دانلود تحقیق سخت افزار و نرم افزار

کامپیوترهای شخصی
اغلب مردم زمانیکه با واژه تکنولوژی برخورد می نمایند ، بی اختیار کامپیوتر برای آنها تداعی می گردد.

امروزه کامپیوتر در موارد متعددی بخدمت گرفته می شود.

برخی از تجهیزات موجود در منازل ، دارای نوع خاصی از ریزپردازنده می باشند.

حتی اتومبیل های جدید نیز دارای نوعی کامپیوتر خاص می باشند.

کامپیوترهای شخصی ، اولین تصویر از انواع کامپیوترهائی است که در ذهن هر شخص نقش پیدا می کند.

بدون شک مطرح شدن این نوع از کامپیوترها در سطح جهان، باعث عمومیت کامپیوتر در عرصه های متفاوت بوده است .

کامپیوتر شخصی وسیله ای همه منظوره بوده که توان عملیاتی خود را مدیون یک ریزپردازنده است.

این نوع از کا مپیوترها دارای بخش های متعددی نظیر : حافظه ، هارد دیسک، مودم و...

بوده که حضور آنها در کنار یکدیگر به منظور انجام عملیات مورد نظر است .

علت استفاده از واژه همه منظوره بدین دلیل است که می توان بکمک این نوع از کامپیوترها عملیات متفاوتی ( تایپ یک نامه ، ارسال یک نامه الکترونیکی، طراحی و نقشه کشی و ...) را انجام داد .

پردازنده
کامپیوتری که هم اکنون بکمک آن در حال مشاهده و مطالعه این صفحه هستید ، دارای یک ریزپردازنده است .

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.

تاریخچه ریزپردازنده ها
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 چهار بیتی 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.

اولین ریزپردازنده ای که بر روی یک کامپیوتر خانگی نصب گردید ، 8080 بود.

پردازنده فوق هشت بیتی و بر روی یک تراشه قرار داشت .

این ریزپردازنده در سال 1974 به بازار عرضه گردید.اولین پردازنده ای که باعث تحولات اساسی در دنیای کامپیوتر شد ، 8088 بود.

ریزپردازنده فوق در سال 1979 توسط شرکت IBM طراحی و اولین نمونه آن در سال 1982 عرضه گردید.

وضعیت تولید ریزپردازنده توسط شرکت های تولید کننده بسرعت رشد و از مدل 8088 به 80286 ، 80386 ، 80486 ، پنتیوم ، پنتیوم II ، پنتیوم III و پنتیوم 4 رسیده است .

تمام پردازنده های فوق توسط شرکت اینتل و سایر شرکت های ذیربط طراحی و عرضه شده است .

پردازنده های پنتیوم 4 در مقایسه با پردازنده 8088 عملیات مربوطه را با سرعتی به میزان 5000 بار سریعتر انجام می دهد!

جدول زیر ویژگی هر یک از پردازنده های فوق بهمراه تفاوت های موجود را نشان می دهد.

حافظه های RAM و ROM
در بخش قبل گذرگاه های آدرس و داده نظیرخطوط RD,WR بررسی گردیدند.

گذرگاه های فوق به حافظه های RAM ،ROM و یا هر دو متصل خواهند بود.

در ریزپردازنده ساده فرضی فوق، از گذرگاه های آدرس و داده هشت بیتی استفاده می گردد.

بدین ترتیب پردازنده قادر به آدرس دهی 256 بایت حافظه و خواندن و یا نوشتن هشت بیت از حافظه در هر لحظه خواهد بود.

فرض کنید پردازنده فوق دارای 128 بایت حافظه ROM بوده که از آدرس صفر شروع شده و 128 بایت حافظه RAM که از آدرس 128 آغاز می گردد ، است .

حافظه ROM تراشه ای است که اطلاعاتی را از قبل و بصورت دائم در خود نگهداری می نماید.

