به نام خدا

ساخت و طراحي پردازشگر‌هاي سيليكوني دير يا زود به پايان خود مي‌رسد و محدوده سرعت آن‌ها در ابعادي كه روز به روز كوچكتر مي‌شود، روزي به بن‌بست مي‌رسد

اگر دانشمندان به دنبال راهي براي گذر از اين مانع باشند، راه حل را بايد در جستجو براي ماده‌اي متفاوت براي ساخت پردازشگر بيابند. شايد باورتان نشود دانشمندان راه حل را در كجا جستجو كرده‌اند!

هزاران كامپيوتر طبيعي در بافت‌هاي موجودات زنده وجود دارد. DNA كه ماده سازنده ژن‌هاي بدن ما است مي‌تواند محاسباتي با حجم و سرعت بيشتر از سريع‌ترين كامپيوتر‌هاي ساخت بشر را انجام دهد. همين DNA مي‌تواند روزي در كامپيوتر منزل شما مورد استفاده قرار گيرد. DNA نه تنها توانايي پردازش و انجام عمليات را دارد، بلكه مي‌تواند ميليون‌ها برابر بيشتر از كامپيوتر شخصي شما اطلاعات ذخيره كند!

کامپیوتر DNA را هنوز نه تنها در مغازه‌ها بلکه در لابراتوار‌های پیشرفته نیز نمی‌توانید پیدا کنید. ولی فن‌آوری آن هنوز در دست تکمیل است و ایده آن کمی بیش از ده سال قدمت دارد.

در 1994 لئونارد آدلمن (Lonard Adleman) پیشنهاد استفاده از DNA در حل مسائل ریاضی را داد. آدلمن که یکی از محققان دانشگاه کالیفورنیای جنوبی بود؛ بعد از انجام یک سری تحقیقات دریافت که DNA توانایی انجام محاسبات ریاضی را دارد. در حقیقت DNA در انجام ذخیره اطلاعات شباهت زیادی به هارد دیسک کامپیوتر دارد.

آدلمن را حتی کاشف این خاصیت می‌نامند. مقاله او در ژورنال Science‌ در سال 1994؛ به توضیح این پرداخت که چگونه می‌توان از DNA برای حل مسئله «مسیر همیلتن» استفاده کرد. مسیرهمیلتن یکی از مسائل قدیمی نظریه گراف‌ها در ریاضیات جدید است که به مسئله ماهی‌گیر نیز معروف است. هدف مسئله پیدا کردن نزدیک ترذین راه بین چند شهر است بدون اینکه از یک شهر دوبار گذر کنیم. با اضافه کردن تعداد شهر‌ها مسئله پیچیده‌تر و سخت‌تر می‌شود.

آدلمن این مسئله را با هفت شهر و با کامپیوتر DNA انجام داد. قدم‌هایی که او برای اینکار انجام داد عبارتند از:

• او رشته‌های داخل DNA ها را به عنوان شهر‌ها انتخاب کرد. در ژنتیک، کد‌ها با حروف A، T، C و G مشخص می‌شوند. ترکیب این حروف شهر‌ها و مسیر‌های گذر از آن‌ها را مشخص می‌کرد.
• هر کدام از این مولکول‌هایی که یک مسیر را مشخص می‌کند به متصل شدن به هم جواب‌های احتمالی مسئله را نشان می‌دهند.
• جواب‌های اشتباه طی یک واکنش شیمیایی از بین می‌روند.

این آزمایش نشان داد که DNA قابلیت انجام محاسبات ریاضی را دارد ولی استفاده از آن‌ها در این حد هرگز نمی‌تواند با کامپیوتر‌های سیلیکونی رقابت کند. آدلکن چندین روز برای مرتب کردن جواب‌ها وقت صرف کرد در حالی که هدف او ساخت کامپیوتر DNA بود که سریع کار کند و نیازی به دخالت انسان نداشته باشد.

سه سال بعد از آزمایش آدلمن ؛ گروهی از دانشگاه روچستر یک درگاه منطقی (LogicGate) با استفاده از DNA ساختند. درگاه منطقی قسمتی از پردازشگر است که دستور‌های باینری و نرم افزاری را به سیگنال‌های قابل پردازش تبدیل می‌کند.

کار این تیم نیز قدمی دیگر برای رسیدن به هدف آدلمن بود. آن‌ها با استفاده از تکه‌های DNA و ترکیب‌ آن‌ها به صورت‌های مختلف سیگنال‌های ژنتیکی تولید می‌کردند. برای مثال دستور منطقی «And» یا «و» با اتصال دو DNA به هم توسط واکنشی شیمیایی انجام می‌شد.

دانشمندان پیشبینی کرده‌اند که ساخت همچنین کامپیوتری سال‌ها طول خواهد کشید ولی این نوع پردازش دقت و سرعت بالاتری دارد.

کلید برتری DNA نسبت به کامپیوتر‌های سیلیکونی، کوچک بودن آن‌هاست. چند گرم DNA‌می‌تواند بیشتر از تمام کامپیو‌تر‌های ساخته شده در تاریخ اطلاعات ذخیره کند!

شاید کامپیوتر‌های DNA نتوانند ایمیل بفرستند و روی آن‌ها بازی فوتبال نصب کرد؛ ولی در عوض سازمان‌های اطلاعاتی با استفاده از آن‌ها می‌توانند اطلاعات رمز‌ها را ذخیره و بازخوانی کنند و شرکت‌های هواپیمایی از آن‌ها برای پردازش اطلاعات مسیر‌های پرواز استفاده کنند. مطالعه روی این نوع فن‌آوری‌‌ها حتی به درک بهتر از کارکرد مغز و ژن نیز کمک می‌کند.

