مقدمة عن عمارة الحاسب الآلي :
يوجد في هندسة الحاسوب منصة دراسية تعرف باسم معمارية الحاسوب، وتعتبر معمارية الحاسوب هي عبارة عن تصميم وبنية العمليات الوظيفية الخاصة بنظام الحاسوب، كما ان معمارية الحاسوب تعتبر هي البصمة الوظيفية لكل متطلبات وتصميم وايضا تطبيق اجزاء من الحاسوب المختلفة، حيث انه يركز على بعض الاسس عن طريق انجاز وحدة المعالجة المركزية داخليا لكل المهام وأيضا لكيفية تواصلها مع عناوين الذاكرة، داخل ذاكرة الحاسوب وأيضا المعرفة العلمية تحت تنظيم الحاسوب.
عمارة المعالج (processor Architecture ) وكيف يعمل؟
البنية الأساسية للمعالج :
يتولى المعالج في الحاسب الأدوار التي يلعبها كلا من القلب والتابض والعقل المفكر في الجسم البشري .
بالنظر الى الشكل نجد الوحدات الآتية ضمن مكونات المعالج :
١- وحدة الحساب والمنطق : وتقوم هذه الوحدة بتنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية على الأعداد المدخلة اليها .
٢- وحدة المسجلات : يحتوي المعالج على مجموعة من المسجلات ذات الاستخدام العام لحفظ البيانات الأولية قبل تنفيذ العمليات عليها وفي نفس الوقت توجد مجموعة من المسجلات للإستخدام الخاص ، مثل : مسجل التعليمات (Instruction Register) مسجل الأعلام او الإشارات وغيرها .
٣- وحدة التحكم : هي التي تتحكم في عمل المعالج بحسب ماتمليه تعليمات البرنامج وتتكون من مجموعة من الوحدات التي تؤدي وظائف محددة كما يأتي : –
- عداد البرنامج : يحتوي على عنوان التعليمة التالية المفترض تنفيذها بعد استكمال تنفيد التعليمة الحالية
- مسجل التعليمات : يحتفظ فيه بتعليمة البرنامج التي هي تحت التنفيذ
٤-وحدة إدارة الذاكرة :
- التحكم في اتجاه حركة البيانات من وإلى الذاكرة
- توفير قنوات الاتصال بالذاكرة وتشمل (مسار العنوان) و ( مسار البيانات)
- توجيه المعالج إلى عنوان الذاكرة التي توجد بها التعليمة المطلوب تنفيذها
- توجيه المعالج إلى عنوان الذاكرة التي توجد بها البيانات المطلوب معالجتها
٥- وحدات اخرى (لاتظهر في الشكل) تشمل مصدر للنبضات (Clock) وحدة إدارة منافذ الادخال والاخراج ، وغيرها من الدوائر المساندة.
كيف يعمل المعالج؟
لكي يقوم الحاسب بتنفيذ مهمه عليه أولاً تنفيذ سلسله من التعليمات ولكن تقع هذه المسؤوليه على المعالج بالحاسب لكي يقوم بتنفيذها ولكي يقوم المعالج بما هوا مطلوب منه لابد من ان توضع التعليمات في صوره يمكن له ان يفهمها ويتعامل معها وتعرف اللغه التي يتعامل معها بلغة الآله(machine language)
وتنحصر العمليات التي ينفذها المعالج لإتمام المهام المطلوبة اربع عمليات أساسيه وهي
١تحميل التعليمة:وفي هذه العمليه يقوم عداد البرنامج (program Counter) بتوجيه وحدة إدارة الذاكرة الى عنوان التعليمة ليتم تحميلها وحفظها في مسجل التعليمات (Instruction Register) وبعدها مباشرة يقوم العداد بالانتقال تلقائياً لعنوان التعليمة الآتية ليكون جاهز بمجرد الانتهاء من تنفيذ التعليمة الحالية. ٢تحليل التعليمة:تقوم وحدة تحليل التعليمات(Instruction Decoding) بتحليل التعليمة الموجودة في مسجل التعليمات ويتم تحديد متطلباتها.
