پاورپوینت-تعریف یادگیری و نظریه یادگیری مشاهده ای-45 اسلاید-pptx

:

فرایند تغییر و اصلاح کم و بیش دایمی در رفتار استکه در نتیجه فعالیت او یا از طریق مشاهده،در وی ایجاد می شود.

 یادگیری (learning)، تغییر نسبتا پایدار در توان رفتاری (رفتار بالقوه behavioral potentiality ) که در نتیجه تمرین تقویت شده رخ می دهد. این تعریف را با دقت بیشتری بررسی می کنیم، نخست اینکه یادگیری همواره باید قابل انتقال به رفتار مشاهده پذیر باشد. یادگیرنده (learner) قادر به انجام کاری خواهد بود که پیش از یادگیری نمی توانست آن را انجام دهد. دوم اینکه این تغییر رفتاری نسبتا پایدار است؛ یعنی نه موقتی و نه ثابت است. سوم، تغییر در رفتار الزاما نباید بالافاصله بعد از تجربه یادگیری رخ دهد.چهارم، تغییر در رفتار از تجربه یا تمرین ناشی می شود و پنجم، اینکه تجربه یا تمرین باید تقویت شود.nnاصطلاح اختلال یادگیری از نیاز به تشخیص و خدمت به دانش آموزانی برخاسته‌است که به طور مداوم در کارهای درسی خود با شکست مواجه می‌شوند و در عین حال درچهارچوب سنی کودکان استثنایی نمی‌گنجند. ظاهری طبیعی دارند، رشد جسمی و قد و وزن‌شان حاکی از بهنجار بودن آنان است. هوش انها کمابیش عادی است، به خوبی صحبت می‌کنند، مانند سایر کودکان بازی و مثل همسالان خود با سایرین ارتباط بر قرار می‌کنند. درخانه نیز یاری‌های لازم را دارند و کارهایی را که والدین به آنان واگذار می‌کنند به خوبی انجام می‌دهند. لیکن توانایی لازم برای به جریان اندازی اطلاعات برای بیان کردن و به ویژه نوشتن را ندارند. پس با توجه به مشخصات کلی این دانش‌آموزان، می‌توان آن‌ها را در گروه جدیدی به نام دانش آموزان اختلال یادگیری قرار داد و گفت این دانش آموزان در یک یا چند فرایند روانی که به درک کردن با استفاده از زبان شفاهی یا کتبی مربوط می‌شود، اختلال دارند که این اختلال می‌تواند به شکل عدم توانایی کامل در گوش کردن، صحبت کردن، خواندن، نوشتن، هجی کردن یا انجام محاسبات ریاضی ظاهر شود.n-حافظه با یادگیری فرق دارد-حافظه عبارتست از ثبت نسبتا پایداری که زیربنای یادگیری است-حافظه شامل پردازشهای مختلفی است که در زمان معینی ثبت می شود-از نظر رفتار گرایان حافظه همان یادگیری است-از نظر روانشناسان شناختی ، حافظه با یادگیری فرق دارد چون متأثر از عوامل پردازشی است

پروژه کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده باآلیاژهای حافظه شکلی

نوع فایل: word

قابل ویرایش 63 صفحه

مقدمه:

بسیاری از فن آوریهای نوین به موادی نیاز دارند که ترکیب غیر معمولی از خواص را با آلیاژهای فلزی ، سرامیکی و پلیمرهای معمولی حاصل نمی آید بدست می دهد. به عنوان نمونه مواد مورد نیاز درسفینه های فضائی ، زیر دریائی ها و کاربردهای حمل و نقل از این قبیل است که باید در عین چگالی کم ، استحکام سفتی و مقاومت به سایش و ضربه نیز وجود داشته باشد.از اینرو نیاز به مواد

جدیدی به نام کامپوزیت میباشد. کامپوزیت عبارت است از هر ماده چند فازی که سهم برای بدست آوردن مواد با استحکام و به ویژه استحکام به وزن بالا، می توان رشته هایی با مدول کشسانی و استحکام بالا را در یک زمینه فلزی یا پلیمری قرار داد. در کامپوزیت ها که مواد مرکب هم نامیده می شوند، دو یا چند ماده در مقیاس ماکروسکوپی با هم ترکیب شده و خواص مورد نظر را ایجاد می کنند. اگر چه می توان با ترکیب کردن بعضی مواد در مقیاس میکروسکوپی هم به خواص مورد نظر دست یافت، که به بحث آلیاژها مربوط می گردد.درواقعکامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند. کاپوزینت یک ماده چند فازی است که بصورت مصنوعی ساخته می شود فازها باید از لحاظ شیمیائی متفاوت باشد و با فصل مشترکهایی مچزا شوند. مطابق این تعریف ، اغلب آلیاژهای فلزی و بسیاری از سرامیکها کامپوزیت نیستند زیرا فارهای چند گانه آنها درنتیجه یک پدیده طبیعی تشکیل شده است.بسیاری از کامپوزیت هاتنها از دو فاز تشکیل شده اند:

