مفاهیم پایه فناوری اطلاعات

مشخصات کتاب

بِسْمِ اَللّهِ اَلرَّحْمنِ اَلرَّحِیمِ

الّلهُمَّ صَلِّ عَلَی مُحَمَّدٍ وَ آلِ مُحَمَّدٍ وَ عَجِّلْ فَرَجَهُمْ

رشتۀ تولید کننده و توسعه دهنده

پایگاه های اینترنتی (مشترک در کلیه رشته ها)

گروه برق و رایانه

شاخۀ کاردانش

پایۀ دهم دورۀ دوم متوسط

شابک 3 - 3549 - 05 - 964 - 978 ISBN 978-964-05-3549-3

نام کتاب: مفاهیم پایه فناوری اطلاعات - 310183

پدید آورنده: سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی

مدیریت برنامه ریزی درسی و تألیف: دفتر تألیف کتاب های درسی فنی و حرفه ای و کاردانش

شناسه افزوده برنامه ریزی و تألیف: مجتبی انصاری پور، حسن جعفریه، لیلا سعید و بیتا رهنمای زربیجاری (اعضای شورای برنامه ریزی) ليلا تشکری کورایم (مؤلف) - آزاده حق روستا (برنامه ریزی و هماهنگی تألیف)

مدیریت آماده سازی هنری: ادارۀ کل نظارت بر نشر و توزیع مواد آموزشی

شناسه افزوده آماده سازی: جواد صفری (مدیر هنری - رضوان جهانی (صفحه آرا)

نشانی سازمان: تهران: خیابان ایران شهر شمالی - ساختمان شمارۀ 4 آموزش و پرورش (شهید موسوی) تلفن: 9 - 88831161، دور نگار: 88309266، کد پستی: 1584747359

وب سایت: www.chap.sch.ir و www.irtextbook.ir

ویراستار دیجیتال: زهرا سوسنی

اشاره

وزارت آموزش و پرورش

سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی

نام کتاب: مفاهیم پایه فناوری اطلاعات - 310183

پدید آورنده: سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی

مدیریت برنامه ریزی درسی و تألیف: دفتر تألیف کتاب های درسی فنی و حرفه ای و کاردانش

شناسه افزوده برنامه ریزی و تألیف: مجتبی انصاری پور، حسن جعفریه، لیلا سعید و بیتا رهنمای زربیجاری (اعضای شورای برنامه ریزی) ليلا تشکری کورایم (مؤلف) - آزاده حق روستا (برنامه ریزی و هماهنگی تألیف)

مدیریت آماده سازی هنری: ادارۀ کل نظارت بر نشر و توزیع مواد آموزشی

شناسه افزوده آماده سازی: جواد صفری (مدیر هنری - رضوان جهانی (صفحه آرا)

نشانی سازمان: تهران: خیابان ایران شهر شمالی - ساختمان شمارۀ 4 آموزش و پرورش (شهید موسوی) تلفن: 9 - 88831161، دور نگار: 88309266، کد پستی: 1584747359

وب سایت: www.chap.sch.ir و www.irtextbook.ir

ناشر: شرکت چاپ و نشر کتاب های درسی ایران: تهران - کیلو متر 17 جادۀ مخصوص کرج - خیابان 61 (دارو پخش) تلفن: 5 - 44985161 دور نگار: 44985160، صندوق پستی: 139 - 37515

چاپ خانه: شرکت چاپ و نشر کتاب های درسی ایران «سهامی خاص»

سال انتشار و نوبت چاپ: چاپ اول 1403

کلیه حقوق مادی و معنوی این کتاب متعلق به سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی وزارت آموزش و پرورش است و هرگونه استفاده از کتاب و اجزای آن به صورت چاپی و الکترونیکی و ارائه در پایگاه های مجازی، نمایش، اقتباس، تلخیص، تبدیل، ترجمه، عکس برداری، نقاشی، تهیه فیلم و تکثیر به هر شکل و نوع بدون کسب مجوز از این سازمان ممنوع است و متخلفان تحت پیگرد قانونی قرار می گیرند.

شابک 3 - 3549 - 05 - 964 - 978 ISBN 978-964-05-3549-3

اگر یک ملتی نخواهد آسیب ببیند باید این ملت اوّلاً با هم متحد باشد، و ثانیاً در هر کاری که اشتغال دارد آن را خوب انجام بدهد. امروز کشور محتاج به کار است. باید کار کنیم تا خودکفا باشیم. بلکه ان شاء الله صادرات هم داشته باشیم. شما برادر ها الان عبادتتان این است که کار بکنید؛ این عبادت است. امام خمینی «قُدِّسَ سِرُّهُ»

فهرست

فصل 1: مفاهیم اولیه رایانه...1

مقدمه...2

1-1- تعریف رایانه...2

1-2- سیستم و سیستم های رایانه ای...2

1-3- مفاهیم پایه رایانه...3

1-4- اجزای مختلف رایانه...4

1-5- دسته بندی رایانه ها...4

1-6- ساختار عمومی یک رایانه شخصی...6

1-7- معرفی اجزای سخت افزاری رایانه...8

1-8- فناوری اطلاعات و ارتباطات...9

فصل 2: آشنایی با واحد ورودی...15

مقدمه...16

2-1- دستگاه های ورودی CInput Devicel...16

فصل 3: واحد خروجی...23

1-3- واحد خروجی (out put unil)...24

3-2- دستگاه های ورودی - خروجی...27

فصل 4: واحد حافظه...31

مقدمه...32

4-1- واحد حافظه Memory unit)...33

4-2- معرفی رسانه های ذخیره سازی...34

4-3- حافظه اصلی (اولیه / درونی)...35

4-4- حافظه جانبی...37

4-5- مفهوم پارتیشن، رادیو، شیار، قطاع و خوشه...40

4-6- واحد پردازش مرکزی...42

فصل 5: برد اصلی رایانه...47

مقدمه...48

5-1- برد اصلی...48

5-2- متصل کننده های VSB...58

فصل 6: آداپتور های ورودی / خروجی...63

مقدمه...64

6-1- مفهوم راه انداز...64

6-2- کارت گرافیک...64

6-3- کارت تلویزیون...66

6-4- کارت ویدیو...66

6-5- کارت صدا...66

6-6- مودم...68

6-7- کارت شبکه...70

6-8- معیار های انتخاب رایانه بر اساس نیاز کاربر...71

6-9- معیار های مهم انتخاب قطعات رایانه...72

فصل 7: نرم افزار های رایانه ای...83

مقدمه...84

7-1- نرم افزار...84

7-2- انواع نرم افزار...84

7-3- زبان های برنامه نویسی و انواع آن...88

7-4- انواع حوزه های مختلف برنامه نویسی بر اساس پلتفرم...89

7-5- مراحل تولید یک نرم افزار سفارشی...90

فصل 8: شبکه های رایانه و امنیت اطلاعات...59

مقدمه...96

8-1- مفهوم شبکه های رایانه ای...96

8-2- انواع شبکه های رایانه ای از نظر وسعت اجتماعی...97

8-3- آشنایی با سرویس دهنده ها و سرویس گیرنده ها...98

8-4- انواع شبکه های رایانه ای از نظر پیاده سازی...99

8-5- هم بندی شبکه...99

8-6- شبکه های اینترانت...100

8-7- شبکه های اکسترانت...100

8-8- شبکۀ جهانی اینترنت...100

8-9- برخی از کاربرد های اینترنت...100

8-10- مفهوم شبکه تلفنی...102

8-11- مفهوم آنالوک، دیجیتال و نرخ انتقال...103

فصل 9: امنیت اطلاعات...109

مقدمه...110

9-1- امنیت اطلاعات و حفظ آن...110

9-2- اهداف اصلی امنیت اطلاعات...110

9-3- ابزار های تشخیص هویت...111

9-4- مفهوم بد افزار ها...112

9-5- پشتیبان گیری...115

9-6- روش رمز گذاری اطلاعات...115

9-7- قانون حفاظت از اطلاعات عمومی...117

9-8- قانون حق نشر...118

9-9- توافق نامه مجوز کاربر نهایی...119

9-10- قانون مجوز همگانی (GPL)...119

9-11- قانون مجوز همگانی (LCPL)...120

فصل 10: قانون کار...125

مقدمه...126

10-1- قانون کار...126

سخنی با هنرجویان و هنر آموزان عزیز

شرایط در حال تغییر دنیای کار در مشاغل گوناگون، توسعه فناوری ها و تحقق توسعه پایدار، ما را بر آن داشت تا برنامه های درسی و محتوای کتاب درسی را در ادامه تغییرات پایه های قبلی بر اساس نیاز کشور و مطابق با رویکرد سند تحول بنیادین آموزش و پرورش و برنامۀ درسی ملی جمهوری اسلامی ایران در نظام جدید آموزشی باز طراحی و تألیف کنیم. مهم ترین تغییر در کتاب ها به روز رسانی و تطبیق محتوای کتاب با آخرین دستاورد های دنیای فناوری و بازار کار می باشد.

بر این اساس دفتر تألیف کتاب های درسی فنی و حرفه ای و کار دانش مبتنی بر اسناد بالا دستی و با مشارکت متخصصان برنامه ریزی درسی و خبرگان مجموعه اسناد برنامه ریزی درسی رشته های شاخه فنی و حرفه ای و کار دانش. را تدوین نموده اند که مرجع اصلی و راهنمای تألیف کتاب درسی هر رشته است. کتاب حاضر مطابق با آخرین تغییرات استاندارد های مهارت رایانه ای سازمان آموزش و فنی و حرفه ای وزارت کار و امور اجتماعی با عنایت به تغییرات حوزه معرفتی علم رایانه، باز نگری و تجدید نظر شده است.

این کتاب حتی المقدور به صورت خود آموز سازماندهی شده است و تلاش بر این است که به همراه مثال ها، تمرین های عملی و کاربردی برای کار های کارگاهی به انضمام سؤالات کاربردی و عملکردی باشد.

رعایت نکات ایمنی، بهداشتی و حفاظتی از اصول انجام کار است لذا توصیه می شود هنر آموزان و هنرجویان عزیز در خصوص رعایت مواردی که در کتاب آمده است، در انجام کار ها جدی بگیرند.

امیدواریم با تلاش و کوشش هنر جویان عزیز و هدایت هنر آموزان گرامی، گام های مؤثر تری در جهت سر بلندی و استقلال کشور و پیشرفت اجتماعی و اقتصادی و تربیت مؤثر و شایسته جوانان برومند میهن اسلامی برداشته شود.

دفتر تألیف کتاب های درسی فنی و حرفه ای و کاردانش

فصل 1: مفاهیم اولیه رایانه

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

مفاهیم اصلی در علوم رایانه را بیان کند.

انواع رایانه ها را بر اساس قدرت پردازش و کاربرد آن ها بیان کند.

ساختمان رایانه و اجزای آن را شرح دهد.

مقدمه

اشاره

در عصر حاضر، رایانه نقش زیادی در ابعاد مختلف زندگی انسان از جمله: آموزش، کار و کسب، سرگرمی و... پیدا کرده است. رایانه و فناوری های نو ظهور آن، افزایش روز افزون اطلاعات، مشاغل و کسب و کار های مختلف پدید آمده در این حوزه، اقتصاد جهانی را تحت تأثیر قرار داده است. سرعت و حفظ کیفیت انجام کار ها سبب شده است که استفاده از رایانه ها اجتناب ناپذیر باشد.

1-1- تعریف رایانه

رایانه دستگاهی است که از اجزای الکترونیکی و الکترو مکانیکی تشکیل شده است و بر اساس مجموعه دستوراتی به نام برنامه کار می کند. برنامه داده ها را دریافت نموده و پس از پردازش آن ها را به اطلاعات قابل بهره برداری شامل اعداد، متن، تصویر، صدا، فیلم یا سیگنال های الکترونیکی تبدیل می کند.

1-2- سیستم (System) و سیستم های رایانه ای

سیستم مجموعه ای از اجزای مختلف است که برای رسیدن به یک یا چند هدف با یک دیگر در ارتباط و تعامل هستند. سیستم ها داده ها را به عنوان ورودی می پذیرند و با انجام عملکرد معینی بر روی آن ها، اطلاعات قابل ارائه ای به عنوان خروجی ارائه می دهند؛ از این رو رایانه نیز نوعی سیستم محسوب می شود. بنا بر این، اساس کار هر سیستم به صورت زیر دسته بندی می شود: (شکل 1- 1)

1- ورود داده های مورد نیاز

2- انجام عملیات مورد نظر روی داده ها

3- خروج نتیجه

عکس

شكل 1-1- بخش های اصلی یک سیستم

مثلاً: سیستم کارخانه از واحد خرید، واحد تولید، واحد فروش تشکیل شده است.

1-3- مفاهیم پایه رایانه

برای آشنایی بیش تر با رایانه و چگونگی کار کرد آن لازم است با برخی از مفاهیم پایه در رایانه آشنا شوید.

1-3-1- داده (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، علائم وارد رایانه شده و طی فرایندی در حافظه رایانه به صورت صفر و یک ذخیره می شوند تا عملیات خاصی روی آن ها انجام شود.

1-3-2- پردازش (Process)

تعریف پردازش: به مجموعه عملیاتی که روی داده ها صورت می گیرد تا نتیجه مطلوب حاصل شود، پردازش گفته می شود.

یادداشت: بر روی داده های دریافت شده عملیاتی مثل: مرتب سازی، جستجو، محاسبات و... انجام می شود که به آن ها پردازش گفته می شود.

1-3-3- اطلاعات (Information)

داده ها پس از پردازش تبدیل به اطلاعات می شوند. در واقع خروجی هر سیستم رایانه ای به صورت اطلاعات قابل نمایش می باشد.

1-3-4- دانش (Knowledge)

یک گام پس از اطلاعات دانش حاصل می شود. دانش؛ درک، آگاهی یا شناختی است که در خلال مطالعه، تحقیق، مشاهده یا تجربه و در طول زمان به دست می آید.

داده ها با پردازش در رایانه به اطلاعات تبدیل می شوند که این اطلاعات برای همه یکسان است؛ اما برداشت و استفاده ای که از این دانش اطلاعات می شود، همان دانشی است که تولید می شود. بنا بر این دانش متکی به

عکس

شکل 2-1- بخش های اصلی یک سیستم رایانه ای

واحد ورودی: این بخش از دستگاه ها و تجهیزاتی تشکیل شده است که به کمک آن ها داده ها وارد رایانه می شود.

واحد پردازش مرکزی: در این بخش داده ها مورد تجزیه و تحلیل و پردازش قرار می گیرند.

واحد خروجی: در این بخش نتایج حاصل از پردازش نمایش داده می شود.

1-4- اجزای مختلف رایانه

هر رایانه از دو جزء اصلی سخت افزار و نرم افزار تشکیل شده است بدون هماهنگی این دو بخش، هیچ رایانه ای قادر به کار کردن نمی باشد.

سخت افزار (Hardware): به اجزای فیزیکی و قابل لمس رایانه، سخت افزار گفته می شود. سخت افزار رایانه مجموعه ای از قطعات و مدارات الکترونیکی و الکترو مکانیکی است.

نرم افزار (Software): به برنامه ها و دستور العمل هایی که جهت ارتباط با رایانه و استفاده از آن به کار می روند، نرم افزار گفته می شود. هر نرم افزار جهت کار مشخصی تولید می شود و توسط افرادی که در آن زمینه فعالیت می کنند، استفاده می شود. مثلا نرم افزار های گرافیکی توسط طراحان و گرافیست ها جهت ایجاد تصاویر گرافیکی مورد استفاده قرار می گیرد.

تحقیق: در مورد میان افزار (firmware) تحقیق کنید.

1-5- دسته بندی رایانه ها

رایانه ها از لحاظ قدرت پردازش، بزرگی و سرعت، به چهار دسته تقسیم می شوند:

1-5-1- ابر رایانه (Super Computer)

ابر رایانه ها، رایانه های بزرگی هستند که دارای قدرت پردازش فوق العاده زیادی می باشند. این رایانه ها اغلب در پروژه های بسیار بزرگ علمی و تحقیقاتی به عنوان سرویس دهنده استفاده می شوند. اولین ابر رایانه ایران در سال 1380 به وسیلۀ محققان مرکز تحقیقات پردازش های فوق سریع دانشگاه صنعتی امیر کبیر به بهره برداری رسید. (شکل 3-1)

1-5-2- رایانه های بزرگ (Mainframe Computer)

این دسته از رایانه ها در مراکز تجاری بزرگ، دانشگاه ها و برخی از مراکز دولتی که تنوع کار و حجم محاسباتی بسیار زیادی دارند استفاده می شوند. هزاران رایانه به طور هم زمان می توانند به این رایانه ها متصل شده و از آن سرویس دریافت کنند. (شکل 4-1)

عکس

شکل 3-1

عکس

شکل 4-1

1-5-3- رایانه های کوچک (Mini Computer)

از رایانه های کوچک در مراکز تجاری، دانشگاه ها و برخی از مراکز دولتی که حجم محاسباتی متوسطی دارند استفاده می شود. (شکل 5-1)

1-5-4- ریز رایانه ها (Micro Computer)

ریز رایانه ها، رایانه هایی هستند که در مقیاس کوچک تری نسبت به رایانه های قبلی ساخته شده اند. با این که این رایانه های نسبت به رایانه های قبلی کم مصرف ترند ولی بسیار کاربردی و پر مصرف می باشند. ریز رایانه ها از لحاظ ظاهر، اندازه و قدرت پردازشی به چند دسته تقسیم می شوند که به برخی از آن ها اشاره خواهیم کرد.

1-5-4-1- رایانه های رومیزی (Desktop Computer): این رایانه ها در محل ثابتی (روی میز) قابل استفاده بوده و اغلب دارای کاربرد های خانگی، شخصی و اداری می باشند. منبع تغذیه انرژی آن ها برق شهری متناوب است. به برخی از مدل های این رایانه ها که بیش تر در منازل از آن ها استفاده می شود رایانه های شخصی ⁽¹⁾(PC) گفته می شود.

1-5-4-2- رایانه های روپایی و کیفی (Laptop, Notebook): این نوع از رایانه ها به شکل یک کیف کوچک قابل حمل هستند که هم با برق شهر و هم با باطری کار می کنند. نوع سبک تر این رایانه ها را Notebook می گویند. رایانه های رو پایی به طور کلی دارای همان اجزایی هستند که در یک رایانه رو میزی وجود دارد با این تفاوت که تا حد ممکن از وزن و اندازه آن ها کاسته شده است.

1-5-4-3- گوشی های هوشمند (SmartPhone): گوشی هوشمند یکی از مهم ترین ابزار ارتباطی برای هر فرد می باشد که علاوه بر امکان برقراری تماس تلفنی امکانات بسیار زیادی از جمله: دسترسی به اینترنت، سازماندهی اطلاعات تماس، ارسال نامه های الکترونیکی و پیام های متنی، انجام بازی های آنلاین، برقراری ارتباط از راه دور و... را برای کاربران فراهم می نماید.

1-5-4-4- تبلت یا لوح رایانه (Tablet PC): لوح رایانه، یک تلفن همراه بزرگ است که دارای یک صفحه نمایش بزرگ و لمسی می باشد.

1-5-4-5- رایانه های پوشیدنی (Wearable Computer): این دسته از رایانه ها که اغلب در قالب عینک، کلاه و لباس طراحی شده اند، طوری که افراد آن را می پوشند و بدون کمک از دست قادر به انجام کار های روزمره خود مثل: گشت و گذار در اینترنت، چک کردن ایمیل، پخش موزیک و... می باشند.

فعالیت: با توجه به تعاریف دسته بندی ریز رایانه ها، حدس بزنید اشکال جدول 1-1 جزء کدام دسته از ریز رایانه ها تقسیم بندی می شوند.

عکس

جدول 1-1

1-6- ساختار عمومی یک رایانه شخصی

در یک نگاه کلی وقتی به یک رایانه رو میزی نگاه می کنید، اجزای سخت افزاری زیر مشاهده می شود. (شکل 6-1)

عکس

شکل 6-1

1-6-1- جعبه رایانه (Case)

Case جعبه ای است که مادربرد، منبع تغذیه و یک سری از قطعات اصلی دیگر را در خود جا می دهد و مانند کمدی از این قطعات در برابر حوادث، گرد و خاک، تشعشعات الکترو مغناطیس محافظت می کند.

1-6-1-1- انواع جعبه های رایانه ای: جعبه های رایانه از لحاظ شکل ظاهری به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند:

1- جعبه های خوابیده یا رو میزی (Desktop Case):

رایانه های قدیمی دارای جعبه های رو میزی بودند. Desktop Case برای کاربرد های ساده و اولیه کاربرد دارد.

2- جعبه های ایستاده یا برجکی (Tower Case):

امروزه این نوع جعبه در اکثر رایانه های شخصی مورد استفاده قرار می گیرد. (شکل 7-1)

عکس

شکل 7-1

تحقیق: در مورد انواع جعبه ها تحقیق کرده سپس فعالیت زیر را انجام دهید.

فعالیت: با توجه به تعاریف دسته بندی ریز رایانه ها، حدس بزنید اشکال جدول 2-1 جزء کدام دسته از ریز رایانه ها تقسیم بندی می شوند.

جدول 2-1

عکس

1-6-1-2- اجزای جعبه های رایانه ای:

1- پوشش جعبه (Cover): پوشش جعبه برای حفاظت از قطعات داخلی در برابر صدمات فیزیکی و تشعشعات به کار می رود.

2- شاسی (Chassis): به اسکلت اصلی جعبه که قطعات به آن متصل می شوند، شاسی گفته می شود.

3- پنل جلویی (Front Panel): روی پنل جلویی جعبه دکمه های مختلفی جهت روشن، خاموش نمودن و راه اندازی مجدد سیستم تعبیه شده است. علاوه بر آن، به کمک این پنل دسترسی به دیسک گردان امکان پذیر می باشد. روی این پنل یک سری چراغ های LED وجود دارد که برای نمایش وضعیت روشن و خاموش بودن سیستم و نمایش عملکرد دیسک سخت به کار می رود.

فعالیت: با توجه به شکل نام هر شکل را در جدول 3 - 1 بنویسید.

جدول 3-1

عکس

1-6-2- صفحه کلید (Keyboard)

صفحه کلید پر کاربرد ترین ابزار برای ورود اطلاعات به سیستم می باشد.

1-6-3- ماوس (Mouse)

در سیستم عامل های گرافیکی، ماوس یکی از پر استفاده ترین ابزار برای ورود اطلاعات به رایانه می باشد.

1-6-4- صفحه نمایش (Monitor)

صفحه نمایش برای نمایش اطلاعات به کاربر مورد استفاده قرار می گیرد.

1-6-5- تجهیزات جانبی (Peripheral Devices)

چاپگر، بلندگو، میکروفن، دیسک گردان، دسته بازی و... جزء تجهیزات جانبی سیستم های رایانه ای هستند.

1-7- معرفی اجزای سخت افزاری رایانه

الگوی ساخت تمام رایانه های امروزی معماری ون نویمان است. در این معماری طراحی سخت افزار رایانه شامل چهار واحد اصلی (پردازش مرکزی - ورودی - خروجی - حافظه) می باشد. (شکل 1-8)

عکس

شکل 8-1

1- واحد ورودی به کمک دستگاه های ورودی داده ها را دریافت کرده و به حافظه منتقل می نماید.

2- داده ها برای پردازش از واحد حافظه به واحد پردازش مرکزی (CPU) فرستاده می شوند.

3- داده های پردازش شده به حافظه منتقل می شوند.

4- داده های پردازش شده از واحد حافظه، به شکل قابل ارائه به واحد حافظه منتقل می شوند.

در فصول بعدی وظایف واحد های سخت افزاری رایانه تشریح خواهد شد.

1-8- فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT)

1-8-1- فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) ⁽¹⁾

فناوری اطلاعات و ارتباطات در بیش تر زمینه هایی مانند تجارت الکترونیک، بانکداری، کشاورزی، آموزش، پزشکی، دفاع، حمل و نقل و غیره استفاده می شود.

1-8-1- فناوری اطلاعات

گرد آوری، سازماندهی، ذخیره و نشر اطلاعات، با استفاده از ابزار رایانه و مخابرات صورت می پذیرد. به عبارت دیگر، فناوری اطلاعات شامل همۀ ابزار ها و روش هایی است که اطلاعات را دریافت، ذخیره، پردازش و مبادله نموده و مورد استفاده قرار می دهند.

1-8-2- کاربرد فناوری اطلاعات

عکس

از فناوری اطلاعات می توان در زمینه های مختلف استفاده کرد، از جمله:

1-8-2-1- آموزش: امروزه به کمک سخت افزار ها و نرم افزار های آموزشی، ارائه خدمات آموزشی آسان تر و با کیفیت بیش تری انجام می شود. دسترسی بهتر و هزینه کم تر برای دستیابی به این منابع آموزشی نیز به توسعه عدالت آموزشی کمک کرده است. (شکل 9-1)

1-8-2-2- آموزش از راه دور: در سال های اخیر، ابزار های فناوری اطلاعات برای توسعه و دسترسی به منابع آموزشی بیش تر مورد توجه قرار گرفته اند. با استفاده از فناوری اطلاعات محیط آموزشی بهتری را از طریق استفاده از رایانه ها، تبلت ها، نمایش داده ها و... در فرایند انتقال اطلاعات به دانش آموزان فراهم می شود. (شکل 10-1)

عکس

1-8-2-3- صنایع: پس از انقلاب صنعتی، استفاده از فناوری اطلاعات منجر به توسعه ماشین های مورد استفاده و پیوند آن ها به وب برای ارسال سفارشات از بخش های مختلف شد. فناوری اطلاعات و ارتباطات، بهره وری صنایع را افزایش داده و زمان لازم برای دستیابی به هدف مورد نظر را کاهش داده است. (شکل 11-1)

عکس

1-8-2-4- ابعاد سیاسی و نظامی: کشور ها به دنبال توسعه وسایل ارتباطی و ابزار هایی برای به دست آوردن اطلاعات هستند که فناوری اطلاعات نقش عمده ای در این زمینه ایفا می کند. استفاده از رادار ها و هواپیما های بدون سرنشین نمونه ای از کاربرد فناوری اطلاعات در ابعاد سیاسی و نظامی به شمار می رود.

1-8-2-5- سرگرمی: با استفاده از فناوری اطلاعات، کاربران می توانند مستقیماً از اینترنت موسیقی، فیلم مورد علاقه و یا بازی های برخط انجام دهند.

1-8-2-6- علوم پزشکی: اغلب دستگاه های پزشکی، در تشخیص و درمان بیماری ها به فناوری اطلاعات متکی هستند. ابزار های انفور ماتیک سلامت، شامل اصطلاحات پزشکی رسمی، دستور العمل های بالینی و سیستم های اطلاعات و ارتباطات است. (شکل 12-1)

عکس

شکل 12-1

1-8-2-7- امور مالی: فناوری اطلاعات، به طور مداوم توسط شرکت های مالی، برای مبادله ابزار های مالی، گزارش درآمد های یک تجارت و ثبت سوابق بودجه شخصی مورد استفاده قرار می گیرد. انتقال الکترونیکی پول از طریق استفاده از کارت های اعتباری یا تجارت الکترونیکی که شامل خرید و پرداخت از طریق اینترنت و... در همین گروه قرار می گیرند.

1-8-2-8- مدیریت بخش دولتی: استفاده از فناوری اطلاعات در ارائه خدمات دولتی موجب ارتقاء و بهبود پاسخگویی بیش تر دولت به شهروندان و در نتیجه رضایت هر چه بیش تر آنان را به دنبال خواهد داشت. از این رو به کارگیری فناوری اطلاعات، نقش مهمی در ارتقای دولت کار آمد ایفا می نماید. فناوری اطلاعات دسترسی عمومی بیش تر به اطلاعات را فراهم می کند و فرصت هایی را برای مدیریت دولتی ایجاد می کند که نیازمند بر آوردن بسیاری از شرایط اقتصادی، مالی، ساختاری و قانونی است.

به کمک فناوری، فعالیت های مختلفی مانند: پرداخت قبوض بانکی، تمدید گواهی نامه رانندگی و بسیاری از خدمات دولتی به صورت غیر حضوری امکان پذیر شود.

1-8-2-9- لوازم خانگی: سازندگان لوازم خانگی برای ارتقاء بهره وری و ارائه خدمات بهتر، از ابزار های فناوری اطلاعات و ارتباطات در ساخت وسایل و تجهیزات خانگی استفاده می کنند. این کار با به کارگیری ابزار های فناوری اطلاعات و ایجاد ارتباط در وسایل و تجهیزات خانگی امکان مدیریت و کنترل از راه دور وسایل را فراهم کرده و در نهایت باعث کار آمدی آن ها می شود. در واقع با ارتباط این وسایل، شبکه ای از ابزار ها درست می شود که به آن اینترنت اشیا می گویند. ایجاد چنین شبکه ای در بین وسایل، امکانات جدیدی برای ساده سازی کاربری آن ها، ارتقای امنیت به کارگیری این وسایل و شکوفایی ایده ها و خلاقیت کاربران شده است.

1-8-2-10- کشاورزی: فناوری اطلاعات با ارائه تکنیک های کشاورزی، دسترسی بهتر به منابع طبیعی، استراتژی های تولید مؤثر و استراتژی های بازاریابی دیجیتال برای خدمات کشاورزی و مالی و غیره به توانمند سازی مردم روستایی کمک می کند.

1-8-2-11- تجارت: استفاده از فناوری اطلاعات برای کار و کسب ها و برای ایجاد یک جریان ارتباطی بدون دردسر و ایمن و انجام وظایف عملیاتی روزانه بسیار مهم است. ابزار های فناوری اطلاعات به شرکت ها کمک می کند تا حجم وسیعی از داده ها را تجزیه و تحلیل، ذخیره، پردازش و به اشتراک بگذارند و از محصولات و منابع بهتر استفاده کنند.

