مقاله بررسی سخت افزار کامپیوتر در 41 صفحه ورد قابل ویرایش

1- توانایی درک ساختمان CUP

1-1- آشنایی با تعریف عملیاتی CPU

CPU یا Processor اساسی ترین جزء یک کامپیوتر می‎باشد. CPU یک آی سی یا تراشه یا chilp است که از مدارات مجتمع فشرده زیادی تشکیل شده است. بعبارت دیگر مهمترین آی سی یک کامپیوتر ریز پردازنده یا CPU آن است. محل قرار گرفتن آن روی برد داخلی و در جای ویژه ای از مادربرد قرار دارد.

در سراسر جهان شرکتاهی زیادی به تولید این آی سی پرداخته اند از معروفترین آنها میتوان ریز پردازنده Motorolla- intel و AMD و Cyrix را نام برد.

ریز پردازنده از واحدهای گوناگونی تشکیل شده که هر واحد وظیفه خاصی را انجام می‎دهد. با قرار گرفتن این واحدها در کنار یکدیگر یک ریز پردازنده به صورت یک مجموعه مجتمع و فشرده تشکیل می‎شود. هر ریز پردازنده از واحدهای زیر تشکیل شده است.

1- واحد محاسبه و منطق (ALU)

این واحد شامل مداراتی است که میتواند محاسبات برنامه های کامپیوتری را انجام دهد، مثلا مجموع دو عدد را بطور منطقی محاسبه می‎کند. ALU مخفف کلمات Aritmatic- Logic- Unit است.

2- واحد کنترل CU یا conmtrol- unit این واحد بر واحد ورودی و خروجی حافظه های گوناگونی نظارت می‎کند و چگونگی ورود و خروج آنها را کنترل می‎کند.

3- حافظه های ثابت یا Register

هر ریز پردازنده برای جمع آوری اطلاعات نیاز به یک محل موقت دارد تا داده ها را در داخل آنها قرار داده و در مواقع لزوم از آنها استفاده نماید، که این محلهای موقت را حافظه های ثابت یا Register می گویند.

4- حافظه های پنهان یا cache

حافظه مخفی یا cache یک حافظه سریع است که مورد استفاده CPU قرار می‎گیرد. بعبارت دیگر چون سرعت عملیات CPU زیاد است لذا اطلاعات نیز باید با سرعت زیاد از حافظه اصلی خوانده و پردازش شود، اما سرعت حافظه اصلی کمتر از سرعت CPU است لذا خواندن اطلاعات با مکث همراه می شود، این حالت انتظار باعث کند شدن سرعت کامپیوتر می گردد . به منظور جبران این وضع از واحدی به نام Ca che استفاده می کنند که سرعت آن برابر سرعت CPU است. در نتیجه مقداری از محتویات حافظه اصلی که مورد استفاده CPU است به حافظه Cache منتقل می گردد تا در موقع خواندن و نوشتن با سرعت cpu مطابقت داشته باشد.

پردازنده های کامپیوترهای شخصی معمولاً بصورت یک مستطیل یا مربع شکل است و بر روی آن حروف و ارقامی دیده می‎شود.

نام سازنده پردازنده
نسل پردازنده
مدل پردازنده
سرعت پردازنده
ولتاژ پردازنده و شماره سریال

2-1- آشنایی با تراکم عناصر ساختمانی در پردازنده

CUP از مجموع قطعات الکترونیکی مخصوصات تراتریستورهای مختلف تشکیل یافته است. مثلا اولین بار شرکت AMD با قرار دادن 500000 تراتریستور پردازنده های K6 را با به بازار عرضه نمود. یا شرکت Intel پردازنده SL 80368 را در آن 855000 تراتریستور بکار رفته و دارای 32 بیت خط حامل داخلی و 16 بیت خط حامل خارجی بود به بازار عرضه نمود. همچنین شرکت اینتل پروسسورهای 80586 را که بیش از یک میلیون تراتریستور تشکیل شده بود به بازار عرصه نموده است.

3-1- آشنایی با سرعت ساعت سیستم

سرعت پردازنده مستقیما روی عملکرد آن اثر می گذارد. یعنی هر چه سرعت بالا باشد تبادل اطلاعات پردازنده سریعتر است، معمولاً سرعت پردازنده ها برحسب مگاهرتز بیان می‎شود. و برخی از سازندگان پردازنده خود را با سرعت واقعی آن نا گذاری نمی کنند بلکه سرعت آنها را بصورت مقایسه ای با پردازنده های IBM می نویسند و آن را با PR نمایش می دهند. مثلا PR 100 یعنی سرعت معادل 100 مگاهرتز است و اگر علام + در جلوی عدد نوشته شود به مفهوم این است که از سرعت نوشته شده نیز بیشتر است مثلا + PR133 یعنی سرعت پردازنده در مقایسه با پردازنده پتنیوم 133 نیز بیشتر است.

4-1- آشنایی با سرعت ساعت داخل ی

هر پردازنده عملیات داخلی خود را براساس سیگنالهای ساعت داخلی انجام می‎دهد. بعبارت دیگر سرعت داخلی هر پردازنده تقریبا برابر همان سرعتی است که روی پردازنده ذکر شده.

1-4-1- سرعت ساعت خارجی سیستم

بعضی از پردازنده ها نیاز به سیگنالهای ساعت خارجی دارند. مثلا Z80 که قلا در کامپیوترهای اولیه بکار می رفت نیاز بیک سیگنال ساعت خارجی که بین صفر تا 5 ولت نوسان کند، داشت یعنی نوسان ساز را در مخارج از مدار با آی سی های (TTL) مانند 7404 و یک کریستال می ساختند و بعدا وارد مدار ریز پردازنده می نمودند.

اکنون نیز همان سیستم ها برقرار است ولی با پیشرفت تکنولوژی از روشهای بهتر و مداراتی که دارای تشعشع کمتر و انرژی تلف شده کمتری می باشند استفاده می کنند مثلا در ریزپردازنده DX4 80486 ساخت شرکت اینتل از یک سیگنال ساعت داخلی یا سرعت 100 مگاهرتز استفاده شده است.

توجه: چون سرعت پردازش در CPU ها بسیار اهمیت دارد در نامگذاری کامپیوترها ضمن اسم بردن از پردازنده سرعت ساعت آنرا نیز بازگو می کنند مثلا P5-100 یعنی پردازنده این کامپیوتر پنتیوم (80568) و سرعت آن 100 مگاهرتز است یا P5-200/MMX یعنی پردازنده پنتیوم یا سرعت 200 مگاهرتز یا تکنولوژی MMX می‎باشد.

5-1- آشنایی با مدیریت انرژی پردازنده

بمنظور جلوگیری از انرژی تلف شده در پردازنده ها و کنترول توان مصرفی آنها در برنامه Setup سیستم بخشی به نام power management در نظر گرفته شده است تا در زمان استفاده نکردن از کامپیوتر پس از مدت زمانی که در تنظیم setup وجود دارد سیستم بحالت خاموش یا reset می رود. بدیهی است بمحض استفاده از کامپیوتر مجدداً بحالت فعال در آمده و عملیات خود را انجام می‎دهد.

توجه: در برنامه های NU و NC نیز گزینه های مانند contigure وجود دارد که میتوان انرژی سیستم و پردازنده و مانیتور را مدیریت و کنترل نمود.

6-1- آشنایی با ولتاژ عملیات پردازنده

پردازنده های پنتیوم سری p54c با یک ولتاژ کار می کرد. ولی پردازنده های P55C به علت تغییر در جریان برق تغذیه کننده، تکنولوژی دوگانه به کار رفته است. این پردازنده جهت کاهش حرارت به 2 ولتاژ مختلف یکی 2.5 ولت برای هسته ودیگری 3.3 ولت برای بخش ورودی / خروجی نیاز دارد.

بطور کلی یکی از تکنولوژی های تولید پردازنده این است که سیم کشی های درون آن نازکتر باشند که در این صورت پردازنده به ولتاژ و جریان کمتری نیاز خواهد داشت و همین مسئله باعث می‎شود که پردازنده ها با سرعت بیشتری کار کرده و گرمای کمتری تولید کنند. به همین دلیل پردازنده های با ولتاژ دوگانه طراحی شده است.

ولی بخش ورودی / خروجی (I/O) به 3.3 ولت نیاز دارد که در مادربردهای جدید Soket 7 بکار رفته و هر کارخانه سازنده با ولتاژهای مختلفی کار می کنند که در زیر، ولتاژ چند پر دازنده مختلف بعنوان نمونه ذکر شده است.

7-1- آشنایی با خاصیت MMX در پردازنده ها

MMX تکنولوژی است که در ژانویه 1997 به بازار آمد و هدف آن افزایش سرعت و کیفیت کارهای مالتی مدیا (چند رسانه ای) می باشد که در این پردازنده ها یک سری دستورالعملهای جدید ایجاد شده که حدودا 57 دستور العمل است. یعنی 4 نوع داده (data type) جدید و 8 رجیستر 64 بیتی به پردازنده های قبلی اضافه شده است که توانایی پردازنده را بالا برده و برنامه نویسان حرفه ای می‎تواند در برنامه هایشان از این دستور العمل ها استفاده نمایند تا سرعت اجرای برنامه افزایش یابد. برنامه هایی که با استفاده از دستورات mmx نوشته می‎شوند و در پردازنده های معمولی نیز اجرا می‎شوند ولی سرعت اجرای برنامه کمتر می‎باشد. CPU های MMX به P55C معروف می باشند.

3-1-3- معماری جامپرها و (Dip- switch) ها

جامپر یا جافنرها پین هایی روی مادربورد می باشند که با تنظیم جامپرها و یا تغییر محل روکش پلاستیکی و قرار دادن آنها در موقعیت های مختلف اعمال متفاوتی انجام می دهند از جمله تنظیم هایی که توسط جابجایی جامپرها انجام می‎گیرد.

- تغییر نوع پردازنده بر روی مادربورد

- تنظیم مقدار ولتاژ لازم برای CPU خاص

- انتخاب اندازه RAM در بعضی از مادربوردها

- تعیین مقدار حافظه کش (Cache)

- پاک کردن اطلاعات CMOS و …

که محل قرار گیری صحیح جامپرها در دفترچه راهنمای مادربورد که همراه با مادربورد است عرضه می گردد.

برای مثال تنظیم سوئیهای کامپیوتر IBM- PC- XT بصورت زیر است

سوئیچ 1: خاموش (روی صفر)

سوئیچ 2: خاموش (روی صفر) اگر کمک پردازنده نصب شده باشد. روشن (روی یک)

سوئیچ 3 و 4: دقیقا با مقدار حافظه نصب شده ارتباط دارد که از کتاب راهنما کمک بگیرید.

سوئیچ 5و 6: مربوط به نوع مونیتور است مثلا اگر از نوع CGA باشد 5 روشن و 6 خاموش است و اگر تک رنگ باشد 5 و 6 هر دو خاموش هستند.