٣تحليل البيانات: هذه العمليه تتم عن طريق وحدة إدارة الذاكرة التي توجه المعالج الي العنوان المناسب لتحميل البيانات فيتم تحميلها وحفظها في احد المسجلات. ٤تنفيذ التعليمة: تقوم وحدة الحساب والمنطق(ALU)بتنفيذ العمليات الحسابيه او المنطقيه على البيانات الموجودة في المسجلات بحسب ما تتطلبه التعليمة التي تم تحليلها.
٥_اخراج او كتابة النتيجه:ويتم ذلك تحت إشراف وحدة إدارة الذاكرة التي تتحكم في اتجاه حركة البيانات من المعالج الى الذاكرة
وبهذا يكون قد يكون أتم المعالج تنفيذ تعليمة واحدة.
المعالج الدقيق (Microprocessor ):
ماهو المعالج الدقيق؟
رأينا في شكل (۵-۲ ) المكونات الأساسية المبسطة للمعالج، وبالطبع فإنه لتصنيع معالجات أكثر قوة فإن المكونات الداخلية
اللمعالج ستكون أكثر تعقيدا، وفي الماضي كان يتم بناء الدوائر الإلكترونية المعقدة باستخدام قطع إلكترونية ذات وظائف مختلفة ،
ويتم تركيبها وتثبيتها على لوحات إلكترونية، وقد يتطلب الأمر أكثر من لوحة إلكترونية، لذا كان يتم استخدام الأسلاك والكوابل
التوصيل بين اللوحات الإلكترونية، وبسبب ذلك فإن الحاسبات القديمة التي بنيت قبل ستين عاما) كانت ضخمة الحجم بحيث
كان الواحد منها يشغل مساحة قاعة اجتماعات كبيرة
وقد كان هاجس العلماء في ذلك الوقت هو كيف يمكن تقليص حجم الدوائر الإلكترونية وتقليص تكلفة الأجهزة الإلكترونية بحيت
تكون في متناول استخدام الناس وقد كان مفتاح الحل لهذه المشكلة هو اختراع الدائرة المتكاملة منتصف القرن الماضي، وفي هذه الدائرة أمكن تصنيع دائرة إلكترونية مكونة من عدة قطع على شريحة واحدة من السليكون
وحينئذ كانت الدائرة الإلكترونية التي تم تصنيعها مبسطة ومحدودة الوظائف، ولكن
ذلك الاختراع كان إيذانا ومدخلا لجهود مكثفة متوالية لبناء دوائر إلكترونية أكثر
تعقيدا وعلى شريحة واحدة من السليكون
إذن فإن المعالج الدقيق (الميكروبر سسر) هو “دائرة متكاملة تجمع في داخلها
الدوائر الإلكترونية التي تدخل في بنية المعالج في الحاسب، ويتم بناء هذه الدوائر
نفس الوقت وعلى شريحة واحدة من السليكون”،
التطور في بنية المعالج الدقيق (Microprocessor ):
التطور في بنية الميكروبرسسر من بنية 4 بتات إلى بنية 64 بتة:
- 1- أبسط نوع من الميكروبرسسر هو النوع البدائي المعروف بالمعالج ( 4004) الذي أنتجته شركة إنتل وكانت سعة كل مسجل 4 بتات فقط .
2- تم تطويرها لمعالج سعته 8 بتات
3- ثم تبع ذلك تصنيع المعالجات ذات البنية 16 بتة
4- ثم تبع ذلك تصنيع المعالجات ذات بنية 32 بتة 5- وحاليا ً فإن المعالجات الحديثة جميعا ذات بنية 64 بت
- وحدة تحليل التعليمات : تكون عادة على شكل رموز ثنائية
التطور في تقنية المعالج الدقيق (الميكروبرسسر) :
١: التطور في تقنية تصنيع أشباه الموصلات (Semiconductor Manufacturing Processes) ويعني هذا المحور التطور في تقنية تصنيع القطع الإلكترونية بهدف تقليص حجم هذه القطع بما يمكن من وضع عدد أكبر منها في مساحة محددة من السليكون.