این ابزار هم چنین به بهبود سود آوری، کاهش هزینه ها در مقایسه با کار های دستی و به حداقل رساندن زمان انجام کار کمک می کند. سیستم های فناوری اطلاعات به مدیران و کارکنان این امکان را می دهند که سریع و دقیق تصمیم گیری کنند تا بتوانند به طور مؤثر فرایند عملیات و فعالیت های روزمره را مدیریت کنند و به سرعت فرصت ها یا تهدید های تجاری را پیش بینی کنند.

1-8-2-12- حمل و نقل: اخذ عوارض الکترونیکی جزئی از سیستم های حمل و نقل هوشمند است که امکان اخذ عوارض در بزرگ راه ها را بدون توقف خودرو فراهم می کند. این کار به کمک سنسور های خاصی انجام می شود. به طوری که هر خودرو به صورت منحصر به فرد شناسایی شده و عوارض آن محاسبه می شود. این امر می تواند به کاهش ترافیک، افزایش کارایی، بهینه سازی زمان سفر و کاهش آلودگی کمک کند.

خلاصه مطالب

بخش ورودی: متشکل از دستگاه هایی است که به کمک آن ها داده ها وارد رایانه می شود.

بخش پردازش: در این بخش داده ها مورد تجزیه و تحلیل و پردازش قرار می گیرند.

بخش خروجی: در این بخش نتایج حاصل از پردازش نمایش داده می شود.

به اجزای فیزیکی و قابل لمس رایانه، سخت افزار گفته می شود. که شامل قطعات و مدارات الکترونیکی و الکترو مکانیکی است.

به برنامه ها و دستور العمل هایی که جهت ارتباط با رایانه و استفاده از آن به کار می روند، نرم افزار گفته می شود.

ابر رایانه ها: رایانه های بزرگی هستند که دارای قدرت پردازش فوق العاده زیادی می باشند. این رایانه ها اغلب در پروژه های بسیار بزرگ علمی و تحقیقاتی به عنوان سرویس دهنده استفاده می شوند.

رایانه های بزرگ: این دسته از رایانه ها در کار ها و پروژه هایی که تنوع کار و حجم محاسباتی بسیار زیادی دارند استفاده می شوند.

رایانه های کوچک: از رایانه های کوچک در مراکز تجاری، دانشگاه ها و برخی از مراکز دولتی که حجم محاسباتی متوسطی دارند استفاده می شود.

ریز رایانه ها: رایانه هایی هستند که در مقیاس کوچک تری نسبت به رایانه های قبلی ساخته شده اند. این رایانه ها نسبت به رایانه های قبلی کم قدرت تر ولی پر مصرف می باشند.

1- جعبه رایانه 2- صفحه کلید 3- ماوس 4- صفحه نمایش 5- تجهیزات جانبی

در معماری فون نویمان، الگوی ساخت تمام رایانه های امروزی از چهار واحد اصلی (پردازش مرکزی - ورودی - خروجی - حافظه) تشکیل شده است.

1- واحد ورودی به کمک دستگاه های ورودی داده ها را دریافت کرده و به حافظه منتقل می نماید.

2- داده ها برای پردازش از واحد حافظه به واحد پردازش مرکزی (CPU) فرستاده می شوند.

3- داده های پردازش شده به حافظه منتقل می شوند.

4- داده های پردازش شده از واحد حافظه، به شکل قابل ارائه به واحد حافظه منتقل می شوند.

عکس

فصل 2: آشنایی با واحد ورودی

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

مقدمه

اشاره

داده ها توسط دستگاه های ورودی وارد رایانه می شوند. برای این که داده ها و دستور العمل هایی که از طریق ورودی وارد سیستم می شوند برای رایانه قابل استفاده باشند، باید ابتدا به شکل قابل فهم رایانه، تبدیل شوند که این کار بر عهده واحد ورودی (Input Unit) است. داده های ورودی می توانند از نوع صدا، متن، تصویر و... باشند.

2-1- دستگاه های ورودی (Input Devices):

کاربران برای برقراری ارتباط با رایانه و ورود دستورات به آن، از ابزار های متفاوتی از قبیل: صفحه کلید، ماوس، اسکنر و میکروفون و... استفاده می کنند. (شکل 1-2)

عکس

شكل 2-1- دستگاه های ورودی رایانه

2-1-1- صفحه کلید (Keyboard)

صفحه کلید یکی از اصلی ترین تجهیزات رایانه برای ورود اطلاعات به شمار می آید که برای وارد کردن داده ها و دستورات به رایانه مورد استفاده قرار می گیرد. با وجود اختلاف ظاهری صفحه کلید ها، عملکرد همه آن ها یکسان است.

هر صفحه کلید یک پردازندۀ اختصاصی دارد که وظیفه آن ارسال کد مربوط به کلید فشار داده شده به کنترلر صفحه کلید بر روی برد اصلی است. برای تشخیص کد مربوط به هر کلید، پردازنده صفحه کلید از یک حافظه بایوس (BIOS) مخصوص صفحه کلید استفاده می کند. در حافظه بایوس صفحه کلید، جدولی ذخیره شده است

که در آن متناظر با هر کلید کد مشخصی وجود دارد که به آن کد اسکی ⁽¹⁾(ASCII) گفته می شود.

پردازنده پس از تشخیص کلید فشار داده شده با استفاده از این جدول، کد مربوطه را تولید و به کنترلر صفحه کلید که بر روی برد اصلی قرار دارد، ارسال می کند. برای ارسال این کد ها از یک رابط استفاده می شود.

2-1-2- ماوس (Mouse)

ماوس نیز یکی از مهم ترین تجهیزات رایانه برای ورود اطلاعات به شمار می آید. در حال حاضر برای کاربران رایانه، استفاده از ماوس به عنوان یک دستگاه ورودی غیر قابل اجتناب است.

-2-1-2-1- ویژگی های ماوس: تاکنون ماوس های مختلفی به کاربران رایانه عرضه شده است که هر کدام دارای ویژگی های خاصی هستند و از خصوصیات مهم ماوس ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- تعداد کلید های روی هر ماوس: ماوس ها دارای دو کلید استاندارد سمت چپ و راست هستند که در تمام محيط ها عملکردی یکسان دارند، اما کلید وسط ماوس در نرم افزار های مختلف دارای عملکردی متفاوتی است.

2- قدرت تفکیک پذیری ماوس: به تعداد نقاط قابل تفکیک در هر اینچ (Dot per inch) به وسیله هر ماوس، قدرت تفکیک پذیری ماوس گفته می شود.

یادداشت: مهم ترین ویژگی ماوس، قدرت تفکیک پذیری یا حساسیت آن است که در واقع، دقت عمل ماوس را تعیین می کند.

به طور کلی هر چه تفکیک پذیری بالاتر باشد، دقت ماوس نیز بیش تر است. یک ماوس استاندارد ممکن است دارای تفکیک پذیری کم dpi 800 باشد، در حالی که این مقدار در اکثر ماوس های مخصوص بازی های رایانه ای به dpi 2000 می رسد.

3- عملکرد مکانیکی، نوری، لیزری هر ماوس: از وظایف مهم ماوس، تبدیل حرکت دست کاربران به حرکت مکان یاب مخصوص روی صفحات گرافیکی و انتقال سیگنال های مناسب در ازای فشار دادن هر کلید ماوس است (شکل 2-2).

انواع رابط های صفحه کلید و ماوس عبارت اند از:

عکس

شكل 2-2- رابط USB و رابط شش پین

2-1-2-2- محل اتصال صفحه کلید و ماوس: صفحه کلید و ماوس با توجه به نوع رابطه هایشان به درگاه های مخصوص به خود که در پشت جعبه رایانه تعبیه شده است، متصل می شوند. به شکل صفحه بعد نگاه کنید (شکل 3-2).

اغلب کاربران رابط های USB را ترجیح می دهند با این حال برخی از رایانه ها هنوز از رابط 2/PS استفاده می کنند.

به کمک تبدیل کننده ها می توان صفحه کلید و ماوس های قدیمی را در سیستم های جدید نیز به کار برد. (شکل 4-2)

عکس

شکل 3-2

عکس

شکل 4-2

یادداشت: رابط ها علاوه بر کار انتقال داده ها، وظیفه تأمین برق (صفحه کلید و ماوس) را نیز بر عهده دارند.

2-1-3- گوی مسیریاب (Trackball)

عکس

شکل 5-2

گوی مسیریاب یکی از دستگاه های ورودی است که عملکردی مشابه ماوس دارد. نحوه کار با گوی مسیریاب به این شکل است که Trackball در جای خود ثابت بوده و فقط گوی آن توسط دست قابل حرکت می باشد. حرکت گوی مسیریاب موجب تغییر موقعیت اشاره گر در صفحه می شود (شکل 5-2).

2-1-4- پویشگر (Scanner)

پویشگر دستگاهی است که برای وارد کردن تصاویر، اسناد و اشکال گرافیکی به داخل رایانه به کار می رود. نحوه عملکرد این دستگاه به این صورت است که در یک Scanner تجهیزات حساس به نور، از طرح یا عکس روی کاغذ، یک تصویر ایجاد می کند، سپس تصویر ایجاد شده به سیگنال های دیجیتالی تبدیل می شوند و در نهایت این سیگنال های دیجیتالی به رایانه منتقل می شوند تا توسط نرم افزار مربوطه به صورت فایل تصویری در رایانه ذخیره شود.

ویژگی های مهم یک پویشگر:

انواع اسکنر ها:

عکس

شکل 6-2

عکس

شکل 6-2

2-1-5- صفحه لمسی (Touchpad)

در رایانه های کیفی یک صفحه لمسی تعبیه شده است که به جای ماوس از آن استفاده می شود. به این صفحه لمسی Touchpad گفته می شود که نسبت به تماس انگشتان دست حساس می باشد. با حرکت انگشتان دست بر روی آن می توان موقعیت اشاره گر ماوس را بر روی صفحه جابه جا نمود (شکل 7-2).

عکس

شکل 7-2

2-1-6- قلم نوری (Light pen)

قلم نوری یکی از وسایل ورودی است که برای انجام کار های گرافیکی خاص کاربرد دارد. با کشیدن قلم نوری بر روی کاغذ، یک خط بر روی صفحه نمایش کشیده می شود. با این روش می توان با کشیدن قلم نوری روی خطوط نقشه، اطلاعات نقشه را به رایانه منتقل کرد.

نوع دیگری از قلم نوری وجود دارد که کاربر با استفاده از آن به صفحه نمایش اشاره می کند و با این روش گزینه ها یا فرامین را با فشار دادن دکمه ای که در کنار قلم نوری است و یا با فشار دادن قلم نوری بر روی سطح صفحه نمایش، انتخاب می کند (شکل 8-2).

عکس

شکل 8-2

2-1-7- اهرم هدایت، دسته بازی (Joystick)

دسته بازی یک دستگاه ورودی است که در انجام بازی های رایانه ای مورد استفاده قرار می گیرد. روی Joystick یک سری دکمه های کنترلی وجود دارد که برای کنترل حرکت به کاربر کمک می کند (شکل 9-2).

عکس

شکل 9-2

2-1-8- وب کم (Web Cam)

این وسیله نیز یکی از دستگاه های ورودی محسوب می شود، که به کمک آن امکان انتقال فیلم و تصویر به صورت زنده و هم زمان به رایانه را برای کاربران فراهم می سازد (شکل 10-2).

عکس

شکل 10-2

2-1-9- دوربین دیجیتالی (Digital camera)

دوربین های دیجیتالی، تصاویر و فیلم را به شکل دیجیتالی در حافظه خود ضبط و نگهداری می کنند. از این دوربین ها می توان به عنوان Web Cam نیز استفاده نمود (شکل 11-2).

عکس

شکل 11-2

2-1-10- ميكروفون (Microphone)

برای انتقال صدا به رایانه از میکروفون استفاده می شود (شکل 12-2).

عکس

شکل 12-2

فعالیت: داده های ورودی دارای انواع مختلفی می باشد. در هر یک از دستگاه های ورودی نوع داده ای که وارد می شود را مشخص کنید.

جدول 1-2

عکس

خلاصه مطالب

ماوس ها دارای ویژگی های زیر می باشند:

1- تعداد کلید های روی هر ماوس: اغلب ماوس ها دارای کلید های استانداردی هستند که در تمام محیط ها عملکردی یکسان دارند.

2- قدرت تفکیک پذیری ماوس: مهم ترین ویژگی ماوس، قدرت تفکیک پذیری یا حساسیت آن است که با واحد DPI سنجیده می شود.

3- عملکرد مکانیکی، نوری، لیزری هر ماوس: از وظایف مهم ماوس، تبدیل حرکت دست کاربران به حرکت مکان یاب مخصوص روی صفحات گرافیکی و انتقال سیگنال های مناسب در ازای فشار دادن هر کلید ماوس است.

عکس

فصل 3: واحد خروجی

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

3-1- واحد خروجی (Output Unit)

هر سیستمی پس از پردازش برای ارائه نتیجه نیاز به دستگاه خروجی دارد. رایانه نیز با استفاده از دستگاه های مختلف نتیجه پردازش داده ها را به صورت قابل فهم برای انسان در اختیار کاربر قرار می دهد. در ادامه به معرفی برخی از مهم ترین دستگاه های خروجی می پردازیم.

3-1-1- صفحه نمایش

صفحه نمایش، مهم ترين دستگاه خروجی است که برای نمایش اطلاعات به کار می رود. به طوری که بدون آن کاربر قادر به استفاده از رایانه نخواهد بود. صفحه نمایش ها از نظر تکنولوژی نمایش به سه دسته تقسیم می شوند:

3-1-1-1- صفحه نمایش لامپ اشعه کاتدی (CRT (Cathode Ray Tube: در ساخت این نوع از صفحه نمایش ها، یک تفنگ الکترونیکی و یک صفحه آغشته به فسفر وجود دارد، در اثر تابش اشعه الکترونیکی به صفحه فسفری، نوری حاصل می شود که این نور موجب نمایش تصویر روی صفحه خواهد شد (شکل 1-3).

شکل 1-3

3-1-1-2- صفحه نمایش کریستال مایع (LCD Liquid Crystal Display): این صفحه نمایش ها از تعدادی صفحات تخت تشکیل شده است که در آن ها از فناوری کریستال مایع استفاده می شود. به کمک بار های الکتریکی برای تحریک کریستال مایع موجود در لایه های مختلف آن استفاده می شود.

ضخامت صفحۀ این صفحه نمایش چند سانتی متر است (شکل 2-3).

شکل 2-3

3-1-1-3- صفحه نمایش (LED (Light Emitting Diode: صفحه نمایش های LED از نظر فناوری ساخت، شباهت زیادی به صفحه نمایش های LCD دارند. تفاوت این دو صفحه نمایش تنها در فناوری نور زمینه است که بر کیفیت تصویر تأثیر بسیار زیادی دارد.

عکس

شکل 3-3

فناوری LED از دیود های انتشار دهنده نور (Light Emitting Diode) برای روشن کردن صفحه تصویر استفاده می کند. (شکل 3-3)

تحقیق: در مورد فناوری LED تحقیق کنید و نتیجه را سر کلاس برای دوستان خود بازگو نمایید.

3-1-2- چاپگر (Printer)

چاپگر، موجب چاپ نتایج حاصل از پردازش بر روی کاغذ می باشد. چاپگر ها براساس مکانیزم و عملکردشان به دو دسته تقسیم می شوند:

3-1-2-1- چاپگر های ضربه ای: این چاپگر ها، دارای یک هد سوزنی هستند که با وارد کردن ضربه بر روی نوار آغشته به جوهر (Ribbon) اثر آن بر روی کاغذ باقی مانده و عمل چاپ انجام می شود. این چاپگر ها بسیار پر صدا هستند و تقریباً از رده خارج شده اند (شکل 4-3).

عکس

شکل 4-3- عملکرد چاپگرهای سوزنی

3-1-2-2- چاپگر های غیر ضربه ای:

1- چاپگر جوهر افشان: همان طور که از نام آن مشخص است، این چاپگر ها نقطه های بسیار کوچکی از جوهر را بر روی کاغذ اسپری می کنند. (شکل 5-3).

عکس

شکل 5-3

2- چاپگر لیزری: سرعت و دقت چاپ در چاپگر های لیزری بسیار بالاتر از سایر مدل های پرینتر است، از این رو جزو بهترین و پر طرف دار ترین چاپگر های موجود در بازار به شمار می روند. از این نوع چاپگر ها، هم برای مصارف اداری و هم برای رفع نیاز های شخصی و خانگی استفاده می شود. شرکت های تولید کننده این نوع چاپگر ها متناسب با خواسته های جدید و هم زمان با پیشرفت فناوری، مدل های متفاوتی از این نوع چاپگر ها را به بازار عرضه نموده اند.

نحوه عملکرد پرینتر های لیزری

رایانه شما داده های الکترونیکی (به طور معمول یک فایل چند مگا بایتی) را به چاپگرتان ارسال می کند. در مرحله بعد این اطلاعات سطر به سطر توسط اشعه لیزر بر روی درام که بخشی از یک کارتریج لیزری است، ثبت شده و درام به وسیله الکتریسیته ساکن به وجود آمده، ذرات تونر را به خود جذب می کند.

سپس کاغذ از داخل کارتریج و روی درام می گذرد و تونر را به خود جذب می کند. تونر همان پودر سیاه رنگی است که هنگام شارژ کارتریج لیزری توسط تعمیر کاران داخل کارتریج ریخته می شود.

پس از این مرحله کاغذ آغشته به تونر از داخل قطعه ای دیگر به نام فیوز که با ایجاد گرما باعث ذوب شدن پودر جوهری می شود گذر کرده و بدین ترتیب جوهر به خورد کاغذ رفته و برای همیشه روی آن باقی می ماند. (شکل 6-3)

عکس

شکل 6-3

مهم ترین مزایای چاپگر های لیزری را می توان سرعت، دقت و مقرون به صرفه بودن آن دانست. نور لیزر قادر به حرکت بسیار سریع بوده و طبیعی است سرعت نوشتن آن بسیار بیش تر از چاپگر های جوهر افشان باشد. به همین دلیل چاپگر های لیزری نسبت به چاپگر های جوهر افشان گران تر هستند، از طرفی پودر تونر مورد مصرف آن ها، گران نبوده و هم چنین هزینه نگهداری آن ها پایین است. (شکل 7-3)

عکس

شکل 7-3

تحقیق: در مورد چاپگر های لیزری رنگی تحقیق کنید و نتیجه را سر کلاس با دوستان خود به اشتراک بگذارید.

3-1-3- بلندگو (Speaker)

وظیفه بلندگو، پخش صدا های تولید شده توسط رایانه است. صدا هایی که به صورت دیجیتال در سیستم ذخیره شده اند به وسیله کارت صدا به سیگنال های آنالوگ تبدیل می شوند، سپس به وسیله بلندگو ها پخش می شوند. (شکل 8-3)

عکس

شکل 8-3

3-1-4- رسام (Plotter)

یکی دیگر از دستگاه هایی که به عنوان خروجی از آن استفاده می شود رسام است. رسام برای ترسیم نقشه ها و رسم فنی مورد استفاده قرار می گیرد. Plotter دارای یک هد می باشد که با استفاده از قلم های موجود روی آن نقشه ارسالی از رایانه را روی کاغذ ترسیم می نماید. پلاتر ها در دو اندازه رو میزی و ایستاده به بازار عرضه می شوند. (شکل 9-3)

عکس

شکل 9-3

3-2- دستگاه های ورودی - خروجی (I/O Device)

برخی از دستگاه ها هم به عنوان ورودی و هم به عنوان خروجی استفاده می شوند. یعنی علاوه بر دریافت اطلاعات کاربر توانایی ارائه اطلاعات به کاربر را نیز دارند. برخی از متداول ترین دستگاه های ورودی خروجی عبارت اند از:

3-2-1- هدست (Headset)

گاهی لازم است هم زمان با ارسال صدای خود به رایانه، صدای خروجی رایانه نیز شنیده شود، در این صورت بهتر است از هدست استفاده شود. (شکل 10-3)

عکس

شکل 10-3

3-2-2- دیسک گردان (Disk Drive)

دیسک گردان ها اطلاعات روی دیسک را خوانده و به رایانه منتقل می نمایند و قادرند اطلاعاتی از روی رایانه برای ذخیره سازی به روی دیسک منتقل نمایند. بنا بر این هم ورودی هستند و هم جزو دستگاه های خروجی محسوب می شوند.

3-2-3- فلش مموری (Flash Memory)

حافظه های فلش علاوه بر ذخیره اطلاعات می تواند موجب جا به جایی اطلاعات از یک دستگاه به دستگاه دیگر شود. از این رو جزو I/O Device محسوب می شوند.

3-2-4- کارت صدا (Sound Card)

کارت صدا برای ورود و خروج صدا مورد استفاده قرار می گیرد. کارت صدا از یک سو به بلندگو متصل می شود تا موجب پخش صدا شود و از سوی دیگر دارای ورودی میکروفون است تا بتواند صدا را ضبط و در سیستم ذخیره نماید.

3-2-5- کارت مودم و شبکه

به کمک کارت شبکه و کارت مودم می توان بین دو رایانه ارتباط برقرار کرده و اطلاعات را ارسال و یا دریافت نمود. از این رو هم جزو دستگاه های ورودی و هم جزو دستگاه های خروجی محسوب می شود.

3-2-6- صفحه نمایش لمسی (Touch Screen)

صفحه نمایش لمسی به گونه ای طراحی شده است که نسبت به تماس انگشتان دست حساس است. کاربر با لمس سطح این صفحه می تواند انتخاباتی انجام داده و یا مکان نما را جا به جا کند. از این فناوری در ساخت گوشی های لمسی استفاده شده است.

3-2-7- تخته هوشمند (Smart board)

تخته هوشمند یا برد هوشمند یکی از پیشرفته ترین وسایل کمک آموزشی می باشد که در مراکز آموزشی، سالن های کنفرانس، همایش ها و... مورد استفاده قرار می گیرند. برای استفاده از تخته هوشمند، نیاز به یک رایانه و تجهیزات جانبی آن داریم. محتوای صفحه نمایش بر روی تخته هوشمند قابل نمایش است. از آن جایی که تخته هوشمند نسبت به تماس دست حساس است، همانند یک صفحه نمایش لمسی بزرگ عمل می کند. در اغلب تخته های هوشمند یک تخته پاک کن و چند قلم مجازی به رنگ های مختلف وجود دارد. (شکل 11-3)

عکس

شکل 11-3

فعالیت: نوع دستگاه های جدول 1-3 را مشخص کنید.

جدول 1-3

عکس

خلاصه مطالب

1- صفحه نمایش لامپ اشعه کاتدی (CRT): در ساخت این نوع از صفحه نمایش ها، یک تفنگ الکترونیکی و یک صفحه آغشته به فسفر وجود دارد، در اثر تابش اشعه الکترونیکی به صفحه فسفری، نوری حاصل می شود که این نور موجب نمایش تصویر روی صفحه خواهد شد.

2- صفحه نمایش کریستال مایع (LCD): این صفحه نمایش ها دارای صفحات تخت بوده که در آن ها از فناوری کریستال مایع استفاده می شود. ضخامت صفحه این صفحه نمایش چند سانتی متر است و از بار های الکتریکی برای تحریک کریستال مایع موجود در لایه های مختلف آن استفاده می شود.

3- صفحه نمایش (LED): در این صفحه نمایش ها از فناوری LED یعنی از دیود های انتشار دهنده نور برای روشن کردن صفحه تصویر استفاده می کند.

1- چاپگر های ضربه ای: این چاپگر ها، دارای یک هد سوزنی هستند که با وارد کردن ضربه بر روی نوار آغشته به جوهر Ribbon اثر آن بر روی کاغذ باقی مانده و عمل چاپ انجام می شود.

2- چاپگر های غیر ضربه ای: به دو دسته جوهر افشان و لیزری تقسیم می شوند.

1- صفحه نمایش لمسی (Touch Screen): صفحه نمایش لمسی نوع خاصی از صفحه نمایش است. این صفحه نمایش به گونه ای طراحی شده است که نسبت به تماس انگشتان دست حساس است و می تواند محل تماس را مشخص کند. مثلاً استفاده از صفحه نمایش لمسی در دستگاه های خودپرداز

2- تخته هوشمند (Smart board): یکی از پیشرفته ترین وسایل کمک آموزشی می باشد که در مراکز آموزشی، سالن های کنفرانس، همایش ها و... مورد استفاده قرار می گیرند.

عکس

فصل 4: واحد حافظه

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

مقدمه

اشاره

در فصل اول گفتیم، الگوی ساخت تمام رایانه های امروزی معماری فون نویمان است و در این معماری طراحی سخت افزار رایانه شامل چهار واحد اصلی (پردازش مرکزی - ورودی - خروجی و حافظه) می باشد.

واحد ورودی به کمک دستگاه های ورودی داده ها را دریافت و به حافظه منتقل می کنند، سپس از واحد حافظه به واحد پردازش مرکزی (CPU) فرستاده می شوند تا مورد پردازش قرار بگیرند. در این فصل به تشریح وظایف واحد حافظه و واحد پردازش مرکزی می پردازیم: (شکل 1-4)

عکس

شکل 1-4- شکل شماتیک سخت افزاری رایانه

4-1- واحد حافظه (Memory Unit)

تعریف حافظه: هر وسیله ای که توانایی حفظ و نگهداری داده ها را به گونه ای داشته باشد که اجزای رایانه بتوانند در هر زمان به داده های آن دسترسی داشته باشند، حافظه نام دارد. حافظه در رایانه محل نگهداری و ذخیره داده هاست. داده هایی که توسط دستگاه های ورودی دریافت می شود، ابتدا وارد حافظه اصلی شده، سپس برای پردازش به واحد پردازش مرکزی (CPU) فرستاده می شوند.

4-1-1- مقیاس اندازه گیری حافظه

حافظه های الکترونیکی از سلول هایی تشکیل شده است که محتوای آن ها معادل صفر یا یک است. به کوچک ترین واحد اندازه گیری حافظه که می تواند صفر یا یک باشد، بیت (bit) گفته می شود. برای ذخیره کردن حروف و اعداد از واحدی به نام بایت (byte) استفاده می شود که هر بایت از 8 بیت مجاور هم به دست می آید.

حافظه همانند هر کمیت دیگری دارای مقیاس هایی برای اندازه گیری است. در جدول 1-4 مقیاس های بزرگ تر از بایت نمایش داده شده است.

جدول 1-4

عکس

برای تبدیل هر واحد به واحد بزرگ تر، آن عدد را بر 1024 یا B 2^10 تقسیم می کنیم و برای تبدیل هر واحد به واحد کوچک تر آن عدد را در 1024 یا 2^10 ضرب می کنیم.

به عنوان مثال برای تبدیل 3 ترابایت به مگا بایت این گونه عمل می کنیم:

در جدول بالا از ردیف مگا بایت اندازه را بر حسب بایت استخراج نمایید و در عدد 3 ضرب نمایید.

1024 × 1024 × 3 = 3 TB

این کار را می توانید به صورت عبارت توان دار نیز بنویسید.

در جدول بالا از ردیف مگا بایت، نمایش بایت به توان را استخراج نمایید و در عدد 3 ضرب نمایید

2^10 × 3 = 3 TB

فعالیت: معادل عددی جدول 2-4 را برای یک حافظه 4 ترابایتی تکمیل نمایید.

جدول 2-4

عکس

یادداشت: Word یا کلمه، بزرگ ترین واحدی است که ریز پردازنده می تواند در هر عملیات پردازش کند. رایانه های شخصی معمولاً 16 بیتی و 32 بیتی هستند. در رایانه های 16 بیتی طول کلمه 2 است و در رایانه های 32 بیتی طول کلمه 3 می باشد. نسل جدید رایانه های شخصی، 64 بیتی هستند یعنی ریز پردازنده این رایانه ها در هر عملیات 64 بیت را می تواند پردازش کند.

4-2- معرفی رسانه های ذخیره سازی

رشد و گسترش رسانه های دیجیتالی و الکترونیکی و افزایش کاربرد آن ها در تمام ابعاد زندگی، ما را وارد عصر داده و اطلاعات نموده است. در عصر رایانه، اطلاعات و ذخیره سازی آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. یکی از دلایل استفاده از رایانه، ذخیره و نگهداری اطلاعات در حجم بالا می باشد.

تعریف رسانۀ ذخیره سازی: دستگاهی که داده ها را نگه می دارد، به عنوان رسانه ذخیره سازی شناخته می شود. حافظه های رایانه به دو گروه کلی، حافظه های اصلی و حافظه های جانبی و هر کدام از آن ها نیز به دسته های دیگری تقسیم می شوند که در شکل 2-4 نمایش داده شده است.

عکس

شکل 2-4

4-3- حافظه اصلی (اولیه / درونی)

حافظه اصلی رایانه، حافظه ای است که برنامه های رایانه برای اجرا به طور مستقیم از آن استفاده می کنند. حافظه های اصلی سرعت بالاتری نسبت به نوع دیگر داشته و از حجم کم تری برخور دارند. این حافظه به دو دسته RAM و ROM تقسیم می شود که به تشریح آن ها می پردازیم.

4-3-1- حافظه (ROM (Read Only Memory:

اطلاعات داخل این حافظه به محض روشن شدن رایانه اجرا می شوند. این حافظه به وسیله کارخانه سازنده برد اصلی (Mother Board) نوشته می شود و حاوی اطلاعاتی است که تنظیمات سخت افزار رایانه و هم چنین چگونگی راه اندازی قسمت های گوناگون در آن قرار دارد. به عبارت دیگر اطلاعات موجود در این حافظه موجب راه اندازی سیستم می شود.

یادداشت: اطلاعات حافظه ROM (مانا) پایدار است و با قطع جریان از بین نمی رود. این حافظه فقط خواندنی است و پردازنده قادر به تغییر اطلاعات این نوع حافظه نیست. به عبارت دیگر، این حافظه هیچ نقشی جز راه اندازی سیستم بر عهده نداشته و کاربر هیچ دسترسی به آن ندارد.

