معماری کامپیوتر دانش طراحی مفهومی و شناخت اجزای رایانه است.

عنوان یکی از گرایش‌های کامپیوتر است. در این گرایش با اجزای داخلی کامپیوتر که مراحل انجام یک دستور را بر عهده دارند و چگونگی کار آنها آشنا میشویم. در این گرایش واحد کنترل مرکزی و حافظه به عنوان دو بخش اصلی کامپیوتر معرفی میشوند و در ادامه به بررسی ارتباط آنها و ساختار درونی آنها میپردازند. برای درک موضوعات مطرح شده در این گرایش آشنائی با مبحث مدارهای منطقی لازم و ضروری است.

سامانه‌های نهفته (به انگلیسی: embedded system)‏ در واقع رایانه‌هایی هستند که برای کنترل یک سیستم بزرگ و مشخص طراحی شده‌اند و مخصوصاً در زمان‌هایی که محدودیت‌هایی در مورد پردازش همزمان وجود دارد به کار می‌روند. سامانه نهفته معمولا به عنوان قسمتی از یک سامانه بزرگ که اغلب دارای سخت‌افزارها و قسمت‌های مکانیک مختلفی است جاسازی می‌شود. برخلاف یک رایانه چند منظوره، مانند یک کامپیوتر شخصی که به شکلی انعطاف پذیر (از نظر معماری پردازنده) طراحی شده است که قسمت بزرگی از نیازهای مصرف کننده‌ها را برآورده کند. سامانه‌های نهفته، امروزه برای کنترل خیلی از دستگاه‌ها به کار می‌روند.

سامانه‌های نهفته دارای هسته‌های پردازشی هستند که می‌توانند میکروکنترلر یا پردازنده سیگنال‌های دیجیتال (DSP) باشند. پردازنده یک واحد مهم در سخت‌افزار یک سامانه نهفته است. در واقع پردازنده قلب این سامانه است.

به هر حال مشخصه کلیدی این سامانه‌ها، طراحی اختصاصی برای انجام یک کار مشخص است. بنابراین چون سامانه‌های نهفته برای یک کار مشخص اختصاص یافته‌اند، مهندسین طراح می‌توانند محصول را برای کاهش اندازه و قیمت بهینه کنند اطمینان پذیری و کارایی آن را بالا ببرند. برخی از سیستم‌های نهفته با بهره‌گیری از مزیت‌های تولید با تعداد بالا، به شکل انبوه تولید شده‌اند.

از لحاض فیزیکی، گستره سامانه‌های نهفته از دستگاه‌های قابل حمل مانند: ساعت مچی و پخش کننده‌های MP3 تا ایستگاه-های نصب شده و ثابت، مانند چراغ راهنمایی، کنترل‌کننده منطقی برنامه‌پذیر و سامانه‌های بزرگ و پیچیده مانند: خودرو هیبرید، تصویربرداری با تشدید خودروی هیبریدی، ام‌آرآی و اویونیک به‌کار می‌روند. پیچیدگی این سامانه‌ها از کم مانند یک تراشه میکرو کنترلر تا بسیار زیاد مانند دستگاه‌های جانبی یک سامانه و شبکه‌های سوار شده روی یک شاسی یا یک محوطه تغییر می‌کند.

کاربرد سامانه‌های نهفته در مصارف دستگاه‌های مصرفی، صنعتی، تجاری و نظامی گسترده شده است. سیستم‌های مخابراتی به شکل انبوهی از سامانه‌های نهفته در تلفن‌خانه در شبکه‌های مخابراتی و در تلفن‌های همراه در سمت مصرف کننده کاربرد دارند. شبکه‌های کامپیوتری از رهیاب‌های اختصاصی و پل‌های شبکه برای مسیریابی داده‌ها استفاده می‌کنند. سامانه‌های نهفته در محصولات الکترونیکی شامل دستیار دیجیتال شخصی (PDA پخش کننده‌های MP3، گوشی‌های تلفن همراه، انواع کنسول بازی، دوربین دیجیتال، پخش کننده‌های DVD، گیرنده‌های سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) و چاپگرها نیز کاربرد دارند. بسیاری از لوازم خانگی، مانند دستگاه مایکروویو، ماشین لباس‌شویی و ماشین ظرف‌شویی همگی شامل یک سیستم نهفته هستند که موجب انعطاف پذیری، بهره‌وری و امکانات بیشتر شده است. سامانه‌های سرمایش – گرمایش و تصفیه هوا از شبکهٔ ترموستات‌ها (حسگر دما) استفاده می‌کنند که به کنترل دقیق‌تر و کاراتر دما در ساعت‌های روز و فصل‌ها دست یابند. اتوماسیون خانگی از شبکه‌های سیمی یا بی‌سیم استفاده می‌کند که بتواند نور، هوا، امنیت، رسانه‌های صدایی و سیمایی، سامانه‌های نظارت و... را کنترل کند. در تمام این کاربردها، دستگاه‌های نهفته برای حس کردن و کنترل کردن استفاده می‌شوند.