فاز زمینه که پیوسته است وفاز دیگر که غالبا فاز پراکنده است تقویت کننده گفته میشود. خواص کامپوزیت به خواص فازهای تشکیل دهنده آن ، مقادیر آنها و هندسه فاز پراکنده شده وا بسته است. منظور از هندسه فاز پراکنده شده ، شکل و اندازه ذرات ، نحوه توزیع و جهت آنهاست

فهرست مطالب:

فصل اول

کامپوزیت ها

کامپوزیت ها [1]

1-1-ساختمان کامپوزیت ها

1-1-1-رشته ها

1-1-2-فاز زمینه:

1-2- انواع کامپوزیت ها

1-2-2- کامپوزیت لایه ای

1-2-2-1- انواع کامپوزیت های لایه ای

1-2-3- کامپوزیت ذره ای

1-2-5- کامپوزیت های زمینه فلزی

مقاومت بیشتر در برابر تهاجم

1-2-6-کامپوزیت های زمینه سرامیکی

1-3- خواص مکانیکی کامپوزیت ها

انواع الیاف تجاری عبارتند از

1-5- مزایای کامپوزیت ها [2]

فصل دوم

کامپوزیت های زمینه فلزی

1-1 ) انواع کامپوزیت های زمینه فلزی

1-2 ) خصوصیات کامپوزیتی های زمینه فلزی

تقویت کننده ها

2-1) مواد رشته ای

2-2 ) انعطاف پذیری رشته ها

2-3 ) رشته های کربن

2-4 ) الیاف بور

2-4-1 ) تنش های باقیمانده

2-5) رشته های اکسیدی

2-5-1) رشته های اکسیدی نوع آلومینا

2-6) رشته های غیر اکسیدی

2-7 ) ویسکر ها

2-8)ذرات

2-8-1)کاربید سیلیسیم ذره ای

2-8-2)کاربیدتنگستن ذره ای

2-9) مقایسه رشته ها با هم

3)مواد زمینه

3-1) زمینه های متداول در کامپوزیت های فلزی

3-1-1) آلومینیوم و آلیاژهای آن

3-1-2) آلیاژ های تیتانیم

3-1-3)منیزیم و آلیاژ آن

3-1-4) کبالت

3-1-5) مس

3-1-6) نقره

3-1-7) نیکل

3-1-8) نایوبیم

3-1-9) ترکیبات بین فلزی

4)روش های تولید

4-1) فرایند های حالت مایع

4-2 ) فرایندهای حالت جامد

4-2-1) فرایند متالورژی پودر

4-2-2) اکستروژن

4-2-3) فورج

4-2-4) پرس و تفجوشی

4-2-5) اتصال دهی نوردی و اکستروژن همزمان

4-2-6) اتصال دهی نفوذی

4-2-7)متراکم سازی با شوک انفجاری

4-3) فرایند حالت گازی

4-3-1) رسوب فیزیکی بخار

5-)فصل مشترک

5-1 ) انواع پیوند ها در فصل مشترک

5-3-1) پیوند مکانیکی

5-1-2) پیوند شیمیایی

5-2) اندازه گیری استحکام پیوند فصل مشترک

7-)رفتار کامپوزیتی

7-1) مکانیزم های استحکام بخشی

7-1-1 ) استحکام بخشی مستقیم

7-1-2) استحکام بخشی غیر مستقیم

7-2 ) کامپوزیت های زمینه فلزی با رشته های پیوسته

7-2-3) تاثیر واکنش های فصل مشترکی بر رفتار کامپوزیت

کاربرد ها

11-1) هوا فضا

11-1-4) سازههای فضایی

11-2) حمل ونقل ( خودرو و راه آهن )

