سخت افزار (بخش هشتم)

   مانیتور

 صفحات نمایشگر که ” مانیتور ” نیز نامیده می شوند ، متداولترین دستگاه خروجی در کامپیوترهای شخصی محسوب می گردند. اغلب صفحات نمایشگر از CRT)Cathod ray tube) استفاده می نمایند . کامپیوترهای Laptops و سایر دستگاههای محاسباتی قابل حمل ، از LCD Liquid Crystal display و یا LED)Light-emiting diode)  استفاده می نمایند. استفاده از مانیتورهای LCD با توجه به مزایای عمده آنان نظیر : مصرف انرژی پایین بتدریج جایگزین مانیتورهای CRT می گردند.

زمانیکه قصد تهیه یک مانیتور را داشته باشیم ، پارامترهای متفاوتی مطرح بوده که می بایست برای هر یک از آنها تصمیم گیری کرد.

  • تکنولوژی  نمایش  ( CRT  و یا LCT و یا  … )
  • تکنولوژی کابل ( VGA و DVI دو مدل رایج می باشند )
  • محدوده قابلل مشاهده ( معمولا” قطر صفحه نمایشگر است )
  • حداکثر میزان وضوح تصویر (Resolution)
  • Dot Pitch
  • Refresh rate
  • Color depth
  • میزان برق مصرفی

در ادامه هر یک از موارد فوق توضیح داده خواهد شد.

تکنولوژی نمایش

از سال ۱۹۷۰ که اولین نمایشگر ها ( مانیتور های  مبتنی بر متن ) برای کامپیوتر های شخصی عرضه گردیند، تاکنون مدل های متفاوتی مطرح و عرضه شده است :

– شرکت IBM در سال ۱۹۸۱ مانتیورهای   CGA)Color Graphic Adapte) را معرفی کرد. مانتیورهای فوق قادر به نمایش چهار رنگ با وضوح تصویر ۳۲۰ پیکسل افقی و ۲۰۰ پیکسل عمودی می باشند.

– شرکت IBM در سال ۱۹۸۴ مانیتورهای EGA)Enhanced Graphiv Adapter) را معرفی کرد. مانیتورهای فوق قادر به نمایش شانزده رنگ و وضوح تصویر ۳۵۰ * ۶۴۰ بودند.

– شرکت IBM در سال ۱۹۸۷ سیستم VGA)Video Graphiv Array) را معرفی کرد. مانیتورهای فوق قادر به نمایش ۲۵۶ رنگ و وضوح تصویر ۶۰۰ * ۸۰۰ بودند.

– شرکت IBM در سال ۱۹۹۰ سیستم XGA)Extended Graphics Array) را معرفی کرد. سیستم فوق با وضوح تصویر ۶۰۰*۸۰۰ قادر به ارائه ۸/ ۱۶ میلیون رنگ و با وضوح تصویر ۷۶۸ * ۱۰۲۴ قادر به نمایش ۶۵۵۳۶ رنگ است .

اغلب صفحات نمایشگر که امروزه در سطح جهان عرضه می گردند ، UXGA)Ultra Extended Graphics Array) استاندارد را حمایت می نمایند. UXGA قادر به ارائه ۸ / ۱۶ میلیون رنگ با وضوح تصویر ۱۲۰۰ * ۱۶۰۰ پیکسل است .

یک آداپتور UXGA اطلاعات دیجیتالی ارسال شده توسط یک برنامه را اخذ و پس از ذخیره سازی آنها در حافظه ویدئوئی مربوطه ، با استفاده از یک تبدیل کننده ” دیجیتال به آنالوگ ” آنها را بمنظور نمایش تبدیل به سیگنال های آنالوگ خواهد نمود. پس از ایجاد سیگنال های آنالوگ ، اطلاعات مربوطه از طریق یک کابل VGA برای مانیتور ارسال خواهند شد.

۱: Red out

۶: Red return

۱۱: Monitor ID 0 in

۲: Green out

۷: Green return

۱۲: Monitor ID 1 in or data from display

۳: Blue out

۸: Blue return

۱۳: Horizontal Sync out

۵: Ground

۱۰: Sync return

۱۵: Monitor ID 3 in or data clock

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می نمائید ، یک کانکتور VGA از سه خط مجزا برای سیگنال های قرمز ، سبز و آبی واز دو خط دیگر برای ارسال سیگنال های افقی و عمودی استفاده می نماید. در تلویزیون تمام سیگنال های فوق در یک سیگنال مرکب ویدئویی قرار می گیرند. تفکیک سیگنال های فوق ، یکی از دلایل بالا بودن تعداد پیکسل های یک مانیتور نسبت به تلویزیون است .

با توجه به اینکه آداپتورهای VGA قابلیت استفاده کامل از مانیتورهای دیجیتال را ندارند ، اخیرا” یک استاندارد جدید با نام DVI)Digital Video Interface) ارائه شده است . در تکنولوژی VGA  می بایست سیگنال های دیجیتال در ابتدا تبدیل به آنالوگ شده و در ادامه سیگنال های فوق برای مانیتور ارسال گردند .در تکنولوژی DVI ضرورتی به انجام این کار نبوده وسیگنال های دیجیتال مستقیما” برای مانیتور ارسال خواهند شد. در صورتیکه از مانتیتورهای DVI استفاده می گردد ، می بایست حتما” از کارت گرافیکی استفاده نمود که تکنولوژی فوق را حمایت نماید.

محدوده  قابل مشاهده

دو پارامتر ( مقیاس ) اندازه یک مانیتور را مشخص خواهد کرد : اندازه صفحه  و ضریب نسبت . اکثر نمایشگرهای کامپیوتر نظیر تلویزیون دارای ضریب نسبت ۳ : ۴ می باشند. این بدان معنی است که نسبت پهنا به ارتفاع  معادل ۴ به ۳ است . اندازه صفحه بر حسب اینچ اندازه گیری شده و معادل فطر نمایشگر است ( اندازه از یک گوشه صفحه تا گوشه دیگر بصورت قطری ) . ۱۵ ، ۱۷ و ۲۱ اندازه های رایج برای نمایشگر ها است . اندازه  نمایشگرهای  NoteBook اغلب کوچکتر بوده و دارای دامنه بین ۱۲ تا ۱۵ اینچ می باشند. اندازه یک نمایشگر تاثیر مستقیمی بر وضوح تصویر خواهد داشت . یک تصویر بر روی یک مانیتور ۲۱ اینچ با وضوح تصویر ۴۸۰ * ۶۴۰ بخوبی مشاهده تصویر بر روی یک مانیتور ۱۵ اینچ با همان وضوح تصویر نخواهد بود.  با فرض یکسان بودن وضوح تصویر ، مشاهده یک تصویر بر روی یک مانتیتور با ابعاد کوچکتر نسبت به یک مانیتور با ابعاد بزرگتر ، کیفیت بالاتری را خواهد داشت.

