هر کامپیوتر ازچهار بخش اصلی ساخته می‌شود:
1- واحد پردازش مرکزی (CPU)
2- واحد حافظه.
3- واحد ورودی( (INPUT UNIT
4- واحد خروجی( (OUTPUT UNIT
ریزپردازنده (Microprocessor) ریز پردازنده یا میکروپروسسور چیزی نیست جز CPU(واحد پردازش مرکزی) و گذرگاه و درگاههای ارتباطی آن. این بخش مانند قلب و مغز کامپیوتر عمل کرده و شامل سه قسمت اصلی است:
1- واحد حساب و منطق (ALU)
2- حافظه ثبات یا به طور خلاصه حافظه که به دو شکل وجود دارد:
الف- حافظه اصلی یا ذخیره با دسترسی آنی (IAS). ب- حافظه کمکی یا جانبی.
3- واحد کنترل (CU).
واحد پردازش مرکزی (CPU)
CPU مغز یک کامپیوتر شخصی است که نرم افزارها را اجرا و کنترل می‌کند. سرعت CPU اغلب مهمترین وجه تمایز هر کامپیوتر شخصی است. امروزه سرعت رایج CPU بین 800 تا یک هزار مگاهرتز (MHZ) است. یعنی CPU امروزی توانایی انجام 800 میلیون تا یک بیلیون عملیات در هر ثانیه را دارد. وظایف اصلی CPU عبارتند از:
1- ذخیره و نگهداری داده ها و دستورات (برنامه‌ها).
2- کنترل ترتیب اجرای عملیات.
3- صدور دستورات به سایر قسمتهای سیستم کامپیوتر.
4- حمل داده‌های پردازش شده و ارسال آن به واحد خروجی.
بدیهی است که CPU برای انجام وظایف و ارتباط با سایر اجزاء در سیستم کامپیوتر به گذرگاههایی(BUS) نیاز دارد که نقش آنها را در بعداً آموزش می‌دهم. همچنین CPU برای تبادل اطلاعات با واحدهای ورودی و خروجی به مکانهایی به نام درگاه (PORT) نیاز دارد.
CPU از سه قسمت با نام واحد حساب و منطق، واحد کنترل و حافظه ثبات تشکیل شده است. در این قسمت وظایف و ویژگیهای واحد ALU را آموزش می‌دهم. این واحد عملیات لازم بر روی داده‌های موجود در حافظه اصلی (IAS) را انجام داده و داده‌های پردازش شده را مجدداً به حافظه اصلی برمی‌گرداند. ALU دو نوع عملیات انجام می‌دهد:
1- عملیات محاسباتی مانند جمع و تفریق و ضرب و تقسیم.
2- عملیات منطقی و مقایسه بر اساس توابع AND و OR منطقی.
ALU از تعدادی انباشتگر و رجیستر تشکیل شده است. ALU داده‌ها را تحت نظارت واحد کنترل از حافظه اصلی گرفته و آنها را در انباشتگر ALUبارگذاری می‌کند. مثلاً اگر قرار است دو عدد A و B را جمع کنیم،واحد کنترل ابتدا عدد A را بر اساس آدرس آن در حافظه یافته و به واحد ALU تحویل می‌دهد. عمل جمع بین A و B در ALU انجام شده و حاصل عملیات در انباشتگر نگهداری می‌شود تا عملیات بعدی اجرا شود. و یا حاصل عملیات با هدایت واحد کنترل به حافضه اصلی منتقل می‌شود.
واحد کنترل CU وظیفه کنترل و هدایت کلیه عملیات کامپیوتر را انجا ممی‌دهد. دریافت داده ها و برنامه‌ها و هدایت نتایج عملیات از وظایف اصلی واحد کنترل است.
واحد حافظه
حافظه کامپیوتر محل ضبط و نگهداری اطلاعات است. داده‌های ورودی به همراه دستورالعمل‌ها در حافظه کامپیوتر ضبط می‌شوند و سپس به واحد محاسبه و منطق می‌روند و در آنجا عملیات خواسته شده روی داده‌ها انجام می‌گیرد. کوچکترین عنصر حافظه(بیت) می‌باشد. مجموع هشت بیت [1] که معرف یک کاراکتر است را بایت [2] می‌نامند. ساختمان بیت در طول تکامل کامپیوتر تغییر یافته است. ظرفیت حافظه با کیلوبایت(KB) برابر با 210 یا 1024 بایت یا مگابایت(MB) برابر با 1024 بایت یا گیگابایت(GB) برابر با 1024 (حدوداً یک میلیارد بایت) بیان می‌شود. به دلیل حجم وسیع حافظه برای دسترسی سریع به آنها، هریک از بایتهای حافظه یک آدرس دارند. آدرس بایتها از صفر شروع شده و تا آخرین حد ظرفیت حافظه ادامه می‌یابند. دسترسی به بایتها بر مبنای همین آدرسها صورت می‌پذیرد. آدرس بایتهای حافظه همواره ثابت است ولی محتوای آنها بسته به داده‌هایی که در آنها ذخیره می‌شوند تغییر می‌کند.