چطور حافظه کامپیوتر کار می‌کند؟

حتماً می‌دانید که کامپیوتر مقابل شما دارای حافظه‌ است. نه تنها یک نوع بلکه چندین حافظه مختلف.

 ولی چیزی که شاید ندانید این است که اکثر وسایل دیجیتالی روزمره نیز دارای حافظه می‌باشند. برای مثال می‌توان به تلفن همراه، کنسول‌های بازی، رادیو اتومبیل، دستگاه ضبط و پخش DVD و CD و حتی تلویزیون نام برد.

اساس کار حافظه‌ کامپیوتر:

گرچه حافظه به هر نوع ذخیره ساز اطلاعات به صورت دیجیتال گفته می‌شود، ولی معمولاً منظور از حافظه کامپیوتر، نوع غیر دائم و سریع آن است.
اگر پردازنده کامپیوتر شما برای دسترسی به اطلاعات مجبور به جستجو در هارد (HDD) بود، حتی ساده‌ترین عملیات ساعت‌ها به طول می‌انجامید. ولی وقتی اطلاعات قبل از رفتن به پردازشگر به حافظه منتقل شود، پردازشگر فقط در حجم کوچکی به دنبال اطلاعات می‌گردد.

اطلاعات چه از صفحه کلید وارد شود و چه از هارد، همگی ابتدا به RAM منتقل می‌شوند.

تمام اجزای کامپیوتر به صورت یک تیم با هم در ارتباط هستند. حافظه یکی از مهم‌ترین اجزای این تیم است. از زمانی که کامپیوتر خود را روشن می‌کنید تا وقتی که آن را خاموش می‌کنید مراحلی طی می‌شود كه به صورت ساده می‌توان آن‌ها را به صورت زیر بیان کرد:

• کامپیوترتان را روشن می‌کنید.
• کامپیوتر روی ROM]  ROM چطور کار می‌کند؟]اطلاعاتی ذخیره می‌کند و تستی به نام POST را اجرا می‌کند. این تست برای اطمینان از سالم بودن اجزای اصلی ضروری است. در جریان این تست یک بیت روی هر کدام از حافظه‌ها ذخیره و خوانده می‌شود تا از کارکرد حافظه‌ها اطمینان حاصل شود.
• کامپیوتر BIOS را روی ROM ذخیره می‌کند. BIOS شامل اطلاعات ساده‌ای مثل آدرس هارد و سی.دی درایو، ترتیب بوت (BOOT) کردن و Plug and Play (شناسایی خودکار قطعات) است.
• سیستم عامل روی RAM ذخیره می‌شود. به این معنی که فقط اجزای اصلی سیستم عامل روی این حافظه ذخیره می‌شود. با این کار سرعت کار کامپیوتر بالا می‌رود.
• وقتی برنامه‌ای را اجرا می‌کنید، ابتدا اجزای اصلی آن‌ روی RAMذخیره می‌شود و در صورت نیاز اجزای دیگر آن ذخیره می‌شود. همچنین اگر این برنامه‌ها به فایلی دسترسی دارند این برنامه روی RAM ذخیره می‌شود.
• وقتی فایلی را بعد از مورد استفاده قرار گرفتن توسط برنامه‌ای دوباره ذخیره می‌کنید، از RAM پاک می‌شود و به حافظه دائمی منتقل می‌شود.

در این پروسه فایل‌هایی که اجرا می‌شوند روی RAM یا حافظه غیر دائمی ذخیره می‌شود. به این ترتیب وقتی فایلی را باز یا برنامه‌ای را اجرا می‌کنید، پردازشگر کامپیوتر از RAM در خواست اطلاعات می‌کند و بعد از انجام پردازش روی اطلاعات آن را دوباره به RAM می‌فرستد. این کار به صورت یک چرخه ادامه پیدا می‌کند. در اکثر کامپیوتر‌ها وقتی برنامه‌ای بسته می‌شود تمام اطلاعات آن و تمام فایل‌های استفاده شده توسط آن ازRAM پاک می‌شود. به همین دلیل اگر اطلاعات روی حافظه دائمی ذخیره نشود از بین می‌رود.

سوالی که بعد از نگاه به لیستی که در ابتدا آورده شد به ذهنی هر کسی می‌رسد این است که چرا یک کامپیوتر به اکثر این حافظه‌ها نیاز دارد.

انواع حافظه‌های کامپیوتر:

یک کامپیوتر ساده دارای حافظه‌های زیر است:
• Cache Level1 و Cache Level2
• یک RAM ساده
• حافظه مجازی (Virtual Memory)
• هارد دیسک

پردازشگر‌هاي قوي و پر سرعت نياز به دسترسي سريع به اطلاعات دارند. اگر اين اطلاعات با تأخیر برسند، کار پردازشگر مختل می‌‌شود.

پردازشگری با سرعت 1گیگاهرتز توانایی پردازش میلیون‌ها بایت در یک ثانیه را دارد. مشکل اساسی که سازندگان سخت افزار با آن روبرو هستند این است که حافظه‌ای که توانایی همکاری با

پردازشگر‌های مدرن را داشته باشد بسیار گران‌ است و کاربران عادی توانایی تهیه آن را ندارند.

سازندگان حافظه این مشکل را حل کرده‌اند. به این ترتیب که تعداد کمی حافظه ارزان قیمت را با تعداد بیشتری حافظه ارزان‌تر به هم متصل می‌کنند.

ارزان‌ترین نوع حافظه؛ نوع دائمی آن است. هارد دیسک بسیار ارزان تر از سایر حافظه‌ها است. این نوع حافظه آخرین لایه حافظه پردازشگر را به نام حافظه مجازی (Virtual Memory) را تشکیل می‌دهد.

