IT Essentials 5 - الفصل الاول - الجزء الثاني - مبادئ تقنية المعلومات

(الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية 

اللوحات الأم ( الشكل1)

أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – اللوحات الأم

إن اللوحة الأم هي لوحة الدوائر المطبوعة الأساسية وتحتوي على النواقل أو المسارات الكهربية الموجودة في الكمبيوتر. حيث تسمح هذه النواقل بانتقال البيانات بين المكونات المختلفة التي يتألف منها الكمبيوتر. ويعرض الشكل 1 مجموعة متنوعة من اللوحات الأم. وتُعرف اللوحة الأم أيضًا باسم لوحة النظام أو اللوحة الرئيسية.

 

وتضم اللوحة الأم وحدة المعالجة المركزية (CPU) وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وفتحات التوسعة ومجموعة المروحة ومشتت الحرارة (مبدد الحرارة) وشريحة نظام الإدخال/الإخراج الأساسي (BIOS) ومجموعة شرائح والدوائر الكهربائية التي تربط مكونات اللوحة الأم. كما توجد مقابس وموصلات داخلية وخارجية ومنافذ مختلفة على اللوحة الأم.

(الشكل 2 )

 

ويتلاءم عامل الشكل للوحات الأم مع حجم اللوحة وشكلها. وهو يحدد أيضًا التخطيط المادي للمكونات والأجهزة المختلفة الموجودة باللوحة الأم. يحدد عامل الشكل كيفية توصيل المكونات الفردية باللوحة الأم وشكل صندوق الكمبيوتر (علبة وحدة المعالجة المركزية). وتوجد عوامل شكل مختلفة للوحات الأم، كما هو مبين بالشكل 2.

وكان عامل الشكل الأكثر شيوعًا في أجهزة كمبيوتر سطح المكتب هو AT (التقنية المتقدمة)، على أساس اللوحة الأم IBM AT. قد يصل عرض اللوحة الأم AT إلى قدم واحد تقريبًا. وهذا الحجم غير المريح أدى إلى تطوير عوامل شكل أصغر. فغالبًا ما يتداخل وضع المشتتات الحرارية والمراوح مع استخدام فتحات التوسعة في عوامل الشكل الأصغر.

فتم تحسين عامل شكل أحدث للوحة الأم ـ وهو ATX ـ بناءً على تصميم AT. حيث يستوعب صندوق الكمبيوتر بتقنية ATX منافذ I/O (الإدخال/الإخراج) المتكاملة الموجودة باللوحة الأم ATX. ويتصل مورد الطاقة ATX باللوحة الأم عبر موصل واحد ذي 20 سنًا، بدلاً من موصلات P8 وP9 المعقدة التي كانت مستخدمة مع بعض عوامل الشكل الأقدم. وبدلاً من استخدام محول تشغيل مادي، يمكن تشغيل مورد الطاقة ATX وإيقاف تشغيله بإرسال إشارة من اللوحة الأم.

كما تم تصميم عامل شكل أصغر ليكون متوافقًا مع الإصدارات الأقدم للوحة ATX وهو Micro-ATX. ونظرًا لأن نقاط تركيب اللوحة الأم Micro-ATX هي مجموعة فرعية من تلك المستخدمة بلوحة ATX وتكون لوحة I/O متطابقة، فيمكنك استخدام اللوحة الأم Micro-ATX في صندوق الكمبيوتر بتقنية ATX كاملة الحجم.

ولأن ألواح Micro-ATX غالبًا ما تستخدم مجموعات الشرائح نفسها (Northbridges وSouthbridges) وموصلات الطاقة كألواح ATX كاملة الحجم، فيمكنها استخدام العديد من المكونات نفسها. ومع ذلك، فعادةً ما تكون صناديق الكمبيوتر بتقنية Micro-ATX أصغر بكثير من صناديق الكمبيوتر بتقنية ATX وتحتوي على فتحات توسعة أقل.

وبعض الشركات المصنعة لديها عوامل شكل مسجلة ومملوكة لها استنادًا إلى التصميم ATX. ويتسبب هذا في عدم توافق بعض اللوحات الأم وموارد الطاقة والمكونات الأخرى مع صناديق الكمبيوتر القياسية بتقنية ATX.

لقد انتشر استخدام عامل الشكل ITX بسبب حجمه الصغير جدًا. وتوجد أنواع عديدة من اللوحات الأم ITX. ويعد Mini-ITX هو أكثر هذه الأنواع شيوعًا. يستخدم عامل الشكل Mini-ITX طاقة ضئيلة جدًا، وبالتالي لا حاجة للمراوح للحفاظ على برودة هذه اللوحة الأم. وتحتوي اللوحة الأم Mini-ITX على فتحة PCI واحدة فقط لبطاقات التوسعة. إن الكمبيوتر المستند إلى عامل الشكل Mini-ITX يمكن استخدامه في الأماكن التي لا يناسب وضع كمبيوتر كبير فيها أو كمبيوتر يحدث ضجيجًا.

ومن المجموعات الهامة في مكونات اللوحة الأم مجموعة الشرائح. وتتألف مجموعة الشرائح من مجموعة متنوعة من الدوائر المتكاملة الموصلة باللوحة الأم. وتتحكم في كيفية تفاعل أجهزة النظام مع وحدة المعالجة المركزية (CPU) واللوحة الأم. يتم تثبيت وحدة CPU في فتحة أو مقبس باللوحة الأم. ويحدد المقبس الموجود باللوحة الأم نوع وحدة CPU التي يمكن تثبيتها.

تسمح مجموعة الشرائح لوحدة CPU بالاتصال بمكونات الكمبيوتر الأخرى والتفاعل معها وتبادل البيانات مع ذاكرة النظام أو ذاكرة RAM ومحركات الأقراص الثابتة وبطاقات الفيديو وأجهزة الإخراج الأخرى. وتحدد مجموعة الشرائح مقدار الذاكرة التي يمكن إضافتها إلى اللوحة الأم. كما تحدد مجموعة الشرائح أيضًا نوع الموصلات باللوحة الأم.

