مبانی کامپیوتر و نحوه کار آن

کامپیوتر چیست؟

کامپیوتر وسیله ای الکترونیکی است که می تواند داده ها را دریافت، ذخیره، پردازش و خروجی کند. این ماشینی است که می تواند وظایف و عملیات مختلفی را انجام دهد، از محاسبات ساده گرفته تا شبیه سازی های پیچیده و هوش مصنوعی.

کامپیوترها از اجزای سخت‌افزاری مانند واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه، دستگاه‌های ذخیره‌سازی، دستگاه‌های ورودی/خروجی، و لوازم جانبی و همچنین اجزای نرم‌افزاری مانند سیستم عامل و برنامه‌های کاربردی تشکیل شده‌اند.

تاریخ کامپیوترها را می توان به قرن نوزدهم ردیابی کرد، زمانی که دستگاه های مکانیکی مانند موتور تحلیلی و ماشین های جدول بندی توسعه یافتند. با این حال، کامپیوترهای مدرن که امروزه آنها را می شناسیم در اواسط قرن بیستم با اختراع ترانزیستور و توسعه مدارهای مجتمع توسعه یافتند.
امروزه کامپیوترها به طور گسترده در صنایع مختلف مانند آموزش، امور مالی، مراقبت های بهداشتی و سرگرمی مورد استفاده قرار می گیرند و شیوه زندگی، کار و ارتباط ما را متحول کرده اند. آنها همچنین عصر جدیدی از فناوری مانند اینترنت، رایانش ابری و دستگاه های تلفن همراه را به وجود آورده اند که زندگی روزمره ما را تغییر داده است.

کامپیوتر وسیله ای است که داده ها را به اطلاعات معنی دار تبدیل می کند. ورودی را طبق مجموعه دستورالعمل هایی که کاربر به آن ارائه می دهد پردازش می کند و خروجی مورد نظر را به سرعت می دهد. یک کامپیوتر می تواند مجموعه ای از عملکردهای زیر را انجام دهد:

داده ها را بپذیرید
ذخیره داده ها
داده ها را به دلخواه پردازش کنید
داده های ذخیره شده را در صورت لزوم و در صورت لزوم بازیابی کنید
نتیجه را در قالب دلخواه چاپ کنید.

داده و اطلاعات:

داده: اصطلاحی است که برای حقایق و ارقام خام وارد شده به رایانه و همراه با مجموعه دستورالعمل هایی استفاده می شود که رایانه را قادر می سازد این داده های خام را به اطلاعات تصفیه شده و مفید تبدیل کند. اطلاعات: داده هایی که به شکل مفید و معنی دار ارائه می شوند، اطلاعات هستند.
داده ها و اطلاعات مفاهیم مرتبط هستند، اما معانی متفاوتی دارند. داده ها به حقایق و ارقام خامی اطلاق می شود که سازماندهی نشده اند و به خودی خود هیچ معنایی ندارند. از سوی دیگر، اطلاعات، داده‌هایی است که پردازش، سازماندهی شده و زمینه‌ای برای معنادار و مفید کردن آن داده شده است.

داده ها می توانند اشکال مختلفی داشته باشند، مانند اعداد، کلمات، تصاویر یا صداها. به عنوان مثال، فهرستی از ارقام فروش یک شرکت داده است. با این حال، این داده ها به خودی خود هیچ اطلاعات مفیدی را ارائه نمی دهند. باید پردازش و تجزیه و تحلیل شود تا به اطلاعاتی تبدیل شود که بتوان از آن برای تصمیم گیری استفاده کرد.

اطلاعات داده‌هایی هستند که برای انتقال پیام یا پاسخ به یک سوال به روشی معنادار پردازش و سازماندهی شده‌اند. به عنوان مثال، با استفاده از ارقام فروش مثال قبلی، یک تحلیلگر می تواند نمودار یا نموداری ایجاد کند که روند فروش در طول زمان را نشان می دهد و اطلاعات معناداری در مورد عملکرد شرکت ارائه می دهد.