لایه بعدی RAM است. اندازه بیت (bit) پردازشگر نشان می‌دهد که چه مقدار اطلاعات را در یک لحظه از RAM می‌تواند دریافت کند. برای مثال یک پردازشگر 16 بیتی می‌تواند 2بایت (byte) اطلاعات از RAM  بگیرد.(8بیت = 1 بایت)

مگاهرتز بیانگر تعداد پردازش‌ها به میلیون در یک ثانیه است. به این معنی که یک پردازشگر 800 مگاهرتزی 32 بیتی می‌نواند 4 بایت اطلاعات را 800میلیون بار در ثانیه پردازش کند.

RAM کامپیوتر هرگز توانایی کار با این سرعت بالا را ندارد. به همین دلیل در این میان از Cache استفاده می‌شود. در ادامه به معرفی Cache می‌پردازیم.

RAM:

سرعت RAM توسط پهنای گذرگاه (Bus Width) و سرعت گذرگاه آن (Bus Speed) کنترل می‌شود. پهنای گذرگاه به تعداد بیت‌‌هایی که به پردازشگر فرستاده ‌می‌شود، گفته می‌شود و سرعت گذرگاه به تعداد دفعاتی که این بیت‌ها در یک ثانیه به پردازشگر می‌روند.

هر بار که اطلاعات از حافظه به پردازشگر می‌رود یک نوع چرخه موسوم به Bus Cycle ایجاد می‌شود. همان طور که گفته شد پردازشگر 100مگاهرتزی 32 بیتی توانایی پردازش 100میلیون بار 4 بایت اطلاعات را دارد و پردازشگر 66مگاهرتزی 16 بیتی توانایی پردازش نصف این مقدار اطلاعات به تعداد 66میلیون بار در ثانیه را دارد. با محاسبه‌ای ساده درمی‌یابید که سرعت پردازش اولی نقریباً سه برابر دومی است. (132میلیون بایت به 400میلیون بایت)

ولی تصوری که از سرعت عملكرد RAM داریم با واقعیت تفاوت دارد. زمان لازم برای خواندن اطلاعات توسط پردازشگر (Latency) از سوی RAM این تفاوت را ایجاد می‌کند. برای مثال RAM که با سرعت 100مگاهرتزی کار می‌کند توانایی فرستادن یک بیت اطلاعات در 0.00000001 ثانیه را دارد ولی ممکن است خواندن اولین بیت 0.00000005 ثانیه طول بکشد. برای جبران این عقب ماندگی پردازشگر از تکنیکی به نام Burst Mode استفاده می‌کند.

با این روش به کنترل گر حافظه پردازشگر این فرض داده می‌شود که انتظار آمدن اطلاعات بعدی را از همان قسمت داشته باشد که اطلاعات قبلی از آن آمده است و پردازشگر شروع به پردازش پیاپی اطلاعات می‌کند. این بدین معنی است که تنها خواندن اولین بیت اطلاعات از پردازشگر زمان می‌گیرد. [RAM چطور کار می‌کند؟]

Cache:

Cache یکی از ابزاری است که اطلاعات را آسان‌تر در اختیار پردازشگر قرار می‌دهد. Cache اطلاعاتی را که بیشتر توسط پردازشگر استفاده می‌شود را در خود ضبط می‌کند. محل قرارگرفتن آن داخل پردازشگر است. حجم نوع اول Level 1 Cache)) از 2 تا 64کیلوبایت است.

نوع دوم (Level 2 Cache) حافظه‌ای جدا از پردازشگر است و مستقیماً به پردازشگر متصل است. حجم این نوع آن از 256کیلوبایت تا 2 مگابایت است. در اکثر کامپیوتر‌ها 95درصد اطلاعات مورد استفاده پردازشگر توسط Cache تهیه می‌شود. حجم Cache تأثیر زیادی روی کارکرد پردازشگر دارد. [Cache چطور کار می‌کند؟]

Register:

آخرین لایه حافظه کامپیوتر Register است. Register حافظه‌ای است که درون پردازشگر قرار دارد و پردازشگر مستقیماً از آن استفاده می‌کند. اطلاعات مربوط به پردازش اطلاعات و عملیات محاسباتی و منطقی(ALU : Arithmetic And Logic Unit) در این حافظه قرار دارد.

چطور Cache کار می‌کند؟

اگربرای خرید کامپیوتر از دوستان و اطرافیان خود سوال کرده‌اید کدام سیستم بهتر است، حتماً نام Cache را شنیده‌اید

شاید نام‌هایی مثل L1 یا L2 را هم شنیده باشید. یا شاید دوستی به شما گفته باشد که «Celeron نخر‍!Celeron روی خودش Cache نداره!»

با تمام این صحبت‌ها و پرس و جوها به نظر می‌رسد که Cache در کار کامپیوتر اهمیت زیادی دارد. با یک مثال ساده شروع می‌کنیم و اهمیت کار Cache را بررسی می‌کنیم.

یک کتابخانه را فرض کنید که برای دریافت کتاب باید از مسئول کتابخانه بخواهید تا آن کتاب را برای شما از مخزن بیاورد. (کتابخانه‌های مهم به این صورت کار می‌کنند). اولین فرد وارد کتابخانه می‌شود و کتاب «موبی دیک» را از مسئول کتابخانه می‌خواهد. مسئول به مخزن می‌رود و کتاب را برای او می‌آورد. مراجعه کننده کتاب را باز می‌گرداند. مسئول کتاب را به مخزن باز می‌گرداند و دوباره باز می‌گردد و منتظر نفر بعدی می‌شود. اگر مشتری دوم هم به دنبال کتاب «موبی دیک» باشد، مسئول باید دوباره به مخزن برود. حال اگر در کنار پیش‌خوان یک قفسه با ظرفیت 10 کتاب قرار دهیم مسئول کتابخانه مجبور نیست برای پیدا کردن کتاب‌هایی که قبلاً از مخزن آورده شده به مخزن بازگردد. Cache هم به این صورت کار می‌کند. Cache در لغت به معنی ذخیره و مخزن است.

