کامپیوتر یکی از درخشان ترین اختراعات بشر است. به لطف فناوری رایانه، مردم قادر به ذخیره و پردازش حجم عظیمی از داده ها، سرعت بخشیدن به سرعت زندگی، انجام محاسبات، خرید آنلاین و دستیابی به بهره وری بی سابقه بوده اند. برای اینکه بتوانید دستگاه را به درستی انتخاب و کار کنید، باید روش های طبقه بندی رایانه ها را بدانید.
درجه بندی کامپیوتری شدن جهان
رایانه را می توان به عنوان هر وسیله الکترونیکی تعریف کرد که داده ها را دریافت و دریافت می کند، آنها را ذخیره و پردازش می کند تا به اطلاعات معنی دار قابل درک برای کاربر تبدیل شود. این تعریف امروزه شامل بسیاری از وسایل مفید و ضروری مانند ساعت، ماشین حساب، تلویزیون، دماسنج، لپ‌تاپ، تلفن همراه و بسیاری دیگر می‌شود.
همه آنها داده ها را دریافت می کنند و با اطلاعات لازم عملیات انجام می دهند. کامپیوتر فقط یک اصطلاح عمومی برای سیستمی است که از دستگاه های زیادی تشکیل شده است. کامپیوترهای زمان های قبل به اندازه یک اتاق بودند و مقدار زیادی برق مصرف می کردند. امروزه پیشرفت های علمی و فناوری اندازه ماشین ها را به حداقل رسانده و آنها را به اندازه کوچک کرده استساعت های کوچک و این محدودیت نیست.
در حال حاضر رایانه ها طبقه بندی می شوند:
- براساس سن؛
- از نظر قدرت و اندازه؛
- بر اساس هدف یا عملکرد؛
- براساس تعداد ریزپردازنده؛
- براساس عدد باینری "BIT";
- براساس حوزه برنامه؛
- براساس تعداد کاربران؛
- طبق طرح‌های پردازش داده؛
- برای سخت افزار و نرم افزار؛
- با توجه به اندازه حافظه کامپیوتر.
پنج نسل کامپیوتر
دستگاه ها بر اساس نسل بر اساس سن گروه بندی می شوند. اینها شامل خودروهای نسل اول، دوم، سوم، چهارم و پنجم می شود.
پنج نسل رایانه در مکانیسم‌های پردازش اطلاعات متفاوت هستند:
- اولین در لوله های خلاء است.
- دوم - در ترانزیستورها.
- سوم - در مدارهای مجتمع.
- چهارم - در تراشه های ریزپردازنده.
- پنجمین در دستگاه های هوشمند با قابلیت هوش مصنوعی است.
کامپیوترهای نسل اول. این نسلی از ماشین‌ها است که بین سال‌های 1946 و 1957 ساخته شده‌اند. این دستگاه ها دارای ویژگی های زیر بودند:
- لوله های خلاء برای اتصال.
- درام های مغناطیسی به عنوان حافظه برای پردازش داده ها.
- سیستم عامل کم.
- فضای نصب زیادی را اشغال می کرد، گاهی اوقات کل اتاق.
- انرژی زیادی مصرف کرد، در عین حال مقدار زیادی انرژی در محیط آزاد کرد که می تواند منجر بهتخریب ماشین آلات.
رایانه های نسل دوم بین سال های 1958 و 1964 وجود داشتند. آنها ویژگی های زیر را داشتند:
- ترانزیستورهای استفاده شده.
- حجم خارجی کمتری از ماشین‌ها در مقایسه با رایانه‌های نسل اول.
- انرژی کمتری مصرف کرد.
- سیستم عامل سریعتر بود.
در طول این نسل، زبان های برنامه نویسی مانند Cobol و Fortran توسعه یافتند و در کارت های پانچ برای ورود و چاپ داده ها استفاده شدند.
کامپیوترهای نسل سوم بین سال‌های 1965 و 1971 وجود داشتند.
ویژگی ها:
- مدارهای مجتمع (ICs) استفاده شده.
- به دلیل استفاده از تراشه کوچکتر بودند.
- حافظه بزرگی برای پردازش داده داشت.
- سرعت پردازش بسیار سریعتر بود.
- فناوری مورد استفاده در این رایانه ها فناوری Small Scale Integration (SSI) است.
فناوری ادغام مقیاس بزرگ LSI
کامپیوترهای نسل چهارم
از سال 1972 تا 1990 تولید شدند. آنها از فناوری یکپارچه سازی در مقیاس بزرگ (LSI) استفاده کردند:
- اندازه حافظه بزرگ.
