حافظه دسترسی تصادفی

حافظه دسترسی تصادفی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

(تغییر مسیر از RAM)
پرش به: ناوبری, جستجو

تصویری از دو افظه‌ی RAM

تصویری از دو حافظه‌ی RAM

RAM یا حافظه دسترسی تصادفی از تعدادی خانه یا سلول تشکیل شده است و هر خانه، قابلیت نگهداری یک داده را دارد و با آدرسی منحصر به فرد مشخص می شود. آدرس اولین خانه حافظه، صفر است و آدرس هر خانه، یک واحد از خانه‌ی قبلی اش بیشتر است، هر آدرس حافظه، قابلیت نگهداری یک یا چند بایت را دارا است.
داده های موجود در RAM قابل پاک شدن و جایگزینی با داده های دیگر هستند و هر نوع وقفه ای در جریان برق کامپیوتر، موجب از بین رفتن داده های موجود در RAM می شود. استفاده از این نوع حافظه‌ها، برای نگهداری موقت اطلاعات تا زمان پردازش یا انتقال نتایج به بیرون از کامپیوتر و یا ذخیره در حافظه های جانبی است.
از آنجا که داده ها می توانند در هر قسمت از حافظه‌ی RAM ذخیره شده و از آن قسمت بازیابی شوند و چون سرعت انجام این کار به محل داده ها بستگی ندارد به این نوع حافظه ها، حافظه با دسترسی تصادفی می گویند.
داده های مورد نیاز پردازنده ابتدا وارد RAM شده و بعد پردازش می شوند.
به RAM، حافظه‌ خواندنی و نوشتنی (RWM) هم میگویند.
از نظر تکنولوژی ساخت، دو نوع RAM وجود دارد :

  1. RAM پویا (DRAM)
  2. RAM ایستا (SRAM)

DRAM نسبت به SRAM دارای سرعت دسترسی پایین‌تر و هزینه‌ی ساخت کمتر است و در این نوع حافظه اطلاعات باید به طور مرتب تجدید شوند وگرنه از بین خواهند رفت (البته این کار به صورت خودکار توسط رایانه صورت می گیرد). تمام حافظه های RAM موجود در کامپیوتر از نوع DRAM هستند. از SRAM در ساخت حافظه‌های پنهان استفاده می شود.
تمام اطلاعات، برای پردازش ابتدا وارد این قطعه می شوند زیرا سرعت دسترسی به اطلاعات در این قطعه توسط سی‌پی‌یو، بسیار سریع‌تر انجام می‌گیرد.

واحد پردازش مرکزی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

(تغییر مسیر از پردازنده)
پرش به: ناوبری, جستجو

این نوشتار یک ترجمه است. پيوند به سایر زبان‌ها را در سمت راست-پايين اين صفحه ببينيد.

یک (central processing unit (CPU که گاهی اوقات آن را پردازنده (Processor) نیز می‌نامند ؛ یکی از اجزاء رایانه‌های رقمی می‌باشند که فرامین را در رایانه‌ها تفسیر می‌نماید و اطلاعات را مورد پردازش قرار می‌دهد . واحدها ی مرکزی پرداش ویژگی پایه‌ای قابل برنامه ریزی شدن را در رایانه‌های رقمی را فراهم می‌کنند ؛ و یکی از مهم‌ترین اجزاء رایانه‌ها در حافظهٔ اولیه ؛امکانات ورودی/خروجی هستند .یک پردازندهٔ مرکزی مداری یکپارچه می‌باشد که معمولاً به عنوان ریزپردازنده شناخته می‌شود . امروزه عبارت CPU‌ها معمولاً برای ریزپردازندها به کار می‌روند .
عبارت «central process unit»(واحد پردازندهٔ مرکزی) یک ردهٔ خاص از ماشین را معرفی می‌کند که می‌تواند برنامه‌های رایانه را اجرا کند .این عبارت گسترده می‌تواند به راحتی به بسیاری از رایانه‌هایی که بسیار قبل تر از عبارت «CPU» بودند تعمیم داد . به هر حال ؛این عبارت و شروع استفاده از آن در صنعت رایانه حداقل از اوایل سال ۱۹۶۰ رایج شد. شکل ,طراحی و پیاده سازی پرازنده‌ها نسبت به طراحی اولیه تغییر کرده‌است ولی عملگرهای بنیادی آن همچنان به همان شکل باقی مانده‌است .
پردازنده‌های اولیه که به عنوان یک بخش از چیزی بزرگ‌تر که معمولاً یک نوع رایانه ‌است ؛دارای طراحی سفارشی بودند . در هر صورت این روش طراحی سفارشی پردازنده‌ها ،کاری گران قیمت برای یک بخش خاص، به مقدار زیادی راه تولید را به تعداد زیاد که برای اهداف زیادی قابل استفاده بود را فراهم کرد .این استانداردسازی روند عمومی را در عصر transistor mainframes و minicomputer گسسته و شتابدار کردن تعمیم مدارات مجتمع(IC)را شروع کرد . IC امکان افزایش پیچیدگی ها برای طراحی پردازنده‌ها و ساختن آنها در مقیاس کوچک (در حد میلیمتر) امکان پذیر می‌سازد. هر دو فرآیند کوچک سازی و استاندارد سازی پردازنده‌ها حضور این تجهیزات رقمی در زندگی مدرن گسترش داد و آن را به فراتر از یک دستگاه خاص مانند رایانه برد .ریزپردازنده‌های جدید در هر چیزی چون خودروها تا تلفن‌های همراه و حتی اسباب بازی‌های کودکان وجود دارند .

فهرست مندرجات

[نهفتن]

[ویرایش] تاریخچه

پیش از ظهور اولین ماشین که به پردازنده‌های امروزی شباهت داشت ؛ کامپوتر‌های مثل انیاک(‍‍‍‍‌‍ENIAC) مجبور بودند برای اینکه کارهای مختلفی را انجام دهند دوباره سیم کشی کنند . این ماشین‌ها اغلب به رایانه هایی، با برنامهٔ ثابت اطلاق می‌شد تا زمانیکه توانایی اجرای چند برنامه را پیدا کردند. عبارت «CPU» از زمانی برای ابزار اجرا کنندهٔ نرم افزار(برنامهٔ رایانه) تعریف شد ؛ اولین ابزارهای که که عبارت «CPU» به آن‌ها اطلاق شد همراه ظهور اولین برنامهٔ ذخیره شدهٔ در رایانه بود.