گذرگاه های آدرس به تراشه ROM اعلام خواهند کرد که کدام بایت را خواسته و آن را بر روی گذرگاه قرار خواهد داد.

زمانیکه وضعیت خط RD تغییر نماید تراشه ROM بایت مورد نظر و انتخابی را بر روی گذرگاه داده قرار خواهد داد.

RAM شامل بایت هائی از اطلاعات است .

ریزپردازنده قادر به خواندن و نوشتن در حافظه فوق بر اساس سیگنال های دریافتی از خطوط RD و RW است .

در رابطه با حافظه RAM می بایست به این نکته نیز اشاره گردد که این نوع از حافظه ها با از دست منبع انرژی ( برق ) اطلاعات خود را از دست خواهند داد.

تمامی کامپیوترها دارای حافظه ROM به میزان مشخص می باشند.

( برخی از کامپیوترها ممکن است دارای حافظه RAM نبوده نظیر میکرو کنترل ها ، ولی وجود و ضرورت حافظه ROM را در هیچ کامپیوتری نمی توان انکار نمود).بر روی کامپیوترهای شخصی حافظه ROM را BIOS نیز می نامند.

زمانیکه ریزپردازنده فعالیت خود را آغاز می نماید ، در ابتدا دستورالعمل هائی را اجراء خواهد کرد که در BIOS می باشند.

دستورالعمل های موجود در BIOS عملیانی نظیر تست سخت افزار و سیستم را انجام و در ادامه فرآیندی آغاز خواهد شد که نتیجه آن استقرار سیستم عامل در حافظه خواهد بود.

(Booting) .

در آغاز فرآیند فوق ، بوت سکتور هارد دیسک ( می تواند آغاز عملیات فوق از هارد شروع نشده و از فلاپی دیسک انجام گردد ، اتخاذ تصمیم در رابطه با وضعیت فوق بر اساس پارامترهای ذخیره شده در حافظه CMOS خواهند بود ) را بررسی خواهد کرد .

بوت سکتور فوق حاوی برنامه ای کوچک است که در ادامه BIOS آن را خوانده و در حافظه RAM مستقر خواهد کرد.

ریزپردازنده در ادامه دستورالعمل های مربوط به برنامه بوت سکتور را که در حافظه RAM مستقر شده اند ،اجراء خواهد کرد.

برنامه فوق به ریزپردازنده اعلام خواهد کرد که اطلاعات دیگری را از هارد دیسک به درون حافظه RAM انتقال و آنها را اجراء نماید.

با ادامه وتکمیل فرآیند فوق سیستم عامل در حافظه مستقر ومدیریت خود را آغاز می نماید.

ریجستر و Cache با توجه به سرعت بسیار بالای پردازنده حتی در صورت استفاده از Bus عریض وسریع همچنان مدت زمانی طول خواهد کشید تا داده ها از حافظه RAM برای پردازنده ارسال گردند.

Cache با این هدف طراحی شده است که داده های مورد نیاز پردازنده را که احتمال استفاده از آنان بیشتر است ، در دسترس تر قرار دهد .

عملیات فوق از طریق بکارگیری مقدار اندکی از حافظه Cache که Primary و یا Level 1 نامیده می شود صورت می پذیرد.

ظرفیت حافظه های فوق بسیار اندک بوده و از دو کیلو بایت تا شصت و چهار کیلو بایت را، شامل می گردد.

نوع دوم Cache که Secodray و یا level 2 نامیده می شود بر روی یک کارت حافظه و در مجاورت پردازنده قرار می گیرد.

این نوع Cache دارای یک ارتباط مستقیم با پردازنده است.

یک مدار کنترل کننده اختصاصی بر روی برد اصلی که " کنترل کننده L2 " نامیده می شود مسئولیت عملیات مربوطه را برعهده خواهد گرفت .

با توجه به نوع پردازنده ، اندازه حافظه فوق متغیر بوده و دارای دامنه ای بین 256Kb تا 2MB است.

برخی از پردازنده های با کارائی بالا اخیرا" این نوع Cache را بعنوان جزئی جداناپذیر در کنار خود دارند.