 11-3) صنایع الکترونیک و کنترل حرارت در آن

11-4) آهنرباهای ابر رسانای رشته ای

11-5) هادی های به کار رفته در سیستم های قدرت

فصل سوم

کامپوزیت های زمینه فلزی

تقویت شده با آلیاژ های حافظه

تحقیق و پژوهش-نظریه های یادگیری -در 85 صفحه-docx

فهرست

مقدمه. 3

چگونگی یادگیری اجتماعی.. 4

پیشینه نظریه‌های یادگیری.. 5

بازگشت... 6

چهارچوب ادراکی.. 7

تعامل دوسویه. 7

یادگیری کاروری و جانشینی.. 8

یادگیری و عملکرد. 8

اهمیت تقلید در یادگیری.. 9

جنبه غریزی تقلید. 9

جنبه رشدی تقلید. 9

چگونگی یادگیری اجتماعی.. 10

پیشینه نظریه‌های یادگیری.. 11

یادگیری کاروری و جانشینی.. 13

یادگیری و عملکرد. 14

اهمیت تقلید در یادگیری.. 15

جنبه غریزی تقلید. 15

جنبه رشدی تقلید. 16

شرطی بودن تقلید. 16

رفتار ابزاری بودن تقلید. 17

‌فرایندهای سرمشق یا الگوسازی.. 36

سیر تحولی و رشد. 39

نظریات رفتاری.. 39

نظریات شناختی.. 39

نقش و تاثیر در زندگی.. 40

ارتباط با سایر مباحث... 40

کاربردها 41

درماندگی آموخته‌شده 61

شکل دهی.. 64

هال.. 68

گاتری.. 72

مخالفت با اراده گرایی ،ساخت گرایی و رفتارگرایی.. 75

مفاهیم نظری عمده 76

قوانین سازمان دهی ادراک... 76

رفتار یکپارچه. 80

خاموشی نهفته. 81

بندوراتبیین های اولیه از یادگیری مشاهده ای.. 82

مشاهده تجربی.. 84

خود نظم دهی رفتار 85

عملکرد اخلاقی.. 86

منابع.. 87

مقدمه
یادگیری تغییر نسبتا دایمی در رفتار است که در نتیجه تمرین حاصل شده است. تغییراتی در رفتار که حاصل‌اش (و نه تمرین) ، با شرایط موقت جاندار (مثل خستگی یا حالات ناشی از مصرف برخی داروها) باشند مشمول این تعریف نمی‌شود

یادگیری در انسان میتواند بخشی از فرایند تحصیل، توسعه فردی، و تمرینات باشد که ممکن است هدفمند یا به وسیله انگیزش انجام شود. مطالعه ی اینکه یادگیری چگونه رخ می دهدد بخشی ازروان‌شناسی تربیتی، عصب روانشناسی، تئوری آموزش و علوم پرورشی میباشد. یادگیری ممکن است در نتیجه ی خوگیری یا شرطی‌شدن کلاسیک همانطور که در بسیاری از تیره های جنبندگان دیده شده است) انجام شود یا اینکه میتواند نتیجه ی کارهای پیچیده ای نظیر بازی (که صرفا در جنبندگان هوشمند دیده شده است) باشد. یادگیری ممکن است خودآگاه یاناخودآگاه انجام شود. یادگیری اینکه یک رویداد ناگوار، فرارناپذیر است و نمیشود از آن پیشگیری کرد درماندگی آموخته‌شده نامیده میشود. شواهدی وجود دارد که در انسان، در هنگام جنینی یادگیری در 32 هفته پس از باروری شروع میشود، که گویای این میتواند باشد که دستگاه عصبی مرکزی به اندازه ی کافی توسعه یافته است و آماده است تا حافظه شروع به کار کند

یادگیری کارکردیست که با آن، دانش، رفتار ها، توانمندی ها یا انتخاب های نو یا موجود به ترتیب درک یا تقویت و اصلاح میشوند، که شاید به یک تغییر بالقوه در ترکیب داده ها، عمق دانش، رویکرد یا رفتار نسبت به نوع و گستره ی تجارب منجر شود. توانایی یادگیری در دسترس انسان ها، جنبندگان و گیاهان و انواعی از ماشین ها قرار دارد. روند یادگیری در طول زمان، منحنی یادگیری را دنبال مینماید. یادگیری به صورت آنی انجام نمیشود، بلکه بر پایه دانسته های گذشته رشد میکند. بر همین پایه، دید ما یادگیری میتواند در راستای یک روند تعریف شود تا مجموعه ای از دانش شیوه ی انجام و گزاره هایی بر مبنای واقعیت باشند. یادگیری در نهایت به تغییراتی می انجامد که معمولا دائمی هستند.

چگونگی یادگیری اجتماعی

در این مبحث باید توجه داشت که مفاهیم یادگیری اجتماعی و نظریه شناخت اجتماعی به یک معنا به کار می‌روند. با آنکه در دانش روان‌شناسی اصطلاح یادگیری اجتماعی برای همگان دارای معنای کاملاً روشنی است و هر کس در نظر نخست به مفهوم و کاربرد آن پی می‌برد، اما برای توضیح بیشتر، یادگیری اجتماعی به آن گونه رفتارهایی گفته می‌شود که در میان افراد جامعه و محیط دارای جنبه تعاملی باشد. بعضی از این رفتارها ممکن است خوشایند و بعضی دیگر ناخوشایند جلوه کنند. مردم می‌کوشند به فرزندانشان رفتارهایی را بیاموزند که مورد تایید اکثر افراد جامعه باشند.

البته، رفتارهایی که از لحاظ اجتماعی مورد پذیرش قرار می‌گیرند، نه تنها در هر فرهنگی با هم تفاوت دارند،‌بلکه در هر گروهی در یک فرهنگ معین نیز با هم فرق می‌کنند. چنانکه رفتارهای مرسوم و مورد تایید در هر شهر و منطقه‌ای با شهرها و منطقه‌های دیگر یکسان نیستند. افزون بر اینها رفتارهای قابل قبول اجتماعی با سن و جنس افراد نیز وابسته‌اند. رفتار بزرگسالان با کودکان و جنس مخالف و نیز کودکان با بزرگسالان و همتایان به گونه‌ای چشمگیر با هم اختلاف دارد. به طور کلی باید آموخت که با هر جنس و دوره‌های سنی چه رفتاری شایسته و مورد پسند جامعه است.