ایدهٔ برنامهٔ ذخیره شده مربوط به بعد زمان طراحی ENIAC بود . در ۳۰ ژوئن سال ۱۹۴۵ (۹ تیر ماه ۱۳۲۴) قبل از اینکه انیاک کامل شود , دانشمند ریاضیدان جان فون نیومان در مقاله‌ای به نام «[[First Draft of a Report on the EDVAC» آن را شرح داده بود .سرانجام شکل کلی ارائه داده شده برای برنامهٔ قابل ذخیره شدن در رایانه در آگوست سال ۱۹۴۹(تیر ماه ۱۳۲۸) کامل شد .EDVAC برای اجرا یک سری دستوالعمل‌های معین (یا عملگرهای خاص) برای گونه‌های متفاوت ،طراحی شده بود .این دستورالعمل‌ها می‌توانستند ترکیب شوند تا برنامه‌های مفید را بر روی EDVAC اجرا کنند . از نکات قابل توجه این بود که برنامه‌ای که برای EDVAC نوشته شده بود در یک حافظهٔ رایانه‌ای سریع؛ ذخیره شده بود که سریعتر از ثبت سخت افزاری است این پیروزی یک محدودیت شدید را بر ENIAC ایجاد می‌کرد و آن عبارت بود از این که مقدار بسیار زیادی از زمان و تلاش آن صرف تنظیمات دوباره برای انجام یک کار(پردازشی) جدید بود .با طراحی فون نیومان ؛برنامه یا نرم افزار که EDVAC اجرا می‌کرد می‌توانست تغییری ساده با محتوای حافظهٔ رایانه تغییر دهد .
دستگاه‌های رقمی حال حاضر ،همه با پردازنده‌هایی توزیع شده‌اند که به مدار گسسته و بنابراین به تعدادی تغییر المان برای متفاوت بودن و تغییر حالات احتیاج دارند . قبل از تجاری شدن ترانریستور ؛ برای تغییر المانها از electrical relays و vacum tubes به صورت عمومی استفاده می‌شد . اگرچه اینها از مزایایی چون سرعت – به خاطر ساز و کار عمومی شان- برخوردار بودند ولی به خاطر بعضی مسایل غیرقابل اطمینان بودند .

[ویرایش] ترانزیستور و مدارات مجتمع گسسته پردازنده ها

پیچیدگی طراحی پردانده‌ها هم‌زمان با افزایش سریع فن آوری‌های متنوع که ساختارهای کوچک‌تر و قابل اطمینان تری را در وسایل الکترونیک باعث می‌شد، افزایش یافت . اولین موفقیت با ظهور اولین ترانزیستورها حاصل شد . پردازنده‌های ‍‍ترانزیستوری در طول دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی زمان زیادی نبود که اختراع شده بود و این در حالی بود که آنها بسیار حجیم، غیر قابل اعتماد و دارای المانهای سوئیچینگ شکننده مانند لامپ‌های خلا و رله‌های الکتریکی بودند. با چنین پیشرفتی پردازنده‌هایی با پیچیدگی و قابلیت اعتماد بیشتری بر روی یک یا چندین برد مدار چاپی که شامل قسمت‌های تفکیک شده بودند ساخته شدند.

در طول این مدت ، یک روش برای تولید تعداد زیادی ترانزیستور روی یک فضای فشرده نظر اکثریت را به خود جلب کرد. مدارات مجتمع (IC)‌ها ،این امکان را فراهم کردند که تعداد زیادی از ترانزیستورها روی یک پایه نیمه رسانا لایه لایه شده یا «چیپ»ساخته شوند. در ابتدا تنها مدارات غیر تخصصی پایه مانند گیتهای منطقی NOR به صورت مدارات مجتمع ساخته شدند. پردازنده‌هایی که بر اساس چنین واحد سیستم پایه‌ای مدارات مجتمع ساخته شدند به طور کلی جزو مدارات مجتمع مقیاس کوچک (SSI) محسوب می‌شدند.مدارات مجتمع SSI مانند آنچه که در راهنمای کامپیوتر آپولو آورده شده ،معمولاً شامل ترانزیستورها با تعداد ضرایبی از ۱۰ می‌باشند. ساخت یک پردازنده یکپارچه و بی عیب و نقص بدون استفاده از مدارات مجتمع SSI نیازمند هزاران چیپ مجزا می‌باشد ، اما همچنان مقدار حجم و توان مصرفی بسیار کمتری نسبت به طراحی به وسیله مدارات ترانزیستوری گسسته نیازمند است.چنین تکنولوژی میکرو الکترونیک پیشرفته‌ای باعث افزایش تعداد ترانزیستورهای موجود در ICها شد و بدین ترتیب کاهش تعداد ICهای منفردی را در پی داشت که به یک پردازنده کامل نیاز داشتند. درمدارات مجتمع سری MSI و LSI (مدارات مجتمع مقیاس متوسط و بزرگ) میزان ترانزیستورها تا صدها و سپس تا هزاران ترانزیستور افزایش یافت.در سال ۱۹۶۴ شرکت IBM سیستم معماری ۳۶۰ کامپیوتر را معرفی کرد که در یک سری از کامپیوترها که می‌توانستند یک برنامه را با چندین سرعت و شکل مختلف اجرا کنند مورد استفاده قرار گرفت. این کار در زمانی که بیشتر کامپیوترهای الکترونیکی با یکدیگر نا سازگار بودند ، حتی آنهایی که توسط یک کارخانه ساخته می‌شدند ،بسیار حائز اهمیت بود. به منظور تسهیل در چنین پیشرفتی شرکت IBM از یک راهکار به نام ریز برنامه (ریز دستورالعمل)استفاده کرد ، که همچنان به صورت گسترده‌ای در پردازنده‌های مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم معماری ۳۶۰ آنچنان به شهرت رسید که چندین دهه بر بازار سیستم‌های کامپیوتری قدرتمند حکمفرما بود و چیزی از خود بر جای گذاشت که روند آن همچنان نیز به وسیله کامپیوترهای مدرن مشابه مانند کامپیوترهای سریZ شرکت IBM ادامه دارد. در همان سال (۱۹۶۴) انجمن تجهیزات دیجیتالی (DEC) یک کامپیوتر قدرتمند با هدف کاربرد علمی و تحقیقاتی به بازا عرضه کرد (PDP-۸.(DEC بعدها یک سیستم با نام PDP-۱۱عرضه کرد که به نهایت شهرت دست یافت و این سیستم در اصل با مدارات مجتمع SSI ساخته شده بود با این تفاوت که نهایتا با اجزاء LSI تکمیل شده بود و به یکباره به کاربرد عملی رسید. بر خلاف SSI و MSIهای قبلی ، اولین پیاده سازی LSI از PDP-۱۱ شامل پردازنده‌های مرکب از چهار LSI مدار مجتمع می‌باشد.(انجمن تجهیزات دیجیتالی ۱۹۷۵)

کامپیوترهای با ترانزیستور پایه دارای چندین مزیت ممتاز بود. گذشته از تسهیل و ساده سازی ، قابلیت اعتماد بالا و توان مصرفی پایین تری داشتند. ترانزیستورها همچنین به پردازنده‌ها اجازه می‌دادند تا با سرعت بالاتری مورد استفاده قرار گیرد و این به علت زمان سوئیچینگ کوتاه یک ترانزیستور در مقایسه با یک لامپ الکترونی یا رله می‌باشد. در نتیجه برای هر دو حالت افزایش اعتماد و متناسب با آن افزایش چشمگیرسرعت ، المانهای سوئیچینگ پالس ساعت پردازنده در دهگان مگا هرتز در طول این دوره بدست آمد. به علاوه زمانیکه ترانزیستورهای گسسته و ICهای ریزپردازنده‌ها مورد استفاده زیادی قرار گیرند ، طراحی‌های جدید با کیفیت بالا مانند SIMD (دستورالعمل‌های منفرد بااطلاعات چندگانه) پردازنده‌های جهت دار آشکار می‌شود. این طراحی آزمایشگاهی اخیر بعدها باعث شکل گیری عصر تخصصی ابر کامپیوترها مانند نمونه ساخته شده توسط کری اینک گردید.