( بخشی از تراشه پردازنده ) در این نوع پردازنده ها با توجه به اینکه Cache بخشی از پردازنده محسوب می گردد، اندازه آن متغیر بوده و بعنوان یکی از مهمترین شاخص ها در کارائی پردازنده مطرح است.

نوع دیگری از RAM با نام SRAM ( حافظ های با دستیابی تصادفی ایستا ) نیز وجود داشته که در آغاز برای Cache استفاده می گردید.

این نوع حافظه ها از چندین ترانزیستور ( معمولا" چهار تا شش ) برای هر یک از سلول های حافظه خود استفاده می نمایند.

حافظه های فوق دارای مجموعه ای از فلیپ فلاپ ها با دو وضعیت خواهند بود.

بنابراین حافظه های فوق قادر به بازخوانی اطلاعات بصورت پیوسته نظیر حافظه های DRAM نخواهند بود.

هر یک از سلول های حافظه مادامیکه منبع تامین انرژی آنها فعال (On) باشد داده های خود را ذخیره نگاه خواهند داشت .

در این حالت ضرورتی به بازخوانی اطلاعات بصورت پریودیک نخواهد بود .

سرعت حافظه های فوق بسیار بالا است ، ولی بدلیل قیمت بالا ، در حال حاضر بعنوان جایگزینی استاندارد برای حافظه های RAM مطرح نمی باشند .

حافظه RAM حافظه (RAM(Random Access Memory شناخته ترین نوع حافظه در دنیای کامپیوتر است .

روش دستیابی به این نوع از حافظه ها تصادفی است .

چون می توان به هر سلول حافظه مستقیما" دستیابی پیدا کرد .

در مقابل حافظه های RAM ، حافظه های(SAM(Serial Access Memory وجود دارند.

حافظه های SAM اطلاعات را در مجموعه ای از سلول های حافظه ذخیره و صرفا" امکان دستیابی به آنها بصورت ترتیبی وجود خواهد داشت.

( نظیر نوار کاست ) در صورتیکه داده مورد نظر در محل جاری نباشد هر یک از سلول های حافظه به ترتیب بررسی شده تا داده مورد نظر پیدا گردد.

حافظه های SAM در مواردیکه پردازش داده ها الزاما" بصورت ترتیبی خواهد بود مفید می باشند ( نظیر حافظه موجود بر روی کارت های گرافیک ).

داده های ذخیره شده در حافظه RAM با هر اولویت دلخواه قابل دستیابی خواهند بود.

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 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.

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 .

بمنظور 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.

بمنظور تغییر مقدار فوق به صفر به فرآیندی با نام Fowler-Nordheim tunneling نیاز خواهد بود .Tunneling بمنظور 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.

بمنظور باز نویسی یک EPROM می بایست در ابتدا محتویات آن پاک گردد.

برای پاک نمودن می بایست یک سطح از انرژی زیاد را بمنظور 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.

هارد دیسک بر روی هر کامپیوتر حداقل یک هارد دیسک وجود دارد.برخی از سیستم ها ممکن است دارای بیش از یک هارد دیسک باشند.

هارد دیسک یک محیط ذخیره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نماید .

اطلاعات دیجتال در کامییوتر می بایست بگونه ای تبدیل گردند که بتوان آنها را بصورت دائم بر روی هارد دیسک مغناطیسی ذخیره کرد.

مبانی هارد دیسک هارد دیسک در سال 1950 اختراع گردید.

هارد دیسک های اولیه شامل دیسک های بزرگ با قطر 20 اینچ ( 50/8 سانتیمتر) بوده و توان ذخیره سازی چندین مگابایت بیشتر را نداشتند.

به این نوع دیسک ها در ابتدا " دیسک ثابت " می گفتند.

در ادامه بمنظور تمایز آنها با فلاپی دیسک ها از واژه " هارد دیسک " استفاده گردید.

