با وجود این كه بیش از بیست سال از تولد ریزپردازنده نمی گذرد، تصور وسایل الكترونیكی و اسباب بازیهای امروزی بدون آن كار مشكلی است. در 1971 شركت اینتل 8080 را به عنوان اولین ریزپردازنده موفق عرضه كرد. مدت كوتاهی پس از آن، موتورولا، RCA و سپس MOS Technology و zilog  انواع مشابهی را به ترتیب به نامهای 6800 ، 1801 ، 6502 و Z80 عرضه كردند. گر چه این مدارهای مجتمع     IC) ها ) به خودی خود فایده چندانی نداشتند اما به عنوان بخشی از یك كامپیوتر تك بورد[1] (SBC) ، به جزء مركزی فرآورده های مفیدی برای آموزش طراحی با ریزپردازنده ها تبدیل شدند.

از این SBC ها كه بسرعت به آزمایشگاههای طراحی در كالج ها،‌دانشگاهها و شركت های الكترونیك راه پیدا كردند می توان برای نمونه از D2 موتورولا، KIM-1 ساخت MOS Technology و SDK-85 متعلق به شركت اینتل نام برد.

میكروكنترلر قطعه ای شبیه به ریزپردازنده است. در 1976 اینتل 8748 را به عنوان اولین قطعه خانواده میكروكنترلرهای MCS-48^TM معرفی كرد. 8748 با 17000 ترانزیستور در یك مدار مجتمع ،‌شامل یك CPU ،‌1 كیلوبایت EPROM ، 27 پایه I/O و یك تایمر 8 بیتی بود. این IC و دیگر اعضای MCS-48^TM  كه پس از آن آمدند، خیلی زود به یك استاندارد صنعتی در كاربردهای كنترل گرا تبدیل شدند. جایگزین كردن اجزاء الكترومكانیكی در فرآورده هایی مثل ماشین های لباسشویی و چراغ های راهنمایی از ابتدای كار، یك كاربرد مورد توجه برای این میكروكنترلرها بودند و همین طور باقی ماندند. دیگر فرآورده هایی كه در آنها می توان میكروكنترلر را یافت عبارتند از اتومبیل ها،‌تجهیزات صنعتی، وسایل سرگرمی و ابزارهای جانبی كامپیوتر(افرادی كه یك IBM PC دارند كافی است به داخل صفحه كلید نگاه كنند تا مثالی از یك میكروكنترلر را در یك طراحی با كمترین اجزاء ممكن ببینند).

توان، ابعاد و پیچیدگی میكروكنترلرها با اعلام ساخت 8051 ، یعنی اولین عضو خانوادة‌میكروكنترلرهایMCS-51^TM در 1980 توسط اینتل پیشرفت چشمگیری كرد. در مقایسه با 8048 این قطعه شامل بیش از 60000 ترانزیستور ، K4 بایت ROM، 128 بایت RAM ،‌32 خط I/O ، یك درگاه سریال و دو تایمر 16 بیتی است. كه از لحاظ مدارات داخلی برای یك IC بسیار قابل ملاحظه است، امروزه انواع گوناگونی از این ICوجوددارند كه به صورت مجازی این مشخصات را دوبرابر كرده اند. شركت زیمنس كه دومین تولید كنندة‌قطعات MCS-51^TM است SAB80515 را به عنوان یك 8051 توسعه یافته در یك بستة 68 پایه با شش درگاه I/O 8 بیتی، 13 منبع وقفه، و یك مبدل آنالوگ به دیجیتال با 8 كانال ورودی عرضه كرده است. خانواده 8051 به عنوان یكی از جامعترین و قدرتمندترین میكروكنترلرهای 8 بیتی شناخته شده و جایگاهش را به عنوان یك میكروكنترلر مهم برای سالهای آینده یافته است.

این كتاب درباره خانواده میكروكنترلرهای MCS-51^TM نوشته شده است فصل های بعدی معماری سخت افزار و نرم افزار خانواده MCS-51^TM را معرفی می كنند و از طریق مثالهای طراحی متعدد نشان می دهند كه چگونه اعضای این خانواده می توانند در طراحی های الكترونیكی با كمترین اجزاء اضافی ممكن شركت داشته باشند.

