آشنایی با قطعات کامپیوتر

1- آنچه در این آموزش خواهیم خواند…

هر مهندس طراح نیازمند آشنایی با مهم‌ترین قطعات و اجزای داخلی کامپیوتر می‌باشد تا بسته به نیاز، سیستم مناسب خود را تهیه کند. در این آموزش به بررسی و معرفی مشخصات هریک از قطعات از جمله سی‌پی‌یو، مادربرد، رم، کارت گرافیک و… خواهیم پرداخت. درنهایت نیز درباره‌ی قطعات پیشنهادی برای نرم‌افزارهای مهندسی عمران صحبت خواهیم کرد.

2- پردازنده مرکزی (CPU)

می‌توان پردازنده را به مغز کامپیوتر تشبیه کرد. تقریبا تمام کارهایی که کامپیوتر شما انجام می‌دهد، تحت تاثیر قدرت پردازنده است. مهم‌ترین شاخصه‌های یک پردازنده در زیر آورده شده است.

• هسته (CORE): به بیان بسیار ساده هسته پردازنده‌ای کوچکتر است که در داخل پردازنده اصلی قرار دارد.
• رشته (THREAD): رشته‌ها قطعاتی مجازی از کدها هستند که هسته فیزیکی یکCPU  را به چندین هسته مجازی تقسیم می‌کنند. تردها به پردازنده اجازه می‌دهند هم‌زمان چندین کار را انجام دهد.
• سرعت کلاک یا همان فرکانس پردازنده: سرعت کلاک در CPU نشان‌دهنده تعداد سیکل پردازشCPU  در هر ثانیه است. واحد اندازه‌گیری سرعت کلاک، گیگاهرتز می‌باشد.
• سوکت پردازنده: اتصال پردازنده به مادربرد به وسیله سوکت‌های آن است. هر CPU سوکت مخصوص به خود را دارد و بنابرین باید به مادربرد مناسب خود متصل شود.

• فناوری ساخت (لیتوگرافی): به مفهوم روش ساخت تراشه در کارخانه‌ است. لیتوگرافی تعیین کننده میزان ظرافت و تراکم اجزای داخلی یک تراشه نظیر ترانزیستورها است. فناری ساخت که به‌صورت عددی با واحد نانومتر بیان می‌شود (برای مثال ۱۴ نانومتری یا ۷ نانومتری)، هرچه کوچکتر باشد، به معنای ظرافت بیشتر ترانزیستورها، افزایش تعداد و تراکم آن‌ها در واحد سطح می‌باشد.
• توان مصرفی پردازنده: مقدار توانی است که پردازنده برای انجام پردازش مصرف کرده است. واحد توان، وات می‌باشد. توان مصرفی پردازنده ارتباط مسقیمی در استفاده از سیستم خنک کاری cpu دارد. هرچه توان مصرفی بیشتر باشد باید از خنک کننده قوی‌تری استفاده شود.
• پشتیبانی از رم: هر cpu محدودیتی در پشتیبانی از انواع رم با مقادیر حافظه متفاوت دارد که در زمان انتخاب باید به این نکته توجه شود.
• حافظه گرافیکی: برخی از پردازنده ها دارای واحد پردازش گرافیکی در داخل خود هستند که برای سیستم‌های خانگی در کاربری‌های روزانه نیاز کاربر را به کارت گرافیک رفع می‌کنند.
• نوع بسته‌بندی: به طور کلی cpuها در دو نوع بسته بندی TRAY و BOX در بازار موجود است. پردازنده در نسخه باکس دارای یک بسته بندی و به طور معمول به همراه یک فن عرضه می‌شود. در نسخه‌های تری نیز پردازنده بسته بندی خاصی ندارد و به تنهایی عرضه می‌شود.
• شرکت های تولید کننده CPU: دو شرکت اصلی تولید کننده پردازنده INTEL و AMD می‌باشند. پردازنده‌های اینتل در چهار نسخه Celeron، Pentium، Core و Xeon تولید می‌شوند. Celeron و Pentium برای کاربری روزمره و خانگی مناسب است. در مقابل Xeon مناسب استفاده در در سرورها و ورک استیشن‌ها می‌باشد. Core نیز کاربری گسترده‌تر و عمومی‌تری دارد.

در شکل زیر نحوه نامگذاری پردازنده‌های اینتل سری core آورده شده است.

شرکت AMD پردازنده‌های خود را با نسخه Ryzen معرفی می‌کند که در شکل زیر انواع آن و همچنین نحوه نامگذاری آن آورده شده است.