هارد دیسک ها دارای یک Platter ( صفحه ) بمنظور نگهداری محیط مغناطیسی می باشند.

عملکرد یک هارد دیسک مشابه یک نوار کاست بوده و از یک روش یکسان برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند.

هارد دیسک ونوار کاست از امکانات ذخیره سازی مغناطیسی یکسانی نیز استفاده می نمایند.در چنین مواردی می توان بسادگی اطلاعاتی را حذف و یا مجددا" بازنویسی کرد.

اطلاعات ذخیره شده بر روی هر یک از رسانه های فوق ، سالیان سال باقی خواهند ماند.

علیرغم وجود شباهت های موجود ، رسانه های فوق در مواردی نیز با یکدیگر متفاوت می باشند: - لایه مغناطیسی بر روی یک نوار کاست بر روی یک سطح پلاستیکی نازک توزیع می گردد.

در هارد دیسک لایه مغناطیسی بر روی یک دیسک شیشه ای ویا یک آلومینیوم اشباح شده قرار خواهد گرفت .

در ادامه سطح آنها بخوبی صیقل داده می شود.

- در نوار کاست برای استفاده از هر یک از آیتم های ذخیره شده می بایست بصورت ترتیبی ( سرعت معمولی و یا سرعت بالا) در محل مورد نظر مستقر تا امکان بازیابی ( شنیدن ) آیتم دلخواه فراهم گردد.

در رابطه با هارد دیسک ها می توان بسرعت در هر نقظه دلخواه مستفر و اقدام به بازیابی ( خواندن و یا نوشتن ) اطلاعات مورد نظر کرد.

در یک نوار کاست ، هد مربوط به خواندن / نوشتن می بایست سطح نوار را مستقیما" لمس نماید.

در هارد دیسک هد خواندن و نوشتن در روی دیسک به پرواز در می آید!

( هرگز آن را لمس نخواهد کرد ) - نوار کاست موجود در ضبط صوت در هر ثانیه 2 اینچ ( 5/08 سانتیمتر ) جابجا می گردد.

گرداننده هارد دیسک می تواند هد مربوط به هارد دیسک را در هر ثانیه 3000 اینچ به چرخش در آورد .

یک هارد دیسک پیشرفته قادر به ذخیره سازی حجم بسیار بالائی از اطلاعات در فضائی اندک و بازیابی اطلاعات با سرعت بسیار بالا است .

اطلاعات ذخیره شده برروی هارد دیسک در قالب مجموعه ای از فایل ها ذخیره می گردند.

فایل نامی دیگر برای مجموعه ای از بایت ها است که بنوعی در آنها اطلاعاتی مرتبط به هم ذخیره شده است .

زمانیکه برنامه ای اجراء و در خواست فایلی را داشته باشد، هارد دیسک اطلاعات را بازیابی و آنها برای استفاده پردازنده ارسال خواهد کرد.

برای اندازه گیری کارآئی یک هارد دیسک از دو روش عمده استفاده می گردد: - میزان داده (Data rate) .

تعداد بایت هائی ارسالی در هر ثانیه برای پردازنده است .

اندازه فوق بین 5 تا 40 مگابایت در هر ثانیه است .

- زمان جتسجو (Seek Time) .

مدت زمان بین درخواست یک فایل توسط پردازنده تا ارسال اولین بایت فایل مورد نظربرای پردازنده را می گویند.

نرم افزار سیستم یک بخش حیاتی هر کامپیوتر همه منظوره نرم افزار سیستم یا ابزارهای نرم افزاری هستند که همراه با سخت افزار کامپیوتر به کار می روند.

کامپیوتر بدون نرم افزار سیستم بیشتر شبیه به ماشینی است بدون بنزین، اگرچه مکانیک پایه ای سیستم وجود دارد، ولی هیچ راهی برای استفاده واقعی از آن وجود ندارد.