٢: تطوير الدوائر الإلكترونية بحيث يمكنها العمل باستخدام فرق جهد أقل فقبل أربعين سنة كانت الميكروبرسسرات تحتاج إلى مصدر للطاقة ذي فرق جهد قدره (5) فولت،أما الأجيال الحديثة من المعالجات فتعمل تحت فرق جهد يتراوح ما بين (0.8) إلى (1.4) فولت،وهذا يعني تحقيق خفض كبير في استهلاك الطاقة في عمل الدائرة الإلكترونية الواحدة، وبالتالي يمكن زيادة عدد هذه الدوائر في شريحة المعالج دون تجاوز الحدود القصوى للحرارة المتولدة منها.
٣: يتم تصميم الميكروبرسسرات الحديثة بحيث تتضمن في بنيتها الداخلية دوائر مساندة متعددة كانت في الماضي تصنع في قطع منفصلة عن المعالج. فهي تحتوي على عدة وحدات عاملة (core) ،وعلى ذاكرة مخبئة سريعة (كاش)
(Cache)وهي عبارة عن نوع من أنواع الذاكرة، مدمجة مع المعالج تقوم بالاحتفاظ مؤقتا بالبيانات التي يحتاجها
المعالج أثناء عمله مما يزيد من سرعة أدائه، ووحدات خاصة للعمليات الحسابية، ووحدات خاصة للتعامل مع
الرسومات، وغيرها من الدوائر. فالكثير من العمليات التي كان يتم تنفيذها بواسطة البرمجيات(software)
في الأجيال السابقة من المعالجات، أصبح يجري تنفيذها من قبل دوائر إلكترونية خاصة مما يضاعف من سرعة
تنفيذ هذه العمليات أضعافا مضاعفة
٤: زيادة سرعة النبضات (clock speed) التي تتحكم في تشغيل المعالج ،ففي حين كان المعالج (4004) يعمل بسرعة(740) كيلوهرتز، فإن المعالجات الحديثة تعمل وفق نبضات تصل سرعاتها إلى (3.8) جيجاهرتز ،أي أن سرعات المعالج زادت بأكثر من (5000) ضعفًا.
أنواع المعالج الدقيق :
قد يظن المرء أن الحاسبات هي الأجهزة الوحيدة التي تستخدم الميكروبرسسر، ولكن حقيقة الأمر أن الميكروپرسسر يدخل
في عمارة معظم الأجهزة الذكية إن لم يكن جميعها. ففي التطبيقات المدنية يجده في الهواتف الذكية (Smartphones ) ،
كما يجده أيضا في نظم التحكم ونظم الملاحة في مختلف وسائل المواصلات الحديثة من سيارات وطائرات وسفن، وفي
الروبوتات الصناعية، وفي الأجهزة الطبية، وفي نظم التحكم في المصاعد، وفي الأجهزة المنزلية مثل التلفزيونات الرقمية
وأجهزة الألعاب الرقمية (Game Boxes)، وأفران الميكروويف، وفي الكثير من الأجهزة المتطورة الأخرى.
أما في التطبيقات العسكرية فإن الميكروبرسسر يدخل في تصميم جميع الأسلحة الحديثة، مثل: الرادارات، والقنابل
الذكية، والصواريخ الموجهة، والطائرات بدون طيار، والأقمار الصناعية، ونظم التحكم والملاحة في العربات العسكرية من
دبابات ومدرعات، وغيرها من التطبيقات.
وقد تجد الكثير من الناس على معرفة ودراية بالمعالجات المستخدمة
في الحاسبات الشخصية أو المحمولة مثل: (Pentium)، أو (Celeron)،
أو (Core i5)، ولكن القليل من الناس يعرف أنواع المعالجات المستخدمة
في الأجهزة الذكية الأخرى. وبشكل عام فإن المعالجات المستخدمة في
الأجهزة الذكية (المذكورة أعلاه) هي معالجات من أنواع خاصة، وذات
تصميم خاص يتناسب مع مجال التطبيق للجهاز.