 اگر از اساس کار حافظه کامپیوتر اطلاع داشته باشید، در می‌یابید که این کار می‌تواند سرعت کامپیوتر را افزایش دهد. به این ترتیب که با ذخیره کردن اطلاعاتی که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌توان زمان مورد نیاز برای جستجو در تمام اطلاعات حافظه را از بین برد.

حال فرض کنید که مسئول کتابخانه از یک الگوریتم استفاده می‌کند. به این ترتیب که وقتی کسی برای دریافت کتاب مراجعه می‌کند، او باید ابتدا درون قفسه را نگاه کند و اگر کتاب مورد نظر آنجا نباشد به مخزن مراجعه کند. زمانی که مسئول صرف می‌کند تا داخل قفسه را بگردد و سپس به مخزن برود، ممکن است نظرتان را برای قرار دادن آن قفسه عوض کند و از خیر خریدن قفسه بگذرید.

مهم‌ترین قسمت ساختن Cache همین است. این که چگونه می‌توان با وجود Cache و با وجود این زمان اضافی، به بهترین نحو و به صورت بهینه از این سیستم استفاده کرد.

در کامپیوتر زمان در مقیاس نانو ثانیه و شاید کمتر از آن سنجیده می‌شود. پردازشگر فقط 60 نانو ثانیه زمان می‌خواهد که به اطلاعات داخل RAM دسترسی پیدا کند. ولی با وجود Cache این زمان تنها 2 نانوثانیه طول می‌کشد. به همین دلیل 60 نانو ثانیه خیلی طولانی به نظر می‌رسد.

اگر یک حافظه کوچک بین RAM و پردازشگر قراربگیرد و کار Caching را انجام ‌دهد و دسترسی به اطلاعات آن با سرعت انجام شود، این کار به نظر خوب می‌رسد.

اگر فقط 30نانوثانیه طول بکشد، یعنی نصف زمان لازم برای دسترسی مستقیم پردازشگر به RAM. این همان L2 یا Level 2 Cache است.

اگر این حافظه را داخل پردازشگر قرار دهیم زمان دسترسی به این حافظه مساوی زمانی است که پردازشگر صرف می‌کند تا اطلاعات را پردازش کند. این همان L1 یا Level 1 Cache است. این نوع Cache در یک پردازشگر پنتیوم 223 مگاهرتزی با 3.5برابر L2 کار می‌کند که آن هم 2 برابر سریع‌تر از دسترسی بدون Cache به RAM است.

بعضی از پردازشگر‌ها هر دو Cache را در داخل خود دارد. این Cache که بین پردازشگر و RAM قرار داده می‌شود و از اجزای Motherboard است، L3 نامیده می‌شود.

زمان اتصال به اینترنت، کمترین سرعت در سرعت‌هاي موجود در كار با کامپیوتر است. هربار که از اینترنت استفاده می‌کنید، مرورگر اطلاعات صفحه وب را در فایلی ذخیره می‌کند و در صورتی که دوباره به همان صفحه بروید (Back) به جای اتصال به سرور مستقیماً به فایل ذخیره شده می‌رود و زمان کمتری صرف می‌شود.

Cache تنها در پردازشگر وجود ندارد و می‌توان آن را در داخل اجزای دیگر قرار داد. برای مثال هارد دیسک شما دارای Cache بسیار سریع است. هر بار که اطلاعات خوانده می‌شود در Cache هارد دیسک نیز ذخیره می‌شود. CD Drive دستگاه شما نیز دارای Cache است.

سالهاست که فلاپی دیسک دیگر کاربرد ندارد. ولی اگر هنوز هم از فلاپی دیسک‌هایی قدیمی خود دارید، مي‌توانيد با انجام یک عملیات ساده کار Cache را دقیقاً در فلاپی ببینید.

یک فایل متن به فرض مثال به بزرگی 300کیلوبایت را روی فلاپی بریزید. یک بار کامپیوترتان را خاموش و روشن کنید. فایل را از روی فلاپی اجرا کنید. چراغ فلاپی درایو روشن می‌شود و شروع به خواندن فایل می‌کند. یک بار دیگر فایل را از روی فلاپی باز کنید. مشاهده خواهید کرد که دیگر فلاپی درایو کار نمی‌کند و فایل به سرعت اجرا می‌شود. این همان ذخیره اطلاعات روی Cache است.

سوال معمولی که در ذهن همه می‌تواند باشد این است که چرا تمام حافظه‌ها را آنقدر پر سرعت نمی‌سازند که دیگر نیازی Cache نباشد. در جواب باید گفت که این کار کاملاً عملی است ولی قیمت کامپیوتر به شدت زیاد می‌شود. هدف اصلي استفاده از تمام این قطعات این است که کاری را که می‌توان با یک قطعه گران انجام داد با تعداد بیشتری قطعه ارزان انجام داد.

در معماری کامپیوتر هدف این است که پردازشگر با تمام سرعت خود کار کند. برای مثال یک پردازشگر 500 مگاهرتزی، 500 میلیون بار در یک ثانیه یک پردازش را انجام می‌دهد. که به عبارتی یک پردازش را در 2 نانو ثانیه انجام می‌دهد. بدون Cache هر بار دسترسی به RAM 60 نانوثانیه طول می‌کشد. این امر به این معنی است که برای هر بار دسترسی به RAM ،30 نوبت پردازش به تأخير می‌افتد.