این بخش بر ابزارهای نرم افزاری ای تمرکز دارد که برای تبدیل یک کامپیوتر همه منظوره به یک سیستم کامپیوتری مفید برای برنامه ریزی کاربردی، برای توسعه کاربردهای میکروپروسور، یا برای استفاده که به عنوان یک سیستم تجاری یا اداری، لازم هستند.

با در نظر گیری وظایف متعددی که می توان با استفاده از یک کامپیوتر همه منظوره تقبل کرد، می توان دیدی در مورد انواع برنامه های لازم به دست آورد.

بارکننده هنگام روشن کردن یک کامپیوتر، اولین ضرورت نوعی برنامه بارکننده است که می تواند برای بار کردن هر برنامه دیگری از محیط ذخیره سازی کمکی به حافظه قبل ز اجرا بکار رود.

در اکثر کامپیوترهای مدرن، بار کننده یک برنامه بزرگ است که در ROM ذخیره شده و برای خواندن برنامه ها از یک دیسک طراحی شده است.

ایده استفاده از یک قطعه نرم افزار برای امکان پذیر کردن اجرای یک قطعه نرم افزار (عموماً پیچیده تر) دیگر خود راه اندازی خوانده می شود.

از اینرو برنامه بار کننده یک روش خود راه اندازی سایر برنامه های پیچیده تر را فراهم می کند.

این رهیافت به منظور حداقل کردن استفاه از حافظه سیستم کامپیوتر اتخاذ می شود؛ برنامه بارکننده که به طور دائمی در ROM قرار دارد نوعاً فقط حدود 1KBYTE حافظه را اشغال می کند و از اینرو قسمت اعظم حافظه باقیمانده را برای سایر برنامه ها آزاد می گذارد.

همچنین برنامه بارکننده اغلب با یک برنامه نمایش دهنده یا خطایاب ترکیب می شدکه می تواند برای اشکال گیری از برنامه های کد ماشین و نیز برای تأیید عملکرد سخت افزار کامپیوتر بدون لزوم دسترسی به یک محیط ذخیره سازی کمکی بکار رود.

نوع متفاوتی از کامپیوتر نیز می تواند با استفاده از نرم افزار متقابل برای خود راه اندازی بکار رود.

به عنوان مثال امکان دارد با استفاده از یک اسمبلر نوشته شده به زبانی که در کامپیوتر بزرگ قابل دسترسی است مثلاً پاسکال، C، یا فرترن، برنامه ای برای میکروپروسوری مانند MC6809 روی یک مینی کامپیوتر یا کامپیوتر بزرگ نوشته شود.

برنامه اسمبلری که روی کامپیوتر کوچکتر اجرا می شود به یک اسمبلر متقابل مشهور است زیرا برای ریز کامپیوتر کد ماشین تولید می کند نه برای کامپیوتری که روی آن اسمبلر اجرا می شود.

سپس برنامه کد ماشین می تواند یا بصورت PROM یا متوسط هر محیط ذخیره سازی دیگر، به کامپیوتر هدف منتقل شود یا می تواند مستقیماً توسط یک رابط ارتباطات سری یا موازی گرفته و بارگذاری شود.

سیستم عامل دیسکی نرم افزاری که برنامه ها را قادر به بار شدن از (و ذخیره شدن در) محیط های ذخیره سازی کمکی می سازد، می تواند با تسهیلاتی ترکیب شود که ترمینال های نمایش و سایر دستگاه های جانبی کامپیوتر مانند چاپگرها، رسام ها و غیره را، بکار می گیرند تا یک برنامه کنترلی همه منظوره را تدارک ببینند.

این برنامه سیستم عامل عموماً به دلیل سهولت دسترسی تصادفی به نواحی مختلف دیسک حاوی فایلهای مختلف ، از فلاپی دیسکها یا هارد دیسک ها به عنوان محیط ذخیره سازی کمکی اصلی استفاده می کند.

از اینرو برنامه به یک سیستم عامل دیسکی (DOS) معروف است.

یک سیستم عامل دیسکی دو قابلیت اساسی فراهم می آورد.