در بخش های بعدی از طریق یك آشنایی مختصر با معماری كامپیوتر، یك واژگان كاری از اختصارات و كلمات فنی كه در این زمینه متداولند (و اغلب با هم اشتباه می شوند) را ایجاد خواهیم كرد. از آنجا كه بسیاری اصطلاحات در نتیجة تعصب شركت های بزرگ و سلیقه مؤلفان مختلف دچار ابهام شده اند،‌روش كار ما در این زمینه بیشتر عملی خواهد بود تا آكادمیك. هر اصطلاح در متداولترین حالت با یك توضیح ساده معرفی شده است.

فهرست مطالب

عنوان                                           صفحه

مقدمه                                           آ

صفحه كلید                                       1

حافظه RAM                                   2

هارد دیسك                                       8

اتصال كابل                                      11

روش RLL                                      22

كنترلر SCSI                                       28

كارت گرافیك                                     31

CD درایو و كار با آن                                 56

نصب درایو در سیستم                                  62

مونتاژ كردن                                     65

كانتكتورهای مادر برد                                83

انواع مدولاسیون                                      86

متراكم سازی داده ها                                 88

نص و راه اندازی مودم                                92

خلاصه مطالب                                      95

تولید كننده پالس ساعت

حافظه ROM

حافظه  RAM، بافر صفحه كلید كه به صورت :first inpat first output)FIFO اولین ورودی و اولین خروجی)كار می كند.

تایمر و كانتر،(جهت شروع،پایان جاروب صفحه كلیدها).

یك پورت ورودی و خروجی كه اطلاعات را به صورت سریال جابجامی نماید.

تراشه8048به عنوان یك ریزپردازنده(میكروكنترلی)كارهای زیر را در صفحه كلید انجام می دهد:

اجرای یك برنامه برای تست داخلیش به هنگام روشن سیستم (POR) .                            

جاروب كردن صفحه كلید هر3تا5 میلی ثانیه.

قرار دادن كد اسكن 16 كلید در بافر مربوطه.

اجرای حالت typematic(نگهداری كلید برای تكرار).

فرستادن كد اسكن برای واحد سیستم .

سیگنال پالس فعال كننده صفحه كلید از واحد سیستم می آید(توسط 6بیت پورت 61 تراشه 8255  فعال می شود)،با فعال شدن این بیت (HIGH) ارتباط بین صفحه كلید و سیستم در هنگام روشن شدن بر قرار می شود.هنگام زدن و یا آزاد شدن یك كلید كد اسكن آن توسط 8048 برای واحد سیستم از طریق پورت 60H تراشه 8255 فرستاده می شود و سپس یك وقفه صفحه كلید در CPU رخ می دهد.CPU  از طریق پورت 60H كد فوق را خوانده و به وقفه از طریق (INTA) بیت 7پورت 60H جواب می دهد (با فرستادن یك پالس مثبت).همانطور كه قبلاً اشاره شد صفحه كلیدهای XT دارای 38 كلید می باشد كه از 1تا83 شماره گذاری شده اند به عنوان مثال كلید درA  دارای كد اسكن 30 و كلیدS  دارای كد اسكن 31 می باشد.هنگام رها كردن یك كلید فشرده هنگام زدن و رها كردن می باشد.با دریافت و هنگام رها كردن یك كلید فشرده شده كد اسكن آن عبارتست از كد اسكن اصلی آن +128.به عنوان مثال كدهای 30و158 مربوط به حرف،Aهنگام زدن و رها كردن می باشد.با دریافت یك وقفه از صفحه كلید توسطCPU  اجرای برنامه در حال اجرا متوقف شده و سیستم به آدرس سرویس روتین وقفه 0000:0024H(4X9H)  پرش كرده     و آدرس سرویس رویتن وقفه 9H (وقفه مربوط به صفحه كلید)را بدست آورده و آنرا اجرا مــی كند. تعـــدادی از كـــارهای كه بوسیله سرویس روتین صفحه كلید انجام می شود عبارتست از ( ایــن سرویس روتین در حافظه ROM می باشدو جزء وقفه های بایاس محسوب می شود) :

(1)ترجمه كدهای اسكن به كدهای اسكی.

