سخت‌افزار

سخت‌افزار (به انگلیسی: hardware) به طور کلی به اجزاء فیزیکی و قابل لمس یک رایانه گفته می‌شود. یک رایانه دارای یک بخش فیزیکی (سخت‌افزار) و یک بخش غیر فیزیکی (نرم‌افزار) است. سخت‌افزار رایانه شامل اجزای فیزیکی رایانه مانند نمایشگر، موشواره، صفحه‌کلید، دیسک سخت، محفظه رایانه و انواع تراشه‌ها (کارت گرافیک، کارت صدا، حافظه اصلی، برد اصلی وغیره) است.

فناوری فون نویمان

امروزه برای ساخت رایانه‌ها از فناوری فون نویمان استفاده می‌شود که این معماری برای اولین بار توسط جان فون نویمان، ریاضی‌دان مجارستانی، در سال 1945 میلادی مطرح شد. این مدل یک رایانه دیجیتال الکترونیکی را با اجزای فرعی زیر معرفی می‌کند:

• یک واحد پردازش شامل دو واحد منطق حسابی و ثبت پردازشگر
• یک واحد کنترل که شامل یک ثبت دستورالعمل و یک شمارنده برنامه است.
• حافظه ای که داده‌ها و دستورالعمل‌ها را ذخیره می‌کند.
• ذخیره ساز انبوه خارجی
• مکانیزم‌های ورودی و خروجی

رایانه‌های شخصی

رایانه‌های شخصی (به انگلیسی: Personal Computer) به دلیل تنوع بالا، همه‌کاره بودن و قیمت مناسب و موارد دیگر، از رایج‌ترین انواع رایانه‌ها هستند. لپ‌تاب‌ها از رایانه‌های شخصی هستند که به طور معمول با سخت‌افزار‌های کم‌مصرف‌تر و کوچک‌تر در بازار به فروش می‌رسند.

جعبه رایانه (کیس)

جعبه رایانه (به انگلیسی: Computer Case) یک محفظه پلاستیکی یا فلزی است که اکثر قطعات سخت‌افزاری یک رایانه، درون آن قرار می‌گیرد. لپ‌تاب‌ها، رایانه‌هایی هستند که در فرم یک جعبه تاشو ساخته می‌شوند. در سال‌های اخیر طراحی لپ‌تاب‌ها دچار تحول شده‌است. برای مثال می‌توان به لپ‌تاب‌هایی اشاره کرد که نمایشگر آن‌ها جدا و به تبلت تبدیل می‌شوند.

منبع تغذیه

واحد منبع تغذیه (به انگلیسی: Power Supply Unit) برق متناوب با ولتاژ بالا را به برق مستقیم با ولتاژ پایین و قابل استفاده برای قطعات سخت‌افزاری رایانه تبدیل می‌کند. لپ‌تاب‌ها با کمک باتری، برق مورد نیاز رایانه را تأمین می‌کنند.

برد اصلی یا مادربرد

برد اصلی یا مادر برد (به انگلیسی: Motherboard) بخش اصلی سخت‌افزار یک رایانه است. مادر برد از لحاظ ظاهری یک مستطیل شکل بزرگ است که مدارهای مجتمع فراوانی دارد و تمامی سخت‌افزارهای دیگر مثل پردازنده مرکزی، رم، دیسک‌خوان‌ها، دیسک سخت، دیسک نوری و دیگر قطعات متصل شدنی را، به هم دیگر متصل می‌کند.

قطعات متصل به مادربرد:

• پردازنده مرکزی (CPU)
• مجموعه تراشه (Chipset)
• حافظه دسترسی تصادفی (RAM)
• حافظه فقط خواندنی (ROM)
• گذرگاه‌ها (Bus)
• باتری سیماس (CMOS)

کارت‌های توسعه

کارت‌های توسعه یا کارت‌های جانبی، قطعاتی هستند که به رایانه اضافه می‌شوند و قابلیت‌های جدیدی به آن می‌افزایند. این کارت‌ها به شیارهای خاصی روی مادربرد متصل می‌شوند که به این شیارها، شیارهای توسعه گفته می‌شود. از کارت‌های توسعه می‌توان به کارت گرافیک، کارت صدا، کارت شبکه و... اشاره کرد.