این که چطور اطلاعات هر برنامه Cache (ذخیره) می‌شود، به قسمتی از علوم کامپیوتر برمی‌گردد که Locality Of Reference نام دارد. این روش یا بهتر بگوییم، تئوری، بیان می‌کند که فقط بخش بسیار کوچکی از هر برنامه؛ عامل اصلی اجرا شدن تمام برنامه است. به همین دلیل فقط همین قسمت کوچک است که در Cache ذخیره می‌شود. توضیح این تئوری و اینکه دقیقاً چطور از این تئوری در Caching استفاده می‌شود از بحث ما خارج است.

حال بهتر در می‌یابید که چرا استفاده از حافظه‌های سریع در کامپیوتر به صرفه نیست و با استفاده از همین سیستم‌های کوچک و ارزان می‌توان به سرعت مطلوب نزدیک شد.

چطور صفحه نمایش پلاسما کار می‌کند؟

تلويزيون‌های لامپ تصوير‌دار، با وجود ارائه تصاوير شفاف و زنده، با مشكل اساسي جا‌گير بودن مواجه هستند.

از این رو ایده ساخت تلویزیون‌های پلاسما شکل گرفت. از حدود 75 سال پيش تا چند سال اخير تلوزيون‌ها با تكنولوژي لوله امواج كاتدي (‍CRT : Cathode Ray Tube) ساخته مي‌شدند.

اساس كار اين تلويزيون‌ها شليك جرياني از الكترون‌ها (ذرات با بار منفي) به صفحه‌ شفافي پوشيده شده از ماده‌اي فلورسنت است. الكترون‌ها باعث برانگيختگي اتم‌هاي اين ماده و در نتيجه گسيل نور از ماده فلورسنت و تشكيل تصوير مي‌شود.

تلويزيون‌هاي لامپ تصوير‌دار، تصاويري شفاف و زنده را ارائه مي‌دهند. ولي يك مشكل اساسي اين نوع تلويزيون‌ها جا‌گير بودن آنهاست. هر چقدر صفحه نمايش را بزرگتر كنيم به لامپ تصوير بزرگتري احتياج خواهيم داشت و هرچه لامپ تصوير بزرگتر شود وزن تلويزيون به شدت بالا مي‌رود.

در چند سال اخير راه‌ حل جديدي براي اين مشكل پيدا شده و آن صفحه نمايش پلاسماست كه تنها چند اينچ ضخامت  دارد. در اينجا با كاركرد اين صفحه نمايش‌ها آشنا مي‌شويم.

كاركرد همه صفحه نمايش‌ها ايجاد تصوير با روشن كردن نقاطي به نام پيكسل است. معمولا تمام سطح اين صفحات با پيكسل‌هايي با سه رنگ سبز، آبي و قرمز پوشيده شده است. با تركيب رنگ‌‌هاي مختلف تصويري تمام رنگي تشكيل مي‌شود.

پلاسما چيست؟

اگر تا به حال يك لامپ مهتابي را شكانده باشيد، حتماً جز مقداري گرد سفيد رنگ چيز ديگري مشاهده نكرده ايد. ولي وقتي مهتابي روشن است به نظر مي‌رسد كه ماده‌ اي نوراني درون لامپ است.

حالتي كه مواد داخل مهتابي پس از روشن شدن به خود مي‌گيرند حالت پلاسما ناميده مي‌شود. پلاسما گاز برانگيخته اي است شامل يون هاي در حال حركت ( اتم‌هاي باردار) و الكترون‌ (ذرات با بار منفي).

هر ماده‌‌اي در حالت آزاد داراي بار خنثي است. به اين دليل كه داراي تعداد مساوي پروتون و الكترون است.

حال اگر در داخل گاز اختلاف پتانسيل بالايي ايجاد كنيم، الكترون‌هاي آزاد با ضربه زدن به الكترون‌هايي كه تحت تاثير جاذبه هسته هستند؛ پيوندشان با هسته اتم را كم مي‌كنند و باعث خروج آنها از مدار چرخش خود مي‌شوند. با كم شدن هر يك الكترون، يك بار مثبت به بار كل اتم اضافه مي‌شود.

با پيوسته ساختن اين شرايط الكترون‌هاي آزاد همواره در حال حركت به سمت ناحيه مثبت تر ( جايي كه الكترون كمتري وجود دارند ) اتم خواهند بود. در حين اين حركت‌ها و در نتيجه برخورد‌ ذرات با الكترون‌ها انرژي الكترون‌هاي منحرف شده به شكل نور گسيل مي‌شوند.

نئون و زنون دو عنصر گازی شكلي هستند که در ساخت صفحه نمایش‌های پلاسما از آن‌ها استفاده می‌شود. این دو عنصر در هنگام برانگیختگی نور فرابنفش گسیل می‌کنند. این نور قابل رویت توسط چشم انسان نیست ولی توانایی بر انگیخته کردن عناصری که نور مرئی گسیل می‌کنند را دارد.

درون صفحه نمایش

نئون و زنون درون هزاران سلول سه رنگ بین دو صفحه جلو و عقب صفحه نمایش نگهداری می‌شوند. این سلول‌ها همان پيكسل‌ها هستند. الكترودهايي هم در دو طرف این سلول‌ها به طور عمودی قرار داده می‌شوند.

الكترودهاي شفافی که توسط عایق دی‌-الکتریکی از هم جدا شده‌اند و با لایه محافظ منیزیم اکسید پوشیده شده‌اند نیز به پشت صفحه بیرونی چسبیده می‌شوند و به حالت افقی مرتب می‌شوند.