 

[ویرایش] ریزپردازنده‌ها :

ريزپردازنده اينتل DX28048 در يک بسته سراميکی

ريزپردازنده اينتل DX28048 در يک بسته سراميکی

پیدایش ریز پردازنده‌ها در سال ۱۹۷۰ به طور قابل توجهی در طراحی و پیاده سازی پردازنده‌ها تأثیر گذار بود. از زمان ابداع اولین ریزپردازنده (اینتل۴۰۰۴)در سال ۱۹۷۰ و اولین بهره برداری گسترده از ریزپردازنده اینتل ۸۰۸۰ در سال ۱۹۷۴ ، این روند رو به رشد ریزپردازنده‌ها از دیگر روشهای پیاده سازی واحدهای پردازش مرکزی (CPU) پیشی گرفت ،کارخانجات تولید ابر کامپیوترها و کامپیوترهای شخصی در آن زمان اقدام به تولید مدارات مجتمع با برنامه ریزی پیشرفته نمودند تا بتوانند معماری قدیمی کامپیوترهای خود را ارتقا دهند و در نهایت ریز پردازنده‌ای سازگار با مجموعه دستورالعمل‌ها ی خود تولید کردند که با سخت افزار و نرم افزارهای قدیمی نیز سازگار بودند. با دستیابی به چنین موفقیت بزرگی امروزه در تمامی کامپیوترهای شخصی CPUها منحصرا از ریز پردازنده‌ها استفاده می‌کنند.

نسل قبلی ریزپردازنده‌ها از اجزا و قسمت‌های بیشمار مجزا از هم تشکیل می‌شد که در یک یا چندین برد مداری قرار داشتند. اما ریزپردازنده‌ها ، CPUهایی هستند که با تعداد خیلی کمی IC ساخته می‌شوند ، معمولاً فقط از یک IC ساخته می‌شوند. کارکرد در یک قالب مداری به مفهوم زمان سوئیچینگ سریعتر به دلیل حذف عوامل فیزیکی می‌باشد. مانند کاهش بهره پارازیتی خازنها ، که همگی در نتیجه کوچکی اندازه CPU هاست. این حالت باعث هم‌زمان سازی ریزپردازنده‌ها می‌شود تا بتوانند پالس ساعتی در رنج چند ده مگا هرتز تا چندین گیگا هرتز داشته باشند. به علاوه تعداد مینی ترانزیستورها روی یک IC افزایش می‌یابد و پیچیدگی عملکرد با افزایش ترانزیستورها در یک پردازنده به طرز چشمگیری باعث افزایش قابلیت CPUها می‌شود. این واقعیت به طور کامل مبین قانون مور می‌باشد که در آن بطور کامل و دقیق رشد افزایشی ریزپردازنده‌ها و پیچیدگی آنها با گذر زمان پیش بینی شده بود.

در حالیکه پیچیدگی ، اندازه ، ساختمان و شکل کلی ریزپردازنده‌ها نسبت به ۶۰ سال گذشته کاملاً تغییر کرده ، این نکته قابل توجه‌است که طراحی بنیادی و ساختاری آنها تغییر چندانی نکرده‌است. امروزه تقریباً تمام ریزپردازنده‌های معمول می‌توانندپاسخگوی اصل نیومن در مورد ماشینهای ذخیره کننده برنامه باشند.

مطابق قانون مور که در حال حاضر نیز مطابق آن عمل می‌شود ، روی کرد استفاده از فناوری جدید کاهش در مدارات مجتمع ترانزیستوری مد نظر است. در نهایت مینیاتوری کردن مدارهای الکترونیکی باعث ادامه تحقیقات و ابداع روشهای جدید محاسباتی مانند ایجاد کامپیوترهای ذره‌ای (کوانتومی) شد . به علاوه موجب گسترش کاربرد موازی سازی و روشهای دیگر که ادامه دهنده قانون سودمند کلاسیک نیومن است گردید.

 

[ویرایش] عملکرد ریزپردازنده‌ها :

کارکرد بنیادی بیشتر ریزپردازنده‌ها علیرغم شکل فیزیکی که دارند ، اجرای ترتیبی برنامه‌های ذخیره شده را موجب می‌شود. بحث در این مقوله نتیجه پیروی از قانون رایج نیومن را به همراه خواهد داشت. برنامه توسط یک سری از اعداد که در بخشی از حافظه ذخیره شده‌اند نمایش داده می‌شود.چهار مرحله که تقریباً تمامی ریزپردازنده‌هایی که از [ قانون نیومن] در ساختارشان استفاده می‌کنند از آن پیروی می‌کنند عبارت‌اند از : فراخوانی ،رمز گشایی ، اجرا ، بازگشت برای نوشتن مجدد.

 

بلوک دیاگرامی که نمایشگرچگونگی رمز گشایی يک MIPS32 است.

بلوک دیاگرامی که نمایشگرچگونگی رمز گشایی يک MIPS32 است.

مرحله اول ، فراخوانی ، شامل فراخوانی یک دستورالعمل (که به وسیله یک عدد و یا ترتیبی از اعداد نمایش داده می‌شود) از حافظه برنامه می‌باشد. یک محل در حافظه برنامه توسط شمارنده برنامه(PC) مشخص می‌شود که در آن عددی که ذخیره می‌شود جایگاه جاری برنامه را مشخص می‌کند.به عبارت دیگر شمارنده برنامه از مسیرهای پردازنده در برنامه جاری نگهداری می‌کند. بعد از اینکه یک دستورالعمل فراخوانی شد شمارنده برنامه توسط طول کلمه دستورالعمل در واحد حافظه افزایش می‌یابد. گاهی اوقات برای اینکه یک دستورالعمل فراخوانی شود بایستی از حافظه کند بازخوانی شود. که این عمل باعث می‌شود ریزپردازنده همچنان منتظر بازگشت دستورالعمل بماند. این موضوع به طور گسترده‌ای در پردازنده‌های مدرن با ذخیره سازی و معماری مخفی سازی در حافظه‌های جانبی مورد توجه قرار گرفت. دستورالعملی که پردازنده از حافظه بازخوانی می‌کند باید معین شده باشد که چه عملی را CPU می خواهد که انجام دهد. در مرحله رمزگشایی ، دستورالعمل به بخش‌هایی که قابل فهم برای قسمت‌های پردازنده هستند تفکیک می‌شود. روشی که در آن مقادیر دستورالعمل شمارشی ترجمه می‌شود توسط معماری مجموعه دستورالعمل‌ها (ISA) تعریف می‌شود. اغلب یک گروه از اعداد در یک دستورالعمل که شناسنده نامیده می‌شوند بیانگر این هستند که کدام فرایند باید انجام گیرد. قسمت باقیمانده اعداد معمولاً اطلاعات مورد نیاز برای دستور را در بر دارند ، مانند عملوندهای یک عملیات اضافی که در واقع چنین عملوندهایی ممکن است به عنوان یک مقدار ثابت داده شوند(مقدار بیواسطه) ، یا اینکه به عنوان یک محل برای مکان یابی یک مقدار ، یک ثبات و یا آدرس حافظه که به وسیله گروهی از مدهای آدرس دهی تعیین می‌گردد داده شوند. در طرحهای قدیمی سهم پردازنده‌ها یی که در رمزگشایی دستورالعملها نقش داشتند از واحد سخت افزاری غیر قابل تغییر برخوردار بودند. اگرچه در بیشتر پردازنده‌ها و ISA‌های انتزاعی و پیچیده اغلب یک ریز برنامه دیگر جهت ترجمه دستورالعمل به صورت ترکیب سیگنالهای مختلف برای CPU ‌ها وجود دارد. این ریز برنامه گاهی قابلیت دوباره نویسی را دارد ، بنابر این آنها می‌توانند برای تغییر نحوه رمز گشایی دستورالعملها حتی پش از آنکه CPU ها تولید شدند اصلاحاتی را مجدداً انجام دهند.