فعلى سبيل المثال فإن معظم المعالجات في الهواتف الذكية هي من فئة خاصة
من المعالجات يعرف باسم: ( Reduce Instruction Set Computing Processor ) ،
(RISC) . ويندرج تحت هذه الفئة أنواع متعددة تقوم بتصميمها وتصنيعها
شركات مختلفة، مثل:|
و المعالج (A12) والذي قامت شركة أبل بتصميمه وتقوم شركة
سامسونج بتصنيعه، ويدخل في تركيب الأجهزة الذكية من شركة
أبل، مثل: ( iPhone
iPad ).
و المعالج (Krait) والذي تقوم شركة (Qualcomm) بتصنيعه،
ويدخل في صناعة الهواتف الذكية من شركة سامسونج وشركة سوني.
والحديث عن مختلف أنواع المعالجات المستخدمة في الأجهزة الذكية
الأخرى سيكون طويلا ومتشعبا. لذا يكفي القول أن جهود تطوير تطبيقات
المعالجات وجهود تصنيعها ضخمة جدا، وهي مجال مهم تتنافس فيه الأمم
المتقدمة علمنيا وتقنيا.
أجيال المعالج الدقيق :
تعد شركتا إنتل ( Intel ) و ( ( Advanced Micro Devices ( AMD ) أكبر منتجين للميكروبرسسرات المستخدمة في الحاسبات . وتسيطر شركة ( إنتل ) على ما يقرب من ( 80 % ) من السوق العالمي لهذه المعالجات ، في حين تبلغ حصة شركة ( AMD ) عشرين في المئة الباقية .
وكما رأينا في الأقسام السابقة فإن تقنية تصميم وتصنيع المعالجات شهدت تطورات واسعة على امتداد الأربعين سنة من عمر الميكروبرسسر . ويوضح جدول ( ۵ – ۲ ) بيانا مختصرا بتطور اجيال المعالجات التي تقوم شركة ( إنتل ) بتصنيعها .
ويهمنا من هذا الجدول أن نخرج بالاستنتاجات الآتية :
١- تواجد عدة أجيال للمعالجات يتم تسويقها في نفس الوقت ، مع وجود تفاوت كبير في مواصفات وقدرات المعالج من جيل لآخر . وهذا يعني أن الاسم فقط لا يكفي لتحديد مواصفات وقدرات المعالج ، بل لا بد من معرفة جيل المعالج . )
٢- أن بعض المعالجات من نفس الجيل قد تحتوي ضمن تركيبها الداخلي أعدادا مختلفة من الوحدات العاملة ( core ) . فيمكن أن يكون المعالج ( Dual Core ) ، ويمكن أن يكون ( core – 4 ) ، ويمكن أن يكون أكثر من ذلك . وعدد الوحدات العاملة عنصر مهم يحدد أداء المعالج لأن قوة أداء المعالج تتضاعف بنفس مقدار عدد الوحدات العاملة في داخله .
٣- كذلك تعمل بعض المعالجات من نفس الجيل سرعات مختلفة . ومن الواضح أنه المعالج الذي يعمل بسرعة أعلى يعطي أداء أفضل من المعالج الذي يعمل في سرعة أقل ويوضح جدول ( 5 – 3 ) بيانا مختصرا بتطور أجيال المعالجات التي قدم نه ا ر بتصنيعها . وبشكل عام تعتبر شركة ( AMD ) منافا ندّا لشركة إنتل ، وتتمتع المعالجات التي تصنعها بمواصفاد و دور بمستوى أداء يقارب ما هو موجود لدى معالجات شركة إنتل . وتمتاز معالجات شركة ( AMD ) بانخفاض تكلفتها مقارنة مع تكلفة المعالجات من شركة إنتل .
