alu چیست ؟ آشنایی با ساختار و قسمت های اصلی alu
یکی از گرایشهای مهمی که در علوم کامپیوتری وجود دارد، گرایش سخت افزار میباشد. با اینکه این زمینه در کشور ما چندان محبوب نیست و افراد زیادی به این گرایش علاقه ندارند، ولی یکی از مهمترین زمینههای علوم کامپیوتری به شمار میرود. یکی از قطعات مهمی که در علوم سخت افزار بسیار مهم و کاربردی است و همه دانشجویان این رشته در طول دوران تحصیل خود با آن آشنا میشوند قطعهای به نام سی پی یو میباشد. بدون شک شما نیز بارها و بارها نام سی پی یو را شنیدهاید. سی پی یو یکی از قطعات مهم بکار رفته در سیستمهای کامپیوتری است که وظایف خاصی بر عهده دارد. این قطعه بسیار کاربردی خود به بخشهای مختلفی تقسیم میشود که یکی از بخشهای مهم سی پی یو، قسمتی به نام ALU ( آ ال یو) است. اما آیا می دانید که alu ( آ ال یو) چیست و چه کابردی دارد؟ برای آشنایی بیشتر با علوم سخت افزار، فطعه سی پی یو و پاسخ به سوالاتی که راجع به ساختار alu ( آ ال یو) پرسیده شد با ادامه این مطلب آموزشی همراه ما باشید.
گرایش سخت افزار چیست و چه کاربردی دارد؟
اگرچه این مطلب آموزشی اطلاعات شما را راجع به علوم سخت افزار و قطعه alu ( آ ال یو) افزایش می دهد، اما اگر می خواهید که در این زمینه از آموزش های حرفه ای و دانشی تخصصی تر بهره مند شوید پیشنهاد ما این است که به سایت آموزشی فرادرس مراجعه کرده و اطلاعات بیشتری در این حوزه کسب کنید.
همانطور که در بالا اشاره کردیم، یکی از گرایشهایی که در علوم کامپیوتر وجود دارد گرایش سخت افزار میباشد. قبل از اینکه ساختار alu ( آ ال یو) را مورد بررسی قرار دهیم، باید اطلاعات کافی درباره این حوزه داشته باشیم تا بتوانیم ساختار و نحوه کارکرد این قطعه را به خوبی درک کنیم.جالب است بدانید که برا آنوزش هر گرایشی از علون کامپیوتری می توانید به سایت فرادرس مراجعه کنید.
گرایش سخت افزار در کنار دو گرایش نرم افزار و فناوری اطلاعات از گرایشهای اصلی رشته کامپیوتر در دانشگاههای کشور میباشد. البته دقت داشته باشید که این ۳ گرایش، برای کسانی است که میخواهند مدرک کارشناسی خود را دریافت کنند. برای پایههای بالاتر مانند کارشناسی ارشد، این ۳ رشته تحصیلی خود به زیر شاخههای گسترده و مختلفی تقسیم میشوند که دانشجویان میتوانند بر اساس علاقه و نیاز خود در یکی از گرایشهای ارائه شده بهصورت تخصص تحصیل کنند.
همانطور که از نام گرایش سخت افزار پیداست، برروی ساخت و کنترل سخت افزارهای کامپیوتری تمرکز دارد و در صورتی که شما در این زمینه فعالیت کنید، با بخشهای سخت افزاری کامپیوتر آشنا میشوید.
در این گرایش، دانشجویان با کلیت معماری کامپیوتر آشنا می شوند و مطالعه دروس و انجام پروژه های علمی در می یابند که کامپیوتر ها چگونه کار می کنند و هر قطعه مسئول انجام چه کاری در یک سیستم کامپیوتری است. همچنین علاوه بر این موضوع، آن ها می آموزند که چگونه کامپیوتر کوچکی طراحی و آن را مدیریت کنند. در صورتی که در این رشته تحصیل و فعالیت کنید، می توانید وسایل الکترونیکی هوشمندی طراحی کنید. یکی از بخش های مهم در گرایش سخت افزار، آموزش مدارهای منطقی است که یادگیری آن برای سرهم کردن یک سیستم بسیار ضروروی است.
