موضوع مقاله: سخت‌افزار رایانه | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سخت‌افزار رایانه | مقدمه: چپ|بی‌قاب|120x120پیکسل به اجزاء فیزیکی قابل لمس رایانه سخت‌افزار رایانه گفته می‌شود. | ## بخش 1: سخت‌افزار رایانه | سخت‌افزار رایانه در واقع همان قسمت‌ها یا اجزای فیزیکیِ رایانه مانند نمایشگر، ماوس، صفحه‌کلید، درایو دیسک سخت، کیس رایانه (کارت‌های گرافیک، کارت‌های صدا، حافظه اصلی، مادِربورد و تراشه‌های دیگر) و… هستند. بسیاری از اجزای سخت‌افزار رایانه برای به‌کار آمدن نیاز به بخش غیرقابل لمس و غیر فیزیکی یعنی نرم‌افزار دارند. برای استفاده و فرمان دادن به رایانه می‌بایست با استفاده از نرم‌افزار از سخت‌افزارهای موجود در یک رایانه استفاده کرد. در مقابل، نرم‌افزار دسته‌ای از مجموعه دستورالعمل‌های قابل فهم برای ماشین است که به واحد پردازش مرکزی امر می‌کند تا اعمال خاصی را انجام دهد. سخت‌افزار یکی از بخش‌های علوم رایانه است که در کسب‌وکارهای مختلف با مدرک کامپ‌تیا اِی پلاس شناخته می‌شود. این معماری برای اولین بار در گزارشی به قلم ریاضی‌دان مجارستانی، جان فون نویمان در سال ۱۹۴۵ توضیح داده شد. معماری فون نویمان روش طراحی یک رایانه دیجیتال را با تقسیم آن به واحد پردازش مرکزی، حافظهٔ اصلی، حافظه‌های ذخیره‌سازی انبوه و ساز و کارهای ورودی/خروجی شرح می‌دهد. در این تقسیم‌بندی واحد پردازنده مرکزی شامل واحد محاسبه و منطق، ثبات‌ها و یک واحد کنترل (شامل ثبات شمارنده برنامه، ثبات دستورالعمل و …) است. حافظهٔ اصلی نیز برای ذخیره‌سازی دادهها و دستورالعامل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مفهوم عبارت معماری فون نویمان به‌تدریج گسترش پیدا کرد و به‌معنای رایانه‌های تک‌حافظه‌ای درآمد که در آن‌ها امکان واکشی یک دستورالعمل و یک داده به‌صورت هم‌زمان وجود ندارد زیرا هر دو از یک گذرگاه مشترک استفاده می‌کنند. این مسئله که به گلوگاه معماری فون نویمان نیز معروف است، باعث کاهش کارایی اینگونه سامانه‌ها می‌شود. انواع سامانه‌های رایانه‌ای امروزه سامانه‌های رایانه‌ای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. رایانه‌های شخصی، که با عنوان PC نیز شناخته می‌شوند، یکی از رایج‌ترین انواع رایانه‌ها هستند که به‌دلیل تنوع، همه‌کاره بودن و قیمت پایین‌تر بیش از انواع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. لپ‌تاپها نیز در کل همان رایانه‌های شخصی هستند که معمولاً با سخت‌افزارهای کم‌مصرف‌تر و کوچک‌تر ساخته می‌شوند. جعبه (کیس) کیس رایانه یک محفظه پلاستیکی یا فلزی است که بیشتر قطعات سخت‌افزاری یک رایانه در درون آن قرار می‌گیرند. نسخه‌های مربوط به رایانه‌های رومیزی معمولاً در اندازه‌هایی ساخته می‌شوند که بتوان آن‌ها را در زیر یک میز جا داد؛ با این حال در سال‌های اخیر طراحی‌های کوچک‌تری نیز به‌وجود آمده و محصولاتی مانند آی‌مک شرکت اپل تمامی سخت‌افزارها را در درون یک جعبه قرار می‌دهند. برای مثال نسخه‌هایی از لپ‌تاپ‌ها به‌وجود آمده‌اند نمایشگر آن‌ها جدا شده و تبدیل به تبلت می‌شوند. منبع تغذیه یک واحد منبع تغذیه مسئول تبدیل برق متناوب با ولتاژ بالا به برق مستقیم با ولتاژ پایین و قابل استفاده برای قطعات سخت‌افزاری رایانه