تنقسم معظم مجموعات الشرائح إلى نوعين مميزين من المكونات، هما Northbridge وSouthbridge. ويختلف عمل كل مكون من شركة مصنعة إلى أخرى. بوجه عام، يتحكم المكون Northbridge في الوصول إلى ذاكرة RAM وبطاقة الفيديو والسرعات التي يمكن لوحدة CPU الاتصال بها. وأحيانًا تكون بطاقة الفيديو مدمجة في المكون Northbridge. يحتوي كل من المعالجين AMD وIntel على شرائح تدمج وحدة التحكم في الذاكرة فوق قالب وحدة CPU، مما يساعد على تحسين الأداء واستهلاك الطاقة. أما المكون Southbridge، في معظم صناديق الكمبيوتر، فيتيح لوحدة CPU الاتصال بمحرك الأقراص الثابتة وبطاقة الصوت ومنافذ USB (الناقل التسلسلي العالمي) ومنافذ I/O الأخرى.

(الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية

 أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – وحدات CPU

تعتبر وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي عقل الكمبيوتر. ويشار إليها في بعض الأحيان بالمعالج. حيث تحدث معظم العمليات الحسابية داخل وحدة CPU. أما فيما يتعلق بطاقة الحوسبة، تعد وحدة CPU أكثر عناصر نظام الكمبيوتر أهمية. وتأتي وحدات CPU بعوامل شكل مختلفة؛ حيث يتطلب كل طراز فتحة أو مقبسًا معينًا على اللوحة الأم. ومن شركات تصنيع وحدة CPU المعروفة شركة Intel وAMD.

 

إن مقبس أو فتحة وحدة CPU عبارة عن الاتصال بين اللوحة الأم والمعالج. ويتم إنشاء مقابس CPU والمعالجات المستخدمة في الوقت الحاضر حول شبكة إبر مصفوفة (PGA)، المبينة في الشكل 1، وشبكة سطوح مصفوفة (LGA)، المبينة في الشكل 2. ففي بنية شبكة إبر مصفوفة (PGA)، يتم إدخال الإبر الموجودة على الجانب السفلي من المعالج في المقبس، عادة باستعمال طريقة الإدراج بلا أية قوة (ZIF). حيث يشير الاختصار ZIF إلى مقدار القوة اللازمة لتركيب وحدة CPU في مقبس اللوحة الأم أو فتحتها. أما في بنية شبكة سطوح مصفوفة (LGA)، فتكون الإبر في المقبس بدلاً من المعالج. وتكون المعالجات القائمة على الفتحات، المبينة في الشكل 3، على شكل خرطوشة ويتم إدخالها في فتحة تشبه فتحة التوسعة، الموضحة في الجزء السفلي الأيسر من الشكل 4.

تقوم وحدة CPU بتنفيذ برنامج، وهو عبارة عن سلسلة من التعليمات المخزنة. وكل طراز من المعالجات به مجموعة تعليمات، وهي التي يقوم بتنفيذها. وتنفذ وحدة CPU البرنامج من خلال معالجة كل جزء من البيانات كما يديرها البرنامج ومجموعة التعليمات. وبينما تنفذ وحدة CPU إحدى خطوات البرنامج، يجري تخزين التعليمات والبيانات المتبقية بالجوار في ذاكرة خاصة تسمى ذاكرة التخزين المؤقت. توجد بنيتان رئيسيتان لوحدة CPU ذات صلة بمجموعات التعليمات:

·          كمبيوتر ذو مجموعة تعليمات قليلة (RISC)   - بنيات تستخدم مجموعة قليلة نسبيًا من التعليمات. وقد صُممت شرائح RISC لتنفيذ هذه التعليمات بسرعة شديدة.

·          كمبيوتر ذو مجموعة تعليمات معقدة (CISC) - بنيات تستخدم مجموعة كبيرة من التعليمات، تؤدي إلى خطوات أقل لكل عملية.

تضم بعض وحدات CPU من Intel تقنية "توازي تشغيل مؤشرات الترابط" لتحسين أداء وحدة CPU. فمع تقنية "توازي تشغيل مؤشرات الترابط"، يتم تنفيذ أجزاء متعددة من الكود (عمليات جزئية متزامنة "threads") في نفس الوقت في وحدة CPU. بالنسبة لنظام التشغيل، تعمل وحدة CPU واحدة بتقنية توازي تشغيل مؤشرات الترابط كما لو أن هناك وحدتي CPU عند معالجة عمليات جزئية متعددة.

تستخدم بعض المعالجات من AMD تقنية النقل فائق السرعة (Hypertransport) لتحسين أداء وحدة CPU. ويعد النقل فائق السرعة اتصالاً بسرعة عالية وزمن انتقال بطيء بين وحدة CPU وشريحة Northbridge.

تقاس قوة وحدة CPU بسرعة البيانات التي يمكنها معالجتها وكميتها. وتُصنَّف سرعة وحدة CPU بعدد الدورات في الثانية، مثل ملايين الدورات في الثانية، وهو ما يسمى ميجاهرتز (MHz)، أو بمليارات الدورات في الثانية؛ وهو ما يسمى جيجاهرتز (GHz). أما كمية البيانات التي يمكن لوحدة CPU معالجتها في وقت واحد فتعتمد على حجم الناقل الأمامي (FSB). يسمى أيضًا بناقل وحدة المعالجة المركزية (CPU bus) أو ناقل بيانات المعالج. ويمكن الحصول على أداء أعلى عند زيادة اتساع الناقل الأمامي (FSB). يُقاس اتساع الناقل الأمامي FSB بوحدات البت. وتعد وحدة البت أصغر وحدة بيانات في الكمبيوتر والتنسيق الثنائي الذي تتم معالجة البيانات به. وتستخدم المعالجات الحالية الناقل الأمامي FSB سعة 32 بت أو 64 بت.