حداکثر وضوح و دقت تصویر

دقت (Resolution) به تعداد پیکسل های  نمایشگر اطلاق می گردد. دقت تصویر توسط تعداد پیکسل ها در سطر وستون، مشخص می گردد.  مثلا” یک نمایشگر با دارابودن ۱۲۸۰ سطر و۱۰۲۴ ستون قادر به نمایش ۱۰۲۴ * ۱۲۸۰ پیکسل خواهد بود. کارت فوق دقت تصویر در سطوح پایین تر ۷۶۸ * ۱۰۲۴ ، ۶۰۰ * ۸۰۰ و ۴۸۰ * ۶۴۰ را نیز حمایت می نماید.

Refresh rate ( نرخ باز خوانی / باز نویسی )

در مانیتورهای با تکنولوژی CRT ، نرخ بازخوانی / بازنویسی  ، نشاندهنده تعداد دفعات نمایش ( رسم ) تصویر در یک ثانیه است.  در صورتیکه مانیتور CRT شما دارای نرخ بازخوانی / بازنویسی ۷۲ هرتز باشد ، در هر ثانیه ۷۲ مرتبه تمام پیکسل ها از بالا به پایین بازخوانی / بازنویسی مجدد خواهند شد. نرخ فوق بسیار حائز اهمیت بوده و هر اندازه که نرخ فوق بیشتر باشد تصویر مناسبتری را شاهد خواهیم بود ( تصویر ی عاری از هر گونه لرزش ) در صورتیکه نرخ فوق بسیار پایین باشد باعث لرزش (Flickering)  نوشته های موجود بر روی صفحه شده و بیماریهای متفاوت چشم و سردرد های متوالی را در پی خواهد داشت .

عمق رنگ (Color Depth)

تعداد رنگ هائی که یک مانتیتور می تواند ارائه دهد از ترکیب حالات متفاوت کارت گرافیک و قابلیت  رنگ در مانیتور ، بدست می آید.  مثلا” کارتی که می تواند در حالت SVGA فعالیت نماید ، قادر به نمایش ۱۶۷۷۷۲۱۶ رنگ خواهد بود. کارت های فوق قادر به پردازش اعداد ۲۴ بیتی تشریح کننده یک پیکسل می باشند. تعداد بیت های استفاده شده برای تشریح یک پیکسل  را ” عمق بیت ” می نامند. در مواردی که از ۲۴ بیت برای تشریح یک پیکسل استفاده می گردد ، برای هر یک از رنگ های اصلی ( قرمز ، سبز ، آبی) از هشت بیت استفاده می گردد. عمق بیت را True color نیز می گویند. در چنین مواردی امکان تولیید ده میلیون رنگ وجود خواهد داشت . یک کارت شانزده بیتی قادر به تولید ۶۵۵۳۶ رنگ خواهد بود.  جدول زیر تعداد رنگ تولید شده توسط بیت های متفاوت را نشان می دهد.

Bit-Depth

Number of Colors

۱

۲
(monochrome)

۲

۴
(CGA)

۴

۱۶
(EGA)

۸

۲۵۶
(VGA)

۱۶

۶۵,۵۳۶
(High Color, XGA)

۲۴

۱۶,۷۷۷,۲۱۶
(True Color, SVGA)

۳۲

۱۶,۷۷۷,۲۱۶
(True Color + Alpha Channel)

همانگونه که در آخرین سطر جدول فوق مشاهده می گردد ، از ۳۲ بیت استفاده شده است . مدل فوق اغلب توسط دوربین های دیجیتال ، انیمیشن و بازیهای ویدئویی استفاده می گردد.

مصرف انرژی

میزان مصرف انرژی در مانیتورها بستگی به تکنولوژی استفاده شده دارد. نمایشگرهای با تکنولوژی CRT ، از ۱۱۰ وات  استفاده می نمایند. مانیتورهای با تکنولوژی LCD دارای مصرف انرژی به میزان  ۳۰ تا ۴۰ وات  ، می باشند. در یک کامپیوتر شخصی که از یک مانیتور با تکنولوژی CRT استفاده  می نماید ، ۸۰ درصد میزان مصرف انرژی سیستم متعلق به مانتیتور است ! .  در زمان روشن بودن کامپیوتر ممکن است کاربران در اغلب زمان های مربوطه ، بصورت تعاملی با آن درگیر نگردند ، دولت امریکا در سال ۱۹۹۲ برنامه Energy star را مطرح نمود. در چنین مواردی زمانییکه  پس از مدت زمانی عملا” از سیستم استفاده نگردد ، نمایش تصویر قطع می گردد. وضعیت فوق تا زمانیکه کاربر موس را بحرکت در نیاورده و یا بر کلیدی از صفحه کلید ضربه نزد ، همچنان ادامه خواهد یافت . بهرحال تکنولوژی فوق باعث صرفه جوئی زیادی در میزان برق مصرفی ( منازل ، ادارت و …) خواهد داشت .

CD

  CD و DVD دو رسانه ذخیره سازی اطلاعات بوده که امروز در عرصه های متفاوتی نظیر : موزیک، داده و نرم افزار استفاده می گردند. رسانه های فوق ، بعنوان محیط ذخیره سازی استاندارد برای جابجائی حجم بالائی از اطلاعات مطرح شده اند. دیسک های فشرده، ارزان قیمت بوده و بسادگی قابل استفاده هستند. در صورتیکه کامپیوتر شما دارای یکدستگاه CD-R است، می توانید CD مورد نظر خود را با اطلاعات دلخواه ایجاد نمائید.