در انتخاب پردازنده مناسب برای نرم‌افزارهای عمران به چند نکته توجه کنید. اولین مورد این است که در مقایسه دو پردازنده عملکرد تک هسته‌ای پردازنده نسبت به عملکرد چند هسته‌ای بهتر باشد. دومین مورد اولویت با سرعت کلاک بالاتر نسبت به تعداد هسته‌ها می‌باشد. سومین مورد همیشه آخرین نسل از پردازنده را انتخاب کنید. به طور عمومی نسخه‌های Core i5 یا i7 یا i9 و Ryzen 5 یا 7 یا 9 کاربری گسترده‌تری دارند. آخرین مورد هم اگر کاربری فقط ورک استیشن باشد (مثلا فقط برای نرم افزار آباکوس) می‌توان از نسخه‌های Xeon یا Threadripper استفاده نمود.

2- مادربرد (Motherboard)

مادربرد همانطور که از نام آن مشخص است برد اصلی کامپیوتر است که تمامی قطعات بر روی آن وصل می‌شود و عملکرد همه قطعات به آن بستگی دارد. قدم اول در انتخاب مادر برد، انتخاب پلتفرم است که می‌خواهید پردازنده AMD یا INTEL استفاده کنید. براساس آن مادربرد مناسب را انتخاب کنید. نکته دیگر این است که سوکت پردازنده با مادربرد باید هماهنگی داشته باشد. برای انتخاب چیپست مادربرد بسته به کاربری که دارید می‌توانید از نسخه‌های موجود انتخاب کنید. در نام چیپست از یک حرف و یک کد عددی استفاده می‌شود که این عدد بیانگر ویژگی‌هایی از مادربرد و چیپست است. در زیر سری‌های مختلف چیپست مادربرد براساس پلتفرم را مشاهده می‌کنید.

• Intel:

1. سری H: چیپست‌های اقتصادی
2. سری B: چیپست‌های میان‌رده برای کاربران خانگی و استفاده‌های نیمه سنگین
3. سری Q: چیپست‌های سازمانی با قابلیت‌های کنترل از راه دور اختصاصی که مورداستفاده کاربران عادی نیستند.
4. سریZ : چیپست‌های رده بالا با پشتیبانی از اورکلاک و فناوری SLI پشتیبانی از دو کارت گرافیک همزمان
5. سری X: چیپست‌های اختصاصی پردازنده‌های سریExtreme  اینتل برای کاربردهای سنگین

• AMD:

1. سری A: چیپست‌های اقتصادی
2. سری B: چیپست‌های میان‌رده برای کاربران خانگی و استفاده‌های نیمه سنگین
3. سری X: چیپست‌های رده بالا برای کاربران حرفه‌ای

نکته مهم دیگر در انتخاب مادربرد، پشتیبانی از میزان و نوع رم می‌باشد که بسته به کاربری که دارید باید به آن توجه کنید. هر مادربرد تعداد و نوع پورت ها کانکتورها و… متفاوتی برای اتصال رم، گرافیک، sata، usb و… دارد که باید بسته به نیاز مادربرد با تعداد پورت‌های مناسب را انتخاب نمود. مادربردها سایز و ابعاد متفاوتی دارند که باید در انتخاب آن توجه کرد.

3- RAM

رم یک حافظه موقت است که در کنار پردازنده قرار می‌گیرد. رم‌ها سرعت بسیار زیادی دارند و دارای انواع مختلفی نیز هستند. RAM مخفف عبارت Random Access Memory است. این ماژول پر سرعت، اطلاعاتی را که دستگاه برای اجرای یک دستور نیاز دارد را به طور موقت ذخیره می کند. عملکرد رم دقیقا برعکس هارد است که در‌ آن اطلاعات برای مدتی طولانی ذخیره می شوند اما دسترسی به آن ها کند است. در انتخاب رم مناسب باید پارامترهای زیر را در نظر گرفت.

• فرم ساختاری: در انتخاب رم به فرم ساختاری آن توجه کنید زیرا رم‌های مناسب لپ‌تاپ با رم‌های مناسب با سیستم‌های دسکتاپ متفاوت است.

• استاندارد DDR: هر نسل DDR در مقایسه با نسل قبلی سرعت بیشتری دارد، برق کمتری مصرف می‌کند و زمان تاخیر را کمتر کرده است. DDR مخفف عبارت Double Data Rate یا انتقال دیتای دو برابر می باشد. در سال 2000 برای افزایش پتانسیل کامپیوتر‌ها، رم های DDR معرفی شدند تا با انتقال 2 بیت در هر کلاک پالس، پتانسیل 2 برابری را ارائه کنند.
• تعداد کانال: استفاده از سیستم چند کانال در رم‌ها باعث افزایش پهنای باند در دسترس خواهد شد. بدین ترتیب میزان بیشتری از داده‌ها را در هر لحظه جابجا می‌شود. خیلی بهتر است به جای خرید یک عدد رم تک کاناله با ظرفیت زیاد، دو عدد رم با نصف ظرفیت مدل اول بخرید و از آنها در حالت دو کاناله استفاده کنید.
• سرعت حافظه رم: حتما از سازگاری فرکانس رم با حداکثر فرکانس قابل پشتیبانی توسط مادربردتان اطمینان کسب کنید. واحد سنجش سرعت رم مگاهرتز می‌باشد.
• تاخیر (CAS Latency): تاخیر زمانی است که بین ارسال دستور و اجرای آن فاصله می‌افتد. هرچه تاخیر کمتر باشد بهتر است. تاخیر به صورت CL16 یا CL18 و… نوشته می‌شود.