انواع حافظه‌های اصلی
1- حافظه فقط خواندنی (ROM)
حافظه‌های فقط خواندنی به حافظه‌هایی اطلاق می‌شود که اطلاعات آنها برای یک بار با دستگاه مخصوص پرشده و از آن پس، این اطلاعات به سادگی پاک نمی‌شود.این حافظه‌ها برای نگهداری دستورات اساسی و کلیدی کامپیوتر که فرمان‌های مهمی جهت هدایت سخت‌افزار سیستم صادر می‌کنند، ضروری است. از ویژگیهای مهم این نو ع حافظه این است که با قطع برق اطلاعات آن پاک نمی شود.
2- حافظه موقتی (RAM)
حافظه موقتی یا اصلی که به Read/Write Memory نیز معروف می‌باشند، همان بخش اصلی حافظه کامپیوتر است. معمولاًبرنامه‌ها قبل از اجرا و داده‌ها قبل از پردازش در حافظه بارگذاری می‌شوند و پس از پردازش، نتایج حاصله نیز دراین حافظه‌ها ثبت می‌گردد و سپس به حافظه‌های جانبی منتقل می‌شوند. با قطع جریان برق، اطلاعات درون آنها پاک می‌شود. در این نوع حافظه سرعت دسترسی به اطلاعات زیاد است و این عامل، یعنی سرعت دسترسی، یکی از معیارهای اساسی انتخاب آنهاست. اطلاعاتی که معمولاً درون حافظهRAM قرار می‌گیرند عبارتند از:
- هسته مرکزی سیستم عامل که تمامی اعمال سیستم عامل و دستگاه‌های جانبی را کنترل می‌کند؛
- برنامه‌های لایه‌های بالاتر سیستم عامل؛
- داده‌هایی که روی صفحه نمایش ظاهر می‌شوند و اطلاعات ساعت که دائماً تغییر می‌کند؛
- برنامه‌های کاربردی در مواقعی که برای اجرا فراخوانی می‌شوند؛
- همه یا بخشی از داده‌ها که توسط برنامه‌های کاربردی استفاده می‌شوند؛
3- حافظه جانبی(Auxiliary)
معمولاً مقدار اطلاعات و برنامه‌هایی که در یک سیستم کامپیوتری موجودند به قدری زیاد است که تمام پرونده‌های اطلاعاتی و برنامه‌ای در حافظه اصلی کامپیوتر نمی گنجد. از طرفی، تمام این اطلاعات و برنامه‌ها نیز در آن واحد مورد نیاز نیستند. مثلاً لزومی ندارد که اطلاعات پروندة پزشکی بیماری که سالی دوبار به بیمارستان مراجعه می‌کند همیشه در حافضه اصلی کامپیوتر نگهداری شده و بیهوده فضای آن را اشغال کند. زیرا این پرونده فقط هر شش ماه یک بار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ویژگیهای عمده حافظه‌های جانبی این حافظه‌ها غیرفرار بوده و به منبع دائمی الکتریسیته نیاز ندارد و در اثر جابجایی نیز پاک نمی شوند؛ حافظه‌های جانبی نسبت به حافظه‌های اصلی ارزان‌تر هستند. قابلیت جابجایی، نقل و انتقال و کپی برداری از اطلاعات به وسیله حافظه‌های خارجی نیز از خصوصیاتی است که در رشد کامپیوتر مؤثر است.
انواع حافظه‌های جانبی
1- نوار مغناطیسی:
ذخیره اطلاعات روی نوارهای مغناطیسی بسیار شبیه ذخیره آن بر روی نوار ضبط صوت است با این تفاوت که در این جا اطلاعات کد شده، دو دو یی است ولی کاستهای صوتی به شکل پیوسته می‌باشد. ظرفیت یک نوار به وسیله واحد بایت در اینچ سنجیده می‌شود. استفاده از نوار در کامپیوترهای بزرگ بسیار معمول است. از بارزترین مشخصات یک نوار آنست که اطلاعات روی آن به صورت ترتیبی [3] ضبط می‌شوند. به همین دلیل زمان دستیابی [4] به اطلاعات در نوار زیاد است.
2- دیسک سخت :
این دیسک دارای ظرفیت بسیار زیادی برای پذیرش اطلاعات می‌باشد. کوچکترین هارددیسک، 170 مگابایت ظرفیت داشت و اکنون حجم هارددیسک‌ها تا 60 و حتی 80 و 120 گیگابایت افزایش یافته است. این دیسک در درون System unit قرار دارد و ما به عنوان کاربر [5] کامپیوتر کاری با جسم آن نداریم. هنگامیکه دیسک گردان مربوط به این دیسک در حال کار باشد چراغ مخصوص آن روشن می‌شود، این دیسک گردان به وسیله سیستم عامل Dos، با علامت(C) گزارش می‌شود که می‌توان درایوهای:D و :E و غیره را نیز از آن منشعب کرد.