سوئیچ 7 و 8: این سوئیچ ها مربوط به درایورهای فلاپی دیسک ها است یعنی 7 روشن و 8 خاموش به معنی یک فلاپی دیسک یا 7 خاموش و 8 روشن به معنی دو فلاپی دیسک است.

ممکن است در بعضی از مادربوردها سوئچی ها بصورت کشوئی یا بصورت الاکلنگی باشد و ممکن است صفر ویا یک علامت گذاری شده باشد که یک نشاندهنده روشن و صفر نشاندهنده خاموش است.

4-1-3- فن خنک کننده پردازنده

با توجه به افزایش سرعت در پردازنده ها و گرم شدن آنها نیاز به خنک کردن آنها می‎باشد. یکی از روشهای قدیمی گذاشتن فن در پشت (Case) است که با روشن شدن کامپیوتر راه انداز شده و موجب خنک شدن محیط سیستم می‎شود ولی اخیرا در کامپیوترهای پیشرفته فن خنک کننده را توسط گیره روی CPU نصب می کنند و بعضی شرکتها بمنظور خنک کردن پردازنده بجای استفاده از سوکت سرامیکی از سوکت های شبکه پلاستیکی استفاده کرده و سیمهای اتصال آن را از آلیاژ مس و کادیم انتخاب می کنند که عمل هدایت سریعتر انجام گیرد.

5-1-3- بانکهای حافظه RAM (72 پین و 168 پین)

بانک های حافظه 72 پین

حافظه های دینامیکی 72 پینی از نوع SIMM بر روی اکثر مادربردهای 486 و بالاتر یعنی Pentium I هم قابل نصب می‎باشد.

در صورتیکه خط انتقال اطلاعات از نوع 32 بیتی باشد، اگر یک بانک نیز پر باشد، سیستم کار خواهد کرد. زیرا این حافظه ها، 32 بیتی (4بیت نیز برای بیت توازن که هر بیت مربوط به 8 بیت می‎باشد) بوده و قابلیت دستیابی به حالت های 8 و 16 و 32 بیتی را نیز فراهم می‎آورد.

در سیستم های پنتیوم I که خط انتقال اطلاعات 64 بیتی می‎باشد حداقل باید ود اسلات حافظه 72 پین پر باشد تا سیستم کار کند.

در شکل زیر یک حافظه RAM از نوع 72 پین و نحوه قرار دادن آن در سوکت ملاحظه می‎شود.

بانکهای حافظه 168 پین

SDRAM ها که در حال حاضر بر روی مادربردهای جدید نصب می‎شوند به شکل ما جولهای 64 بیتی DIMM ساخته می‎شوند. تعداد پین های آنها 168 عدد بوده و برای نصب نیاز به سوکت خاصی می‎باشد. از آنجا که پهنای ما جول های DIMM 64 بیت می‎باشد یک عدد از آنها برای کار پردازنده کافی می‎باشد.

DIMM در ظرفیت های 8 و 16 و 32 و 64 و 128 و 256 مگابایتی موجود بوده دارای سرعت 6 و 8 و 10 و 12 نانو ثانیه ای می باشد وروی هر مادربرد 1 الی 3 سوکت برای این نوع RAM وجود دارد.

مزیت SDRAM ها در سرعت بالا می‎باشد که امکان افزایش فرکانس گذرگاه سیستم را بوجود می‎آورد.

همه تراشه های جدید توانایی کنترل SDRAM ها را دارند و بر روی بعضی از مادربردها امکان نصب هر دو نوع SDMM RAM و DIMM وجود دارد. هدف از این کار آن بوده که هر کدام از RAM ها که نیاز باشد بتوان بر روی مادربرد نصب گردد. البته نباید بصورت همزمان از هر دو نوع استفاده کرد در بعضی از مادربردها استفاده از ترکیب RAM ها امکان پذیر می‎باشد.

در شکل زیر یک DIMM نمایش داده شده است.

شرکت اینتل در سال های گذشته سرعت پردازنده هایش را تا 200 برابر افزایش داده ولی سرعت حافظه در این مدت فقط 20 بر ابر افزایش یافته است هم اکنون همه به امید RAMهای سریع می‎باشند تا به کمک آنها بتوان از تمام قابلیت های PC بهره ببرند. درماجول های DIMM جدید یک تراشه EPROM وجود دارد که اطلاعاتی درباره RAM در آن ذخیره شده است. در داخل این تراشه واحدی برای نگهداری اطلاعاتی در مورد نوع RAM می‎باشد. هدف از این کار آن بوده که Bios اطلاعات موجود در آن را خوانده و از روی آن گذرگاه سیستم و زمان بندی حافظه را جهت بازدهی بهتر تنظیم نماید.

2-3- شناسائی اصول نصب کارت های شکافهای توسعه مادربرد

مولفه های داخلی مختلف در تمام کامپیوترها بوسیله یک مدار الکتریکی بنام گذرگاه (BUS) به هم متصل می‎شوند. گذرگاه به سادگی یک مجموعه اتصالات موازی می‎باشد که روی بورد اصلی سیستم قرار می‎گیرد. تمام اجزای کنترل کننده کامپیوتر، پردازنده، هر تراشه کنترلی و هر بایت حافظه به طور مستقیم یا غیرمستقیم به گذرگاه متصل می‎شوند. گذرگاه به سادگی یک مجموعه اتصالات موازی می‎باشد که روی بورد اصلی سیستم قرار می‎گیرد. تمام اجزای کنترل کننده کامپیوتر، پردازنده، هر تراشه کنترلی و هر بایت حافظه به طور مستقیم یا غیرمستقیم به گذرگاه متصل می‎شوند. وقتی که داده ها از یک مولفه دیگر منتقل می گردند آنها از منبع به مقصد در طول این مسیر مشترک حرکت می کنند. وقتی که یک آداپتور جدید در یکی از شکافهای گسترش بورد اصلی وصل می‎شود در واقع بطور مستقیم به گذرگاه متصل می گردد و بدین ترتیب عنصر جدید جزء کل سیستم خواهد شد.

تمام اطلاعاتی که کامپیوتر استفاده می‎کند حداقل در یک محل در طول گذرگاه به طور موقت ذخیره می‎شود. ذخیره اولیه داده ها در حافظه اصلی یا RAM می‎باشد. در PC ها حافظه اصلی شامل هزارها یا میلیونها سلول حافظه منفرد است که هر یک از آنها می‎تواند 8 بیت یا یک بایت داده را نگه دارد. بعضی داده ها ممکن است برای مدت کوتاهی در یک پورت I/O یا یک ثبات پردازنده ذخیره شوند، یعنی همان زمانی که صبر می‎کند تا پردازنده آنها را به محل مناسب خود بفرستد. به طور کلی درگاهها و ثابتها فقط 1 و یا 2 بایت اطلاعات را در هر بار نگه می دارند که معمولاً از آنها بعنوان محلهای ذخیره موقت استفاده می‎شود تا اینکه داده ها از یک مکان به مکان دیگر فرستاده شوند. هر وقت داده ها به یک سلول حافظه یا پورت I/O فرستاده یا از آنها خوانده می‎شوند محل سلول یا درگاه توسط یک مقدار عددی یا آدرس مشخص می گردد. وقتی که انتقال داده انجام می‎شود آدرس آن روی گذرگاهی به نام گذرگاه آدرس (adress bus) منتقل می‎شود. همچنین گذرگاه قسمتی دارد به نام گذرگاه کنترل (control bus) که اطلاعات کنترلی را مانند سیگنالهای زمانی (از ساعت سیستم) و سیگنالهای وقفه ای حمل می‎کند. قسمت نهایی گذرگاه خطوط نیرو، نیروی الکتریکی را حمل می‎کند.

گزارش کارآموزی آشنایی با سخت افزار کامپیوتر در 110 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه :
در دنیای متحول و متغیرکنونی ، افزایش دانش و بهبود مهارت‌های فردی و تخصصی دانشجویان اجتناب ناپذیراست. هر چه دانشجویان و فارغ التحصیلان دانشگاه‌ها ، ماهرتر و آگاه تر باشند، در محیط‌های کاری تلاش برای بهبود بهره وری و عملکرد آنها ثمره بیشتری خواهد داشت وبهبوددرعملکرد، به ارزش افزوده اقتصادی بیشتر منجر می شود و این درگرو پرورش وتوسعه منابع انسانی است که به عنوان یک عامل ضروری،دائما بایستی بدان توجه خاصی معطوف شود.
همان‌طور که می‌دانیم، کارآموزی یکی از روش‌های کارآمد آموزشی است. در این روش دانشجو، برای یک دوره زیر نظراستادان ورزیده، فنون و تجربیات معین را می آموزد. از مزایای سیستم کارآموزی ایجاد غرور حرفه ای درافرادیست که برنامه کارآموزی را به اتمام می‌رسانند. حس اعتماد به نفسی که در این قبیل کارآموزان ایجاد می‌شود با افرادی که برنامه های کارآموزی را طی نکرده اند، قابل مقایسه نمی باشد.
کارآمد شدن‌ دانشجویان‌ در هر زمینه‌، چیزی‌ فراتر از آموخته‌های‌ نظری‌ کلاس‌ درس‌ را می‌طلبد و نتایج‌ مثبتی‌ که‌ از هم پاشدن‌ علم‌ با عمل‌ حاصل‌ می‌شود بر هیچ‌کس‌ پوشیده‌ نیست‌.
رشته‌ کامپیوتر نیز از این‌ قاعده‌ مستثنی‌ نیست‌. برنامة‌ کار عملی‌ که‌ برای‌ دانشجویان‌ این‌ رشته‌ در نظر گرفته‌ شده‌ همانند بسیاری‌ از دیگر رشته‌ها با عنوان‌ کارآموزی بیان‌ می‌شود.
با بررسی‌های‌ انجام‌ شده‌ توسط‌ نویسندگان‌، به‌ نظر می‌رسد که‌ برای‌ انجام‌ یک‌ کارآموزی‌ صحیح‌ و موثر عواملی‌ همچون‌ مدیریت‌، برنامه‌ریزی‌ صحیح‌، نوع‌ کار ارائه‌ شده‌ به‌ کارآموز، میزان‌ اعتبار دورة‌ کارآموزی، و حمایت‌های‌ جانبی‌ از کارآموز دخیل‌ هستند.