البته تمامی این موضوعات، گویا فقط روی کاغذ جذاب به نظر میرسند! چرا که بیشتر شرکتهای کامپیوتری، به دنبال برنامه نویسان و یا مختصصان شبکه هستند. از همین رو گرایش سخت افزار کمترین بازار کار را در میان ۳ گرایش اصلی علوم کامپیوتر دارد. به همین دلیل دانشجویانی که در این گرایش تحصیل میکنند، بسیار کمتر از ۲ گرایش دیگر هستند ، چراکه معمولاً فارق التحصیلان این رشته برای پیدا کردن شغل به مشکلات زیادی بر میخوردند. با این حال، این گرایش میتواند جذابترین گرایش علوم کامپیوتر باشد.، در صورتی که به آن علاقه داشته باشید.
نکتهای که باید به آن اشاره کرد این است که در گرایش سخت افزار، قطعات اصلی کامپیوتر از نظر ساختاری مورد بررسی قرار میگیرند و دانشجویان با کارکرد آن قطعات آشنا میشوند. یکی از قطعات مهمی که در کامپیوتر وجود دارد و در گرایش سخت افزار تاکید زیادی برروی آن میشود، سی پی یو کامپیوتر میباشد. در ادامه به ارائه اطلاعاتی راجع به سی پی یو خواهیم پرداخت.
سی پی یو چیست و چه کاری انجام میدهد؟
همانطور که در بالا اشاره شد، سی پی یو یکی از مهم ترین قطعات کامپیوتر می باشد. قبل از اینکه قطعه alu( آ ال یو) را مورد بررسی قرار دهیم، باید که با قطعه سی پی یو به صورت کامل آشنا شویم چرا که alu بخشی از سی پی یو می باشد.
CPU که مخفف عبارت Central processing unit است، اصلی ترین قطعه ای است که در کامپیوتر وجود دارد. این عبارت به صورت واحد پردازش مرکزی ترجمه میشود و به خوبی می توان کاربرد این قطعه را از معنی اش متوجه شد. سی پی یو وظیفه دارد تا تمامی عملیاتی که در کامپیوتر انجام می شود را کنترل کند.البته اجرای تمامی دستورات در کامپیوتر نیز برعهده CPU چگونگی این کار را به صورت ساده در ادامه بررسی می کنیم.
CPU چگونه کار می کند؟
سی پی یو ابتدا دستوراتی که توسط کاربر در حافظه ایجاد میشود را واکشی و در خود به صورت موقت ثبت میکند. سی پی یو دستورات را از RAM دریافت میکند و حافظههای ذخیره سازی بلند مدت، فقط اطلاعات را ذخیره میکنند و زمانی که بخواهند اطلاعات خود را به سی پی یو منتقل کنند ابتدا آنها را به رم منتقل میکنند. سی پی یو برای دستورات مختلف، آدرسهایی در نظر میگیرد و به سراغ مرحله بعدی میرود.
در این مرحله سی پی یو دستوراتی که در آدرسهای حافظه ذخیره کرده است را رمزگشایی و به عملی قابل اجرا تبدیل میکند. در این مرحله دستورات کاربر را به صورت سینگال های الکترونیکی ( در واقع همان ۰ و ۱) به سایر بخشهای پردازنده میفرستد تا کار مورد نظر را بررسی و اجرا کنند. این مرحله بسیار مهم است زیرا در صورتی که یکی از بخشهای آن دچار مشکل شود، تمامی مراحل رمز گشایی خراب میشود.
مرحله آخر، اجرا کردن برنامه است. در این مرحله تمامی درستورات تبدیل شده و رمز گشایی شدهاند. عملیاتهای موردنظر سی پی یو و کاربر برروی آن تعبیه شده و وقت آن رسیده است که خروجی به کاربر نمایش داده شود. در این بخش سی پی یو خروجی را در خود و یا حافظه رم ذخیره میکند و خروجی از طریق مانیتور به کاربر نشان داده میشود. سپس سی پی یو دستور بعدی را دریافت میکند و چرخه بالا تا زمانی که کامپیوتر دیگر دستوری به سی پی یو نفرستد ( خاموش شود، زیرا خود سیستم عامل به صورت دائمی به سی پی یو دستورات خود را ارسال میکند) ادامه پیدا میکند.
سی پی یو از بخشهای گوناگونی تشکیل شده است که هرکدام وظیفه دارند تا کار خاصی را انجام دهند. واحد کنترل، واحد تولید آدرس، واحد مدیریت حافظه و حافظه نهان (کش) از جمله قطعاتی است که در سی پی یو وجود دارند و هرکدام وظیفه مخصوص به خود را دارند. ولی یکی از مهمترین قطعاتی که در سی پی یو وجود دارد، alu میباشد. در ادامه این قطعه را بررسی کردهایم.