" اجيال المعالج الدقيق "
اللوحة الحاضنة و الذاكرة :
وظائف و مكونات اللوحة الحاضنة :
ان مسمى اللوحة الحاضنة او اللوحة الام (motherboard) هو اسم معبر جدا عن وظائف و مكونات هذه اللوحة في سياق عمارة الحاسب . فالمعالج بمفرده لا يمكنه تقديم الخدمات التي يتوقعها المستخدم من الحاسب . بالاضافة الى المعالج نحتاج الى وحدات للذاكرة و الى اجهزة حفظ المعلومات مثل القرص الصلب و الى منافذ (ports) للتوصيل بالاجهزة المساندة .
* اهم الوحدات الوظيفية في اللوحة الحاضنة :
⁃ قاعدة المعالج (socket) : هي قاعدة مربعة الشكل تتضمن عددا من الفتحات يساوي عدد الدبابيس في ظهر المعالج .
⁃ الدائرة المتكاملة المجمعة التي تحمل اسم (chipset 1 ) : و تسمى (northbrideg) يكون موقع هذه القطعة دائما بالقرب من المعالج و تتضمن الدوائر الالكترونية اللازمة للتوصيل بين المعالج و الذاكرة الرئيسية للحاسب .
⁃ الدائرة المتكاملة المجمعة التي تحمل اسم (chipest 2 ) و تسمى (southbridge) و تتضمن هذه القطعة الدوائر الالكترونية اللازمة للتوصيل بين المعالج و بين منافذ الادخال و الاخراج و كذلك بين بين المعالج و بين الدوائر التي تتحكم في اجهزة الحفظ (optical drive) . (HD)
⁃ قطعة الذاكرة الدائمة المنظمة لنظام الادخال / الاخراج الرئيسي البيوس (BIOS) و هذا هو البرنامج الذي يبدأ في العمل تشغيل الحاسب لاول مرة . و يتضمن تعريفات مكونات الحاسب و برنامج تحميل نظام القرص الصلب ، و نظام البيوس يكون محفوظ في ذاكرة دائمة بحيث لا يتأثر بقطع التيار الكهربائي عنه .
⁃ فتحات توصيل وحدات الذاكرة : و تكون عادة في مجموعات مزدوجة . (4) فتحات او (6) اكثر من ذلك خاصة في اللوحة الحاضنة للاستخدام في المزدوجات .
⁃ فتحات لتوصيل بطاقات التوسع : و تأتي هذه الفتحات في عدة اشكال قياسية . و الانواع السائدة حاليا هي : (AGP) (PCI) (AGP) .
⁃ منافذ الادخال و الاخراج (I/O Ports ) الموجودة على اللوحة الحاضنة و التي ستظهر في الناحية الخلفية من الصندوق .
⁃ بطارية : و هي البطاقة الخاصة بالمحافظة على البيانات في الذاكرة التي تحفظ التاريخ و الوقت فيح الة فصل الجهاز عن مصدر الكهرباء .
⁃ مقابس (مغارز) لتوصيل كوابل الطاقة المتصلة بمصدر الطاقة .
⁃ مقابس (مغارز) لتوصيل الكوابل التي تتحكم في محرك الاقراص الصلبة و محرك الاقراص الضوئية .
المعايير القياسية لمقاسات اللوحة الحاضنة:
يبلغ عدد الشركات التي تقوم بتصنيع الحاسب أو مكوناته المختلفة الآلاف من الشركات في مختلف دول العالم، و لكي تتوافق المصنوعات من الشركات المتعددة في مختلف دول العالم مع بعضها البعض كان لابد من وضع معايير قياسية دقيقة لجميع الأمور المتعلقة بمكونات الحاسب. و من هذه المعايير(Form Factor) و هو المعيار القياسي لمقاسات اللوحة الحاضنة.
أنواع و مواصفات منافذ الإدخال و الإخراج:
يحتاج الحاسب إلى مجموعة غير قليلة من منافذ الإدخال و الإخراج من أجل توصيل الحاسب بالأجهزة المساندة الخارجية مثل: الفأرة، الشاشة، الميكروفون، السماعة، الطابعة، و غيرها.