بلوک دياگرام يک پردازنده ساده

بلوک دياگرام يک پردازنده ساده

بعد از مراحل فراخوانی و رمزگشایی مرحله اجرای دستور انجام می‌گیرد. در طول این مرحله قسمت‌های مختلفی از پردازنده با هم مرتبط هستند و می‌توانند یک عملکرد مطلوب ایجاد کنند. برای مثال اگر یک عملکرد اضافی درخواست شود واحد محاسبه و منطق (ALU)با یک سری از ورودی‌ها و خروجی‌ها مرتبط خواهد شد. ورودی‌ها اعداد مورد نیاز برای افزوده شدن را فراهم می‌کنند و خروجیها شامل جمع نهایی اعداد می‌باشند. ALU شامل مجموعه‌ای از مدارهاست تا بتواند عملیاتهای ساده محاسباتی و منطقی را روی ورودی‌ها انجام دهد. اگر فرایند اضافی نتیجه بزرگی برای کارکرد پردازنده ایجاد کند یک پرچم سر ریز محاسباتی در ثبات پرچمها ایجاد می‌شود.

مرحله پایانی یعنی بازگشت به مکان اولیه و آمادگی برای نوشتن مجدد پس از مرحله اجرا در قسمتی از حافظه به وجود می‌آید. گاهی اوقات نتایج محاسبات در ثباتهای پردازنده‌های خارجی نوشته می‌شوند که اینکار برای دسترسی سریع به وسیله دستورهایی که بعدا به برنامه داده می‌شود انجام می‌گیرند. در حالت دیگر ممکن است نتایج با سرعت کمتری نوشته شوند اما در حجم بزرگ‌تر و ارزش کمتر ، که این نتایج در حافظه اصلی ذخیره خواهند شد. برخی از دستورات شمارنده برنامه که قابل تغییر هستند نسبت به آن دسته از اطلاعاتی که مستقیما نتایج را تولید می‌کنند ترجیح داده می‌شوند. در اصل همگی این موارد خیزش نامیده می‌شوند و رفتارهایی شبیه حرکت در یک لوپ ، زمان اجرای برنامه (در طول استفاده از خیزش‌های شرطی) و همچنین روند توابع در برنامه‌ها را تسهیل می‌دهند. تعداد بسیاری از دستورات وضعیت یک رقم در ثبات پرچمها را تغییر می‌دهند. این پرچمها می‌توانند برای تأثیر گذاری در چگونگی عملکرد یک برنامه مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال یک نوع از دستورات مقایسه‌ای به مقایسه یک عدد و مقدار موجود در ثبات پرچمها رسیدگی می‌کند. این پرچم ممکن است بعدا با یک دستورالعمل جهشی برای مشخص کردن روند برنامه مورد استفاده قرار بگیرد.

بعد از اجرای دستورالعمل و نوشتن مجدد روی اطلاعات منتجه فرآیند به طور کامل تکرار می‌شود و با دستور بعدی چرخه به طور معمول مقدار بعدی را از ترتیب شمارشی فراخوانی می‌کند، که این عمل به دلیل روند افزایشی مقدار شمارنده برنامه می‌باشد. در پردازنده‌های خیلی پیچیده تر نسبت به آنچه توضیح داده شد چندین دستورالعمل قابل فراخوانی ، رمز گشایی و اجرا به صورت هم‌زمان می‌باشند. این امر به طور کلی بیان می‌دارد که چه مباحثی به روش زمانبندی کلاسیک RISC مربوط می‌شود ، که در حقیقت این فرایند در پردازنده‌های معمولی که در بسیاری از دستگاههای الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند متداول است. (ریز کنترل کننده یا میکرو کنترولر)

[ویرایش] طراحی و پیاده سازی :

[ویرایش] دامنه صحیح (رنج کاری) :

روشی که یک پردازنده از طریق آن اعداد را نمایش می‌دهد یک روش انتخابی در طراحی است که البته در بسیاری از راههای اصولی اثر گذار است. در برخی از کامپیوترهای دیجیتالی اخیر از یک مدل الکترونیکی بر پایه سیستم شمارش دسیمال (مبنای ده) برای نمایش اعداد استفاده شده‌است. برخی دیگر از کامپیوترها از یک سیستم نامتعارف شمارشی مانند سیستم سه تایی(مبنای سه) استفاده می‌کنند. در حال حاضر تمامی پردازنده‌های پیشرفته اعداد را به صورت دودویی (مبنای دو) نمایش می‌دهند که در آن هر عدد به وسیله چندین کمیت فیزیکی دو ارزشی مانند ولتاژ بالا و پایین نمایش داده می‌شوند.

ریز پردازنده MOS۶۵۰۲ در بسته دوتایی که به صورت رايج 8بيتی طرای شده‌است

ریز پردازنده MOS۶۵۰۲ در بسته دوتایی که به صورت رايج 8بيتی طراحی شده‌است

علت نمایش دهی از طریق اعداد حجم کم و دقت بالا در اعدادی است که پردازشگر می‌تواند نمایش دهد. در حالت دودویی پردازنده‌ها , یک بیت به یک مکان مشخص در پردازنده اطلاق می‌شود که پردازنده با آن به صورت مستقیم در ارتباط است. ارزش بیت (مکانهای شمارشی) یک پردازنده که برای نمایش اعداد بکار برده می‌شود «بزرگی کلمه»، «پهنای بیت»،«پهنای گذرگاه اطلاعات» و یا «رقم صحیح» نامیده می‌شود.که البته این اعداد گاهی در بین بخش‌های مختلف پردازنده‌های کاملاً یکسان نیز متفاوت است. برای مثال یک پردازنده ۸ بیتی به محدوده‌ای از اعداد دسترسی دارد که می‌تواند با هشت رقم دودویی (هر رقم دو مقدار می‌تواند داشته باشد) ۲ یا ۲۵۶ عدد گسسته نمایش داده شود. نتیجاتا مقدار صحیح اعداد باعث می‌شود که سخت افزار در محدوده‌ای از اعداد صحیح که قابل اجرا برای نرم افزار باشد محدود شود و بدین وسیله توسط پردازنده مورد بهره برداری قرار گیرد.

دامنه صحیح همچنین می‌تواند در تعداد مکانهایی از حافظه که قابل آدرس دهی در پردازنده هستند تأثیر گذار باشد. به عنوان مثال اگر یک پردازنده از ۳۲ بیت برای نمایش آدرس حافظه استفاده کند و هر آدرس حافظه‌ای یک بایت (۸بیت) را نمایش دهد ، ماکزیمم مقدار حافظه چنین پردازنده‌ای می‌تواند ۲ بایت یا ۴ گیگا بایت را آدرس دهی کند. این یک نمای ساده از فضای آدرس دهی پردازنده هاست و بسیاری از طراحی‌ها از روشهای آدرس دهی پیشرفته تری مانند استفاده از حافظه‌های مجازی استفاده می‌کنند تا بتوانند مکانهای بیشتری از حافظه را آدرس دهی کنند.