مبانی دیسک های فشرده   (CD)

یک CD قادر به ذخیره سازی ۷۴ دقیقه موزیک است .ظرفیت دیسک های فوق بر حسب بایت معادل ۷۸۳ مگابایت است . قطر این دیسک ها دوازده سانتیمتر است . CD از جنس پلاستیک بوده و دارای ضخامتی معادل چهار صدم یک اینچ است. بخش اعظم یک CD شامل یک نوع پلاستیک پلی کربنات تزریقی است . در زمان تولید ،  پلاستیک فوق توسط  ضربات میکروسکوپی (برآمدگی)، نشانه گذاری شده و یک شیار حلزونی ( مارپیچ )  پیوسته از داده ، ایجاد می گردد. زمانیکه قسمت شفاف پلی کربنات شکل دهی می شود، یک لایه نازک انعکاس پذیر آلومینیوم به درون دیسک پرتاب و برآمدگی های  ایجاد شده را می پوشاند.  در ادامه یک لایه آکریلیک  بمنظور حفاظت بر روی سطح آلومینیومی پخش می گردد. در نهایت  برچسب  بر روی آکریلیک نوشته می شود. ( حک می گردد )

CD  دارای یک شیار حلزونی ( مارپیچ )  داده است. دوایر از قسمت داخل دیسک شروع و  بسمت بیرون دیسک ختم می شوند. با توجه به  اینکه شیار مارپیچ از مرکز آغاز می گردد ، بنابراین قطر یک CD می تواند کوچکتر از ۱۲ سانتیمتر  باشد.  اگر داده هائی که بر روی یک CD ذخیره می گردد را استخراج و جملگی آنها را در یک سطح مسطح قرارد دهیم، پهنائی به اندازه نیم میکرون و طولی به اندازه پنج کیلومتر را شامل خواهند شد !

CD Player

CD Player مسئولیت یافتن و خواندن اطلاعات ذخیره شده بر روی یک CD را برعهده دارد. یک CD drive دارای سه بخش اساسی است :

  • یک موتور که باعث چرخش دیسک می گردد.  چرخش موتور فوق  ۲۰۰ و ۵۰۰ دور دردقیقه با توجه به شیاری است می بایست خوانده شود.
  • یک لیزر و یک سیستم لنز که برآمدگی های  موجود بر روی CD را خواهند خواند.
  • یک مکانیزم ردیابی بمنظور حرکت  لیزر بگونه ای که پرتو نور قادر به دنبال نمودن شیار حلزونی باشد.

 CD Player یک نمونه  مناسب از آخرین فنآوری های موجود در زمینه کامپیوتر است . در سیستتم فوق  داده ها به شکل قابل فهم و بصورت بلاک هائی از داده شکل دهی شده وبرای یک مبدل دیجیتال به آنالوگ ( زمانیکه Cd صوتی باشد ) و یا یک کامپیوتر ( زمانیکه یک درایو CD-ROM باشد ) ارسال خواهد شد. پس از تابش نور بر روی سطح دیسک ( برآمدگی ها )، بازتابش آن از طریق یک چشم الکترونیکی کنترل می گردد. در صورتیکه بازتابش نور دقیقا” بر روی چشم الکترونیکی منطبق گردد ، عدد یک تشخیص داده شده و در صورتیکه بازتابش نور منطبق بر چشم الکترونیکی نباشد ، عدد صفر تشخیص داده خواهد شد. پس از تشخیص فوق ( صفر و یا یک ) اطلاعات بصورت سیگنا لهای دیجتال شکل دهی خواهند شد. در ادامه سیگنال های فوق در اختیار یک تبدیل کننده قرار خواهند گرفت . تبدیل کننده سیگنالهای دیجیتال را به آنالوگ تبدیل خواهد کرد. اگر CD مورد نظر حاوی اطلاعات صوتی ( موزیک ) باشد ، در ادامه سیگنال های آنالوگ در اختیار یک تقویت کننده آنالوگ قرار گرفته و پس از تقویت سیگنال مربوطه امکان شنیدن صوت از طریق بلندگوی کامپیوتر بوجود خواهد آمد.

وظیفه اولیه CD player  تمرکز لیزر بر روی شیار حاوی برآمدگی های ایجاد شده است . پرتوهای  نور از بین لایه پلی کربنات عبور و توسط لایه آلومینیم بازتابش خواهند شد.  یک چشم الکترونیکی ( Opto-electronic )  از تغییرات بوجود آمده در نور استنباطات خود را خواهد داشت  . با توجه به برآمدگی های موجود در سطح دیسک ، بازتابش نور منعکس شده تفاوت های موجود را مشخص  وچشم الکترونیکی  تغییرات حاصل از انعکاس را تشخیص خواهد داد. الکترونیک های موجود در درایو تغییرات نور منعکس شده را بمنظور خواندن بیت ها ، تفسیر  می نماید.

مشکل ترین بخش سیستم فوق نگاهداری پرتو های نور در مرکزیت شیارهای داده  است . عملیات فوق بر عهده “سیستم ردیاب” است .سیستم فوق مادامیکه CD خوانده می شود ، بصورت پیوسته لیزر راحرکت و آن را  از مرکز دیسک دور خواهد کرد. بموارات حرکت خطی فوق ، موتور مربوطه (Spindle motor) می بایست سرعت CD را کاهش داده تا در هر مقطع زمانی ، اطلاعات با یک نسبت ثابت از سطح دیسک خوانده شوند.

فرمت های  داده

اطلاعات بر روی یک CD با استفاده از یک درایو قابل نوشتن ، ثبت می گردند. در صورتیکه قصد ایجاد یک CD صوتی و یا یک CD داده را داشته باشید ، می توان با استفاده از نرم افزارهای مربوط به نوشتن بر روی  ،CD این کار را انجام داد. فرمت ذخیره سازی داده ها توسط نرم افزار مربوطه تعیین خواهد شد. فرآیند فرمت داده ها بر روی CD بسیار پیچیده است . بمنظور شناخت نحوه دخیره سازی داده ها بر روی CD ، لازم است که با تمام شرایط ممکن برای رمزگشائی داده ها را که مورد نظر طراحان مربوطه است ، شناخت مناسبی پیدا شود.