يعد كسر السرعة (Overclocking) تقنية تُستخدم لجعل المعالج يعمل بسرعة تفوق مواصفاته الأصلية. وتقنية كسر السرعة ليست طريقة يوصى بها لتحسين أداء الكمبيوتر بل قد تتسبب في تلف وحدة CPU. أما خفض طاقة وحدة CPU فهي على النقيض من تقنية كسر السرعة. حيث يعتبر خفض طاقة وحدة CPU تقنية تُستخدم عند تشغيل المعالج بسرعة أقل من السرعة المقدرة للحفاظ على الطاقة أو لإخراج حرارة أقل. وتستخدم تقنية خفض الطاقة بأجهزة الكمبيوتر المحمول والأجهزة المحمولة الأخرى.

 

لقد أدت أحدث تقنيات المعالجات إلى قيام الشركات المصنعة لوحدات CPU بالبحث عن طرق جديدة لدمج أكثر من نواة (core) لوحدة CPU على شريحة واحدة. حيث تكون وحدات CPU هذه قادرة على معالجة تعليمات متعددة في وقت واحد:

·          وحدة CPU ثنائية النواة (Dual Core) - نواتان داخل وحدة CPU واحدة يمكن للنواتين فيها معالجة المعلومات في نفس الوقت.

·          وحدة CPU ثلاثية النواة (Triple Core) - ثلاث أنوية داخل وحدة CPU واحدة وهي في الحقيقة معالج رباعي النواة مع تعطيل إحدى الأنوية.

·          وحدة CPU رباعية النواة (Quad Core) - أربع أنوية داخل وحدة CPU واحدة

·          وحدة CPU سداسية النواة (Hexa-Core) - ست أنوية داخل وحدة CPU واحدة

·          وحدة CPU ثُمانية النواة - ثماني أنوية داخل وحدة CPU واحدة

(الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية

 

أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – أنظمة التبريد

يتسبب تدفق التيار بين المكونات الإلكترونية في توليد حرارة. ولا شك أن أداء مكونات الكمبيوتر سيكون أفضل عندما تظل باردة. وإذا لم نتخلص من السخونة، فقد يعمل الكمبيوتر بدرجة أبطأ. أما إذا ارتفعت درجة الحرارة بشدة، فقد تتعرض مكونات الكمبيوتر للتلف.

تعمل زيادة تدفق الهواء إلى صندوق الكمبيوتر (علبة الوحدة المركزية) على تبديد مزيد من السخونة. هناك مروحة صندوق مثبتة في صندوق الكمبيوتر، كما هو مبين في الشكل 1، تجعل عملية التبريد أكثر كفاءة. وإلى جانب مروحة الصندوق، يسحب المشتت الحراري الحرارة من نواة وحدة المعالجة المركزية (CPU core). والمروحة الموجودة أعلى المشتت الحراري، كما هو مبين بالشكل 2، تبدد الحرارة إلى خارج وحدة CPU.

المكونات الأخرى عُرضة أيضًا للتلف بسبب ارتفاع الحرارة ويتم تزويدها بمراوح في بعض الأحيان. كما تُولد بطاقات مهايئ الفيديو أيضًا قدرًا كبيرًا من الحرارة. هناك مراوح مخصصة لتبريد GPU (وحدة معالجة الرسومات)، كما هو مبين في الشكل 3.

قد تستخدم أجهزة الكمبيوتر المزودة بوحدات CPU ووحدات GPU عالية السرعة نظامًا للتبريد بالماء. حيث توضع لوحة معدنية فوق المعالج ويُضخ الماء أعلاها لتجميع الحرارة التي يصدرها المعالج. ويُضخ الماء إلى المبادل الحراري لإطلاق الحرارة في الهواء ثم يُعاد تدويره.

(الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية

 

أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – ذاكرة (ROM)

تخزن شرائح الذاكرة البيانات في شكل وحدات بايت. تمثل وحدات البايت معلومات مثل الأحرف والأرقام والرموز. والبايت مجموعة مكونة من 8 بت. يتم تخزين كل بت على أنه 0 أو 1 في شريحة الذاكرة.

توجد شرائح ذاكرة القراءة فقط (ROM) على اللوحة الأم ولوحات الدوائر الأخرى. حيث تحتوي شرائح الذاكرة ROM على تعليمات يمكن الوصول إليها مباشرة من خلال وحدة CPU. التعليمات الأساسية للتشغيل، مثل تمهيد الكمبيوتر وتحميل نظام التشغيل، مخزنة في الذاكرة ROM. وتحتفظ شرائح الذاكرة ROM بمحتوياتها حتى عند إيقاف تشغيل الكمبيوتر. فلا يمكن مسح المحتويات أو تغييرها بالوسائل العادية.

ملاحظة: يطلق على ذاكرة ROM أحيانًا اسم البرنامج الثابت. وهذه التسمية غير دقيقة، لأن البرامج الثابتة في الواقع هي البرامج المُخزنة في شريحة ذاكرة ROM.

 

وهناك عدة أنواع للذاكرة (ROM ) :

1-       ROM   : شرائح ذاكرة القراءة فقط . تكتب المعلومات إلى شريحة الذاكرة ROM  أثناء تصنيعها. ولا يمكن مسح شريحة الذاكرة ROM أو إعادة الكتابة عليها بل تعد مهجورة.

2-       PROM  : ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة. تكتب المعلومات إلى شريحة ذاكرة PROM بعد أن يتم تصنيعها. ولا يمكن مسح شريحة ذاكرة PROM أو إعادة الكتابة عليها .

3-       EPROM  : ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والبرمجة . تكتب المعلومات إلى شريحة ذاكرة EPROM بعد أن يتم تصنيعها. ويمكن مسح ذاكرة EPROM بالتعرض إلى ضوء الاشعة فوق البنفسجية. ويتطلب ذلك وجود اجهزة خاصة

4-       EEPROM  : ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والبرمجة كهربيا . وتكتب المعلومات إلى شريحة ذاكرة EEPROM بعد أن يتم تصنيعها ويطلق على شرائح ذاكرة EEPROM ذاكرات القراءة فقط المؤقتة Flash ROM . ويمكن مسح شريحة ذاكرة EEPROM و إعادة الكتابة عليها دون الحاجة إلى إزالة الشريحة من الكمبيوتر .

(الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية

 

أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – ذاكرة (RAM)

تعد RAM (ذاكرة الوصول العشوائي) مكان التخزين المؤقت للبيانات والبرامج التي يتم الوصول إليها من خلال وحدة CPU (وحدة المعالجة المركزية). وذاكرة RAM هي ذاكرة متطايرة، مما يعني أنه سيتم مسح المحتويات فور إيقاف تشغيل الكمبيوتر. وكلما ازدادت سعة ذاكرة RAM الموجودة بالكمبيوتر، كانت سعة الكمبيوتر أكبر في الاحتفاظ بعدد كبير من البرامج والملفات ومعالجتها. وأيضًا تؤدي زيادة الذاكرة RAM إلى تحسين أداء النظام. ويعد الحد الأقصى من سعة ذاكرة RAM التي يمكن تثبيتها محدودًا بواسطة اللوحة الأم ونظام التشغيل.

 

وهنالك عدة أنواع للذاكرة RAM  :

1-       DRAM  : تعد ذاكرة RAM الديناميكية شريحة ذاكرة تستخدم على أنها الذاكرة الرئيسية. ويجب تحديث DRAM باستمرار بالذبذبات الكهربائية لكي يتم الحفاظ على البيانات المخزنة داخل الشريحة.

2-       SRAM  : تعد ذاكرة RAM الثابة شريحة ذاكرة تستخدم على انها ذاكرة التخزين المؤقت. وتعد ذاكرة SRAM أسرع بكثير من ذاكرة DRAM وليس من الضروري تحديثها كثيرا. وذاكرة SRAM باهظة الثمن عن ذاكرة DRAM

3-       ذاكرة FPM : تعد ذاكرة DRAM الخاصة بوضع الصفحة السريع ذاكرة تدعم الترحيل. ويعمل الترحيل على تمكين الوصول إلى البيانات بشكل أسرع من ذاكرة DRAM العادية . تم استخدام ذاكرة FPM في انظمة المعالجة Intel 486 و Pentium

4-       ذاكرة EDO : تعد ذاكرة RAM ذات إخراجات البيانات الموسعة ذاكرة تتداخل مع عمليات وصول البيانات المتتابعة . وهذا يعمل على زيادة سرعة وقت الوصول لإسترداد البيانات من الذاكرة , و ذلك لأنه ليس على وحدة CPU انتظار انتهاء دورة واحدة للوصول إلى البيانات قبل بدء دورة أخرى للوصول الى البيانات .

5-       SDRAM  : تعد ذاكرة DRAM المتزامنة ذاكرة DRAM تعمل بالتزامن مع ناقل الذاكرة . وناقل الذاكرة هو مسار البيانات بين وحدة CPU والذاكرة الرئيسية . تستخدم إشارات التحكم لتنسيق تبادل البيانات بين ذاكرة SDRAM ووحدة CPU .

6-       DDR SDRAM : تعد ذاكرة SDRAM ذات معدل البيانات المضاعف ذاكرة تنقل البيانات بضعف سرعة ذاكرة SDRAM. وتزيد ذاكرة DDR SDRAM الأداء من خلال نقل البيانات مرتين في كل دورة ساعة.

7-       DDR2 SDRAM  : تعد ذاكرة SDRAM ذات معدل البيانات المضاعف 2 أسرع من ذاكرة DDR-SDRAM وتحسن ذاكرة DDR2 SDRAM الأداء عبر ذاكرة DDR SDRAM من خلال تقابل التشويش والتداخل بين أسلاك الاشارة .

8-       DDR3 SDRAM  : تعمل ذاكرة SDRAM ذات معدل البيانات المضاعف 3 على توسيع النطاق الترددي للذاكرة من خلال مضاعفة معدل قياس الوقت لذاكرة DDR2 SDRAM وتستهلك ذاكرة DDR3 SDRAM طاقة أقل وتخرج حرارة أقل من ذاكرة DDR2 SDRAM 

9-       RDRAM  : تعد ذاكرة RAMBus DRAM  شريحة ذاكرة تم تطويرها للاتصال بمعدلات سرعة عالية جدا ولا تستخدم شرائح ذاكرة RDRAM عادة .

(الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية

 

أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – وحدات الذاكرة

كانت أجهزة الكمبيوتر القديمة تحتوي على ذاكرة RAM (الوصول العشوائي) مثبتة على اللوحة الأم كشرائح فردية. تميزت شرائح الذاكرة الفردية، المسماة بشرائح الحزمة المضمنة المزدوجة (DIP)، بصعوبة تثبيتها وغالبًا ما كانت تصبح مرتخية. لحل هذه المشكلة، قام المصممون بلحم شرائح الذاكرة على لوحة دائرة خاصة لإنشاء وحدة ذاكرة معًا.

وفيما يلي أنواع وحدات الذاكرة المختلفة :

1.        DIP  : تعد الحزمة المضمنة المزدوجة شريحة ذاكرة فردية . تحتوي شريحة DIP  على صفين من السنون لتوصيلها باللوحة الأم .

2.        SIM M  : تعد الوحدة الفردية للذاكرات المضمنة لوحة دائرة صغيرة تستوعب شرائح ذاكرة متعددة. وتحتوي وحدات SIMM على تكوينات ذات 30 سنا و 72 سنا .

3.        ذاكرة DIMM  : تعد الوحدة الفردية للذاكرة المضمنة لوحة دائرة تستوعب شرائح SDRAM و DDR SDRAM  و DDR2 SDRAM و DDR3 SDRAM فهناك ذاكرات DRAM DIMM ذات 168 سنا وذاكرات DDR DIMM ذات 184 سنا وذاكرات DDR2 DIMM و DDR3 ذات 240 سنا

4.        RIM M  : تعد وحدة RAMBus للذاكرة الداخلية لوحة دائرة تستوعب شرائح RDRAM تحتوي ذاكرة RIMM النموذجية على تكوين ذي 183 سنا

5.        SODIMM  : تحتوي وحدة الذاكرة المضمنة النموذجية (DIMM) المصغرة على تكوينات ذات 72 سنا و 100 سن لدعم عمليات نقل بسرعة 32 بت أو تكوينات ذات 144 سنا و 200 سن و 204 أسنان لدعم عمليات نقل بسرعة 64 بت . يوفر هذا الإصدار الأصغر والأكثر تخلصيا لذاكرة DIMM تخزين بيانات يوصل عشوائي والمناسب تماما للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر المحمول والطابعات والأجهزة الأخرى التي يفضل فيها توفير المساحة .