است. لپ‌تاپ‌ها می‌توانند به کمک باتری نیز تا چند ساعت انرژی مورد نیاز رایانه را تأمین کنند. این قطعه تمامی سخت‌افزارهای دیگر رایانه مانند پردازنده مرکزی، رم، دیسک‌خوان‌ها (درایو دیسک سخت، لوح نوری و …) و دیگر قطعات متصل‌شدنی را به هم متصل می‌کند. | ## بخش 2: سخت‌افزار رایانه | قطعاتی که به‌طور مستقیم به مادربورد متصل می‌شوند یا بخشی از این بورد هستند: واحد پردازش مرکزی مسئولِ کارایی رایانه است و بیشترین محاسبات را انجام می‌دهد. این پردازنده که با نام مغز رایانه نیز شناخته می‌شود، توسط یک پنکه خنک و حفره گرما می‌شود. چیپست که مدار نورث‌بریج بر روی آن قرار دارد، مسئول رابطهٔ پردازنده مرکزی با قطعات دیگر سامانه مانند رم یا حافظه اصلی است. حافظه دسترسی تصادفی یا رَم دادهها و کُدی توسط پردازنده مرکزی مورد استفاده قرار می‌گیرد را در خود ذخیره می‌کند. بایوس برنامه‌ایست که در هنگام شروع به‌کار رایانه اجرا می‌شود و فرایند «بوت شدن» یا «راه‌اندازی» نیز نامیده می‌شود. گذرگاه‌ها پردازنده مرکزی را به قطعات مختلف داخلی و کارت‌های توسعه مانند کارت صدا و کارت گرافیک متصل می‌کنند. کارت‌های توسعه کارت توسعه در رایانه یک مدار کامل از پیش ساخته‌شده است که در شیار توسعه بر روی مادربورد قرار می‌گیرد و از طریق درگاه توسعه، قابلیت جدیدی را به سامانه اضافه می‌کند. قطعات ذخیره‌سازی ذخیره‌ساز دادهٔ رایانه که به آن مخزن یا حافظه می‌گویند به قسمت‌هایی از رایانه اشاره دارد که دادههای دیجیتال را ضبط و نگهداری می‌کنند. ذخیره‌سازی داده یکی از قابلیت اصلی رایانه است و وجود قطعه‌ای برای این کار ضروری است. دیسک‌های سخت به‌دلیل قیمت پایین و حجم ذخیره‌سازی بالا تقریباً بر روی تمامی سامانه‌های قدیمی‌تر وجود دارند. درایوهای حالت جامد (SSD) امروزه به‌دلیل سرعت بیشتر کم‌کم جایگزین این دیسک‌ها می‌شوند. بعضی از سامانه‌ها نیز برای کارایی و قابلیت اطمینان بیشتر از کنترل‌گر صف دیسک‌ها استفاده می‌کنند. رسانه‌های جداشدنی برای انتقال داده بین رایانه‌های مختلف می‌توان از یک فلش‌درایو یا دیسک نوری استفاده کرد. میزان مفید بودن این رسانه‌ها به قابلیت پشتیبانی آن‌ها در سامانه‌های مختلف وابسته است. بیشتر سامانه‌ها دارای دیسک‌گردان نوری هستی و تقریباً تمامی آن‌ها از درگاه یواس‌بی بهره می‌برند. دستگاه‌های جانبی دستگاه‌های ورودی و خروجی معمولاً به‌صورت دستگاه‌های خارجی به شاسیِ رایانه متصل می‌شوند. ورودی دستگاه‌های ورودی به کاربر اجازه می‌دهند تا اطلاعاتی را به سامانه وارد یا عملکرد آن را کنترل کند. بیشتر رایانه‌های شخصی دارای ماوس و صفحه‌کلید رایانه هستند اما بیشتر لپ‌تاپها به‌جای موشواره از تاچ‌پد استفاده می‌کنند. از دستگاه‌های ورودی دیگر می‌توان به وب‌کم، میکروفون، اهرمک و اسکنر تصاویر اشاره کرد. خروجی دستگاه‌های خروجی اطلاعات رایانه را به‌صورت قابلِ خواندن برای انسان نمایش می‌دهند. | ## بخش 3: سخت‌افزار رایانه | این رایانه‌های طراحی شده‌اند تا محاسبات بسیار زیادی را برای دولت‌ها و شرکت‌های بزرگ انجام دهند. رایانه‌های کوچک در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ روز به روز قسمت‌های بیشتری از شرکت‌ها رو به استفاده از رایانه‌هایی با کاربری مخصوص مانند کوچک نام