نکته اصلی این است که یادگیری اجتماعی فقط یک رشته رفتارهای جامعه‌پسند را شامل نمی‌شود، بلکه به ما می‌آموزد که چه رفتارهایی در چه شرایطی قابل قبول نیستند. به سخن دیگر، یادگیری اجتماعی موثر با شمار بسیاری از تعمیمی و تخصیص سر و کار پیدا می‌کند.

شاید یکی از مهمترین کارهای خانه و مدرسه در آغاز سن تحصیلی کودکان و سالهای بعد از آن توجه به رشد و پرورش کودکان برای همنوایی و سازگاری با چشمداشتهای اجتماعی باشد. این فرایندها خواستها و ضابطه‌های فرهنگ یک جامعه را متناسب با جنس و سن کودکان همراه با مسئولیت‌هایشان به آنان منتقل می‌سازند.

اساس کار در انتقال آموزشهای اجتماعی این است که کودک چگونه رفتارهای قابل قبول جامعه را می‌تواند بیاموزد؟ روان‌شناسان یادگیری اجتماعی اغلب پاسخ می‌دهند که به وسیله تقلید یا نسخه‌برداری از رفتار دیگران می‌توان به چنین مهمی توفیق یافت. گاهی یادگیری از راه تقلید را یادگیری مشاهده‌ای نیز نامیده‌اند که کودکان و نوجوانان به این وسیله پاسخهای جدیدی به دست می‌آورند یا آنکه پاسخهای موجود خود را تغییر می‌دهند. در واقع نظریه‌های یادگیری اجتماعی پایه‌های این گونه رفتارخها یا تغییر رفتارها را بیان می‌کنند.

پیشینه نظریه‌های یادگیری

جان دالرد و نیل میلر دو تن از پژوهشگران روان‌شناسی در سالهای 1950 در دانشگاه معروف ییل با همکاری یکدیگر می‌خواستند میان روش کار فروید و رفتارگرایی پیوند و تلفیقی به وجود آورند. برای دستیابی به چنین هدفی نخستن راه این بود که روش روان‌کاوی فروید را با شیوه یادگیری کلارک هال مبنی بر کاهش سایق ارتباط دهند. همانندی این دو روش در این است که نظریه هال یک نظریه کاهش تنش است. هر دو نظریه موجودهای زنده را افرادی می‌شناسدند که می‌کوشند فشارها و ناراحتیهایی را که بر اثر سایقهای ارضاء نشده ایجاد گردیده‌اند کاهش دهند. دوم آنکه، هر دو نظریه به اهمیت یادگیری در آغاز رشد و تاثیر آن در دوره پس از آن تاکید می‌ورزند. گر چه هر دو نظریه برای توصیف روش کار خود واژه‌های متفاوتی به کار می‌برند، اما به نتایج کار یکسانی می‌رسند، یعنی کاستن از فشارهای روانی.

میلر (1944) برای پی بردن به بی‌تصمیمی و کشاکشهای روانی چهار اصل را به قرار زیر تعیین کرده است:

هر چه به یک هدف مطلوب نزدیکتر شویم گرایش برای دستیابی به آن بیشتر می‌شود (شیب نزدیکی) گرایش به دور شدن از یک محل یا یک شی‌ء که از آن می‌ترسند چون هر چه به آن نزدیکتر شویم این ترس شدیدتر می‌شود (شیب دوری). قدرت گرایش دوم (دوری) از گرایش نخست با سرعت بیشتری افزایش می‌یابد. به سخن دیگر، شیب دوری جویی از شیب نزدیکی ممکن است تندتر باشد. قدرت هر دو گرایش با قدرت سایقی که گرایش‌ها بر آنها مبتنی هستند تفاوت دارد. سطح بالای سایق ممکن است به حد ارتفاع شیب کامل برسد.

دالرد و میلر در سال 1950 درباره بنیادهای یادگیری به اختصار این گونه اظهار نظر می‌کنند:

باید سایق یا نیازی وجود داشته تا موجب تسریع عمل گردد. وجود نشانه‌هایی که اطلاعات لازم را برای پاسخ موجود زنده فراهم می‌آورند. وجود خود پاسخ است که در شرطی شدن عامل پیش از دریافت پاداش پدید می‌آید. تاثیر پاداش یا تقویت یک رفتار معین.

به طور کلی نظریه یادگیری اجتماعی بندورا و والترز می‌کوشد که میان کاهش سایق کلاک هال که به چگونگی و توصیف رویدادهای برونی می‌پردازد با روان‌کاوی فروید که برای درک رفتار آدمی به رویدادهای درونی یا وجدان ناآگاه، توجه دارد ارتباطی برقرار سازد.

با توجه به زمینه و پیشینه ساخت اجتماعی، آن‌گونه که بیان شد، یادگیری در این دسته از نظریه‌ها براساس ارتباط فرد با ضابطه‌ها و آداب و رسوم اجتماعی صورت می‌پذیرد. با مشاهده افراد آدمی در محیط اجتماعی و تقلید از آنهاست که انسان می‌آموزد مردم چگونه رفتار می‌کنند و کارها و مهارتها و به طور کلی بیشتر امور زندگی چگونه انجام می‌شوند.