– با توجه به اینکه لیزر با استفاده از Bumps ، داده های مارپیچ را دنبال می نماید ، نمی تواند فضای خالی  اضافه (Gap) در شیار وجود داشته باشد. بمنظور حل مشکل فوق از روش رمزگشائی EFM)eight-fourteen modulation) استفاده می شود . در روش فوق هشت بیت به چهارده بیت تبدیل شده و این تضمین توسط EFM داده خواهد شد که برخی از بیت ها یک خواهند بود.

– با توجه به اینکه لازم است لیزر بین ” آهنگ های متفاوت ” حرکت نماید ( حرکت بر روی شیارها )، داده ها نیازمند روشی هستند که با استفاده از آن بصورت موزیک رمزگشائی شده و به درایو اعلام نمایند که موقیت هر کدام کجاست ؟ به منظور حل مشکل فوق از روشی با نام Subcode Data  استفاده می شود. کدهای فوق قادر به رمزگشائی موقعیت نسبی ومطلق لیزر در شیار خواهند بود .

– با توجه به اینکه لیزر ممکن است یک Bumps را نخواند ، روشی برای مشخص نمودن خطای مربوط به خواندن یک بیت می بایست استفاده گردد. بمنظور حل مشکل فوق بیت های بیشتری  اضافه گردد. بدین ترتیب  درایو مربوطه امکان تشخیص و تصحیح  خطاهای مربوطه به تک – بیت ها را پیدا خواهد کرد.

برای ذخیره سازی داده بر روی CD ، فرمت های متفاوتی استفاده می گردد. دو فرمت CD-DA( صوتی ) و CD-ROM ( داده ) رایج ترین روش های این زمینه می باشند.

   حافظه Flash

 حافظه ها ی  الکترونیکی با اهداف متفاوت و به اشکال گوناگون تاکنون طراحی و عرضه شده اند. حافظه فلش ، یک نمونه از حافظه های الکترونیکی بوده که برای ذخیره سازی آسان و سریع اطلاعات در دستگاههائی نظیر : دوربین های دیجیتال  ، کنسول  بازیهای کامپیوتری و … استفاده می گردد. حافظه فلش اغلب مشابه  یک هارد استفاده می گردد تا حافظه اصلی .

 در تجهیزات زیر از حافظه فلش استفاده می گردد :

  • تراشه BIOS موجود در کامپیوتر
  • CompactFlash که در دوربین های دیجیتال استفاده می گردد .
  • SmartMedia که اغلب در دوربین های دیجیتال استفاده می گردد
  • Memory Stick که اغلب در دوربین های دیجیتال استفاده می گردد .
  • کارت های حافظه PCMCIA نوع I و II
  • کارت های حافظه برای کنسول های بازیهای ویدئویی

مبانی حافظه فلش

حافظه فلاش یک نوع خاص از تراشه های EEPROM است . حافظه فوق شامل شبکه ای مشتمل بر سطر و ستون است . در محل تقاطع هر سطر و یا ستون از دو ترانزیستور استفاده می گردد. دو ترانزیستور فوق توسط یک لایه نازک اکسید از یکدیگر جدا شده اند. یکی از ترانزیستورها Floating gate و دیگری Control gate خواهد بود. Floatino gate صرفا” به سطر (WordLine) متصل است . تا زمانیکه لینک فوق وجود داشته باشد در سلول مربوطه مقدار یک ذخیره خواهد بود. بمنظور تغییر مقدار یک به صفر از فرآیندی با نام Fowler-Nordheim tunneling استفاده می گردد. از Tunneling بمنظور تغییر محل الکترون ها در Floating gate استفاد می شود. یک شارژ الکتریکی حدود ۱۰ تا ۱۳ ولت به floating gate داده می شود. شارژ از ستون شروع ( bitline) و سپس به floating gate خواهد رسید .در نهایت شارژ فوق تخلیه می گردد( زمین ) .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 ۵۰ درصد شارژ باشد ، در اینصورت مقدار یک را دارا خواهد بود.زمانیکه شارژ پاس داده شده از ۵۰ درصد آستانه عدول نموده مقدار به صفر تغییر پیدا خواهد کرد.یک تراشه EEPROM دارای گیت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار یک را دارا است.

 در این نوع حافظه ها ( فلش)  ،  بمنظور حذف از مدارات  پیش بینی شده در زمان طراحی  ( بکمک ایجاد یک میدان الکتریکی)  استفاده می گردد.  در این حالت می توان تمام  و یا بخش های خاصی از تراشه را که ” بلاک ” نامیده می شوند، را حذف کرد.این نوع حافظه نسبت به حافظه های EEPROM سریعتر است ، چون داده ها  از طریق بلاک هائی  که معمولا” ۵۱۲ بایت می باشند ( به جای یک بایت در هر لحظه ) نوشته می گردند.

کارت های حافظه فلش

تراشه BIOS در کامپیوتر، متداولترین نوع حافظه فلش است . کارت های SmartMedia و ComapctFlash نیز نمونه های دیگری از حافظه های فلش بوده که اخیرا” متداول شده اند.  از کارت های فوق بعنوان “فیلم های الکترونیکی” در دوربین های دیجیتال، استفاده می گردد .کارتهای  حافظه برای  بازیهای کامپیوتری نظیر Sega و PlayStation نمونه های دیگری از حافظه های فلش می باشند. استفاده از حافظه فلش نسبت به هارد دارای مزایای زیر است :

  • حافظه های فلش نویز پذیر نمی باشند.
  • سرعت دستیابی به حافظه های فلش بالا است .
  • حافظه های فلش دارای اندازه کوچک هستند.
  • حافظه فلش دارای عناصر قابل حرکت ( نظیر هارد ) نمی باشند.

قیمت حافظه های فلش نسبت به هارد بیشتر است .