به طور خلاصه، داده ها حقایق و ارقام خام و سازمان نیافته هستند، در حالی که اطلاعات، داده هایی هستند که پردازش شده و زمینه ای داده شده است تا برای تصمیم گیری معنادار و مفید باشد.

طبقه بندی رایانه ها:

رایانه ها را می توان بر اساس فناوری مورد استفاده و نحوه طراحی آنها برای انجام وظایف مختلف طبقه بندی کرد. کامپیوترها را می‌توان بر اساس طراحی و عملکرد به دو دسته دیجیتال، آنالوگ و هیبریدی تقسیم کرد:
کامپیوترهای دیجیتال: اینها کامپیوترهای مدرنی هستند که قادر به پردازش اطلاعات به صورت مجزا هستند. در فناوری دیجیتال داده هایی که می توانند به صورت حروف، نمادها یا اعداد باشند به صورت دودویی یعنی 0 و 1 نمایش داده می شوند. کامپیوترهای دیجیتال در کاربردهای صنعتی، تجاری و علمی کاربرد دارند. آنها برای پردازش داده با حجم بالا کاملاً مناسب هستند.

رایانه های آنالوگ:

این رایانه ها برای پردازش داده های تولید شده توسط فرآیندهای فیزیکی مداوم استفاده می شوند. دماسنج نمونه ای از کامپیوترهای آنالوگ است زیرا تغییرات سطح جیوه را به طور مداوم اندازه گیری می کند. کامپیوترهای آنالوگ برای شبیه سازی سیستم ها مناسب هستند. یک شبیه ساز به انجام آزمایشات مکرر در محیط سریع کمک می کند. برخی از نمونه های رایج شبیه سازی در هواپیماها، نیروگاه های هسته ای، شبکه های هیدرولیک و الکترونیکی است.

کامپیوترهای ترکیبی:

این کامپیوترها هم از فناوری آنالوگ و هم از فناوری دیجیتال استفاده می کنند. سرعت کامپیوتر آنالوگ و دقت کامپیوتر دیجیتال را دارد. ممکن است سیگنال های دیجیتال یا آنالوگ را بپذیرد، اما تبدیل گسترده داده ها از دیجیتال به آنالوگ و آنالوگ به دیجیتال باید انجام شود. کامپیوترهای ترکیبی به عنوان وسیله ای مقرون به صرفه برای شبیه سازی های پیچیده استفاده می شوند.
ابررایانه ها: قوی ترین و گران ترین کامپیوترهایی هستند که برای محاسبات، شبیه سازی ها و تحقیقات علمی پیچیده استفاده می شوند. آنها در زمینه هایی مانند پیش بینی آب و هوا، رمزنگاری و تحقیقات هسته ای استفاده می شوند.

رایانه‌های اصلی:

رایانه‌های بزرگ و قدرتمندی هستند که توسط سازمان‌های بزرگ مانند بانک‌ها، خطوط هوایی و سازمان‌های دولتی برای پردازش حجم عظیمی از داده‌ها و مدیریت چند کاربر به طور همزمان استفاده می‌شوند.
کامپیوترهای کوچک: این کامپیوترها کوچکتر و قدرتمندتر از کامپیوترهای مرکزی هستند، اما همچنان قادر به مدیریت چندین کاربر و پردازش مقادیر زیادی داده هستند. آنها معمولاً توسط مشاغل کوچک تا متوسط ​​برای حسابداری، مدیریت موجودی و سایر کارهایی که داده فشرده هستند استفاده می شوند.

رایانه‌های شخصی:

رایانه‌های کوچک و مقرون به صرفه‌ای هستند که برای تک تک کاربران طراحی شده‌اند. آنها معمولاً برای بهره وری شخصی، سرگرمی و ارتباطات استفاده می شوند.
ایستگاه های کاری: اینها رایانه هایی با کارایی بالا هستند که توسط متخصصانی مانند معماران، مهندسان و طراحان برای اجرای برنامه های نرم افزاری پیچیده برای کارهایی مانند مدل سازی سه بعدی، انیمیشن و تجسم علمی استفاده می شوند.