باید توجه داشت که نظریه یادگیری اجتماعی عوامل تقویتی را در تثبیت یادگیری مهم می‌شمارد،‌ اما آنها را شرط لازم برای یادگیری نمی‌شناسد. چنانکه کودکان از راه مشاهده می‌توانند رفتارهای پرخاشگرانه را بدون تمرین یا دریافت پاداش بیاموزند. گرچه یادگیری بدون پاسخ آشکار انجام می‌شود؛ اما نظریه‌پردازان یادگیری اجتماعی ادعا نمی‌کنند که یادیگری بدون پاسخ آشکار مهم

پاورپوینت در مورد حافظه های ثانوی؛

پاورپوینت کامل و جامع با عنوان معماری کامپیوتر در 501 اسلاید

رایانه‌ها چگونه کار می‌کنند؟

از زمان رایانه‌های اولیه که در سال ۱۹۴۱ ساخته شده بودند تا کنون فناوری‌های دیجیتالی رشد نموده‌است، معماری فون نوِیمن یک رایانه را به چهار بخش اصلی توصیف می‌کند: واحد محاسبه و منطق(Arithmetic and Logic Unit یا ALU)، واحد کنترل یا حافظه، و ابزارهای ورودی و خروجی (که جمعاً I/O نامیده می‌شود). این بخش‌ها توسط اتصالات داخلی سیمی به نام گذرگاه(buss) با یکدیگر در پیوند هستند.

حافظه تصویری از یک هارددیسک

در این سامانه، حافظه بصورت متوالی شماره گذاری شده در خانه‌ها است، هرکدام محتوی بخش کوچکی از داده‌ها می‌باشند. داده‌ها ممکن استدستورالعمل‌هایی باشند که به رایانه می‌گویند که چه کاری را انجام دهد باشد. خانه ممکن است حاوی اطلاعات مورد نیاز یک دستورالعمل باشد. اندازه هر خانه، وتعداد خانه‌ها، در رایانهٔ مختلف متفاوت است، همچنین فناوری‌های بکاررفته برای اجرای حافظه نیز از رایانه‌ای به رایانه دیگر در تغییر است (از بازپخش‌کننده‌های الکترومکانیکی تا تیوپ‌ها و فنرهای پر شده از جیوه و یا ماتریس‌های ثابت مغناطیسی و در آخرترانزیستورهای واقعی و مدار مجتمع‌ها با میلیون‌ها فیوز نیمه هادی یا MOSFETهایی با عملکردی شبیه ظرفیت خازنی روی یک تراشه تنها).

پردازش تصویری از یک CPU یا واحد پردازشگر مرکزی

واحد محاسبه و منطق یا ALU دستگاهی است که عملیات پایه مانند چهار عمل اصلی حساب (جمع و تفریق و ضرب و تقسیم)، عملیات منطقی (و، یا، نقیض)، عملیات قیاسی (برای مثال مقایسه دوبایت برای شرط برابری) و دستورات انتصابی برای مقدار دادن به یک متغیر را انجام می‌دهد. این واحد جائیست که «کار واقعی» در آن صورت می‌پذیرد.

البته CPUها به دو دسته کلی RISC و CISC تقسیم‌بندی می‌شوند. نوع اول پردازش‌گرهای مبتنی بر اعمال ساده هستند و نوع دوم پردازشگرهای مبتنی بر اعمال پیچیده می‌باشند. پردازشگرهای مبتنی بر اعمال پیچیده در واحد محاسبه و منطق خود دارای اعمال و دستوراتی بسیار فراتر از چهار عمل اصلی یا منطقی می‌باشند. تنوع دستورات این دسته از پردازنده‌ها تا حدی است که توضیحات آن‌ها خود می‌تواند یک کتاب با قطر متوسط ایجاد کند. پردازنده‌های مبتنی بر اعمال ساده اعمال بسیار کمی را پوشش می‌دهند و در حقیقت برای برنامه‌نویسی برای این پردازنده‌ها بار نسبتاً سنگینی بر دوش برنامه‌نویس است. این پردازنده‌ها تنها حاوی ۴ عمل اصلی و اعمال منطقی ریاضی و مقایسه‌ای به علاوه چند دستور بی‌اهمیت دیگر می‌باشند. هرچند ذکر این نکته ضروری است که دستورات پیچیده نیز از ترکیب تعدادی دستور ساده تشکیل شده‌اند و برای پیاده‌سازی این دستورات در معماری‌های مختلف از پیاده‌سازی سخت‌افزاری (معماری CISC) و پیاده‌سازی نرم‌افزاری (معماری RISC) استفاده می‌شود.

(قابل ذکر است پردازنده‌های اینتل از نوع پردازنده مبتنی بر اعمال پیچیده می‌باشند)

واحد کنترل همچنین این مطلب را که کدامین بایت از حافظه حاوی دستورالعمل فعلی اجرا شونده‌است را تعقیب می‌کند، سپس به واحد محاسبه و منطقاعلام می‌کند که کدام عمل اجرا و از حافظه دریافت شود و نتایج به بخش اختصاص داده شده از حافظه ارسال گردد. بعد از یک بار عمل، واحد کنترل به دستورالعمل بعدی ارجاع می‌کند (که معمولاً در خانه حافظه بعدی قرار دارد، مگر اینکه دستورالعمل جهش دستورالعمل بعدی باشد که به رایانه اعلام می‌کند دستورالعمل بعدی در خانه دیگر قرار گرفته‌است).