برای‌ واژه‌ کارآموزی تعریفی‌ به‌ شرح‌ زیر ارائه‌ شده‌ است‌:
افزایش‌ دادن‌ مهارت‌ها، آگاهی‌ها و تجارب‌ حرفه‌ای‌ و غیرحرفه‌ای‌ کارکنان‌ به‌ منظور آماده‌ ساختن‌ آنان‌ برای‌ انجام‌ وظایف‌ خاص‌.
بر طبق‌ تعریف‌ بالا، هدفی که کارآموزی دنبال‌ می‌کند، کسب‌ مهارت‌ و تجربه‌ و به‌ مرحلة‌ عمل‌ رساندن‌ اندوخته‌های‌ نظری‌ کلاس‌ درس‌ است‌
بر طبق‌ مصوبة‌ آموزش‌ عالی‌‌، دانشجوی‌ رشتة‌ کامپیوتر در مقطع‌کاردانی‌ موظف‌ به‌ گذراندن‌ 270 ساعت‌ کار عملی‌‌ هستند که‌ با عنوان کارآموزی بیان‌ می‌شود. با این‌ حال‌ اکثر دانشجویان‌ در عین‌ مفید خواندن‌ واحد کارآموزی، آن‌ را خسته‌کننده‌ می‌دانند و با این‌ که‌ به‌ ضرورت‌ انجام‌ آن‌ واقف‌اند، به‌ جای‌ استفاده‌ از آن‌ به‌ گرفتن‌ نمره‌ای‌ اکتفا می‌کنند.
همچنین از مزیت‌ پذیرش‌ کارآموز در یک‌ سازمان‌، پایین‌ آوردن‌ هزینه‌های‌ یک‌ سازمان‌ است‌؛ یعنی‌ دسته‌ای‌ از کارها درون‌ سازمان‌ انجام‌ می‌شوند بدون‌ این‌ که‌ هزینة‌ زیادی‌ برای‌ سازمان‌ در برداشته‌ باشد. از دیگر مزایای‌ مهم‌ پذیرش‌ کارآموز این‌ است‌ که‌ سازمان‌ها با ارزیابی‌ کار کارآموزان‌ و شناسایی‌ نیروهای‌ بااستعداد و آماده‌ به‌ کار می‌توانند با گزینش‌ آن‌ها، نیروی‌ مجرب‌ و آزموده‌شده‌ای‌ را برای‌ آیندة‌ سازمان‌ خود فراهم‌ کنند.
هیچ‌ جانشینی‌ برای‌ تجربة‌ عملی‌ وجود ندارد و کارآموزی‌ ابزاری‌ است‌ برای‌ تبدیل‌ زبان‌ عمل‌ به‌ تجربه‌ و تلاشی‌ است‌ برای‌ ایجاد حلقه‌هایی‌ بین‌ محیط‌ عملی‌ و مراکز آموزشی‌. همانند دیگر پروژه‌ها، مدیریت‌ اولین‌ و مهم‌ترین‌ عامل‌ در شکل‌گیری‌ یک‌ برنامة‌ کارآموزی مؤثر است‌ . با برنامه‌ریزی‌ صحیح‌ می‌توان‌ اهداف‌ یک‌ کارآموزی‌ را با اهداف‌ یک‌ سازمان‌ درهم‌ آمیخت‌ و کارآموزی‌ را به‌ عنوان‌ یک‌ راهکار در کنار نیروهای‌ دیگر، برای‌ حل‌ برخی‌ از مسائل‌ درون‌ سازمان‌ به‌ کار برد.
اینجانب .......دانشجوی رشته کامپیوتر از دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیروان برای برگزاری واحد کارآموزی که تحت نظر استاد راهنما............ بوده مشغول به کار درکارگاه کامپیوتر شده و برای این درس وواحد کارآموزی این گزارش را تهیه وتنظیم کرده وتقدیم استاد محترم می کنم.
این گزارش شامل چهار فصل می باشد.فصل اول سخت افزار کامپیوتر و فصل دوم مراحل نصب ویندوز ویستا وفصل سوم آشنایی با شبکه ومراحل راه اندازی آن وفصل چهارم طریقه نصب نرم افزار هایی که در کارگاه آشنا شده ام می باشد.
فهرست


عنوان: صفحه
فصل اول : آشنایی با سخت افزار کامپیوتر
1 ) مقدمه ای بر کامپیوتر ..................................................................................... 6
1-1) دستگاه های ورودی وخروجی در کامپیوتر(لیست قطعات کامپیوتر) ................................14
1-2) برد اصلی ...................................................................................................................... 25
1-3) ریز پردازنده .................................................................................................................. 28
1 -4) میزان حافظه RAM مورد نیاز ..................................................................................... 31
1 -5) کارت های شبکه .......................................................................................................... 41
SCREEN SAVER (6-1 .........................................................................................56...
فصل دوم :آموزش نصب ویندوز ویستا ............................................................................64
فصل سوم : آشنایی با شبکه ومراحل راه اندازی آن
معرفی کارت شبکه و راه اندازی و نگهداری شبکه از لحاظ سخت افزاری .......................75
طریقه شبکه کردن دو رایانه به طور مستقیم ............................................................ 78
تنظیمات شبکه در ویندوز ............................................................................................................ 81

فصل چهارم : طریقه نصب نرم افزار ها
مراحل نصب نرم افزار NetSupport......................................................................................................................................88
طریقه نصب نرم افزار maple......................................................................................................................................................95
طریقه نصب نرم افزار spss...................................................................................................................101
طریقه نصب نرم افزار WinRAR ........................................................................................................108


فصل اول
مقدمه ای بر کامپیوتر:
ماشین کامپیوتر در ابتدا به منظور انجام محاسبات پیچیده و حجیم ساخته شد و به همین دلیل آن را کامپیوتر به معنی حسابگر و شمارنده نامیده اند. امروزه کامپیوتر به یک وسیله چند منظوره تبدیل شده است که دارای حافظه بوده و قابل برنامه ریزی می باشد . از این رو کامپیوتر قادر به انجام عملیات و محاسبات ریاضی و منطقی روی اطلاعات بوده و از نظر سرعت ثبت اطلاعات و نگهداری اطلاعات پر حجم سرعت بازیابی و خستگی ناپذیری بر انسان برتری دارد . البته این بدان معنا نیست که این ماشین تمام تواناییهایش از انسان برتر باشد . زیرا او فاقد خلاقیت و نوآوری است و در این مورد انسان بر کامپیوتر برتری دارد . به عبارتی کامپیوتر در واقع وظیفه جمع آوری و طبقه بندی و تنظیم و خلاصه کردن و محاسبه به روی اطلاعات را بر عهده دارد . و می تواند اطلاعات خام یا DATAرا به اطلاعات مفید و قابل استفاده تبدیل یا پردازش کند . اولین کامپیوتری که بشر ساخت از ابتدای نامهای مخترعین آنها گرفته شده است که بصورت زیر است ATANSOFF-BERRY-COMPUTER که از ابتدای نام آنها گرفته شده است (ABC) اولین کامپیوتر بین سالهای 1937 تا 1942 ساخته شد و هدف از ساخت آن حل معادلات بود . بعدها کامپیوترها بزرگتر و پیچیده تر شدند . به مرور که کامپیوترها پیشرفته تر شدند آنها کوچکتر گردیدند که در حال حاضر کامپیوترهای امروزی بسیار کوچکتر و ارزان تر از کامپیوترهای اولیه می باشند . کامپیوترهای اِی - بی - سی و انیاک را جزء کامپیوترهای نسل اول می دانند و کامپیوترهای نسل دوم در سال 1959 ایجاد شدند و ساختار مدار آنها از ترانزیستورها بود . با پیدایش تراشه های کوچک سیلیکونی اولین مدارهای مجتمع ساخته شدند .
سال 1975 سال ظهور کامپیوترهای شخصی می باشد . با ورود میکروپروسسورها برنامه نویسان دستورالعملهایی را نوشتند که به زبان بیسیک به کدهای مورد نیاز در میکروپروسسور ترجمه می شد . که اولین برنامه نویسان به این طریق بیل گیتز و پاول آلن بودند که شرکت مایکرو سافت را بصورت تجارتی در آوردند . و در حال حاضر از تولید کنندگان بزرگ نرم افزار در دنیا می باشند برنامه های تحت ویندوز و میکروپروسسورهای اینتل متعلق به این شرکت یعنی مایکرو سافت می باشد . کامپیوتر آی بی ام ای تی که از میکرو پروسسورهای 80286 استفاده می نماید در سال 1984 ساخته شد . این کامپیوتر در آن سالها بسیار سریع تر از مدلهای قبلی عمل می کرد زیرا میکروپروسسور آن قوی بود . در سال 1987 شرکت آی بی ام تولید کامپیوترهای خود را با نام PS2 شروع کرد و PS1 را نیز وارد بازا کرد . که از میکروپروسسورهای 80386 و 80486 استفاده نمود کامپیوترهای امروزی را کامپیوترهای نسل چهارم می نامند . بعد از میکرو پروسسورهای 80486 میکروپروسسورهای پنتیوم وارد بازار شدند .
کامپیوتر به عنوان یک سیستم دارای چهار قسمت است که عبارتند از :
· INPUT UNIT
· MEMORY UNIT
· CPU
· OUTPUT UNIT

که از آنها به ترتیب می توان به این طریق نام برد
· واحد ورودی
· واحد حافظه
· واحد پردازش مرکزی
· واحد خروجی
قسمتهای دو و سه که شامل واحد حافظه و واحد پردازش مرکزی است داخل یک جعبه به نام کیس قرار دارد که از نظر ظاهری به دو صورت ایستاده و خوابیده وجود دارد .
TOWER DESKTOP
منبع تغذیه یا Power Supply در درون این جعبه قرار دارد.
در سیستم علاوه بر پردازشگر و حافظه قطعات سخت افزاری دیگری نیز وجود دارند. بعد از مقدمه ای که در مورد کامپیوتر و تاریخچه آن آمد لازم است که اجزاء کامپیوتر از لحاظ سخت افزاری بیان شود . در ادامه به بیان و توضیح این مطلب به شرح ذیر می پردازیم


انتخاب مادربرد:
انتخاب مادربرد ، یکی از تصمیمات مهم در زمان تهیه و یا ارتقاء یک کامپیوتر است .انتخاب فوق ، علاوه بر تاثیر مستقیم بر عملکرد فعلی سیستم ، بیانگر انعطاف سیستم در زمان ارتقاء نیز می باشد . قابلیت های فعلی یک کامپیوتر و پتانسیل های ارتقاء آن در آینده ، جملگی به نوع مادربرد انتخابی بستگی خواهد داشت . امروزه بر روی مادربردها ، پورت های پیشرفته ای نظیر( Fireware(IEEE 1394و یا USB 2.0 و حتی کارت های ( تراشه ) صدای شش کاناله و کنترل های RAID وجود داشته که می توان از آنان در زمان ارتقاء سیستم و بدون نیاز به نصب امکانات جانبی دیگر ، استفاده بعمل آورد.درزمان انتخاب یک مادربرد همواره سوالات متعددی در ذهن تهیه کننده ( خریدار ) مطرح می گردد: مادربردها چگونه با یکدیگر مقایسه می گردند؟ پارامترها ی سنجش و وزن هر کدام چیست؟ ( پردازنده ها ، نوع تراشه ها ، نحوه ارتباط با دستگاههای ذخیره سازی ). معیار انتخاب یک مادربرد چیست ؟ Chip set های یک مادربرد بیانگر چه واقعیت هائی می باشند ؟ امکانات یک مادربرد چه تاثیراتی را در حیات فعلی و آتی سیستم بدنبال خواهد داشت؟میزان کارایی و کیفیت یک سیستم تا چه میزان وابسته به پتانسیل های مادربرد می باشد ؟ موارد فوق ، نمونه سوالاتی است که در زمان انتخاب یک مادربرد در ذهن تهیه کنندگان مطرح می گردد. در صورتیکه تصمیم به تهیه تجهیزات جانبی نظیر چاپگر، دوربین های دیجیتال و درایوهای خارجی CD-RW وجود داشته باشد
ریزپردازنده:
.ریزپردازنده بمنزله مغز در کامپیوتر است. تمام کامپیوترها اعم از کامپیوترهای شخصی ، کامپیوترهای دستی و ... دارای ریزپردازنده می باشند. نوع ریزپردازنده استفاده شده در یک کامپیوتر می تواند متفاوت باشد ولی تمام آنها عملیات یکسانی را انجام خواهند داد.