ملاحظة: قد تكون وحدات الذاكرة أحادية الجانب أو ثنائية الجانب. تحتوي وحدات الذاكرة أحادية الجانب على ذاكرة RAM مثبتة على جانب واحد فقط من الوحدة. بينما وحدات الذاكرة ثنائية الجانب فتحتوي على ذاكرة RAM مثبتة على كلا جانبي الوحدة.

 

إن سرعة الذاكرة لها تأثير مباشر على كمية البيانات التي يمكن للمعالج معالجتها، لأن الذاكرة الأسرع تعمل على تحسين أداء المعالج. ومع زيادة سرعة المعالج، لا بد من زيادة سرعة الذاكرة أيضًا. على سبيل المثال، تتمكن الذاكرة ذات القناة الواحدة من نقل بيانات بسرعة 64 بت لكل دورة ساعة. وتزيد الذاكرة ثنائية القناة السرعة من خلال استخدام قناة ثانية للذاكرة، وهو ما يعمل على إيجاد معدل نقل بيانات يبلغ 128 بت.

أنواع الذاكرة الشائعة وخصائصها ( شكل 1 )

تعمل تقنية معدل البيانات المضاعف (DDR) على مضاعفة الحد الأقصى للنطاق الترددي لذاكرة RAM الديناميكية المتزامنة (SDRAM). وتوفر ذاكرة DDR2 أداءً أسرع وتستخدم طاقة أقل. وتعمل ذاكرة DDR3 بسرعات أعلى من ذاكرة DDR2. لكن لا توجد أي من تقنيات DDR هذه متوافقة مع الإصدارات الأقدم أو الأحدث. في الشكل 1 تظهر العديد من أنواع وسرعات الذاكرة الشائعة.

 

ذاكرة التخزين المؤقت

تُستخدم ذاكرة RAM الثابتة (SRAM) كذاكرة تخزين مؤقت لتخزين البيانات والتعليمات المستخدمة حديثًا. وتوفر ذاكرة SRAM للمعالج وصولاً أسرع إلى البيانات من استردادها من ذاكرة RAM الديناميكية (DRAM) الأكثر بطئًا أو الذاكرة الأساسية.

وفيما يلي أنواع ذاكرة التخزين المؤقت الثلاثة الأكثر شيوعًا :

1.        L1  : تعد ذاكرة التخزين المؤقت L1 ذاكرة تخزين مؤقتة داخلية وهي مدمجة في وحدة CPU .

2.        L2  : تعد ذاكرة التخزين المؤقت L2 ذاكرة تخزين مؤقتة خارجية وتم تركيبها في الأساس على اللوحة الأم بجانب وحدة CPU وذاكرة التخزين المؤقت L2 مدمجة حاليا في وحدة CPU

3.        L3  : تستخدم ذاكرة التخزين المؤقت L3 على بعض محطات العمل المتقدمة ووحدات CPU الخاصة بالخادم

 

تدقيق الأخطاء

تحدث أخطاء الذاكرة في حالة عدم تخزين البيانات بطريقة صحيحة في شرائح ذاكرة RAM. ويستخدم جهاز الكمبيوتر طرقًا مختلفة لاكتشاف أخطاء البيانات وتصحيحها في الذاكرة. وفيما يلي أنواع تدقيق الأخطاء المختلفة:

1.        عدم التماثل :  لا تتحقق ذاكرة عدم التماثل من الأخطاء التي تحدث في الذاكرة

2.        التماثل : تحتوي ذاكرة التماثل على ثماني وحدات بت للبيانات وبت واحد للتحقق من الخطأ . وتعرف وحدة بت للحقق من الأخطاء بوحدة بت التماثل .

3.        EC C  : يمكن لذاكرة بها ميزة رمز تصحيح الخطأ الكشف عن أخطاء بت متعددة في الذاكرة وتصحيح أخطاء البت الفردية في الذاكر

(الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية

بطاقات المهايئ ( شكل 1 )

أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – بطاقات المهايئ وفتحات التوسعة

تزيد بطاقات المهايئ من الأداء الوظيفي لجهاز الكمبيوتر من خلال إضافة وحدات تحكم لأجهزة محددة أو استبدال المنافذ التي لا تعمل بشكل صحيح. يوضح الشكل 1 عدة أنواع من بطاقات المهايئ، حيث يمكن دمج العديد منها في اللوحة الأم. فيما يلي بعض بطاقات المهايئ الشائعة المستخدمة لتوسيع قدرة جهاز الكمبيوتر وتخصيصها:

·          بطاقة واجهة الشبكة (NIC) - لتوصيل جهاز كمبيوتر بشبكة باستخدام كبل الشبكة.

·          بطاقة NIC اللاسلكية - لتوصيل الكمبيوتر بالشبكة باستخدام الترددات اللاسلكية.

·          مهايئ الصوت - لتوفير القدرة الصوتية.

·          مهايئ الفيديو - لتوفير القدرة الرسومية.

·          بطاقة الالتقاط - لإرسال إشارة فيديو إلى جهاز كمبيوتر حتى يمكن تسجيل الإشارة إلى القرص الثابت بالكمبيوتر باستخدام برنامج التقاط الفيديو.

·          بطاقة موالف التلفزيون - لتوفير القدرة على مشاهدة إشارات التلفزيون وتسجيلها على كمبيوتر شخصي من خلال توصيل تلفزيون كبلي أو قمر صناعي أو هوائي إلى بطاقة الموالف المركبة.

·          مهايئ المودم - لتوصيل جهاز كمبيوتر بالإنترنت باستخدام خط هاتف.

·          مهايئ واجهة نظام كمبيوتر صغير (SCSI) - لتوصيل أجهزة SCSI، مثل محركات الأقراص الثابتة أو محركات الأشرطة، بالكمبيوتر.