  Caching

 اگر تا کنون برای خود کامپیوتری تهیه  کرده باشید ، واژه ” Cache”  برای شما آشنا خواهد بود. کامپیوترهای جدید دارای Cache از نوع L1 و L2 می باشند. شاید در هنگام خرید یک کامپیوتر از طرف دوستانتان توصیه هائی به شما شده باشد مثلا” : ” سعی کن از تراشه های Celeron استفاده نکنی چون دارای Cache نمی باشند! “

Cache یک مفهوم کامپیوتری است که  بر روی هر نوع کامپیوتر با یک شکل خاص وجود دارد. حافظه های Cache ، نرم افزارهای با قابلیت Cache هارد دیسک و صفحات Cache همه بنوعی از مفهوم Caching استفاده می نمایند. حافظه مجازی که توسط سیستم های عامل ارائه می گردد نیز از مفهوم فوق استفاده می نماید.

مبانی Caching

Caching یک نکنولوژی استفاده شده برای  زیر سیستم های حافظه ، در کامپیوتر است . مهمترین هدف یک Cache افزایش سرعت و عملکرد کامپیوتر بدون تحمیل هزینه های اضافی برای تهیه سیستم است . با استفاده از Cache عملیات  کاربران با سرعت بیشتری انجام خواهد شد.

کتابداری را در نظر بگیرید که در یک کتابخانه مسئول تحویل کتاب به متقاضیان است . فرض کنید در سیستم فوق ( درخواست و تحویل کتاب ) از مفهوم Cache استفاده نمی گردد. اولین متقاصی کتابی را درخواست می نماید( فرض شده است که متقاضی خود نمی تواند مستقیما” کتاب مورد نظر  را از قفسه مربوطه ،بردارد)  ، کتابدار، کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه پیدا  و در ادامه آن را تحویل متقاضی می نماید. متقاضی پس از ساعاتی مراجعه و کتاب را تحویل می دهد. کتابدار، کتاب  تحویلی را مجددا” در  قفسه مربوطه قرار می دهد. پس از لحظاتی یک متقاضی دیگر مراجعه و همان کتاب قبلی را درخواست می نماید ، کتابدار مجددا” می بایست به بخش مربوطه در کتابخانه مراجعه و پس از بازیابی کتاب ، آن را در اختیار متقاضی دوم قرار دهد.همانگونه که ملاحظه می گردد ، کتابدار مکلف است برای تحویل هر کتاب ( ولو کتاب هائی که فرکانس استفاده از آنان توسط متقاضیان زیاد باشد ) به بخش مربوطه مراجعه و پس از یافتن کتاب آن را در اختیار متقاضیان قرار دهد.  آیا روشی وجود دارد که با استناد به آن بتوان عملکرد و کارآئی کتابدار را بهبود بخشید ؟

در پاسخ به سوال فوق می توان با ایجاد یک سیستم Cache برای کتابدار ، کارآئی آن را افزایش داد. فرض کنید بخشی را با ظرفیت حداکثر ده کتاب در مجاورت ( نزدیکی ) کتابدار آماده نمائیم . کتاب هائی که توسط متقاضیان برگردانده می شود، در بخش  فوق ذخیره خواهند شد. مثال فوق را با در نظر گرفتن سیستم Cache ایجاد شده برای کتابدار مجددا” دنبال می نمائیم . در ابتدای فعالیت روزانه  ، بخش Cache خالی بوده و هنوز در آن کتابی قرار نگرفته است . اولین متفقاصی مراجعه و کتابی را درخواست می نماید . کتابدار می بایست به بخش مربوطه مراجعه و کتاب را از قفسه مربوطه براشته و در اختیار متقاضی قرار دهد. متقاضی پس از تحویل کتاب ، چند ساعت بعد مراجعه و کتاب را تجویل کتابدار خواهد داد. کتابدار، کتاب تحویلی را در بخش پیش بینی شده برای Cache قرار می دهد. لحظاتی بعد متقاضی دیگر مراجعه و درخواست همان کتاب را می نماید .کتابدار در ابتدا بخش مربوط به Cache را جستجو و در صورت یافتن کتاب ، آن را به متقاضی تحویل خواهد داد. در این حالت ضرورتی به مراجعه کتابدار به بخش و قفسه های مربوطه  نخواهد بود. در روش فوق زمان تحویل کتاب به متقاضی بهبود چشمگیری پیدا خواهد کرد. در صورتیکه کتاب درخواستی توسط متقاضی در بخش Cache کتابخانه نباشد ، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در ابتدا مدت زمانی صرف خواهد شد که کتابدار به این اطمینان برسد که کتاب درخواستی در بخش Cache موجود نمی باشد ( جستجو)  یکی از چالش های اصلی در رابطه با طراحی Cache به حداقل رساندن زمان جستجو  در Cache است .سخت افزارهای جدید ، زمان فوق را به صفر نزدیک کرده اند.  پس از حصول اطمینان از عدم وجود کتاب در بخش Cache ، کتابدار می بایست با مراجعه به بخش مربوطه آن را انتخاب و در ادامه در اختیار متقاضی قرار دهد.

با توجه به مثال فوق ، چندین نکته مهم در رابطه با Cache استنباط می گردد:

– تکنولوژی Cache ، استفاده از حافظه های سریع  ولی کوچک ، بمنظور افزایش سرعت یک حافظه کند ولی با حجم بالا است

– زمانیکه از Cache استفاده می گردد ، در ابتدا می بایست محتویات آن بمنظور یافتن اطلاعات مورد نظر بررسی گردد. فرآیند فوق را Cache hit می گویند. در صورتیکه اطلاعات مورد نظر در Cache موجود نباشند (Cache miss) ، کامپیوتر می بایست در انتظار تامین داده های خود از حافظه اصلی سیستم باشد ( حافظه ای کند ولی با حجم بالا )

– اندازه Cache محدود  بوده وسعی می گردد که ظرفیت فوق حتی المقدور زیاد باشد ، ولی بهرحال اندازه آن نسبت به رسانه های ذخیره سازی دیگر بسیار کم است .

– این امکان وجود خواهد داشت که از چندین لایه Cache استفاده گردد.