سطوح بالا تر دامنه صحیح (رنج کاری) به تشکیلات بیشتری برای رسیدگی به رقمهای افزوده نیازمند است و بنابراین پیچیدگی ، اندازه ،توان مصرفی و حتی هزینه عمومی بیشتری را در پی خواهد داشت.و این امر به هیچ وجه مقبول نیست. بنابر این استفاده از ریز کنترل کننده‌های ۴و ۸ بیتی که در کاربردها پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرد متداول تر است. هرچند پردازنده‌های با دامنه کاری بالاتر (مثل ۱۶ ،۳۲ ،۶۴ ویا حتی ۱۲۸ بیتی)نیز موجود می‌باشد. میکرو کنترل کننده‌های ساده تر معمولاً ارزانتر بوده و توان مصرفی کمتری دارند و نتیجاتا گرمای کمتری نیز تولید می‌کنند که همگی این موارد در طراحی قطعات الکترونیکی مدنظر قرار می‌گیرند. به عنوان مثال سیستم ۳۷۰ شرکت IBM از یک پردازنده‌ای استفاده می‌کند که در حالت اولیه ۳۲ بیتی است اما در قسمت متغیردرونی خود از ۱۲۸ بیت برای تسهیل و دقت بیشتر استفاده می‌کند. بسیاری از پردازنده‌های اخیر از پهنای بیت ترکیبی مشابهی استفاده می‌کنند ، خصوصا زمانیکه پردازنده برای کاربردهای عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد و نیازمند ایجاد تعادل بین قسمت متغیر و صحیح می‌باشد.

[ویرایش] پالس ساعت :

اکثر پردازنده‌ها و در حقیقت اکثر دستگاههایی که با منطق پالسی و تناوبی کار می‌کنند به صورت طبیعی باید سنکرون یا هم‌زمان باشند. این بدان معناست که آنها به منظور هم‌زمان سازی سیگنالها طراحی و ساخته شده‌اند. این سیگنالها به عنوان سیگنال ساعت(پالس ساعت) شناخته می‌شوند و معمولاً به صورت یک موج مربعی پریودیک (متناوب) می‌باشند. برای محاسبه بیشترین زمانی که سیگنال قادر به حرکت از قسمت‌های مختلف مداری پردازنده‌است ، طراحان یک دوره تناوب مناسب برای پالس ساعت انتخاب می‌کنند. این دوره تناوب باید از مقدار زمانی که برای حرکت سیگنال یا انتشار سیگنال در بدترین شرایط ممکن صرف می‌شود بیشتر باشد. برای تنظیم دوره تناوب باید پردازنده‌ها باید مطابق حساسیت به لبه‌های پایین رونده یا بالا رونده حرکت سیگنال در بدترین شرایط تاخیر طراحی و ساخته شوند. در واقع این حالت هم از چشم انداز طراحی و هم از نظر میزان اجزای تشکیل دهنده یک مزیت ویژه در ساده سازی پردازنده‌ها محسوب می‌شود. اگرچه معایبی نیز دارد ، از جمله اینکه پردازنده باید منتظر المانهای کندتر بماند ، حتی اگر قسمت‌هایی از آن سریع عمل کنند. این محدودیت به مقدار زیادی توسط روشهای گوناگون افزایش قدرت موازی سازی (انجام کارها به صورت هم‌زمان) پردازنده‌ها قابل جبران است.

با وجود این پیشرفت معماری کامپیوترها ، به تنهایی قادر به حل اشکالات عدم هم‌زمان سازی سرتاسری و جهانی پردازنده‌ها نیست. برای مثال یک پالس ساعت تابع تاخیرهای موجود در هر سیگنال دیگر است. پالس ساعت‌های بالاتر در پردازنده‌های پیچیده و ترکیبی برای نگه داریشان در یک فاز (هم‌زمانی) در طول یک واحد ، بسیار مشکل ساز خواهد بود. این مشکل بسیاری از پردازنده‌های پیشرفه را به سوی سیگنالهای ساعت متعیر سوق داده‌است تا بتواند ازتاخیرهای سیگنال-سیگنال جلوگیری به عمل آورد.موضوع مهم دیگر در زمینه پالس ساعت ، افزایش چشمگیر میزان گرمایی است که توسط پردازنده تولید می‌شود.تغییر دائمی کلاک پالسها باعث می‌شوند تا اجزای بیشتری بدون در نظر گرفتن اینکه آیا در آن زمان مورد استفاده قرار می‌گیرند یا نه تغییر وضعیت پیدا کنند. به طور کلی جزئی که تغییر وضعیت می‌دهد انرژی بیشتری نسبت به المانی که ثابت است مصرف می‌کند. بنابر این وقتی که پالس ساعت افزایش یابد باعث اتلاف گرمای بیشتری می‌شود و در نتیجه پردازنده نیازمند راه حل‌های مناسب تری برای انجام خنک کاریست.

[ویرایش] منبع

Wikipedia contributors, «Central processing unit,» Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Central_processing_unit&oldid=188161470 (accessed February 1, 2008).

 

این نوشتار خُرد است. با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید.

دیسک سخت

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

پرش به: ناوبری, جستجو

دیسک سخت

دیسک سخت

دیسک سخت (hard disk) یکی از قطعات رایانه است.

دیسک سخت وسیله‌ای است با یک یا چند صفحه انعطاف‌پذیر که سطح آنها با موادی پوشش داده شده که بتوان داده‌ها را به طور مغناطیسی بر روی آنها ضبط نمود. این وسیله علاوه بر صفحه‌های مذکور حاوی هدهای خواندن/نوشتن، سازوکار تعیین محل هد، و موتوری است که در محفظه‌ای جای داده می‌شود تا از آلودگی‌های خارجی در امان باشد این محیط محافظت شده به هدها امکان می‌‌دهد تا به اندازه ۱۰ تا ۲۵ میلیونم اینچ از سطح صفحه‌ای که عموماً ۳۶۰۰ تا ۲۷۰۰ دور در دقیقه می‌‌زند فاصله داشته باشد بنایراین حجم داده‌های قابل ذخیره سازی وسرعت دستیابی به آنها نسبت به فلاپی‌دیسک‌ها بسیار بیشتر است . در ديسكهاي سخت جديد كه به آنها دوربالا نيز گفته مي شود، سرعت چرخش ديسك به 10000 دور در دقيقه مي رسد. ظرفيت ديسك هاي سخت به مراتب از فلاپي ديسك ها بيشتر بوده و هر روز به ظرفيت آنها افزوده مي‌شود به عنوان مثال امروزه ظرفيت متوسط ديسك هاي سخت در حدود 700 گيگا بايت است. در دیسک های سخت چند صفحه دیسک جای داده می‌شود تا دیسک گردان بتواتند به بیش از یک صفحه دستیابی داشته باشد.

فهرست مندرجات

[نهفتن]

[ویرایش] تکنولوژی ساخت

يک ديسک سخت اطلاعات را روی يک يا چند ديسکت مدور تخت که صفحه ناميده می شوند ذخيره می کند. صفحات بر روی يک محور استوار می شوند در حاليکه در بين هر صفحه يک جدا کننده يا اسپيسر و در انتهای پايينی آن محور موتور قرار دارد. برای خواندن و نئشتن بر روی سطح صفحات ، درايو از يک قطعه کوچک الکترو مغناطيسی استفاده می کند که يک سر اين قطعه در انتهای بازوی محرک واقع شده است و هر سر آن روی سطح صفحه می باشد. صفحات با سرعت بسيار بالايي در حال چرخش هستند تا به نوک های بازوی محرک اجازه حرکت سريع را بدهند. در مقابل نوک ديگر بازوی محرک مرکز چرخش بازوست و در قسمت انتهايي آن يک پيچک صدا وجود دارد که سر بازو را حرکت می دهد. بالا و پايين هر پيچک صدا(پيچ تنظيم) يک آهنربای زمين شده قرار دارد که اين عمل باعث می شود سر بازو به قسمت مرکزی و يا به سمت نوار کناری ديسک به صورت شعاعی حرکت کند.