قطعات ذخیره‌سازی

مخزن (به انگلیسی:Storage ) یا حافظه (به انگلیسی: Memory) به قسمت‌هایی از رایانه گفته می‌شود که وظیفه نگهداری و حفظ داده‌های دیجیتال را بر عهده دارند. ذخیره‌سازی داده یکی از قابلیت‌های اصلی یک رایانه به شمار می‌رود و وجود قطعاتی برای این کار ضروری است.

دستگاه‌های ورودی و خروجی

از اهداف اصلی رایانه‌ها، ایجاد تعامل با کاربر و دریافت ورودی‌ها و نمایش خروجی‌ها است. در رایانه‌ها این عمل با استفاده از دستگاه‌های ورودی و خروجی (به انگلیسی: Input Output System) انجام می‌پذیرد.

• دستگاه‌های ورودی: با استفاده از دستگاه‌های ورودی، کاربر می‌تواند اطلاعاتی را به سامانه وارد یا عملکرد آن را کنترل کند. دستگاه‌های ورودی شامل موشواره و صفحه کلید (تاچ‌پد در لپ‌تاب‌ها)، وب‌بین، میکروفون، اهرمک، پویشگر تصاویر و غیره می‌شود.

• دستگاه‌های خروجی: دستگاه‌های خروجی، اطلاعات رایانه را به طور قابل فهم برای انسان‌ها نمایش می‌دهند. از دستگاه‌های خروجی می‌توان به چاپگر، بلندگو و صفحه نمایش اشاره کرد.

رایانه‌های بزرگ

یک بزرگ‌رایانه یک رایانه بسیار بزرگ است که معمولاً به اندازه یک اتاق، فضا نیاز دارد. هزینه این نوع رایانه‌ها صد یا هزاران برابر رایانه‌های شخصی می‌باشد. این نوع رایانه‌ها برای محاسبات بسیار زیاد برای دولت‌ها و شرکت‌های بزرگ طراحی شده‌اند.

رایانه‌های کوچک

تقریبا همان کاربردهای رایانه‌های شخصی را در اندازه‌ای کوچک‌تر و قیمتی ارزان‌تر ارائه می‌دهند. این نوع رایانه‌ها، پردازشی قدرتمند نسبت به رایانه‌های بزرگ یا رایانه‌ه‎ای شخصی دارند و در انجام امور اداری، محاسبات علمی و همچنین در مهندسی، حسابداری، پردازش تراکنش‌های تجاری، اجرای نرم‌افزارهای مختلف، مدیریت فایل‌ها، مدیریت پایگاه داده و غیره کاربرد دارند.

تصویری از یک رایانه کوچک اینتل

ابررایانه‌ها

ابر رایانه به یک سیستم بسیار قدرتمند و پیشرفته گفته می‌شود که به منظور انجام محاسبات بسیار سخت و پردازش داده‌های بزرگ با سرعت بسیار زیاد طراحی می‌شوند. در این نوع رایانه‌ها از هزاران پردازنده موازی و حافظه‌های عظیم استفاده می‌شود و قادر به انجام وظایفی هستند که رایانه‌های معمولی از پس آن‌ها بر نمی‌آیند. ابر رایانه‌ها در پژوهش‌های علمی، مدل‌سازی پیشرفته، شبیه‌سازی‌های پیچیده، تحلیل داده‌های زیاد، پردازش تصاویر و ویدیئوها و حتی پیش‌ بینی آب و هوا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تصویری از ابر رایانه در ایران در دانشگاه قم