·          مهايئ صفيف متكرر من الأقراص المستقلة (RAID) - لتوصيل محركات أقراص ثابتة متعددة بجهاز كمبيوتر لتوفير التكرار وتحسين الأداء.

·          منفذ الناقل التسلسلي العالمي (USB) - لتوصيل جهاز كمبيوتر بالأجهزة الطرفية.

·          المنفذ المتوازي - لتوصيل جهاز كمبيوتر بالأجهزة الطرفية.

·          المنفذ التسلسلي - لتوصيل جهاز كمبيوتر بالأجهزة الطرفية.

تحتوي أجهزة الكمبيوتر على فتحات توسعة باللوحة الأم لتركيب بطاقات المهايئ. ويجب أن يتوافق نوع موصل بطاقة المهايئ مع فتحة التوسعة.

فيما يلي شكل الأنواع المختلفة لفتحات التوسعة : ( شكل 1 ) HHH في الصفحة التالية

فتحات التوسعة ( شكل 1 )

تم استخدام قاعدة البطاقات الإضافية في أنظمة الكمبيوتر ذات عامل الشكل LPX لكي تسمح بتركيب بطاقات المهايئ بشكل أفقي. وكانت قاعدة البطاقة الإضافية تُستخدم في الأساس في أجهزة كمبيوتر سطح المكتب الصغيرة الحجم.

إن محسِّن الاتصالات والشبكات (CNR) عبارة عن فتحة خاصة تُستخدم لبعض بطاقات التوسعة للصوت أو الشبكات. ولم يعد CNR مستخدمًا بسبب وجود العديد من وظائف CNR الآن على اللوحة الأم.

 (الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية

محركات أقراص التخزين ( شكل 1)

أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – أجهزة التخزين وتخطيط RAID  

تقوم محركات أقراص التخزين، كما هو مبين في الشكل 1، بقراءة المعلومات أو كتابتها إلى وسائط التخزين المغناطيسية أو الضوئية أو شبه الموصلة. يمكن استخدام محرك الأقراص لتخزين البيانات بصورة دائمة أو استعادة معلومات من أحد أقراص الوسائط. ويمكن تركيب محركات أقراص التخزين داخل صندوق الكمبيوتر، مثل محرك الأقراص الثابتة. لسهولة الحركة والنقل، يمكن توصيل بعض محركات أقراص التخزين بالكمبيوتر باستخدام منفذ USB أو FireWire أو eSATA أو SCSI. ويُشار أحيانًا إلى محركات أقراص التخزين المحمولة هذه بمحركات الأقراص القابلة للإزالة ويمكن استخدامها على أجهزة كمبيوتر متعددة. وفيما يلي بعض أنواع محركات أقراص التخزين الشائعة:

·          محرك الأقراص المرنة

·          محرك الأقراص الثابتة

·          محرك الأقراص الضوئية

·          محرك أقراص محمول

محرك الأقراص المرنة :

يعد محرك الأقراص المرنة جهاز تخزين يستخدم أقراصًا مرنة قابلة للإزالة مقاس 3.5 بوصات. وهذه الأقراص المرنة الممغنطة يمكنها تخزين بيانات بسعة 720 كيلوبايت أو 1.44 ميجابايت. وغالبًا ما يتم تكوين محرك الأقراص المرنة في جهاز الكمبيوتر على أنه محرك الأقراص :A. يمكن استخدام محرك الأقراص المرنة لتمهيد الكمبيوتر إذا احتوى على قرص مرن قابل للتمهيد. ويعد محرك الأقراص المرنة مقاس 5.25 بوصات تقنية قديمة ويندر استخدامه اليوم.

محرك الأقراص الثابتة :

يعد محرك الأقراص الثابتة جهازًا ممغنطًا يٌستخدم لتخزين البيانات. ويتم تكوين محرك الأقراص الثابتة في الكمبيوتر بنظام Windows عادةً على أنه محرك الأقراص :C ويحتوي على نظام التشغيل والتطبيقات. تتراوح السعة التخزينية للقرص الثابت من وحدات الجيجابايت (GB) إلى وحدات التيرابايت (TB). وتقاس سرعة القرص الثابت بعدد اللفات في الدقيقة (RPM). وهذا هو مدى سرعة محور الدوران للأسطوانات التي تحمل البيانات. وكلما ازدادت سرعة محور الدوران، ازدادت سرعة القرص الثابت التي يمكنه بها استرداد البيانات من الأسطوانات. تشمل سرعات محور دوران القرص الثابت الشائعة 5400 و7200 و10000 وحتى 15000 لفة في الدقيقة في محركات الأقراص الثابتة للخادم. ويمكن إضافة أقراص ثابتة متعددة لزيادة السعة التخزينية.

تستخدم الأقراص الثابتة التقليدية التخزين المعتمد على المغناطيسية. وتحتوي الأقراص الثابتة المغناطيسية على محركات خاصة بمحركات الأقراص المصممة لتعمل على دوران الأسطوانات الممغنطة وحركة رؤوس محرك الأقراص. وعلى العكس من ذلك، لا تحتوي محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) الحديثة على أجزاء متحركة وتستخدم أشباه الموصلات لتخزين البيانات. ونظرًا لأن محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة لا يشتمل على محركات خاصة بمحركات الأقراص وأجزاء متحركة، فإنه يستخدم طاقة أقل بكثير من القرص الثابت الممغنط. تدير شرائح ذاكرة flash (الذاكرة المؤقتة) غير المتطايرة كل البيانات المخزنة على محرك SSD، مما يؤدي إلى الوصول إلى البيانات بشكل أسرع والموثوقية الأعلى والاستخدام المنخفض للطاقة. تحتوي محركات SSD على نفس عامل الشكل كالأقراص الثابتة الممغنطة وتستخدم واجهات ATA أو SATA. ويمكنك استبدال محرك أقراص مغناطيسي بمحركات SSD.