ورودی/خروجی تصویری از یک رایانه، صفحه نمایشگر(Monitor) نقش خروجی و صفحه کلید(keyboard) نقش ورودی را دارد.

بخش ورودی/خروجی (I/O) این امکان را به رایانه می‌دهد تا اطلاعات را از جهان بیرون تهیه و نتایج آن‌ها را به همان‌جا برگرداند. محدوده فوق‌العاده وسیعی از دستگاه‌های ورودی/خروجی وجود دارد، از خانواده آشنای صفحه‌کلیدها، نمایشگرها، نَرم‌دیسک گرفته تا دستگاه‌های کمی غریب مانند رایابین‌ها (webcamss). (از سایر ورودی/خروجی‌ها می‌توان موشواره mouse، قلم نوری، چاپگرها (printer)، اسکنرها، انواع لوح‌های فشرده(CD, DVDD) را نام برد).

چیزی که تمامی دستگاه‌های عمومی در آن اشتراک دارند این است که آن‌ها رمزکننده اطلاعات از نوعی به نوع دیگر که بتواند مورد استفاده سیستم‌های رایانهدیجیتالی قرار گیرد، هستند. از سوی دیگر، دستگاه‌های خروجی آن اطلاعات به رمز شده را رمزگشایی می‌کنند تا کاربران آن‌ها را دریافت نمایند. از این رو یک سیستم رایانه دیجیتالی یک نمونه از یک سامانه داده‌پردازیمی‌باشد.

دستورالعمل‌ها

هر رایانه تنها دارای یک مجموعه کم‌تعداد از دستورالعمل‌های ساده و تعریف شده می‌باشد. از انواع پرکاربردشان می‌توان به دستورالعمل «محتوای خانه ۱۲۳ را در خانه ۴۵۶ کپی کن!»، «محتوای خانه ۶۶۶ را با محتوای خانه ۰۴۲ جمع کن، نتایج را در خانه ۰۱۳ کن!»، «اگر محتوای خانه ۹۹۹ برابر با صفر است، به دستورالعمل واقع در خانه ۳۴۵ رجوع کن!» اشاره کرد.

دستورالعمل‌ها در داخل رایانه بصورت اعداد مشخص شده‌اند - مثلاً کد دستور العمل (copy instruction) برابر ۰۰۱ می‌تواند باشد. مجموعه معین دستورالعمل‌های تعریف شده که توسط یک رایانه ویژه پشتیبانی می‌شود را زبان ماشین می‌نامند. در واقعیت، اشخاص معمولاً به زبان ماشین دستورالعمل نمی‌نویسند بلکه بیشتر به نوعی از انواع سطح بالای زبان‌های برنامه‌نویسی،برنامه‌نویسیمی‌کنند تا سپس توسط برنامه ویژه‌ای (تفسیرگرها (interpreters) یا همگردان‌ها(compilers) به دستورالعمل ویژه ماشین تبدیل گردد. برخی زبان‌های برنامه‌نویسی از نوع بسیار شبیه و نزدیک به زبان ماشین که اسمبلر (یک زبان سطح پایین) نامیده می‌شود، استفاده می‌کنند؛ همچنین زبان‌های سطح بالای دیگری نیز مانند پرولوگ نیز از یک زبان انتزاعی و چکیده که با زبان ماشین تفاوت دارد بجای دستورالعمل‌های ویژه ماشین استفاده می‌کنند.

معماری‌ها

در رایانه‌های معاصر واحد محاسبه و منطق را به همراه واحد کنترل در یک مدار مجتمع که واحد پردازشی مرکزی (CPU) نامیده می‌شود، جمع نموده‌اند. عموماً، حافظه رایانه روی یک مدار مجتمع کوچک نزدیک CPU قرار گرفته. اکثریت قاطع بخش‌های رایانه تشکیل شده‌اند از سامانه‌های فرعی (به عنوان نمونه، منبع تغذیه رایانه) و یا دستگاه‌های ورودی/خروجی.

برخی رایانه‌های بزرگ‌تر چندین CPU و واحد کنترل دارند که بصورت هم‌زمان با یکدیگر درحال کارند. این‌گونه رایانه‌ها بیشتر برای کاربردهای پژوهشی و محاسبات علمی بکار می‌روند.