حافظه های ROM از لحاظ فناوری استفاده شده دارای انواع زیر است:

4-3-1-1- حافظه برنامه پذیر (PROM (Programmable Read Only Memory: به حافظه ROM قابل برنامه ریزی PROM گفته می شود. این حافظه یک نسخه خالی از ROM است که می توان با کمک یک ابزار خاص، یک بار روی آن برنامه نویسی کرد.

یادداشت: حافظه PROM حافظه مانا است که فرایند نوشتن بر روی آن به کمک تجهیزات خاصی به صورت الکترونیکی انجام می شود.

4-3-1-2- حافظه برنامه پذیر پاک شدنی به کمک نور ماوراء بنفش (Electrically Programmable ROM) EPROM: فناوری ساخت این نوع حافظه به گونه ای است که بار ها می توان اطلاعات روی آن را به کمک نور ماوراء بنفش پاک کرده و اطلاعات جدیدی روی آن نوشت. برای حذف داده های یک EPROM، آن را از محلی که نصب شده است جدا کرده و به مدت چند دقیقه زیر اشعه ماوراء بنفش دستگاه پاک کننده EPROM قرار می دهند.

4-3-1-3- حافظه برنامه پذیر پاک شدنی به کمک نور امواج الکتریکی (EEPROM(Erase Electrically Programmable ROM: این حافظه، یک حافظه فقط خواندنی برنامه پذیر پاک شدنی الکتریکی است که می توان در هر زمان بدون پاک کردن داده قبلی، در آن داده جدید نوشت. جالب است بدانید که برای باز نویسی اطلاعات روی آن، نیاز به جدا کردن تراشه از محل نصب شده نیست و از طرفی اعمال تغییرات در این نوع تراشه ها مستلزم به کارگیری دستگاه اختصاصی نمی باشد. (شکل 3-4)

عکس

شکل 3-4

4-3-2- حافظه Random Access Memory) RAM)

در این نوع از حافظه، هر سلول حافظه از یک ترانزیستور و یک خازن ساخته شده است. برنامه ها برای اجرا و داده ها برای پردازش، ابتدا باید وارد حافظه اصلی شوند. این حافظه تا زمانی که رایانه روشن است حاوی اطلاعات بوده و به محض خاموش شدن رایانه اطلاعات آن از بین می رود؛ به همین دلیل به آن حافظه موقت، نامانا یا فرار نیز می گویند.

یادداشت: پردازنده نتایج حاصل از پردازش را به حافظه RAM منتقل می کند (روی آن می نویسد). هم چنین می تواند اطلاعات موجود در آن را بخواند. به همین دلیل به آن حافظه خواندنی نوشتی ⁽¹⁾(RWM) نیز گفته می شود.

به طور کلی حافظه RAM در دو نوع پر کاربرد SRAM و DRAM ساخته می شوند.

4-3-2-1- حافظه ایستا (SRAM): حافظه Cache موجود در CPU جزو این دسته از حافظه ها محسوب می شود. عملکرد SRAM بسیار سریع، ولی گران تر است. (شکل 4-4)

عکس

شکل 4-4

4-3-2-2- حافظه پویا (DRAM): این حافظه به طور مستقیم به گذرگاه CPU متصل شده و اطلاعات را برای پردازش به آن منتقل می نماید. حافظۀ پویا از میلیون ها سلول حافظه تشکیل شده است. حافظه DRAM انواع مختلفی دارد که در شکل زیر برخی از آن ها نمایش داده شده است. (شکل 5-4)

عکس

شکل 5-4

یادداشت: حافظه DRAM نسبت به SRAM دارای ظرفیت بالاتر ولی سرعت کم تری می باشد.

4-4- حافظه جانبی

حافظه های جانبی، حافظه هایی هستند که از آن ها برای نگهداری دائمی اطلاعات و برنامه ها استفاده می شود. بر خلاف حافظه های اصلی که با قطع برق داده های موجود در آن ها از بین می روند، اطلاعات موجود در این حافظه ها با قطع جریان برق باقی می مانند.

که در ادامه به معرفی برخی از آن ها اشاره می شود:

4-4-1- فلاپی دیسک ها (Flopy Disk)

دیسک نرم از اولین حافظه های قابل حمل بر روی رایانه بوده است. این دیسک یکی از حافظه های بسیار قدیمی و منسوخ شده در رایانه های قدیمی به شمار می رود. درگاه این نوع دیسک بر روی رایانه های جدید قرار ندارد. (شکل 6-4)

عکس

شکل 6-4

4-4-2- Zip Disk

نسخۀ جدیدی از فلاپی دیسک ها به عنوان زیپ دیسک ها به بازار عرضه شدند که شکل ظاهری آن ها مانند دیسک است. برخی از آن ها از فناوری مغناطیس و برخی دیگر از فناوری لیزر استفاده می کنند. این دیسک ها در دو ظرفیت 100 و 250 مگابایت ساخته می شوند. (شکل 7-4)

عکس

شکل 7-4

تحقیق: در مورد جاز درایو تحقیق کنید و نتیجه آن را با دوستانتان در کلاس به اشتراک بگذارید.

4-4-3- دیسک نوری (Optical Disk):

در این حافظه ها از اشعه لیزر برای خواندن و نوشتن داده ها استفاده می شود، به همین دلیل به آن ها دیسک نوری گفته می شود. CD ,DVD ,Blueray در دسته دیسک های نوری قرار دارند. در دیسک های نوری فرایند نوشتن (write) به صورت burn یا سوزاندن و خواندن اطلاعات به وسیله بازتاب نور صورت می گیرد به همین دلیل به آن ها دیسک های نوری گفته می شود. (شکل 8-4)

عکس

شکل 8-4

دو نوع دیسک فشرده وجود دارد که از نظر فناوری ذخیره داده با یک دیگر متفاوت هستند.

1- لوح فشرده (CD (Compact Disk: برای ذخیره کردن داده های دیجیتالی به کار می رود.

2- دیسک ویدیویی DVD: برای عرضه فیلم ها با کیفیت بسیار بالا نسخه ای از دیسک های فشرده طراحی شد که به آن دیسک ویدیویی DVD می گویند. به دلیل هزینه پایین تولید این رسانه ذخیره سازی جدید نوری، امروزه بیش تر فیلم ها، با کیفیت و حجم بالا روی این رسانه به بازار عرضه می شوند. دیسک ویدیویی بسیار شبیه به دیسک فشرده است ولی گنجایش بسیار بالایی برای ذخیره داده ها دارد.

تحقیق: در مورد فناوری Blue ray و قابلیت CD/DVD تحقیق کرده و نتیجه را سر کلاس با دوستانتان به اشتراک بگذارید.

4-4-4- نوار مغناطیسی (Magnetic tape)

برای ذخیره سازی اطلاعات حجیم، نوار ها می توانند جایگزین مناسبی به جای دیسک ها و دیگر ذخیره کننده ها باشند. ذخیره سازی روی نوار همواره توسط سیستم های بزرگ رایانه ای به عنوان یک رسانه با ظرفیت بالا برای بایگانی و تهیۀ نسخه های پشتیبان از داده های حجیم استفاده می شود. (شکل 9-4)

عکس

شکل 9-4

یادداشت: Data Cartridge نوعی از نوار پشتیبان است که دارای ظرفیتی بین 2 تا 70 گیگا بایت می باشد.

4-4-5- نوار مغناطیسی در کارت های مغناطیسی:

کارت مغناطیسی یکی از انواع کارت های اعتباری می باشد که از آن به عنوان اولین کارتی یاد می شود که در زمینه تجارت الکترونیک به عنوان کارت بانکی مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از ویژگی مهم آن داشتن نوار مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات در آن است.

کارت های مغناطیسی از جنس PVC می باشند و تا حدودی شکننده هستند و نباید مقابل نور و حرارت شدید قرار گیرند. هم چنین قرار دادن این نوع کارت ها در مجاورت اجسامی که خاصیت آهنربایی دارند یا ضبط صوت، تلویزیون، بلندگو و موبایل باعث از بین رفتن اطلاعات ذخیره شده در نوار آن ها می شود.

نوار مغناطیسی از ذره های ریزی مبتنی بر آهن که در لایه ای از پلاستیک پوشانده شده، ساخته شده است و با تغییر خاصیت مغناطیسی قادر به ذخیره اطلاعات می شوند. البته این نوار ها به علت محدودیت های فیزیکی نمی توانند اطلاعات زیادی را خود نگهداری کنند. (شکل 10-4)

عکس

شکل 10-4

4-4-6- دیسک سخت

دیسک سخت مهم ترین حافظه جانبی موجود در رایانه است. از این حافظه برای ذخیره سازی دائمی اطلاعات استفاده می شود. سیستم عامل ویندوز، برنامه ها، نرم افزار ها، تصاویر، فیلم ها و سایر اطلاعات شخصی بر روی دیسک سخت ذخیره می شود. از نظر فناوری ساخت، هارد دیسک ها، به دو نوع HDD و SSD تقسیم بندی می شوند. بخش داخلی دیسک سخت از اجزای مختلفی تشکیل شده است:

1- دیسک گردان (Platter): اطلاعات روی این بخش از دیسک ذخیره می شود. وظیفه این صفحات، حفظ داده ها (به صورت مغناطیسی صفر و یک) می باشد. معمولاً در هر دیسک سخت، بیش از یک صفحه Platter وجود دارد که جنس آن ها از شیشه یا سرامیک است و خودشان خاصیت مغناطیسی ندارند.

این قسمت های بسیار ریز، سکتور (Sector) نامیده می شوند و می توانند یک بیت را در خود نگه دارند. (شکل 11-4)

عکس

شکل 11-4

2- موتور چرخان دیسک ها (Spindle): وظیفه این قسمت چرخاندن صفحات دیسک سخت است. دیسک های گردان به این موتور متصل اند و این موتور وظیفۀ چرخاندن دیسک های گردان را بر عهده دارد.

یادداشت: سرعت دیسک سخت، به سرعت چرخش صفحات دیسک بستگی دارد که بر حسب دور در دقیقه (rpm) محاسبه می شود.

3- کنترل کننده (Actuator): این قسمت وظیفه دارد تا بازوی مکانیکی را کنترل کند. این قسمت به نوعی مغز دیسک سخت است که وظیفه کنترل کردن قسمت های مختلف دیسک سخت را بر عهده دارد. این قسمت وظیفه دارد تا با سایر قطعات رایانه در ارتباط باشد.

یادداشت: برای ساخت کنترل کننده از سیم یچ یا آهنربا استفاده می شود ولی در ساخت دیسک های قدیمی از موتور استفاده می شد.

4- سر خواندن و نوشتن (Head): نوک خواندن و نوشتن، در هنگام ذخیره داده ها، مقادیر مغناطیسی صفر و یک را (با تغییر قطب مغناطیسی هر یک از مکان های ذخیره داده) درج می کند و هنگام خواندن داده ها، مقادیری را در هر یک از قسمت هایی که توسط Actuator مشخص می شود، طبق قطب مغناطیسی آن ها حس کرده و بر اساس آن صفر یا یک منطقی معادلش را انتقال می دهد.

5- بازوی سر خواندن و نوشتن (Head Arm): این قسمت وظیفه دارد تا سر خواندن و نوشتن را به نقطه مورد نظر برساند. سرهد خواندن و نوشتن از مرکز دیسک تا لبه خارجی آن قابلیت جا به جایی دارد.

یادداشت: قسمت سر خواندن و نوشتن، فقط چند نانو متر (1 سانتی متر = 10000000 نانو متر) با سطح دیسک گردان خود فاصله دارد.

تحقیق: در مورد دیسک های خارجی تحقیق کنید.

تحقیق: در مورد دیسک ها با هد ثابت تحقیق کنید و نتیجه را سر کلاس برای دوستان باز خوانی نمایید.

4-5- مفهوم پارتیشن، درایو، شیار، قطاع و خوشه

دیسک سخت به چند قسمت (یا Partition) در اندازه دلخواه تقسیم بندی می شود، که هر قسمت را یک درایو می گویند. پس از پارتیشن بندی، برای استفاده از درایو ها باید آن ها را قالب بندی (Format) نمایید. وقتی دیسک فرمت می شود حلقه های متحد المرکز از داخل به سمت بیرون Platter ایجاد می شوند که به آن ها شیار یا (Track) گفته می شود.

هر شیار روی دیسک به چندین قسمت تقسیم می شود که به هر قسمت قطاع (Sector) گفته می شود که در واقع از کوچک ترین تقسیمات سطح دیسک محسوب می شود. اطلاعات روی قطاع ها ذخیره می شوند. قطاع کوچک ترین بخش آدرس پذیر دیسک است که 512 بایت ظرفیت دارد. یک هارد یک ترا بایتی بیش از دو میلیارد قطاع دارد. از آن جایی که در هر دیسک سخت، قطاع های فوق العاده زیادی برای پیگیری توسط سیستم عامل وجود دارد و این مسئله کار آدرس دهی حافظه را سخت می کند، از این رو، سیستم عامل به صورت منطقی (نه فیزیکی) قطاع ها را در دسته هایی با مضارب 2 طبقه بندی می کند که به هر یک از این دسته ها یک خوشه (cluster) می گویند. تعداد قطاع های هر خوشه را اندازه خوشه (Cluster Size) می نامند. (شکل 12-4)

عکس

شکل 12-4

فعالیت: با توجه به شکل Cluster Size را به دست آورید.

تحقیق: در مورد دلایل خراب شدن قطاع روی دیسک تحقیق کنید.

4-5-1- حافظه های فلش

این حافظه برای اولین بار در سال 1984 مورد بهره برداری قرار گرفت. استفاده از حافظه های فلش روشی سریع و آسان، برای افزایش فضای ذخیره سازی در اختیار کاربران قرار می دهند. حافظه فلش، از طریق درگاه USB به رایانه متصل می گردد. این نوع از حافظه ها دارای ظرفیت های متفاوتی بوده و می تواند تا چندین گیگا بایت باشند. (شکل 13-4)

عکس

شکل 13-4

فعالیت کلاسی: حافظه های فلش دارای چه ظرفیت هایی می باشند؟

یادداشت: مهم ترین علتی که ممکن است باعث سوختن فلش مموری ها شود ایجاد مشکل در پورت های USB در قسمت جلوی جعبه رایانه می باشد. بنا بر این بهتر است فلش مموری ها را به پورت های عقبی جعبه رایانه متصل نمایید. این کار تا حد زیادی مانع سوختن زود هنگام فلش مموری ها می شود.

نمونه های تجاری فلش مموری ها، در انواع قطعات USB Flash Memory، کارت حافظه و دیسک های جدید SSD مورد استفاده قرار می گیرند.

4-5-2- حافظه (SSD (Solid State Drive

حافظۀ جامد (SSD) یک تخته مدار و تعدادی تراشه حافظه است که روی آن سوار شده اند. در کنار آن ها، یک رابط In/Out نیز وجود دارد که یا از نوع SATA یا PCLe می باشد و با دریافت نیروی لازم، اطلاعات را انتقال می دهد.

حافظه های SSD فاقد سر خواندن و نوشتن، بازوی سر خواندن و نوشتن و موتور چرخان دیسک می باشند و تقریباً همۀ حافظه های SSD به جای این قطعات، از تراشه های فلش مموری استفاده می کنند که از لحاظ فیزیکی ثابت بوده و می تواند چندین سال عمر کند.

یادداشت: رایانه های همراه در جا به جایی و مخصوصاً در سفر ممکن است در معرض ضربه قرار بگیرند. داشتن حافظه ای که در برابر این ضربات مقاوم باشد، یک امتیاز بزرگ به حساب می آید HDD ها به خاطر داشتن قطعات متحرک، در هر یک از این ضربات ممکن است دچار آسیب جدی شوند؛ مخصوصاً اگر لحظه ضربه، در حال کار باشند، اما SSD ها به خاطر ثابت بودن قطعات، احتمال آسیب دیدگی بسیار کم تری در این موارد دارند.

این حافظه یک فضای ذخیره سازی برای اطلاعات است که از آن ها در دستگاه های کوچکی نظیر دوربین های دیجیتال، رایانه های دستی PDA یا همراه، در چند سال گذشته افزایش حجم ذخیره سازی و کاهش قیمت دیسک های سخت، باعث کاربرد فراوان و محبوبیت آن شده است. رسانه های ذخیره سازی SSD یکی از این محصولات جدید هستند.(شکل 14-4)

عکس

شکل 14-4- انواع مختلف حافظه های SSD

فعالیت: نام هر حافظه را مشخص کنید.

جدول 3-4

عکس

4-6- واحد پردازش مرکزی (Central Processing Unit)

واحد ورودی به کمک دستگاه های ورودی داده ها را دریافت و به حافظه منتقل می کنند، سپس از واحد حافظه به واحد پردازش مرکزی (CPU) فرستاده می شوند تا مورد پردازش قرار بگیرند. واحد پردازش مرکزی از بخش های مهمی تشکیل شده است که به تشریح آن ها می پردازیم (شکل 15-4)

عکس

شکل 15-4- بخش های واحد پردازش مرکزی

4-6-1- واحد حساب و منطق (ALU)

این واحد وظیفه تجزیه و تحلیل و اجرای دستورات را در CPU بر عهده دارد و عملیات ریاضی مانند جمع، تفریق و عملیات منطقی مانند اعمال مقایسه ای را انجام می دهد.

4-6-2- واحد کنترل (CU)

واحد کنترل، بر هدایت و هماهنگی تمام واحد های رایانه و کنترل جریان انتقال داده ها نظارت دارد.

4-6-3- ثبات (Register)

ثبات حافظۀ موقت و بسیار سریعی است که داده های در حال پردازش به طور موقت در آن قرار می گیرند.

4-6-4- پنهان (Cache)

حافظه پنهان، حافظه ای میانی است که بین حافظه RAM و CPU قرار داده شده است تا سرعت پردازش سیستم را بالا ببرد. قبلاً گفتیم یک برنامه برای اجرا در حافظه RAM قرار می گیرد. اگر CPU برای دسترسی به برنامه ها مجبور باشد هر بار به RAM مراجعه کند. از آن جایی که سرعت RAM از سرعت CPU پایین تر است، این کار باعث کاهش سرعت پردازش خواهد شد. برای حل این مشکل حافظه ای به نام CPU قرار داده شده است تا برنامه های در حال پردازش درون آن قرار بگیرند. این حافظه بسیار گران بوده و معمولاً ظرفیت پایینی حدود 1 گیگ دارد.

یادداشت: یکی از شاخص های تعیین سرعت رایانه، سرعت CPU است که با واحد HTZ سنجیده می شود.

خلاصه مطالب

1- حافظه نامانا RAM: این حافظه تا زمانی که رایانه روشن است حاوی اطلاعات بوده و به محض خاموش شدن رایانه اطلاعات آن از بین می رود؛ حافظه RAM در دو نوع پر کاربرد SRAM و DRAM ساخته می شوند.

حافظه (SRAM): حافظه Cache موجود در CPU جزو این دسته از حافظه ها محسوب می شود.

حافظه پویا (DRAM): این حافظه به طور مستقیم به گذرگاه CPU متصل شده و اطلاعات را برای پردازش به آن منتقل می نماید و در انواع مختلف SD،DDR،DDR 2،DDR 3،DDR 4 به بازار عرضه شده است.

2- حافظه مانا ROM: اطلاعات داخل این حافظه به محض روشن شدن رایانه اجرا می شوند. این حافظه به وسیله کارخانه سازنده برد اصلی (Mother Board) نوشته می شود و حاوی اطلاعاتی است که تنظیمات سخت افزار رایانه و هم چنین چگونگی راه اندازی قسمت های گوناگون در آن قرار دارد. به عبارت دیگر اطلاعات موجود در این حافظه موجب راه اندازی سیستم می شود.

PROM: این حافظه قابل برنامه ریزی است که به صورت یک نسخه خالی از ROM ارائه می شود و می توان با کمک یک ابزار خاص، به صورت الکترونیکی یک بار روی آن برنامه نویسی کرد.

EPROM: بار ها می توان اطلاعات روی آن را به کمک نور ماورای بنفش پاک کرده و اطلاعات جدیدی روی آن نوشت.

EEPROM: این حافظه، یک حافظه فقط خواندنی برنامه پذیر پاک شدنی الکتریکی است که می توان در هر زمان بدون پاک کردن داده قبلی، در آن داده جدید نوشت.

1- حافظه های نوری: دیسک نوری (Optical Disk): از اشعه لیزر برای خواندن و نوشتن داده ها استفاده می شود. دیسک نوری گفته می شود. CD, DVD, Blueray در دسته دیسک های نوری قرار دارند.

2- حافظه های فلش: این نوع حافظه با استفاده از ویژگی های Play and Plug به سادگی و از طریق یک درگاه USB به رایانه متصل می گردند.

3- حافظه های مغناطیسی:

1- واحد حساب و منطق (ALU): این واحد وظیفۀ تجزیه و تحلیل و اجرای دستورات را در CPU بر عهده دارد و عملیات ریاضی مانند جمع، تفریق و عملیات منطقی مانند اعمال مقایسه ای را انجام می دهد.

2- واحد کنترل (CU): واحد کنترل، بر هدایت و هماهنگی تمام واحد های رایانه و کنترل جریان انتقال داده ها نظارت دارد.

3- ثَبات (Register): ثبات حافظۀ موقت و بسیار سریعی است که داده های در حال پردازش به طور موقت در آن قرار می گیرند.

4- پنهان (Cache): حافظه ای میانی است که بین حافظه RAM و CPU قرار داده شده است تا سرعت پردازش سیستم را بالا ببرد.

عکس

فصل 5: برد اصلی رایانه

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

مقدمه

اشاره

برد اصلی یک مدار الکترونیکی است که اجزای سخت افزاری یک رایانه بر روی آن قرار می گیرد و زمینه اتصال و ارتباط بین واحد پردازنده مرکزی، حافظه و دستگاه های ورودی / خروجی را برعهده دارد.

5-1- برد اصلی (Mainboard):

این برد، اصلی ترین قسمت هر رایانه می باشد که تمام قطعات یا بر روی آن نصب و یا به آن متصل می شوند. وظیفه اصلی مادربرد ایجاد ارتباط میان تمام قطعات سخت افزاری سیستم می باشد، CD/DVD Drive, VGA، Card, Sound Card CPU, RAM, Hard. I/O Unit و... به برد اصلی متصل می شوند، پس می توانیم نتیجه بگیریم بدون این قطعه رایانه روشن نخواهد شد. اجزای برد اصلی: هر برد اصلی بدون در نظر گرفتن نوع، ساختار و یا شرکت سازنده از اجزایی ساخته شده اند که در شکل زیر نمایش داده شده است. در این فصل به معرفی اجزای مختلف برد اصلی خواهیم پرداخت. (شکل 1-5)

عکس

شکل 1-5

5-1-1- سوکت پردازنده (CP Soket)

سوکت CPU دارای چند گیره است که با استفاده از آن ها باید CPU را در جای خود ثابت کرد و سپس فن را روی آن قرار داد. به این سوکت ZIF Socket نیز گفته می شود. CPU ها مدل های مختلف دارند که بنا به نوع مدلشان، بر روی مادربرد هایی که از آن نوع CPU پشتیبانی می کنند نصب می گردند.

سوکت پردازنده دارای حفره های بسیار ریزی می باشد که پایه های CPU درون آن ها قرار می گیرند. شرکت اینتل سوکت و CPU خاصی را با نام 775 LGA طراحی کرده است که پایه ندارد و سطح زیری آن صاف و بر خلاف سوکت های قبلی، پایه هایی بر روی سوکت وجود دارد که باعث اتصال بین CPU و سوکت می شود. این کار باعث کم تر صدمه دیدن پایه های CPU شده و احتمال کج شدن آن را به صفر رسانده است. (شکل 2-5)

عکس

شکل 2-5

5-1-2- شکاف های توسعه حافظه اصلی (RAM (RAM Slot

کلمه Slot به معنای شکاف است. در داخل هر Slot یک قطعه سخت افزاری قرار می گیرد. برد های اصلی دارای تعدادی شکاف توسعه برای نصب تراشه حافظه می باشند که از آن ها برای اتصال RAM به برد اصلی استفاده می شود. (شکل 3-5)

عکس

شکل 3-5

یادداشت: حافظه های RAM دارای دو مدل SD و DDR می باشند، اگر بر روی برد حافظه، یک شیار وجود داشت از نوع DDR و در غیر این صورت از نوع SD (قدیمی) می باشد.

توجه داشته باشید که قبل از انتخاب RAM باید به نوع شکاف توسعه حافظه اصلی بر روی برد اصلی دقت کنید تا مطمئن شوید برد اصلی حافظه مورد نظر شما را پشتیبانی می کند.

5-1-3- شکاف های (PCI (PCI Slot

برای توسعه سخت افزاری سیستم، شکاف هایی روی برد اصلی در نظر گرفته شده است تا برد های سخت افزاری از جمله: کارت صدا، کارت گرافیکی، کارت مودم، کارت شبکه و... روی آن نصب شوند. این شکاف ها در دو نوع PCI و PCI-E وجود دارند. تعداد این شکاف ها در مادربرد های مختلف متفاوت است. (شکل 4-5)

عکس

شکل 4-5

5-1-4- شکاف توسعه کارت گرافیک

در برد های اصلی قدیمی از شکاف توسعه AGP برای اتصال کارت گرافیکی استفاده می شد اما در Mainboard های جدید برای اتصال کارت گرافیکی از رابط PCI - Express استفاده می شود که سرعت و امکانات بهتری را نسبت به AGP ارائه می دهد. (شکل 5-5)

عکس

شکل 5-5

5-1-5- اتصال دهنده منبع تغذیه (Power Connector) خروجی منبع تغذیه توسط اتصال دهنده منبع تغذیه به برد اصلی متصل می شود. منبع تغذیه، برق شهر را دریافت کرده و به ولتاژ های مورد نیاز برای قسمت های مختلف رایانه تبدیل می کند. ولتاژ های ارسالی از منبع تغذیه به برد اصلی ATX از طریق یک کانکتور 20 پین انتقال می یابد. (شکل 6-5)

عکس

شکل 6-5- کانکتور تغذیه برق برای برد اصلی

5-1-6- اتصال دهنده های Front Panel

هر جعبۀ رایانه بر روی خود، کلید هایی جهت روشن / خاموش کردن و چراغ هایی برای نمایش وضعیت عملکرد خاص رایانه دارد. برای هر کلید یا هر چراغ، اتصال دهنده ای خاص روی برد اصلی وجود دارد که به معرفی آن ها می پردازیم:

اتصال دهندۀ Power SW: از صفحه جلوی جعبه رایانه رشته سیمی با نام Power SW خارج شده است که در بخش جلوی جعبه به صورت کلید و سر دیگر آن به صورت یک اتصال دهنده به مادر برد متصل می شود. این کلید وظیفۀ روشن و خاموش کردن رایانه را بر عهده دارد.

اتصال دهندۀ Reset: رشته سیم Reset SW در بخش جلوی جعبه به صورت کلید و سر دیگر آن به صورت یک اتصال دهنده به مادر برد متصل می شود. این کلید موجب راه اندازی مجدد رایانه می شود.

اتصال دهندۀ Power LED: این اتصال دهنده در بخش جلوی جعبه به صورت یک چراغ LED دیده می شود و سر دیگر آن به صورت یک اتصال دهنده به مادر برد متصل می شود. از این چراغ برای نشان دادن روشن یا خاموش بودن سیستم استفاده می شود.

اتصال دهندۀ HDD LED: این اتصال دهنده در بخش جلوی جعبه به صورت یک چراغ LED دیده می شود و سر دیگر آن به صورت یک اتصال دهنده به مادر برد متصل می شود. روشن بودن آن نشان دهندۀ سلامت دیسک سخت می باشد. (شکل 7-5)

عکس

شكل 7-5- اتصال دهنده های F-Panel

5-1-7- درگاه های ⁽¹⁾(IDE (IDE Port

برای اتصال کابل دیتای دیسک سخت و یا CD/DVD Drive قدیمی به برد اصلی از این اتصال دهنده ها استفاده می شود.

5-1-8- درگاه های ⁽²⁾(SATA (SATA Connector

امروزه در فناوری ساخت دیسک سخت و DVD Drive و... از اتصال دهنده های SATA استفاده می شود. بنا بر این برای اتصال آن ها به برد اصلی باید از کابل SATA استفاده شود. یک سر کابل به دیسک سخت یا DVD Drive و سر دیگر آن به اتصال دهنده های SATA متصل می شود. (شکل 8-5)

عکس

شکل 8-5

5-1-9- باتری پشتیبان (Battery Backup)

در برد اصلی قطعه ای به نام CMOS RAM وجود دارد، که در آن اطلاعاتی مانند (تاریخ، ساعت، پسورد BIOS، تنظیمات مربوط به راه اندازی سیستم، فرکانس پردازنده) به کمک برنامه BIOS تنظیم می گردد، باتری پشتیبان وظیفه تغذیه این IC را دارد. به همین دلیل است که با برداشتن باطری، تاریخ و زمان و پسورد و دیگر تنظیمات BIOS به هم می ریزد.

5-1-10- تراشه های چیپست (Chipset)

تراشه وظیفه هماهنگ سازی و مدیریت اطلاعات بین پردازنده و سایر قطعاتی که به مادربرد متصل هستند را بر عهده دارد. در رایانه های قدیمی، مادربرد ها از تعداد بسیار زیادی از مدارات مجتمع (IC) یا چیپ (تراشه) تشکیل شده بودند. در این مادربرد ها برای هر یک از اجزای سیستم یک یا چند تراشه مورد نیاز بود. مثلاً برای موس، کیبورد، کارت گرافیک، کارت صدا و قسمت های دیگر احتیاج به یک چیپ جداگانه بود همان طور که قابل تصور است وجود این همه چیپ متنوع و از هم پراکنده کارایی مادربرد را به شدت کاهش می دهد. از این رو سازندگان قطعات رایانه ای، اقدام به یک پارچه سازی این چیپ های پراکنده در داخل چیپ های کم تری کردند. برای پیاده سازی این ایده، به جای چیپ های زیاد و متنوع، مادربرد هایی با دو چیپ به وجود آمد. (شکل 9-5)

عکس

شکل 9-5- شکل چیپ ها در مادربرد های قدیمی

5-1-10-1- چیپ شمالی و جنوبی (Southbridge and Northbridge): مادربرد های امروزی با دو چیپ ست پل شمالی و چیپ ست پل جنوبی ساخته می شوند که وظایف و اهداف خاص و مهمی دارند.