برای یونیزه کردن گاز درون سلول‌ها الكترودها میلیون‌ها بار در ثانیه شارژ می‌شوند. این کار، همان طور که دیدیم، باعث شارش ذرات بار دار می‌شود و آن‌ها را وادار به گسیل فوتون‌های فرابنفش می‌کند.

این فوتون‌ها وقتی به لایه فسفر صفحه بیرونی برخورد می‌کنند باعث بر انگیختگی الكترون‌هاي فسفر می‌شوند. این الكترون‌ها در بازگشت به حالت اصلی خود ،نور با فرکانس مرئی گسیل می‌کنند.

هر کدام از سلول‌ها دارای فسفر با رنگهای سبز، آبی و قرمز هستند. این سه رنگ در ترکیب با هم تشكيل يك پيكسل رنگی را می‌دهند و تمام پيكسل‌ها در کنار هم تشكيل تصویر نهایی را.

صفحه نمایش‌ها برای پخش تصویر از سیگنال‌های آنتن تلویزیون نیاز به وسیله‌ای به نام تیونر دارند. با استفاده از تیونر سیگنال‌های دریافتی به سیگنال‌های قابل نشان دادن برای صفحه نمایش تبدیل می‌شوند.

چطور کوکی‌ها کار می‌کنند؟

اكثر كوكي‌ها (Cookies) بسيار ساده كار مي‌كنند ولي در چند سال اخير توجه زيادي را به خود جلب كرده‌اند؛ مخصوصاً از سال 2000 كه بحث‌ها و تحقيق‌هايي در مورد كنترل امنيت و حيطه شخصي كاربران انجام گرفت

كوكي‌ها جستجوي صفحات اينترنت را بسيار ساده كرده‌اند و مديران سايت‌ها از آن‌ها براي جمع آوري اطلاعات مفيد بازديد كاربران استفاده مي‌كنند.

در اينجا به فن آوري ساده‌ كوكي‌ها و همين‌طور كاربردهاي آن‌ها نگاهي مي‌اندازيم.

ديدگاهي كه بعضي از افراد از كوكي‌ها دارند بسيار دور از واقعيت است. اكثر افراد فكر مي‌كنند كه كوكي‌ها برنامه‌هايي هستند كه اطلاعات را از كامپيوتر شما جمع آوري مي‌كنند و به سايت خود مي‌فرستند. اين ديدگاه كاملاً غلط است چون نه تنها كوكي‌ها برنامه نيستند و به همين دليل هم نمي‌توانند اطلاعات را جمع آوري كنند؛ بلكه هدف كوكي‌ها چيز ديگري است.

مي‌توان كوكي را يك فايل متني كه سرور يك سايت روي هارد ديسك كامپيوترتان ذخيره و بعداً دريافت مي‌كند، تعريف كرد. برای مثال هر سایت یک کد شناسایی مخصوص به هر بازدید کننده می‌دهد.

اگر از برنامه InternetExplorer درXP برای دیدن صفحات وب استفاده می‌کنید، می‌توانید کوکی‌هایی که روی کامپیوترتان ذخیره شده‌اند را در اينجا:

C:\Documents and Settings\Cookies

ببینید. نام هر سایت را نیز می‌توانید از روی نام فایل و یا داخل متن کوکی ببینید.

اگر روی هر کدام از آن‌ها کلیک کنید می‌بینید که یک متن است که دارای یک کد است. توجه داشته باشید که این فایل متن نمی‌تواند هیچ کاری بر روی کامپیوتر شما انجام دهد و هر سایت تنها به کوکی خود دسترسی دارد و نه فایل و یا کوکی سایت دیگری.

کوکی‌ها کمک بزرگی به طراحان و مدیران سایت‌ها می‌کنند. کدی که به کامپیوتر شما داده می‌شود شامل یک کد وضعیت است که نشان می‌دهد جستجوگر اینترنت شما هنگام بازدید سایت در چه وضعیتی قرار دارد. اگر کد شناسایی در کامپیوتر شما وجود داشته باشد نشان می‌دهد که شما آن سایت را بازدید کرده‌اید.

با استفاده از کوکی سایت می‌تواند بداند دقیقاً چند نفر آن را بازدید کرده‌اند. همچنین اینکه چند بار یک کاربر سایت را بازدید کرده و چند نفر از بازدید کننده‌ها جدید هستند. اینکار با استفاده از یک بانک اطلاعاتی انجام می‌شود. هر بار که یک بازدید کننده جدید وارد می‌شود کد شناسایی که به آن داده می‌شود به بانک اطلاعاتی خود سایت می‌رود. دفعات بعدی که همان کاربر به سایت باز می‌گردد توسط یک شمارنده به بازدیدهای قبلی اضافه می‌شود.

بعضی از سایت‌ها را می‌توان به دلخواه خود و تنها برای بازدید خود از نظر ظاهری تغییر داد. برای مثال سایت MSN و Yahoo را می‌توان صفحه اصلی (HomePage) خود کرد و آن را برای بازدید خود تغییر داد. می‌توانید قسمت‌های مختلف هر سایت را به صفحه اصلی اضافه کرد. تعداد ایمیل‌ها را ببینید و آب و هوای شهر خود را در قسمتی از همین صفحه مشاهده کنید. اینکار برای هر کاربر با استفاده از کوکی انجام می‌شود. برای اولین بار که به سایت مورد نظر می‌روید و تغییرات را انجام می‌دهید، اطلاعات این تغییرات در اطلاعات سایت ذخیره می‌شود و از آن به بعد هر بار که سایت کوکی خود را می‌خواند تغییرات مورد نظر شما را اعمال می‌کند.

مشکلاتی نیز در استفاده از کوکی‌ها وجود دارد که فن‌آوری کوکی را زیر سوال می‌برد و آن را ناقص جلوه می‌دهد. گرچه با انجام چند کار ساده می‌توان این مشکلات را برطرف کرد. در اینجا به طرح تعدادی از این مشکلات می‌پردازیم.