ریزپردازنده که CPU هم نامیده می گردد، پتانسیل های اساسی برای انجام محاسبات و عملیات مورد نظر در یک کامپیوتر را فراهم می نماید. ریزپردازنده از لحاظ فیزیکی یک تراشه است . اولین ریزپردازنده در سال 1971 و با نام Intel 4004 معرفی گردید. ریزپردازنده فوق چندان قدرتمند نبود و صرفا" قادر به انجام عملیات جمع و تفریق چهاربیتی بود. نکته مثبت پردازنده فوق، استفاده از صرفا" یک تراشه بود.قبل از آن مهندسین و طراحان کامپیوتر از چندین تراشه و یا عصر برای تولید کامپیوتر استفاده می کردند.
انواح حافظه RAM :
·Static random access memory)SRAM ) . این نوع حافظه ها از چندین ترانزیستور ( چهار تا شش ) برای هر سلول حافظه استفاده می نمایند. برای هر سلول از خازن استفاده نمی گردد. این نوع حافظه در ابتدا بمنظور cache استفاده می شدند. ·Dynamic random access memory)DRAM ) . در این نوع حافظه ها برای سلول های حافظه از یک زوج ترانزیستورو خازن استفاده می گردد . ·Fast page mode dynamic random access memory)FPM DRAM) . شکل اولیه ای از حافظه های DRAM می باشند.در تراشه ای فوق تا زمان تکمیل فرآیند استقرار یک بیت داده توسط سطر و ستون مورد نظر، می بایست منتظر و در ادامه بیت خوانده خواهد شد.( قبل از اینکه عملیات مربوط به بیت بعدی آغاز گردد) .حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل 176 مگابایت در هر ثانیه است . ·Extended data-out dynamic random access memory)EDO DRAM) . این نوع حافظه ها در انتظار تکمیل و اتمام پردازش های لازم برای اولین بیت نشده و عملیات مورد نظر خود را در رابطه با بیت بعد بلافاصله آغاز خواهند کرد. پس از اینکه آدرس اولین بیت مشخص گردید EDO DRAM عملیات مربوط به جستجو برای بیت بعدی را آغاز خواهد کرد. سرعت عملیات فوق پنج برابر سریعتر نسبت به حافظه های FPM است . حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل 176 مگابایت در هر ثانیه است . ·Synchronous dynamic random access memory)SDRM ) از ویژگی "حالت پیوسته " بمنظور افزایش و بهبود کارائی استفاده می نماید .بدین منظور زمانیکه سطر شامل داده مورد نظر باشد ، بسرعت در بین ستون ها حرکت و بلافاصله پس از تامین داده ،آن را خواهد خواند. SDRAM دارای سرعتی معادل پنج برابر سرعت حافظه های EDO بوده و امروزه در اکثر کامپیوترها استفاده می گردد.حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل 528 مگابایت در ثانیه است . ·Rambus dynamic random access memory )RDRAM ) یک رویکرد کاملا" جدید نسبت به معماری قبلی DRAM است. این نوع حافظه ها از Rambus in-line memory module)RIMM) استفاده کرده که از لحاظ اندازه و پیکربندی مشابه یک DIMM استاندارد است. وجه تمایز این نوع حافظه ها استفاده از یک گذرگاه داده با سرعت بالا با نام "کانال Rambus " است . تراشه های حافظه RDRAM بصورت موازی کار کرده تا بتوانند به سرعت 800 مگاهرتز دست پیدا نمایند. ·Credit card memory یک نمونه کاملا" اختصاصی از تولیدکنندگان خاص بوده و شامل ماژول های DRAM بوده که دریک نوع خاص اسلات ، در کامپیوترهای noteBook استفاده می گردد . ·PCMCIA memory card .نوع دیگر از حافظه شامل ماژول های DRAM بوده که در notebook استفاده می شود. ·FlashRam نوع خاصی از حافظه با ظرفیت کم برای استفاده در دستگاههائی نظیر تلویزیون، VCR بوده و از آن به منظور نگهداری اطلاعات خاص مربوط به هر دستگاه استفاده می گردد. زمانیکه این نوع دستگاهها خاموش باشند همچنان به میزان اندکی برق مصرف خواهند کرد. در کامپیوتر نیز از این نوع حافظه ها برای نگهداری اطلاعاتی در رابطه با تنظیمات هارد دیسک و ... استفاده می گردد. ·VideoRam )VRAM) یک نوع خاص از حافظه های RAM بوده که برای موارد خاص نظیر : آداپتورهای ویدئو و یا شتا ب دهندگان سه بعدی استفاده می شود. به این نوع از حافظه ها multiport dynamic random access memory) MPDRAM) نیز گفته می شود.علت نامگذاری فوق بدین دلیل است که این نوع از حافظه ها دارای امکان دستیابی به اطلاعات، بصورت تصادفی و سریال می باشند . VRAM بر روی کارت گرافیک قرار داشته و دارای فرمت های متفاوتی است. میزان حافظه فوق به عوامل متفاوتی نظیر : " وضوح تصویر " و " وضعیت رنگ ها " بستگی دارد.


میزان حافظه RAMمورد نیاز :
حافظه RAM یکی از مهمترین فاکتورهای موجود در زمینه ارتقاء کارآئی یک کامپیوتر است . افزایش حافظه بر روی یک کامپیوتر با توجه به نوع استفاده می تواند در مقاطع زمانی متفاوتی انجام گیرد. در صورتیکه از سیستم های عامل ویندوز 95 و یا 98 استفاده می گردد حداقل به 32 مگابایت حافظه نیاز خواهد بود. ( 64 مگابایت توصیه می گردد) .اگر از سیستم عامل ویندوز 2000 استفاده می گردد حداقل به 64 مگابایت حافظه نیاز خواهد بود.( 128 مگابایت توصیه می گردد) .سیستم عامل لینوکس صرفا" به 4 مگابایت حافظه نیاز دارد. در صورتیکه از سیستم عامل اپل استفاده می گردد به 16 مگابایت حافظه نیاز خواهد بود.( 64 مگابایت توصیه می گردد). میزان حافظه اشاره شده برای هر یک از سیستم های فوق بر اساس کاربردهای معمولی ارائه شده است . دستیابی به اینترنت ، استفاده از برنامه های کاربردی خاص و سرگرم کننده ، نرم افزارهای خاص طراحی، انیمیشن سه بعدی و... مستلزم استفاده از حافظه بمراتب بیشتری خواهد بود .
انواع حافظه ROM:
حافظه ROM یک نوع مدار مجتمع (IC) است که در زمان ساخت داده هائی در آن ذخیره می گردد. این نوع حافظه ها علاوه بر استفاده در کامپیوترهای شخصی در سایر دستگاههای الکترونیکی نیز به خدمت گرفته می شوند. حافظه های ROM از لحاظ تکنولوژی استفاده شده، دارای انواع متفاوتی است :
ROM PROM EPROM EEPROM Flash Memory
هر یک از مدل های فوق دارای ویژگی های منحصربفرد خود می باشند . حافظه های فوق در موارد زیردارای ویژگی مشابه می باشند:
داد ه های ذخیره شده در این نوع تراشته ها " غیر فرار " بوده و پس از خاموش شدن منبع تامین انرژی اطلاعات خود را از دست نمی دهند. داده های ذخیره شده در این نوع از حافظه ها غیر قابل تغییر بوده و یا اعمال تغییرات در آنها مستلزم انجام عملیات خاصی است.