تقنيات الذاكرة :
منذ بدء اختراع الحاسب و الميكروبرسسر ظهرت انواع مختلفة من الذاكرة . و النوع السائد حاليا في الحاسبات هو الذاكرة العشوائية الديناميكية” ( DRAM )Dynamic Random Access Memory “ . و تتوفر في اللوحات الحاضنة ( Motherboard ) الحديثة مسارات خاصة لتوصيل وحدات الذاكرة ، و الانواع الشائعة الاستخدام حاليا هيا :
• وحدات الذاكرة من النوع “ ( DIMM ) Dual inline Memory Module “و هي المخصصة للوحات الحاضنة الحديثة في الحاسبات المكتبية.
• وحدات ذاكرة من النوع “ (SO-DIMM ) Small Outline Dimm “ و هي للاستخدام في الحاسبات المحمولة ( Laptop ).
• وحدات ذاكرة تحتاجها في بعض اللوحات الحاضنة القديمة ، و تعرف بإسم ( SIMM ) Single Inline Memory Module.
و تأتي وحدات الذاكرة من النوع ( DIMM ) في ثلاثة انواع فرعية : ( DDR ) . ( DDR2 ) او ( DDR3 ) .
أجهزة حفظ البيانات :
تقنيات اجهزة حفظ البيانات :
تتركز جهود تحسين اداء اجهزة حفظ البيانات وزيادة سعة الحفظ فيها وسرعة تناقل البيانات بينها وبين الذاكرة في الحاسب وتطوير تقنيات الحفظ المساند الخارجية ويمكن تلخيص اهم تقنيات اجهزة الحفظ حالياً:
١:القرص الصلب المغناطيسي(HHD)
٢:القرص الصلب الالكتروني(SSD)
٣:القرص الضوئي(optical Drive)
٤:ذاكرة الفلاش(USB Flash Drive)
٥:كروت الذاكرة(Memory Cards).
القرص الصلب المغناطيسي :
يأتي محرك القرص الصلي(HHD) في مقاسين(3,5) بوصة وهو السائد استخدامه في الحاسبات المكتبية والمقاس(2,5)وهو المستخدم بالحاسبات المحمولة ويعطي صورة للأقراص الصلبة تبين مقارنة بين المقاسين المختلفين،تستخدم تقنية التسجيل المغناطيسي لحفظ البيانات على اسطوانات متحركة اما الاقراص الصلبة الحديثة تدور الاسطوانة فيها وتعتبر سعة الحفظ فيها من اهم الخصائص وتتوفر حالياً سعة حفظ قصوى قدرها(16)تيرابات في القرص(3,5) في حين يتوفر بالمقاس (2,5) (5)تيرابات
من حيث توصيل الاقراص الصلبة بالحاسب:
١:القرص الداخلي ويتم توصيله داخل صندوق الحاسب عن طريق كابلSATA
٢:القرص الخارجي ويتم توصيله عبر منفذUSB.
القرص الصلب الإلكتروني :
ويطلق عليها(solid state drive(SSD))ويختلف عن القرص الصلب المغناطيسي بعدم وجود اجزاء متحركه فيه كما انت تقنية تسجيل البيانات هي تقنية إلكترونية وليست مغناطيسية ويلاحظ ان القرص الصلب الإلكتروني لايجوز بداخله قرص متحرك وإنما سمي بقرصاً صلباً بصورة مجازية لانه يمكن استبدال القرص الصلب المغناطيسي بالقرص الصلب الإلكتروني مباشرةً من دون تعديلات إضافية كذلك يمكن التوسع بإضافة قرص صلب إلكتروني الى الأقراص الصلبة المغناطيسية ويعتبر القرص الصلب الإلكتروني اعلى تكلفة من القرص الصلب المغناطيسي ويتميز القرص الصلب الإلكتروني بمزايا اكثر من القرص الصلب المغناطيسي ومن أهمها
١-سرعة الوصول العشوائي الي البيانات المطلوبة حيث تبلغ(٠.١)مللي ثانية بينما القرص الصلب المغناطيسي (١٢) مللي ثانية اي ان القرص الصلب الإلكتروني أسرع ب(١٢٠) مره من المغناطيسي
٢-خفت وزنه
٣-عدم إصداره اي صوت اثناء عمله.