- سرعت پردازش بالا.
- سایز و قیمت کوچک.
- تولید شده با صفحه کلیدی که به خوبی با سیستم پردازش داده تعامل دارد.
در این مرحله، اینترنت تکامل سریعی داشته است.
پیشرفت‌های دیگری که انجام شد شامل معرفی یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) و یک ماوس بود. علاوه بر رابط کاربری گرافیکی، این نوع کامپیوتر از چنین رابط کاربری نیز استفاده می کندرابط های کاربری:
- زبان طبیعی؛
- Q&A;
- خط فرمان (CLI);
- پر کردن فرم ها.
ایجاد رایانه چهارم توسط ریزپردازنده Intel C4004 آغاز شد، پس از آنکه سازندگان شروع به ادغام این ریزتراشه‌ها در طراحی‌های جدید خود کردند.
در سال 1981، International Business Machine اولین رایانه خانگی خود را به نام IBM PC معرفی کرد.
تفاوت عملکردی بین رایانه ها
طبقه‌بندی رایانه‌ها بر اساس هدف یا عملکرد به دو دسته کلی و ماشین‌های هدف ویژه تقسیم می‌شود. اولی خیلی از مشکلات را حل می کند. گفته می شود که آنها چند منظوره هستند زیرا طیف گسترده ای از وظایف را انجام می دهند. نمونه‌هایی از رایانه‌های عمومی شامل رایانه‌های رومیزی و لپ‌تاپ‌ها هستند.
کامپیوترهای ویژه فقط مشکلات خاصی را حل می کنند. آنها برای انجام وظایف منحصراً خاص طراحی شده اند. نمونه‌هایی از رایانه‌های هدف خاص ممکن است شامل ماشین‌حساب و شمارنده پول باشد.
طرح‌های پردازش داده
طبقه بندی رایانه ها بر اساس پردازش داده ها. بسته به طرح‌های پردازش داده‌ها، دستگاه‌ها به آنالوگ، دیجیتال یا هیبریدی تقسیم می‌شوند.
کامپیوترهای آنالوگ بر اساس اصل اندازه گیری کار می کنند که در آن اندازه گیری ها به داده تبدیل می شوند. دستگاه های آنالوگ مدرن معمولاً از پارامترهای الکتریکی مانند ولتاژ، مقاومت یا جریان برای نمایش مقادیر پردازش شده استفاده می کنند. چنین کامپیوترهاییارتباط مستقیمی با اعداد ندارند. آنها کمیت های فیزیکی پیوسته را اندازه می گیرند.
کامپیوترهای دیجیتالی آنهایی هستند که با اطلاعات اعم از عددی یا غیر آن به شکل دیجیتالی نمایش داده شده کار می کنند. چنین دستگاه هایی داده ها را در مقادیر دیجیتال (در 0 و 1 ثانیه) پردازش می کنند و نتایج را با دقت و سرعت بیشتری ارائه می دهند.
دستگاه های هیبریدی شامل عملکرد اندازه گیری یک کامپیوتر آنالوگ و عملکرد شمارش یک دستگاه دیجیتال است. این ماشین‌ها از اجزای آنالوگ برای اهداف محاسباتی و از دستگاه‌های ذخیره‌سازی دیجیتال برای ذخیره‌سازی استفاده می‌کنند.
طبقه بندی رایانه ها بر اساس قدرت و اندازه
کامپیوترها در اندازه های مختلف موجود هستند و به دلیل همین تفاوت ها، کارهای مختلفی را با ظرفیت های مختلف انجام می دهند.
طبقه بندی حافظه رایانه بر اساس نوع:
- ریزکامپیوترها.
- مینی کامپیوترها.
- سوپرکامپیوترها.
- Mainframes.
- رایانه های همراه.
ریز کامپیوترها. آنها کوچکتر و ارزانتر از مین فریم و سوپرکامپیوترها هستند، اما کارایی کمتری نیز دارند. برای مثال، رایانه‌های شخصی (رایانه‌های شخصی) و دستگاه‌های رومیزی.
مینی کامپیوترها. اینها کامپیوترهایی با اندازه متوسط هستند که قیمت کمتری نسبت به رایانه های بزرگ و سوپرکامپیوتر دارند. به عنوان مثال، ماشین های میان رده IBM.
دستگاه های تلفن همراه. طبقه بندی رایانه های شخصی عبارتند از: لپ تاپ ها و نت بوک های با اندازه متوسط که در حین کار روی پای کاربر قرار می گیرند، دستگاه های دستی کوچکتر که می توان آنها را با دست نگه داشت -تلفن های همراه، ماشین حساب و دستیارهای دیجیتال شخصی (PDA).