کارایی رایانه‌ها بنا به تئوری کاملاً درست است. رایانه داده‌ها و دستورالعمل‌ها را از حافظه‌اشواکشی (fetch) می‌کند. دستورالعمل‌ها اجرا می‌شوند، نتایج ذخیره می‌شوند، دستورالعمل بعدیواکشیمی‌شود. این رویه تا زمانی که رایانه خاموش شود ادامه پیدا می‌کند. واحد پردازنده مرکزی در رایانه‌های شخصی امروزی مانند پردازنده‌های شرکت ای-ام-دی و شرکت اینتل از معماری موسوم به خط لوله استفاده می‌شود و در زمانی که پردازنده در حال ذخیره نتیجه یک دستور است مرحله اجرای دستور قبلی و مرحله واکشی دستور قبل از آن را آغاز می‌کند. همچنین این رایانه‌ها از سطوح مختلفحافظه نهانگاهی استفاده می‌کنند که در زمان دسترسی به حافظه اصلی صرفه‌جویی کنند.

برنامه‌ها

برنامه رایانه‌ای فهرست‌های بزرگی از دستورالعمل‌ها (احتمالاً به همراه جدول‌هائی از داده) برای اجرا روی رایانه هستند. خیلی از رایانه‌ها حاوی میلیون‌ها دستورالعمل هستند، و بسیاری از این دستورها به تکرار اجرا می‌شوند. یک رایانه شخصی نوین نوعی (درسال ۲۰۰۳) می‌تواند در ثانیه میان ۲ تا ۳ میلیارد دستورالعمل را پیاده نماید. رایانه‌ها این مقدار محاسبه را صرف انجام دستورالعمل‌های پیچیده نمی‌کنند. بیشتر میلیون‌ها دستورالعمل ساده را که توسط اشخاص باهوشی «برنامه نویسان» در کنار یکدیگر چیده شده‌اند را اجرا می‌کنند. برنامه‌نویسان خوب مجموعه‌هایی از دستورالعمل‌ها را توسعه می‌دهند تا یکسری از وظایف عمومی را انجام دهند (برای نمونه، رسم یک نقطه روی صفحه) و سپس آن مجموعه دستورالعمل‌ها را برای دیگر برنامه‌نویسان در دسترس قرار می‌دهند. (اگر مایلید «یک برنامه‌نویس خوب» باشید به اینمطلب مراجعه نمایید)

رایانه‌های امروزه، قادرند چندین برنامه را در آن واحد اجرا نمایند. از این قابلیت به عنوانچندکارگی (multitasking) نام برده می‌شود. در واقع، CPU یک رشته دستورالعمل‌ها را از یک برنامه اجرا می‌کند، سپس پس از یک مقطع ویژه زمانی دستورالعمل‌هایی از یک برنامه دیگر را اجرا می‌کند. این فاصله زمانی اکثراً به‌عنوان یک برش زمانی (time slice) نام برده می‌شود. این ویژگی که CPUU زمان اجرا را بین برنامه‌ها تقسیم می‌کند، این توهم را بوجود می‌آورد که رایانه هم‌زمان مشغول اجرای چند برنامه‌است. این شبیه به چگونگی نمایش فریم‌های یک فیلم است، که فریم‌ها با سرعت بالا در حال حرکت هستند و به نظر می‌رسد که صفحه ثابتی تصاویر را نمایش می‌دهد. سیستم‌عامل همان برنامه‌ای است که این اشتراک زمانی را بین برنامه‌های دیگر تعیین می‌کند.

سیستم‌عامل

کامپیوتر همیشه نیاز دارد تا برای بکار انداختنش حداقل یک برنامه روی آن در حال اجرا باشد. تحت عملکردهای عادی این برنامه همان سیستم‌عامل یا OS که مخفف واژه‌های Operating System است. سیستم یا سامانه عامل بر اساس پیشفرض‌ها تصمیم می‌گیرد که کدام برنامه برای انجام چه وظیفه‌ای اجرا شود، چه زمان، از کدام منابع (مثل حافظه، ورودی/خروجی و…) استفاده شود. همچنین سیستم‌عامل یک لایه انتزاعی بین سخت‌افزار و برنامه‌های دیگر که می‌خواهند از سخت‌افزار استفاده کنند، می‌باشد، که این امکان را به برنامه نویسان می‌دهد تا بدون اینکه جزئیات ریز هر قطعه الکترونیکی از سخت‌افزار را بدانند بتوانند برای آن قطعهبرنامه‌نویسی نمایند. در گذشته یک اصطلاح متداول بود که گفته می‌شد با تمام این وجود کامپیوترها نمی‌توانند برخی از مسائل را حل کنند که به این مسائل حل نشدنی گفته می‌شود مانند مسائلی که در مسیر حلشان در حلقه بی‌نهایت می‌افتند. به همین دلیل نیاز است که با کمک روشهای خاص بطور مثال به چند بخش تقسیم نمودن مسئله یا روشهای متداول دیگر از رخ دادن این خطا تا حد امکان جلوگیری نمود. از جمله سیستم عامل‌های امروزی می‌توان به مایکروسافت ویندوز، مکینتاش اپل و لینوکس و بی اس دی اشاره کرد.

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.