وظیفه چیپ ست شمالی (Northbridge): چیپ ست پل شمالی وظیفۀ برقراری ارتباط بین پردازنده و

اجزایی مانند RAM و کارت گرافیک (پورت AGP و اسلات PCI-e را بر عهده دارد.

وظیفه چیپ ست جنوبی (Southbridge): چیپ ست پل جنوبی وظیفۀ برقراری ارتباط بین پردازنده و اجزایی مانند اسلات های PCI، کانکتور های SATA و IDE، درگاه های USB، کارت شبکه، پورت های ورودی و خروجی را بر عهده دارد. (شکل 10-5)

عکس

شکل 10-5- شکل چیپ ها در مادربرد های کنونی

تحقیق: در مورد ارتباط بین چیپ ست شمالی و جنوبی تحقیق کنید.

5-1-11- مفهوم بایوس (BIOS (Basic Input Output System

برای درک بهتر مفهوم بایوس لازم است با مفهوم سطوح کنترل رایانه آشنا شوید. همان طور که می دانید، رایانه دارای سیستم سلسله مراتبی است. برای این که کاربر بتواند رایانه را راه اندازی کند تا بتواند از برنامه کاربردی مورد نظرش استفاده نماید، سطوح مختلف سیستم به کار گرفته می شوند. این سطوح عبارت اند از:

1- سطح سخت افزار: این سطح، پایین ترین سطح کنترل در رایانه می باشد سطح سخت افزار (قسمت های قابل مشاهده) از بخش های سخت افزاری رایانه و سیم هایی تشکیل شده است که آن ها را به یک دیگر وصل می کند.

2- سطح BIOS:BIOS سر نام کلمه های Basic Input Output System می باشد. BIOS مجموعه ای از برنامه های بسیار کوچک است که سخت افزار را به طور مستقیم کنترل می کند.

3- سطح سیستم عامل: سیستم عامل مجموعه ای از برنامه ها و زیر برنامه می باشد. این برنامه ها و زیر برنامه ها کار های گوناگون مورد نیاز کاربر را بر روی فایل ها انجام می دهند. (مثل ذخیره سازی داده ها)

4- سطح برنامه کاربردی: ارتباط کاربران رایانه در این سطح صورت می گیرد. هر دستوری که کاربر در این سطح صادر می کند از سطوح مختلف عبور کرده تا قابل فهم برای سطح سخت افزار گردد.

برد اصلی دارای تراشه ای به نام ROM BIOS است که محتویات داخل آن به وسیله کارخانه سازنده برد اصلی نوشته می شود. این محتویات که عملکرد یک رایانه را کنترل می کنند بایاس گفته می شود. یک سیستم رایانه به طور کلی قادر به پشتیبانی از سخت افزار هایی است که محدوده آن توسط بایاس مشخص شده باشد. یعنی برای نصب سخت افزار جدید باید بایاس سیستم به روز آوری شود.

با توجه به مهم بودن داده های بایاس، حذف یا خراب شدن محتویات این حافظه باعث بالا نیامدن سیستم خواهد شد و باید به طور مجدد آن را برنامه ریزی نمود. گاهی ممکن است سخت افزار های جدیدی به بازار بیاید و امکان پشتیبانی آن توسط بایاس موجود روی سیستم نباشد. سازندگان برد اصلی با توجه به نیاز ها

و سخت افزار های موجود در بازار، برای بایاس برد های اصلی قدیمی، نسخه های جدیدتر را نوشته و در اختیار کاربران قرار می دهند و کاربران نیز می توانند آن را در بایاس برد اصلی وارد نمایند. (شکل 5-11)

عکس

شکل 11-5- تراشه ROM BIOS

5-1-12- جامپر (Jumper)

جامپر یک قطعه با بدنه پلاستیکی است که قطعه ای رسانا در آن وجود دارد. این قطعه رسانا موجب اتصال يا قطع اتصال دو پایه بر روی مادربرد می شود. پایه های فلزی روی مادربرد به صورت پین های فلزی 2، 3 و یا چند پایه هستند که برای تنظیمات مورد نظر بعضی از سخت افزار ها (مانند فرکانس پالس ساعت پردازنده، ولتاژ پردازنده و...) به کار می روند. اتصال دهنده خاصی که به طور معمول همراه جامپر هست، وضعیت های مختلف جامپر را با توجه به دفترچه راهنمای برد اصلی تنظیم می کنند تا برد اصلی و سخت افزار های دیگر بهترین عملکرد را داشته باشند. (شکل 12-5)

عکس

شکل 12-5

5-1-13- مولد پالس ساعت (clock generator)

پالس ساعت وظیفه هماهنگ سازی عملکرد یک مدار الکترونیکی را بر عهده دارد. پالس ساعت توسط مولد پالس ساعت تولید می شود. مولد پالس ساعت در واقع نوعی نوسان ساز است که برای کنترل سرعت قطعاتی از جمله: CPU, GPU, FSB و RAM تغییر می کند. مولد پالس ساعت قادر است در هر ثانیه میلیون ها پالس تولید کند که با واحد هرتز (Hz) اندازه گیری می شود. به تعداد پالس های تولید شده در یک ثانیه سرعت ساعت گویند. معمولاً سرعت ساعت هر رایانه به قدرت پردازنده، برای تعداد دستورات پردازش شده در هر ثانیه بستگی دارد که بر روی پردازنده یا در دفترچه راهنمای آن ثبت می شود. تعداد دفعات انجام یک کار یکسان در محدوده زمان ثابت را فرکانس آن کار می گویند و با واحد هرتز بیان می شود.

5-1-14- ساختار اتصالات درونی و گذرگاه ها (BUS)

به طور کلی رایانه از سه ماژول (پردازنده، حافظه و ورودی / خروجی) تشکیل شده است که با یک دیگر تبادل اطلاعات دارند.

5-1-14-1- ماژول حافظه: ماژول حافظه، یک قطعه الکترونیکی است که مدار های مجتمع حافظه روی آن نصب می شوند.

انواع ماژول های حافظه عبارت اند از:

تحقیق: در مورد انواع ماژول های حافظه تحقیق کنید و نتیجه آن را در کلاس ارائه نمایید.

5-1-14-2- ماژول ورودی / خروجی: هر دستگاهی که به عنوان یک ورودی و خروجی به رایانه متصل شود، باید راهی برای ارتباط با پردازنده و دیگر اجزای سیستم و هم چنین کنترل آن دستگاه به وسیله پردازنده به وجود آورد. ماژول های ورودی / خروجی برای کنترل یک یا چند دستگاه جانبی به کار می روند. برای اتصال هر دستگاه جانبی به رایانه از یک درگاه استفاده می شود.

وظیفه ماژول ورودی / خروجی انجام عمل خواندن یا نوشتن به دستگاه جانبی مورد نظر با کنترل آدرس درگاه مورد نظر است. برای ورود و خروج داده به دستگاه های جانبی مسیر های داده (گذرگاه) وجود دارد. (شکل 13-5)

عکس

شکل 13-5- اتصال دهنده های روی برد اصلی

5-1-14-3- ماژول پردازنده: پردازنده نیز دستورات و داده ها را از حافظه اصلی می خواند و پس از پردازش، داده یا نتیجه عمل پردازش را در حافظه اصلی می نویسد.

این ماژول ها برای تبادل اطلاعات نیاز به مسیر هایی برای برقراری ارتباط بین CPU، حافظه اصلی و دستگاه های ورودی و خروجی دارند که به آن ها گذرگاه گفته می شود.

تعریف گذرگاه BUS: یک گذرگاه، مسیر هایی برای تبادل داده است که دو یا چند وسیله را به هم وصل می کند.

تعریف گذرگاه سیستم: سیستم های رایانه ای دارای چند گذرگاه مختلف هستند که مسیر هایی را بین اجزای رایانه ایجاد می کنند. گذرگاه هایی که اجزای اصلی رایانه را به هم وصل می کنند، گذرگاه سیستم نامیده می شوند.

هر گذرگاه از چندین دسته خط جداگانه (خط های فلزی که رسانای الکتریکی هستند و به طور معمول روی برد اصلی قرار دارند) تشکیل شده است و هر دسته خط از گذرگاه به مفهوم یا کاری خاص اختصاص داده می شود. گذرگاه ها به سه دسته تقسیم می شوند:

1- گذرگاه داده (Data Bus): داده ها به صورت سیگنال های سخت افزاری بین قسمت های مختلف رایانه، از جمله دیسک سخت، حافظه و CPU در تبادل هستند، این کار به کمک گذرگاه های داده انجام می شود. گذرگاه ها ممکن است 32 بیتی یا 64 بیتی باشند. هر چه تعداد خطوط گذرگاه داده بیش تر باشد، سرعت انتقال اطلاعات بیش تر است.

2- گذرگاه کنترل (Control Bus): هماهنگی لازم بین دستگاه های ورودی و خروجی، RAM و CPU توسط خطوط کنترلی به نام گذرگاه کنترل انجام می شود. هر خط کنترلی می تواند برای آمادگی یک واحد برای ارسال داده، دریافت آدرس، دریافت داده، اعلام خطا در یک واحد و نیز ارسال سایر سیگنال های کنترلی به کار برود.

3- گذرگاه آدرس (Address Bus): بر روی برد اصلی خطوطی به نام گذرگاه آدرس وجود دارد که به حافظه های اصلی و جانبی مانند دیسک سخت، RAM و ROM متصل است و انتقال آدرس کلیه داده ها را بر عهده دارد. در هنگام درخواست یک داده از یک وسیله، CPU آن وسیله را با سیگنال کنترلی توسط خطوط کنترل آگاه می سازد، سپس آدرس مورد نظر را توسط خطوط آدرس به آن وسیله می رساند. پس از آن داده

مورد نظر توسط آن وسیله روی خطوط داده قرار می گیرند و در نهایت CPU عملیات پردازش را بر روی داده انجام می دهد. هر چه تعداد خطوط آدرس بیش تر باشد، اندازه حافظه ای که ریز پردازنده قادر به آدرس دهی است بیش تر خواهد شد.

5-1-15- درگاه های ورودی و خروجی (Ports)

برای اتصال دستگاه های ورودی / خروجی به برد اصلی، تعدادی درگاه ورودی و خروجی روی آن تعبیه شده است که از پشت جعبه رایانه ها قابل مشاهده هستند. به همۀ این ورودی / خروجی ها اتصال دهنده گفته می شود که برای اتصال دستگاه هایی مانند پرینتر، بلندگو، صفحه نمایش، ماوس و... به کار گرفته می شوند.

درگاه های پر کاربرد رایانه عبارت اند از:

5-1-15-1- درگاه سری (Serial port): ارسال و دریافت داده ها به صورت بیت به بیت را انتقال سری و درگاه مورد نیاز برای این نوع از ان انتقال را درگاه سری گویند. قبلاً گفتیم برای ایجاد هماهنگی بین اجزای مختلف رایانه، از سیگنال پالس ساعت استفاده می شود. درگاه سری دارای مدار واسطی است که برای برقراری ارتباط با گذرگاه سیستم به کار می رود (شکل 14-5).

عکس

شکل 14-5- درگاه سری سریال

یادداشت: واژه COM از مخفف Communication به معنای ارتباط گرفته شده است. درگاه های سری در پشت جعبه رایانه و به صورت کانکتور های 9 و 25 پین هستند. امروزه از درگاه سری 25 پین استفاده نمی شود.

5-1-15-2- درگاه موازی (Parallel port): انتقال موازی به حالتی گفته می شود که 8 بیت به صورت هم زمان و از طریق خطوط جداگانه انتقال یابند. بنا بر این در انتقال موازی به تعداد سیم های بیش تری نسبت به انتقال سری نیاز هست. امروزه استفاده از درگاه موازی محدود تر از درگاه سریال است. (شکل 15-5)

عکس

شکل 15-5- درگاه موازی

یادداشت: در سال های گذشته درگاه موازی تنها برای چاپگر مورد استفاده قرار می گرفت، به همین دلیل به آن درگاه (LPT (Line Print Transfer می گویند.

5-1-15-3- درگاه های (USB (Universal Serial Bus: بسیاری از موارد USB (گذر گاه سریال عمومی) را به عنوان درگاه می شناسند. ولی در حقیقت یک گذر گاه جانبی و خارجی برای اتصال دستگاه های جانبی به رایانه است که داده ها را به صورت سریال و با سرعت بسیار بالاتر نسبت به گذر گاه سریال و موازی انتقال می دهد.

عکس

شکل 16-5

یادداشت: دستگاه های جانبی متصل به گذر گاه USB به طور خودکار تشخیص داده شده و پیکر بندی می شوند و نیاز به راه اندازی مجدد سیستم ندارند. به این ویژگی Hotpnp ⁽¹⁾گویند.

از این درگاه ها برای انتقال داده و اطلاعات و گاهی جهت تأمین برق میان رایانه و دستگاه های جانبی استفاده می شود.

یادداشت: درگاه های ورودی و خروجی رایانه خود را بررسی کرده و جدول 1-5 را کامل نمایید.

جدول 1-5

عکس

5-2- متصل کننده های USB

متصل کننده های USB اشکال و اندازه های مختلفی دارند. در تصویر زیر سه نوع متصل کننده مختلف مشاهده می شود که از نظر ظاهر و اندازه و حتی سرعت انتقال داده و میزان برق عبوری با هم تفاوت دارند. این سه نوع را اصطلاحات Type می گویند که عبارت اند از:

1- Mini - USB: برای دوربین های دیجیتال و وسایل جانبی رایانه مانند هارد اکسترنال استفاده می شود.

2- Micro - USB: این نوع متصل کننده، جایگزین Mini - USB ها شده اند که بیش تر در اتصال وسایل جانبی رایانه ای، کنترل کننده های بازی های رایانه ای و شارژ کردن گوشی همراه و تبلت استفاده می شود.

با این که بیش تر شرکت ها در حال به روز رسانی کالا های خود به USB نوع C هستند، با این حال Micro - USB ها هنوز کاربری بالایی دارند.

3- USB Type - C: نوع C را در جدید ترین تلفن های هوشمند اندروید و برخی دستگاه های دیگر می توان دید. (شکل 17-5)

عکس

شکل 17-5- انواع متصل کننده های USB

یادداشت: این نوع متصل کننده شکل متقارنی دارند، یعنی بخش بالا و پایین به صورت یکسان و هم شکل هستند. به همین دلیل جهت وارد شدن فیش نری Type-c به کانکتور مادگی 3/0 USB تفاوتی نمی کند در صورتی که در میکرو USB و مینی USB قسمت بالا و پایین فیش متفاوت بود.

امروزه، وسایل و ابزار های گوناگونی هستند که دارای درگاه USB می باشند که به برخی از آن ها اشاره می کنیم:

1- صفحه کلید و ماوس: امروزه صفحه کلید و ماوس به جای درگاه قدیمی PS 2، از درگاه های USB برای اتصال به رایانه بهره می برند.

2- چاپگر و پویشگر: این دستگاه ها از درگاه Type-B برای انتقال داده ها استفاده می کنند. روی این دستگاه ها معمولاً کانکتور مادگی USB-B قرار دارد که با کابل پرینتر به رایانه متصل می شوند.

3- گوشی هوشمند و تبلت: این دستگاه ها از درگاه Type-C برای انتقال داده و شارژ شدن استفاده می کنند.

4- درایو های خارجی و حافظه فلش: ورودی و خروجی این دستگاه ها به صورت یک فیش نری USB-A در نظر گرفته شده است.

5- ابزارک ها: در ابزار های گوناگون برای تأمین انرژی برق به عنوان منبع تغذیه یا جهت انتقال داده ها از این درگاه استفاده شده است. برای نمونه دانگل بلوتوث USB که ضبط های فلش خور را بلوتوث دار می کند یا فرستنده صدای بلوتوث تلویزیون به هدفون یا دانگل بلوتوث AUX برای تأمین برق خود از این درگاه بهره می برند.

یادداشت: در رایانه های رو میزی و همراه تعدادی درگاه USB وجود دارد که به کمک آن ها می توان دستگاه هایی که دارای درگاه های USB هستند را به آن ها متصل نمود.

خلاصه مطالب

1- سوکت پردازنده: دارای چند گیره است که با استفاده از آن ها باید CPU را در جای خود ثابت کرد.

2- شکاف های توسعه حافظه اصلی (RAM Slot) RAM: برد های اصلی دارای تعدادی شکاف توسعه برای نصب تراشه حافظه می باشند.

3- شکاف های PCI: از این شکاف های برای اتصال کارت های صدا، کارت مودم، کارت شبکه و... استفاده می شود.

4- شکاف توسعه کارت گرافیک: برای اتصال کارت گرافیک استفاده می شود از شکاف AGP استفاده می شود. در مادربرد ها جدید از شکاف توسعه ای به نام PCI Express استفاده شده است.

5- اتصال دهنده منبع تغذیه (Power Connector): خروجی منبع تغذیه توسط اتصال دهنده منبع تغذیه به برد اصلی متصل می شود و ولتاژ های مورد نیاز برای قسمت های مختلف رایانه را تأمین می کند.

6- درگاه های IDE و SATA: برای اتصال کابل دیتای دیسک سخت و یا CD/DVD Drive قدیمی به برد اصلی از اتصال دهندۀ IDE و در فناوری جدید از اتصال دهنده های SATA استفاده می شود.

1- ماژول حافظه: یک ماژول حافظه، حاوی N کلمه با طول مساوی است و هر کلمه آدرس عددی خاص خود را دارد. کلمه داده می تواند در حافظه نوشته شود یا از آن خوانده شود.

2- ماژول ورودی / خروجی: هر دستگاهی که به عنوان یک ورودی و خروجی به رایانه متصل شود، باید راهی برای ارتباط با پردازنده و دیگر اجزای سیستم و هم چنین کنترل آن دستگاه به وسیله پردازنده به وجود آورد. وظیفه ماژول ورودی / خروجی انجام عمل خواندن یا نوشتن به دستگاه جانبی است.

3- ماژول پردازنده: پردازنده نیز دستورات و داده ها را از حافظه اصلی می خواند و پس از پردازش، داده یا نتیجه عمل پردازش را در حافظه اصلی می نویسد.

1- گذرگاه داده (Data Bus): داده ها به صورت سیگنال های سخت افزاری بین قسمت های مختلف رایانه، از جمله دیسک سخت، حافظه و CPU در تبادل هستند، این کار به کمک گذرگاه های داده انجام می شود.

2- گذرگاه کنترل (Control Bus): هماهنگی لازم بین دستگاه های ورودی و خروجی، RAM و CPU توسط خطوط کنترلی به نام گذرگاه کنترل انجام می شود.

3- گذرگاه آدرس (Address Bus): بر روی برد اصلی خطوطی به نام گذرگاه آدرس وجود دارد که به حافظه های اصلی و جانبی مانند دیسک سخت RAM و ROM متصل است و انتقال آدرس کلیه داده ها را بر عهده دارد.

1- درگاه سری: ارسال و دریافت داده ها به صورت بیت به بیت را انتقال سری و درگاه مورد نیاز برای این نوع انتقال را درگاه سریال گویند.

2- درگاه موازی: در رایانه انتقال موازی به حالتی گفته می شود که بیش از یک بیت از داده ها (به طور معمول 8 بیت) به صورت هم زمان و از طریق خطوط جداگانه انتقال یابند. چاپگر ها به دلیل فرایند کندی که دارند، نیاز به انتقال داده با سرعت بالا ندارند و به همین دلیل سرعت انتقال داده ها روی درگاه LPT پایین است.

3- درگاه های USB: داده ها را به صورت سریال و با سرعت بسیار بالاتر نسبت به گذرگاه سریال و موازی انتقال می دهد.

1- Mini-USB: برای دوربین های دیجیتال و وسایل جانبی رایانه مانند هارد اکسترنال استفاده می شود.

2- Micro-USB: این نوع متصل کننده، بیش تر در اتصال وسایل جانبی رایانه ای، کنترل کننده های بازی های رایانه ای و شارژ کردن گوشی همراه و تبلت استفاده می شود.

3- USB Type-C: نوع C را در جدید ترین تلفن های هوشمند اندروید و برخی دستگاه های دیگر می توان دید.

عکس

فصل 6: آداپتور های ورودی / خروجی

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

مقدمه

اشاره

دستگاه های جانبی به صورت مستقیم با پردازنده در ارتباط نیستند، به همین دلیل برای ارتباط با پردازنده، باید از یک رابط واسط استفاده کنند.

6-1- مفهوم راه انداز (Driver)

سیستم عامل، برای استفاده از تمام امکانات سخت افزار های سیستم و عملکرد بهتر دستگاه های متصل به آن، نیازمند نصب نرم افزار خاص هر سخت افزار است. به همین دلیل شرکت های سازنده، به همراه هر سخت افزار و دستگاه های تولید شده یک بستۀ نرم افزاری نصب، تهیه کرده و در اختیار کاربران قرار می دهند. به این بستۀ نرم افزاری، راه انداز می گویند.

یادداشت: در صورت عدم نصب راه انداز برای سخت افزار های نصب شده روی سیستم، سیستم عامل از راه انداز های پیش فرض خود استفاده می کند و در نهایت سخت افزار مورد نظر ممکن است کارایی لازم را نداشته باشد.

6-2- کارت گرافیک (Graphic Card)

استفاده از کارت گرافیکی برای ارتباط رایانه به صفحه نمایش، بسیار ضروری است. به طوری که بدون کارت گرافیکی کار با رایانه مقدور نیست. این کارت ممکن است هم زمان با ساخت برد اصلی بر روی آن قرار داده شود که اصطلاحاً به آن On Board گفته می شود و یا به طور جداگانه روی شکاف توسعه برد اصلی نصب می شود.

کارت گرافیک یک برد الکترونیکی است که شامل: قطعات، مدار های مجتمع (IC)، سیستم های خنک کننده (Fan)، حافظۀ جانبی، مدارات تأمین انرژی و... می باشد. کارت گرافیک بر روی مادربرد نصب می شود، سپس به کمک یک

مدار واسط و کارت مخصوص طی دو مرحله زیر اطلاعات را به شکل قابل فهم برای کاربر نمایش می دهد:

1- داده ها را به صورت دو دویی (باینری) دریافت و آن ها را به علائم قابل نمایش به وسیلۀ صفحۀ نمایش تبدیل می کند.

2- به صفحه نمایش متصل شده و تصاویر با کیفیت و قابل فهم برای کاربر به آن ارسال می کند.

در رایانه های قدیمی بر روی کارت گرافیکی فقط یک خروجی مانیتور وجود داشت که روی شکاف های توسعه ISA و PCI قرار می گرفتند که اصطلاحاً به آن ها VGA گفته می شود. کارت های گرافیکی جدید بر روی شکاف های AGP نصب می شوند و در حال حاضر کارت گرافیک ها از رابط PCI Express استفاده می کنند.

کارت گرافیکی جدید از قسمت های مختلفی تشکیل شده است که مهم ترین بخش های آن را معرفی خواهیم کرد. (شکل 1-6)

عکس

شکل 1-6

6-2-1- پردازنده گرافیکی (GPU)

پردازنده گرافیکی (Graphics processing unit)، یکی از مهم ترین قسمت های یک کارت گرافیکی می باشد. این بخش مغز کارت گرافیک است که نقش یک مترجم را دارد، یعنی داده ها را از CPU گرفته و به تصاویر قابل فهم برای ما تبدیل می کند. این کار قبلاً توسط CPU انجام می گرفت به همین دلیل موجب افت سرعت پردازنده و در نتیجه کاهش کارایی می شد.

6-2-2- حافظه کارت گرافیکی

ظرفیت کارت گرافیک های جدید 1 تا 12 گیگا بایت است. هم چنین بعضی از کارت گرافیک ها علاوه بر این که برای خودشان یک حافظه اختصاصی دارند، از حافظه RAM نیز به صورت اشتراکی استفاده می کنند.

6-2-3- خروجی تصویر

یکی از بخش های مهم کارت های گرافیکی، خروجی های تصویر آن است. هر کارت گرافیکی حداقل باید یک خروجی داشته باشد. در برخی از کارت های گرافیکی ممکن است سه خروجی داشته باشیم که به تشریح آن ها می پردازیم:

6-2-3-1- VGA: یکی از قدیمی ترین نوع خروجی است که کیفیت تصاویر نسبتاً پایینی دارد.

6-2-3-2- DVI: این خروجی بهترین کیفیت را به کاربر ارائه می دهد.

6-2-3-3- HDMI: این خروجی به تلویزیون متصل شده و امکان نمایش تصویر در ابعاد بزرگ تر را برای کاربر فراهم می سازد و از لحاظ گرافیکی هیچ فرقی با DVI ندارند. این رابط دیجیتالی امکان انتقال تصویر و صدا را به طور هم زمان و به صورت غیر فشرده ممکن می سازد. (شکل 2-6)

عکس

شکل 2-6

یادداشت: اگر کارت گرافیک و صفحه نمایش با هم، سیستم نمایش نامیده شود، باید گفت که سازگاری بین این دو عنصر سیستم نمایش، باعث نمایش تصویر، با کیفیت مناسب خواهد شد. یعنی اگر کارت گرافیک خیلی خوب باشد، ولی صفحه نمایش قدرت نمایش با کیفیت بالا را نداشته باشد، کیفیت تصویر، مطلوب نخواهد بود.

6-3- کارت تلویزیون (TV Card)

یکی از ابزار های جانبی رایانه است که به کاربران اجازه می دهد تصاویر آنالوگ تلویزیونی را بر روی رایانه دریافت، مشاهده و ضبط نمایند. کارت تلویزیون در شکاف توسعه PCI نصب می شود. (شکل 3-6)

عکس

شکل 3-6

یادداشت: کارت تلویزیون در دو نوع Internal و External ساخته و تولید می شود. نوع Internal این کارت در درون جعبه رایانه نصب می شود اما نوع External آن از طریق درگاه USB به رایانه متصل متصل می شود.

6-4- کارت ویدیو (Video Card)

کارت ویدئویی یک کارت توسعه است که به رایانه اجازه می دهد تا اطلاعات گرافیکی را به یک دستگاه نمایشگر ویدئویی مانند مانیتور، تلویزیون یا پروژکتور ارسال کند. کارت ویدیو در شکاف توسعه PCI و یا AGP برد اصلی نصب می شود و با CPU ارتباط برقرار نمی کند.

این کارت به کمک درگاه های (VGA،DVI،HDMI) می تواند به صفحه نمایش و یا تلویزیون متصل شود. برخی از کارت های ویدئویی تنها یک پورت برای اتصال به یک مانیتور یا پروژکتور استاندارد دارند. (شکل 4-6)

عکس

شکل 4-6

6-5- کارت صدا (Sound Card)

تا اواخر دهه 1980 کاربران رایانه های شخصی، به غیر از شنیدن صدا های بیپ (Beep)، هیچ گونه ارتباط صوتی با سیستم نداشتند، یعنی قادر به ضبط و یا پخش هیچ صدایی به وسیله رایانه نبودند. اولین آداپتور و

مدار واسط در سال 1989 به وسیله شرکت Creative Labs به نام Sound Blaster تولید شد.

6-5-1- عملکرد کارت صدا در رایانه

همان طور که می دانید، صدا دارای ماهیت آنالوگ است و تمام ابزار هایی که با صدا مرتبط هستند (تلفن و بلندگو و...) از مدار ها و کابل های حامل سیگنال آنالوگ استفاده می کنند. اما صدا، در سیستم های رایانه ای باید به صورت دیجیتال ذخیره و پردازش شود. به همین دلیل از مدار های واسط مبدل DAC ⁽¹⁾و ADC ⁽²⁾صدا های آنالوگ را به صورت صفر و یک، در فایل های خاصی ذخیره می کنند و یا فایل های صوتی دیجیتال را به صورت سیگنال های آنالوگ قابل پخش تبدیل می کنند. (شکل 5-6)

کارت صدا یکی از عناصر سخت افزاری رایانه است که میکروفون و دیگر تجهیزات صوتی را به رایانه متصل نموده و با تبدیل سیگنال دیجیتال به سیگنال الکترونیک آنالوگ و بالعکس، باعث پخش و ضبط صدا می گردد.

عکس

شکل 5-6

6-5-2- وظیفه کارت صدا در رایانه

وظیفه انتقال صدای دیجیتال بر عهدۀ کارت صدا است؛ به طوری که این صدا را به وسیلۀ نوعی اتصال مانند FireWire،Thunderbolt،USB یا کارت PCI/PCIe به رایانه انتقال می دهد. البته نکته جالبی که درباره کارت صدا وجود دارد، این است که می تواند همین پروسه را به صورت معکوس نیز انجام دهد؛ یعنی اطلاعاتی که حاوی صدای دیجیتال است را از رایانه بگیرد و آن ها را به سیگنال آنالوگ تبدیل کند. در نتیجه شما می توانید سیگنال های تولید شده را از طریق بلندگو یا هدفون گوش دهید.

6-5-3- انواع کارت صدا

کارت های صدا به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

6-5-3-1- کارت صدای داخلی (Internal): این نوع کارت صدا در داخل جعبه رایانه قرار دارد از این رو به آن کارت صدای داخلی گفته می شود. کارت صدا های داخلی خود در دو نوع وجود دارند:

1- کارت صدای سر خود (Onboard): امروزه بیش تر کارت های صدا به صورت یک تراشه سر خود روی برد اصلی ارائه می شود، به طوری که دیگر نیازی به قرار دادن کارت صدا به صورت جداگانه بر روی برد اصلی نیست.

2- کارت صدای مجزا: برخی از افراد پخش صدا برایشان حائز اهمیت است، این دسته از کاربران می توانند با استفاده از شکاف های توسعه PCI روی برد اصلی، یک کارت صدا به برد اصلی متصل نمایند.