کامپیوترهای اصلی. اینها سیستم های کامپیوتری بسیار گران قیمتی هستند. آنها داده ها را سریعتر پردازش می کنند و از ابررایانه ها ارزان تر هستند.
ابر رایانه ها. ماشین های سریعتر بسیار گران هستند زیرا محاسبات ریاضی زیادی را انجام می دهند. آنها برای پردازش مقادیر بسیار زیادی داده استفاده می شوند.
سریعترین و قدرتمندترین ابرکامپیوتر بسیار گران است و برای برنامه های تخصصی که نیاز به محاسبات ریاضی عظیمی مانند پیش بینی آب و هوا دارند استفاده می شود. سایر کاربردهای ابر محاسبات شامل گرافیک حرکتی، محاسبات دینامیک سیالات، تحقیقات انرژی هسته ای و اکتشاف نفت است.
تفاوت اصلی بین یک سوپرکامپیوتر و یک پردازنده مرکزی این است که اولی تمام توان خود را به چند کار خاص هدایت می کند، در حالی که رایانه های اصلی از قدرت خود برای اجرای همزمان بسیاری از برنامه ها استفاده می کنند. یک رایانه مرکزی بسیار بزرگ و گران است و قادر است صدها یا حتی هزاران کاربر را به طور همزمان پشتیبانی کند.
در سلسله مراتبی که با یک ریزپردازنده ساده شروع می‌شود، مانند ساعت‌ها در پایین و سوپرکامپیوترها در بالای فهرست، مین‌فریم‌ها درست زیر ابررایانه‌ها قرار دارند. به یک معنا، مین‌فریم‌ها قدرتمندتر از سوپرکامپیوترها هستند، زیرا از بسیاری از کاربران همزمان پشتیبانی می‌کنند، اما ابررایانه‌ها می‌توانندیک برنامه را سریعتر از مین فریم اجرا کنید.
میکروکامپیوتر کوچکترین سیستم پردازش با هدف عمومی است. کامپیوتر قدیمی‌تر یک پردازنده 8 بیتی با 3.7 مگابایت و پردازنده 64 بیتی فعلی با 4.66 گیگابایت راه‌اندازی کرد.
چنین دستگاه هایی را می توان به دو نوع تقسیم کرد:
- دستگاه های رومیزی.
- مکانیسم های قابل حمل.
تفاوت این است که می توان از گزینه های قابل حمل در هنگام سفر استفاده کرد در حالی که رایانه های رومیزی قابل حمل نیستند.
سازماندهی بر اساس تعداد ریزپردازنده
بر اساس تعداد ریزپردازنده ها، رایانه ها را می توان به:
تقسیم کرد
- متوالی.
- موازی.
رایانه های سریال - هر کاری که روی چنین دستگاه هایی انجام می شود فقط توسط میکرو کامپیوتر انجام می شود. اکثر این دستگاه‌ها رایانه‌های متوالی هستند، جایی که هر کار، یک دستورالعمل متوالی را از ابتدا تا انتها تکمیل می‌کند.
کامپیوترهای موازی نسبتا سریع هستند. انواع جدید ماشین هایی که از تعداد زیادی پردازنده استفاده می کنند. پردازنده ها به طور مستقل وظایف مختلفی را انجام می دهند و در عین حال سرعت برنامه های پیچیده را افزایش می دهند. کامپیوترهای موازی با هزینه بسیار کمتر با سرعت ابرکامپیوترها مطابقت دارند.
جدایی بیت
این طبقه بندی کامپیوترها بر اساس طول کلمه است. رقم باینری BIT نامیده می شود. کلمه مجموعه ای از بیت ها است که ثابت استبرای کامپیوتر تعداد بیت ها در یک کلمه (یا طول کلمه) نمایش همه کاراکترهای آن بیت ها را تعیین می کند. طول کلمات از 16 تا 64 بیت در اکثر رایانه‌های مدرن متغیر است.
یک رقم باینری یا بیت کوچکترین واحد اطلاعات در یک کامپیوتر است. برای ذخیره اطلاعات و تنظیم روی true/false یا روشن/خاموش استفاده می شود. یک بیت جداگانه دارای مقدار 0 یا 1 است که معمولاً برای ذخیره داده ها و پیاده سازی دستورالعمل ها در گروه های بایت استفاده می شود. یک کامپیوتر اغلب بر اساس تعداد بیت هایی که می تواند در یک زمان پردازش کند، یا تعداد بیت های موجود در یک آدرس حافظه طبقه بندی می شود.