القرص الضوئي :
ويعتمد القرص الضوئي (Optical Disc) على أشعة الليزر في تسجيل البيانات أو قراءتها. وكان بدء تطوير الأقراص الضوئية لغرض التسجيلات الصوتية وللأفلام، وكانت من النوع الذي يتم الكتابة عليه لمرة واحدة فقط ثم جرى تطوير
الأنواع التي يمكن الكتابة عليها لعدة مرات، وبذلك انتشر استخدامها في الحاسبات كتقنية للحفظ المساند. وصارت الأقراص الضوئية تستخدم بصورة واسعة في عمليات الحفظ المساند الدورية ( اليومية والأسبوعية والشهرية) والتي هي جزء من مسؤوليات إدارات تقنية المعلومات، وقد كانت عمليات الحفظ المساند تتم في السابق باستخدام الأشرطة المغناطيسية (Magnetic Tape)
من أهم مزايا الأقراص الضوئية :
هو إمكانية الحفاظ على البيانات المسجلة على القرص لفترة طويلة و الدراسات أن الأقراص الضوئية يمكن أن تدوم في حالة جيدة لمدة 200 عام، إلا أن هذه المدة لا يمكن الحصول في حالة توفر ظروف خاصة لحفظ القرص (نطاق محدد لدرجة الحرارة، والرطوبة، وكمية التلوث في الهواء وغيره) كذلك فإن عمر المادة التي تغطي سطح القرص الضوئي يقل مع كثرة الكتابة عليه، والمسح، والكتابة مرة أخرى.لذا فإنه من الناحية العملية يجب اعتبار الفترة الزمنية الآمنة لعمر البيانات على القرص في حدود 20سنة.
أنواع الأقراص الضوئية :
١: القرص المضغوط
(Compact Disc ReWritable(CD-RW))
وهذا القرص يمكن الكتابة عليه لعدة مرات
تصل إلى أكثر من (1000) مرة. وتبلغ سعة الحفظ في القرص حوالي (700) ميجابايت(۲) قرص
٢:قرص الفيديو الرقمي
(Digital Video Disc-ReWritable (DVD-RW))
وكان بدء استخدام هذا النوع من
الأقراص عام 1997، وتبلغ سعة القرص فيه (4.7) جيجابايت.ويمكن الكتابة على القرص لعدة مرات تصل إلى أكثر من (1000) مرة.
٣: قرص الفيديو الرقمي
(Digital Video Disc+ReWritable (DVD+RW)
ويلاحظ هنا وجود علامة الموجب(+) بدلا من علامة السالب (-) في النوع السابق. وهذا النوع مشابه للنوع السابق بدرجة كبيرة من حيث السعة
(4.7)جيجابايت وإمكانية الكتابة على القرص لعدة مرات. ولكن الفرق يكمن في تحسين نظام الكتابة، وإدارة الأخطاء (Error Management) بما يمكن من تحسين القدرة على البحث عن البيانات المسجلة على القرص.
٤: قرص الأشعة الزرقاء Blu-Ray Disc(BD))
وهذه تقنية جديدة للأقراص الضوئية جرى تطويرها لتكون بديلا عن قرص الفيديو الرقمي(DVD) ويسمح سطح القرص لحفظ (25)جيجابايت من البيانات حالة الكتابة على كلتا الجهتين للقرص فيمكن مضاعفة سعة الحفظ إلى (50) جيجابايت.
عمارة الحاسب المحمول :
انتشار الحاسب المحمول :
تظهر الإحصائيات أن عدد الحاسبات المحمولة التي تم بيعها وشحنها عام 2017 بلغ (161) مليون وحدة، في حين أن عدد الحاسبات المكتبية التي تم بيعها وشحنها في نفس الفترة كان (97)مليون وحدة. وهذا يعني أن عدد الحاسبات المحمولة كان أكبر من عدد الحاسبات المكتبية بنسبة (65%).