فهرست مطالب:

فصل اول: رئوس مطالب در معماری و سازماندهی کامپیوتر

معنای معماری

مراحل در سازماندهی کامپیوتر

انضباط در معماری

تصویر بزرگ

عوامل موثر در معماری کامپیوتر

مجموعه دستورالعملهای یک محیط بحرانی

مهندسی و معماری کامپیوتر کجاست؟

اجزای ترکیب شده کامپیوتر

تکنولوژی کامپیوتر

چگونه یک CPU طراحی می شود؟

روش کلاسیک طراحی مرحله ای معماری مجموعه دستورالعمل

کل استراتژی شبیه سازی

کارایی شبیه سازی ها

و...

فصل دوم: معماری مجموعه دستورالعمل ها

مراحل اجرای یک دستورالعمل

چه چیزی در یک ISA (معماری مجموعه دستورالعمل) مشخص می شود؟

یک ISA ساده:حافظه به حافظه

مدل حافظه

ترجمه کد ساده

استفاده از یک مکان موقتی

مشکلات در معماری حافظه به حافظه

ماشین مبتنی بر انباشتگر

ماشین مبتنی بر انباشتگر که (A=(B+C)*(D+E را انجام می دهد

ضعف ماشینهای مبتنی بر انباشتگر

ماشینهای مبتنی بر انباشتگر هنوز در کامپیوترهای اولیه معمول بودند

پیشنهادات برای ماشینهای مبتنی بر انباشتگر

ماشین مبتنی بر پشته

معماری مجموعه دستورالعمل ماشینهای مبتنی بر پشته

کاربرد ماشینهای مبتنی بر پشته

ماشین مبتنی بر ثبات

ثباتهای عام منظوره-خاص منظوره

اندازه های داده های متفاوت

حافظه های MIPS

روش های آدرس دهی

ثبات ها

قراردادهای ثبات استاندارد

عملیات MIPS

قالب های دستورالعمل MIPS

فیلدها در دستورالعملهای MIPS

ماشین نمایش دستورالعملهای MIPS

عملوندهای ALU

نمایش ماشینی

ضرب و تقسیم صحیح در MIPS

دستورالعملهای انتقال داده ها

انشعاب ها

طبقه بندی انشعاب ها

دستورالعمل های انشعاب

بدنه سوئیچ در MIPS

فراخوانی تابع در MIPS

و...

فصل سوم: نمایش اعداد و محاسبات کامپیوتر

بیت ها و اعداد

عدد صحیح بدون علامت

عدد صحیح با علامت

سیستم مکمل دو

جمع و تفریق

سرریز

کار CPU در برابر سرریزی چیست؟

دستورالعمل ها

طراحی پردازش

طراحی ALU

روش تقسیم و غلبه

محیط ALU

طراحی با بلاک دیاگرام سطح پایین تر

بلاک ALU یک بیتی

تمام جمع کننده Full Adder

واحدهای محاسبه منطق (ALU) بزرگتر

محاسبه تعداد گیت ها

تاخیر گیت

بیت نقلی

واحد محاسبه و منطق 16 بیتی

ضرب و تقسیم صحیح

سخت افزار ضرب

ضرب علامت دار

سخت افزار تقسیم

و...

فصل چهارم: سنجش کارایی

کارایی و هزینه

تعاریف کارایی

درک کارایی

ساعت کامپیوتر

معیارهای پایه ارزیابی

چه تعداد چرخه برای یک برنامه نیاز است؟

محاسبه زمان CPU

فاکتورهای موثر در کارایی CPU

محاسبه CPI

آزمون های کارایی کامپیوتر

SPEC

و...

فصل پنجم: روش های پیاده سازی معماری پردازشگر

چه طور یک پردازشگر طراحی می شود؟

یادآوری:قالب های دستورالعمل های MIPS

ثبات منطقی انتقال

مرحله 1: تعیین پیش نیازهای مجموعه دستورالعمل

مرحله 2: اجزاء مسیر داده

مرحله 3: مقدمه واحد واکشی دستورالعمل

مرحله 3: جنع و تفریق

مرحله 3: عمل منطقی

مرحله 3: عمل بار کردن

مرحله 3: عمل ذخیره سازی

مرحله 3: دستورهای انشعاب

مرحله 4: مسیر داده

کنترل ALU

و...

فصل ششم: خط لوله ای کردن و معماری خط لوله ای شده

مفهوم پایه

خط لوله ای کردن به عنوان یک تکنیک معماری

محدودیتهای کارایی در یک خط لوله

روی هم اندازی (Overlap) در برابر خط لوله ای

خط لوله پویا و ایستا

خط لوله MIPS

نمایش منقوش خط لوله

چرا خط لوله؟

آیا خط لوله می تواند برای ما مشکل ایجاد کند؟

هزاردهای ساختاری کارایی را محدود می کند

راه حل های هزارد کنترلی

هزاردهای داده ای روی r1

راه حل هزارد داده ای

طراحی یک مسیر داده خط لوله ای شده

خط لوله ای کردن دستورالعمل بارکردن

و...

فصل هفتم: طراحی سیستم حافظه

سلسله مراتی حافظه

مشخصات برنامه ها و سازماندهی حافظه

حافظه با دستیابی تصادفی

کارایی حافظه

حافظه نهان

مکانهایی با احتمال دستیابی بالا

همجواری

نسبت برخورد

سازمان دهی کش

و...