Embed Size (px)
DESCRIPTION
hardware
Citation preview
א"תשע/אייר/ב"כ
1
מבוא למערכות מידע לניהול
מבוא לחומרה
המחשב
כלומר על , מחשב הוא מכונה המעבדת נתונים על פי תוכנית•
פי רצף פקודות נתון מראש
כמעט כל מכונה או מכשיר חשמלי הנמצאים בשימוש כיום •מכילים מחשב המשובץ בהם ואחראי על תפקודיהם השונים
:כדי שמכונה תיחשב מחשב עליה לקיים•
מגיבה באופן מוגדר היטב למערכת פקודות מסוימת1.
שהיא סדרת פקודות שנכתבה , יכולה לבצע באופן עצמאי תוכנית2.מראש
הגדרתו של מחשב מכסה מכשירים רבים שיכולתיהם •
, רחוקות זו מזו וההבדל העיקרי ביניהם הוא בעוצמתםמהירות פעולתם וגודל הזיכרון העומד לרשותם
3
--))HardwareHardware((חומרה חומרה . . אא
..אוסף כל הרכיבים הפיזיים במחשבאוסף כל הרכיבים הפיזיים במחשב
--))SoftwareSoftware((תוכנה תוכנה . . בב..אוסף מאורגן של תוכניות מחשב המשרתות כולן יישום מסויםאוסף מאורגן של תוכניות מחשב המשרתות כולן יישום מסוים
. . באמצעות התוכנה המחשב מספק את שירותיו למשתמשים בובאמצעות התוכנה המחשב מספק את שירותיו למשתמשים בו
--))FirmwareFirmware((קושחה קושחה . . גגאשר מאפשרת אשר מאפשרת , , התקן חומרההתקן חומרה) ) כתובה לתוךכתובה לתוך((תוכנה משובצת תוכנה משובצת
למשל למשל , , אך אינה מאפשרת שינוי בהאך אינה מאפשרת שינוי בה, , קריאה והרצה של התוכנהקריאה והרצה של התוכנה
..כתיבה או מחיקה של מידעכתיבה או מחיקה של מידע
מדידת יחידות המידעחלקי המחשב
והיא יכולה להיות ) bit(יחידת האחסון הבסיסית נקראת סיבית •
1או 0: בשני מצבים
ספרות וסימנים , אותיות: כדי לייצג את כל התווים האפשריים•יש צורך בתא זיכרון הבנוי על צירוף שמונה סיביות , מיוחדים
)byte(הנקרא בייט
צירופים שונים ומשמש כיחידת האחסון ) 28( 256בייט מכיל •
הבסיסית של המחשב
א"תשע/אייר/ב"כ
2
המרה - קוד בינארי
3, מאות 7, אלפים 7: מורכב מ 7734המספר הדצימלי •
יחידות 4 - עשרות ו
7734=7*103 + 7*102 + 3*101 + 4*100
:מורכב מ 11001המספר הבינארי •
25=1*20 + 0*21 + 0*22 + 1*23 + 1*24
ערך
דצימלי
ASCIIטבלת –קוד בינארי
באמצעות מחרוזת של סיביות מושג במחשב ייצוג בינארי של •
אותיות
?ASCIIבקוד HELLOאיך תראה המילה •
7
(LCD, CRT)מסך •
(Wireless)מקלדת •
)אלחוטי, לייזר, אופטי, מכני(עכבר •
רמקולים•
"קופסא הגדולה"ה•
). ”The “Big Box - מארז המחשב(
)Hardware(חומרה -מבנה המחשב -)Hardware(חומרה -מבנה המחשב
המשך
) bus(החוט המקשר בין הרכיבים הוא ערוץ התקשורת הפנימי
)Motherboard( לוח האם =
א"תשע/אייר/ב"כ
3
Motherboard -לוח אם
לוח האם הוא המעגל המודפס הראשי של המחשב•
כל הרכיבים החיוניים לפעולותו של המחשב מהווים חלק •או מחוברים אליו ישירות צדרך חריצי , אינטגרלי מלוח האם
ההרחבה
כונני תקליטורים ועוד, כרטיסי קול, כרטיס מסך, זיכרון, מעבד•
צורה ומהירות העברת : לכל חריץ הרחבה מאפיינים שונים כגון•
נתונים
: ללוח יש יציאות המאפשרות לחבר אליו ציוד היקפי כגון•ועוד USB, מקלדת, יציאות עכבר