سیستم‌های تعبیه‌شده:

اینها رایانه‌های تخصصی هستند که در دستگاه‌های دیگر مانند اتومبیل‌ها، لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی برای کنترل عملکرد و انجام عملکردهای خاص تعبیه شده‌اند.
دستگاه های تلفن همراه: این ها کامپیوترهای کوچک و قابل حملی هستند که برای استفاده در حال حرکت طراحی شده اند، مانند گوشی های هوشمند، تبلت ها و لپ تاپ ها.

میکرو کامپیوترها:

اینها به عنوان کامپیوترهای شخصی نیز شناخته می شوند. این نوع کامپیوترهای دیجیتال از یک ریزپردازنده (یک CPU روی یک تراشه) استفاده می کنند و هم دسکتاپ و هم لپ تاپ را شامل می شوند. این رایانه ها می توانند بر روی حجم کمی از داده ها کار کنند، بسیار متنوع هستند و می توانند برنامه های مختلف را مدیریت کنند. این رایانه ها به عنوان ایستگاه های کاری، CAD، چند رسانه ای و برنامه های تبلیغاتی مورد استفاده قرار می گیرند. مثال: رایانه های قابل حمل مانند PDA (دستیارهای دیجیتال شخصی) و تبلت ها
رایانه های کوچک: این رایانه ها می توانند چندین کاربر را که به طور همزمان روی یک دستگاه کار می کنند پشتیبانی کنند. اینها عمدتاً در سازمانی مورد استفاده قرار می گیرند که رایانه های نصب شده در بخش های مختلف به یکدیگر متصل هستند. این رایانه ها برای سازمان های تجاری کوچک مفید هستند.

فریم های اصلی:

این کامپیوترها کامپیوترهایی بزرگ و بسیار قدرتمند با ظرفیت حافظه بسیار بالا هستند. اینها می توانند پایگاه داده های عظیمی مانند سرشماری را با سرعت بسیار سریع پردازش کنند. آنها برای سازمان های بزرگ، بانک ها، صنایع و غیره مناسب هستند و می توانند صدها کاربر را به طور همزمان در شبکه پشتیبانی کنند.

سوپر کامپیوترها:

اینها سریعترین و بسیار گرانترین کامپیوترها هستند. آنها می توانند میلیاردها دستور را در ثانیه اجرا کنند. اینها سیستم های موازی و چند پردازنده ای هستند که برای کاربردهای علمی پیچیده تخصصی که شامل مقادیر زیادی از کاربردهای ریاضی مانند پیش بینی آب و هوا هستند، مناسب هستند.

رایانه‌های اصلی:

رایانه‌های بزرگ و قدرتمندی هستند که توسط سازمان‌های بزرگ مانند بانک‌ها، خطوط هوایی و سازمان‌های دولتی برای پردازش حجم عظیمی از داده‌ها و مدیریت چند کاربر به طور همزمان استفاده می‌شوند.

کامپیوترهای کوچک:

این کامپیوترها کوچکتر و قدرت کمتری نسبت به کامپیوترهای مرکزی دارند، اما همچنان می توانند چندین کاربر را مدیریت کنند و حجم زیادی از داده را پردازش کنند. آنها معمولاً توسط مشاغل کوچک تا متوسط ​​برای حسابداری، مدیریت موجودی و سایر کارهایی که داده فشرده هستند استفاده می شوند.

میکروکامپیوترها:

اینها رایج ترین نوع کامپیوترهای دیجیتال هستند که به عنوان کامپیوترهای شخصی یا رایانه شخصی نیز شناخته می شوند. آنها برای کاربران فردی طراحی شده اند و برای بهره وری شخصی، سرگرمی و ارتباطات استفاده می شوند.