محرك الشرائط :
تُستخدم الشرائط المغناطيسية في أغلب الأحيان لعمليات النسخ الاحتياطي للبيانات أو أرشفتها. يستخدم الشريطُ رأس قراءة/كتابة مغناطيسي. وعلى الرغم من أن استرداد البيانات باستخدام محرك شرائط قد يكون سريعًا، إلا أن تحديد موقع بيانات محددة سيكون بطيئًا لأن الشريط يجب أن يكون ملفوفًا على بكرة حتى يتم العثور على البيانات. تختلف سعات الشرائط الشائعة بين القليل من وحدات الجيجابايت إلى كثير من وحدات التيرابايت.

محرك الأقراص الضوئية :

يستخدم محرك الأقراص الضوئية الليزر لقراءة البيانات الموجودة على الوسائط الضوئية. وتوجد ثلاثة أنواع من محركات الأقراص الضوئية:

·          القرص المضغوط (CD)

·          القرص الرقمي متعدد الاستخدامات (DVD)
·          قرص Blu-ray (اختصاره BD)

قد تكون وسائط الأقراص المضغوطة أو أقراص DVD أو أقراص BD مسجلة مسبقًا (القراءة فقط) أو قابلة للتسجيل (الكتابة مرة واحدة)، أو قابلة لإعادة التسجيل (القراءة والكتابة عدة مرات). تحتوي الأقراص المضغوطة على سعة تخزين بيانات تبلغ 700 ميجابايت تقريبًا. أما أقراص DVD فتحتوي على سعة تخزين بيانات تبلغ 4.7 جيجابايت تقريبًا على قرص أحادي الطبقة، وحوالي 8.5 جيجابايت على قرص ثنائي الطبقات. وتحتوي أقراص BD على سعة تخزينية تبلغ 25 جيجابايت على قرص أحادي الطبقة و50 جيجابايت على قرص ثنائي الطبقات.

هناك عدة أنواع من الوسائط الضوئية:

·          القرص المضغوط CD-ROM - وسائط ذاكرة القراءة فقط للقرص المضغوط المسجل مسبقًا

·          القرص المضغوط CD-R - وسائط قابلة للتسجيل على القرص المضغوط يمكن تسجيلها مرة واحدة

·          القرص المضغوط CD-RW - وسائط قابلة للكتابة على القرص المضغوط CD يمكن تسجيلها ومسحها وإعادة تسجيلها

·          أقراص DVD-ROM - وسائط ذاكرة القراءة فقط لأقراص DVD مسجلة مسبقًا

·          أقراص DVD-RAM - وسائط أقراص DVD RAM يمكن تسجيلها ومسحها وإعادة تسجيلها

·          أقراص DVD+/-R - وسائط أقراص DVD القابلة للتسجيل يمكن تسجيلها مرة واحدة

·          أقراص DVD+/-RW - وسائط DVD القابلة للكتابة يمكن تسجيلها ومسحها وإعادة تسجيلها

·          أقراص BD-ROM - وسائط Blu-ray للقراءة فقط مسجلة والتي يتم تسجيل الأفلام أو الألعاب أو البرامج عليها مسبقًا

·          BD-R - وسائط Blu-ray القابلة للتسجيل والتي يمكنها تسجيل فيديو عالي الدقة (HD) وتخزين بيانات الكمبيوتر الشخصي مرة واحدة

·          أقراص BD-RE - تنسيق أقراص Blu-ray القابلة لإعادة الكتابة لتسجيل فيديو عالي الدقة وتخزين بيانات الكمبيوتر الشخصي

محرك أقراص محمول خارجي :

يعد محرك الأقراص المحمول الخارجي، والمعروف أيضًا باسم محرك أقراص الإبهام، جهاز تخزين قابلاً للإزالة يتم توصيله بمنفذ USB. يستخدم محرك الأقراص المحمول الخارجي نفس نوع شرائح الذاكرة غير المتطايرة مثل محركات SSD ولا يلزم وجود طاقة للحفاظ على البيانات. يمكن الوصول إلى هذا النوع من المحركات من خلال نظام التشغيل بنفس طريقة الوصول إلى أنواع محركات الأقراص الأخرى.

أنواع واجهات محركات الأقراص :

تُصنع محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص الضوئية بواجهات مختلفة تُستخدم في توصيل محرك الأقراص بالكمبيوتر. ولتركيب محرك أقراص التخزين بجهاز كمبيوتر، يجب أن تكون واجهة التوصيل الموجودة بالمحرك مطابقة لوحدة التحكم الموجودة على اللوحة الأم. وفيما يلي بعض واجهات محركات الأقراص الشائعة:

·          IDE - وتعني: إلكترونيات محركات الأقراص المتكاملة، ويطلق عليها أيضًا اتصال التقنية المتقدمة (ATA)، وهي واجهة وحدة تحكم قديمة في محرك الأقراص تعمل على توصيل أجهزة الكمبيوتر والأقراص الثابتة. تستخدم واجهة IDE موصلاً ذا 40 سنًا.

·          EIDE - وتعني: إلكترونيات محركات الأقراص المتكاملة المحسنة، ويطلق عليها أيضًا ATA-2، وهي إصدار حديث من واجهة وحدة التحكم في محرك IDE. تدعم واجهة EIDE محركات الأقراص الثابتة بسعة أكبر من 512 ميجابايت، وتمكّن خاصية الوصول المباشر للذاكرة (DMA) للحصول على السرعة، كما أنها تستخدم واجهة حزمة اتصال AT (ويشار إليها بالاختصار ATAPI) لكي تستوعب محركات الأقراص الضوئية ومحركات الأشرطة على ناقل EIDE. وتستخدم واجهة EIDE موصلاً ذا 40 سنًا.

·          PATA - إن "ATA المتوازي" يشير إلى الإصدار المتوازي لواجهة وحدة التحكم في محرك ATA.

·          SATA - إن "ATA التسلسلي" يشير إلى الإصدار التسلسلي لواجهة وحدة التحكم في محرك ATA. تستخدم واجهة SATA موصل بيانات ذا 7 أسنان.