وتظهر الإحصائيات كذلك أن مبيعات الحاسب المحمول في تزايد مطرد، وهذا يعني أن السيادة في المستقبل والانتشار الأوسع سيكون للحاسبات المحمولة مقارنة بالحاسبات المكتبية. ومن هنا تبرز أهمية دراسة عمارة الحاسب المحمول بهدف تلمس اتجاهات تطور التقنية في هذه الفئات من الحاسبات.
عمارة معالج الحاسب المحمول :
من المعلوم أن قدرة الجهاز المحمول على العمل لمدة أطول على البطارية الداخلية يعتبر من المزايا المهمة التي يرغبها مستخدم الجهاز، والتي تعتبر من نقاط القوة في الجهاز، ومن المعلوم كذلك أن القطع الإلكترونية الموجودة بين اللوحة الحاضنة هي أكبر مستهلك للطافة في الحاسب، وأكثر القطع في اللوحة الحاضنة استهلاكا للطاقة هو المعالج والقطمنان الأخريتان اللتان تشكلان الدوائر المتكاملة المجمعة (Chipset) للمعالج، والمعروفتان بالاسم (Northbridge)و( Southbridge). من هذا المنطلق تبذل الشركات المنتجة للتقنية جهودا متزايدة من أجل تخفيض استهلاك الطاقة في المعالجات و القطع الإلكترونية المساندة لها. وتنتج شركتا إنتل و (AMD) أنواعا خاصة من المعالجات تتميز بافقتصادها في استهلاك الطاقة للاستخدام في الحاسبات المحمولة. والكثير من هذه المعالجات يكون رمزها مصحوبا عادة بالحرف (M) أو بالحرف (U) للدلالة على أن المعالج موجه للحاسب المحمول، ولتوفير استهلاك الطاقة يكون التطوير في عمارة المعالج وفق المحاور الآتية: وضع عدد أقل من الوحدات العاملة (Core). فنجد أن المعالج للحاسب المحمول يتضمن ( Dual-Core ) بدلا من( Quad-Core )، أو (6- Core).و تقليص حجم الذاكرة المخبئة في المعالج. فنجد مثلا أن المعالج يتضمن في بنيته الداخلية عدد (4) ميجابايت من ذاكرة الكاش بدلا من (8) ميجابايت أو أكثر و تشغيل المعالج والدوائر الأخرى على السرعة الدنيا لمولد النبضات (Clock ). و إمكانية إغلاق تشغيل بعض الوحدات الداخلية في المعالج في حالة عدم استخدامها. وهنا يجب الإشارة أنه نتيجة لأولوية خفض استهلاك الطاقة في الحاسب المحمول، فإن قدرة أداء المعالج والدوائر الأخرى تكون في العادة أقل من قدرتها في الحاسب المكتبي.
عمارة اللوحة الحاضنة للحاسب المحمول :
من الواضح للعيان ان مقاسات وحجم (Form Factor) الحاسب المحمول هي اقل بكثير من مقاسات وحجم الحاسب المكتبي . من هذا المنطلق كان من الطبيعي تطوير لوحات حاضنة باتباع مقاسات تتناسب مع مقاسات وحجم الحاسب المحمول
ومن الواضح ان تقليص مساحة اللوحة الحاضنة للحاسب المحمول سيكون على حساب تقليص قدراته وإلغاء الكثير من الخدمات التي كانت اللوحة الحاضنة تقدمها وتشمل لك :
١-تقليص سعة الذاكرة العشوائية المتاحة على اللوحة الحاضنة
٢-إلغاء فتحات التوسع
٣- تقليص انواع واعداد منافذ الادخال والاخراج (I/O ports) الى الحد الادى
٤-استخدام نوع واحد من اجهزة الحفظ الداخلية
٥-استخدام معالج اصغر وقطع إلكترونيه مساندة اصغر ( على حساب قدرة المعالج )
" عمارة الحاسب" 