سامانه‌های حمل و نقل از پرواز تا اتومبیل‌ها به شکل فزاینده‌ای از سامانه‌های نهفته استفاده می‌کنند. هواپیماهای جدید، دارای وسایل ارتباط هوایی پیشرفته‌ای نظیر سامانه‌های ناوبری هوایی و گیرنده‌های GPS می‌باشند که به نوبه خود نیازهای قابل توجه امنیتی دارند. انواع موتوهای الکتریکی، موتورهای جریان مستقیم (DC) بدون شانه، موتورهای القائی و موتورهای DC از کنترل کننده‌های الکتریکی استفاده می‌کنند. اتومبیل‌ها، وسایل نقلیه الکتریکی و وسایل نقلیه هیبرید برای بیشینه کردن کارایی و کاهش آلودگی، به شکل فزاینده‌ای از سامانه‌های نهفته استفاده می‌کنند. دیگر سیستم‌های امنیت خودرو شامل سامانه ضد قفل ترمز(ABS)، سامانه‌های کنترل پایداری (ESC/ESP)، سامانه کنترل کشش (TCS) و نیرو محرکه چهار چرخ اتوماتیک (Automatic 4WD) نیز از سامانه‌های نهفته بهره می‌برند.

تجهیزات پزشکی از سامانه‌های نهفته در نشانگرهای علایم حیاتی، گوشی‌های تشخیص دیجیتال -برای تقویت صداها - و سیستم‌های گوناگون تصویر برداری پزشکی (PET,SPECT,CT,MRI) - برای تحقیق و جستجوی غیر تهاجمی در داخل بدن - استفاده می‌کنند. سامانه‌های نهفته در تجهیزات پزشکی اغلب به وسیله رایانه‌های صنعتی ایجاد شده‌اند.

سامانه‌های نهفته در حمل و نقل، امنیت، کاربردهای پزشکی و سیستم‌های اضطراری حیاتی- که لازم است از هک شدن در امان باشند- کاربردهای وسیعی دارند. در زمینه امنیت در برابر آتش سوزی، سامانه‌های نهفته توانایی بالایی در تحمل شرایط حرارتی دارند و می‌توانند دماهای بالایی را تحمل کنند و به کار خود ادامه دهند. در مورد امنیت، سامانه‌های نهفته می‌توانند این قابلیت را داشته باشند که بی‌نیاز از شبکه برق یا شبکه مخابراتی به کار خود ادامه دهند.

نوعی جدید از دستگاه‌های بسیار کوچک بی‌سیم که به ریز دستگاه یا خرده دستگاه (motes) موسوم شده‌اند، به شدت در حال محبوب شدن در زمینه حسگرهای بی‌سیم هستند. شبکه حسگرهای بی‌سیم (Wireless sensors network یا WSN)، با بهره‌گیری از کاهش اندازه‌ای که به لطف روش‌های پیشرفته طراحی [مدارهای مجتمع] فراهم شده‌است، باعث شده‌اند که سامانه‌های جانبی بی‌سیم، همراه با حسگرهای تخصصی در یک بسته بندی کوچک قابل جاسازی باشد. این دست آورد به کاربران و شرکت‌ها این اجازه را می‌دهد که ده‌ها هزار متغیر را در دنیای فیزیکی اندازه‌گیری کرده و بر اساس آن‌ها در مانیتورینگ اطلاعات و کنترل سامانه‌ها عمل کنند. این "خرده دستگاه"‌ها کاملا خودکفا هستند (نیازی به قطعه اضافه خارجی ندارند) و معمولا یک منبع باتری را قبل از این که نیاز به تعویض یا شارژ داشته باشد، برای سال‌های زیادی استفاده می‌کنند.
ساعت : 2:48 pm | نویسنده : admin | ایران سافت | مطلب قبلی
Page : 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 - 14 - 15