ساختار alu به چه صورت است و این قطعه چه تاثیری برروی کامپیوتر می گذارد؟
برای اینکه به خوبی با ساختار این قطعه آشنا شوید پیشنهاد می کنیم که ابتدا آموزش معماری کامپیوتر در فرادرس را مطالعه نمایید.واحد محاسبه و منطق (The arithmetic logic unit) که به صورت کوتاه alu نوشته میشود، یکی از مهمترین بخشهایی است در سی پی یو وجود دارد. همانطور که از نام این قطعه پیداست، وظیفه alu ( آ ال یو) این است که عملیاتهای منطقی و محاسبات سی پی یو را انجام دهد. در صورت نبود این قطعه کارایی سی پی یو به حد زیادی کاهش مییابد.
قطعه alu ( آ ال یو) به این شکل کار میکند که ابتدا دادههای موردنظر را از حافظههای سی پی یو و یا حافظه رم دریافت میکند. سپس با توجه به دستوری که از سمت واحد کنترل داده میشود، برروی دادههای ورودی خود تغییرات زیادی را اعمال میکند. در مرحله نهایی نیز دادههای خود را به صورتی که تغییر یافتهاند، در حافظه سی پی یو و یا رم ذخیره میکند.
بد نیست بدانید که ساختار alu ( آ ال یو) به شکل مدار دیجیتالی تعبیه شده است که یک سمت اطلاعات را دریافت میکند، و از سمت دیگر اطلاعات را تغییر یافته خارج میکند. همچنین بد نیست بدانید که alu برخی اوقات، خودش خانههای حافظهای درست میکند و خروجیهای خود را در آنها ذخیره و ثبت مینماید. همچنین alu به صورت پیشفرض از برخی از عملکردهای ریاضی و دستورات استفاده میکند تا عملوند ( ورودیهای خود را که شامل کلماتی خاص هستند) را تغییر دهد.
جالب است این موضوع را بدانید که ساختار alu در دروس دانشگاهی نیز تدریس میشود و به دانشجویان زمینه سخت افزار به صورت کامل و جامع درباره طرز کار این قطعه، آموزشهایی داده میشود البته در صورتی که هنوز وارد دانشگاه نشدهاید و یا رشته شما چیز دیگری است اما میخواهید درباره این قطعه نیز اطلاعات کسب کنید میتوانید با کمی جست و جود در اینترنت، به طرز کار این قطعه، به صورت عملی و کامل، دسترسی پیدا کنید.همچنین می توانید دیگر مطالب مورد علاقه خود را در زمینه مهندسی کامپیوتر در سایت فرادرس آموزش ببینید.
آیا بدون alu مشکلی برای کامپیوتر پیش می آید؟
جواب این سوال صد در صد بله است! همانطور که اشاره کردیم alu( آ ال یو) به صورتی تعبیه شده است که تمامی عملیات های مهم کامپیوتر را انجام دهد. در صورتی که این قطعه نتواند کار خود را به درستی انجام دهد و عملیات ها به صورت نیمه کاره رها شوند، دیگر هیچکدام از بخش های کامپیوتر به درستی کار خود را انجام نمی دهند. به همین خاطر آ ال یو باید وجود داشته باشد و کار خود را بصورت کامل انجام دهد.
در صورتی که این قطعه دچار مشکلی شود، باید به فکر یک سی پی یو جدید باشید چراکه این قطعه غیرقابل تعمیر بوده و دیگر سی پی یو ارزشی ندارد. البته نکته مثبتی که درباره این قطعه وجود دارد این است که این قطعه نسبت به سایر قطعات کامپیوتر درصد خرابی کمتری دارد، زیرا در بخش های داخلی سی پی یو قرار گرفته است و در صورتی امکان خرابی و آسیب دیدن آن وجود دارد که بخش های خارجی آن که شامل دیگر قطعات سی پی یو می شود نیز خراب شده باشند.
به غیر از سی پی یو، دیگر چه قطعات مهمی در کامپیوتر وجود دارند؟
در مطالب بالا سی پی یو و بخشهای مختلف آن ساختارهای مختلف alu ( آ ال یو) را بررسی کردیم. اما دقت داشته باشید که به غیر از سی پی یو، قطعات مهم دیگری نیز در کامپیوتر وجود دارند. این قطعات شامل کارت گرافیک، رم، حافظه بلند مدت، مادربرد، کیبورد، ماوس و مانیتور میباشد. در ادامه تمامی این قطعات را به صورت مختصر بررسی کردهایم و درباره طرز کار آنها اطلاعات کمی ارائه دادهایم.