فرض کنید که از سایتی برای خرید آنلاین  استفاده کرده‌اید. اطلاعات خرید شما در کوکی ذخیره می‌شود و بار دیگر که وارد سایت می‌شوید اطلاعات شما روی جستجوگر می‌ماند. اگر به غیر از شما کسی دیگر از نام کاربری کامپیوترتان استفاده کند دفعه بعدی که به این سایت برود ممکن است اشتباهاً و یا به صورتی عمدی از اطلاعات کارت اعتباری شما استفاده کند. البته با ایجاد چند نام کاربری برای هر کدام از افرادی که از کامپیوتر استفاده می‌کنند می‌‌توانایم مشکل را رفع کرد چون کوکی‌های هر بازدید کننده در اطلاعات خود آن کاربر ذخیره می‌شود.

مشکلی دیگر این است که اگر کوکی‌ها پاک شوند دیگر توانایی شناسایی کاربران را ندارند و کد شناسایی جدیدی به کاربران می‌دهند. این کار هم اطلاعات آماری سایت را با مشکل روبرو می‌سازد و هم اگر سایت مورد نظری را به دلخواه تغییر داده‌اید آن تغییرات دیگر اعمال نمی‌شوند. به همین دلیل است که اکثر سایت‌هایی که این قابلیت را دارند از کاربران می‌خواهند که با دریافت نام کاربری و رمز عبور خود را در سایت مشترک کنند تا این اطلاعات با پاک کردن کوکی‌ها از بین نروند.

با وجود مخالفت‌ها و نگرانی‌هایی که در استفاده از کوکی‌ها وجود دارد، می‌بینید که استفاده از آن‌ها تا حدی بی خطر است و قابلیت‌های زیادی را در اینترنت ایجاد می‌کند.

چطور لپ‌تاپ‌ها کار می‌کنند؟

این حقیقت که لپ‌تاپ‌ها با خواص زیادی که دارند از جهاتی نیز از رایانه‌های رومیزی کم می‌آورند باعث می‌شود که همه افرادی که هر روز با رایانه سر و کار دارند در مورد بهتر بودن آنها نسبت به رایانه‌های رومیزی شک کنند.

درست است که لپ‌تاپ‌ها قابل حمل هستند، باطری کمتری احتیاج دارند و سر و صدای کمتری نسبت به انواع رایانه‌های رومیزی تولید می‌کنند اما از سوی دیگر گفته می‌شود که لپ‌تاپ‌ها معمولا گرافیک و بلندگوهای بسیار ضعیفی دارند.

این تفاوت‌ها ممکن است به ظاهرا جزئی بیایند اما برای مصرف کننده‌ای که هر روز ساعت ها با آن سروکار دارد بسیار مشخص‌ است.لپ‌تاپ‌ها در حالت کلی نسبت به رایانه‌های رومیزی قیمت بیشتری دارند. اما در عین حال، کاهش قیمت آنها هم پس از ارائه شدن مدل های جدیدتر حیرت انگیز است. اولین بار در ماه می سال 2005 بود که رکورد فروش لپ‌تاپ‌ها در مقابل رایانه‌های رومیزی شکسته شد و سازندگان رایانه‌های رومیزی پذیرفتند که محبوبیت لپ‌تاپ‌ها بیش از پیش شده است.

حال اینکه چطور ممکن است تمامی آن سخت افزارهایی که در رایانه‌های بزرگ رومیزی وجود دارد همگی در یک لپ‌تاپ کوچک جا بگیرد توضیحات مفصلی می‌طلبد. در حالت کلی لپ‌تاپ‌ها و رایانه‌های رومیزی سخت افزار و نرم افزارهای بسیار مشابهی دارند. اما تفاوت اصلی در آن است که چطور این سخت افزار در محیطی کوچک کنار هم قرار می‌گیرند.

اجزای لپ‌تاپ:

رایانه رومیزی تشکیل شده‌اند از : مادربورد,کارت ویدئو, هارد درایو و چندین قطعه دیگر که همگی در جعبه بزرگی که اصطلاحا "کیس" گفته می‌شود جا می‌گیرند. صفحه نمایش و صفحه کلید هم که با استفاده از سیم یا بدون سیم به "کیس‌ها" متصل می‌شوند و چه بخواهید و چه نخواهید فضای زیادی از میز در نهایت به خاطر انبوه سیم های متصل شده به این دستگاه رومیزی گرفته می‌شود.

لپ‌تاپ‌ها بسیار کوچکتر و سبکتر از رایانه‌های رومیزی هستند و اولین چیزی که در آنها به چشم می‌خورد صفحه تایپ آنهاست که حتی آن هم از انواع رومیزی بسیار کوچکتر است. به خاطر کوچک بودن اندازه لپ‌تاپ‌ها وسایل سخت افزاری این نوع رایانه باید سه خاصیت داشته باشد.

1- در محل کوچکی جا شود.
2- باتری را به شکل کنسروی مصرف کند
3- گرمای زیادی تولید نکند

معمولا بسته به بهتر بودن نوع این سخت افزارها و اینکه تا چه حد سه خاصیت بالا را دارند , قیمت لپ‌تاپ‌ها تفاوت می‌کند. گران و یا ارزان بودن لپ تاپها دقیقا بستگی به همین سه خاصیت دارد.

پردازشگر:

"سی پی یو" رایانه شما با سیستم عامل همکاری می‌کند تا رایانه شما به بهترین شکل کار کند و در واقع آن را کنترل می‌کند و به شکل مغز رایانه شماست.