حافظه PROM :تولید تراشه های ROM مستلزم صرف وقت و هزینه بالائی است .بدین منظور اغلب تولید کنندگان ، نوع خاصی از این نوع حافظه ها را که PROM )Programmable Read-Only Memory) نامیده می شوند ، تولید می کنند.این نوع از تراشه ها با محتویات خالی با قیمت مناسب عرضه شده و می تواند توسط هر شخص با استفاده از دستگاههای خاصی که Programmer نامیده می شوند ، برنامه ریزی گردند. ساختار این نوع از تراشه ها مشابه ROM بوده با این تفاوت که در محل برخورد هر سطر و ستون از یک فیوز( برای اتصال به یکدیگر) استفاده می گردد. یک شارژ که از طریق یک ستون ارسال می گردد از طریق فیوز به یک سلول پاس داده شده و بدین ترتیب به یک سطر Grounded که نماینگر مقدار "یک" است ، ارسال خواهد شد. با توجه به اینکه تمام سلول ها دارای یک فیوز می باشند، درحالت اولیه ( خالی )، یک تراشه PROM دارای مقدار اولیه " یک" است . به منظور تغییر مقدار یک سلول به صفر، از یک Programmer برای ارسال یک جریان خاص به سلول مورد نظر، استفاده می گردد.ولتاژ بالا، باعث قطع اتصال بین سطر و ستون (سوختن فیوز) خواهد کرد. فرآیند فوق را " Burning the PROM " می گویند. حافظه های PROM صرفا" یک بار قابل برنامه ریزی هستند. حافظه های فوق نسبت به RAM شکننده تر بوده و یک جریان حاصل از الکتریسیته ساکن، می تواند باعث سوخته شدن فیور در تراشه شده و مقدار یک را به صفر تغییر نماید. از طرف دیگر ( مزایا ) حافظه ای PROM دارای قیمت مناسب بوده و برای نمونه سازی داده برای یک ROM ، قبل از برنامه ریزی نهائی کارآئی مطلوبی دارند.
حافظه EPROM : استفاده کاربردی از حافظه های ROM و PROM با توجه به نیاز به اعمال تغییرات در آنها قابل تامل است ( ضرورت اعمال تغییرات و اصلاحات در این نوع حافظه ها می تواند به صرف هزینه بالائی منجر گردد)حافظه هایEPROM)Erasable programmable read-only memory) پاسخی مناسب به نیاز های مطح شده است ( نیاز به اعمال تغییرات ) تراشه های EPROM را می توان چندین مرتبه باز نویسی کرد. پاک نمودن محتویات یک تراشه EPROM مشتلزم استفاده از دستگاه خاصی است که باعث ساطع کردن یک فرکانس خاص ماوراء بنفش باشد.. پیکربندی این نوع از حافظه ها مستلزم استفاده از یک Programmer از نوع EPROM است که یک ولتاژ را در یک سطح خاص ارائه نمایند ( با توجه به نوع EPROM استفاده شده ) این نوع حافظه ها ، نیز دارای شبکه ای مشتمل از سطر و ستون می باشند. در یک EPROM سلول موجود در نقظه برخورد سطر و ستون دارای دو ترانزیستور است .ترانزیستورهای فوق توسط یک لایه نازک اکسید از یکدیگر جدا شده اند. یکی از ترانزیستورها Floating Gate و دیگری Control Gate نامیده می شود. Floating gate صرفا" از طریق Control gate به سطر مرتبط است. مادامیکه لینک برقرارباشد سلول دارای مقدار یک خواهد بود. به منظور تغییر مقدار فوق به صفر به فرآیندی با نام Fowler-Nordheim tunneling نیاز خواهد بود .Tunneling به منظور تغییر محل الکترون های Floating gate استفاده می گردد.یک شارژ الکتریکی بین 10 تا 13 ولت به floating gate داده می شود.شارژ از ستون شروع و پس از ورود به floating gate در ground تخلیه خواهد گردید. شارژ فوق باعث می گردد که ترانزیستور floating gate مشابه یک "پخش کننده الکترون " رفتار نماید . الکترون های مازاد فشرده شده و در سمت دیگر لایه اکسید به دام افتاد و یک شارژ منفی را باعث می گردند. الکترون های شارژ شده منفی ، بعنوان یک صفحه عایق بین control gate و floating gate رفتار می نمایند.دستگاه خاصی با نام Cell sensor سطح شارژ پاس داده شده به floating gate را مونیتور خواهد کرد. در صورتیکه جریان گیت بیشتر از 50 درصد شارژ باشد در اینصورت مقدار "یک" را دارا خواهد بود.زمانیکه شارژ پاس داده شده از 50 درصد آستانه عدول نموده مقدار به "صفر" تغییر پیدا خواهد کرد.یک تراشه EPROM دارای گیت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار یک را دارا است.به منظور باز نویسی یک EPROM می بایست در ابتدا محتویات آن پاک گردد. برای پاک نمودن می بایست یک سطح از انرژی زیاد را به منظور شکستن الکترون های منفی Floating gate استفاده کرد.در یک EPROM استاندارد ،عملیات فوق از طریق اشعه ماوراء بنفش با فرکانس 253/7 انحام می گردد.فرآیند حذف در EPROM انتخابی نبوده و تمام محتویات آن حذف خواهد شد. برای حذف یک EPROM می بایست آن را از محلی که نصب شده است جدا کرده و به مدت چند دقیقه زیر اشعه ماوراء بنفش دستگاه پاک کننده EPROM قرار داد.
حافظه های EEPROM و Flash Memory :با اینکه حافظه ای EPROM یک موفقیت مناسب نسبت به حافظه های PROM از بعد استفاده مجدد می باشند ولی کماکن نیازمند بکارگیری تجهیزات خاص و دنبال نمودن فرآیندهای خسته کننده به منظور حذف و نصب مجدد آنان در هر زمانی است که به یک شارژ نیاز باشد. در ضمن، فرآیند اعمال تغییرات در یک حافظه EPROM نمی تواند همزمان با نیاز و بصورت تصاعدی صورت پذیرد و در ابتدا می بایست تمام محتویات را پاک نمود.حافظه های Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)EEOPROM) پاسخی مناسب به نیازهای موجود است .


صفحه کلید :
صفحه کلید، متداولترین وسیله ورود اطلاعات در کامپیوتر است .
صفحه کلید شامل مجموعه ای از سوییچ ها است که به یک ریزپردازنده متصل می گردند. ریزپردازنده وضعیت هر سوئیچ را هماهنگ و واکنش لازم در
خصوص تغییر وضعیت یک سوئیچ را از خود نشان خواهد داد.
انواع صفحه کلید:

صفحه کلیدها از بدو استفاده در کامپیوتر، تاکنون کمتر دستخوش تغییراتی شده اند. اغلب تغیرات اعمال شده در رابطه با صفحه کلید، افزودن کلیدهائی خاص ، بمنظور انجام خواسته های مورد نظر است . متداولترین نوع صفحه کلیدها عبارتند از :
*صفحه کلید پیشرفته با 101 کلید
*صفحه کلید ویندوزبا 104 کلید
*صفحه کلید استاندارد اپل با 82 کلید
*صفحه کلید پیشرفته اپل با 108 کلید
کامپیوترهای laptop دارای صفحه کلیدهای مختص بخود بوده که آرایش کلیدها بر روی آنان با صفحه کلیدهای استاندارد متفاوت است . برخی از تولید کنندگان صفحه کلید، کلیدهای خاصی را نسبت به صفحه کلیدهای استاندارد اضافه نموده اند. صفحه کلید دارای چهار نوع کلید متفاوت است:
1-کلیدهای مربوط به تایپ
2-کلیدهای مربوط به بخش اعداد (Numeric keypad)
3-کلیدهای مربوط به توابع ( عملیات ) خاص
4-کلیدهای کنترلی
کلیدهای تایپ بخشی از صفحه کلید را شامل می گردنند که بکمک آنها می توان حروف الفبائی را تایپ نمود. آرایش کلیدهای فوق بر روی صفحه کلید مشابه دستگاههای تایپ است . همزمان با گسترش استفاده از کامپیوتر در بخش های تجاری ضرورت وجود کلیدهای خاص عددی برای بهبود سرعت ورود اطلاعات نیز احساس گردید، بدین منظور
Numeric keypad در صفحه کلیدها مورد استفاده قرار گرفت . با توجه به اینکه حجم بالائی از اطلاعات بصورت عدد می باشند ، یک مجموعه با 17 کلید به صفحه کلید اضافه گردید. آرایش کلیدهای فوق بر روی صفحه کلید مشابه اغلب ماشین های حساب است . در سال 1986 شرکت IBM صفحه کلید اولیه خود را تغییر و کلیدهای عملیاتی و کنترلی را به آن اضافه کرد. کلیدهای عملیاتی بصورت یک سطر و در بالاترین قسمت صفحه کلید قرار می گیرند. با استفاده از نرم افزارهای کاربردی و یا سیستم عامل می توان به هر یک از کلیدهای عملیاتی مسئولیتی را واگذار نمود. کلیدهای کنترلی باعث کنترل مکان نما (Cursor) و صفحه نمایشگر می باشند. در این راستا از چهار کلید ( با فرمت معکوس حرف T ) بین بخش مربوط به کلیدهای مختص تایپ و بخش عددی صفحه کلید استفاده شده است. با استفاده از کلیدهای فوق کاربران قادر به حرکت مکان نما بر روی صفحه نمایشگر خواهند بود. در اغلب نرم افزارها با استفاده از کلیدهای کنترلی کاربران قادر به پرش هائی با گام های بلند نیز خواهند بود. این کلیدها شامل موارد زیر می باشد :
Home End Insert Delete Page Up Page Down Control (Ctrl) Alternate (Alt) Escape (Esc)
صفحه کلید ویندوز، کلیدهای اضافه ای را معرفی نمود. کلیدهای Windows یا Start و یک کلید Application نمونه هائی در این زمینه می باشند. صفحه کلیدهای " اپل " اختصاص به سیستم های مکینتاش دارد. شکل زیر یک نمونه از صفحه کلیدهای فوق را نشان می دهد:

صفحه کلید از نمای نزدیک :
پردازنده موجود در یک صفحه کلید ، بمنظور عملکرد صحیح صفحه کلید، می بایست قادر به شناخت و آگاهی از چندین موضوع باشد. مهمترین این موضوعات عبارتند از :
آگاهی از موقعیت کلید در ماتریس کلید ها ( مدار ماتریسی)

میزان جهش ( Bounce ) کلید و نحوه فیلتر نمودن آن
سرعتی که اطلاعات برای typematics ارسال می گردند.
مدارماتریسی کلید ها ، یک شبکه ازمدارات بوده و در زیرکلید ها قرار دارد.در تمام صفحه کلیدها، هر مدار در نقطه مربوط به یک کلید خاص، شکسته
می گردد.با فشردن یک کلید فاصله موجود بین مدار حذف و امکان ایجاد یک جریان ضعیف بوجود می آید. پردازنده وضعیت هر یک از کلیدها را از بعد
پیوستگی در نقطه تماس مدار مربوطه، بررسی می کند. زمانیکه تشخیص داده شد که یک مدار بسته شده ( اتصال برقرار است ) است، مقایسه بین محل کلید مورد نظر با " طرح کاراکترهای" (bitmap) موجود در حافظه ROM انجام می گیرد. طرح کاراکترها، یک چارت مقایسه ای برای پردازنده بوده تا به وی اعلام گردد، کدام کلید در مختصات X,Y در مدارماتریسی کلید ها ، قرار دارد.در صورتیکه بیش از یک کلید بصورت همزمان فعال شده باشد پردازنده بررسی خواهد کرد که آیا ترکیب کلیدهای فشرده شده دارای یک طرح کاراکتر است . مثلا" در صورت فشردن کلید a ، حرف a برای کامپیوتر ارسال می شود.در صورتیکه کلید shift را نگاهداشته و کلید a را فعال نمائیم پردازنده ترکیب فوق را با طرح کاراکترها مقایسه و حرف A را تولید خواهد کرد.