 

قسمت کنترل کننده ديسک از يک مبدل آنالوگ به ديجيتال برای کنترل جريان الکتريکی استفاده می کند که از طريق ييچ تنظيم که در بازوی محرک قرار دارد اين عمل صورت می گيرد.پيچ تنظيم به صورت يک آهنربای مغناطيسی عمل می کند و يک ميدان مغناطيسی توليد می کند که اين ميدان متقابلا بر ميدان مغناطيسی ايجاد شده توسط مغناطيس کننده های موجود در بالا و پايين پيچ تنظيم تاثير می گذارد و اين فرآيند باعث می شود تا پيچ تنظيم بتواند بازوی محرک و در نتيجه نوک ديگر متصل به بازوی محرک را به حرکت در آورد.بنابر اين اگر پيچ تنظيم از يک انتها به سمت جلو فشرده شود ، قطعه از سمت بالايي به سمت مرکز ديسک و اگر از انتهای ديگر فشرده شود ، قطعه از قسمت بالايي به سمت لبه های ديسک حرکت می کند. مبدل ديجيتال به آنالوگ باعث می شود که کنترل کننده های ديسک در يک مرحله بسيار کوچک و مستقيما به سمت سرها حرکت کنند.

صفحات از مواد غير مغناطیسی مثل آلومینیوم و شیشه ساخته شده اند و با یک لایه بسیار نازک مغناطیسی پوشانده شده اند. دیسکهای قدیمی ازاکسید آهن3 به عنوان ماده مغناطیس کننده استفاده شده در حالیکه در دیسکهای امروزی از آلیاژهای کبالت استفاده می شود.

قسمت درونی یک دیسک سخت همراه با صفات و مور چرخاننده موتوری با توپی مترک.سمت چپ قسمت مرکزی بازوی مرک (نوک خواندن و نوشتن)قرار گرفته. نوک قرمز و سفید آن در قسمت انتهاِیی بازو قرار دارد. سر لغزنده آن نیز درست پشت نوک آن یعنی در سط پايينی بازو قرار گرفته. سیمهای نارنجی رنگ کنار بازو نوک بازو را به قسمت کنترل مرتبط می کنند. نقطه مرکزی (مور) شامل یک پیچ مدور می باشد که قبل از صفه فلزی قرار گرفته. صفه فلزی نیم دایره ای در قسمت بالایی در گوشه سمت چپ قرار گرفته که در واقع یک آهنربای دایم جهت رکت بازوست.پیچ تنظیم در قسمت پایینی قرار گرفته که شامل یک آهنربای ثانویه در قسمت زیر آن می باشد. فیلتر هوا در داخل مفظه پلاستیکی در سمت چپ پايطن آن قرار گرفته.

قسمت درونی یک دیسک سخت همراه با صفحات و محور چرخاننده موتوری با توپی متحرک.سمت چپ قسمت مرکزی بازوی محرک (نوک خواندن و نوشتن)قرار گرفته. نوک قرمز و سفید آن در قسمت انتهاِیی بازو قرار دارد. سر لغزنده آن نیز درست پشت نوک آن یعنی در سطح پايينی بازو قرار گرفته. سیمهای نارنجی رنگ کنار بازو نوک بازو را به قسمت کنترل مرتبط می کنند. نقطه مرکزی (محور) شامل یک پیچ مدور می باشد که قبل از صفحه فلزی قرار گرفته. صفحه فلزی نیم دایره ای در قسمت بالایی در گوشه سمت چپ قرار گرفته که در واقع یک آهنربای دایم جهت حرکت بازوست.پیچ تنظیم در قسمت پایینی قرار گرفته که شامل یک آهنربای ثانویه در قسمت زیر آن می باشد. فیلتر هوا در داخل محفظه پلاستیکی در سمت چپ پايطن آن قرار گرفته.

سطح مغناطیسی هر یک از صفحات به تعداد زیادی نواحی مغناطیسی با اندازه میکرومتری تقسیم شده اند.که هر یک از آنها برای کد گذاری یک واحد دودویی منفرد شامل اطلاعات استفاده می شود. در هارد درایو های امروی هر یک از این نواحی مغناطیسی ترکیبی از چند صد ذره مغناطیسی می باشند. هر قسمت مغناطیسی به صورت یک دو قطبی مغناطیسی می باشد که یک میدان مغناطیسی متمرکز در اطراف خود ایجاد می کنندکه این میدان نوک نوشتاری سطح مغناطیسی را با ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی در اطراف آن مغناطیس می کند. دیسکهای سخت امروزی از یک بوبین (القاگر)برای خواندن اطلاعات آنهم از طریق ایجاد میدان مغناطیسی توسطآهنربای الکتریکی استفاده می کنند.نسخه های اخیر شامل نوکهای القایی ،نوکهای نوار مغناطیسی (MIG) و با نوکهای غشای نازک می باشند. نوکهای تولید شده امروزی المانهای نوشتن و خواندن جدا از هم هستند اما هر کدام در مجاورت یکدیگرند و تنها سهم کوچکی از بازوی محرک راتشکیل می دهند. المان خواندنی معمولاً از نوع مقاومت مغناطیسی است در حالیکه المان نوستنی از نوع غشای نازک القایی است.[۱].

ساختار دیسکهای سخت طوری محکم به هم بسته شده که از ورود گردو خاک و دیگر منابع آلودگی به داخل آن جلوگیری کند. در واقع این ذرات مزاحم عملکرد صحیح دیسکهای سخت هستند.دیسکهای سخت هوابندی شده (مانع از ورود هوا)نیستند ، اما از یک فیلتر هوا برای جلوگیری از ورود هوا به محفظه درونی دیسکها استفاده می کنند. چرخش صفحات باعث ایجاد یک جریان هوای گرددابی می شود که این جریان هرگونه ذرات و گرد و غبار را به سمت فیلتر حرکت می دهند. همچنین چرخش صفحات به نوکهای دیسکهای سخت اجازه می دهد تاتوسط همان جریان ایجاد شده در بالای سطح صفحات به صورت شناور بمانند.

استفاده از صفحات سخت و محکم و آب بندی واحدها باعث افزایش قدرت و استحکام آنها نسبت به floppy disk ها می شود.در نتیجه دیسکهای سخت می توانند مقدار بیشتری از اطلاعات را نسبت به فلاپی دیسکها در خود ذخیره کنند. و همچنین دسترسی به اطلاعات نیز بسیار سریعتر است. در سال 2007 یک نمونه تولیدی دیسک سخت در یک ایستگاه کاری حدود 160 گیگا بایت تا 1 ترا بایت اطلاعات را در خود ذخیره می کند در حالیکه چرخشی حدود 7200 یا 10000 درو در دقیقه (RPM) دارد[۲].در هارد درایو موبایلها و لپ تاپها که از نظر فیزیکی کوچک‌تر از کامپیوتر های شخصی هستند لزوما کم حجمتر و کند تر هستند. در سال 1990 حداکثر چرخش 4200 دور در دقیقه بود[۳].در سال 2007 هارد درایو نمونه هایی از تلفن های همراه با سرعت چرخش 5400 دور در دقیقه و با هزینه ای بسیار ناچیز موجود می باشد.