4- کارت گرافیک

انجام کلیه محاسبات و ترسیمات گرافیکی بر عهده پردازنده گرافیکی (GPU) است و مهم‌ترین شاخصه هر کارتی است از این رو یک کارت بر اساس مدل پردازنده گرافیکی آن شناخته می‌شود. حجم حافظه ویدئویی بر اساس واحد گیگابایت است به طور مثال 4 گیگ. پهنای باند مقدار حافظه‌ای است که در یک ثانیه، پردازنده گرافیکی به آن دسترسی دارد و هرچه که مقدار آن بیشتر باشد بهتر است.

یکی از عوامل تاثیر گذار بر پهنای باند نهایی، نسل تراشه حافظه بکار رفته است مانند GDDR6. عامل تاثیر گذار دیگر بر پهنای باند پهنای رابط حافظه (BUS) است. واحد پهنای رابط حافظه بیت (Bit) است. پهنای رابط حافظه را می‌توان به تعداد لاین‌های یک اتوبان تشبیه کرد که هرچه تعداد آن بیشتر باشد عبور و مرور در حجم بیشتر و با سرعت بیشتری صورت می‌گیرد. (برای نمونه 128 بیت، 256 بیت و…)

دو شرکت است اصلی تولیدکننده چیپ کارت گرافیک  Nvidia و AMD می‌باشد. هر دو شرکت مدل‌های متنوع و با کاربری‌های متفاوتی دارند.
در انتخاب کارت گرافیک به ابعاد آن توجه کنید تا در کیس شما جا شود. همچنین نوع کانکتورهای اتصال و تغذیه، انواع خروجی ها، تعداد مانتیورهای قابل اتصال و… در هر کارت گرافیک متفاوت تست که باید با توجه به نیاز مورد مناسب را انتخاب کرد.

5- خنک کننده پردازنده

برای خنک کردن پردازنده می‌توان از خنک کننده‌های هوایی، مدار بسته آبی و یا خنک کننده‌های مدار باز آبی استفاده نمود. در انتخاب خنک کننده به توان حرارتی، نویزِ کولر، ابعاد و سازگاری با کیس و سازگاری با سوکت پردازنده توجه کنید.

6- منبع تغذیه (power)

مهم‌ترین نکته در انتخاب منبع تغذیه، میزان توان مصرفی قطعات می‌باشد. باید براساس میزانمصرفی که قطعات دارند یک مببع تغذیه با توان مناسب را انتخاب نمود. ماشین حساب‌های آنلاین زیادی هستند که با معرفی قطعات کامپیوتر خود به آن‌ها منبع تغذیه مناسب را پیشنهاد می‌دهند. یکی از آن‌ها در سایت گرین در دسترس می‌باشد.

در انتخاب منبع تغذیه به کانکتورهای مورد نیاز خود توجه داشته باشد. باید بدانید که اجزا مختلف کامپیوتر (مادربورد، کارت گرافیک و…) با چه نوع کابل و چه تعداد به پاور وصل می‌شوند تا منبع تغذیه شما جوابگوی سیستم باشد.
نکته دیگر راندمان پاور می‌باشد. راندمان در منبع تغذیه به صورت یک نماد بر حسب عدد بیان می‌شود. این عدد مشخص می‌کند که پاور شما چند درصد از برق متناوب ورودی را به برق مستقیم تبدیل می‌کند.

آخرین نکته‌ای که می‌شود به آن اشاره نمود نوع دسته سیم پاور است که سه نوع ماژولار، نیمه ماژولار و غیر ماژولار می‌باشد. پاور ماژولار هر دو طرف کابل برق با سوکت است. هم بخشی که از پاور خارج می‌شود و هم بخشی که به مادربورد متصل می‌شود. پاور نیمه ماژولار برخی کابلها غیر قابل جدا کردن و برخی قابلیت جدا کردن دارند. پاور غیر ماژولار تمام کابل‌ها مستقیم به خود پاور وصل است و قابل جدا کردن از پاور نیست.