گزارش کارآموزی پورت USB و تراشه های کاربردی در 75 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب



عنوان صفحه




مقدمه................................................................................................................................1

سرآغاز..............................................................................................................................2

کاربرد راحت.....................................................................................................................4

- یک رابط برای همه دستگاهها .........................................................................4

- پیکربندی خودکار.............................................................................................4

- به دور از تنظیمات کاربر...................................................................................4

- آزاد کردن منابع سخت‌ افزاری برای وسایل جانبی ........................................4

- سادگی کابل......................................................................................................5

- Hot pluggable..............................................................................................5

- عدم احتیاج به منبع تغذیه..............................................................................5

سرعت..............................................................................................................................6

قابلیت اطمینان................................................................................................................7

قیمت پایین......................................................................................................................7

صرفه‌جویی در مصرف انرژی...........................................................................................7

قابلیت انعطاف..................................................................................................................8

پشتیبانی توسط سیستم عامل........................................................................................9

پشتیبانی وسیله جانبی..................................................................................................10

مجمع ابزار آلات USB...................................................................................................11


الف


این پورت کامل نیست....................................................................................................12

- از دید کاربران.................................................................................................12

- پشتیبانی نشدن توسط سخت افزارهای قدیمی............................................12

- محدودیت سرعت...........................................................................................13

- محدودیت فاصله.............................................................................................14

- ارتباطات نظیر به نظیر....................................................................................14

- تولیدات شکل‌دار............................................................................................14

- از دید ارتقاء دهندگان....................................................................................15

- پیچیدگی پروتکل...........................................................................................15

- پشتیبانی در سیستم عامل............................................................................15

- گیرهای سخت افزاری.....................................................................................16

- مبالغ................................................................................................................16

USB در برابر IEEE _ 1394.....................................................................................17

حداقل نیازهای کامپیوتر................................................................................................17

- کنترل کننده میزبان.......................................................................................18

- سیستم عامل..................................................................................................18

- اجزا..................................................................................................................18

- اجزای یک اتصال............................................................................................19

- تجهیزات لازم برای ارتقاء...............................................................................20

- انتخاب تراشه..................................................................................................21

اجزای یک کنترلر USB....................................................................................21

- پورت USB ....................................................................................................22



ب


- بافرهای داده USB ........................................................................................22

- CPU..............................................................................................................23

- حافظه برنامه...................................................................................................24

- حافظه داده ....................................................................................................26

- رجیسترها.......................................................................................................26

- I/O های دیگر................................................................................................26

- ویژگیهای دیگر..............................................................................................27

ساده سازی پروسه ارتقاء..............................................................................................27

- انتخاب معماری...............................................................................................27

- تراشه‌هایی که از ابتدا برای USB طراحی شده‌اند......................................28

- تراشه‌هایی بر اساس خانواده‌های آشنا.........................................................28

- تراشه‌هایی که به میکرو کنترلرهای خارجی متصل می‌گردند......................29

- مرجع خصوصیات تراشه................................................................................30

- برنامه تراشه نمونه..........................................................................................30

- انتخاب راه انداز..............................................................................................30

- ابزارهای اشکال‌زدایی.....................................................................................31

- بردهای ارتقا از فروشندگان تراشه................................................................31

- بردهای از منابع دیگر.....................................................................................32

- نیازمندیهای پروژه.........................................................................................33

نگاهی به بعضی از تراشه‌ها...........................................................................................35

- EnCore محصول شرکت سیپرس...............................................................35

- معماری CPU................................................................................................35


پ


- کنترلر USB..................................................................................................36

- EZ _ USB شرکت سیپرس........................................................................37

- معماری CPU................................................................................................37

- کنترلر USB..................................................................................................38

PCI 16C7X5 شرکت میکروچیپ ............................................................................42

- معماری............................................................................................................42

- کنترلر USB...................................................................................................42

NET 2888 شرکت نت چیپ

- کنترلر USB

USB 9603 شرکت National Semiconductor.....................................................44

- کنترلر USB...................................................................................................46

PDIUSBD 11/1 محصول فیلیپس...........................................................................46

- معماری...........................................................................................................46

- کنترلرهای USB...........................................................................................47

Strong ARM اینتل...................................................................................................47

- کلاسهای دستگاهها.......................................................................................48

- استفاده از کلاسها..........................................................................................48

- اجزای یک مربع خصوصیات کلاس................................................................49

- کلاسهای تعریف شده.....................................................................................50

- مطابقت یک دستگاه با یک کلاس ................................................................52

- وسایل جانبی استاندارد.................................................................................52

- صفحه کلید ، ماوس و دسته بازی .................................................................52



ت


- دستگاههای انبارش توده‌ای..........................................................................53
- چاپگرها.........................................................................................................55

- دوربینها و اسکنرها .......................................................................................55

- برنامه‌های صوتی............................................................................................56

- مودم‌ها...........................................................................................................57

- کاربردهای غیر استاندارد..............................................................................57

- دستگاههایی که داده‌ها را با یک سرعت کم منتقل می‌کنند......................58

- به روز رسانی دستگاههای RS _ 232..........................................................59

- دستگاههای مراکز فروش...............................................................................60

- جایگزینی دستگاههای با پورت موازی غیر استاندارد..................................61

- ارتباطهای کامپیوتر به کامپیوتر....................................................................63



ث


- پیوندهای بی‌سیم...........................................................................................63












پیشگفتار

در مدتی که به عنوان کار آموز در این شرکت فعالیت داشتم کارهای مختلفی انجام میشد که از آن جمله میتوان به نصب شبکه و سخت افزار کامپیوتر و همچنین به صورت محدود طراحی وساخت پاره ای از پروژه های الکترونیکی اشاره کرد.

اینجانب از طرف مسئول کار آموزی در قسمت سخت افزار مشغول به کار شدم. در این قسمت کارهای مختلفی انجام میشد مانند اسمبل کردن قطعات کامپیوترو تعمیرات قطعات مختلف آن و... .

هر مهندس الکترونیک باید به حد کافی با سخت افزار کامپیوتروارتباط اجزای مختلف آن با یکدیگر آشنا باشد.

ارتباط کامپیوتر با خارج از آن به خصوص با مدارات مختلف الکترونیکی یکی از مسائلی است که به شدت مورد توجه مهندسان الکترونیک و طراحان می باشد.

ارتباط کامپیوتر با دنیای خارج از طریق پورتهای آن می باشد. پورت سریال پورت موازی پورت USB و... . یکی از پورتهایی که به شدت مورد توجه قرار گرفته پورت USB می باشد من نیز از این فرصت استفاده کرده و به بررسی این پورت پرداختم گسترش این پورت به گونه ای است که حتی پرینترهای جدید و قطعات جانبی دیگر مانند ماوس و اسکنر و ... به گونه ای طراحی شده اند که به این پورت وصل می شوند در ادامه به بررسی این پورت و آی سی های جانبی آن پرداخته می شود





ü مقدمه

USB یک مدار واسطه سریع و قابل انعطاف برای اتصال دستگاهها به کامپیوتر است. همة کامپیوترهای امروزی حداقل یک جفت پورت USB داند. این پورت قابل استفاده توسط تمام ابزارهای جانبی استاندارد از جمله صفحه کلید، ماوس، دیسک‌گردانها و حتی دستگاههای تخصصی‌تر، می‌باشد. USB از ابتدا به منظور ایجاد رابطی راحت و آسان طراحی گردیده است که در آن کاربر نیاز به پیکربندیهای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری ندارد.

به طور خلاصه، USB با مدار‌های واسط قبلی بسیار متفاوت است. یک دستگاه USB قادر است که چهار نوع پاسخ دهد که به وسیلة آنها کامپیوتر، دستگاه را شناخته و آماده تبادل داده با آن می‌شود. همة دستگاهها باید بر روی کامپیوتر دارای راه‌اندازی باشند که به عنوان پلی بین برنامة کاربردی و سخت افزار USB عمل می‌کند.

برای ارتقا و ساخت یک دستگاه USB و طراحی نرم‌افرهای ارتباط با آن، شما باید اطلاعاتی دربارة چگونگی نحوة کار سیستم عامل کامپیوتر داشته باشید. همچنین باید تراشة کنترلی، کلاس و روشهای ارتقا پروژه‌تان را معین کنید.










ü سرآغاز

مطالعه در زمینه سخت افزارهای کامپیوتری معمولاً مستلزم داشتن اطلاعات قبلی در این زمینه است. هر نوآوری در این صنعت باید قابل تطبیق با پدیده‌هایی باشد که قبل از آن آمده‌اند. این مسئله هم در مورد کامپیوترها و هم در مورد وسایل جانبی آنها صدق می‌کند. حتی وسایل جانبی‌ای که به نوبة خود انقلابی را در زمینه سخت‌افزار ایجاد کرده‌اند، باید از رابطهایی استفاده کنند که کامپیوتر‌ها از آنها پشتیبانی کنند.

اما اگر امکان طراحی یک رابط وسایل جانبی را داشته باشید، چه نکات و خصوصیاتی را مد نظر قرار خواهید داد. در اینجا فهرستی از آنچه که ممکن است مورد نظر شما باشد آورده شده است:

کاربرد راحت: به گونه‌ای که نیازی به آشنایی با جزئیات نصب نخواهیم داشت.

سرعت: به گونه‌ای که رابط باعث پایین آمدن سرعت ارتباط نشود.

قابلیت اطمینان: به گونه‌ای که خطا‌ها کاهش یابد و امکان اصلاح خودکار خطا‌هایی که اتفاق می‌افتد وجود داشته باشد.

قابلیت تطبیق: به گونه‌ای که انواع مختلفی از وسایل جانبی بتوانند از این رابط استفاده کنند.

ارزانقیمت: به گونه‌ای که کاربران (و کارخانه‌هایی که از این رابط برای تولیدات خود بهره می‌برند) متحمل هزینه زیادی نشوند.

صرفه جویی در مصرف انرژی: به منظور کاهش مصرف باتری در کامپیوتر‌های قابل حمل.

شناخته شده توسط سیستم عامل‌ها: به گونه‌ای که ارتقادهندگانی که از این رابط برای ارتباط با وسیله جانبی خود استفاده می‌کنند مجبور به نوشتن راه اندازهایی نزدیک به زبان ماشین نباشند.

خبر خوب آنکه شما مجبور به ایجاد این رابط ایده‌آل نیستید چون طراحان (USB) این کار را برای شما انجام داده‌اند. طراحی USB از ابتدا بر این اساس بوده که بتواند رابطی باشد آسان، با توانایی ارتباط مؤثر با همة انواع وسایل جانبی و به دور از محدودیتهایی که در رابطهای کنونی وجود دارد.

همه کامپیوترهای جدید دارای یک جفت پورت USB هستند که به منظور ارتباط با صفحه کلید ، ماوس، اسکنر، چاپگر و یا هر نوع سخت افزار استاندارد دیگر ایجاد شده‌اند، هاب‌های ارزانقیمت موجود این امکان را فراهم می‌کند که به هر تعداد که مایل باشید وسیله جانبی USB را به این دو پورت متصل کنید.

این اهداف بزرگ USB باعث شد که ارتقادهندگان، یعنی کسانی که وسایل جانبی USB را طراحی و برنامه ریزی می‌کنند، با مشکلاتی رو به رو شوند. یک نتیجه از کاربرد راحت این رابط پیچیده شدن آن نسبت به رابطهای قدیمی‌تر بود. به علاوه کارکردن با رابطی که هنوز عمری از طراحی آن نگذشته، فقط با این دلیل که جدید است طراحان را با سختیهایی رو به رو کرد. هنگامی که USB برای اولین‌بار روی کامپیوتر‌ها قرار گرفت، ویندوز هنوز دارای راه‌انداز برای همة انواع وسایل جانبی USB متعارف، نشده بود. از طرفی آنالیز کننده‌های پروتکل و ابزار‌ةای ارتقا هنوز طراحی نشده بودند، بنابراین انتخاب USB به عنوان رابط مناسب دچار محدودیت می‌شد. مشکلاتی شبیه به این امروزه دیگر وجود ندارند و مزایای استفاده از USB در کنار متعدد شدن میکروکنترلرها و ابزارها ارتقا و تواناییهای سیستم‌های عامل افزایش یافته است. این کتاب به شما نشان خواهد داد که چگونه می‌توانید یک وسیله جانبی USB را به آسانی و سرعت و با استفاده از بهترین وسایلی که هم اکنون وجود دارد طراحی کنید و راه بیندازید.

