،‬دقت ماوس نیز بیشتر است‪.‬يک ماوس استاندارد‬ ‫ممکن است دارای تفکیک پذيری کم ‪ dpi 800‬باشد‪ ،‬درحالی که اين مقدار در اکثر ماوسهای‬ ‫مخصوص بازيهای رايانهای به ‪ dpi 2000‬میرسد‬  ‫پویشگر(‪)Scanner‬‬ ‫پويشگر دستگاهی است که برای وارد کردن تصاوير‪ ،‬اسناد و اشکال گرافیکی به داخل رايانه به کار‬ ‫میرود‪.‬‬  ‫صفحه لمسی(‪)Touchpad‬‬ ‫در رايانه های کیفی يک صفحه لمسی تعبیه شده است که به جای ماوس از آن استفاده میشود‪.‬به‬ ‫اين صفحه لمسی ‪ Touchpad‬گفته میشود که نسبت به تماس انگشتان دست حساس میباشد‪.‬‬ ‫با حرکت انگشتان دست بر روی آن میتوان موقعیت اشاره گر ماوس را بر روی صفحه جابه جا نمود‬  ‫قلم نوری(‪)Light Pen‬‬ ‫قلم نوری يکی از وسايل ورودی است که برای انجام کارهای گرافیکی خاص کاربرد دارد‪.‬با کشیدن‬ ‫قلم نوری بر روی کاغذ‪ ،‬يک خط بر روی صفحه نمايش کشیده میشود‪.‬با اين روش میتوان با‬ ‫کشیدن قلم نوری روی خطوط نقشه‪ ،‬اطالعات نقشه را به رايانه منتقل کرد‪.‬‬  ‫اهرم هدایت‪ ،‬دسته بازی(‪)Joystick‬‬ ‫دسته بازی يک دستگاه ورودی است که در انجام بازيهای رايانهای مورد استفاده قرار میگیرد‪.‬روی‬ ‫‪Joystick‬يک سری دکمه های کنترلی وجود دارد که برای کنترل حرکت به کاربر کمک میکند‬  ‫وب کم(‪)Web Cam‬‬ ‫اين وسیله نیز يکی از دستگاههای ورودی محسوب میشود‪ ،‬که به کمک آن امکان انتقال فیلم و‬ ‫تصوير به صورت زنده و همزمان به رايانه را برای کاربران فراهم میسازد‬  ‫دوربین دیجیتالی(‪)Digital Camera‬‬ ‫دوربینهای ديجیتالی‪ ،‬تصاوير و فیلم را به شکل ديجیتالی در حافظه خود ضبط و نگهداری میکنند‪.‬از‬ ‫اين دوربینها میتوان به عنوان ‪Cam Web‬نیز استفاده نمود‬  ‫میکروفون(‪)Microphone‬‬ ‫برای انتقال صدا به رايانه از میکروفون استفاده میشود‬ ‫آشنایی با واحد خروجی‬  ‫واحد خروجی (‪)Output Unit‬‬ ‫هر سیستمی پس از پردازش برای ارائه نتیجه نیاز به دستگاه خروجی دارد‪.‬رايانه نیز با استفاده از‬ ‫دستگاه های مختلف نتیجه پردازش داده ها را به صورت قابل فهم برای انسان در اختیار کاربر قرار‬ ‫میدهد‪.‬در ادامه به معرفی برخی از مهمترين دستگاههای خروجی میپردازيم‬  ‫دستگاههای ? (‪)? Device‬‬ ‫برخی از دستگاهها هم به عنوان ورودی و هم به عنوان خروجی استفاده می شوند‪.‬يعنی عالوه بر‬ ‫دريافت اطالعات کاربر توانايی ارائه اطالعات به کاربر را نیز دارند‪.‬برخی از متداولترين دستگاههای‬ ‫ورودی ـ خروجی عبارتند از‬ ‫آشنایی با واحد حافظه‬ ‫و‬ ‫واحد پردازش مرکزی‬  ‫واحد حافظه (‪)Memory Unit‬‬ ‫هر وسیله ای که توانايی حفظ و نگهداری داده ها را به گونه ای داشته باشد که اجزای رايانه بتوانند‬ ‫در هر زمان به داده های آن دسترسی داشته باشند‪ ،‬حافظه نام دارد‪.‬‬ ‫حافظه در رايانه محل نگهداری و ذخیره داده هاست‪.‬داده هايی که توسط دستگاههای ورودی‬ ‫دريافت میشود‪ ،‬ابتدا وارد حافظه اصلی شده‪ ،‬سپس برای پردازش به واحد پردازش مرکزی ‪(CPU‬‬ ‫)فرستاده میشوند‪.‬‬  ‫مقیاس اندازه گیری حافظه‬ ‫حافظه های الکترونیکی از سلولهايی تشکیل شده است که محتوای آنها معادل صفر يا يک است‪.‬به‬ ‫کوچکترين واحد اندازهگیری حافظه که میتواند صفر يا يک باشد‪ ،‬بیت ) ‪(bit‬گفته میشود‪.‬برای‬ ‫ذخیره کردن حروف و اعداد از واحدی به نام بايت ) ‪(byte‬استفاده میشود که هر بايت از ‪ 8‬بیت‬ ‫مجاور هم به دست میآيد‪.