3- دیسک نرم :
که نام دیگر آن DISKETTE به معنی دیسک کوچک می‌باشد. با این دیسکها می‌توان اطلاعات موجود در یک دیسک سخت را به دیسک سخت دیگر منتقل نمود. نسبت هارددیسک به دیسکت مانند نسبت حوض است به سطل و به همین جهت است که به دیسک سخت، دیسک ثابت [6] نیز اطلاق می‌شود.
دیسکتهای 5/3 اینچ
این دیسکتها دارای جسم محکم و سخت می‌باشند و قسمتهای آسیب‌پذیر دیسک به طور اتوماتیک از گزند برخورد با محیط اطراف محفوظ می‌باشد. دو تصویر زیر شکل پشت و روی این دیسکت را نمایش می‌دهد.
4-دیسک نوری شما ممکن است نام CD-Rom را شنیده باشید. این عبارت مخفف کلمات Compact Disk Read-only-Memory است. این درایوها از نوع درایو نوری هستند که ابتدا فقط می‌شد از اطلاعات موجود در آنها استفاده نمود و به همین جهت به آنها Read-only-memory (حافظه فقط خواندنی) گفته می‌شود. این گونه درایوها دارای ظرفیت بسیار زیادی برای ذخیره اطلاعات است. برای نمونه ظرفیت نسبی یک CD-Rom حداقل 650 مگابایت است.
با پیشرفت تکنولوژی سخت افزاری، ریزکامپیوترها به سرعت توانایی‌های خود را گسترش داده و هر روز به کامپیوتهای بزرگ نزدیک می‌شوند. سرعت عملیاتیCPU، حجم حافظه اصلی، کوچک شدن حجم سخت افزار و ... باعث شد که اکثراً کارهایی که قبلاً فقط به وسیله کامپیترهای بزرگ قابل انجام بودند، بر روی PC پیاده شوند. اما در زمینه حافظه‌های جانبی با وجود پیشرفت سریع تکنولوژی، دیسکهای مغناطیسی (از نظر کمّی) نیازهای روز را برطرف نمی‌کند. ظهور تکنولوژی حافظه‌های نوری یا دیسکهای لیزری باعث شد که چگالی اطلاعات بر روی دیسک به شدت افزایش یافته و لذا حجم‌های بسیاربالا به راحتی قابل دسترسی باشد. این دیسکهای لیزری با استفاده از تکنیک انعکاس نور قادر به خواندن اطلاعات می‌باشند. در مواردی که انعکاس نور قوی باشد مقدار، 1 و مواردی که انعکاس ضعیف باشد مقدار، 0 می‌باشد. برتری دیسکهای نوری نسبت به دیسک سخت، قیمت پایین تر، حجم کمتر و آسیب پذیری کمتر آن است. امروزه تکنولوژی برتر دیسکهای نوری. قابلیات ذخیره سازی را تا 650 مگابایت گسترش داده است. لذا می‌توان انواع سیستم‌های صوتی و تصویری را بر روی دیسک نوری ارائه کرد. از انواع دیسکهای نوری می‌توان به دیسک نوری برنامه ای، دیسک نوری صوتی و دیسک نوری تصویری اشاره کرد.
واحد ورودی (INPUT UNIT)
واحد ورودی وظیف دریافت اطلاعات از کاربر و انتقال آن به داخل کامپوتر را بر عهده دارد. در هر سیستم کامپیوتری یک واحد ورودی وجود دارد. این واحد از یک طرف با کاربر در ارتباط است و اطلاعات را از وی دریافت می‌کند. این واحد از سوی دیگر ارتباط یکطرفه‌ای با کامپیوتر دارد تا اطلاعات را به داخل کامپیوتر منتقل کند. واحد ورودی اطلاعات را به شکل قابل فهم توسط انسان از طرف کار بر دریافت کرده و آنها را به شکل قابل فهم برای کامپیوتر به سخت افزار تحویل می‌دهد. وسایل ورودی بسیار متنوع هستند. اما همه آنها وظیفه وارد نمودن انواع اطلاعات به داخل کامپیوتر را انجام می‌دهند. برخی از وسایل ورودی رایج عبارتند از:
1- ماوس
3- صفحه کلید
4- اسکنرها
5- قلم نوری
واحد خروجی (OUTPUT UNIT)
اطلاعات مورد نیاز کامپیوتر از طریق ورودی و یا حافظه تأمین می‌شود. پردازشها توسط ریز پردازنده انجام می‌گیرد. حاصل اجرای عملیات یا در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌شود و یا به شکل قابل فهم برای انسان خارج شود. واحد خروجی در سیستم کامپیوتر وظیفه گرفتن حاصل عملیات پردازشی و تبدیل آن به یکی از شکلهای قابل فهم برای انسان را بر عهده دارد.
وسایل خروجی کامپیوتر بسیار متنوع هستند. برخی از وسایل خروجی رایج را معرفی می‌کنم:
1- مانیتور
2- چاپگرها
3- پلاتر
4- بلندگو