ایستگاه های کاری:

اینها رایانه هایی با کارایی بالا هستند که توسط متخصصانی مانند معماران، مهندسان و طراحان برای اجرای برنامه های نرم افزاری پیچیده برای کارهایی مانند مدل سازی سه بعدی، انیمیشن و تجسم علمی استفاده می شوند.

ابررایانه ها:

قوی ترین و گران ترین کامپیوترهایی هستند که برای محاسبات، شبیه سازی ها و تحقیقات علمی پیچیده استفاده می شوند. آنها در زمینه هایی مانند پیش بینی آب و هوا، رمزنگاری و تحقیقات هسته ای استفاده می شوند.
سیستم‌های تعبیه‌شده: اینها رایانه‌های تخصصی هستند که در دستگاه‌های دیگر مانند اتومبیل‌ها، لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی برای کنترل عملکرد و انجام عملکردهای خاص تعبیه شده‌اند.

دستگاه های موبایل:

این ها کامپیوترهای کوچک و قابل حملی هستند که برای استفاده در حال حرکت طراحی شده اند، مانند گوشی های هوشمند، تبلت ها و لپ تاپ ها.

دستگاه های جانبی:

این دستگاه ها برای انجام وظایف خاص مورد استفاده قرار می گیرند و به صورت خارجی به رایانه متصل می شوند. این دستگاه‌های جانبی رایانه را قادر می‌سازند تا با تغذیه داده‌ها در داخل و خارج از رایانه مطابق با نیازهای کاربر کار کند. دستگاه های جانبی به شرح زیر است:

• صفحه کلید
• موش
• قلم نوری
• اسکنر نوری/مغناطیسی
• صفحه لمسی
• میکروفون برای صدا به عنوان ورودی
• توپ آهنگ
• مانیتور (واحد نمایشگر بصری)
• چاپگرها
• پلاتر
• بلندگو

انواع نرم افزار:

نرم‌افزار سیستم:

اینها نرم‌افزارهایی هستند که کامپیوتر، لپ‌تاپ ما بدون آنها کار نمی‌کند، یعنی برای اینکه یک دستگاه کار کند، ضروری است. به عنوان مثال: لینوکس، یونیکس، ویندوز و غیره.

نرم افزار کاربردی:

اینها نرم افزارهایی هستند که کامپیوتر، لپ تاپ ما بدون آنها می تواند اجرا شود، یعنی این نرم افزارها برای کارکرد دستگاه ضروری نیستند. به عنوان مثال: فیس بوک، برنامه چیست، بازی ها.

عملیات اصلی کامپیوتر:

بوت کردن: این فرآیند راه اندازی کامپیوتر با بارگذاری سیستم عامل (OS) در حافظه است. قبل از بارگیری سیستم عامل، رایانه یک سری بررسی ها را انجام می دهد تا مطمئن شود همه سخت افزارها به درستی کار می کنند.
ورود به سیستم: پس از بوت کردن، برای دسترسی به حساب کاربری خود باید وارد شوید. برای این کار باید نام کاربری و رمز عبور خود را وارد کنید.
برنامه های در حال اجرا: پس از ورود به سیستم، می توانید برنامه ها را روی رایانه خود اجرا کنید. برنامه ها می توانند شامل مرورگرهای وب، برنامه های کاربردی آفیس، پخش کننده های رسانه و موارد دیگر باشند.
دسترسی به داده ها: می توانید به داده های ذخیره شده در رایانه یا سایر دستگاه های متصل مانند هارد دیسک های خارجی یا خدمات ذخیره سازی ابری دسترسی داشته باشید. این می تواند شامل فایل ها، اسناد، عکس ها و سایر رسانه ها باشد.