‬‬ ‫مقیاس اندازه گیری حافظه‬ ‫مقیاسهای ديگر برای حافظه‬  ‫مقیاس اندازه گیری حافظه‬ ‫‪Word‬يا کلمه‪ ،‬بزرگترين واحدی است که ريزپردازنده میتواند در هر عملیات پردازش کند‪.‬‬ ‫رايانههای ‪ ۱۶‬بیتی و ‪ ۳۲‬بیتی هستند‪.‬در رايانه های ‪ ۱۶‬بیتی طول کلمه ‪ ۲‬است و در رايانه های‬ ‫شخصی معموال ‪ ۳۲‬بیتی طول کلمه ‪ ۳‬می باشد‪.‬نسل جديد رايانه های شخصی‪ ۶۴ ،‬بیتی هستند‬ ‫يعنی ريزپردازنده اين رايانه ها در هر عملیات ‪ ۶۴‬بیت را میتواند پردازش کند‪.‬‬  ‫معرفی رسانه های ذخیره سازی‬ ‫دستگاهی که داده ها را نگه میدارد‪ ،‬به عنوان رسانه ذخیره سازی شناخته میشود‪.‬حافظه های رايانه‬ ‫به دو گروه کلی‪ ،‬حافظه های اصلی و حافظه های جانبی و هر کدام از آنها نیز به دسته های‬ ‫ديگری تقسیم میشوند‬  ‫حافظه اصلی (اولیه ‪/‬درونی)‬ ‫حافظه اصلی رايانه‪ ،‬حافظه ای است که برنامه های رايانه برای‬ ‫اجرا به طور مستقیم از آن استفاده میکنند‪.‬حافظه های اصلی‬ ‫سرعت باالتری نسبت به نوع ديگر داشته و از حجم کمتری‬ ‫برخوردارند‪.‬اين حافظه به دو دسته ‪RAM‬و ‪ROM‬تقسیم‬ ‫میشود‬  ‫حافظه (‪Memory Only Read(Rom‬‬ ‫اطالعات داخل اين حافظه به محض روشن شدن رايانه اجرا میشوند‪.‬اين حافظه به وسیله کارخانه‬ ‫سازنده برد اصلی (‪)MotherBoard‬نوشته میشود و حاوی اطالعاتی است که تنظیمات سخت‬ ‫افزار رايانه و همچنین چگونگی راه اندازی قسمتهای گوناگون در آن قرار دارد‪.‬به عبارت ديگر‬ ‫اطالعات موجود در اين حافظه موجب راه اندازی سیستم میشود‪.‬‬  ‫حافظه ) ‪RAM( Memory Access Random‬‬ ‫برنامه ها برای اجرا و داده ها برای پردازش‪ ،‬ابتدا بايد وارد حافظه اصلی شوند‪.‬اين حافظه تا زمانیکه‬ ‫رايانه روشن است حاوی اطالعات بوده و به محض خاموش شدن رايانه اطالعات آن از بین میرود؛ به‬ ‫همین دلیل به آن حافظه موقت‪ ،‬نامانا يا فرار نیز میگويند‬  ‫حافظه جانبی‬ ‫حافظه های جانبی‪ ،‬حافظه هايی هستند که از آنها برای نگهداری دائمی اطالعات و برنامه ها استفاده‬ ‫میشود‪.‬برخالف حافظه های اصلی که با قطع برق داده های موجود در آنها از بین میروند‪ ،‬اطالعات‬ ‫موجود در اين حافظه ها با قطع جريان برق باقی میمانند‪.‬‬  ‫واحد پردازش مرکزی ‪Unit Processing Central‬‬ ‫واحد ورودی به کمک دستگاههای ورودی داده ها را دريافت و به حافظه منتقل میکنند‪ ،‬سپس از‬ ‫واحد حافظه به واحد پردازش مرکزی (‪)CPU‬فرستاده میشوند تا مورد پردازش قرار بگیرند‪.‬‬ ‫نرم افزارهای رایانه ای‬  ‫نرم افزار‪SoftWare‬‬ ‫بخش غیر قابل لمس رايانه شامل‪ :‬داده ها‪ ،‬دستورات و تمام اطالعات فراوری شده به وسیله رايانه و‬ ‫برنامه ها را نرم افزار می نامند‪.‬نرم افزار متشکل از دستورالعمل هايی است که چگونگی رفتار رايانه را‬ ‫مشخص میکند‪.‬‬ ‫به عبارت ديگر‪ ،‬نرم افزار‪ ،‬ابزاری واسط های برای ارتباط میان کاربر و سخت افزار رايانه است که‬ ‫دستورات پردازشی مورد نیاز کاربر را برای سخت افزار قابل فهم میکند و از طرف ديگر نتايج حاصل‬ ‫از پردازش سخت افزار را برای کاربر به شکلی قابل درک ارائه میدهد‪.‬‬  ‫انواع نرم افزار‬ ‫از نظر کارکرد‪ ،‬نرم افزارها را در دو گروه نرم افزارهای کاربردی و نرم افزارهای سیستمی دسته بندی‬ ‫می کنند‬