6-5-3-2- کارت صدای خارجی (External): کارت صدای نصب شده روی رایانه، یک ورودی و خروجی استریوی Line Level با کیفیت معمولی و یک خروجی برای هدست دارند. این کارت ها به دلیل اختلال در سیگنال های الکترو مغناطیس، اختلال های رادیویی...که دارد، صدای ورودی و خروجی مطلوبی نخواهند داشت و تنها برای وصل کردن یک اسپیکر به رایانه و پخش فایل های فشرده مانند MP 3 مناسب هستند. اگر شما تصمیم به انجام کار های حرفه ای دارید، باید یک کارت صدای حرفه ای تهیه کنید.

افرادی که به صورت حرفه ای با صدا کار می کنند، از کارت صدای خارجی یا External استفاده می کنند. این نوع کارت صدا، خارج از جعبه رایانه نصب می شود و معمولاً برای نگهداری از آن و هم چنین تراشه هایی که دارد از یک جعبه فلزی استفاده می کنند. این مدل از کارت صدا در مقایسه با مدل قبلی محبوبیت بیش تری دارد، زیرا کاربران می توانند به سادگی به ورودی و خروجی آن دسترسی پیدا کنند. (شکل 6-6)

عکس

شکل 6-6- نمونه ای از کارت صدای داخلی و خارجی

6-6- مودم

مودم کلید اصلی ورود به دنیای اینترنت، سرویس های آنلاین تجاری، ایمیل و... می باشد. مودم یک دستگاه سخت افزاری است که با تبدیل سیگنال های دیجیتال به آنالوگ و بالعکس، ارتباط دو رایانه از راه دور را امکان پذیر می سازد. مودم بر گرفته از دو عبارت (Modulator / Demodulator (Mod + Dem می باشد. (شکل 7-6)

1- Modulator: اطلاعات دیجیتالی خروجی از یک رایانه را به سیگنال آنالوگ تبدیل می کند تا امکان ارسال آن ها از طریق خط تلفن به وجود آید.

2- Demodulator: سیگنال های ورودی آنالوگ را به سیگنال دیجیتال تبدیل می کند تا توسط رایانه قابل دریافت باشد.

عکس

شکل 7-6

6-6-1- انواع مودم

مودم ها از نظر جایگاه قرار گیری نسبت به برد اصلی، به دو گروه کلی تقسیم می شوند:

6-6-1-1- مودم های داخلی: در این نوع کارت مودم در داخل جعبه رایانه قرار دارد از این رو به آن مودم داخلی گفته می شود. مودم های داخلی خود در دو نوع وجود دارند:

1- مودم های سر خود (Onboard): امروزه بیش تر کارت مودم ها به صورت یک تراشه سر خود روی برد اصلی ارائه می شود، به طوری که دیگر نیازی به قرار دادن کارت مودم به صورت جداگانه بر روی برد اصلی نیست. به عنوان مثال گوشی همراه دارای یک مودم داخلی است که اتصال به اینترنت را از طریق اپراتور های تلفن همراه فراهم می کند.

2- کارت مودم مجزا: این نوع کارت مودم در شکاف های توسعه PCI به برد اصلی متصل می شود.

6-6-1-2- مودم های خارجی: مودم های خارجی به صورت دستگاهی جانبی هستند و به طور معمول با استفاده از پورت LAN، به رایانه وصل می شوند و باعث برقراری اتصال دستگاه ها به اینترنت می شوند. (شکل 8-6)

مودم های خارجی دارای ویژگی های زیر هستند:

1- نصب و راه اندازی مودم خارجی به دلیل مستقل بودن آن و عدم نیاز به اتصال فیزیکی در درون کیس دستگاه، ساده تر است.

2- منبع تغذیه مخصوص خود را دارند.

3- به صورت کابلی و یا از طریق وای فای به رایانه متصل می شوند و یک کابل از خط تلفن هم به سوکتی در مودم متصل می شود.

4- می توانید در صورت عدم نیاز به اینترنت مودم خود را خاموش کنید.

5- به راحتی قادر به ارتقای امنیت مودم وایرلس خود هستید.

6- از آن جایی که منبع تغذیه آن جدا از سیستم است از انرژی الکتریکی دستگاه استفاده نمی کند.

7- با وجود چراغ های مودم می توان متوجه وضعیت اتصال به اینترنت شد.

عکس

شکل 8-6- کارت مودم برای نصب در شکاف PCI

بررسی مزایا و معایب مودم های داخلی و خارجی:

اشاره

6-7- کارت شبکه (Network Inter face Controller)

در دنیای امروز، متصل کردن رایانه ها و ایجاد شبکه، برای استفاده بهینه از امکانات موجود در آن و سرعت بخشیدن به کار ها، حائز اهمیت است. یک شبکه مجموعه ای از حداقل دو رایانه است که برای استفاده از منابع سخت افزاری (مانند چاپگر و...) و نرم افزاری موجود به یک دیگر متصل می شوند. برای اتصال رایانه ها به هم دیگر در یک شبکه و استفاده از امکانات موجود در آن شبکه، نیاز به یک مدار واسط است. این مدار واسط که همان کارت شبکه است با استفاده از قوانین خاص ارتباط لازم بین رایانه های یک شبکه را برقرار می کند و به رایانه ها این امکان را می دهد تا از طریق شبکه های رایانه ای با هم ارتباط برقرار کنند.

یادداشت: کارت شبکه با عناوین Network Adapter،NIC و Network Card نیز شناخته می شود.

اکثر رایانه ها کارت شبکه را به صورت یک تراشه سر خود روی برد اصلی دارند، به طوری که دیگر نیازی به قرار دادن کارت شبکه به صورت جداگانه بر روی برد اصلی نمی باشد.

اما می توان یک کارت شبکه مجزا در شکاف های توسعه PCI روی برد اصلی قرار داد تا بهبود عملکرد سیستم افزایش یابد. (شکل 9-6)

عکس

شکل 9-6- کارت

وظایف کارت های شبکه عبارت اند از:

6-8- معیار های انتخاب رایانه بر اساس نیاز کاربر

مهم ترین موضوع در خرید یک رایانه شخصی، در کنار بودجه ای که قصد دارید برای آن هزینه کنید، نیاز سنجی کاربر است، یعنی ابتدا باید تعیین کنید که سیستم را به چه منظوری می خواهید و چه انتظاراتی از آن دارید!

رایانه ها برای تأمین اهداف مختلفی مانند بازی، کار های اداری و برنامه نویسی، کار های گرافیکی، صنعتی، مصارف خانگی و... خریداری می شوند. بر این اساس رایانه مد نظر شما در یکی از سه گروه زیر دسته بندی خواهد شد.

6-8-1- رایانۀ خانگی / اداری

اگر کار هایی را که قصد دارید با رایانه انجام دهید محدود است و بیش تر برای اموری مانند چک کردن ایمیل و جستجو در اینترنت و امور اداری مانند کار با نرم افزار های Office است، شما می توانید یک سیستم با مشخصات فنی معمولی را انتخاب نمایید.

6-8-2- رایانۀ حرفه ای

اگر شما در زمینۀ کار و حرفۀ خود نیاز به رایانه ای دارید که بتواند پردازش های زیادی را انجام دهد باید یک رایانه حرفه ای انتخاب نمایید. افرادی که با نرم افزار های گرافیکی مانند Photoshop و 3 D Max و... سر و کار دارند در این گروه قرار می گیرند.

6-8-3- رایانه بازی (Gaiming)

بازی های رایانه ای روز به روز پیشرفته تر می شوند و برای اجرای آن ها نیاز به سخت افزار های پر قدرت تری نیاز می باشد که معمولاً از چند پردازنده و کارت گرافیک قوی در آن ها استفاده می شود.

پس از تعیین نیاز کاربر لازم است مشخصات سخت افزاری رایانه تعیین شود. این مشخصات شامل: (حافظه پردازنده گرافیکی / ظرفیت دیسک سخت / ظرفیت حافظه RAM / سری پردازنده) می باشد.

فعالیت: در صورتی که پیکر بندی رایانه ای i5/8/500/2 باشد، مقادیر عددی جدول 1-6 را کامل نمایید.

جدول 1-6

عکس

6-9- معیار های مهم انتخاب قطعات رایانه

یکی از مهم ترین مراحل جمع آوری یک رایانه شخصی، انتخاب درست قطعاتی است که با یک دیگر نهایت تعامل و هماهنگی را دارند و از لحاظ سخت افزاری هم دیگر را پشتیبانی می کنند. انتخاب قطعاتی که با یک دیگر سازگاری مناسب نداشته باشند، موجب کاهش کارایی سیستم شده و حتی ممکن است به قطعات رایانه نیز خساراتی وارد نماید. یک رایانه از قطعات متعددی تشکیل شده است که از بین آن ها، انتخاب درست قطعات زیر از اهمیت بیش تری برخوردار است.

6-9-1- پردازنده (CPU)

در زمینه انتخاب پردازنده خریداران معمولاً تنها با دو گزینه رو به رو هستند، پردازنده های برند AMD و Intel که بخش اعظمی از بازار این قطعه مهم را از آن خود کرده اند. به خاطر داشته باشید که سوکت ها و راه های اتصال پردازنده های مختلف با یک دیگر متفاوت هستند و اگر به این موضوع دقت نداشته باشید در مرحله انتخاب مادربرد مناسب به مشکل ناسازگاری و عدم پشتیبانی برخواهید خورد.

برای انتخاب پردازنده مناسب معیار های متعددی وجود دارد که عبارت اند از:

1- سال ساخت: پردازنده هایی با تکنولوژی ساخت جدید، علاوه بر قدرت پردازشی قوی تر و مصرف انرژی کم تر نسبت به پردازنده های قدیمی تر، با نرم افزار های جدید سازگاری بیش تری دارند. بنا بر این اولین انتخاب

ما باید جدید ترین پردازنده های تولید شده باشد.

2- تعداد هسته: هر چه تعداد هسته های پردازنده بیش تر باشد، رایانه در اجرای نرم افزار ها عملکرد بهتری خواهد داشت.

3- فرکانس کاری هسته: پردازنده های با فرکانس کاری بیش تر، عملکرد بهتری دارند.

4- حافظه نهان: حافظه نهان در پردازنده ها در سه سطح L 3، L 2، L 1 وجود دارد که هر سطح نسبت به سطح بالاتر خود دارای سرعت بیش تری است. با افزایش میزان حافظه نهان در سطوح مختلف، کارایی پردازنده و قیمت پردازنده بیش تر می شود.

5- میزان مصرف انرژی: پردازنده از پر مصرف ترین قطعات رایانه است و بیش ترین گرما را تولید می کند.

فعالیت: با جستجو در اینترنت، مشخصات سه پردازنده به روز بازار را با هم مقایسه کرده و جدول 2-6 را کامل نمایید.

جدول 2-6

عکس

یادداشت: برای رایانه های حرفه ای پیشنهاد می شود از CPU ،2 تا 4 هسته ای به بالا استفاده شود. شرکت اینتل CPU هایی با 7 COREi 5 ،COREi و COREi 9 وارد بازار نموده است.

اگر قصد خرید یک سیستم حرفه ای برای انجام کار های گرافیکی دارید، پردازنده های AMD به دلیل عملکرد بهتر پردازشگر گرافیکی مجتمع شده درون آن ها، پیشنهاد می شود.

6-9-2- برد اصلی (Motherboard)

برد اصلی یکی از مهم ترین قطعات یک رایانه است که دیگر قطعات سخت افزاری رایانه به آن متصل می شوند و به صورت مجموعه ای هماهنگ با هم فعالیت می کنند. برخی از شرکت های معروف تولید کننده مادربرد ایسوس (ASUS)، گیگا بایت (Gigabyte) و ام اس آی (MSI) می باشند که جزء برند های اصلی مادربرد هستند. هنگام انتخاب برد اصلی توجه کنید که پردازنده انتخاب شده حتماً با برد اصلی سازگاری داشته باشد.

یادداشت: امکانات و توانایی های برد اصلی به مجموعه تراشه اصلی آن بستگی دارد. هر چه تراشه های آن قوی تر و جدید تر باشد، برد اصلی از امکانات بیش تری برخوردار بوده و با نرم افزار های جدید سازگاری بیش تری دارد.

اصلی ترین معیار های انتخاب برد اصلی عبارت اند از:

1- درگاه های برد اصلی: برد های جدید دارای درگاه های ورودی / خروجی (USB، SATA، eSATA ، M 2، U 2،HDMI) می باشند.

اصلی ترین معیار های انتخاب برد اصلی عبارت اند از:

2- نوع شکاف های توسعه: برای اتصال انواع کارت های توسعه به برد اصلی از شکاف های PI, PCIe استفاده می شود.

3- قطعات سرخود برد اصلی: برخی از کارت ها از قبیل کارت شبکه و کارت صدا، به صورت سر خود (Onboard) روی آن تعبیه شده است.

4- ضمانت نامه: داشتن یک ضمانت نامه معتبر، عنصر مهمی در انتخاب برد اصلی محسوب می شود که در هنگام خرید باید مورد توجه قرار بگیرد.

تحقیق: با جستجو در اینترنت، مشخصات سه برد اصلی به روز بازار را با هم مقایسه کرده و جدول 3-6 را کامل نمایید.

جدول 3-6

عکس

6-9-3- حافظه (RAM)

اصلی ترین نکات هنگام انتخاب حافظه اصلی عبارت اند از:

1- فرکانس: باید اطمینان داشته باشید که برد اصلی انتخاب شده، از فرکانسی که RAM ایجاد می کند، پشتیبانی خواهد کرد. بیش تر برد های اصلی جدید، از حافظه های DDR 4 پشتیبانی می کنند.

2- ظرفیت حافظه: بالا بودن ظرفیت حافظه اصلی موجب افزایش کارایی و عملکرد بهتر نرم افزار ها خصوصاً

نرم افزار های گرافیکی و بازی های رایانه ای می شود.

3- ضمانت نامه: توجه به ضمانت نامه، در هنگام خرید حافظه RAM حائز اهمیت است. برخی از برند های حافظه اصلی دارای ضمانت نامه مادام العمر ⁽¹⁾می باشند.

تحقیق: با جستجو در اینترنت، مشخصات سه ماژول حافظه و ضمانت نامه های آن ها را استخراج کرده و با هم مقایسه نمایید.

6-9-4- پردازنده گرافیکی (GPU)

اغلب برد های اصلی دارای یک پردازنده گرافیکی Onboard هستند که به کمک آن، کاربران خانگی قادر به انجام اموری از قبیل: کار با نرم افزار های اداری، تماشای فیلم، وب گردی و... می باشند و نیازی به اتصال کارت گرافیکی قوی ندارند. خرید کارت گرافیکی در صورتی ضروری است که کاربران قصد انجام کار های گرافیکی، بازی های رایانه ای، کار با نرم افزار های سه بعدی، مونتاژ فیلم و... را داشته باشند.

در هنگام خرید کارت گرافیکی به نکات زیر توجه نمایید:

1- پردازنده گرافیکی (GPU): پردازنده گرافیکی وظیفه پردازش اطلاعات مرتبط با تصاویر را بر عهده دارد. این پردازنده در برخی از برد های اصلی به صورت یک IC روی برد اصلی (On Board) قرار دارد. قدرت پردازش گرافیکی کارت گرافیک به این پردازنده بستگی دارد.

2- حافظه اختصاصی کارت گرافیکی: کارت های گرافیکی برای پردازش اطلاعات نیاز به حافظه دارند. در صورتی که کارت گرافیکی فاقد حافظه اختصاصی باشد، برای پردازش ناچار است از حافظه اصلی استفاده نماید و این کار موجب کندی سیستم می شود. بنا بر این داشتن حافظه اختصاصی یک عنصر بسیار مهم در انتخاب کارت گرافیکی محسوب می شود. هر چه سرعت حافظه اختصاصی کارت گرافیک و ظرفیت آن بیش تر باشد اجرای نرم افزار های گرافیکی روان تر خواهد بود.

تحقیق: با جستجو در اینترنت، مشخصات سه کارت گرافیکی که دارای حافظه اختصاصی می باشد را استخراج نموده و با هم مقایسه نمایید.

3- انرژی مصرفی: کارت گرافیکی یکی از پر مصرف ترین قطعات سیستم است و در صورتی که نیاز به پردازش گرافیکی بالایی ندارید، خرید کارت گرافیکی قدرتمند فقط موجب هدر رفتن انرژی و افزایش هزینه شما می شود.

6-9-5- حافظه های جانبی

مهم ترین حافظه جانبی، HDD است. دیسک سخت در ظرفیت های مختلف 500 GB تا 18 TB به بازار عرضه می شوند. نوع دیگری از حافظه جانبی به نام SSD وجود دارد که دارای سرعت بیش تری نسبت به دیسک سخت می باشد. این حافظه ها از نظر قیمت نسبت به حافظه های HDD گران تر هستند.

یادداشت: برای اتصال حافظه های SSD علاوه بر درگاه های SATA می توان از درگاه های جدیدتر U 2 و M 2 نیز استفاده نمود.

6-9-6- منبع تغذیه (Power Supply)

تمام قطعات و اجزای داخلی رایانه برای کار نیاز به برق دارند. منبع تغذیه وظیفه فراهم کردن برق رایانه را بر عهده دارد. از آن جایی که هر قطعه به ولتاژ مخصوص به خود نیاز دارد، به همین دلیل از قطعه ای به نام منبع تغذیه استفاده می شود تا تمامی ولتاژ های مورد نیاز قطعات را تولید کند. (شکل 10-6)

عکس

شکل 10-6

پیشنهاد می شود که در انتخاب این قطعه دقت بیش تری نمایید. چرا که توان منبع تغذیه، بر اساس حداکثر توان مصرفی تمام قطعات باید انتخاب شود. کوچک ترین اختلال در مکانیزم کارایی این قطعه می توانند خسارات جبران ناپذیری را به همراه داشته باشد. استاندارد Plus 80 در منبع تغذیه نشان دهنده راندمان بالای 80 درصد منبع تغذیه است. بنا بر این هنگام خرید منبع تغذیه دقت کنید که دارای نشان Plus 80 باشد.

یادداشت: بهتر است برای رایانه های حرفه ای 500 W و برای رایانه های بازی منبع تغذیه ای با ظرفیت بیش از 500 W استفاده کنید.

6-9-7- محفظه نگه دارنده قطعات (Case)

محفظه های نگه دارنده در اشکال و اندازه های مختلفی به بازار عرضه می شوند که هنگام انتخاب آن باید به نکات زیر توجه نمایید:

1- اندازه جعبه: بزرگی جعبه با دقت در اندازۀ برد اصلی، کارت گرافیکی و دیگر قطعات، سنجیده می شود تا فضای کافی برای نصب قطعات به سادگی امکان پذیر باشد.

2- جنس جعبه: هر چه جنس ورقه های استفاده شده در ساخت جعبه مقاوم تر باشند، قطعات در برابر آسیب های احتمالی ایمن تر خواهند بود.

3- شکل ظاهری: رنگ، مدل و ظاهر جعبه سلیقه ای است و می توانید در این رابطه آزادانه عمل کنید.

6-9-8- صفحه نمایش (Monitor)

بسیاری از کاربران در هنگام خرید یک رایانه، اهمیت کمی برای صفحه نمایش قائل می شوند و تنها معیار های انتخاب آن ها، طراحی ظاهر و اندازه نمایشگر است. اما لازم است معیار های خود را کمی گسترش داده و برای انتخاب صفحه نمایش مورد نظر خود دقت بیش تری به خرج دهید و در هنگام انتخاب صفحه نمایش به نکات

زیر توجه نمایید:

1- اندازه: عنصر مهم هنگام انتخاب اندازه صفحه نمایشگر، توجه به فضای موجود روی میز کار است. در حال حاضر، صفحه نمایش هایی تا اندازه 30 اینچ نیز در بازار وجود دارد بهترین اندازه نمایشگر های LED/LCD را می توان 23 یا 24 اینچ دانست که در آن ها کیفیت تصویر قابل قبول بوده و از طرفی فضای خیلی زیادی را نیز اشغال نمی کنند.

2- رزولوشن: برای این که مفهوم رزولوشن را درک کنید، لازم است با برخی از تعاریف مقدماتی آشنا شوید.

به عنوان مثال: نمایشگری که دارای رزولوشن 1080 است، ابعاد 1080 × 1920 دارد. این بدان معنی است که عرض نمایشگر 1920 پیکسل و ارتفاع آن 1080 پیکسل است. این ابعاد باعث می شود که مجموعاً 2073600 پیکسل روی صفحه نمایش داده شود هر چه رزولوشن صفحه بالاتر باشد، تصویر نمایش داده شده کیفیت بالاتری دارد. (شکل 11-6)

عکس

شکل 11-6

3- درگاه ها: صفحه نمایش های قدیمی با پورت VGA و صفحه نمایش های جدید با پورت دیجیتال DVI و HDMI به رایانه متصل می شوند. اگر صفحه نمایش مورد نظر شما دارای پورت HDMI باشد امکانات بیش تری خواهید داشت. (شکل 12-6)

عکس

شکل 12-6

4- روشنایی تصویر (Brightness): میزان نوری که صفحه نمایش می تواند از خود ساطع کند روشنایی گفته می شود که بر اساس شمع در متر مربع (Cd/m^2) اندازه گیری می شود. هر چه روشنایی تصویر نمایشگر بالاتر باشد استفاده از آن در محیط های پر نور راحت تر شده و تصاویر نیز شفاف تر نمایش داده می شوند. شدت روشنایی 250 تا 300 Cd/m^2 برای صفحه نمایش مقدار مطلوبی است.

5- نور پس زمینه LED: نمایشگر های LED - Backlit، در واقع همان نمایشگر LCD هستند که در آن ها به جای لامپ های سنتی فلورسنت (CFL) از LED برای نوردهی استفاده می شود. استفاده از LED برای نوردهی پنل نمایشگر باعث می شود تا تولید کنندگان محصولات باریک تر، روشن تر و با گرمای کم تر تولید کنند.

6- براق یا مات: اگر قرار است از مانیتور خود در محیط پر نور استفاده کنید به دنبال صفحه نمایش مات باشید. نوع براق برای کار های چند رسانه ای، تماشای فیلم و بازی مناسب تر است.

6-9-9- ماوس و صفحه کلید

انتخاب ماوس باید متناسب با اندازه دست کاربر باشد. به طوری که هنگامی که آن را در دست گرفته اید، ماوس باید دارای انحنای مناسب بوده و کاملاً کف دست را پر کند. رعایت اصول گفته شده، موجب می شود در اثر استفاده بلند مدت از ماوس، به مچ دست آسیبی وارد نشود.

برای برنامه نویسان و تایپیست ها بهتر است صفحه کلید هایی را انتخاب کنید که از نظر ارگونومی مناسب باشند.

فعالیت: با توجه به معیار های مهم انتخاب قطعات رایانه که در متن کتاب به آن اشاره شده است، جدول 4-6 را کامل کنید.

جدول 4-6

عکس

خلاصه مطالب

1- پردازنده گرافیکی (GPU): این بخش داده ها را از CPU گرفته و به تصاویر قابل فهم برای ما تبدیل می کند.

2- حافظه کارت گرافیک: ظرفیت کارت گرافیک 1 تا 12 گیگا بایت است.

3- خروجی تصویر: برای نمایش خروجی، هر کارت گرافیکی حداقل باید یک خروجی داشته باشد. در برخی از کارت های گرافیکی ممکن است سه خروجی داشته باشیم:

VGA: کیفیت تصاویر نسبتاً پایینی دارد.

DVI: دارای کیفیت نسبتاً بالایی است.

HDMI: این خروجی به تلویزیون متصل شده و امکان نمایش تصویر در ابعاد بزرگ تر را برای کاربر فراهم می سازد.

1- کارت صدای داخلی (Internal): این نوع کارت صدا در داخل جعبه رایانه قرار دارد که ممکن است به صورت Onboard روی برد اصلی و یا با استفاه از شکاف های توسعه PCI، یک کارت صدا به برد اصلی متصل نمایند.

1- Modulator: اطلاعات دیجیتالی خروجی از یک رایانه را به سیگنال آنالوگ تبدیل می کند تا امکان ارسال آن ها از طریق خط تلفن به وجود آید.

2- Demodulator: سیگنال های ورودی آنالوگ را به سیگنال دیجیتال تبدیل می کند تا توسط رایانه قابل دریافت باشد.

1- مودم های داخلی: این نوع کارت مودم در داخل جعبه رایانه و روی برد اصلی قرار دارد از این رو به آن مودم داخلی گفته می شود که ممکن است به صورت Onboard روی برد اصلی و یا به صورت یک کارت مودم مجزا با استفاده از شکاف های توسعه PCI به برد اصلی متصل شود.

2- مودم های خارجی: به صورت دستگاهی جانبی هستند و به طور معمول با استفاده از پورت LAN، به رایانه وصل می شوند و باعث برقراری اتصال دستگاه ها به اینترنت می شوند.

وظایف کارت شبکه عبارت اند از:

1- آماده سازی و بسته بندی داده های رایانه برای انتقال روی رسانه های مختلف شبکه مانند، شبکه های بی سیم، شبکه های فیبر نوری و...

2- آدرس دهی به رایانه برای مکان یابی صحیح داده های روی شبکه

3- ارسال بسته های داده به رایانه های دیگر موجود در شبکه

4- مسیریابی و کنترل جریان داده ها روی شبکه

5- دریافت داده های مربوط به رایانه که روی شبکه قرار دارد.

1- رایانۀ خانگی / اداری

2- رایانۀ حرفه ای

3- رایانۀ بازی (Gaiming)

1- محفظه نگه دارنده قطعات (Case): محفظه های نگه دارنده در اشکال و اندازه های مختلفی به بازار عرضه می شوند که شما با توجه به ظاهر و اندازۀ مورد نظرتان می توانید آن را انتخاب کنید. 2- منبع تغذیه (Power Supply): منبع تغذیه وظیفه فراهم کردن برق رایانه را بر عهده دارد.

3- پردازنده (CPU): اغلب پردازنده های موجود در بازار دارای برند AMD و Intel می باشند. برای رایانه های حرفه ای از CPU، 2 تا 4 هسته ای به بالا استفاده شود و برای انجام کار های گرافیکی، پردازنده های AMD

به دلیل عملکرد بهتر پردازشگر گرافیکی پیشنهاد می شود.

4- برد اصلی (Motherboard): شرکت های معروف تولید کننده مادربرد ایسوس (ASUS)، گیگا بایت (Gigabyte) و ام اس آی (MSI) می باشند که جزء برند های اصلی مادر برد هستند. هنگام انتخاب برد اصلی توجه کنید که پردازنده انتخاب شده حتماً با برد اصلی سازگاری داشته باشد.

5- حافظه (RAM): دقت داشته باشید که برد اصلی انتخاب شده از فرکانسی که RAM ایجاد می کند، پشتیبانی نماید. بیش تر مادربرد های به روز از رم های DDR 4 پشتیبانی می کنند.

6- پردازنده گرافیکی (GPU): برای رایانه های بازی، توصیه می شود.

عکس

فصل 7: نرم افزار های رایانه ای

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

مقدمه

اشاره

رایانه از دو بخش کلی سخت افزار و نرم افزار تشکیل شده است. در فصول گذشته اجزای مختلف سخت افزاری رایانه را مورد بررسی قرار دادیم. در این فصل نرم افزار و انواع آن مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

7-1- نرم افزار (SoftWare)

بخش غیر قابل لمس رایانه شامل: داده ها، دستورات و تمام اطلاعات فراوری شده به وسیله رایانه و برنامه ها را نرم افزار می نامند. نرم افزار متشکل از دستور العمل هایی است که چگونگی رفتار رایانه را مشخص می کند.

به عبارت دیگر، نرم افزار، ابزاری واسطه ای برای ارتباط میان کاربر و سخت افزار رایانه است که دستورات پردازشی مورد نیاز کاربر را برای سخت افزار قابل فهم می کند و از طرف دیگر نتایج حاصل از پردازش سخت افزار را برای کاربر به شکلی قابل درک ارائه می دهد.

7-2- انواع نرم افزار

از نظر کارکرد، نرم افزار ها را در دو گروه نرم افزار های کاربردی و نرم افزار های سیستمی دسته بندی می کنند که به تشریح آن ها می پردازیم: (شکل 1-7)

عکس

شکل 1-7

7-2-1- نرم افزار های سیستمی (System Software)

نرم افزار های سیستمی، مدیریت رایانه را بر عهده دارند. این دسته از نرم افزار ها با سخت افزار رایانه (دستگاه های ورودی، خروجی، حافظه، پردازنده مرکزی) در ارتباط هستند و مدیریت بخش سخت افزاری سیستم را بر عهده دارند. نرم افزار های سیستمی رابط بین سخت افزار، نرم افزار و کاربران هستند و به چند گروه اصلی تقسیم می شوند که عبارت اند از:

7-2-2-1- برنامه های راه انداز (Startup Software): راه اندازی سیستم طی سه مرحله زیر انجام می شود:

1- مرحله (POST) ⁽¹⁾: یکی از برنامه هایی که به محض روشن شدن رایانه، در آن اجرا می شود، برنامۀ عیب یاب سیستم (POST) است. این برنامه قسمت های اصلی رایانه از قبیل حافظه، پردازندۀ مرکزی را آزمایش می کند و اگر اشکالی در بخش های اصلی رایانه بیابد، توسط این برنامه به کاربر اطلاع رسانی می شود.

2- مرحله (BIOS) ⁽²⁾: پس از مرحله عیب یابی، برنامه ای به نام بایوس اجرا شده و در حافظه اصلی کپی می شود. این برنامه وظیفۀ انجام و کنترل عملیات اصلی ورودی و خروجی را بر عهده دارد.

3- مرحله (Loader): در آخرین مرحله بخش های اصلی سیستم عامل از حافظۀ جانبی (دیسک سخت) روی حافظۀ اصلی (RAM) بارگذاری می شود تا کنترل رایانه را بر عهده بگیرد.