کارت گرافیک یکی از قسمتهای مهم کامپیوتر است. البته کلمه کارت گرافیک، اشتباه است زیرا بخشی که در کامپیوتر اهمیت دارد GPU (جی پی یو) است. GPU که مخفف عبارت graphics processing units میباشد وظیفه دارد که تمامی بخشهای گرافیکی کامپیوتر را بسازد و به کاربران نمایش دهد. اصل گرافیکها، پیکسلها هستند و میتوان آنها را پایه گرافیکهای کامپیوتری دانست.
رم که به صورت RAM نیز نوشته میشود، حافظه موقت کامپیوتر است. این قطعه وظیفه دارد که دستورات و دادههای مختلف را از کاربران دریافت و به سی پی یو منتقل کند. تمامی کامپیوترهای جدید به رم نیاز دارند، زیرا سی پی یو نمیتواند تمامی دستورات را به صورت مستقیم دریافت کند.
حافظه بلند مدت برخلاف حافظه کوتاه شامل اطلاعاتی میشود که برروی مدارهای قطعاتی مانند هارد دیسک و یا درایور SSD ذخیره شدهاند و در صورتی که کاربر آنها را فراخوانی کند، قابل استفاده هستند. حافظه بلند مدت یک قطعه ضروری به حساب میآید، زیرا تمامی افراد اطلاعاتی که میخواهند به صورت همیشگی و یا در زمانهای طولانی نگه داری کنند را روی این حافطه ها ذخیره میکنند.
مادربرد که به صورت دیگر Motherboard نوشته میشود، قطعهای است که تمامی قطعات اصلی کامپیوتر را برروی خود جا داده است و ارتباط بین آنها را برقرارمی کند. این قطعه در کامپیوترهای جدید کاربرد دارد و در صورتی عدم وجود مادربورد، ارتباط بین سی پی یو و رم از بین میرود و کامپیوتر دیگر نمیتواند کار خود را به درستی انجام دهد. جالب است بدانید که هر مادربرد برای نسل خاصی از کامپیوترها تهیه شده است.
ماوس و کیبورد نیز به عنوان خروجی/ورودی کامپیوتر کاربرد دارد و نیازی به توضیح اضافه درباره آنها نیست زیرا همه ما می دانیم که آنها چه کاربردی دارند و چه وظیفهای را در کامپیوتر را به دوش میکشند.
بهترین منبع برای یادگیری علوم کامپیوتری چیست؟
دنیای امروز دنیای کامپیوترهاست و هرکسی که میخواهد از دنیا عقب نماند باید علوم کامپیوتری را هرچند مختصر بیاموزد. از همین رو باید بهترین منبع برای آموزشهای کامل و جامع بیابید. به علاوه علوم کامپیوتر یکی از گستردهترین دروس دانشگاهی به شمار میرود، برای اینکه بخواهید گرایش و یا رشته خود انتخاب کنید نیازمند راهنمایی هستید تا به شما بهترین گزینهها را معرفی کند و بهترین راهها را پیشنهاد دهد.
در سراسر دنیا منابع آموزشی بسیاری وجود دارد.سایت ها خارجی و داخلی زیادی رشته علوم کامپیوتر را برای علاقه مندان این زمینه بررسی و تدریس کرده اند.همچنین مقالات آموزشی بسیاری در این راستا به وجود آمده است که نکات آموزشی بسیاری در این مقاله ها وجود دارد. ولی یکی از بهترین مقاله هایی که تا به امروز درباره علوم کامپیوتر آن هم به زبان فارسی منتشر شده است، مقاله رشته مهندس کامپیوتر سایت فرادارس می باشد. در این مقاله تمامی بخش های علوم کامپیوتر به خوبی بررسی شده اند و تمامی ضعف ها و قوت های گرایش ها مورد بررسی قرار گرفته اند. در صورتی که تازه می خواهید در علوم کامپیوتری فعالیت کنید و به دنبال راهنما هستید، پیشنهاد ما این است که مقاله فرادرس را مطالعه نمایید تا دچار سردرگمی نشوید.
همچنین برای آموزش های گوناگون رشته کامپیوتر و یا حتی سایر رشته های دانشگاهی می توانید به فرادرس مراجعه کنید و اطلاعات خود را در رمینه هایی تخصصی مانند کامپیوتر بالا ببرید.
اگر از این مطلب آموزشی استفاده کردید و به دنبال سرخط دیگری برای آموزش بیشتر و کسب اطلاعات مفید در مورد سایت مپ ها هستید روی لینک زیر کلیک کنید:
دیدگاه ها