 Cache در کامپیوتر

کامپیوتر، ماشینی است که زمان انجام کارها توسط آن با واحدهای خیلی کوچک اندازه گیری می گردد.زمانیکه ریزپردازنده  قصد دستیابی به  حافظه اصلی را داشته باشد، می بایست مدت زمانی معادل ۶۰ نانوثانیه را برای این کار در نظر بگیرد. سرعت فوق بسیار بالا است ولی سرعت ریزپردازنده بمراتب بیشتر است . ریزپردازنده قادر به داشتن سیکل هائی به اندازه دو نانوثانیه است . تفاوت سرعت بین پردازنده و حافظه کاملا” مشهود بوده و قطعا” رضایت پردازنده در این خصوص کسب نخواهد شد. پردازنده می بایست تاوان کند بودن حافظه را خود بپردازد . انتظار پردازنده و هرز رفتن زمان مفید وی کوچکترین تاوانی است که می بایست پردازنده پذیرای آن باشد.

بمنظور حل مشکل فوق ، فرض کنید از  یک نوع حاص حافظه،  با ظرفیت کم ولی با سرعت بالا ( ۳۰ نانوثانیه ) ، استفاده گردد . سرعت دستیابی به حافظه فوق دو مرتبه سریعتر نسبت به حافظه اصلی است .این نوع حافظه راL2 Cache   می نامند. فرض کنید از یک حافظه بمراتب سریعتر ولی با حجم کمتر استفاده و آن را مستقیما” با پردازنده اصلی درگیر نمود. سرعت دستیابی به حافظه فوق می بایست در حد و اندازه سرعت پردازنده باشد .این نوع حافظه ها را L1 Cache می گویند.

در کامپیوتر از زیرسیستمهای متفاوتی استفاده می گردد.از Cache می توان در رابطه با اکثر زیر سیستمهای فوق استفاده تا کارآئی  آنان افزایش یابد.

تکنولوژی Cache

یکی از سوالاتی که ممکن است در ذهن خواننده این بخش خطور پیدا کند این است که ” چرا تمام حافظه کامپیوترها از نوع L1 Cache نمی باشند تا دیگر ضرورتی به استفاده از Cache وجود نداشته باشد؟” در پاسخ می بایست گفت که اشکالی ندارد وهمه چیز هم بخوبی کار خواهد کرد ولی قیمت کامپیوتر بطرز قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت . ایده Cache ، استفاده از یک مقدار کم حافظه ولی با سرعت بالا( قیمت بالا) برای افزایش سرعت و کارآئی میزان زیادی حافظه  ولی با سرعت پایین ( قیمت ارزان ) است .

در طراحی یک کامپیوتر هدف فراهم کردن شرایط لازم برای فعالیت پردازنده با حداکثر توان و در سریعترین زمان است . یک تراشه ۵۰۰ مگاهرتزی ، در یک ثانیه پانصد میلیون مرتبه سیکل خود را خواهد داشت ( هر سیکل در دونانوثانیه ) . بدون استفاده از L1 و L2 Cache ، دستیابی به حافظه حدودا” ۶۰ نانوثانیه طول خواهد کشید. بهرحال استفاده از  Cache اثرات مثبت خود را بدنبال داشته و باعث بهبود کارآئی پردازنده می گردد.اگر مقدار L2 Cache  معادل ۲۵۶ کیلو بایت و ظرفیت حافظه اصلی معادل ۶۴ مگابایت باشد ،  ۲۵۶۰۰۰ بایت مربوط به Cache با استفاده از روش های موجود  قادر به Cache نمودن ۶۴۰۰۰۰۰۰ بایت حافظه اصلی خواهند بود.

  دوربین Web

 امروزه استفاده از دوربین های وب بسیار متداول شده است . در زمان استفاده از اینترنت و وب ، می توان با نصب یک دوربین به کامپیوتر خود ، امکان مشاهده تصویر خود را برای سایرین فراهم نمود. دوربین های وب دارای  مدل های ساده  تا پیچیده می باشند. استفاده از دوربین صرفا” به وب ختم نشده و امروزه شاهد بکارگیری این نوع از دوربین ها در موارد متفاوت نظیر : ترافیک ، تجارت ، موارد شخصی و خصوصی می باشیم . با نصب یک دوربین وب در مکان مورد نظر،  امکان مشاهده محل فوق  برای علاقه مندان فراهم می گردد.

یک دوربین وب ساده ، یک دوربین دیجیتالی است که به کامپیوتر متصل می گردد. این نوع دوربین ها بمنظور اتصال به کامپیوتر عمدتا” از پورت های USB استفاده می نمایند.( دوربین های اولیه از طریق یک کارت اختصاصی و یا پورت موازی به کامپیوتر متصل می شدند) پس از نصب فیزیکی یک دوربین وب ، درایور مربوطه از طریق سیتم عامل بخدمت گرفته خواهد شد ( پس از تشخیص توسط سیستم عامل ، درایور مربوطه می بایست نصب گردد ) . پس از نصب فیزیکی و نصب منطقی ، امکان استقاده از دوربین قراهم خواهد شد. بدین منظور لازم است که نرم افزار کاربردی مربوطه نیز نصب گردد. نرم افزار فوق ، بصورت تکراری تصاویری  ( فریم ) را از دوربین اخذ خواهد کرد .

بمنظور استفاده از دوربین های وب در محیط اینترنت به امکانات زیر نیاز خواهد بود :

  • یک دوربین که  به کامپیوتر متصل شده باشد.
  • یک نرم افزار که قادر به تامین فریمها بصورت ادواری ( تکراری) از دوربین باشد.
  • یک خط با پهنای باند قابل قبول برای اتصال کامپیوتر به اینترنت

در صورتیکه پهنای باند خط ارتباطی با اینترنت مناسب نباشد ، تصاویر قادر به بازخوانی / بازنویسی مجدد نخواهند بود.

یکی از مسایل مرتبط با دوربین های وب در زمان اتصال به کامپیوتر( از طریق یک کابل USB )، محدودیت طول کابل است . حداکثر طول کابل پنج متر می تواند باشد.. بمنظور حل مشکل فوق می توان ازدوربین هائی که دارای یک کانکتور خارجی ویدئویی می باشند ، استفاده  کرد.

 اسکنر

 استفاده از اسکنر طی سالیان اخیر در اغلب ادارات و موسسات متداول  شده است . اسکنرها دارای مدل ها ی متفاوتی می باشند .

اسکنرهای مسطح : این نوع اسکنرها ، رومیزی نیز نامیده می شوند. اسکنرهای فوق دارای قابلیت های فراوانی بوده و از متداولترین اسکنرهای موجود می باشند.