·          eSATA - يوفر ATA التسلسلي الخارجي واجهة خارجية قابلة للتبديل أثناء التشغيل لمحركات أقراص SATA. إن التبديل أثناء التشغيل هو القدرة على توصيل الجهاز وفصله أثناء تشغيل الكمبيوتر. وتقوم واجهة eSATA بتوصيل محرك SATA الخارجي باستخدام موصل ذي 7 سنون. وقد يصل طول الكبل إلى 6.56 أقدام (2 م).

·          SCSI - تعني الواجهة الصغيرة لنظام الكمبيوتر وهي واجهة وحدة تحكم في المحرك يمكنها توصيل ما يصل إلى 15 محركًا. وواجهة SCSI يمكنها توصيل كل من المحركات الداخلية والخارجية. وتستخدم واجهة SCSI موصلاً ذا 25 سنًا أو 50 سنًا أو 68 سنًا.

 

 

يوفر صفيف RAID (صفيف متكرر من الأقراص المستقلة) طريقةً لتخزين البيانات عبر الأقراص الثابتة المتعددة للتكرار (الوفرة الاحتياطية). لنظام التشغيل، يظهر صفيف RAID كقرص منطقي واحد. يوضح (الشكل 2 H)مقارنة لمستويات RAID المختلفة.

 

مقارنة مستويات RIAD  ( الشكل 2)

وتوضح المصطلحات التالية طريقة صفيف RAID في تخزين البيانات على الأقراص المختلفة:

·          التماثل - للكشف عن أخطاء البيانات.

·          تقسيم البيانات - لكتابة البيانات عبر محركات أقراص متعددة.
·          النسخ المتطابق - لتخزين البيانات المكررة على محرك ثانٍ. 

(الفصل الأول:مقدمة إلى الكمبيوتر الشخصي)

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية

أنظمة الكمبيوتر الشخصي

مكونات الكمبيوتر الشخصي الداخلية – الكبلات الداخلية   

 

تتطلب محركات الأقراص كلاً من كبل بيانات وكبل طاقة. وقد يحتوي مورد الطاقة على موصلات الطاقة SATA لمحركات الأقراص SATA، وموصلات الطاقة Molex لمحركات الأقراص PATA، وموصلات Berg لمحركات الأقراص المرنة. تتصل الأزرار ولمبات البيان (لمبات الإشارة) الموجودة في الجزء الأمامي من صندوق الكمبيوتر (علبة وحدة المعالجة المركزية) باللوحة الأم باستخدام كبلات اللوحة الأمامية.

أما كبلات البيانات فتوصل محركات الأقراص بوحدة التحكم في محرك الأقراص، والموجود على بطاقة المهايئ أو على اللوحة الأم. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة لكبلات البيانات:

·          كبل بيانات محرك الأقراص المرنة (FDD) - يحتوي على ما يصل إلى موصلين من موصلات محركات أقراص ذات 34 سنًا وموصل واحد ذي 34 سنًا لوحدة التحكم في محرك الأقراص.

·          كبل بيانات PATA (اختصاره IDE/EIDE) ذو 40 موصلاً - كانت واجهة IDE تدعم في الأصل جهازين على وحدة تحكم واحدة. ومع تقديم IDE (إلكترونيات محركات الأقراص المتكاملة) الموسعّة ، تم تقديم وحدتي تحكم قادرتين على دعم جهازين لكل منهما. يستخدم الكبل الشريطي ذو 40 موصلاً موصلات ذات 40 سنًا. ويحتوي الكبل على موصلين اثنين لمحركات الأقراص وموصل واحد لوحدة التحكم.

·          كبل بيانات PATA (اختصاره EIDE) ذو 80 موصلاً - مع ارتفاع معدلات البيانات المتاحة عبر واجهة EIDE، تزداد فرصة تلف البيانات أثناء الإرسال. تم تقديم كبل ذي 80 موصلاً للأجهزة التي تقوم بالإرسال بسرعة 33.3 ميجابايت/ثانية وأكثر، وهو يسمح بإرسال بيانات متوازن أكثر موثوقية. يستخدم الكبل ذو 80 موصلاً موصلات ذات 40 سنًا.

·          كبل بيانات SATA - يحتوي هذا الكبل على سبعة موصلات، وموصل واحد مخصص لمحرك الأقراص وموصل واحد مخصص لوحدة التحكم في محرك الأقراص.

·          كبل بيانات SCSI - هناك ثلاثة أنواع من كبل البيانات لواجهة SCSI (واجهة صغيرة لنظام الحاسب). يحتوي كبل بيانات SCSI الضيق على 50 موصلاً، وما يصل إلى سبعة موصلات ذات 50 سنًا للمحركات، وموصل واحد ذي 50 سنًا لوحدة التحكم في محرك الأقراص، ويسمى أيضًا المهايئ المضيف. ويحتوي كبل بيانات SCSI العريض على 68 موصلاً، وما يصل إلى 15 موصلاً ذي 68 سنًا لمحركات الأقراص، وموصل واحد ذي 68 سنًا للمهايئ المضيف. يحتوي كبل بيانات Alt-4 SCSI على 80 موصلاً، وما يصل إلى 15 موصلاً ذي 80 سنًا لمحركات الأقراص، وموصل واحد ذي 80 سنًا للمهايئ المضيف.

 

 

ملاحظة: يوجد شريط ملون بالقرص المرن أو كبل PATA يحدد السن 1 في الكبل. وعند تركيب كبل بيانات، تأكد دائمًا من أن السن 1 في الكبل في صف واحد مع السن 1 بمحرك الأقراص أو وحدة التحكم في محرك الأقراص. ويمكن توصيل الكبلات المخصصة باتجاه واحد فقط لمحرك الأقراص ووحدة التحكم في محرك الأقراص.

رابط مشاهدة الدرس على اليوتيوب

http://www.youtube.com/watch?v=8nBF_7awW8M

رابط تحميل الدرس كـ ملف عرض بور بوينت 

https://www.mediafire.com/?fj5v5fldd1sf6vn

رابط تحميل الدرس كـ ملف ورود 

https://www.mediafire.com/?fj5v5fldd1sf6vn

  

Posted in: IT Essentials 5