معمولا این سی پی یوها حرارت زیادی تولید می‌کنند و به خاطر همین موضوع است که در رایانه‌های رو میزی فضای زیادی به فن و خنک کننده‌ها اختصاص داده می‌شود.از آنجایی که در لپ‌تاپ‌ها چنین امکانی وجود ندارد بنابراین سی پی یو در آنها:

1- در ولتاژ کمتر کار می‌کنند:
معمولا با پائین بودن ولتاژ در لپ‌تاپ‌ها پردازشگر آرامتر کار می‌کند تا گرمای کمتری تولید کند. بسیاری از لپ‌تاپ‌ها زمانی که به برق متصل باشند در ولتاژ بالا هم کار می‌کنند.

2- سوکت‌ها و سنجاقها و گیره‌های متصل به "مادر بورد" معمولا جای زیادی می‌گیرد. در انواع لپ‌تاپ‌ها این سوکتها به طور کامل برداشته شده است. به همین خاطر است که معمولا در لپ‌تاپ‌ها برداشتن پردازشگر از مادر بورد امکان پذیر نیست.

3- حالت آرامش و خواب دارد:
 زمانی که لپ‌تاپ شما استفاده نمی‌شود و برای مدتی شما آن را روشن گذاشته واز آن دور شده‌اید رایانه و سیستم عمل به شکلی با هم کار می‌کنند که سرعت "سی پی یو" شما کاهش پیدا کند.

فن و خنک کننده:

لپ‌تاپ‌ها معمولا فن‌های بسیار کوچکی دارند و لوله‌های بسیار باریکی در آنها تعبیه شده است که گرما را از سی پی یو بیرون می‌برد. این ابزار معمولا در لبه لپ تاپها ساخته می‌شوند تا مسیر خارج شدن گرما کوتاه شود.

حافظه :

حافظه لپ‌تاپ می‌تواند به خاطر آرام کار کردن پردازشگرها مورد مطالعه بیشتر قرار بگیرد. در برخی از لپ‌تاپ‌ها حافظه را در نزدیکی سی پی یو قرار می‌دهند تا دسترسی به اطلاعات سریعتر باشد. برخی هم در محل های بزرگتر جا می‌گیرند تا اطلاعات در سطح پردازشگر و "مادر بورد" سریعتر حرکت کند.

همچون رایانه‌های شخصی،لپ‌تاپ‌ها هم "هارد دیسک" داخلی دارند که سیستم عامل و فایلهای اطلاعاتی را نگهداری می‌کند. در لپ‌تاپ‌ها اندازه این هارد دیسک ها بسیار کوچکتر از حالت عادی است و چرخش آن آرامتر است که سبب ایجاد گرمای کمتر و اتلاف باتری می‌شود.

صدا و تصویر:

 قسمت گرافیکی در واقع یک پردازشگر کوچک است که عملیات پخش تصویر را انجام می‌دهد. این قسمت نیز گرمای زیادی تولید می‌کند. در بیشتر لپ‌تاپ‌ها قسمت گرافیکی در مادر بورد واقع شده و یا آنکه به شکل خاص برای استفاده از لپ‌تاپ‌ها با سایزهای کوچک ساخته می‌شود.

 آنچه به طور یقین ثابت شده این است که گرافیک در لپ‌تاپ‌ها از رایانه‌های شخصی ضعیف‌تر است اما استفاده کنندگان معمولا متوجه این موضوع نمی‌شوند.

صفحه نمایش در لپ‌تاپ‌ها معمولا 12 تا 17 اینچی هستند و انواع گوناگونی دارند که هر روزه با اختراع انواع جدید تفاوت می‌کنند.

انرژی :
لپ‌تاپ‌ها و رایانه‌های رومیزی هر دو با برق کار می‌کنند. هر دو باتری دارند تا بتوانند ساعت و تاریخ را به طور مرتب بروز کنند. بر خلاف انواع رومیزی، لپ‌تاپ‌ها می‌توانند با استفاده از باتری و بدون برق چندین ساعت روشن بماند که البته به نوع باتری بستگی دارد..

باتری‌های مختلفی برای انواع لپ‌تاپ‌ها استفاده می‌شود که بستگی به قیمت شان متنوع هستند. بسیاری از سازندگان باتری‌ها مدعی اند که باتری‌ها تا 5 ساعت مداوم کار می‌کنند. اما این موضوع دقیقا بستگی به آن دارد که از لپ‌تاپ چه استفاده‌ای می‌شود.

تاریخچه لپ‌تاپ:

حدود سال 1970 "آلان کی" مردی که در شرکت زیراکس کار می‌کرد تصمیم گرفت رایانه‌ای بسازد که بدون احتیاج به انواع سیم کار کند. این نوع رایانه گرچه هرگز مشهور نشد اما اولین جرقه‌ای بود که باعث شد فکر ساخت لپ‌تاپ‌ها به انسان خطور کند.

سال 1979 اولین رایانه قابل حمل ساخته شد. این رایانه 340 کیلو بایت حافظه داشت و "ناسا" آن را که حدود 800 دلار قیمت داشت و سنگین بود را برای پروژه‌های فضایی به کار گرفت.

این لپ‌تاپ به عنوان اولین نوع رایانه قابل حمل معرفی شد تا اینکه در سال 1986 شرکت آی بی ام اولین لپ‌تاپ حرفه ای را وارد بازار ساخت که 256 کیلو بایت حافظه داشته و دو درایو دیسکت فلاپی با صفحه نمایش تخت داشت و مودم داخلی برای آن تعبیه شده بود.]

این لپ‌تاپ حدود 5.4 کیلوگرم وزن داشت و به قیمت 3500 دلار به فروش می‌رسید توانست نام خود را به عنوان اولین لپ‌تاپ ثبت کند.