כל לוח אם מבוסס על ערכת שבבים שאחראית על הגישור •בין הרכיבים השונים
זיכרון מחשב
רכיב חומרה ושיטה לאחסון וגישה ישירה לנתונים המאוחסנים •
.בכל סדר נדרש
הנתונים מסודרים בסדר פיזי מסויים והמעבר בין נקודות לא •.רציפות בו דורש זמן
זיכרון גישה אקראית מודרני מגיע בדרך כלל בצורת מעגל •משולב על כרטיסים קטנים המתחברים ללוח האם
מחשבים משתמשים בזיכרון על מנת לאחסן את הנתונים •
בכדי להאיץ את , באופן זמני, הדרושים להם תוך כדי פעולתםפעולת המחשב
כלומר מאבדים את הנתונים ברגע , רוב הזיכרונות הם נדיפים•
בו המחשב מכובה והזרם אליהם מופסק
סוגי זיכרונות מחשב
זיכרון פנימי, זיכרון ראשי•
אחסון תכניות ההפעלה של –) ROM(זיכרון לקריאה בלבד •המחשב
כתובות ונתונים , אחסון פקודות–) RAM(זיכרון גישה אקראית •)נדיף ויקר, מהיר(במהלך ביצוע תכנית במחשב
זיכרון מהיר במיוחד המשמש לאחסון –) Cache(זיכרון מטמון •
פנימי מהיר RAMבנוי כזיכרון . פקודות המיועדות לביצוע במקום
זיכרון חיצוני, זיכרון משני•
. וכל שאר הכוננים HARD DISK -ה•
.לא ניתן לעבד חומר הנמצא עליהם מבלי להעביר לזיכרון הפנימי•
CPU -מעבד
החלק המרכזי במחשב שמבצע את הפקודות המאוחסנות •.בזיכרון המחשב
פקודות אלמנטריות המורכבות מרצף של ביטים הקרוי שפת מכונה•
כל דגם של מעבד מתאפיין בסט הפקודות שלו•
בנויים על גבי שבב) מעבדים-מיקרו(המעבדים המודרנים •
:תפקידי המעבד•
הבאת הוראות מהזיכרון•
פענוח ההוראות•
הבאת נתונים מהזיכרון או מאמצעי אחסון חיצוני•
עיבוד הנתונים•
כתיבת הנתונים בחזרה לזיכרון או לאמצעי אחסון חיצוני•
א"תשע/אייר/ב"כ
4
המשך -רכיבי המעבד רכיבי המעבד
יחידת בקרה•
יחידה האחראית על שלבי הקריאה והפיענוח של פקודות•
)ALU(לוגית -יחידה אריתמטית•
יחידה זו מבצעת פעולות במספרים שלמים ופעולות לוגיות •שונות
בקר אפיק נתונים•
הוא האמצעי המקשר בין המעבד לבין ) bus(אפיק הנתונים •הזיכרון וההתקנים החיצוניים במחשב
) controller(לסנכרון התקשורת באפיק הנתונים יש צורך בבקר •המווסת ומפקח על התעבורה באפיק
יחידה זו היתה צוואר הבקבוק של המעבד בגלל שהקריאה •
והכתיבה לזיכרון היו נמוכים ממהירות המעבד
המשך -רכיבי המעבד
מספר יחידות זיכרון שהגישה אליהן ): אוגרים(רגיסטרים •
)מקומי בתוך המעבד RAMמעין (מהירה במיוחד
מציין מהי הפקודה ( program counter - אחד הרגיסטרים משמש כ•הבאה לביצוע
דוגמא לפעולת המעבד•
C - והשמת התוצאה ב A+Bחישוב : המטרה•
RAM - נמצאים ב A, B, Cתאי הזיכרון •
:צעדי הפעולה•
R1 - ל Aהעבר תוכן •
R2 - ל Bהעבר תוכן •
R2 -ל R1חבר •
C - ל R3 -העבר את התוצאה מ•
צעדי שעון הושלמה פעולת חיבור במעבד 4 -ב•
מאפייני המעבד
מהירות שעון או תדר עבודה•
בכל מעבד ישנו שבב הפולט פולסים המווסתים את קצב פעולת •המעבד
ככל שמהירות השעון גבוהה יותר כך המעבד מהיר יותר •)י פרמטרים אחרים"מהירות המעבד נמדתת גם ע(
מיליארד פולסים 3.8משמעותה 3.8GHzמהירות שעון של עד •
לשניה
)pipeline(צינור עיבוד נתונים •
שיטת תכנון מעבד בה מחולקת העבודה למספר שלבים •במקביל
IIנכתבות לזיכרון הוראה Iבזמן שתוצאות הוראה : לדוגמא•מפוענחת IIIמתבצעת והוראה
א"תשע/אייר/ב"כ
5
המשך -מאפייני המעבד
)instruction per cycle(פעולות לתקתוק שעון •
מספר הפעולות שמעבד מסוגל לבצע בתקתוק שעון•
מרכיב נוסף המשפיע על מהירות המעבד•
•MIPS – Million Instruction Per Second
המשמש בעיקר , מדד למהירותו של מעבד של מחשב•להשוואת מהירותם של מחשבים מרכזיים
מהירות רכיבי המחשב
של שבבים נמדדת) יחידת מידה לתדירות(מהירות העבודה
)Megahertzאו ) (Hz(ביחידות של הרץ
•Hz =1 סיבוב פר שנייה
•1 KHz= 1,000 Hz
•1 MHz=1,000 KHz = 1,000,000 Hz
•1 GHz (Giga)= 1,000 MHz=1,000,000 KHz = 1,000,000,000 Hz
...)'וכו, pentaאחריו , teraואז יש (•
פרמטרים נוספים המשפיעים על מהירות רכיבי המחשב
Per)(מתקבלת למחזור פעילות /כמות המידע שנשלחת•cycle
זיכרון משני, דיסקים, מהירות זיכרון•
)CPU’s(מספר המעבדים הקיימים במחשב •
ועוד•
)Moore's law(חוק מור
צפה בשנת , ממייסדי חברת אינטל, גורדון מור•
שזכתה לשם הפופולרי התחזית שלו לפי 1965
מעבדי המחשב , כי כל שנה בקירוב, "חוק מור"
.מכפילים את עוצמת החישוב שלהם
, חודש 18בהמשך תוקן החוק להכפלת עצמה תוך •
.לכל שנתיים–וכרגע
- נבואה המגשימה את עצמה: יש הרואים בחוק•
ומנסות , החברות מתחרות בניהן על מימוש החוק
.מאוד לעמוד בו
א"תשע/אייר/ב"כ
6
דיסק קשיח
כונן קשיח הוא התקן זיכרון לא נדיף המורכב מפלטות /דיסק•
קשיחות מצופות חומר מגנטי המסתובבות במהירות גבוהה
מאפשר לאחסן מידע דיגיטלי בנפח גבוה עם גישה מהירה •יחסית ואמינות גבוהה
איטי וזול משמעותית ליחידת נפח בהשוואה להתקני איחסון •נתונים אחרים שאין בהם חלקים נעים
מזמן גישה לזיכרון 10,000זמן גישה לדיסק קשיח מוערך בפי •
)RAM(פנימי
מבנה ועיקרון פעולה
, הכונן הקשיח מורכב ממשטחי אלומיניום או זכוכית בצורת דיסקה•
המצופים חומר מגנטי ומחוברים יחד לציר אחד
ומטרתה , רווח צרה החובקת את הציר-בין המשטחים מצויה טבעת•לשמור על מרחק קבוע בין המשטחים
- ראש קריאה וכתיבה לכל צד - לכל משטח צמודים ארבעה ראשים •המותקנים על זרועות
המשטחים מסתובבים יחד במהירות גבוהה, במהלך פעולת הכונן•
י "ראשי הקריאה כתיבה הם התקנים היוצרים שדה מגנטי נשלט וע•כך משנים את מצב המיגנוט של הדיסקית וכך מאחסנים או
מאחזרים את המידע
כדי לשלוט בתנועת הזרועות ובהעברת הנתונים מהדיסק הקשיח •למחשב בו הוא מותקן קיימים בדיסק מספר רכיבי בקרה
כתיבה/אלקטרוניים השולטים על מנועי הדיסק ועל פעולות הקריאה
המשך -מבנה ועיקרון פעולה
קריאה על גבי הדיסק מוגדר באמצעות /המיקום מדויק לכתיבה•
:ארבעה מאפיינים של כתובת פיזית
)(headראש •
)cylinder(צילינדר •
)Track(מסלול •
)Sector(אשכול •
פרמטרים בדיסק הקשיח
)Rotations Per Minute(מספר סיבובים לדקה •
מהירות הסיבוב של פלטות הדיסק•
סיבובים לדקה 15,000ל־ 5,400רוב הדיסקים מסתובבים בין •
ישנה התאמה בין מהירות הסיבוב למהירות קריאת הנתונים והגישה •מהירות סיבוב גבוהה יותר משמעה תפקוד מהיר יותר של -אליהם הכונן
)Average Seek Time(זמן חיפוש ממוצע •
פרק הזמן שבו ראש הקריאה של הדיסק מגיע לאזור המבוקש•
כך הקריאה תתבצע במהירות רבה יותר, ככל שזמן הגישה קצר יותר•
מילישניות 15-ל 4זמני הגישה האופייניים נעים בין •
נפח•
נמכרים לשימוש 2010יגהבייט או בטרהבייט נכון לשנת 'נמדד בג•.TB 3ביתי כוננים של
א"תשע/אייר/ב"כ
7
המשך -פרמטרים בדיסק הקשיח
) Transfer Rate(קצב העברת נתונים •
והוא נמדד , הקצב שבו הכונן מעביר נתונים אל זיכרון המחשב•במגהבייט לשנייה
הקצב הוא סכום של מספר הסיבובים בשנייה בצירוף זמן , ככלל•בדרך כלל מודדים את , אף שישנם כמה קצבים. הגישה הממוצע
אף שהוא עשוי להיות מהיר , קצב העברת הנתונים בהתפרצותשהוא הקצב שבו הנתונים , מקצב העברת הנתונים ממושך
.זורמים לאורך זמן
) rotational latency( זמן המתנה סיבובי•
זמן הקריאה והכתיבה , מדד הכולל את זמן החיפוש הממוצע•והנגישות
כונן אופטי
מכשיר אלקטרוני המסוגל לקרוא נתונים מתקליטור באמצעים •
)לייזר(אופטיים
תקליטור הוא דיסק פלסטי המצופה בשכבה דקיקה של •אלומיניום
הקריאה מתבצעת באמצעות שיגור קרן לייזר לעבר המקום •ובדיקה האם הקרן הוחזרה, הרצוי בדיסק
לאורך ) lands(ומישורים ) pits(המידע מאוחסן בצורת בורות •
פס דקיק בצורת ספירלה הנמשך מהמרכז ועד לשולי התקליטור
המידע מוטבע בשפה בינארית•
י שינוי בין בור ומישור"מיוצג ע 1הסימון •
י חוסר שינוי"מיוצג ע 0הסימום •
התקני קלט
מקלדת•
ויסטיק'ג/ כדור עקיבה / עכבר •
לוח גרפי/ משטח מגע •
מיקרופון•
קורא ברקוד•
סורק•
מצלמת אינטרנט•
התקני פלט
מסך•
גודל•
חדות התמונה המתבטאת במספר הפיקסלים היוצרים –רזולוציה •)י ההפרדה וגודל הפיקסל"נקבעת עפ(אותה
של צבע בצג או בתמונה) לוגית(היחידה הבסיסית : פיקסל•
מבוטאת במספר הפיקסלים בשורה ובעמודה על המסך: הפרדה•
מספר הפרדת הצבעים המוכלים בתמונה אחת–עומק צבע •
אחראי לייצר את הפלט הוויזואלי מהמחשב על גבי - כרטיס מסך •)מעבד על הכרטיס מגביר את מהירות המחשב(המסך
)תוויות, לייזר, דיו, סיכות(מדפסת •
רמקולים•
א"תשע/אייר/ב"כ
8
סיווג מחשבים
בעבר היה מקובל לחלק מחשבים לפי גודלם ולפי עוצמת •
מחשבים , מחשבים-מיני, מיקרו מחשבים: העיבוד שלהםעל-מרכזיים ומחשבי
החלפת מיני מחשבים ברשתות של , טשטוש הגבולות בין הקטגוריות•והיעלמותו של המסוף הביאו לירידה בחשיבות , מחשבים אישיים
90 -שיטת המיון הזו עד להפיכתה ללא רלוונטית באמצע שנות ה
כיום מקובל למיין מחשבים למחשבים אישיים ושרתים•
מחשבים המשמשים אדם הודד–מחשבים אישיים •
מחשבים המשמשים יותר מאדם אחד–שרתים •
אשר לרוב משמשות , בין שני הקטגוריות מצויות תחנות עבודה•
אך לעיתים משמשות מספר אנשים, אדם אחד
מחשבים אישיים
הקטנים והחלשים במחשבים האישיים הם מחשבי כף יד•
•PC
"אפל"מחשב המוגדר לפי מפרט של חברת –מקינטוש •
והן מחשבי מקינטוש מיוצרים בשני גדלים PCהן מחשבי •
•Notebook, Laptop
•Desktop
תחנות עבודה
תחנות עבודה ניצבות בין עולם המחשבים האישיים לבין עולם •
השרתים
אך לעיתים הן משרתות , לרוב הן משרתות משתמש יחיד•מספר משתמשים בעת ובעונה אחת
הן חזקות ויקרות ממחשבים אישיים ומשמשות לרוב ביישומים •כגון עיבודים , מקצועיים שבהם יש צורך בעוצמת עיבוד רבה
גרפיים או תכנון וייצור בעזרת מחשב
ברוב תחנות העבודה מותקנת מערכת ההפעלה יוניקס או •לינוקס ונגזרותיהן
שרתים
שרתי הם מחשבים המשמשים יותר ממשתמש אחד•
הם עולים על המחשב האישי לפחות בהיבט אחד•
מהירה וגדולת נפח , שרתי קבצים מכילים מערכת דיסקים אמינה•במיוחד
שרתי יישומים מכילים מספר רב של מעבדים התורמים ליכולת עיבוד •גבוהה
:נהוג למיין שרתים ל•
שרתים קטנים•
)Mid-range(שרתים בינוניים •
שרתים גדולים•
א"תשע/אייר/ב"כ
9
המשך - שרתים
הם תת קבוצה של ) Mainframe(המחשבים המרכזיים •
:השרתים הגדולים והם נבדלים מיתר השרתים הגדולים
פלט מהירים במיוחד- תכנונם מאפשר התקני קלט•
נגישות ואפשרויות שירות, הם מציעים רמה גבוהה מאוד של אמינות•
מחשבי העל הם תת קבוצה של שרתים בינוניים ושרתים •עוצמת –הם שרתים הבנויים במיוחד למשימה אחת . גדולים
חישוב גבוהה
ולהחליף מעבדים ייעודיים , כיום יש נטייה לבססם על רכיבי מדף•הפועלים במקביל, מסחריים זולים, ויקרים באוסף של מעבדים רבים
RAID
Redundant Array of Inexpensive Disks
שיטה שבה מאחדים מספר כוננים קשיחים ליחידה לוגית אחת•
המשפרת את , איחוד זה מאפשר גישה במקביל למספר כוננים•המאפשר לשחזר מידע , מהירות העבודה ושמירת מידע יתיר
שאבד בתקלה
ישנן שיטות שונות לניהול מערך הכוננים והן מכונות רמות •RAID )RAID Levels(
מערכת ההפעלה והיישומים הרצים על המחשב מתייחסים •
כך שהם אינם צריכים , ככונן קשיח אחד RAID - למערך העל הניהול אחראי רכיב חומרה או תוכנה (לעסוק בניהולו
)ייעודי
Flash Memory
שבב זיכרון הבזק הוא שבב המאפשר כתיבה ומחיקה חוזרת •
על גבי השבב שמאחסן את המידע לאורך זמן ללא תלות במקור חשמל כלשהו המחובר לשבב
Diskומכשירי MP3נגני , טכנולוגיות כמו מצלמות דיגיטליות•on key עושים שימוש נרחב בשבבי זיכרון הבזק בעיקר בגלל
היתרון שבשמירת המידע ללא מקור חשמל וגם בזכות העמידות הגבוהה יחסית של השבב לטלטלות בניגוד לדיסק
קשיח
במעבדות חברת 1984זיכרון הבזק הראשון פותח בשנת •י חברת "טושיבה היפנית והשימוש המסחרי הראשון הוצג ע
1988אינטל בשנת
סיכום
א"תשע/אייר/ב"כ
10
מדדים מקובלים בחומרהחלקי מערכת המחשב
•BPS )Bits Per Second (–קצב , יכולת העברת נתונים
העברה של מודם
•DPI - רזולוציה לאינטש, מאיכות פלט של תמונה
•MTF– נמדד באחוזים(איכות ההפרדה בתצוגת צג(
•PPM )Page Per Second (–קצב הדפסת דפים לשנייה
•Transfer Rate–כ מיוצג "בד, קצב העברת נתונים פנימיים
MBאו KB - ב
•Access Time–נמדד , זמן גישה כולל לרכיב להבאת נתוןבחלקי שניות
•Seek Time–זמן חיפוש ממוצע של נתון באמצעי אחסון