[ویرایش] ظرفيت و سرعت دسترسی

دیسک سخت یک کامپیوتر شخصی  که ظرفیت آن بر سب گیگا بایت بیان شده است.تابع به صورت لگاریتمی می باشد که خط ثابت به صورت نمایی  افزایش یافته است

دیسک سخت یک کامپیوتر شخصی که ظرفیت آن بر حسب گیگا بایت بیان شده است.تابع به صورت لگاریتمی می باشد که خط ثابت به صورت نمایی افزایش یافته است

افزایش نمایی وار در حافظه دیسکها و سرعت دسترسی به اطلاعات در هارد درایوها به تولید کنندگان تجاری قابلیت تولید دیسکهای سخت با ظرفیت ذخیره سازی بالا برای کاربرد بهتر مصرف کنندگان ایجاد می کنند.مانندشرکت اپل آی پد اجرا کننده های موسیقی و شرکت TiVOضبط کننده تصویری [۴]. به علاوه وجود تعداد زیادی از چیپهای ذخیره سازی بستر مناسیب را برای تنوع سیستم‌هایی که ساختارشان بر طبق صفحات وب است ایجاد کرده که در آنها به ظرفیت بسیار بالایی نیاز است. همانند سیستم جستجو و ایمیلی که توسط شرکتهای بزرگی همچون گوگل سفارش داده شده است.

روش اصلی برای کاهش زمان دسترسی به اطلاعات افزایش سرعت چرخش می باشد. در حالسکه راه اصلی برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی افزایش چگالی سطحی است. نائب رئيس شرکا سی گیت تکنولوژی رشد آتی در مورد چگالی دیسکهارا به اندازه 40% در هر سال پیش بینی کرده است. .[۵]

از سال 2006 دیسک درایوها از تکنولوژی ذخیره سازی به صورت عمودی استفاده می کنند تا بتوانند میزان ذخیره اطلاعات و توان عملیاتی را افزایش دهند.

اولین دیسک سخت 3.5 اینچی که قابلیت ذخیره 1 ترا بایت اطلاعات را داشت از نوع الگو:هیتاچی دسک استار7کی 1000 بود.این درایئ شامل 5 صفحه بود که هر کدام ازحدود 400 گیگا بایت حافظه تشکیل شده بود که قادر بود 935.5گیگا بایت فضای قابل استفاده ایجاد کند.[۶] هیتاچی از آن زمان با تولید دیسکهای سخت 1 ترا بایت به شرکتهای سامسونگ و سی گیت پیوست. .[۷]

 

 

اسامی استاندارد پهنا بیشترین ظرفیت تا تاریخ(2007) صفحات(حداکثر مقدار)
5.25″ FH 146 mm 47 GB [۸] 14
5.25″ HH 146 mm 19.3 GB [۹] 4[۱۰]
3.5″ 102 mm 1.2 TB 5
2.5″ 69.9 mm 250 GB [۱۱] 3
1.8″ (PCMCIA) 54 mm 100 GB [۱۲]
1.8″ (ATA-7 LIF) 53.8 mm == این مطالب همه دروغ میباشند این سایت هک شده است ==

متن پررنگ

[ویرایش] اندازه گیری ظرفیت :

ظرفیت یک دیسک سخت می تواند توسط ضرب تعداد سیلندرها،تعداد نوکها،تعداد شیارها ،تعداد شیار بایتها محاسبه شود. در یک درایو ATA بزرگ‌تر از 8 گیگا بایت ،مقادیر به صورت 16383 سیلندر، 16 نوک، 63 شیار برای سازگاری با سیستم‌های عامل قدیمی تر می باشند . باید توجه داشته باشیم که مقدار سیلندرها،نوکها،شیارهای یک درایو پیشرفته معادل مقادیر واقعی در هنگام کارکرد نیستند و در قسمت ذخیره سازی بیت ها تعداد بخش‌های مختلف توسط نواحی آنها شناخته می شوند.

تولید کنندگان دیسکها سخت ظرفیت دیسکها را با استفاده از پیشوندهای سیستم SI مگا،گیگا،ترا معین می کنند که به اختصار به صورت M،G،T بیان می‌شوند. بایت نیز به صورت B بیان می شود.

سیستم‌های عامل متناوبا میزان ظرفیت را با استفاده از همین علامتهای اختصاری گزارش می کنند، البته با ترجمه آنها به صورت دودویی. برای مثال پیشوند الگو:مگا همچنین به صورت 2 (1048576) بیان می شود که تقریباً معادل 1000000 است. کاربردهای مشابه برای اندازه های بزرگ‌تر با پیشوندهای دیگر به کار می روند.این نتایج در تفاوتهای محاسباتی بین سازندگان دیسکها به صورت ظرفیت و مشخصات سیستم بیان می شوند. این اختلاف در رنج های چند گیگا بایتی مشهود تر است. برای مثال الگو:ویندوز ماکروسافتظرفیت دیسکها را هم به صورت دهدهی با افزایش ارقام تا 12 تعریف کرده و هم به صورت دودویی با افزایش ارقام تا 3 . بنابر این یک دیسک که توسط شرکت سازنده آن به عنوان «`30 گیگا بایتی«` تعیین شده است ممکن است توسط ویندوز 2000 به دو صورت 30065098بایتی و هم به صورت 28.0 گیگابایتی بیان شود. اگر چه به دلیل سودمندی بیشتر ویندوز از این امکان استفاده کرده باشد که یک گیگا بایت را به صورت 1.073.741.824 بایت ( 2بایت) گزارش می کند در حالیکه سیستم عامل آنرا 28.0 گیگا بایت گزارش کند.

 

[ویرایش] تاریخچه

سالها پیش دیسکهای سخت بسیار بزرگ و سنگین بودند و برای محیطهای حفاظت شده مانند مرکز اطلاعات یا اداره های بزرگ ،بسیار مناسبتر از محیطهای صنعتی (به دلیل ظرافت و میزان دقت) و اداره های کوچک و خانه ها (به دلیل اندازه و توان مصرفی بالای آنها) بودند. پیش از اوایل سال 1980 بیشتر دیسکهای سخت صفحات 8 اینچی(20 سانتی متری) یا 14 اینچی ( 35 سانتی متری) داشتند که شامل تجهیزات مدارات متحرک با سطح ساختمانی زیاد بودند(به خصوص دیسکهای بزرگ تجهیزات متحرک که گاهی به نام ماشینهای عیب یاب عنوان می شوند.).و در موارد بسیاری به جریان بالا یا حتی توان سه فاز نیاز دارند . آنهم به دلیل وجود موتورهای بزرگی که در ساختار آنها به کار رفته بود. به همین دلیل ، دیسکهای سخت به طور رایج تا سال 1980 برای میکرو کامپیوتر ها مورد استفاده قرار نگرفت. بعد از 1980 شرکت سی گیت تکنولوژی نوع ST-506 را ساخت که اولین دیسک سخت 5.25 اینچی با ظرفیت 5 مگا بایت بود. در حقیقت در پیکر بندی کارخانه ای (کامپیوتر های شخصی شرکتIBM) با دیسکهای سخت تجهیز نشده بود.

بیشتر دیسکهای سخت میکرو کامپیوتر ها در اوایل سال 1980 تحت نام کارخانه سازنده اشان به فروش نمی رفتند مگر توسط شرکتOEMs آنهم به عنوان یک بخش از دستگاههای جانبی بزرگ ( مانند Corves Disk System و Apple Profile. کامپیوترهای نوع XTشرکت IBM شاما دیسک سخت داخلی بودند. و این روند شرووعی به سمت خرید دیسکهای خام ( حتی توسط سفارشات پستی )شد که به طور مستقیم و بی واسطه به سیستم وصل می شدند. تولید کنندگان دیسکهای سخت شروع به بازار یابی برای مصرف کنندگان ، همانند شرکت OEMs نمودند و در اواسط 1990 ، دیسکهای سخت در هر مغازه جزئی فروشی نیز یافت می شد.