اسکنرهای Sheet-fed . این نوع اسکنرها نظیر یک چاپگر قابل حمل عمل می نمایند.در اسکنرهای فوق هد اسکنر ثابت بوده و در عوض سند مورد نظر برای اسکن ، حرکت خواهد کرد

اسکنرهای Handheld . اسکنرهای فوق از تکنولوژی بکار گرفته شده در اسکنرهای مسطح استفاده می نمایند. در اسکنرهای فوق در عوض استفاده از یک موتور برای حرکت  از نیروی انسانی استفاده می گردد.

– اسکنرهای استوانه ای . از اسکنرهای عظیم فوق ، مراکز انتشاراتی معتبر و بزرگ استفاده می نمایند. با استفاده از اسکنرهای فوق می توان تصاویر را با کیفیت و جرئیات بالا اسکن نمود.

ایده اولیه تمامی انواع اسکنرها ، تجزیه و تحلیل یک تصویر و انجام پردازش های مربوطه است . در ادامه به بررسی اسکنرهای مسطح  که  متداولترین نوع  در این زمینه  می باشند ، خواهیم پرداخت .

مبانی اسکنرها

یک اسکنر مسطح از عناصر زیر تشکیل شده است :

  • CCD(Charge-Coupled device Array)
  • آینه ها
  • هد مربوط به اسکن
  • صفحه شیشه ای
  • لامپ
  • لنز
  • فیلترها
  • روکش
  • موتور Stepper
  • تثبیت کننده )Stablizer)
  • تسمه
  • منبع تغذیه
  • پورت های اینترفیس
  • مدار کنترل کننده

شکل زیر CCD را از نمای نزدیک نشان می دهد.

هسته اساسی یک اسکنر CCD است . CCD رایج ترین تکنولوژی برای اخذ تصاویر در اسکنرها است . CCD شامل مجموعه ای از دیودهای حساس نوری نازک بوده که عملیات تبدیل تصاویر ( نور ) به الکترون ها ( شارژ الکتریکی ) را انجام می دهد. دیودهای فوق ،Photosites نامیده می شوند. هر یک از دیودهای فوق حساس به نور می باشند.

تصویر اسکن شده از طریق مجموعه ای از آینه ها ، فیلتر ها و لنزها  به CCD خواهد رسید  پیکربندی واقعی عناصر فوق به مدل اسکنر بستگی دارد ولی اصول اغلب آنها یکسان است .

 نحوه اسکن تصاویر

عملیات زیر مراحل اسکن نمودن یک تصویر را توضیح می دهد :

– متن ( سند ) مورد نظر را بر روی سینی شیشه ای قرار داده و روکش مربوط را بر روی آن قرار دهید. درون روکش در اغلب اسکنرها سفید بوده و در برخی دیگر سیاه رنگ است . روکش یک زمینه یکسان را فراهم کرده تا نرم افزار اسکنر قادر به استفاده از یک نقطه مرجع برای تشخیص انداز سندی باشد که اسکن می گردد. در اکثر اسکنرها می توان روکش فوق را در زمان اسکن یک شی حجیم نظیر یک کتاب قطور ، استفاده نکرده و عملا” آن را کنار گذاشت . در شکل زیر لامپ فلورسنت مشاهده می گردد.

– یک لامپ بمنظور روشن نمودن ( نورانی کردن ) سند استفاده می گردد. در اسکنرهای قدیمی لامپ فوق از نوع فلورسنت بوده و در اسکنرهای جدید از لامپ های زنون و یا لامپ های کاتدی فلورسنت استفاده می گردد.

– تمام مکانیزم ( آینه ها ، لنزها ، فیلتر و CCD) هد اسکن را تشکیل می دهند. هد اسکن توسط یک تسمه که به یک موتورStepper متصل است  به آرامی در طول سند مورد نظر برای اسکن ، حرکت خواهد کرد. هد اسکن به یک میله ” تثبت کننده ” (Stabilizer) متصل بوده تا این اطمینان بوجود آید که در زمان اسکن هد مربوطه تکان نخواهد خورد. زمانیکه یک مرتبه بطور کامل سند ، اسکن گردد عملا” یک Pass ( فاز ) سپری  شده است .  شکل زیر میله تثبیت کننده را نشان می دهد.

– تصویر موجود بر روی سند توسط یک آیینه زاویه ای  به آینه دیگر منعکس می گردد. در برخی اسکنرها صرفا” از دو آینه استفاده می گردد ، برخی دیگر از اسکنرها از سه آیینه استفاده می نمایند. هر یک از آیینه ها  خمیده شده تا امکان نمرکز بهتر بر روی تصویر برای انعکاس  فراهم گردد .

– آخرین آیینه ، تصویر را بر روی یک لنز منعکس خواهد کرد. لنز از طریق یک فیلتر بر روی تصویر در CCD متمرکز خواهد شد. در شکل زیر آیینه ها ( سه عدد) و لنز مربوطه نشان داده شده است .

سازماندهی فیلتر و لنزها ، متفاوت بوده و بستگی به نوع اسکنر  دارد. برخی از اسکنرها برای اسکن یک سند از سه فاز استفاده می نمایند. در هر فاز از یک فیلتر متفاوت ( قرمز ، سبز ، آبی ) بین لنز و CCD   استفاده می گردد.  در نهایت نرم افزار مربوطه نتایج بدست آمده در هر فاز را با یکدیگر ترکیب تا تصویر تمام رنگی نهائی بوجود آید.

در اکثر اسکنرهای جدید ، سندهای  مورد نظر در یک فاز اسکن می گردند. لنز تصویر ( سند ) مورد نظر را به سه بخش تقسیم می نماید. هر یک ازبخش های فوق از طریق یک فیلتر ( قرمز ، آبی ، سبز ) اسکن و در یک ناحیه مجزا در CCD مستقر می گردند. در ادامه اسکنر داده های هر بخش را با یکدیگر ترکیب و تصویر تمام رنگی نهائی ایجاد خواهد شد.