بسیاری از سیستم ها از چهار بایت هشت بیتی برای تشکیل یک کلمه 32 بیتی استفاده می کنند. مقدار یک بیت معمولاً بالاتر یا کمتر از یک سطح اختصاصی بار الکتریکی روی یک خازن در داخل یک ماژول حافظه ذخیره می شود. برای دستگاه هایی که از منطق مثبت استفاده می کنند، مقدار 1 (درست یا زیاد) یک ولتاژ مثبت نسبت به زمین الکتریکی است و مقدار 0 (کاذب یا کم) 0 است.
نوع شناسی بر اساس منطقه برنامه و کاربران
طبقه بندی رایانه ها در دنیای مدرن به کاربرد و اهداف آنها بستگی دارد. همچنین تعداد کاربرانی که از ماشین ها در کار خود استفاده خواهند کرد. دستگاه ها بر اساس برنامه طبقه بندی می شوند:
- وسایل نقلیه با هدف ویژه.
- کامپیوترهای همه منظوره.
اولی فقط برای برآورده کردن الزامات یک کار یا برنامه خاص طراحی شده است. دستورالعمل ها،مورد نیاز برای انجام یک کار خاص به طور دائم در حافظه داخلی ذخیره می شود تا بتواند یک کار را با یک فرمان انجام دهد. این کامپیوتر هیچ گزینه اضافی ندارد و بنابراین ارزانتر است.
کامپیوترهای عمومی برای رفع نیازهای بسیاری از برنامه های کاربردی طراحی شده اند. در این ماشین ها، دستورالعمل های مورد نیاز برای انجام یک کار خاص به طور دائم به حافظه داخلی متصل می شوند. هنگامی که یک کار تکمیل می شود، دستورالعمل های مربوط به کار دیگر را می توان برای پردازش در حافظه داخلی بارگذاری کرد. از این دستگاه همه منظوره می توان برای تهیه حقوق و دستمزد، مدیریت موجودی، گزارش فروش و غیره استفاده کرد.
طبقه بندی رایانه های شخصی بسته به تعداد کاربران:
- حالت تک کاربر - فقط یک کاربر می تواند در هر زمان از منبع استفاده کند.
- حالت چند کاربر - هر زمان که بخواهید یک رایانه را با چند کاربر به اشتراک گذاشته است.
شبکه کامپیوتری - چندین ماشین مستقل به هم پیوسته که توسط بسیاری از کاربران در هر زمان استفاده می شود.
مشخصات سفت‌افزار
سخت افزار اجزای فیزیکی هستند که یک سیستم کامپیوتری را تشکیل می دهند. طبقه‌بندی نرم‌افزار رایانه شخصی نرم‌افزار و داده‌های مرتبط را برای سخت‌افزار رایانه تقسیم می‌کند.
سخت افزار و نرم افزار رابطه همزیستی دارند، به این معنی که بدون نرم افزار رایانه شخصیبسیار محدود، و بدون سخت افزار، نرم افزار به هیچ وجه کار نخواهد کرد. آنها برای تحقق پتانسیل خود به یکدیگر نیاز دارند.
طبقه بندی نرم افزارهای رایانه ای:
- سیستم عامل نرم افزاری است که به کاربر اجازه می دهد تا سخت افزار را بدون پرداختن به پیچیدگی آن کنترل کند.
- برنامه های کاربردی - انجام وظایف خاص مربوط به مدیریت تجهیزات. طبقه بندی نرم افزارهای کامپیوتری بر اساس این نوع شامل برنامه های فشرده سازی، فرمت کننده ها، یکپارچه سازی ها و سایر ابزارهای مدیریت دیسک است.
- برنامه های کتابخانه ای مجموعه ای از روتین های رایج هستند. در یک سیستم ویندوز، آنها معمولا پسوند فایل DLL را دارند و اغلب به عنوان کتابخانه های زمان اجرا نامیده می شوند.
- مترجمان - صرف نظر از زبان یا نوع زبانی که کاربر برای نوشتن برنامه ها استفاده می کند، آنها باید در کد ماشین باشند تا توسط رایانه شناسایی و اجرا شوند.
- نرم افزار کاربردی معمولاً برای کارهایی استفاده می شود که با دنیای خارج از دستگاه ارتباط دارند.