زمانیکه دیسکهای داخلی یکی از گزینه های انتخاب کامپیوتر هتی شخصی شدند ، دیسکهای خارجی همچنان در اپل مکینتاش و دیگر تولید کنندگان مورد استفاده بود. اولین اپل مکینتاش بین سالهای 1984 و 1986 ساخته شد که یک ساختمان کاملاً بسته داشتند و هیچ دیسک سخت داخلی و یا خارجی دیگر را پوشش نمی داد. در سال 1986 اپل یک پورت SCSI در پشت قطعه مزبور افزود که ارتباطات خارجی را امکان پذیر می نمود. درایو هایی که شامل SCSI های خارجی بودند در میکرو کامپیوتر های قدیمی نیز بسیار مورد استفاده قرار می گرفتند مانند سری اپل 2 که به طور وسیعی در سرویسها مورد استفاده بودند.(کاربردی که همچنان نیز مورد توجه است). در اواخر 1990 پورتهای خروجی با سرعت بالا مانند USB و Fire Wire باعث شدند سیستم‌هایی با دسکهای خارجی در انواع کامپیوترهای شخصی بیشتر مورد توجه قرار گیرند به خصوص برای استفاده کنندگان از لپ تاپها ، کاربرهایی که از سیستم عامل لینوکس استفاده می کنند و همچنین کاربرهایی که می خواهند مقدار زیادی اطلاعات را بین دو یا چند منطقه مبادله کنند . بیشتر تولید کنندگان دیسکهای سخت امروزه دیسکها خود را با پورتهای خروجی دار می سازند.

[ویرایش] مشخصات دیسکهای سخت :

ظرفیت دیسک سخت معمولاً بر حسب گیگا بایت بیان می‌شود. هاردهای قدیمی تر که ظرفیت کمتری نیز داشتند بر حسب مگا بایت بیان می شدند. سرعت انتقال اطلاعات در قسمت داخلی در بازه 44.2 مگابایت در ثانیه تا 74.5 مگابایت در ثانیه تغییر می کند و این در حالیست که سرعت انتقال اطلاعات در واحد های خارجی 74.0 مگا بایت در ثانیه تا 111.4 مگا بایت در ثانیه متغییر است. یک دیسک سخت با زمان دسترسی تصادفی در بازه های بین 5 میلی ثانیه تا 15 میلی ثانیه تغییرات دارد.

اندازه فیزیکی یک دیسمک سخت بر حسب اینچ بیان می شود. اکثر هارد درایوها که د رکامپیوتر های شخصی از آنها استفاده می شود حدود 3.5 اینچ عرض دارند و این در حالیست که لپ تاپها و کامپیوتر های قابل حمل حدود 2.5 اینچ عرض دارند. در اوایل سال 2007 کارخانجات تولید هارد، اقدام به فروش SATA و SAS های 2.5 اینچی برای استفاده در کامپیوتر های شخصی و اداری نمودند.

یک سازه رایج که امروزه به طور وسیعی از آن در ساخت اجرا کننده های موسیقی و نوت بوکهااستفاده می شود سازه 1.8 اینچی ATA-7LIF نام دارد که دارای حدود 100 گیگا بایت حافظه ذخیره سازی با توان تلفاتی پایین و خواندن اطلاعات به طور سریع می باشند. سری 1.8 اینچی قبلی که در ظرفیتهای 2-5 گیگا بایتی موجود می باشند مستقیما قابل اتصال به کامپیوترهای شخصی هستند از این دسته سری کوچک‌تر 1 اینچی این سازه ها ساخته شد و طراحی آن بدینگونه بود که در CF های نوع 2 جای گیرد و این سازه همچنین برای انجام ذخیره سازی در وسسایل قابل حمل مثل دوربینهای دیجیتالی مورد استفاده قرار می گرفت. در واقع سازه 1 اینچی یک سازه عملی بود که از میکرو درایوهای شرکت IBM نشات گرفته بودند. اما در حال حاضر ، عموماً فقط سازه یک اینچی نامیده می شوند.و این به دلیل آن است که تولید کنندگان دیگر نیز محصولات مشابهی تولید می کنند. همچنین سری 0.85 اینچی نیز وجود دارد که کارخانه توشیبا آن را برای استفاده در سیستم تلفنهای همراه و کاربردهای مشابه عرضه کرده است. که از این سری محصولات می توان SD/MMC های سازگار با دیسکهای سخت را نام برد که برای کاربردهای ذخیره سازی تصویری تا ظرفیت 4 گیگا بایت بهینه شده اند.

اندازه طراحی نسبت به نوع عملکرد در نام گذلری قطعات بیشتر مد نظر قرار می گیرد. اسامی قطعات بیانگر عرض قطعه می باشد که روی دیسک مندرج شده است . یک درایو 5.25 اینچی دارای عرض وافعی 5.75 اینچ است و یک درایو 3.5 اینچی به عرض 4 و 2.5 اینچی با عرض 2.75 می باشد. یک درایو 1.8 اینچی می تواند اجزای مختلفی داشته باشد که به نوع کاربرد و عوامل ساخت آن بستگی دارد. یک درایو نوع PCMCIA عرض 54 میلی متری دارددر حالیکه درایو ATA-7LIF عرض 2.12 اینچی دارد.

دیسکهای سخت زمانیکه دارای ارتفاعی معادل 3.25 اینچ باشند یک دیسک سخت با ارتفاع کامل نامیده می شوند. و با ارتفاع 1.625 اینچ دارای ارتفاع نیم هستند. یک هارد با ارتفاع کم یا مقطع کوچک ارتفتع حدود 1 اینچ دارد. درایوهای با مقطع خیلی کوچک ارتفاعی حدود 0.75 اینچ ، 0.65 اینچ و 0.4 اینچ و یا 0.37 اینچ دارند.

[ویرایش] پانویس‌ها

  1. http://www.hitachigst.com/hdd/technolo/gmr/gmr.htm
  2. http://anandtech.com/storage/showdoc.aspx?i=2922&p=1 Review of Western Digital’s fastest HDD as of February 2007
  3. The 1999 Disk/Trend Hard Disk Drive Report lists 81 mobile HDDs having rotational speeds ranging from 3,634 to 4,900 RPM with 44 models operating at 4200RPM
  4. Walter, Chip. «Kryder’s Law«, Scientific American, Verlagsgruppe Georg von Holtzbrinck GmbH, 25 July 2005. Retrieved on 2006-10-29. 
  5. http://www.hardwarezone.com/articles/view.php?cid=1&id=1805&pg=2
  6. Hitachi’s 7K1000 Terabyte Hard Drive
  7. Seagate, Samsung Begin to Ship 1TB Desktop Hard Drives
  8. Seagate Elite 47, shipped 12/97 per 1998 Disk/Trend Report – Rigid Disk Drives
  9. Quantum Bigfoot TS, shipped 10/98 per 1999 Disk/Trend Report – Rigid Disk Drives
  10. The Quantum Bigfoot TS used a maximum of 3 platters, other earlier and lower capacity product used up to 4 platters in a 5.25″ HH form factor, e.g. Microscience HH1090 circa 1989.
  11. WD Brings 250 GB HDDs to Notebooks. 070720 tomshardware.com
  12. Toshiba MK1011GAH – World’s First 100 GB 1.8-Inch HDD. 070808 laptoping.com

‎ 

 

Advertisements

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s

%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: