הכרת המחשבהכרת המחשב, חלקי המחשב

מתי הומצא המחשב? מהם חלקי המחשב? כיצד התפתח המחשב?

אם שאלות אלו מעניינות אתכם ואינכם יודעים את התשובות, עיינו במאמר זה...

עולם המחשבים כפי שאנו מכירים אותו היום התפתח מאד ביחס לעולם המחשבים של לפני עשרים שנה, במאמר זה ננסה להסביר אודות השינוים שחלו ברכיבי המחשב בעשרים השנים האחרונות וכן להסביר כמה מונחי יסוד במחשבים.

ראשית כל נכיר חמישה מושגים בסיסים בעולם המחשב ונסביר אותם: קלט/פלט, חומרה/תוכנה, אחסון

1. קלט - Input  - מלשון קליטה, מידע הנכנס/הנקלט פנימה אל תוך המחשב, רכיבי קלט הינם למשל: מקלדת, עכבר, סורק. רכיבים אלו משדרים מידע פנימה אל תוך המחשב.

2. פלט - Output – מלשון פליטה, שם כללי למידע היוצא מן המחשב החוצה, רכיבי פלט הינם למשל: מדפסת, מסך, רמקולים וכו'

3. חומרה - Hardware – מלשון חומר, דבר חומרי/גשמי שאפשר לגעת בו, בעצם כל רכיב פיזי(שאינו וירטואלי) נקרא חומרה למשל, מקלדת,עכבר,מסך,מארז,לוח אם וכו'

4. תוכנה - Software – תוכנה אינה משהו שאפשר לגעת בו אך אפשר להשתמש בו דרך אביזרי החומרה, למשל המוסיקה שבתקליטור נקראת תוכנה והתקליטור בעצמו נקרא חומרה, מערכת ההפעלה Windows הינה תוכנה הנמצאת בדיסק הקשיח שנקרא חומרה.

5. אחסון - Storage – שם כללי לרכיבים המאחסנים מידע(וירטואלי/תוכנה) – למשל דיסק קשיח/תקליטור/דיסק און קי – רכיבי האחסון בעצמם שייכים לקטגורית החומרה
והמידע שבתוכם שייך לקטגורית התוכנה.

וכדי להמחיש יותר, נדמה את המחשב לגוף האדם... גוף האדם בעצמו על כל חלקיו הפיזיים נקרא חומרה, המוח הינו חומרה בעצמו, הוא גם משמש כאחסון אך המידע שבתוכו נקרא תוכנה(למשל הזכרונות שלנו, החלומות) העיניים והאוזניים הינם קלט, הפה הוא פלט.

מבנה המחשב - מה הם מרכיביו?

המחשב מורכב ממספר רכיבים המפורטים מטה, נסביר כל אחד מהם בנפרד: 

1. לוח אם - Motherboard
2. מעבד מרכזי - Central Processor Unit (CPU)
3. רכיבי זכרון - Memory RAM/ROM
4. כרטיסי הרחבה - Expansion Cards
5. אמצעי אחסון - Storage Devices

לוח האם - Motherboard

לוח האם הוא הרכיב המרכזי במחשב, נקרא במונחי האלקטרוניקה "מעגל משולב" לוח האם עשוי מפיברגלס ותפקידו לאחד ולקשר בין רכיבים אלקטרונים רבים המבצעים פעולות שונות המרכיבות בכלליות את המחשב. על לוח האם יש תושבות(Sockets) מיוחדות להתקנת המעבד, רכיבי הזכרון וכרטיסי ההרחבה, לצורך ההמחשה של תפקיד לוח האם נשתמש בעולם המכוניות, לוח האם משמש כשילדת הרכב, עליו מונח במקום מיוחד המנוע, המצבר ושאר חלקי הרכב.

בשוק המחשבים ישנו מגוון רב מאד של לוחות אם המיוצרים על ידי יצרנים שונים. הנפוצים ביותר בשוק הינם של החברות: Intel, Gigabyte, Asus, MSI לוחות האם מבוססים על "ערכות שבבים" של יצרנים שונים ערכת השבבים (באנגלית: Chipset)היא בעצם עיקר הטכנולוגיה המוצעת בלוח האם, היא כוללת רכיבים שונים המותאמים לעבודה עם סידרת מעבדים מסויימת. ישנם מגוון יצרנים של ערכות שבבים, המובילה בתחום הינה Intel, יצרניות נוספות הינם, Nvidia, VIA, SIS כפי שצויין כל ערכת שבבים מתאימה לסדרת מעבדים מסויימת, יצרנית המעבדים המובילה את השוק הינה Intel המתחרה הגדולה שלה היא חברת AMD.

לוחות אם משולבים ושאינם משולבים

לוחות האם מתחלקים לשתי קטגוריות, משולבים ושאינם משולבים (Integrated and Non-Integrated). בעבר הרחוק לכל לוח אם היה צריך להוסיף כרטיסי הרחבה רבים, למשל כדי לחבר דיסק קשיח היה צריך להתקין כרטיס בקר דיסק, כדי להדפיס היה צריך להתקין כרטיס מדפסת וכן הלאה היה צריך להתקין כרטיס קול, כרטיס מסך, כרטיס רשת וכו' כפי הצורך.

הכרת המחשב, חלקי המחשבעם התפתחות הטכנולוגיה הומצאו הלוחות המשולבים, לוחות אלו כללו חלק גדול מכרטיסי ההרחבה שהיו נדרשים ובמקום שבכל לוח אם יהיו שבעה או שמונה חריצי הרחבה(ראו בתמונה בצד שמאל, לוח אם שאינו משולב) יהיו רק שלושה או ארבעה ורוב הכרטיסים יהיו מובנים כבר בתוך הלוח. כפי שתראו בתמונה מטה, בלוח משולב יש "יציאות אחוריות" (Backpanel Connectors) בקר דיסק קשיח IDE,SATA כל אלו היו בעבר בכרטיסים נפרדים שהיו מותקנים בחריצי ההרחבה.
היתרון של לוחות משולבים הוא בהוזלת המחירים אך החסרון הוא: בעת תקלה באחד הכרטיסים צריך להחליף את כל הלוח. 

בתמונה מטה מוצג לוח אם משולב של חברת "Gigabyte" המבוסס על ערכת שבבים של אינטל, לנוחיותכם הוספנו כיתוב ליד חלקי הלוח השונים.

הכרת המחשב, חלקי המחשב

סטנדרטים של לוחות - Form Factor

לוחות אם מיוצרים ע"פ סטנדרטים מסויימים, סטנדרטים אלו קובעים את גודל לוח האם, מיקום החריצים לברגים, מיקום חיבורי החשמל מספק הכח, כמות היציאות וכו' סטנדרטים אלו נדרשים כדי לאפשר ליצרנים השונים להתאים את מידות הרכיבים ומיקומם על הלוח, כמו למשל ייצור מארז מתאים ע"פ מידות הלוח. סטנדרטים אלו נקראים באנגלית Form Factor - הסטנדרטים הנפוצים הם: XT, AT, ATX, NLX, MicroATX ועוד רבים נוספים שאין כאם המקום לפרטם. נסביר אודות כמה מהם.

Advanced Technology - AT - הכרת המחשב, חלקי המחשבלוחות האם בתקן זה הינם העתק של מחשב ה- IBM AT שיוצר ע"י IBM בשנת 1984, מיקום המעבד, תושבות הזכרון וחריצי ההרחבה בטור אחד, למפרט זה חסרון בולט בכך שהתקנת כרטיסי הרחבה ארוכים היו מופרעים ע"י מיקום המעבד ותושבות הזכרון(בחלק מלוחות האם) ועוד עקב המיקום המרוחק מספק הכח ויחידת האוורור היה נגרם חימום יתר של המעבד, מגרעות אלו טופלו בתקן ה-ATX - בתמונה מצד שמאל אפשר לראות לוח אם AT

Advanced Technology eXtended – ATXהכרת המחשב, חלקי המחשב – יוצר ע"י אינטל בשנת 1995, לוחות האם בתקן זה תוכננו באופן שמיקום המעבד ותושבות הזכרון לא יפריע להתקנת הכרטיסים, בנוסף מיקום המעבד ליד ספק הכח  - שיפר בצורה משמעותית את יכולת הקירור והאוורור שלו, בתקן זה גם שודרג באופן ניכר ספק הכח וחיבורי המתח לחיבור של 20Pin

New Low Profile eXtended – NLXהכרת המחשב, חלקי המחשב – מפרט זה משלב את שתי הטכנולוגיות הקודמות(AT,ATX)  יוצר ע"י אינטל בשיתוף עם חברות IBM, Digital – השוני במפרט זה הוא מיקום חריצי ההרחבה בצד הלוח, יצרני מארזי Baby (מארז שוכב ומעליו המסך) השתמשו בלוחות אלו כדי להקטין את הגובה של המחשב.

חריצי הרחבה - Expansion Slots

תפקידם של חריצי ההרחבה הם לאפשר לנו להוסיף רכיבים נוספים למחשב שאינם מובנים בלוח האם, למשל עורך וידאו יוסיף למחשב כרטיס עריכת וידאו מקצועי, גרפיקאי יוסיף כרטיס גרפי וכן על זו הדרך, את הכרטיסים הנוספים מתקינים בחריצי הרחבה מיוחדים המותקנים על לוח האם בעת תהליך הייצור. ישנם כמה סוגים של חריצי הרחבה, הראשון שפותח נקרא  ISA - Industry Standard Architecture והומצא ע"י חברת IBM בשנת 1981 למחשבי XT באפיק 8bit ושודרג בשנת 1984 לגרסת  ATבאפיק 16bit. בשנת 1988 הומצא חריץ ה-E-ISA (Extended ISA)  ע"י שילוב של כ-9 יצרנים שונים במטרה להתחרות ב-IBM ולשפר את רוחב האפיק ל-32bit ולשדרג את כמות הזכרון האפשרית ל-4GB, חריץ זה לא הצליח לחדור היטב לשוק והחריץ הבא אחרי ה-ISA היה ה-PCI שפותח ע"י אינטל בשנת 1993, היתרון הבולט היה בשיפור רוחב האפיק ל-32bit ועד ל-64bit ולמהירות העברת נתונים גבוהה במיוחד של 133/266 MBps לרכיב ה-PCI פותחו גרסאות נוספות עם שיפורים נוספים
בשנת 1997 הומצא חריץ ה-AGP ע"י אינטל כדי לתת מענה לצורך הגרפי שנדרש עם התפחתות תחום התלת מימד, חריץ זה אפשר עבודה במהירות של 2133Mbps ופותחו לו גרסאות נוספות בהמשך APG 2X, AGP X4 AGP X8
בשנת 2004 פותח ע"י אינטל חריץ ההרחבה PCI Express שהוא כיום חריץ ההרחבה הנפוץ והמתקדם ביותר, מהירות העברת הנתונים שלו גבוהה במיוחד עד ל-16GBps וסוג היציאה הינה טורי במקום מקבילי בחריצים הקודמים לו, יחד עם המצאתו פותח ע"י חברות Nvidia ו-ATI טכנולוגיה מתקדמת המאפשרת חיבור של שני כרטיסי מסך במחשב אחד ולהתייחס אליהם ככרטיס אחד בעוצמה כפולה טכנולוגיה זו נקראת SLI בחברת Nvidia ו-Crossfire בחברת ATI

צירפנו לכם טבלה עם הנתונים כדי שתוכלו לראות את השינוים בקלות

חריץ הרחבה שם היצרן הומצא רוחב אפיק BUS מהירות יציאה גרסאות
ISA IBM 1981 8bitXT-16bitAT 8MHz מקבילית
E-ISA תשע חברות שונות 1988 32bit 8.33MHz מקבילית
PCI Intel 1993 32bit/64bit 133/266Mbps מקבילית 1.0,2x,3.0
AGP Intel 1997 32bit 2133Mbps מקבילית 2x,4x,8x
PCI Express Intel 2004 1-32bit 16Gbps טורית x1,x4,x8,x16

 

מעבדים – CPU - Central Processor Unit

תפקידו של המעבד הוא למעשה חישוב נתונים מתמטיים אותם הוא מקבל מהזכרון או מרכיבים אחרים, המעבד מקבל רצף פקודות של ביטים ומבצע פיענוח, חישוב והחזרה לרכיבי הזכרון, כל פעולה המבוצעת במחשב דורשת חישובים רבים, תפקיד המעבד הוא לבצע חישובים אלו.
היצרנים המובילים של המעבדים הם:, Intel, AMD - היצרנית המובילה את השוק כיום הינה Intel

קצת היסטוריה

אינטל פתחה לראשונה את מעבד ה-x86 שנקרא בשם 8086 בשנת 1978, מאז פיתחה אינטל מעבדים רבים נוספים בסדרות הבאות(בכל אחת מהסדרות ישנם דגמים רבים:

80286/386/486 - P5(586-Pentium)/DualCore/Core2Dou/I3/I5/I7

כל מעבד מותקן על תושבת מיוחדת בלוח האם ולכל מעבד מיוצרת תושבת שונה הנקראת באנגלית Slot התושבות של מעבדי אינטל הם:

Slot1/370/423/478/775/1366/1155/1155/2011/1150

המעבדים הנפוצים כיום הם: DualCore,Core2Dou מותאמים לתושבות 775

מעבדי ה – Core-I3/I5/I7 מותאמים לתושבות 1155/1156/1366 והתושבת החדשה 2011

לכל מעבד ישנו רכיב זכרון מובנה הנקרא Cache בגדלים שונים – 1/2/4/8/12MB

הכרת המחשב, חלקי המחשב

זכרון ה-Cache

זכרון ה- Cache – (בעברית - זכרון מטמון מסוג SRAM) הינו זכרון מהיר במיוחד שמטרתו לשדר מידע במהירות אל המעבד- בד"כ רכיבי זכרון ה- RAM  של המחשבים שולחים מידע אל המעבד לחישוב ומשם בחזרה לזכרון אך היות והשידור איטי יחסית – זכרון המטמון מאחסן בתוכו מידע ללא שימוש בזכרון הRAM  של המחשב ולכן מקצר באופן משמעותי את מהירות עיבוד הנתונים- ככל שזכרון המטמון גבוה יותר – כך המעבד יכול לעבד יותר מידע במהירות- בעבר היו מעבדים שנקראו Celeron הם היו זולים משמעותית אך זכרון ה- Cache שלהם היה נמוך מאד, כיום מעבדי – ATOM/E3400 הם בעלי זכרון מטמון נמוך ועל כן הם זולים יותר משמעותית.
סוגי ה-Cache – L1/L2/L3 – בעבר זכרון ה-L1 היה מובנה בתוך המעבד, וזכרון ה-L2 היה על הלוח, בהמשך L2 היה מובנה בתוך המעבד ו-L3 היה על הלוח, כיום שלושתם מובנים בתוך המעבד.

רכיבי זכרון

תפקידו של הזכרון הוא לאחסן מידע לטווח קצר ולשדר אותו אל המעבד לחישוב, מידע זה נשלח מהתוכנה או התוכנות הפעילות, לדוגמא, בעת שאנו מפעילים את תוכנת WORD, התוכנה שולחת מידע לחישוב במעבד כדי להפעילה וכן ובעת השימוש בה, למעשה כל פעולה שאנו מבצעים בתוכנה כלשהי או במערכת ההפעלה דורשת עיבוד וחישוב מתמטי, סדר הפעולות הוא(על רגל אחת): התוכנה משתמשת בכתובות פיזיות הנמצאות ברכיב הזכרון(כתובות אלו הם בעצם מספרים ואותיות המחלקות את רכיב הזכרון למקטעים), כתובות אלו  מוקצות לכל תוכנה ותוכנה, באמצעות כתובות אלו המידע משודר למעבד לחישוב, לאחר החישוב המידע מוצג על המסך, ישנם שני סוגי זכרון, ROM ו- RAM כעת נפרט כל אחד מהם:

ROM – Read Only Memory – זכרון המשמש לקריאה בלבד, ניתן לכתוב עליו באמצעות מכשור מתאים, ניתן לקרוא ממנו ללא הגבלה, שימוש לדוגמא – CD-ROM ניתן לצרוב עליו פעם אחת ולקרוא ממנו פעמים רבות – נקרא גם WORM – WriteOnce Read Many

ישנם מס' סוגי ROM:

PROM - Programmable Read Only Memory
ישנו טרנזיסטור בכל הכתובות, בתהליך הייצור שורפים את הנתיכים(Fuse) הנותרים, זול ליצור אך אינו ניתן למחיקה בשום אופן

EPROM - Erasable PROM
בשונה מה-PROM ניתן למחיקה ע"י קרן אולטרה סגול מיוחד ולכתוב לתוכו שוב – יש להזהר ממחיקתו ע"י קרני השמש

EEPROM – Electrical EPROM
כתיבה ללא קרן אולטרה סגול – בשימוש ברכיבי ה- BIOS, שעוני נוכחות וכו'

FLASH – הדור החדש לאחר ה – EEPROM 
מהיר מאד, ניתן לקריאה וכתיבה בקלות מכל התקן- לשימוש ב- Disk on Key/SSD , כרטיסים למצלמה וכו'

RAM – Random Access Memory
זכרון המאפשר כתיבה ללא חומרה מיוחדת, מהיר יותר מה-ROM, החסרון הבולט הוא שברגע שאין בו מתח כל המידע נמחק

ישנם מס' סוגי RAM:

DRAM - Dynamic RAM
מאחסן את המידע בקבלים חשמלים בתוך הזכרון, נדרש רענון ממקור מתח היות והאות נחלש, הצורך ברענון מאט מאד את הביצועים

SRAM - Static RAM
בשונה מה-DRAM אינו דורש רענון מתח ולכן מהיר יותר, אמנם היות והוא פחות דחוס, ניתן לאחסן בו פחות מידע מאשר ב-DRAM בגודל זהה ולכן הוא יקר יותר משמעותית

VRAM Video RAM 
זכרון המיועד בעיקר לכרטיסי מסך, פותח ע"י IBM – בכדי להוזיל את עלויות הייצור ולהגדיל את הביצועים הנדרשים בזכרון לכרטיסי מסך, עובד בצורה דואלית – המאפשרת מס' פעולות קריאה/כתיבה בו זמנית, יכולת זו משפרת את הביצועים בצורה ניכרת ובמיוחד נדרשת ביישומים גרפים

EDO-RAMExtended Data Out RAM 
יצא לשוק בשנת 95 בעקבות ערכת השבבים של אינטל 430FX – שיפר באופן משמעותי את זמן הגישה אל המעבד אפשר לומר ששימש מעין תחליף לזכרון ה- L2 Cache – היתרון זול יותר – החסרון דורש חומרה נוספת המובנית בלוח – לרכיבים אלו 72pin

BEDO-RAMBurst EDO-RAM
כמו EDO-RAM אך מאפשר טיפול במספר יחידות מידע במקביל

SDRAM Synchronous DRAM
עובד בסינכרון עם שעון המערכת ועד למהירות של 133MHz ומאפשר טיפול בהוראות חדשות גם לפני סיום הקודמות.הגרסה הראשונה של זכרונות המחשב הנפוצים ביותר לרכיבים אלו 168pin, בהמשךDDR1/DDR2/DDR3
ובקרוב DDR4, במהירות 133/166/200/333/400/500/667/800/1066/1333/1600/2000MHz – בהתאם למהירות שעון המחשב

RDRAM Rambus DRAM
המצאה משותפת של חברת Rambus ואינטל, בשנת 99, הציג שיפור משמעותי במהירות אך עקב עלויות ייצור גבוהות לא חדר לשוק, הוחלף זמן קצר לאחר מכן בזכרונות ה-DDR

לפניכם תמונה המציגה את סוגי הזכרונות השונים:

הכרת המחשב, חלקי המחשב

תגובות  

 
+1 #11 תודה רבהדור 2015-06-09 16:08
יש לי מבחו אז חיפשתי מקור מידע וזה היה המקור הטוב ביותר שניסיתי :lol:
ציטוט
 
 
0 #12 לדוראבשלום 2015-07-07 10:28
מצטט דור:
יש לי מבחו אז חיפשתי מקור מידע וזה היה המקור הטוב ביותר שניסיתי :lol:


בכיף
ציטוט
 

הוסף תגובה


קוד אבטחה
רענן

לקוחות פרטיים

♦ התקנת רשת אלחוטית
♦ התקנת אנטי וירוס
שדרוג ושיפור ביצועים

שליטה מלאה

ניסיון רב

♦ מעל ל-15 שנות ניסיון
♦ הכרות עם מגוון סוגי מערכות
♦ ניסיון שטח במאות חברות

מגוון שירותים

♦ שירות טכנאי מחשבים ורשתות
תמיכה טכנית מקצועית וסבלנית
תיקון מחשבים ושרתים

You are here