یادداشت: بخش های بارگذاری شده تا زمان روشن بودن سیستم، در حافظه اصلی باقی می ماند.

7-2-2-2- سیستم عامل (Operating System): سیستم عامل اصلی ترین نرم افزار رایانه است که پس از روشن شدن سیستم روی آن بار گذاری شده و تمام فعالیت های نرم افزاری و سخت افزاری رایانه را هدایت می کند.

یادداشت: بدون بارگذاری سیستم عامل روی حافظه اصلی، رایانه قادر به اجرای هیچ برنامه ای نیست.

تعریف سیستم عامل یا (OS): سیستم عامل مهم ترین نرم افزار رایانه است که سخت افزار و دیگر نرم افزار های سیستم را کنترل و مدیریت می کند و بستری را فراهم می سازد که برنامه های کاربردی بتوانند بر روی آن اجرا شوند.

به عبارتی دیگر سیستم عامل سخت افزار و نرم افزار را مدیریت کرده و به عنوان واسطی بین کاربر و سخت افزار عمل می کند. (شکل 2-7)

عکس

شکل 2-7

یادداشت: وقتی برنامه ای روی رایانه نصب می گردد، بعضی از اجزای سخت افزاری رایانه به فرمان آن برنامه در می آیند. برای نمونه هنگامی که با یک برنامه اجرای موسیقی کار می کنید، کارت صدای رایانه با برنامه پخش موسیقی همکاری می کند و یک آهنگ یا (فایل صوتی) را از طریق بلندگوی رایانه پخش می کند. ارتباط میان نرم افزار و سخت افزار توسط سیستم عامل انجام می شود. (این فقط بخش کوچکی از کار سیستم عامل است).

سیستم عامل ها از نظر نوع رابط کاربری به دو دسته تقسیم می شوند:

1- سیستم عامل های متنی: این سیستم عامل یک محیط مبتنی بر متن دارد و انجام کار در این محیط نیاز به نوشتن فرمان دارد. (مثل سیستم عامل MS - DOS)

2- سیستم عامل های گرافیکی: در این نوع سیستم عامل ها (مثل ویندوز) ارتباط با کاربر از طریق رابط گرافیکی GUI انجام می شود.

تعریف رابط کاربر گرافیکی (Graphical User Interface): برای برقراری تعامل میان کاربر و رایانه، از رابط گرافیکی کاربر استفاده می شود. این رابط کاربری، شامل نمایه های گرافیکی مثل دکمه ها، آیکون ها و تعاملات قابل انجام با کمک این آیکون ها است. در واقع به جای نوشتن متن یا کد های فرمان، از رابط کاربری گرافیکی استفاده می شود. یکی از نمونه های بسیار متداول استفاده از GUI، در سیستم عامل های مایکرو سافت مانند نسخه های مختلف ویندوز است.

استفاده از رابط کاربری گرافیکی یا GUI در سیستم عامل هایی مثل ویندوز، باعث راحتی کاربران شده است. کاربران دیگر برای تعامل با رایانه همانند سیستم MS - DOS نیازی به نوشتن فرمان ندارند. آن ها به راحتی از آیکون های گرافیکی ویندوز استفاده کرده و با عملکرد هر کدام آشنایی دارند. بنا بر این این رابط کاربری جزئیات فنی و دشوار سیستم را ساده می کند.

رابط کاربر گرافیکی، واسطی است میان کاربر و دستورات پیچیده سیستم عامل که با استفاده از آن، انجام کار برای کاربران ساده تر خواهد شد.

فعالیت: در مورد انواع سیستم عامل ها تحقیق کرده سپس جدول 1-7 را تکمیل کنید.

جدول 1-7

عکس

7-2-2-3- مترجم های زبان برنامه نویسی (Compiler): مترجم زبان، نرم افزاری است که برنامۀ نوشته شده با یک زبان خاص برنامه نویسی را به زبان قابل فهم برای ماشین تبدیل می کند.

زبان های برنامه نویسی از نظر ارتباط با سخت افزار و یا ارتباط با زبان انسان به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند:

زبان های سطح پایین (Low - Level Language)

زبان های سطح بالا (High - Level Language)

7-2-2-4- برنامه های کمکی (Utilities): برنامه های کمکی، نرم افزارهایی هستند که عملیات مربوط به استفاده از رایانه را ساده تر می کنند و در مدیریت بهتر سیستم به کاربران کمک می کنند. برخی از این برنامه های کمکی تحت عنوان بسته های نرم افزاری در بازار عرضه می شوند. نرم افزار های ویروس یابی، فشرده سازی و مدیریت حافظه و دیسک، نمونه هایی از برنامه های کمکی هستند.

7-2-3- نرم افزار های کاربردی (Application Software)

نرم افزار های کاربردی، برنامه هایی هستند که برای انجام کار های خاصی طراحی و پیاده سازی شده اند. هر نرم افزاری که به کمک آن بتوان بخشی از نیاز های یک فرد، یک شرکت یا یک سازمان را انجام داد، به آن نرم افزار کاربردی گفته می شود.

برای مثال می توان به نرم افزار های اداری مانند واژه پرداز، ارائه کننده و صفحه گسترده و یا نرم افزار های پخش ویدئو و موسیقی، نرم افزار حسابداری، نرم افزار نقشه کشی و هزاران نرم افزار دیگر اشاره کرد.

فعالیت: با کمک دوستان خود، در مورد کاربرد هر یک از نرم افزار های کاربردی صفحه بعد بحث کرده، سپس جدول 2-7 را کامل نمایید.

جدول 2-7

عکس

7-3- زبان های برنامه نویسی و انواع آن

برنامه ها از کنار هم قرار گرفتن مجموعه ای از دستور العمل ها به وجود می آید که این دستور العمل ها باید تحت یک سری قوانین مشخص و استاندارد، پیاده سازی و اجرا شود. زبان های برنامه نویسی از مجموعه ای از علائم، قواعد و دستور العمل هایی تشکیل شده است که موجب ایجاد برنامه هایی می شود که این برنامه ها، رفتار یک ماشین را مشخص کرده و در نهایت موجب تعامل انسان و رایانه می شود.

به زبان خیلی ساده، برنامه نویسی عبارت است از نوشتن دستوراتی که یک سیستم (مثل رایانه) آن ها را متوجه شده و دستورات را یکی پس از دیگری اجرا می کند.

یادداشت: یک زبان برنامه نویسی لغات، دستورات و قوانینی را در اختیار برنامه نویس قرار می دهد که از طریق همین لغات و دستورات، برنامه نویس، یک بسته تهیه می کند که به آن نرم افزار یا اپلیکیشن گفته می شود. نرم افزار در اختیار سیستم گذاشته می شود و سیستم آن را متوجه شده و اجرا می کند.

زبان های برنامه نویسی از نظر ارتباط با سخت افزار و یا ارتباط با زبان انسان به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند:

7-3-1- زبان سطح پایین

دستور العمل های زبان های سطح پایین، در سطح ماشین و وابسته به سخت افزار رایانه است. خواندن و نوشتن زبان ماشین دشوار است، زیرا شبیه نماد های معمولی ریاضی یا زبان انسانی نیست و کد های آن از رایانه ای به رایانه دیگر متفاوت است. از آن جایی که کار با این زبان، پیچیده و نیازمند داشتن اطلاعات سخت افزاری خاصی است کاربران محدودی فقط در موارد خاص از این زبان برنامه نویسی استفاده می کنند. زبان برنامه نویسی اسمبلی از معروف ترین زبان های سطح پایین محسوب می شود.

7-3-2- زبان سطح بالا

دستور العمل های این نوع زبان برنامه نویسی شباهت و نزدیکی زیادی به زبان انسان دارد. در زبان سطح بالا از نشانه گذاری ریاضی برای اجرای وظایف استفاده می شود. یادگیری زبان سطح بالا بسیار آسان تر از زبان سطح پایین است.

برخی از معروف ترین زبان های سطح بالا عبارت اند از: (Java, C, Go, JavaScript, Python, Ruby, SQL)

7-4- انواع حوزه های مختلف برنامه نویسی بر اساس پلتفرم (Platform)

تعریف پلتفرم: Platform به نرم افزار یا سخت افزاری گفته می شود که روی آن سرویسی قرار گرفته باشد. یک پلتفرم، شامل یک سخت افزار، سیستم عامل و یک سری برنامه ها و دستور العمل هایی است که بستری برای اجرای اپلیکیشن فراهم می کند.

حوزه های برنامه نویسی را براساس پلتفرم به چهار دسته کلی تقسیم می کنند:

7-4-1- برنامه نویسی تحت ویندوز

زبان های برنامه نویسی تحت ویندوز زبان هایی هستند که از آن ها برای تولید نرم افزارهای کاربردی روی سیستم عامل ویندوز، لینوکس، مک و... استفاده می شود. مانند نرم افزار های اتوماسیون اداری، نرم افزار های چند رسانه ای Multi Media مرورگر ها و....

از بین انواع زبان های برنامه نویسی در این حوزه، متداول ترین آن ها که می توان نام برد:

زبان های برنامه نویسی ویندوز: C, java, javascript

زبان های برنامه نویسی لینوکس: java, python

زبان های برنامه نویسی مک: swift

7-4-2- برنامه نویسی تحت وب

یکی از محبوب ترین حوزه های برنامه نویسی، برنامه نویسی تحت وب است. به زبان هایی که برای کار، بر روی وب و شبکه طراحی و ساخته شده اند، زبان های برنامه نویسی تحت وب گفته می شود. این زبان ها برای ایجاد و تولید انواع پروژه ها و نرم افزار های تحت وب مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال انواع وب سایت ها، ایمیل، خرید آنلاین، امور بانکی، مجله ها و برنامه های آنلاین نمونه کاربرد هایی هستند که از زبان های تحت وب برای ایجاد آن ها استفاده شده است.

زبان های برنامه نویسی تحت وب به دو دستۀ زبان های برنامه نویسی سمت کاربر (Front end) و زبان های

برنامه نویسی سمت سرور (Back end) تقسیم می شوند.

1- برخی زبان های برنامه نویسی / نشانه گذاری سمت کاربر: jQuery،JavaScript،CSS،HTML

2- برخی زبان های برنامه نویسی سمت سرور: ASP.NET،Python،Ruby،PHP،Java

7-4-3- برنامه نویسی تحت موبایل

برای توسعۀ اپلیکیشن های موبایل می توان از زبان های برنامه نویسی مختص هر پلتفرم (اندروید یا iOS) استفاده کرد. برخی از این زبان ها عبارت اند از: Javascript،

7-4-4- برنامه نویسی چند منظوره

برخی از زبان های برنامه نویسی قابلیت استفاده در چندین بخش و پلتفرم های مختلف دارند که به این گونه زبان ها، زبان های چند منظوره گفته می شود. برای نمونه، زبان های C Python Scala GO C++ و C از این دسته زبان ها می باشند.

7-5- مراحل تولید یک نرم افزار سفارشی

برای تولید یک نرم افزار سفارشی، روش های گوناگونی وجود دارد که روز به روز بر دامنۀ تکامل و پیشرفت آن ها افزوده می شود، اصولاً برای تولید یک نرم افزار سفارشی مراحلی وجود دارد که به تشریح آن ها خواهیم پرداخت:

7-5-1- مرحله تجزیه و تحلیل

از مهم ترین فعالیت ها در تولید یک نرم افزار سفارشی مرحله تجزیه و تحلیل می باشد. مشتریان و کاربران معمولاً تصویر واضح و شفافی از نیاز هایشان برای ارائه به مهندسان تولید نرم افزار ندارند در این مرحله نیازمندی های پیچیده، مبهم و حتی متضاد توسط تحلیل گران سیستم شناسایی می شوند استخراج نیازمندی ها و تحلیل نیازمندی های کاربر در اولین مرحله تولید نرم افزار انجام می شود در این مرحله تحلیل گران سیستم با استفاده از روش هایی مانند پرسش نامه مصاحبه و بررسی وضعیت موجود فرایند های کاربری گزارشی از نیازمندی های کاربر تدوین می کنند.

7-5-2- مرحله طراحی نرم افزار

ساخت یک مدل برای یک نرم افزار سفارشی قبل از پیاده سازی شبیه به طراحی نقشه برای ساخت یک ساختمان است. طراحی سبب شکل گیری دید درستی از ارکان معماری نرم افزار سفارشی خواهد شد. در این مرحله توسط تیم تولید نرم افزار نیاز ها و زمان بندی توسعه مشخص شده تمام طرح ها ریخته می شود و هر مرحله کاری به مراحل کاری کوچک تر تقسیم شود.

7-5-3- مرحله پیاده سازی و کدنویسی

پیاده سازی بخشی از فرایند تولید نرم افزار است که در آن کد نویسی و برنامه نویسی پروژه نرم افزار سفارشی نوشته می شود. در این فاز نرم افزار بر اساس معماری از قبل طراحی شده پیاده سازی و برنامه نویسی می شود. به واقع ساخت نرم افزار در این مرحله صورت می پذیرد داده ها با توجه به شناختی که از نیاز های مشتری به دست آمده است و با توجه به بستری که قرار است نرم افزار در آن تولید شود (تحت وب، تحت ویندوز، تحت اندروید و....) زبان برنامه نویسی نرم افزار و پایگاه داده را به مشتری پیشنهاد می دهد و پس از تصویب نهایی در برگه مستندات پروژه نرم افزار را پیاده سازی می کند.

7-5-4- مرحله آزمایش نرم افزار

بعد از کد نویسی، نرم افزار بار ها اجرا و مورد آزمون قرار گرفته تا خطا ها و ایرادات آن شناسایی و رفع شود. آزمایش و اصلاح کد های نرم افزار بخش مهمی از فرایند تولید نرم افزار است و کمک می کند تا مشکلات سامانه به صورت سریع شناسایی شوند. در این مرحله، گروهی از کاربران برای آزمایش محصول انتخاب می شوند تا بازخورد خود را به تیم نرم افزار بر گردانند. آزمایش کاربر برای مشخص کردن مشکلاتی که برنامه نویسان متوجه آن نمی شوند، بسیار اهمیت دارد.

7-5-5- مرحله استقرار و گسترش نرم افزار

پس از پایان آزمون اولیۀ نرم افزار، استقرار و تحویل سیستم در محیط کار نهایی انجام خواهد شد. تمرکز این فاز بر تضمین نرم افزار برای استفادۀ کاربران نهایی نرم افزار است. در این نقطه از چرخۀ حیات نرم افزار، تمرکز روی بازخورد کاربران در خصوص تنظیم دقیق محصول، پیکر بندی نرم افزاری، نصب و نکات مربوط به قابلیت استفاده خواهد بود.

در پایان این مرحله باید اهداف نرم افزار به طور کامل برآورده شده باشد و رابط کاربری نرم افزار (User Interface) برای کاربران جذاب باشد به طوری که استفاده از نرم افزار برای کاربران آسان باشد.

7-5-6- مرحله پشتیبانی از نرم افزار

پس از اتمام پروژه و تحویل آن، کار به پایان نمی رسد. ارتقای نرم افزار و ارائۀ نسخه های جدید با قابلیت های بیش تر و یا نیازمندی های جدیدی که کاربران با آن مواجه می شوند، رفع خطا های موجود در سیستم فعلی، آموزش مستمر کاربران سیستم و آموزش کاربران جدید از مهم ترین اهداف فاز پشتیبانی محسوب می شوند. در واقع نگهداری و توسعه یک نرم افزار، فرایندی دائمی برای رفع نیاز کاربران و ایجاد کار آمدی بیش تر آن است. که از زمان استقرار شروع تا پایان عمر یک نرم افزار ادامه دارد. چرا که اگر در پایان، کاربران نهایی از عملکرد نرم افزار راضی نباشند چرخۀ حیات نرم افزار به پایان می رسد. (شکل 3-7)

عکس

شکل 3-7

خلاصه مطالب

1- برنامه های راه انداز (Startup Software) که خود شامل سه مرحله است:

1- مرحله (POST): برنامۀ عیب یاب سیستم است. این برنامه قسمت های اصلی رایانه از قبیل حافظه، پردازندۀ مرکزی را آزمایش می کند و اگر اشکالی در بخش های اصلی رایانه بیابد، توسط این برنامه به کاربر اطلاع رسانی می شود.

2- مرحله (BIOS): پس از مرحله عیب یابی، برنامه ای به نام بایوس اجرا شده و در حافظه اصلی کپی می شود. این برنامه وظیفۀ انجام و کنترل عملیات اصلی ورودی و خروجی را بر عهده دارد.

3- مرحله (Loader): در آخرین مرحله، بخش های اصلی سیستم عامل از حافظۀ جانبی (دیسک سخت) روی حافظۀ اصلی (RAM) بارگذاری می شود تا کنترل رایانه را بر عهده بگیرد.

2- سیستم عامل (Operating System): سیستم عامل اصلی ترین نرم افزار رایانه است که پس از روشن شدن سیستم روی آن بارگذاری شده و تمام فعالیت های نرم افزاری و سخت افزاری رایانه را هدایت می کند و به عنوان واسطی بین کاربر و سخت افزار عمل می کند. به طوری که بدون بارگذاری سیستم عامل روی حافظه اصلی، رایانه قادر به اجرای هیچ برنامه ای نیست.

1- سیستم عامل های متنی: این سیستم عامل یک محیط مبتنی بر متن دارد و انجام کار در این محیط نیاز نوشتن فرمان دارد. (مثل سیستم عامل MS - DOS)

2- سیستم عامل های گرافیکی: در این نوع سیستم عامل ها (مثل ویندوز) ارتباط با کاربر از طریق رابط گرافیکی GUI انجام می شود.

تعریف رابط کاربر گرافیکی (Graphical User Interface): برای برقراری تعامل میان کاربر و رایانه، از رابط گرافیکی کاربر استفاده می شود. رابط کاربر گرافیکی، واسطی است میان کاربر و دستورات پیچیده سیستم عامل که با استفاده از آن، انجام کار برای کاربران ساده تر خواهد شد.

زبان های سطح پایین (Low - Level Language)

زبان های سطح بالا (High - Level Language)

برنامه نویسی عبارت است از نوشتن دستوراتی که یک سیستم (مثل رایانه) آن ها را متوجه شده و دستورات را یکی پس از دیگری اجرا می کند.

1- زبان سطح پایین: دستور العمل های زبان های سطح پایین، در سطح ماشین و وابسته به سخت افزار رایانه است. خواندن و نوشتن زبان ماشین دشوار است. کاربران محدودی فقط در موارد خاص از این زبان برنامه نویسی استفاده می کنند. زبان برنامه نویسی اسمبلی از معروف ترین زبان های سطح پایین محسوب می شود.

2- زبان سطح بالا: دستور العمل های این نوع زبان برنامه نویسی شباهت و نزدیکی زیادی به زبان انسانی دارد. در زبان سطح بالا از نشانه گذاری ریاضی برای اجرای وظایف استفاده می شود. یادگیری زبان سطح بالا بسیار آسان تر از زبان سطح پایین است.

1- برنامه نویسی تحت ویندوز: زبان هایی هستند که از آن ها برای تولید نرم افزار های کاربردی روی سیستم عامل ویندوز، لینوکس، مک و... استفاده می شود. مانند نرم افزار های اتوماسیون اداری، نرم افزار های چند رسانه ای Multi Media، مرورگر ها و...

2- برنامه نویسی تحت وب: به زبان هایی که برای کار بر روی وب و شبکه طراحی و ساخته شده اند، گفته می شود انواع وب سایت ها، ایمیل، خرید آنلاین، امور بانکی، مجله ها و برنامه های آنلاین نمونه کاربرد هایی هستند که از زبان های تحت وب برای ایجاد آن ها استفاده شده است.

3- برنامه نویسی تحت موبایل: برای توسعۀ اپلیکیشن های موبایل می توان از زبان های برنامه نویسی مختص هر پلتفرم (اندروید یا iOS) استفاده کرد. برخی از این زبان ها عبارت اند از: Roby، Swift، Java، C Javascript و Objective-c

4- برنامه نویسی چند منظوره: برخی از زبان های برنامه نویسی قابلیت استفاده در چندین بخش و پلتفرم های مختلف را دارند که به این گونه زبان ها، زبان های چند منظوره گفته می شود. برای نمونه، زبان های، GO، Scala، Python، C، C++ و C از این دسته زبان ها می باشند.

1- مرحله تجزیه و تحلیل: در این مرحله تحلیل گران سیستم با استفاده از روش هایی مانند، پرسش نامه، مصاحبه و بررسی وضعیت موجود فرایند های کاربری، گزارشی از نیازمندی های کاربر تدوین می کنند.

2- مرحله طراحی نرم افزار: در این مرحله توسط تیم تولید نرم افزار، نیاز ها و زمان بندی توسعه مشخص شده، تمام طرح ها ریخته می شود و هر مرحلۀ کاری، به مراحل کاری کوچک تر تقسیم شود. 3- مرحله پیاده سازی و کد نویسی: ساخت نرم افزار در این مرحله صورت می پذیرد در این مرحله کد نویسی و برنامه نویسی پروژه نرم افزار سفارشی بر اساس معماری از قبل طراحی شده، پیاده سازی و برنامه نویسی می شود.

4- مرحله آزمایش نرم افزار: بعد از کد نویسی، نرم افزار بار ها اجرا و مورد آزمون قرار گرفته تا خطا ها و ایرادات آن شناسایی و رفع شود. در این مرحله، گروهی از کاربران برای آزمایش محصول انتخاب می شوند تا باز خورد خود را به تیم نرم افزار بر گردانند.

5- مرحله استقرار و گسترش نرم افزار: تمرکز این فاز بر تضمین نرم افزار برای استفادۀ کاربران نهایی نرم افزار است.

6- مرحله پشتیبانی از نرم افزار: ارتقای نرم افزار و ارائۀ نسخه های جدید با قابلیت های بیش تر و یا نیازمندی های جدیدی که کاربران با آن مواجه می شوند، رفع خطا های موجود در سیستم فعلی، آموزش مستمر کاربران سیستم و آموزش کاربران جدید از مهم ترین اهداف فاز پشتیبانی محسوب می شوند.

عکس

فصل 8: شبکه های رایانه ای و امنیت اطلاعات

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

-رسانه های مختلف برای ایجاد شبکه رایانه ای را بشناسد.

مقدمه

اشاره

پس از پیدایش رایانه، تولید و ذخیره سازی اطلاعات به روش دیجیتال رواج یافت و استفاده از رایانه در ادارات، مؤسسات، مدارس، مراکز علمی و... در همه زمینه ها گسترش پیدا کرد. با تولید حجم زیادی از اطلاعات ضرورت انتقال آن به دیگران، مفهومی به نام شبکه به وجود آمد.

8-1- مفهوم شبکه های رایانه ای

از اتصال دو یا چند رایانه که به منظور استفاده از منابع سخت افزاری و نرم افزاری آن ها را به هم متصل می کنند، شبکه به وجود می آید. هدف اصلی از ایجاد شبکه، تبادل اطلاعات و به اشتراک گذاشتن داده ها و منابع است.

یادداشت: استفاده از منابع سخت افزاری مشترک به این معنی است که مثلاً اگر به یکی از رایانه های متصل به شبکه چاپگر یا دستگاه مودم متصل شود سایر رایانه های عضو شبکه نیز بتوانند از آن استفاده کنند. منابع نرم افزاری رایانه ها مثل: داده ها، برنامه ها و...

و منابع سخت افزاری مانند: چاپگر، پویشگر، بخش یا کل فضای ذخیره سازی یک دیسک سخت و...

8-1-1- دلایل استفاده از شبکه های رایانه ای

استفاده از شبکه های رایانه ای به علت مزایای فراوانی که دارند بسیار گسترش یافته است در این جا به برخی از این مزایا اشاره می کنیم.

1- استفاده از منابع مشترک: رایانه های متصل به شبکه می توانند با یک دیگر تبادل اطلاعات و اشتراک منابع داشته باشند.

2- جلوگیری از افزونگی اطلاعات: معمولاً کاربران شبکه به اطلاعات یکسانی نیاز دارند. درصورتی که اطلاعات روی یکی از سیستم ها قرار گرفته و به اشتراک گذاشته شود در این صورت تمامی کاربران می توانند از آن استفاده کنند.

3- تبادل سریع تر و دقیق تر داده ها: کاربران از راه دور و در کوتاه ترین زمان ممکن می توانند با استفاده از امکانات شبکه با یک دیگر به تبادل داده و اطلاعات بپردازند. به این ترتیب، زمان تبادل اطلاعات کاهش می یابد.

4- سهولت در برقراری ارتباط و تبادل داده: بدون وجود شبکه تبادل داده ها از یک رایانه به رایانه دیگر با استفاده از حافظه های جانبی امکان پذیر است. اما در بستر شبکه نیاز به ابزار های جانبی مرتفع می شود.

5- کاهش هزینه ها: متمرکز کردن منابع و استفاده مشترک از آن ها در یک سازمان، کاهش هزینه را در پی خواهد داشت.

6- ایجاد گروه کاری: مدیر شبکه می تواند وظایف کاربران شبکه را به گروه های کاری متفاوت دسته بندی نموده و برای هر گروه کاری منابع شبکه، نرم افزار های مرتبط و دسترسی های مجاز تعیین نماید.

8-2- انواع شبکه های رایانه ای از نظر وسعت جغرافیایی

شبکه های رایانه ای با توجه به وسعت جغرافیایی تحت پوشش (نزدیکی یا دوری از هم) دارای انواع مختلفی هستند.

8-2-1- شبکه های شخصی (PAN) ⁽¹⁾

ارتباط و اتصال بیش از دو یا چند دستگاه مختلف رایانه ای که در محدوده چند متری از هم قرار گرفته اند (این دستگاه ها عموماً متعلق به یک فرد می باشد) در این نوع از شبکه اغلب از فناوری Bluetooth جهت برقراری ارتباط بی سیم استفاده می شود.

8-2-2- شبکه های محلی (LAN) ⁽²⁾

به شبکه ای که تعداد محدودی از رایانه ها را در یک مکان فیزیکی نزدیک به هم (در محدوده یک ساختمان) به هم متصل می کند، شبکه محلی می گویند.

یادداشت: در شبکه های محلی حداکثر 20 رایانه را می توان به هم متصل نمود. این رایانه ها و سایر منابع سخت افزاری مانند چاپگر، مودم، و... به صورت سیمی یا بی سیم می توانند در محدوده یک ساختمان به هم متصل شوند.

8-2-3- شبکه های محلی (MAN) ⁽³⁾

شبکه های رایانه ای بزرگی هستند که گسترۀ وسیعی مانند یک شهر را پوشش می دهد. این گونه از شبکه ها معمولاً از اتصالات چند شبکه محلی به وجود می آیند.

8-2-4- شبکه محیط گسترده (WAN) ⁽⁴⁾

شبکه گسترده در مقایسه با شبکه محلی مساحت جغرافیایی بزرگ تری را شامل می شود و می تواند از اتصال شبکه محلی در یک شهر یا استان یا کشور ایجاد شود که از مرز کشور ها عبور کرده و ارتباط کاربران یا

رایانه ها از مسافت های دور را از طریق خطوط مخابراتی با یک دیگر امکان پذیر می سازد.

فعالیت: با توجه به مفهوم انواع شبکه از لحاظ جغرافیا، مشخص کنید هر کدام از شکل های جدول 1-8، جزء کدام نوع از شبکه می باشد؟

عکس

جدول 1-8

8-3- آشنایی با سرویس دهنده ها و سرویس گیرنده ها

رایانه های موجود در شبکه را با توجه به نوع وظایف آن به دو گروه سرویس دهنده و سرویس گیرنده دسته بندی می کنند.

8-3-1- رایانه های سرویس دهنده (Server)

این دسته از رایانه ها، وظیفۀ مدیریت کلیه سیستم های موجود در شبکه و مدیریت نرم افزاری شبکه را بر عهده دارد.

یادداشت: به رایانه های سرویس دهنده میزبان (Host) نیز گفته می شود. رایانه های سرویس دهنده معمولاً با مشخصات سخت افزاری بالاتری انتخاب می شوند. گاهی تعداد CPU ها و دیسک سخت آن ها به ده ها عدد می رسد.

8-3-2- رایانه های سرویس گیرنده (Client)

رایانه های سرویس گیرنده توسط سرویس دهنده ها کنترل و مدیریت شده و اغلب از امکانات سخت افزاری و نرم افزاری سرویس دهنده ها استفاده می کنند. (شکل 1-8)

عکس

شکل 1-8

8-4- انواع شبکه های رایانه ای از نظر پیاده سازی

نحوۀ ارتباط رایانه ها در شبکه و استفاده از منابع و سرویس های مختلف شبکه بستگی به سیستم عامل شبکه و نحوۀ به کارگیری آن دارد. شبکه ها به دو صورت زیر پیاده سازی می شوند.

8-4-1- شبکه های مبتنی بر سرویس دهنده (Server Based) سرویس دهنده ها معمولاً با مشخصات سخت افزاری بالاتری انتخاب می شوند و وظیفه سرویس دهی به شبکه را بر عهده دارند. سایر سیستم های شبکه که Client نامیده می شوند، سرویس های مورد نیاز خود را از Server درخواست می کنند. به این نوع شبکه، شبکۀ سرویس دهنده سرویس گیرنده (Client - Server) گفته می شود. (شکل 2-8)

عکس

شکل 2-8

8-4-2- شبکه های نظیر به نظیر (Peer to Peer)

در این شبکه ها، رایانه ها به صورت نظیر به نظیر به هم متصل شده اند و هیچ برتری نسبت به هم ندارند. رایانه های موجود در شبکه های Peer to Peer می توانند هم به عنوان سرویس دهنده عمل کنند هم سرویس گیرنده باشند. (شکل 3-8)

عکس

شکل 3-8

8-5- هم بندی شبکه (Network Topology)

به نحوه چیدمان رایانه یا دستگاه های موجود در یک شبکه هم بندی گفته می شود. نحوۀ اتصال رایانه ها در شبکه به چند شکل مختلف امکان پذیر است. به شکل 4-8 توجه کنید.