این فصل شامل مطالبی از جمله شرح ویژگیهای از USB، مزایا و اشکالات آن، همچنین مسائلی که در طراحی و برنامه‌ریزی وسایل جانبی USB پیش می‌آید و مختصری از تاریخچه رابطها خواهد بود.




ü کاربرد راحت

بزرگترین هدف از طراحی USB، ایجاد رابطی با کاربری راحت بوده است و حاصل آن رابطی است که به علتهای زیادی استفاده از آن مقبول واقع شده است.

یک رابط برای همة دستگاهها ـ USB می‌تواند برای ارتباط با همه نوع وسیلة جانبی مورد استفاده قرار گیرد به جای داشتن کانکتور‌های مختلف و سخت‌افزارهایی که فقط یک نوع وسیله جانبی را پشتیبانی کنند، از یک رابط برای همة وسایل جانبی استفاده می‌کنیم.

پیکربندی خودکار ـ هنگامی که کاربر وسیله جانبی USB را به سیستم خود متصل می‌کند، ویندوز به طور خودکار آن را پیدا کرده و راه‌آنداز مربوط به آن را بارگذاری می‌کند. هنگامی که برای اولین بار یک وسیله را به کامپیوتر‌مان متصل می‌کنیم، ممکن است ویندوز به ما پیغام دهد که دیسکتی که شامل راه‌انداز آن دستگاه می‌باشد را درون دستگاه قرار دهیم، اما در بقیه مواقع، نصب به صورت خودکار انجام می‌شود و ما مجبور نیستم که برنامه setup را اجرا کنیم و یا کامپیوتر را برای استفاده از آن وسیله جانبی restart کنیم.

به دور از تنظیمات کاربر ـ وسایل جانبی USB امکان تنظیماتی از قبیل آدرس پورت‌ها و یا خطوط در خواست وقفه (IRQ) را به کاربر نمی‌دهند. تعداد خطوط IRQ در یک کامپیوتر محدود است و عدم اجبار به تخصیص یک خط به وسیله جانبی خاص، خود می‌تواند یک دلیل کافی برای استفاده از USB باشد.

آزادکردن منابع سخت‌افزاری برای وسایل جانبی دیگر ـ استفاده از USB این امکان را فراهم می‌کند که خطوط IRQ برای دیگر وسایل جانبی که نیاز به استفاده از آن دارند، آزاد شود. در کامپیوتر یک سری از آدرس پورت‌ها و یک خط IRQ برای رابط USB اختصاص داده می‌شود اما در عوض، هر وسیله جانبی که از رابط USB استفاده می‌کند دیگر احتیاج به منبع سخت‌افزاری اضافی نخواهد داشت. توجه کنید که، هر وسیله جانبی غیر از USB نیاز به یک آدرس پورت و معمولاً یک خط IRQ و احیاناً یک کارت توسعه دهنده دارد (به عنوان مثال برای پورت موازی)

اتصال راحت ـ برای استفاده از USB احتیاجی به بازکردن کامپیوتر برای اضافه‌کردن کارت‌های توسعه دهنده نیست. هر کامپیوتر حداقل دارای دو پورت USB است که شما می‌توانید تعداد آنها را با متصل کردن هاب‌ها پورت‌های موجود تا تعداد دلخواه افزایش دهید. هر هاب دارای تعدادی پورت برای متصل کردن وسیله جانبی و یا هاب‌های دیگر می‌باشد.

سادگی کابل ـ کانکتورهای کابل USB طوری ساخته شده‌اند که اتصال اشتباه آنها امکان نیست. کابل‌ها می‌توانند تا 5 متر طول داشته باشند و یا حتی از طریق هاب‌ها دستگاهها می‌توانند تا 30 متر از کامپیوتر فاصله بگیرند. شکل 1ـ1 کانکتورهای USB را نشان می‌دهد که در کنار کانکتور‌های پورت 232 – RS و پورت موازی دیده می‌شوند و دیده می‌شود که در مقابل آنها چقدر کوچک و ظرفیت می‌باشد. برای اطمینان از عملکرد صحیح، کابل‌ها در مرجع خصوصیات USB ویژگیهایی که باید کابل‌ها و کانکتورها داشته باشند، آمده است.

HOT pluggable ـ شما می‌توانید بدون توجه با اینکه سیستم روشن است یا خاموش، وسیله جانبی خود را هر زمان که بخواهید به سیستم خود وصل یا از آن قطع کنید با اطمینان از اینکه به کامپیوتر یا ابزار جانبی شما صدمه‌ای وارد نمی‌شود. سیستم عامل هم هنگامی که شما وسیله جانبی را وصل می‌کنید، به طور خودکار آن را پیداکرده و آماده استفاده می‌نماید.

عدم احتیاج به منبع تعذیه ( بیشتر مواقع) ـ رابط USB شامل سیمهای زمین و تغذیه نیز می‌باشد که V 5+ را از طریق کامپیوتر و یا هاب به دستگاه می‌دهند . وسایل جانبی که حداکثر به mA 500 جریان نیاز دارند ، می‌توانند از این سیم، جریان مورد نظر خود را بکشند بدون آنکه به منبع تغذیه مجزا نیاز داشته باشند. سایر وسایل جانبی باید از منبع تغذیه خارجی برای تأمین تغذیه استفاده کنند.


ü سرعت

USB سه سرعت متفاوت را برای باس پشتیبانی می‌کند؛ سرعت خیلی بالا با 480 مگابایت در هر ثانیه ، سرعت بالا با 12 مگابایت در هر ثانیه و سرعت پایین با 5/1 مگابایت در هر ثانیه . همة کامپیوتر‌ها سرعتهای پایین و بالا را پشتیبانی می‌کنند. سرعت خیلی بالا در نسخه ـ 0/2 مرجع USB اضافه شده است و به سخت‌افزار سازگار با USB نسخه 0/2 در روی مادربرد یا کارت توسعه دهنده احتیاج دارد.

این سرعتها، سرعت انتقال بیت روی باس است و نرخ انتقال داده مفید کمتر از این حد می‌باشد علاوه بر داده ، باس باید اطلاعات دیگری از قبیل بیت‌های وضعیت ، کنترل و سیگنال‌های بررسی خطا را نیز عبور دهد. به علاوه ممکن است چندین وسیلة جانبی از یک باس مشترک استفاده کنند. ماکزیمم نرخ تئوری برای انتقال سیگنال حدود 53 مگابایت در هر ثانیه برای سرعت خیلی بالا و حدود 2/1 مگابایت در هر ثانیه برای سرعت بالا و 800 بایت در هر ثانیه برای سرعت پایین است.

حال چرا سه سرعت؟ سرعت پایین به دو هدف ایجاد شد. وسایل جانبی با سرعت پایین معمولاً می‌توانند خیلی ارزانتر عرضه شوند و از طرفی برای ماوس و وسایلی که احتیاج به کابل‌های قابل انعطاف دارند کابل‌های سرعت پایین می‌توانند خیلی قابل انعطافتر ساخته شوند به این دلیل که احتیاج به شیلد کردن زیاد نخواهند داشت.

سرعت بالا نزدیک و قابل انطباق با سرعت پورت‌های سریال و موازی است و می‌تواند به جای آنها قرار گیرد.

بعد از نسخه 0/1 USB معلوم شد که رابطی، با سرعت بیشتر می‌تواند مفید باشد. تحقیقات نشان داد که افزایش سرعت تا 40 برابر امکان پذیر است به طوری که اساس رابط همانند رابطهای سرعتهای پایین و بالا باقی بماند و به این ترتیب سرعت خیلی بالا در USB نسخه 0/2 اضافه شد.


ü قابلیت اطمینان

قابل اطمینان بودن USB به خاطر نوع طراحی سخت‌افزار و همچنین پروتکل انتقال داده می‌باشد. ویژگیهای سخت‌افزاری لازم برای راه‌اندازها و گیرنده‌ها و کابل‌های USB، بیشتر نویزهایی را که می‌تواند باعث ایجاد خطا شود حذف می‌کند. همچنین، پروتکال USB این امکان را فراهم می‌کند که خطاهای احتمالی را تشخیص داده و از فرستنده خواسته شود که داده را دوباره بفرستد. این تشخیص و پیغام و انتقال مجدد داده‌ها توسط سخت‌افزار انجام می‌شود و احتیاج به برنامه نویسی توسط کاربر ندارد.











ü قیمت پایین

در حالی که USB پیچیده‌تر از رابطهای قبلی است، ولی تجهیزات و کابل‌های آن، ارزانقیمت هستند. دستگاهی که از رابط USB استفاده می‌کند از نظر قیمت برابر یا ارزانتر از دستگاههایی است که از رابطهای قدیمی‌تر استفاده می‌کنند. برای وسایل جانبی خیلی ارزان، انتخاب سرعت پایین باعث می‌شود که احتیاج به سخت‌افزارهای دقیق نداشته و به این ترتیب قیمت بیش از پیش کاهش می‌یابد.






انتخاب تراشه

پس از اینکه تصمیم گرفتید از USB در پروژة خود استفاده کنید، بهترین خبر آن است که تراشه‌های مختلفی وجود دارند که می‌توانید از آنها در دستگاهتان بهره ببرید.

انتخاب یک تراشه مناسب به کارآیی، قیمت، دسترسی و راحتی ارتقا آن مربوط می‌باشد. اما راحتی ارتقا به مسائلی چون دسترسی و کیفیت ابزارهای ارتقا، راه‌‌اندازهای دستگاه میزبان، کدهای نمونه و مهارت داشتن در ساختار و دستورات و زبان برنامه نویسی آن وابسته است.







ü اجزای یک کنترلر USB

پیچیدگی پروتکل USB به معنای آن است که وسایل جانبی USB باید از قابلیتهای زیادی برخوردار باشند. کنترلر وسایل جانبی باید چگونگی تشخیص و پاسخ به رویدادهای پورت USB را بدانند وراهی را برای ذخیره داده‌هایی که می‌خواهد فرستاده یا گرفته شود ایجاد کنند.