اولاً با گردانش ورودی و خروجی به کنسول کاربر و اجرای دستورات تعیین شده توسط کاربر مکانیزمی برای ارتباط بین کامپیوتر و کاربر فراهم می کند.

دوماً مکانیزمی برای ذخیره و بازاریابی برنامه فراهم می کند، اگرچه در حالت کلی به طریقی انعطاف پذیرتر و پیچیده تر از برنامه بار کننده ساده انجام می شود.

کاربرها با استفاده از محیط سیستم عامل قادر به دسترسی به فایلهای مرجع و فراخوانی ویرایشگرهای متن جهت انجام تغییرات در آنها هستند.

سپس می توانند کد مرجع را اسمبل یا کامپایل کنند (به صورتی مناسب) تا برنامه های کد ماشین به وجود آورند، و کد ماشین می تواند در حافظه بارگذاری و اجرا شود، که همگی تحت کنترل سیستم عامل هستند.

فایلها که می توانند حاوی کد ماشین، متن مرجع کد بندی شده به صورت ASCII، داده ها یا هر اطلاعات دیگری باشند، با فرمتی که توسط سیستم عامل تعریف شده است روی دیسک ذخیره می شوند و توسط اسم فایل ها قابل دسترسی هستند.

اسم فایلها، که به طور ساده یادآورهایی هستند که توسط کاربر به منظور نشان دادن محتویات یک فایل انتخاب شده اند، در فهرستی ذخیره می شوند که می تواند توسط کاربر بررسی شود.

سپس کار بافایلها می تواند به سادگی با مراجعه به فایل با استفاده از اسم فایل آن انجام شود.

به روش مشابه، تمامی سایر برنامه های سیستم که در این فصل توصیف داده شدند توسط یک سیستم عامل در دسترس قرار می گیرند.

همچنین سیستم عامل تعدادی برنامه کمکی محیط اداری تهیه می کند که به گونه ای ضروری هستند که کاربر بتواند فایلهای خود را به صورتی منظم روی دیسک نگهدارد.

نوعاً، سیستم عامل شامل موارد زیر است: (a لیست بندی فهرست به گونه ای که کاربرمی تواند تعیین کند که کدام فایلها روی دیسک هستند، اندازه آنها چقدر است، چه وقت به گونه ای که فایلهای غیر لازم بتوانند از دیسک حذف شوند تا برای مقاصد دیگر جا باز شود .

(c نام گذاری مجدد فایل به گونه ای که در صورت لزوم اسامی فایل ها قابل تغییر باشند.

(d انتقال فایل به گونه ای که فایل ها بتوانند برای مقاصد پشتیبانی یا برای تکثیر روی دیسک دیگر کپی شوند.

(e لیست بندی فایل به گونه ای که محتویات فایل های متن بتوانند چاپ شوند.

(f اجرای فایل به گونه ای که فایلهای کد ماشین بتوانند در حافظه بارگذاری شده و اجرا شوند.

بعلاوه سیستم های عامل می توانند شامل بسیاری امکانات پیشرفته تر و اختصاصی تر باشد که خارج از حوزه این بحث است.

نهایتاً، سیستم عامل برای قادر ساختن کاربر جهت دسترسی به ترمینالها، چاپگرها و دستگاه های ذخیره سازی متصل به کامپیوتر از داخل برنامه های کاربردی وی، مکانیزم مستقیمی فراهم می آورد.

دسترسی به کمک فراخوانی زیر روالها به زیر روال های استانداردی در سیستم عامل حاصل می شود که این دستگاه ها راکنترل می کنند.

این مسأله، در صورتی که کاربر بخواهد برنامه های کاربردی ای را اجرا کند به دستگاه های جانبی استاندارد کامپیوتر تحت کنترل سیستم عامل دسترسی دارند، وی را از نیاز به اطلاعات مفصل در مورد مشخصات واسطه ای دستگاه های جانبی متصل به کامپیوتر مصون می دارد.