عکس

شکل 8-4- هم بندی رایانه های درون یک شبکه محلی

8-6- شبکه های اینترانت (Intranet)

برخی از شرکت ها برای تبادل اطلاعات و به اشتراک گذاشتن اسناد مهم خود، از شبکه داخلی استفاده می کنند. اینترانت یک شبکه با دسترسی اختصاصی است که درون یک سازمان یا شرکت مورد استفاده قرار می گیرد به طوری که دسترسی به منابع آن برای افراد غیر سازمانی امکان پذیر نیست.

یادداشت: شبکه های اینترانت برای امنیت بیش تر کاربران به کار گرفته می شود. در این شبکه ها، برای تبادل اطلاعات (درون شبکه ای)، نیازی به اینترنت نمی باشد. یکی از نمونه های شبکه اینترانت، شبکه ملی اطلاعات ایران می باشد.

8-7- شبکه های اکسترانت (Extranet)

گاهی لازم است اشخاص خاصی، در خارج از سیستم به اطلاعات موجود در شبکه دسترسی پیدا کنند. اکسترانت بستری است که به وسیلۀ آن مشتریان خارج از یک سازمان می توانند به اطلاعاتی محدود و مشخص از داخل سازمان دسترسی پیدا کنند که این اطلاعات و رمز دسترسی توسط مدیران آن سازمان مشخص می شود.

8-8- شبکۀ جهانی اینترنت (Internet)

اینترنت یک شبکۀ رایانه ای جهانی است که سیستم های رایانه ای را در سراسر جهان به هم وصل می کند این اتصال بین سیستم ها، به کمک راه های ارتباطی معینی امکان پذیر است. هر رایانه و یا ابزار متصل به این شبکه می تواند با رایانه های دیگر در سر تا سر جهان که به اینترنت متصل هستند ارتباط برقرار کرده و منابع خود را به اشتراک گذاشته و از منابع موجود در اینترنت استفاده کند.

تعریف شبکه اینترنت: شبکه های در هم تنیده یا (Internet) مجموعه ای از شبکه های کوچک و بزرگ است که به هم پیوسته و از لحاظ جغرافیایی در سطح جهان گسترش یافته است. در این شبکۀ بسیار بزرگ حجم عظیمی از داده ها ذخیره شده و قابل دسترس کاربران است.

یادداشت: برای دستیابی به منابع موجود در اینترنت، نیازی به احراز هویت نیست، اما اتصال به شبکه اینترانت و استفاده از منابع واقع در آن، در صورت احراز هویت کاربران مجاز امکان پذیر می باشد.

8-9- برخی از کاربرد های اینترنت

در دنیای امروز تصور زندگی بدون اینترنت برای ما غیر ممکن است. اینترنت در تمام ابعاد زندگی بشر سایه افکنده و زندگی انسان را تحت شعاع خود قرار داده است.

تقریباً هیچ کاری نیست که تمامی یا حداقل بخشی از آن را به صورت آنلاین نتوان انجام داد. اینترنت امکان یافتن سریع اطلاعات، برقراری ارتباط با مردم در سراسر جهان، انجام امور مالی و... را ممکن می سازد. در ادامه به معرفی برخی از کاربردی ترین موارد استفاده از اینترنت خواهیم پرداخت.

8-9-1- موتور های جستجو (Search engines)

اینترنت شامل میلیارد ها وب سایت است که اطلاعات زیادی در آن ها وجود دارد، جستجوی منابع علمی و آموزشی، کاتالوگ، کتاب و مجلات، خدمات و امثال آن از طریق برنامه های ویژه جستجو امکان پذیر است. موتور های جستجو دسترسی به این اطلاعات را آسان تر می کنند. موتور های جستجوی زیادی وجود دارند که شما می توانید از آن ها استفاده کنید، اما برخی از آن ها محبوب تر و کاربردی تر هستند مانند گوگل، یاهو، بینگ و...

8-9-2- سرویس های پست الکترونیک (Email)

پست الکترونیکی راهی برای ارسال و دریافت پیام در قالب، متن، صوت و تصویر می باشد. کاربرانی که دارای اشتراک در سرویس های رایگان پست الکترونیکی Gmail و Hotmail و Yahoo هستند از یک سرویس گیرنده ایمیل بر روی وب استفاده می کنند. برای استفاده از سرویس پست الکترونیک نیاز به ساختن یک آدرس پست الکترونیک می باشد.

آدرس پست الکترونیک (Email Address) چیست؟

آدرس پست الکترونیکی به شناس های یکتا گفته می شود که در اختیار فرد یا شرکتی که برای اولین بار حساب کاربری ایجاد می کند، قرار می گیرد. این آدرس در واقع برای شناسایی افراد مورد استفاده قرار گرفته و با استفاده از آن می توان پیام الکترونیکی را ارسال یا دریافت کرد.

این آدرس برای هر فرد یکتا است به عنوان مثال Test_email@gmail.com یک آدرس پست الکترونیکی است که از سرویس Gmail دریافت شده است. زمانی که بخواهید برای فردی پیام الکترونیکی ارسال کنید باید این آدرس را در اختیار داشته باشید.

8-9-3- عضویت در گروه های بین المللی تخصصی و خبری

گروه های خبری اینترنتی، با موضوعات سیاسی، اجتماعی، فرهنگی، تجاری، اطلاع رسانی و... فعالیت دارند. این گروه ها یک سیستم ذخیره سازی و سازماندهی پیام ها و اطلاعات بر روی رایانه سرویس دهنده خبری خود دارند، به نحوی که کاربران شبکه می توانند به آن مراجعه کرده و پیام های خبری مورد نظر و دلخواه خود را انتخاب و یا پیامی را برای گروه خبری ارسال دارند.

8-9-4- کلاس های آموزشی و تشکیل جلسات زنده

اینترنت می تواند بستر مناسبی برای برگزاری کلاس های آموزشی، شرکت در جلسات گفتگوی زنده و... را فراهم نماید.

8-9-5- تجارت الکترونیک

بسیاری از مشاغل برای بقای خود به اینترنت وابسته هستند و اغلب فعالیت های تبلیغاتی، انجام معاملات تجاری و خرید و فروش های خود را از طریق اینترنت انجام می دهند.

8-9-6- شبکه های اجتماعی

شبکه های اجتماعی امکان برقراری ارتباط و اشتراک گذاری را به صورت هم زمان با بسیاری از افراد امکان پذیر می کنند. واتساپ، تلگرام، اینستاگرام و... از بزرگ ترین شبکه های اجتماعی جهان هستند که بیش از میلیون ها کاربر در سراسر جهان دارند.

8-10- مفهوم شبکۀ تلفنی (PSTN)

*8-10- مفهوم شبکۀ تلفنی (PSTN) ⁽¹⁾

ارتباط رایانه ها در شبکه های محلی (به دلیل نزدیکی به هم) توسط کابل صورت می گیرد. اما در شبکه های گستردۀ جهانی، نمی توان از کابل های شبکه معمولی استفاده کرد، چرا که امکان کابل کشی بین شهر ها، کشور ها و قاره های مختلف امکان پذیر نمی باشد. در این شبکه ها از کابل های مخابراتی که تمام کشور ها را به هم متصل کرده اند استفاده می شود. به این روش ارتباطی اصطلاحاً PSTN گفته می شود.

یادداشت: در این شبکه ها برای ارتباط با خطوط تلفن باید از مودم استفاده شود.

خطوط و تجهیزات مخابراتی که می توان از آن ها برای ارتباطات شبکه ای استفاده نمود، عبارت اند از: PSTN، ISDN، ADSL، DSL

8-10-1- معرفی اجزای یک سیستم ارتباط داده ای

برای انتقال اطلاعات از یک رایانه به رایانه دیگر از عناصر ارتباط داده ای استفاده می شود (شکل 6-8)که عبارتند از:

8-10-1-1- رایانه فرستنده: رایانه ای است که قصد دارد اطلاعاتی را ارسال نماید. این رایانه اطلاعات مورد نظر خود را به صورت دیجیتال در اختیار وسیلۀ ارسال کننده قرار می دهد.

8-10-1-2- وسیله ارسال کننده و دریافت کننده: انتقال اطلاعات بین رایانه ها از طریق خطوط مخابراتی انجام می گیرد و از آن جایی که خطوط مخابراتی فقط توانایی انتقال اطلاعات آنالوگ را دارند و رایانه ها حاوی اطلاعات دیجیتالی هستند، بنا بر این از دستگاه مبدلی به نام مودم استفاده می شود که اطلاعات را در بخش فرستنده تبدیل به سیگنال های آنالوگ و در بخش گیرنده تبدیل به سیگنال های دیجیتال نماید.

8-10-1-3- کانال ارتباطی: ابزار و روش های انتقال از یک رایانه به رایانه دیگر، به دو صورت سیمی و بی سیم امکان پذیر می باشد. کانال های سیمی از طریق خطوط تلفن، با استفاده از کابل های زوج سیم و فیبر نوری اتصال و کانال های بی سیم با استفاده از امواج ماهواره ای (برای شبکه های بی سیم) پیاده سازی می شود.

8-10-1-4- رایانه گیرنده: این رایانه اطلاعات را از وسیله دریافت کننده به صورت دیجیتال دریافت می کند.

عکس

شکل 6-8

تحقیق: در خصوص ابزار واسط برای اتصال رایانه ها به صورت بی سیم تحقیق کنید.

8-11- مفهوم آنالوگ، دیجیتال و نرخ انتقال

در فصل قبل گفتیم؛ مودم کلید اصلی ورود به دنیای اینترنت می باشد که با تبدیل سیگنال های دیجیتال به آنالوگ و بالعکس، ارتباط دو رایانه از راه دور را امکان پذیر می سازد (شکل 7-8). در این بخش به بررسی مفهوم آنالوگ و دیجیتال می پردازیم.

عکس

شکل 7-8

8-11-1- مفهوم سیگنال

سیگنال یا نشانک: سیگنال جریانی الکتریکی یا میدانی الکترو مغناطیسی است که داده ها را از نقطه ای به نقطه دیگر حمل می کند.

8-11-1-1 سیگنال های آنالوگ: سیگنال های آنالوگ، شکل موج پیوسته ای هستند که نسبت به زمان تغییر می کنند. برای درک بهتر مفهوم سیگنال، صدا های حرف زدن یک شخص را در نظر بگیرید که به شکل موج های پیوسته در هوا منتشر می شوند. صدا در واقع حرکت نوسانی هواست که نوع آن با توجه به حجم، دامنه صدا و میزان زیر و بم بودن آن تغییر می کند.

سیگنال آنالوگ، قوانین قابل فهم خطوط ارتباطی تلفن (PSTN) است. این زبان بر پایه سیگنال های آنالوگ استوار است. خطوط تلفن بر اساس نمودار مشخصی از ولتاژ کار می کند که در واقع همان الگو های یک سیگنال آنالوگ است. (شکل 8-8)

عکس

شکل 8-8- سیگنال آنالوگ

8-11-1-2- سیگنال های دیجیتال: سیگنال دیجیتال اطلاعات را به صورت صفر و یک حمل می کند. دیجیتال زبان استاندارد سیستم های رایانه ای است. (شکل 9-8)

عکس

شکل 9-8- سیگنال دیجیتال

8-11-1-3- نرخ انتقال (Transfer Rate): به مقدار اطلاعاتی که در واحد زمان به وسیلۀ تجهیزات شبکه ارسال می شود، سرعت انتقال اطلاعات می گویند و واحد اندازه گیری آن بیت بر ثانیه (bps) است. مثلاً یک کارت شبکه با سرعت 10 Mbps توانایی انتقال 10 مگا بیت در ثانیه را دارند و یک مودم 56 Kbps دارای سرعت 56000 بیت بر ثانیه می باشد.

خلاصه مطالب

1- استفاده از منابع مشترک: رایانه های متصل به شبکه می توانند با یک دیگر تبادل اطلاعات و اشتراک منابع داشته باشند.

2- جلوگیری از افزونگی اطلاعات: در صورتی که اطلاعات روی یکی از سیستم ها قرار گرفته و به اشتراک گذاشته شود تمامی کاربران بدون محدودیت می توانند از آن استفاده کنند.

3- تبادل سریع تر و دقیق تر داده ها: کاربران از راه دور و در کوتاه ترین زمان ممکن می توانند با استفاده از امکانات شبکه با یک دیگر به تبادل داده و اطلاعات بپردازند.

4- سهولت در برقراری ارتباط و تبادل داده: بدون وجود شبکه تبادل داده ها از یک رایانه به رایانه دیگر با استفاده از حافظه های جانبی امکان پذیر است. اما در بستر شبکه نیاز به ابزار های جانبی مرتفع می شود.

5- کاهش هزینه ها: متمرکز کردن منابع و استفاده مشترک از آن ها در یک سازمان، کاهش هزینه را در پی خواهد داشت.

6- ایجاد گروه کاری: مدیر شبکه می تواند وظایف کاربران شبکه را به گروه های کاری متفاوت دسته بندی نموده و برای هر گروه کاری منابع شبکه، نرم افزار های مرتبط و دسترسی های مجاز تعیین نماید.

1- شبکه های شخصی (PAN): ارتباط و اتصال بیش از دو یا چند دستگاه مختلف رایانه ای که در محدوده چند متری از هم قرار گرفته اند و اغلب از فناوری Bluetooth جهت برقراری ارتباط بی سیم استفاده می شود.

2- شبکه های محلی (LAN): شبکه ای که از اتصال رایانه های نزدیک به هم، (در محدوده یک ساختمان) به وجود می آیند.

3- شبکه های محلی (MAN): شبکه های رایانه ای بزرگی هستند که گسترۀ وسیعی مانند یک شهر را پوشش می دهند. این گونه از شبکه ها معمولاً از اتصالات چند شبکه محلی به وجود می آیند.

4- شبکه محیط گسترده (WAN): از اتصال چند شبکه محلی در یک شهر یا استان یا کشور ایجاد شود که از مرز کشور ها عبور کرده و ارتباط کاربران یا رایانه ها از مسافت های دور را از طریق خطوط مخابراتی با یک دیگر امکان پذیر می سازد.

1- رایانه های سرویس دهنده (Server): وظيفۀ مدیریت کلیه سیستم های موجود در شبکه و مدیریت نرم افزاری شبکه را بر عهده دارند.

2- رایانه های سرویس گیرنده (Client): رایانه های سرویس گیرنده توسط سرویس دهنده ها کنترل و مدیریت شده و اغلب از امکانات سخت افزاری و نرم افزاری سرویس دهنده ها استفاده می کنند.

1- شبکه های مبتنی بر سرویس دهنده (Server Based): سرویس دهنده ها معمولاً با مشخصات سخت افزاری بالاتری انتخاب می شوند و وظیفه سرویس دهی به شبکه را بر عهده دارند. سایر سیستم های شبکه که Client نامیده می شوند، سرویس های مورد نیاز خود را از Server درخواست می کنند. به این نوع شبکه، شبکۀ سرویس دهنده سرویس گیرنده (Client - Server) گفته می شود.

2- شبکه های نظیر به نظیر (Peer to Peer): در این شبکه ها، رایانه ها به صورت نظیر به نظیر به هم متصل شده اند و هیچ برتری نسبت به هم ندارند. رایانه های موجود در شبکه های Peer to Peer می توانند هم به عنوان سرویس دهنده عمل کنند و هم سرویس گیرنده باشند.

1- شبکه های اینترانت (Intranet): در برخی از شرکت ها برای تبادل اطلاعات و به اشتراک گذاشتن اسناد مهم خود، از شبکه داخلی استفاده می کند. برای تبادل اطلاعات در این شبکه ها نیازی به اینترنت نمی باشد.

2- شبکه های اکسترانت (Extranet): اکسترانت بستری است که به وسیله آن مشتریان خارج از یک سازمان می توانند به اطلاعاتی محدود و مشخص از داخل سازمان دسترسی پیدا کنند.

3- شبکه اینترنت: شبکه های در هم تنیده یا (Internet) مجموعه ای از شبکه های کوچک و بزرگ است که به هم پیوسته و از لحاظ جغرافیایی در سطح جهان گسترش یافته است. در این شبکۀ بسیار بزرگ حجم عظیمی از داده ها ذخیره شده و قابل دسترس کاربران است.

4- شبکۀ تلفنی (PSTN): در این شبکه ها از کابل های مخابراتی که تمام کشور ها را به هم متصل کرده اند استفاده می شود. به این روش ارتباطی اصطلاحاً PSTN گفته می شود.

برای انتقال اطلاعات از یک رایانه به رایانه دیگر از عناصر ارتباط داده ای استفاده می شود که عبارت اند از:

1- رایانه فرستنده: رایانه ای است که قصد دارد اطلاعاتی را ارسال نماید.

2- وسیله ارسال کننده و دریافت کننده: انتقال اطلاعات بین رایانه ها از طریق خطوط مخابراتی انجام می گیرد و از آن جایی که خطوط مخابراتی فقط توانایی انتقال اطلاعات آنالوگ را دارند و رایانه ها حاوی اطلاعات دیجیتالی هستند، بنا بر این از دستگاه مبدلی به نام مودم استفاده می شود که اطلاعات را در بخش فرستنده تبدیل به سیگنال های آنالوگ و در بخش گیرنده تبدیل به سیگنال های دیجیتال نماید.

3- کانال ارتباطی: ابزار و روش های انتقال از یک رایانه به رایانه دیگر، به دو صورت سیمی و بی سیم امکان پذیر می باشد.

4- رایانه گیرنده: این رایانه اطلاعات را از وسیلۀ دریافت کننده به صورت دیجیتال دریافت می کند.

عکس

فصل 9: امنیت اطلاعات

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

مقدمه

اشاره

در دنیای فناوری اطلاعات و ارتباطات، داده ها و منابع اطلاعاتی سرمایه های با ارزشی هستند که حفظ آن ها برای انسان بسیار مهم است. در این میان عواملی هستند که شرایط را برای دسترسی غیر مجاز به منابع، برای افراد خراب کار فراهم کرده و امنیت سیستم اطلاعاتی را مختل می نمایند.

9-1- امنیت اطلاعات و حفظ آن

اطلاعات رایانه ای مادامی که در بین اجزای یک رایانه گردش می کند از خطر دست کاری، سرقت و آسیب در امان است. زمانی که یک رایانه به هر شکلی با رایانه و یا تجهیزات دیگر مرتبط می شود، ممکن است اطلاعات و منابع آن در خطر استفاده بدون اجازه توسط سایر اشخاص یا نرم افزار های غیر مجاز قرار گیرند. بر همین مبنا و به منظور جلوگیری از دسترسی غیر مجاز سایر افراد و سیستم ها به منابع رایانه ها، موضوع امنیت اطلاعات رایانه ها مورد توجه قرار می گیرد.

یادداشت: برای ایجاد امنیت اطلاعات و حفظ آن، باید اصول ایمنی و امنیتی خاصی به کار بگیرید تا بتوانید از دسترسی، افشا، خواندن، نسخه برداری، خراب کردن، تغییر و دست کاری غیر مجاز اطلاعات رایانه، جلوگیری نمایید. به اصول و قواعدی که برای جلوگیری از تهدیدات اطلاعات به کار می رود، امنیت اطلاعات گفته می شود.

برای حفاظت از اطلاعات رایانه خود، لازم است با مبانی امنیت اطلاعات رایانه، آشنایی داشته باشید تا بتوانید از اطلاعات محرمانه خود حفاظت کنید.

9-2- اهداف اصلی امنیت اطلاعات (CIA)

محرمانگی، یک پارچگی و دسترس پذیری سه هدف اصلی امنیت اطلاعات می باشد که به تشریح آن ها می پردازیم.

9-2-1- محرمانگی (Confidentiality)

محرمانه بودن تضمین می کند که داده های مبادله شده برای کاربران غیر مجاز قابل دسترسی نیست. تعیین گذر واژه برای ورود به سیستم برای حفظ محرمانگی اطلاعات می باشد.

9-2-2- یک پارچگی (Integrity)

یک پارچگی بدین معناست که داده ها دست کاری نشده اند. یک پارچگی توانایی اطمینان از عدم تغییر غیر مجاز سیستم و داده های آن است.

9-2-3- دسترس پذیری (Availability)

عملکرد یک سیستم اطلاعاتی باید به نحوی باشد که قابلیت دسترسی به داده ها در هر زمانی ممکن بوده و به بهترین شکل این اطلاعات را در اختیار کاربران خود قرار دهد و به این معناست که داده ها در برابر حملات بد افزار ها نیز در دسترس هستند. (شکل 1-9)

عکس

شکل 1-9- مثلث امنیت اطلاعات

9-3- ابزار های تشخیص هویت

یکی از روش های حفاظت از اطلاعات که اصولاً پس از رعایت اصول سه گانه CIA باید مورد توجه قرار گیرد، این است که دسترسی افراد به اطلاعات کنترل شود. به طوری که افراد غیر مجاز توانایی دسترسی به اطلاعات را نداشته باشند. بدین منظور روش ها و تکنیک های کنترل دسترسی ایجاد شده اند کنترل دسترسی در رسیدن به هدف محرمانگی بسیار حائز اهمیت است.

کنترل دسترسی شامل سه بخش: احراز هویت (Authentication)، اعتبار سنجی (Authorization)، حسابرسی (Accounting) که اصطلاحاً به آن AAA گفته می شود.

9-3-1- احراز هویت

احراز هویت در واقع تشخیص هویت کسی یا چیزی است که می خواهد به اطلاعات رایانه دسترسی باشد. این هویت ممکن است توسط فرد ادعا شود یا توسط خود رایانه شناسایی شود.

9-3-2- اعتبار سنجی

پس از تأیید هویت، اعتبار سنجی اتفاق می افتد. اعتبار سنجی یعنی کاربر پس از ورود چه مجوز هایی دارد.

9-3-3- حساب کاربری

برای ردیابی داده ها، استفاده از رایانه و منابع شبکه می باشد. اغلب به معنای لاگین کردن، حسابرسی و مانیتور کردن داده ها و منابع است. امروزه حساب کاربری، به سرعت به یکی از مهم ترین مفاهیم امنیت شبکه تبدیل شده است.

یادداشت: سه نوع اطلاعات می توان برای احراز و تصدیق هویت فردی استفاده کرد.

1- کد کاربری و رمز عبور

2- کارت مغناطیسی بانک

3- اثر انگشت، صدا و اسکن عنبیه چشم

9-4- مفهوم بد افزار ها (Malware)

برنامۀ رایانه ای مجموعه ای از الگوریتم ها یا دستور العمل ها است که رایانه برای انجام یک کار مشخص آن را اجرا می کند. در صورتی که نرم افزاری از روی عمد برای آسیب زدن به رایانه طراحی شده باشد به آن بد افزار گفته می شود. برنامه های مخرب برنامه هایی هستند که موجب مختل شدن عملکرد رایانه، کاهش کارایی، از بین رفتن برنامه ها می شوند و در برخی از مواقع دستیابی به داده ها را برای افراد غیر مجاز فراهم می نماید.

کاربران رایانه های شخصی، تلفن های هوشمند و تبلت ها همواره در معرض تهدید بد افزار های رایانه ای هستند. وقتی برنامه مخربی رایانه یا گوشی شخصی را دچار مشکل می کند، اغلب می گویند سیستم او ویروسی شده است. اما ویروس تنها یکی از انواع بد افزار است.

عکس

9-4-1- انواع بد افزار ها

ورود برخی از بد افزار ها به سیستم، امنیت اطلاعات را مختل می نماید. بد افزار ها نرم افزار های مخربی هستند که از لحاظ نحوه انتشار به چهار گروه اصلی تقسیم بندی می شوند.

9-4-1-1- کرم (Worm): بخش مستقلی از نرم افزار مخرب است که خود را باز تولید نموده و عموماً در شبکه های محلی از یک رایانه به رایانه دیگر منتشر می شود. این نوع از برنامه های مخرب با ایجاد ترافیک در شبکه به آن صدمه وارد می نماید.

عکس

9-4-1-2- ویروس رایانه ای (Computer Virus): ویروس رایانه ای قطعه کدی از یک برنامه است که مخفیانه وارد رایانه می شود و بدون اطلاع کاربر خود را تکثیر می کند. ویروس برای انتشار به برنامه اجرایی یا فایل نیاز دارد و تا وقتی که برنامه یا فایل اجرایی باز نشود، ویروس منتشر نمی شود.

عکس

9-4-1-3- اسب تروجان (Trojan): برنامه ای است که در قالب یک برنامه محبوب، کاربر را فریب داده و وارد سیستم او می شود تا بتواند خود را فعال کرده و گسترش یابد. این برنامه مخرب اغلب هنگام دریافت اطلاعات از اینترنت به وسیله کاربران وارد سیستم می شود.

عکس

9-4-1-4- جاسوس افزار (Spyware): جاسوس افزار ها نوع خاصی از بد افزار ها هستند که بدون اطلاع وارد رایانه مورد نظر شده و تمام ضربات کاربر بر روی صفحه کلید را ضبط و آن ها را به آدرس های مشخصی ارسال می کنند. در برخی از مواقع جاسوس افزار ها، رایانه کاربر قربانی را قفل می کنند، به طوری که کاربر دیگر قادر به استفاده از

عکس

سیستم خود نمی باشد. آن ها می توانند خرابی های فراوانی، از تغییر و حذف فایل ها گرفته تا قرار دادن اطلاعات در اختیار افراد سودجو، به بار بیاورند.

یادداشت: امروزه اکثر نرم افزار های ضد ویروس و امنیتی به قابلیت ضد جاسوس افزار ها مجهز شده اند. برخی از جاسوس افزار ها توسط مهاجمان، با دستیابی فیزیکی به رایانه یا با استفاده از دسترسی مدیر از راه دور، روی رایانه نصب می شوند.

تحقیق: در مورد سایر بد افزار ها تحقیق نمایید

9-4-2- راه های انتقال برنامه های مخرب

برنامه های مخرب پس از ورود به سیستم، در یک فرصت مناسب، آسیب زدن به سیستم را آغاز می نمایند. راه های متفاوتی برای ورود برنامه های مخرب به سیستم، وجود دارد که در این قسمت به چند نمونه از متداول ترین راه ها اشاره می نماییم.

1- (CD/DVD و Flash) ها: دریافت اطلاعات از طریق هر کدام از این رسانه های آلوده (Flash - CD/DVD) باعث انتقال بد افزار می شود.

2- شبکه محلی: در صورتی که یکی از سیستم های متصل به شبکه آلوده به برنامه مخرب باشد، می تواند سایر سیستم ها را هم آلوده به برنامه مخرب نماید.

3- بستر اینترنت: برنامه های مخرب از طریق پست الکترونیک و یا دریافت فایل از اینترنت، قابلیت انتقال دارند.

4- برنامه های آلوده: برنامه هایی که حاوی ویروس هستند به محض اجرا شدنt موجب ویروسی شدن سیستم می شوند.

9-4-3- عملکرد انواع برنامه های مخرب

پس از ورود یک برنامه مخرب به سیستم در عملکرد آن اختلال پیش می آید. این اختلال در عملکرد، ممکن است با علائم مختلفی بروز نماید که به برخی از متداول ترین آن ها اشاره می کنیم:

1- رایانه خود به خود خاموش شده و نمی تواند دوباره روشن شود.

2- سیستم به طور ناگهانی و مکرر قفل می شود.

3- رایانه کندتر از حالت عادی کار می کند.

4- تعداد دفعاتی که محتوای اینترنتی ناخواسته ظاهر می شود، مانند پنجره های بازشو (pop - up)، ارسال خودکار به آدرس های اینترنتی خاص، یا دسترسی ناگهانی به صفحه وب جدید، موتور جستجو یا تب جدید در مرورگر را افزایش می دهد و سرعت اینترنت کندتر از حالت عادی است.

5- برنامه ها (توسط باج افزار ها) ناگهان حذف یا خراب می شوند.

6- برنامه های ناخواسته نصب شده و برخی خودشان باز می شوند.

7- برنامه های آنتی ویروس و فایروال ناخواسته غیر فعال می شوند که نشانۀ دیگری از آلوده شدن سیستم به بد افزار است.

9-4-4- راه های مقابله با ورود برنامه های مخرب به سیستم (پیشگیری)

همان طور که بیان شد، برنامه های مخرب از راه های مختلف وارد رایانه می شوند. برای پیشگیری از ورود برنامه های مخرب به سیستم هیچ تضمینی وجود ندارد ولی برخی از کار ها تا حد زیادی از ورود برنامه های مخرب به سیستم جلوگیری می نماید. برای جلوگیری از ورود باج افزار به سیستم راه کار های زیر پیشنهاد می شود:

1- هرگز ایمیل های ناشناس یا ایمیل هایی را که به قسمت Spam ارسال شده است را باز نکنید.

2- فقط از سایت هایی که می شناسید و سایت های معتبر استفاده کنید.

3- اگر می خواهید از CD/DVD و یا Flash Memory استفاده کنید ابتدا باید از سلامت آن ها اطمینان حاصل کنید.

4- یک ابزار ضد جاسوسی (Anti-Spyware) را بر روی رایانه خود نصب کرده و مرتب آن ها را به روز رسانی کنید.

5- یکی از بهترین روش های حفاظت از رایانه ها در برابر بد افزار ها، استفاده از نرم افزار های آنتی ویروس است. نرم افزار های آنتی ویروس بسیاری تولید شده است که هر کدام مشخصات و ویژگی های خود را دارند. این نرم افزار ها با بررسی فایل ها و نرم افزار های موجود در رایانه، فایل های آلوده به ویروس را شناسایی کرده و با قرنطینه کردن فایل آلوده، پاک کردن آلودگی از نرم افزار ها و یا حذف فایل های آلوده به ویروس، به رایانه در حفاظت از اطلاعات کمک می کند.