اتصال به اینترنت: می‌توانید برای دسترسی به وب‌سایت‌ها، دانلود فایل‌ها و برقراری ارتباط آنلاین با دیگران به اینترنت متصل شوید. این معمولاً شامل استفاده از یک مرورگر وب برای دسترسی به وب سایت ها و سایر خدمات آنلاین است.
ارتباط با دستگاه های دیگر: می توانید با سایر دستگاه های متصل به رایانه خود مانند چاپگرها، اسکنرها یا سایر لوازم جانبی ارتباط برقرار کنید. این به شما امکان می دهد اسناد را چاپ کنید، تصاویر را اسکن کنید و کارهای دیگر را انجام دهید.
ذخیره و پشتیبان‌گیری از داده‌ها: ذخیره و پشتیبان‌گیری منظم از داده‌ها برای جلوگیری از از دست رفتن داده‌ها مهم است. می توانید داده ها را در هارد دیسک محلی، هارد دیسک های خارجی یا سرویس های ذخیره سازی ابری ذخیره کنید.

خاموش کردن: هنگامی که استفاده از رایانه به پایان رسید، باید آن را به درستی خاموش کنید. این شامل بستن همه برنامه ها و فایل ها، ذخیره هر گونه تغییر و خاموش کردن سیستم عامل است.

عیب یابی: اگر با رایانه خود مشکلی دارید، ممکن است نیاز به عیب یابی آن داشته باشید. این می تواند شامل تشخیص مشکلات سخت افزاری یا نرم افزاری، انجام به روز رسانی یا نصب مجدد درایورها باشد.

امنیت: مهم است که رایانه خود را با استفاده از نرم افزار آنتی ویروس، فایروال و سایر اقدامات امنیتی ایمن نگه دارید. این به محافظت از داده های شما و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به سیستم شما کمک می کند.

مسائل اولیه کامپیوتر و عملیات کامپیوتری:

برخی از مشکلات رایجی که ممکن است با رایانه های اولیه و عملیات رایانه ایجاد شود:

عملکرد آهسته: رایانه ها ممکن است به دلیل عوامل مختلفی مانند کمبود فضای ذخیره سازی، سخت افزار قدیمی یا بدافزار، کند و پاسخگو نباشند.

بدافزارها و ویروس‌ها: بدافزارها و ویروس‌ها می‌توانند رایانه‌ها را آلوده کرده و باعث ایجاد طیفی از مشکلات، از جمله از دست دادن اطلاعات، خرابی سیستم و سرقت هویت شوند.

خرابی‌های سخت‌افزاری: اجزای سخت‌افزار رایانه می‌توانند در طول زمان از کار بیفتند و منجر به مشکلاتی مانند خرابی سیستم، از دست رفتن داده‌ها و مشکلات نمایش شود.

اشکالات نرم‌افزاری: برنامه‌های نرم‌افزاری گاهی اوقات ممکن است دچار نقص یا خرابی شوند که منجر به مشکلاتی مانند از دست دادن اطلاعات یا عدم پاسخگویی برنامه‌ها می‌شود.

مشکلات درایور: درایورها اجزای نرم افزاری هستند که دستگاه های سخت افزاری را قادر می سازند تا با سیستم عامل ارتباط برقرار کنند. اگر درایورها قدیمی یا خراب شوند، می تواند منجر به مشکلاتی مانند خرابی سخت افزار یا خرابی سیستم شود.

مشکلات سازگاری: گاهی اوقات برنامه های نرم افزاری یا اجزای سخت افزاری ممکن است با یکدیگر سازگار نباشند، که منجر به مشکلاتی مانند خرابی سیستم یا مشکلات نمایش می شود.

مشکلات اتصال به اینترنت: مشکلات اتصال به اینترنت می تواند منجر به مشکلاتی مانند بارگیری کند صفحات وب، قطع شدن دانلودها و مشکل در دسترسی به خدمات آنلاین شود.

خطای کاربر: کاربران گاهی اوقات ممکن است اشتباه کنند یا به طور تصادفی فایل ها یا برنامه ها را حذف کنند که منجر به مشکلاتی مانند از دست دادن اطلاعات یا عدم پاسخگویی برنامه ها می شود.