وضوح تصویر و درون یابی

اسکنرها دارای مدل های متفاوت با توجه به دقت وضوح تصویر و شفافیت می باشند. اکثر اسکنرهای مسطح دارای حداقل وضوح تصویر ۳۰۰ * ۳۰۰ Dpi )Dot per inch) می باشند . Dpi مربوط به اسکنر توسط تعدادی از سنسورهای موجود  در یک سطر ( جهت X نرخ نمونه برداری ) از CCD با دقت مضاعف موتور Stepper ( جهت Y نرخ نمونه برداری )  مشخص می گردد.  مثلا” اگر دقت ۳۰۰*۳۰۰ dpi باشد ، و اسکنر یک صفحه A4  را اسکن نماید ، CCD دارای ۲۵۵۰ سنسور بوده که در هر سطر افقی سازماندهی می گردند. یک اسکنر تک فازه دارای سه سطر از سنسورهای فوق و در مجموع ۱۶۵۰ سنسور را دارا خواهد بود. موتور Stepper در مثال فوق قادر به حرکت در گام هائی به اندازه یک سیصدم  ، اینچ خواهد بود . یک اسکنر با دقت ۳۰۰ * ۶۰۰ دارای یک آرایه CCD به میزان ۵۱۰۰ سنسور در هر سطر خواهد بود. شکل زیر موتور stepper را نشان می دهد.

میزان شفافیت  ارتباط مستقیم با کیفیت لنز و منبع نور دارد. اسکنری که از لامپ زنون و لنزهای با کیفیت بالا استفاده می نماید ، قطعا” یک تصویر با کیفیت و شفاف تر نسبت به اسکنری که از لامپ های فلورسنت و لنزهای معمولی استفاده می کند ، ایجاد خواهد کرد.

درون یابی (InterPolation) ، فرآیندی است که نرم افزارهای اسکن استفاده تا از طریق آن آگاهی ودانش خود را نسبت به دقت و وضوح تصویر افزایش دهند. بدین متظور از پیکسل های اضافه ای استفاده می گردد. پیکسل های اصافه معدل پیکسل های همجوار می باشند. مثلا” اگر اسکنری از بعد سخت افزاری دارای دقت ۳۰۰*۳۰۰ باشد ، دقت درون یابی معادل ۳۰۰ * ۶۰۰ خواهد بود. در این حالت نرم افزار یک پیکسل را بین هر پیکسلی که اسکن می گردد توسط یک سنسور CCD انجام خواهد داد.

Bit Depth ، یکی دیگر از اصطلاحاتی است که در رابطه با اسکنر مطرح می شود. واژه فوق به تعداد رنگ هائی که اسکنر قادر به تولید آنها می باشد ، اطلاق می گردد. هر پیکسل بمنظور تولید رنگ های استاندارد (True color) به ۲۴ بیت نیاز دارد.

ارسال تصویر

پس از اسکن یک تصویر ، می بایست تصویر اسکن شده به کامپیوتر منتقل گردد. برای اتصال اسکنر به کامپیوتر سه گزینه متفاوت وجود دارد :

  • استفاده از پورت موازی ( کندترین روش ارسال تصویر خواهد بود )
  • استفاده از SCSI .اسکنرها  از  یک کارت اختصاصی SCSI که بر روی برد اصلی نصب می گردد، استفاده می نمایند.
  • استفاده از پورت USB . اسکنرمی بایست دارای یک کانکتور از نوع USB باشد.

شکل زیر نمونه اتصالات یک اسکنر را نشان می دهد.

بمنظور استفاده از اسکنر ، می بایست درایور مربوطه نصب گردد. درایور فوق مسئول تبین نحوه ارتباط با اسکنر خواهد بود. اکثر اسکنرها از زبان TWAIN برای صحبت کردن استفاده می نمایند. درایور TWAIN نظیر یک اینترفیس بین برنامه ها( برنامه هائی که استاندارد TWAIN  را حمایت می نمایند ) و اسکنر عمل می نماید. در این راستا  برنامه ها نیازی به آگاهی از جزئیات عملکرد یک اسکنر بمنظور ایجاد ارتباط با آن نخواهند داشت. مثلا” با استفاده از برنامه فتوشاپ ( نرم افزار فوق استاندارد TWAIN را حمایت می نماید) می توان بسادگی فرمان اسکن یک تصویر را صادر و از نتایج بدست آمده در محیط فتوشاپ استفاده  کرد.

طراحی قالب وردپرس اصلی ترین حرفه در شرکت فناوی اطلاعات آنفایو است. مهمترین دستاوردطراحی قالب وردپرس باید شناساندن نام تجاری ، معرفی خدمات و محصولات شما باشد که رسیدن به این مهم با رعایت استانداردهای جهانی طراحی سایت که شامل بهینه سازی وب سایت بر اساس الگوریتم موتورهای جستجو ، در کنار داشتن ظاهری زیبا فراهم می شود. در دنیای مجازی امروز و عصر پیشرفته ارتباطات برای صاحبان سازمان ها ، نهادهای دولتی و صاحبان مشاغل وکسب وکار آزاد داشتن یک وب سایت امری ضروری است .از مزایای داشتن سایت معرفی ، اطلاع رسانی ، بازاریابی و قابلیت های نوین تبلیغاتی میباشد .کاربران میتوانند از هر نقطه دنیا فقط با یک کلیک به شما دسترسی داشته باشند.

شرکت آنفایو خدمات طراحی سایت (طراحی وب) خود را، با توجه به نیازهای کارفرمایان، نوع فعالیت و متناسب با بودجه در نظر گرفته شده برای طراحی سایت (طراحی وب) در نظر می گیرد. آنفایو با بهره گیری از بهتریت متخصصین حرفه ای برنامه نویسی ، داشتن تیم تخصصی طراحی سایت ، تسلط به علوم روز دنیای کامپیوتر و اینترنت و مشاوره رایگان وپشتیبانی ۲۴ ساعته آمادگی خود را برای طراحی وب سایت های دولتی ، سازمانی ، شرکتی وشخصی با تلفیق هنر گرافیک دیجیتالی و جدیدترین تکنیک های برنامه ویسی اعلام میدارد .افزایش آمار ، دسترسی ساده کاربران و سرعت وب سایت خود را به شرکت طراحی سایت و طراحی قالب وردپرس آنفایو بسپارید.