6- فعال کردن دیوار آتش (Firewall) هم یکی دیگر از روش های حفاظت از رایانه می باشد. نام فایروال از دیوار محافظ آتش در ساختمان سازی گرفته شده است. زمانی که آتش سوزی در بخشی از ساختمان رخ دهد فایروال های ساختمانی مانند یک سد عمل کرده و از انتشار آتش به بقیه بخش های ساختمان جلوگیری می کنند. فایروال به نرم افزار یا سخت افزاری گفته می شود که از دسترسی به رایانه ها جلوگیری کرده و ترافیک رد و بدل شده در شبکه را کنترل می کند. فایروال یک ابزار امنیتی است که می تواند یک برنامۀ نرم افزاری یا یک دستگاه سخت افزاری باشد.

عکس

یادداشت: هدف اصلی فایروال کنترل ارتباطات ورودی و خروجی از یک دستگاه به شبکه است. فایروال ها از دسترسی غیر مجاز به شبکۀ خصوصی جلوگیری کرده و یک سپر امنیتی برای سیستم و شبکه شما محسوب می شود.

فایروال با استفاده از یک کد، رایانه شما را از اینترنت جدا می کند و هر داده ای که می خواهد به رایانه شما وارد شود یا از آن خارج شود را کنترل می کند و بررسی می کند که آیا اجازۀ عبور دارد یا باید مسدود شود؟

فایروال یکی از مهم ترین لایه های امنیتی شبکه های رایانه ای بوده و عدم استفاده از آن موجب می شود تا هکر ها به راحتی وارد شبکه یا رایانه شخصی شما شده و امنیت سیستم شما را از بین ببرند.

9-5- پشتیبان گیری (Backup)

اطلاعات جزو ارزشمند ترین دارایی های یک سیستم محسوب می شوند. ممکن است سیستم شما دچار حادثه ای شده و اطلاعات خود را از دست بدهد و یا اطلاعات آن توسط یک باج افزار به گروگان گرفته شود. در این صورت داشتن یک نسخه پشتیبان از اطلاعات، تا حد زیادی می تواند امنیت سیستم شما را تضمین کند که در صورت پاک شدن اطلات به بازیابی سریع و قابل اعتماد داده ها دسترسی داشته باشند.

روال پشتیبان گیری به این شکل است که شما از اطلاعات مهم سیستم خود یک نسخه پشتیبان در یک رسانۀ ذخیره سازی (Media) تهیه می کنید تا در صورت آسیب دیدن یا از بین رفتن فایل اصلی، جایگزین آن شود.

عکس

9-6- روش رمز گذاری اطلاعات (Encryption)

یکی از روش های مؤثر برای حفاظت از اطلاعات کاربران، رمز گذاری است. در این فرایند اطلاعات مختلف از شکل اصلی خارج شده و به صورت رمزی در می آیند. انواع و اقسام سرویس های آنلاین برای ایمن نگه داشتن اطلاعات، از فرایند رمز گذاری بهره می برند.

برای انجام چنین کاری، از الگوریتم های بسیار پیچیده ای استفاده می شود. در این الگوریتم ها از متغیر هایی به نام کلید استفاده می شود که این کار پیچیدگی رمز گذاری را چندین برابر می کند.

یادداشت: کلید رمز نگاری، به رشته ای از کارکتر ها گفته می شود که در الگوریتم رمز گذاری داده ها، برای تغییر داده ها مورد استفاده قرار می گیرد، طوری که آن ها تصادفی به نظر برسند.

کلید ها به طور تصادفی تولید می شوند و منحصر به فرد هستند. یعنی اگر یک هکر بخواهد با نفوذ به یک بانک داده اطلاعات کارت اعتباری کاربری را سرقت نماید، هم باید از الگوریتم استفاده شده خبر داشته باشد و هم باید بداند از چه کلیدی استفاده شده است که تشخیص آن ها کار راحتی نیست.

الگوریتم های رمز گذاری به دو دستۀ اصلی رمز گذاری متقارن و نامتقارن تقسیم می شود که تفاوت اصلی آن ها به نحوۀ استفاده از کلید ها بر می گردد.

الگوریتم های رمز گذاری به دو دستۀ اصلی: متقارن و نامتقارن تقسیم می شوند.

9-6-1- روش متقارن (Symmetric)

در روش متقارن، فرستنده و گیرنده از یک کلید مشترک برای رمز نگاری و رمز گشایی استفاده می کنند. (شکل 2-9)

عکس

شکل 2-9

9-6-2- روش نامتقارن (Asymetric)

در رمز گذاری نامتقارن دو کلید وجود دارد: یک کلید برای رمز گذاری استفاده می شود و از یک کلید متفاوت دیگر برای رمز گشایی استفاده می شود. کلید رمز گشایی به صورت خصوصی نگه داشته می شود، در حالی که کلید رمز گذاری به صورت عمومی به اشتراک گذاشته می شود. (شکل 3-9)

عکس

شکل 3-9

9-7- قانون حفاظت از اطلاعات عمومی (GDP)

*9-7- قانون حفاظت از اطلاعات عمومی (GDP) ⁽¹⁾

قوانین جدید اتحادیه اروپا موسوم به «مقررات حفاظت از داده های عمومی» به منظور تحول در نحوه جمع آوری داده های کاربران اروپایی توسط شرکت های فناوری، صادر شده است. این قانون در حال حاضر در اروپا اجرا می شود. اما احتمالاً در آینده دامنه آن گسترش یابد.

کاربران، هنگام عضو سایت های معتبری مانند گوگل، فیس بوک، یاهو، توییتر و... ایمیلی با محتوای GDPR دریافت می نمایند.

9-7-1- قانون GDPR

این قانون برای هماهنگی قوانین حفظ حریم خصوصی در سراسر اروپا و با هدف محافظت و توانمند سازی حریم خصوصی داده شهروندان اتحادیه اروپا و تحول در شیوۀ برخورد سازمان ها با رویکرد حریم خصوصی داده ها در سراسر اتحادیه اروپا ایجاد شده است.

تمامی اعضای اتحادیه اروپا و بنگاه های اقتصادی مرتبط با آن ملزم شدند که حداکثر تا خرداد 1397 خود را با قوانین و دستور العمل های آن تطبیق نمایند و کسب و کار هایی که خود را با این قوانین وفق ندهند، مجبور به پرداخت جریمه ای سنگین خواهند شد.

9-7-2- هدف GDPR

حفظ حریم خصوصی یک حق اساسی در اروپا است. هدف GDPR این است که با روش هایی متفاوت از روش های به تصویب رسیده در سال 1995 از شهروندان اتحادیه اروپا در برابر درز اطلاعاتشان به دنیای بیرون در جهانی که فرایند انتقال داده ها روز به روز در حال افزایش است محافظت کند.

9-7-3- تعریف جدید GDPR از داده های شخصی

در این سند به مفاهیمی مانند داده های خصوصی (Personal data) و معنای آن اشاره شده است. داده های خصوصی به داده هایی گفته می شود که می توان با استفاده از آن ها به صورت مستقیم و یا غیر مستقیم یک شخص را شناسایی کرد، این داده ها برای هر شخص منحصر به فرد می باشد.

هم چنین در این سند جدید، به دستۀ خاصی از اطلاعات شخصی (Special Categories) اشاره می کند، که فرد در گروه و گرایش خاصی قرار داده می شود.

فعالیت: با توجه به تعریف قانون حفاظت از اطلاعات عمومی، نوع داده های جدول 1-9 را مشخص کنید.

جدول 1-9

عکس

عکس

9-8- قانون حق نشر (Copyright)

حق نسخه برداری یا حق نشر، مجموعه ای از حقوق انحصاری آن اثر از قبیل: نشر، تکثیر و الگو برداری می باشد که به پدید آورندۀ یک اثر منحصر به فرد تعلق می گیرد که این حق، از لحظۀ پدید آمدن یک اثر به آن تعلق می گیرد.

9-8-1- حق نشر اطلاعات و نرم افزار ها

تولید، توسعه، انتشار و پشتیبانی از یک محصول دیجیتالی کار آسانی نیست. این کار، نتیجۀ تلاش و پشتکار افراد زیادی است که با فروش آن بتوانند به کسب درآمد برسند. به همین دلیل محصولات نرم افزاری مشمول قانون حق نشر می باشند و استفاده از این محصولات، بدون پرداخت هزینۀ آن ها، به منزلۀ زیر پا گذاشتن قانون حق نشر محسوب می شود.

نرم افزار ها از لحاظ قوانین حق نشر به چند دسته تقسیم بندی می شوند:

1- رایگان افزار ها (Freeware): به نرم افزار هایی گفته می شود که تولید کننده به صورت رایگان در اختیار مصرف کنندگان قرار می دهد و به ازای آن هیچ هزینه ای دریافت نمی کند. در این دسته از نرم افزار ها امکان تغییر کد های منبع به کسی داده نمی شود.

در هنگام نصب رایگان افزار ها، اغلب این نرم افزار ها همراه نصب، ممکن است یک سری ابزار های تبلیغاتی روی سیستم شما نصب کنند که خالی از اشکال نیست.

2- اشتراک افزار (Shareware): در این گروه از نرم افزار ها به کاربران اجازه داده می شود که قبل از خرید، برای مدت مشخصی به طور رایگان و آزمایشی از نرم افزار استفاده کنند، اما پس از اتمام مدت تعیین شده، نرم افزار غیر فعال شده و استفاده مجدد از نرم افزار، مستلزم پرداخت هزینه می باشد.

3- متن باز (Open Source): نرم افزار های متن باز، نرم افزار های رایگانی هستند که امکان ویرایش کد های منبع اصلی نرم افزار را به کاربران می دهند. تا برنامه نویسان بتوانند یک نسخۀ سفارشی شده از آن را ساخته و حتی با نام خود توزیع کند. توسعه دهندگان این دسته از نرم افزار ها، هزینه های توزیع و پشتیبانی نرم افزار اصلاح شده را از کاربران خود دریافت می کنند.

9-9- توافق نامه مجوز کاربر نهایی (EULA)

*9-9- توافق نامه مجوز کاربر نهایی (EULA) ⁽¹⁾

EULA قراردادی است که بین توسعه دهندگان و کاربران آن نرم افزار منعقد می شود. در این قرار داد جزئیات حقوق کاربران در استفاده از نرم افزار و محدودیت های استفاده از آن مشخص شده است. در بسیاری از این نرم افزار ها، توافق نامه مجوز کاربر نهایی، در هنگام نصب، به صورت دیجیتالی به کاربران عادی ارائه می شود که در صورت پذیریش شرایط توافق نامه، کاربر با انتخاب گزینه (...I Agree) آن را امضا می کند. در متن این قرار داد، نحوه توزیع، فروش مجدد و تعداد کپی های مجاز که می توانید از آن نرم افزار داشته باشید ذکر شده است.

یادداشت: شرکت های نرم افزاری با کسب و کار های بزرگ دولتی و خصوصی، توافق نامه های ویژه ای را امضا می کنند که شامل قرارداد های پشتیبانی و ضمانت نامه های ویژه می باشد.

9-10- قانون مجوز همگانی (GPL)

*9-10- قانون مجوز همگانی (GPL) ⁽²⁾

قبلاً گفتیم در نرم افزار های متن باز، اجازه ویرایش کد های منبع اصلی نرم افزار به کاربران داده می شود تا برنامه نویسان بتوانند با توجه به نیاز خود آن را تغییر داده و آن را انتشار دهند. اما ممکن است در این میان، افرادی با استفاده از منبع نرم افزار و پس از اعمال تغییرات روی آن، نتیجه را به صورت یک نرم افزار کد بسته (Close Source) منتشر کنند. در این صورت هدف اصلی برنامه های Open Source از خط اصلی خود خارج شده و به انحراف کشیده می شود.

برای پیشگیری از چنین مشکلاتی، بنیاد نرم افزار های آزاد، قانون مجوز همگانی (GPL) را تدوین کرده اند که بر اساس این قانون به اشخاص اجازه داده می شود که یک نرم افزار متن باز را مطابق نیاز خود تغییر داده و منتشر کنند ولی باید کد منبع نرم افزار تغییر یافته را نیز در اختیار عموم مردم قرار دهند و کاربران دیگر نیز اجازه تغییر نرم افزار منتشر شده را داشته باشند. طبق این قانون حق دریافت هزینه توزیع و پشتیبانی برای شرکت های توزیع کننده محفوظ می باشد. از آن جایی که این قانون دقیقاً بر خلاف قانون CopyRirght عمل می کند از این رو به آن CopyLeft نیز گفته می شود.

یادداشت: بنیاد نرم افزار های آزاد یک مؤسسه غیر انتفاعی است که در اکتبر سال 1985 توسط ریچارد استالمن تأسیس شد تا از پروژه گنو (GNU) حمایت کند.

پروژه گنو با شعار داشتن رایانه ای آزاد به همراه نرم افزار آزاد، ابتدا سیستم عامل آزادی در اختیار کاربران قرار داد که پس از تغییرات زیادی روی منبع آن، امروزه شما آن را به نام لینوکس (Linux) می شناسید.

9-11- قانون مجوز همگانی (LGPL)

*9-11- قانون مجوز همگانی (LGPL) ⁽¹⁾

برخی از نرم افزار های تولید شده، تحت شرایط خاصی می توانند بدون نیاز به انتشار کد منبع، ابزار ها و نرم افزار های تولیدی خود را انتشار دهند.

خلاصه مطالب

1- محرمانگی(Confidentiality): محرمانه بودن تضمین می کند که داده های مبادله شده برای کاربران غیر مجاز قابل دسترسی نیست.

2- یک پارچگی (Integrity): یک پارچگی بدین معناست که داده ها دست کاری نشده اند.

3- دسترس پذیری (Availability): عملکرد یک سیستم اطلاعاتی باید به نحوی باشد که قابلیت دسترسی به داده ها در هر زمانی ممکن بوده و به بهترین شکل این اطلاعات را در اختیار کاربران خود قرار دهد.

1- احراز هویت: تشخیص هویت کسی یا چیزی است که می خواهد به اطلاعات رایانه دسترسی داشته باشد. این هویت ممکن است توسط فرد ادعا شود یا توسط خود رایانه شناسایی شود.

2- اعتبار سنجی: اعتبار سنجی یعنی کاربر پس از ورود چه مجوز هایی دارد.

3- حساب کاربری: برای ردیابی داده ها، استفاده از رایانه و منابع شبکه می باشد. اغلب به معنای لاگین کردن، حسابرسی و مانیتور کردن داده ها و منابع است. امروزه حساب کاربری، به سرعت به یکی از مهم ترین مفاهیم امنیت شبکه تبدیل شده است.

1- کرم (Worm): بخش مستقلی از نرم افزار مخرب است که خود را باز تولید نموده و عموماً در شبکه های محلی از یک رایانه به رایانه دیگر منتشر می شود.

2- ویروس رایانه ای (Computer Virus): قطعه کدی از یک برنامه است که مخفیانه وارد رایانه می شود و بدون اطلاع کاربر، خود را تکثیر می کند.

3- اسب تروجان (Trojan): برنامه ای است که در قالب یک برنامه محبوب، کاربر را فریب داده و وارد سیستم او می شود تا بتواند خود را فعال کرده و گسترش یابد.

4- جاسوس افزار (Spyware): جاسوس افزار ها نوع خاصی از بد افزار ها هستند که بدون اطلاع وارد رایانه مورد نظر شده و تمام ضربات کاربر بر روی صفحه کلید را ضبط می کند و آن ها را به آدرس های مشخصی ارسال می کنند.

1- رسانه های آلوده از قبیل (CD/DVD-Flash) باعث انتقال بد افزار می شود.

2- در صورتی که یکی از سیستم های متصل به شبکه آلوده به برنامه مخرب باشد، می تواند سایر سیستم ها را هم آلوده نماید.

3- برنامه های مخرب از طریق پست الکترونیک و یا دریافت فایل از اینترنت، قابلیت انتقال دارند.

4- برنامه هایی که حاوی ویروس هستند به محض اجرا شدن، موجب ویروسی شدن سیستم می شوند.

1- رایانه خود به خود خاموش شده و نمی تواند دوباره روشن شود.

2- سیستم به طور ناگهانی و مکرر قفل می شود.

3- رایانه کند تر از حالت عادی کار می کند.

4- تعداد دفعاتی که محتوای اینترنتی ناخواسته ظاهر می شود، مانند پنجره های باز شو (pop - up)، ارسال خودکار به آدرس های اینترنتی خاص، یا دسترسی ناگهانی به صفحه وب جدید، موتور جستجو یا تب جدید در مرورگر را افزایش می دهد و سرعت اینترنت کند تر از حالت عادی است.

5- برنامه ها (توسط باج افزار ها) ناگهان حذف یا خراب می شوند.

6- برنامه های ناخواسته نصب شده و برخی خودشان باز می شوند.

7- برنامه های آنتی ویروس و فایروال ناخواسته غیر فعال می شوند، که نشانۀ دیگری از آلوده شدن سیستم به بد افزار است.

برای جلوگیری از ورود باج افزار به سیستم راه کار های زیر پیشنهاد می شود:

1- هرگز ایمیل های ناشناس یا ایمیل هایی که به قسمت Spam ارسال شده است را باز نکنید.

2- فقط از سایت هایی که می شناسید و سایت های معتبر استفاده کنید.

3- از سلامت CD/DVD و یا Flash Memory اطمینان حاصل کنید.

4- یک ابزار ضد جاسوسی (Anti-Spyware) را بر روی رایانه خود نصب کرده و مرتب آن ها را به روز رسانی کنید.

5- روی سیستم یک نرم افزار های آنتی ویروس قوی نصب کنید.

6- دیوار آتش (Firewall) ويندوز را فعال نمایید.

غیر مجاز به شبکۀ خصوصی جلوگیری کرده و یک سپر امنیتی برای سیستم و شبکه شما محسوب می شود.

1- روش متقارن (Symmetric): فرستنده و گیرنده از یک کلید مشترک برای رمز نگاری و رمز گشایی استفاده می کنند.

2- روش نامتقارن (Asymmetric): در این روش از دو کلید استفاده می شود، یک کلید برای رمز گذاری استفاده می شود و از یک کلید متفاوت دیگر برای رمز گشایی استفاده می شود. کلید رمز گشایی به صورت خصوصی نگه داشته می شود، در حالی که کلید رمز گذاری به صورت عمومی به اشتراک گذاشته می شود.

1- رایگان افزار ها (Freeware): به نرم افزار هایی گفته می شود که تولید کننده به صورت رایگان در اختیار مصرف کنندگان قرار می دهد و به ازای آن هیچ هزینه ای دریافت نمی کند. در این دسته از نرم افزار ها امکان تغییر کد های منبع به کسی داده نمی شود.

2- اشتراک افزار (Shareware): در این گروه از نرم افزار ها به کاربران اجازه داده می شود که قبل از خرید، برای مدت مشخصی به طور رایگان و آزمایشی از نرم افزار استفاده کنند، اما پس از اتمام مدت تعیین شده، نرم افزار غیر فعال شده و استفاده مجدد از نرم افزار، مستلزم پرداخت هزینه می باشد.

3- متن باز (Open Source): نرم افزار های رایگانی هستند که امکان ویرایش کد های منبع اصلی نرم افزار را به کاربران می دهند. تا برنامه نویسان بتوانند یک نسخۀ سفارشی شده از آن را ساخته و حتی با نام خود توزیع کند. توسعه دهندگان این دسته از نرم افزار ها، هزینه های توزیع و پشتیبانی نرم افزار اصلاح شده را از کاربران خود دریافت می کنند.

عکس

فصل 10: قانون کار

اشاره

هدف های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می رود که:

مقدمه

اشاره

امروزه در سراسر جهان میلیون ها کاربر برای انجام کار، ناچارند ساعت های زیادی را در پشت رایانه سپری کنند. از طرفی استفاده نادرست از رایانه می تواند منجر به بروز مشکلات بینانی، درد های عضلانی و عوارض جبران ناپذیری در آن ها شود. بنا بر این برای حفظ سلامتی جسم، توجه به شعار «اول ایمنی بعد کار» حیاتی است.

10-1- قانون کار

ارگونومی از دو واژۀ یونانی (ergon) به معنی کار و (nomoi) به معنی قانون تشکیل شده است و به معنای «قانون کار» است. هدف از ارگونومی کار با رایانه، راحتی کار، رضایت و سلامت هر چه بیش تر کاربران است که در نهایت منجر به افزایش بهره وری و کاهش صدمات ناشی از کار می شود.

امروزه با توجه به سرعت بالای رشد فناوری در محیط های کاری، توجه به ارگونومی کار با رایانه و ضرورت آن بیش از همیشه احساس می شود. پس لازم است در طراحی یک فضای کاری، همه عناصر و تجهیزات از جمله میز، صندلی، مانیتور، صفحه کلید و نحوه نور پردازی فضا و عوامل دیگر ارزیابی شوند. در ادامه به تشریح برخی از قوانین کار هنگام کار با رایانه اشاره می کنیم.

10-1-1- موقعیت مناسب صفحه نمایش

از لحاظ اصول ارگونومی، در هنگام کار با صفحه نمایش، باید اصول زیر مورد توجه قرار گیرند:

1- هنگام کار با رایانه، صفحه نمایش باید در ارتفاع مناسبی قرار داشته باشد، به نحوی که گردن شما به بالا، پایین و دو طرف خم نشود.

2- بالا ترین قسمت صفحه نمایش در امتداد دید کاربر قرار گیرد.

3- فاصله بین چشم ها تا صفحه نمایش بین 30 تا 70 سانتی متر باشد. این فاصله در بهترین حالت، 46 سانتی متر توصیه می شود.

4- صفحه نمایش نباید نور را منعکس نماید، به این منظور لازم است درخشندگی صفحه نمایش کاهش داده شود.

5- تصاویر روی صفحه مانیتور باید واضح و خوانا باشند.

6- صفحه نمایش باید در مکانی دورتر از پنجره و در امتداد قائم با آن ها قرار گیرند.

عکس

7- برای جلوگیری از خطرات میادین الکترو مغناطیسی، هیچ گاه نباید در پشت صفحه نمایش قرار گرفت.

10-2-1- طرز صحیح دست گرفتن صفحه کلید و ماوس

در هنگام کار با صفحه کلید و موس باید اصول زیر مورد توجه قرار گیرند:

1- ماوس و صفحه کلید باید تا حد امکان به هم دیگر نزدیک باشند.

2- در حالت مطلوب، ارتفاع صفحه کلید و ماوس با توجه به قد کاربر باید بین 60 تا 97 سانتی متر از سطح زمین باشد.

3- صفحه کلید و ماوس باید هم ارتفاع با آرنج باشد و مچ ها به صورت طبیعی و بدون خمیدگی روی صفحه کلید قرار بگیرد. در هنگام کار در این وضعیت معمولاً ساعد دست موازی با خط افق است و زاویه بین مچ دست و ساعد 5 تا 10 درجه است. (شکل 1-10)

عکس

شکل 1-10- طرز صحیح دست گرفتن صحیح کلید و موس

10-1-3- تنظیم صندلی

صندلی مورد استفاده در محیط کار با رایانه، باید از خصوصیات زیر برخوردار باشد:

1- تنظیم ارتفاع صندلی: به طور کلی صندلی هایی که قابلیت تنظیم ارتفاع را ندارند غیر استاندارد هستند. بهتر است ارتفاع نشیمن گاه صندلی 25 الی 35 سانتی متر پایین تر از سطح میز کار در نظر گرفته شود.

2- انحنای S شکل: از صندلی هایی استفاده شود که دارای انحنای S شکل باشد. چرا که شکل ستون فقرات به صورت S می باشد و قطعاً تغییر در این حالت ستون فقرات می تواند آسیب جدی را به کمر شما وارد کند.

3- روکش صندلی: نشستن مداوم روی صندلی باعث ایجاد تعریق می شود. بنا بر این بهتر است از صندلی هایی که روکش آن ضد تعریق باشد استفاده نمایید. (شکل 2-10)

عکس

شکل 2-10

10-1-4- نور کافی

در هنگام کار با رایانه، تنظیم نور محیط بسیار حائز اهمیت می باشد. در صورتی که روشنایی محیط بسیار زیاد و یا بالعکس، به حد کافی نباشد، هنگام کار با صفحه نمایش کاربران دچار مشکل خواهند شد. بنا بر این رعایت نکات زیر ضروری است:

1- میز رایانه و مانیتور خود را به گونه ای در محیط کار قرار دهید که نور بیرون از اتاق بر روی مانیتور تابیده

نشود و یا از پرده و نورگیر در پشت پنجره ها استفاده شود تا از ورود نور خیره کننده جلوگیری شود.

2- از نور های مهتابی و خورشیدی به طور ترکیبی در محیط کار استفاده گردد تا روشنایی مناسبی جهت خواندن در اختیار داشته باشید.

3- در صورت استفاده از چراغ های مطالعه، منبع نور را به موازات خط دید خود قرار دهید.

4- در صورتی که از مانیتور LCD استفاده می گردد، میزان روشنایی بیش تری مورد نیاز می باشد.

5- منابع روشنایی درخشان که در پشت صفحه نمایش قرار دارند می توانند برای کاربران با رایانه مشکل ایجاد کنند و در واقع دیدن صفحه کار را به طور واضح برایتان مشکل می سازد.

6- تنظیمات نور صفحه نمایش به صورت سخت افزاری و نرم افزاری نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

10-1-5- تهویه مناسب

در تمام محیط های کاری به ویژه در مکان هایی که دارای سیستم های الکترونیکی هستند، از آن جایی که حرارت ایجاد شده از دستگاه ها و تجمع آن ها در محیط خطرناک است، از این رو تهویه هوا مهم و ضروری است.

10-1-6- رعایت قانون 20-20-20

در فواصل زمانی منظم به خودتان استراحت بدهید. همه می دانند که تمام روز نشستن و خیره شدن به مانیتور مضر است. باید هر نیم تا یک ساعت، حداقل پنج دقیقه به خودتان استراحت بدهید. قانونی به نام 20-20-20 وجود دارد که می گوید هر 20 دقیقه، 20 ثانیه از رایانه و 20 قدم از جایی که نشسته اید فاصله بگیرید. چشم هایتان را تا جای امکان باز کرده و سپس به حالت عادی برگردانید و برای 20 ثانیه به نقطه ای دور خیره شوید.

10-1-7- انجام حرکات ورزشی

انجام حرکات ورزشی در حفظ سلامتی تأثیر بسزایی دارد.

1- حرکات کششی سر و گردن: در مواقعی که شخص احساس درد و گرفتی در ناحیه سر و گردن نمود، بهتر است 5 تا 10 ثانیه حرکات کششی در ناحیه سر و گردن انجام شود تا خستگی و درد ناحیه مورد نظر از بین برود. (شکل 3-10)

عکس

شکل 3-10

2- حرکات کششی روی شانه: شانه های خود را به طرف گوش ها بالا ببرید، چند ثانیه شانه ها را در کنار گوش های خود نگه داشته و سپس آن ها را به حالت عادی خود رها کنید تا کمی استراحت کنند. این حرکت را 2 تا 3 بار انجام دهید تا خستگی این ناحیه از بین برود. (شکل 4-10)

عکس

شکل 4-10

3- حرکات کششی برای برطرف کردن خستگی دست ها و عضلات بالا تنه: در حرکاتی که کشش فقط بر روی یک دست اعمال می شود برای هر دو دست یک حرکت را انجام دهید. (شکل 10-5) همانند حرکت اول از سمت چپ تصویر، در این حرکت یکی از دست ها را بر کتف دست دیگر قرار داده سپس با دستی که آزاد است آرنج دستی که بالای کتف قرار دارد را گرفته و دست را به سمت بالا و به داخل، کمی هل می دهیم. این حرکت همان طور که در تصویر می بینید (تصویر اول از چپ) علاوه بر اعمال کشش بر روی كتف، بازو و آرنج بر روی عضلات پشت کمر نیز تا حدودی تأثیر می گذارد حرکات زیر را انجام دهید.

عکس

شکل 5-10

خلاصه مطالب

1- از لحاظ اصول ارگونومی، در هنگام کار با صفحه نمایش، باید اصول زیر مورد توجه قرار گیرند:

2- در هنگام کار با صفحه کلید و موس باید اصول زیر مورد توجه قرار گیرند:

3- صندلی مورد استفاده در محیط کار با رایانه، باید از خصوصیات زیر برخوردار باشد:

4- در هنگام کار با رایانه، تنظیم نور محیط بسیار حائز اهمیت می باشد. در صورتی که روشنایی محیط بسیار زیاد و یا بالعکس، به حد کافی نباشد، هنگام کار با صفحه نمایش کاربران دچار مشکل خواهند شد. بنا بر این رعایت نکات زیر ضروری است:

5- در تمام محیط های کاری، به ویژه در مکان هایی که دارای سیستم های الکترونیکی هستند، از آن جایی که حرارت ایجاد شده از دستگاه ها و تجمع آن ها در محیط خطرناک است، از این رو تهویه هوا مهم و ضروری است.

سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی جهت ایفای نقش خطیر خود در اجرای سند تحول بنیادین در آموزش و پرورش و برنامه درسی ملی جمهوری اسلامی ایران، مشارکت هنر آموزان را به عنوان یک سیاست اجرایی مهم دنبال می کند. به منظور تحقق این امر مهم، اعتبار سنجی کتاب های درسی را در دستور کار خود قرار داده است تا با دریافت نظرات هنر آموزان درباره کتاب های نو نگاشت، کتاب های درسی را در اولین سال چاپ، با کم ترین اشکال به هنرجویان و هنر آموزان ارجمند تقدیم نماید. در اجرای مطلوب این فرایند، همکاران گروه تحلیل محتوای آموزشی و پرورشی استان ها، گروه های آموزشی نقش سازنده ای را بر عهده داشتند. ضمن ارج نهادن به تلاش تمامی این همکاران، اسامی هنر آموزانی که تلاش مضاعفی را در این زمینه داشته و با ارائه نظرات خود سازمان را در بهبود محتوای این کتاب یاری کرده اند به شرح زیر اعلام می شود.

اسامی دبیران و هنر آموزان شرکت کننده در اعتبار سنجی کتاب مفاهیم پایه و فناوری اطلاعات - 310183

عکس