تراشه‌های کنترلی بر اساس میزان برنامه‌ای که برای ارتباط USB نیاز دارند، متفاوتند. برخی از آنها برنامة کوتاهی برای دسترسی به مجموعه رجیسترها به منظور ذخیره و دریافت داده‌های USB دارند. اما برخی دیگر برای انجام کارهای بیشتر، از جمله رهبری فرستادن توضیح دهنده‌ها به میزبان، تنظیم بیت data-toggle و اطمینان از فرستاده شدن پاکت تأیید متقابل مناسب به کد برنامه نیاز دارند.

بعضی از تراشه‌ها دارای یک CPU در خود تراشه هستند، در حالی که برخی دیگر باید با یک CPU خارجی در ارتباط قرار گیرند. همه کنترلرهای USB یک یا چند پورت USB دارند. کنترلری با CPU درونی همچنین دارای حافظه داده و برنامه یا واسطی به حافظه‌های خارجی است.

همه کنترلرها از هر چهار نوع انتقال پشتیبانی نمی‌کنند و کنترلرهای مختلف، سرعتهای باس متفاوتی دارند. بیشتر تراشه‌ها از اندپوینت‌هایی کمتر از حداکثر تعداد مجاز پشتیبانی می‌کنند (یک اندپوینت‌ کنترلی و 30 اندپوینت دیگر)



پورت USB

وسیلة جانبی USB قاعدتاً باید یک پورت USB و مداری برای ارتباط با میزبان داشته باشد. فرستنده ـ گیرنده USB واسط سخت افزاری با باس ایجاد می‌کند. مدارهایی که با فرستنده ـ گیرنده ارتباط برقرار می‌کنند دارای نام عمومی، موتور واسط سریال (SIE) هستند. SIE فرستادن و دریافت داده‌های تر نزکشن را به عهده دارد. این موتور داده‌های رسیده را ترجمه می‌کند و فقط داده‌هایی را که برایش در دسترسی قرار گرفته‌اند می‌فرستد و داده‌هایی را که رسیده‌اند ذخیره می‌نماید. یک SIE عمومی باید همه کارهای زیر را انجام دهد:

تشخیص ورود یک پاکت

فرستادن پاکتها

تشخیص و تولید، سینگال‌های شروع پاکت، انتهای پاکت، ریست، بازگشت

رمز گذاری کردن و از رمز خارج کردن داده‌ها به قالب دبندی‌ای که باس دارد (NRZI با بیت استاف)

بررسی و تولید مقادیر CRC

تشخیص و ایجاد شماره مشخصه‌های پاکت

تبدیل بین داده‌های سریال USB و داده‌هایس موازی رجیستر‌ها و حافظه

ایجاد چنین قابلیتهایی احتیاج به 2500 گیت دارد.



بافر‌های داده USB

کنترلر USB، باید بافرهایی برای ذخیره داده‌هایی که دریافت می‌کند یا داده‌هایی که آماده فرستادن روس باس هستند، داشته باشد. بعضی از تراشه‌ها مانند NET2888 محصول NetChip، از رجیسترها به عنوان بافر استفاده می‌کنند. در حالی که برخی دیگر، از جمله EZ- USB شرکت سیپرس از بخشی از حافظه داده به عنوان بافر بهره می‌برند.

رجیستر‌هایی که داده‌های رسیده یا منتقل شده را نگهداری می‌کنند، عموماً دارای ساختار FIFO (اولین ورودی، اولین خروجی) هستند. در هر خواندن از یک FIFO، بایتی که بیشتر از همه در حافظه بوده است بازگردانده می‌شود. با هر نوشتن به روی FIFO، بایت بعد از همه بایت‌هایی که در FIFO وجود دارند ذخیره می‌شود. یک اشاره‌گر داخلی با افزایش خودکار در هنگام خواندن و نوشتن FIFO، محلی را که داده بعدی در آن قرار دارد نشان می‌دهد.

در تراشه‌های دیگر، مثل سری enCore شرکت سیپرس، بافرهای USB در حافظه داده جاسازی شده‌اند و برنامه تراشه هر موقعیت را برای نوشتن یا خواندن از آن انتخاب می‌کند و اشاره‌گری که به طور خودکار افزایش یابد تا محل دادة بعدی را مشخص کند، وجود ندارد. بایت‌های درون بافر فرستنده USB از پایین‌ترین آدرس به بالاترین آدرس نوشته می‌شوند و بایت‌های بافر دریافت به ترتیب رسیدن، از پایین‌ترین آدرس به بالاترین آدرس ذخیره می‌گردند. این بافرها ساختار FIFO ندارند ولی گاهی با این نام خوانده می‌شوند.

برای ایجاد انتقالهای سریعتر، بعضی از تراشه‌ها دو بافر دارند و قادرند دو مجموعه کامل داده در هر جهت را ذخیره کنند. در حالی که یک بلاک داده انتقال می‌یابد، برنامه تراشه می‌تواند بلاک داده بعدی را به بافر دیگر بنویسد. به طوری که این بلاک تا وقتی که بلاک اول فرستاده می‌شود آماده انتقال می‌گردد. در جهت دریافت نیز، بافر اضافی ما را قادر می‌سازد قبل از کامل شدن پردازش داده بر روی ترنزکشن قبلی توسط برنامه تراشه، ترنزکشن بعدی دریافت شود. سخت افزار به صورت خودکار بین این دو بافر سوئیچ می‌کند.


CPU

واحد پردازش مرکزی (CPU) یک تراشه کنترلی USB، با اجرای دستورات کدهایی که در تراشه ذخیره شده است فعالیتهای تراشه را کنترل می‌کند. هر CPU از مجموعه دستوراتی پشتیبانی می‌کند که شامل دستورات زبان ماشین برای انقال داده، انجام عملوندهای منطقی، و پرشهای برنامه می‌باشند. این مجموعه دستورات همچنین CPU را قادر می‌سازد که با SIE ارتباط برقرار کند. CPU ممکن است ساختاری بر اساس یک میکروکنترلر عمومی مانند 8051 داشته باشد یا اینکه فقط به صورت ویژه برای استفاده در دستگاههای USB طراحی شده باشد.

تراشه‌هایی که CPU ندارند ممکن است مجموعه دستوراتی وابسته به ارتباطهای USB داشته باشند یا فقط از یک سری رجیستر برای ذخیره داده‌های USB و اطلاعات پیکربندی استفاده کنند. این تراشه‌ها مسیری را برای اضافه‌کردن قابلیتهای USB به هر میکروکنترلر خارجی ایجاد می‌کنند.


حافظه برنامه

حافظه برنامه کدهایی را که CPU اجرا می‌کند نگهداری می‌کند. این حافظه ممکن است روی تراشه CPU یا تراشه‌ای مجزا باشد.

حافظه برنامه ممکن است از هر نوع حافظه‌ای استفاده کند: Fash EPROM, EEPROM, EPROM, ROM یا RAM همه این حافظه‌ها بجز RAM (بدون باتری)، همیشگی هستند. آنها داده‌های نوشته شده را به صورت دائن نگهداری می‌کنند. مقدار این حافظه‌های برنامه ممکن است حدود کیلوبایت یا بیشتر باشد. اما تراشه‌هایی که از حافظه‌های خارجی استفاده می‌‌کنند امکان دارد محدوده‌ای در حدد مگا بایت را نیز پشتیبانی کنند.

نام دیگر کدهای ذخیره شده در حافظه برنامه، برنامة تراشه است، که مشخص می‌کند حافظه از نوع همیشگی بوده و مانند RAM نمی‌توان به راحتی آنها را ویرایش کرد و دوباره بر روی دیسک ذخیره نمود.

ROM (حافظه فقط خواندنی) باید در کارخانه برنامه نویسی شود و قابل پاک کردن نیست. این حافظه فقط برای تولید انبوه کاربرد دارد.

EPROM (ROM قابل برنامه‌ریزی و پاک شدن) قابل برنامه ریزی توسط کاربر است. بسیاری از تراشه‌ها سخت افزار و نرم افزار برنام نویسی ارازان دارند. برای پاک کردن EPROM تراشه را در پاک کننده EPROM قرار می‌دهید، در این دستگاه مدارهای تراشه زیر تابش اشعه ماورای بنفش قرار می‌گیرند پاک شدن حدود 10 تا 30 دقیقه خواهد کشید. سپس تراشه آماده خواهد بود تا دوباره برنامه ریزی شود. در اطلاعات فنی این تراشه‌ها به ندرت به تعداد دفعات ممکن پاک شدن اشاره می‌شود‌، اما این مقدار حدوداً 100 می‌باشد.

OTP PROM ها ارزانتر هستند. ساختار آنها شبیه به EPROM ها می‌باشد و مانند آنها برنامه ریزی می‌شوند تفاوتشان این است که این تراشه‌ها پنجره‌های کوارتز برای پاک کردن ندارند. این حافظه بیشتر در محصولات نهایی استفاده می‌شوند. بسیاری از CPU ها هر دو نوع حافظه EPROM و OTP PROM را دارا هستند.

Flash EPROM ها حافظه‌هایی با تکنولوژی جدید هستند که قابل پاک شدن به طریقه الکتریکی می‌باشند و احتیاج به اشعه ماورای بنفش ندارند و معمولاً به ولتاژ برنامه ریزی خاص مورد نیاز برخی از EPROMها احتیاج ندارند. Flash EPROM های موجود قادرند حدود 000/100 بار پاک شده و دوباره برنامه‌ریزی شوند.

EEPROM (PROM های قابل پاک شدن به طریقه الکتریکی) نیز به ماورای بنفش و ولتاژ ویژه برنامه ریزی که EEPROM ها نیاز دارند، احتیاج ندارد. EEPROMها زمان دسترسی طولانیتری نسبت به Flash EPROMها دارند. EEPROM ها با هر دو مدار واسط موازی که توسط EPROMها و Flash EPROMها استفاده می‌شود و واسط سریال که در میکرووایر، I2C و SPI کاربرد دارد. مورد استفاده قرار می‌گیرد. EEPROMهای سریال برای ذخیره مقدار دادة کمی که گهگاه تغییر می‌یابند از جمله داده‌های پیکربندی شماره مشخصه‌های محصول و فروشنده مناسب است. EEPROM های موجود حدود 10 میلیون با رمی‌توانند پاک شده و دوباره برنامه ریزی شوند.

RAM ( حاقظه با دسترسی تصادفی) می‌توانند به صورت نامحدود پاک و نوشته شود، اما داده‌ها پس از خاموش شدن تراشه از دست می‌روند. براین اساس برای استفاده از RAM باید در هر بار بالا آمدن، کدها از کامپیوتر به تراشه بارگذاری شود. EZ- USB شرکت سیپرس برای ذخیره کدهای بنامه از RAM استفاده می‌کند و سخت‌افزار ویژه و راه‌اندازی دارد که در هنگام اتصال تراشه، برنامه را در آن بارگذاری می‌نماید. همة CPU ها می‌توانند از حافظة برنامه RAM با پشتیبانی باتری به منظور دخیره کدهای برنامه خود استفاده کنند. زمان دسترسی به RAM زیاد است.