گرفتند. ابررایانه‌ها یک ابررایانه در نگاه اول بسیار شبیه به بزرگ‌رایانه است، اما این نوع رایانه‌ها برای پاسخ به درخواست‌هایِ زیادِ محاسباتی ساخته شده‌اند. از ماه نوامبر سال ۲۰۱۳ میلادی سریع‌ترین ابررایانه دنیا تیانهه-۲ (به معنای راهِ شیری-۲) است که در شهر گوانگ‌ژو کشور چین واقع شده است. عبارت ابررایانه به هیچ تکنولوژی خاصی اشاره نمی‌کند بلکه در هر دورهٔ زمانی به سریع‌ترین رایانه‌های در دسترس گفته می‌شود. در اواسط سال ۲۰۱۱ میلادی ابررایانه‌ها از سرعت ۱ پتافلاپ یا (هزار میلیون میلیون) عملیات اعداد اعشاری در ثانیه پیشی گرفتند. با اینکه ابررایانه‌ها بسیار سریع هستند اما به‌دلیل هزینهٔ بسیار بالایی که دارند، تنها توسط سازمان‌های بسیار بزرگ برای انجام وظایف محاسباتی بسیار سنگین شامل مجموعه داده‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. با اینکه استفاده از این نوع رایانه‌ها میلیون‌ها دلار هزینه دارد، اما برای کاربردهای تجاری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ مثلاً بانکها برای محاسبه میزان خطر و بدست آوردن استراتژی سرمایه‌گذاری از ابررایانه‌ها استفاده می‌کنند یا موسسات بهداشت و درمان با تحلیل داده‌های بسیار بزرگ بیماران سعی می‌کنند روش‌های بهینه درمان را پیدا کنند. کامپتیا اِی پلاس کامپتیا یک انجمن بازرگانی ناسودبر می‌باشد که گواهی‌های مختلفی برای علوم رایانه را عرضه کرده است. این آزمون برای تأیید صلاحیت متخصصان خدمات رایانه‌ای سطح مقدماتی طراحی شده تا بتوانند رایانه‌های شخصی را نصب، نگهداری و شخصی‌سازی کنند. امروزه بسیاری از شرکت‌های تولیدکننده سخت‌افزار رایانه، گذراندن این دوره را به کاربران خود و کسانی که قصد دارند در زمینه‌هایی مثل مونتاژ رایانه فعالیت کنند توصیه می‌کنند. دوره + CompTIA A شامل دو بخش می باشد: Core (سخت‌افزار) سیستم‌عامل تعمیرات سخت‌افزار تعمیرات سخت‌افزارهای رایانه نیاز به فراگیری علم الکترونیک و سخت‌افزار مربوطه را دارد. ابزارها ابزارهای تعمیرات سخت‌افزار رایانه همچنین در تعمیرات موبایل به علت کارکرد هر دو بر روی برد، یکسان هستند. پیچ‌گوشتی: از این ابزار برای باز کردن درب جعبه رایانه (چهارسو) و درایو دیسک سخت (پنج سو) و… استفاده می‌شود. گیره: از این ابزار برای نگه داشتن برد و قطعات مختلف در یک جهت برای کار بر روی آن، استفاده می‌شود. مولتی‌متر: از این ابزار برای آزمایش کارکرد صحیح قطعات مختلف بر روی برد و کانکتورها استفاده می‌شود. لحیم: از این ابزار برای لحیم‌کاری قطعاتی همچون خازن، مقاومت، القاگر و دیود به برد مدار چاپی استفاده می‌شود. تفنگ گرمایی یا سشوار صنعتی: از این ابزار برای جداکردن (ریبال) بردهای BGA و تعویض آی سی‌های خراب استفاده می‌شود. دمنده (Blower): از این ابزار برای از بین بردن خاک درون کیس و روی قطعات استفاده می‌شود. بعد گذشت مدت زمانی که دقیقاً معلوم نیست، سخت‌افزار وارد فاز فرسودگی یا Wear out می‌شود و نرخ فرسودگی اش با گذشت هر چه بیشتر زمان، بیشتر و بیشتر می‌شود و در نهایت از چرخه تولید و خدمات پس از فروش خارج می‌شود. | ## جمع‌بندی | بعد از این فاز می‌توان گفت که سخت‌افزار دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و اصطلاحاً می‌گویند که مرده است.