دسته‌بندی دستگاه‌های رایانه‌ای، رایانه‌ها را بر اساس انواع سخت‌افزار دسته‌بندی می‌کند، مانند هارد دیسکی که به طور فیزیکی به رایانه متصل است، هر چیزی که می‌توان آن را به صورت فیزیکی لمس کرد. سی دی، مانیتور، چاپگر و کارت گرافیک همگی نمونه هایی از سخت افزار کامپیوتر هستند. بدون هیچ سخت افزاری، کامپیوتر کار نخواهد کرد و نرم افزار کار نخواهد کرد.
سخت افزار و نرم افزارنرم افزار با یکدیگر تعامل دارند: نرم افزار به سخت افزار می گوید که چه وظایفی باید انجام دهد.
طبقه بندی تأمین رایانه بر اساس نوع دستگاه:
- دستگاه های ورودی؛
- ذخیره‌سازی;
- پردازش;
- مدیریت؛
- خارج شد.
ویژگی حافظه رایانه
حافظه رایانه مانند مغز انسان است که برای ذخیره داده ها و دستورالعمل ها استفاده می شود. حافظه کامپیوتر به سلول های بسیار کوچک تقسیم می شود. هر کدام از این مکان‌ها دارای یک مکان منحصر به فرد هستند، هر مکان دارای یک آدرس دائمی است که از 0 تا 65535 متغیر است.
کامپیوترها عمدتاً از سه نوع حافظه استفاده می کنند:
- حافظه کش یک حافظه پرسرعت است که سرعت پردازنده را افزایش می دهد. به عنوان یک بافر بین پردازنده و حافظه اصلی عمل می کند. داده ها و فایل های برنامه ای که به طور منظم استفاده می شوند و توسط CPU استفاده می شوند در حافظه کش ذخیره می شوند. CPU می تواند در صورت نیاز به داده ها دسترسی داشته باشد. هنگامی که سیستم عامل شروع به کار می کند، برخی از فایل ها و داده های مهم را از دیسک به حافظه کش منتقل می کند، جایی که پردازنده می تواند به راحتی به آنها دسترسی داشته باشد.
- حافظه اولیه (حافظه اصلی). حافظه اصلی شامل تمام فایل ها و داده ها یا دستورالعمل هایی است که رایانه روی آنها اجرا می شود. هنگامی که کامپیوتر خاموش است، داده های ذخیره شده در حافظه اصلی برای همیشه از بین می روند. ظرفیت این منبع محدود است. دستگاه نیمه هادی در حافظه اولیه استفاده می شود که کندتر از یک ثبات است. دو زیرمجموعه اصلیحافظه - RAM و ROM.
- حافظه ثانویه. ما آن را خارجی می دانیم. کندتر از حافظه اصلی است. یک منبع برای ذخیره دائمی داده ها و اطلاعات استفاده می شود. پردازنده از طریق برخی روال های ورودی/خروجی به داده های حافظه ثانویه دسترسی پیدا می کند. محتویات سلول های حافظه ثانویه ابتدا به حافظه اصلی منتقل می شود و سپس CPU می تواند به آن دسترسی داشته باشد. نمونه ای از حافظه اضافی: DVD، دیسک، CD-ROM، و غیره.
پس از خواندن این اطلاعات، پاسخ به سؤال برای طبقه بندی رایانه ها برای کاربر آسان خواهد بود.
نسل پنجم رایانه ها: حال و آینده
کامپیوترهای نسل پنجم بر اساس پیشرفت فناوری به دست آمده در نسل های قبلی دستگاه ها ساخته شده اند. اجرای آنها برای بهبود تعامل بین افراد و ماشین ها با استفاده از هوش انسانی و پایگاه های داده انباشته شده از آغاز عصر دیجیتال برنامه ریزی شده است. بسیاری از این پروژه ها در حال حاضر در حال اجرا هستند، در حالی که بقیه هنوز در حال توسعه هستند.
طبقه بندی رایانه های مدرن برای دستگاه های نسل پنجم، سیستمی است که آغازی دارد اما پایانی ندارد، زیرا دستگاه های این گروه هنوز در حال توسعه و اختراع هستند. توسعه آنها در دهه 1990 آغاز شد و تا امروز ادامه دارد. آنها از فناوری در یکپارچه سازی در مقیاس بزرگ (VLSI) استفاده می کنند.
پیشگامان شتاب هوش مصنوعی گوگل، آمازون، مایکروسافت، اپل، فیسبوک و تسلا هستند. نتایج اولیه از قبل در smart قابل مشاهده استدستگاه‌های خانگی که برای خودکارسازی و ادغام فعالیت‌ها در سیستم پشتیبانی زندگی در خانه طراحی شده‌اند.