7- حافظه جانبی

حافظه جانبی در واقع محل ذخیره سازی اطلاعات و نرم‌افزارهای شماست. حافظه جانبی دو نوع کلی HDD و SSD را دارد. در انتخاب HDD چند نکته مهم است.

اولین نکته سرعت هارد (RPM) می‌باشد. هرچه سرعت خواندن و نوشتن هارد بالاتر باشد عملکرد بهتری را ارائه می‌دهد.

دومین نکته کش هارد دیسک یا Buffer است. بافر به میزان حافظه موقت هارد دیسک گفته می‌شود.

نکته سوم سایز هارد می‌باشد. هارد دیسک‌ها در ابعاد 3.5 اینچ برای دسکتاپ‌ها و 2.5 اینچ برای لپ‌تاپ‌ها عرضه می‌شوند.

و آخرین نکته حجم ذخیره سازی هارد است که همانطور که می‌دانید بسته به نیاز خود و مقدار اطلاعاتی که دارید برای نگهداری از آن‌ها به حجم مناسبی نیاز خواهید داشت.

از جمله هارد دیسک‌های برای کاربری عمومی می‌توان سه مدل زیر را معرفی نمود:
1) سری Barracuda از شرکت سیگیت
2)  سری P300 از شرکت توشیبا
3) سری Blue از شرکت وسترن دیجیتال

حافظه‌های جانبی در انواع مختلف دیگری از جمله هارد دیسک اینترنال پر سرعت و هارد دیسک اینترنال مخصوص سرورها نیز وجود دارد که بسته به کارری هر یک می‌توان از آن‌ها استفاده کرد.
نوع دیگری از حافظه‌ها، SSDها هستند. این نوع حافظه سرعت و طول عمر بالاتری نسبت به HDD دارند. به طور کلی حافظه‌های SSD سه نوع فرم فاکتور به شرح زیر دارند.
1) 2.5 اینچی SATA
2) M.2 PCIe (M.2 NVMe): در این مدل توجه به سه پارامتر سرعت خواندن و نوشتن، طول و قطر مهم است.
3) M.2 SATA: این مدل سرعتی مانند نوع اول و ظاهری مانند نوع دوم دارد.

در انتخاب SSD توجه به نوع تکنولوژی چیپ در انتخاب بهتر کمک کننده است.

8- کیس

انتخاب کیس به نوعی بر اساس سلیقه شماست. اما نکاتی هم هست که باید به آن توجه کنید. کیس‌ها دارای ابعاد متفاوت برای کاربری‌های متفاوت هستند که باید کیسی با ابعاد مناسب انتخاب کنید تا تمامی قطعات شما در داخل آن جا شود و قابل نصب باشد. همچنین به سیستم خنک کاری کیس و نحوه چرخش هوا در آن توجه داشته باشید.

9- مانیتور

از جمله پارامترهایی که در انتخاب مانتیور باید به آن توجه کنید می‌توان به رزولوشن مانیتور (…-hd-full hd)، اندازه‌ی نمایشگر (22 اینچ- 24 اینچ-…)، نسبت تصویر (16:9)، تراکم پیکسلی، (کیفیت و شفافیت تصویر )، زمان پاسخگویی، روشنایی، نسبت کنتراست، عمق رنگ و نوع رابط اتصال نام برد.
در زیر انواع پنل‌های نمایشگر را نام برده‌ایم:

• پنل Twisted Nematic یا TN مناسب برای گیمرهای حرفه‌ای می‌باشد و دارای بالاترین نرخ تازه‌سازی و زمان پاسخگویی است.
• پنل In-Plane Switching یا IPS مناسب تولید‌کنندگان محتوا، گرافیست‌ها و سینماگران می‌باشد و دارای بالاترین زوایای دید و دقیق‌ترین رنگ‌هاست. به طور معمول این نوع برای مهندسین عمران مناسب‌تر است.
• پنل Vertical Alignment یا VA مناسب مصارف عام می‌باشد. خصوصیات آن بین دو پنل دیگر است.

10- سخت افزار توصیه شده برای نرم‌افزارهای مهندسی عمران

در جدول زیر برای سیستم‌های ویندوزی سخت‌افزارهای پیشنهادی که از سایت توسعه دهنده هر نرم‌افزار برداشت شده است، آورده‌ایم. توجه کنید که این مقادیر حداقل سیستم نیست و سخت‌افزار پیشنهادی است. بسته به سطح کار شما با هر نرم‌افزار و حجم مدل‌سازی‌های شما، سخت‌افزار می‌تواند از این مقدار قوی‌تر یا ضعیف‌تر باشد.

در یک آموزش جداگانه نمونه سیستم‌های مناسب مهندسین عمران نیز بررسی شده اند.