عمل ضرب ساده با این كامپیوتر حدود 6 ثانیه طول می كشید (كامپیوترهای جدید مبنی بر پنتیوم این كار را در حدود 10000000/1 ثانیه انجام می دهند ) در سال 1947 كامپیوتر Mdrk توسط Aiken ساخته شدو كامپیوتر 66 EC آی بی ام نیز در سال 1947 به پایان رسید . بالاترین سرعتی كه در این ماشینها به دست آمد یك عمل ضرب در ثانیه بود . اولین كامپیوتر الكترونیكی (بدون استفاده از قطعه های مكانیكی  ) در زمستان سال 1945-1944 ساخته شد . كامپیوتر مزبورENTAC (سر نام كلمه های Electronic Numericdi Intesrdtor) نام داشت ENTAC می توانست تا 300 عمل را در ثانیه انجام دهد اما هنوز هم به صورت هیولایی عظیم بود . یعنی از حدود 18000 لامپ خلاء تشكیل شده بود طراحی این نوع ماشینها همچنان به پیشرفت خود ادامه داد و در سال 1950 كامپیوتر صنعت پیشرفته ای به شمار می آمد در سال 1960 بیش از 5000 كامپیوتر در سر تاسر دنیا وجود داشت .

اختراع ترانزیستور در سال 1947 (كه نوع الكترونیكی كوچك می باشد ) جرقه ای انقلابی در طراحی كامپیوتر ایجاد كرد در اواخر دهه 1950 دیگر ترانزیستورها          می توانستند جایگزین لامپهای خلاء در كامپیوتر شدند از انجا كه ترانزیستورهای اولیه فضایی در حدود 200/1 لامپهای خلاء را اشغال می كردند نه تنها كامپیوترها كوچكتر شدند بلكه عملكرد آنها نیز سریعتر شد زیرا در این حالت دیگر الكتریسته مسیر چندان طولانی را نمی پیمود . كامپیوترهای مبتنی بر ترانزیستورهای نیمه هادی می توانستند تا 100000 عمل ضرب را در ثانیه انجام دهند همچنین عملكرد آنها نسبت به كامپیوترهای مبتنی بر لامپهای خلاء قابل اطمینان تر بود .

نسلهای كامپیوتر :

1.نسل اول      2.نسل دوم   3.نسل سوم     4.نسل چهارم      5.نسل پنجم

نسل اول(1946-1959):

چرتكه : قدیمی ترین وسیله كه یك پردازش برای ما انجام می دهد . چارز بابیچ پدر علم كامپیوتر كه بنیان گذار شركتIBMاست . از سال1946تا 1959 یعنی ابتدائی ترین كامپیوتر كه در زمینه كامپیوتر از لامپ خلع استفاده كردند وارد بازار شد . كه زبان كامپیوتر0 و1است.و جثهء آن 180متر مربع بوده و 150كیلو بایت انرژی مصرف  می كرده ودمای خیلی زیادی هم تولید می شده و در داخلش از 18000لامپ استفاده    می كردند مثل كامپیوتر IBM650

نسل دوم(1959-1964):

كه در این نسل از ترانزیستور استفاده كردند كه دیگر دمائی تولید نمی كردو جثه اش كوچك بود و از كامپیوتر های نسل دوم می توان IBM1401 نام برد

مدارهای مجتمع(IC):

از تعدادی ترانزیستور تشكیل شده كه در داخل یك قطعه قرار دارندكه به آنمدارهامجتمع گویند .

 نسل سوم  (1964-1971) :

در این نسل از قطعه ای به نام مدارهای مجتمع(IC) استفاده كردند و در اواخر نسل دوم و ابتدای نسل سوم اولین زبان برنامه نویسی بوجود  آمد و كامپیوتر را به مخابرات نیز وصل كردند و در این نسل از كامپیوترهای می توانIBM366(IC) نام برد .

نسل چهارم (1971-تاكنون):

از مدارات فوق فشرده استفاده كردند وMICROPROCESSOR   را بوجود آوردند كه تشكیل شده بود  از دیود و ترانزیستور و …كه اسم تجاری اش  CPU است و در این نسل چون جثه كامپیوتر كوچك شد پس فراگیر شد .و از كامپیوتر های  این نسل می توانPENTIUM را نام برد .

نسل پنجم:

در این نسل برای كامپیوتر از سلولی استفاده كردند تا با هوش شود.

نسل ششم :

در این نسل می خواهند كامپیوتر را شبیه سازی كنند تا به صورت یك انسان در آید كه به صورت تحلیلی است .

انواع كامپیوترها:

1.كامپیوترهایXT :پردازنده های از نوع 8086-8088با باس 8بیت

 باس 8بیتی : یعنی در آن واحد می تواند 8 عمل را انجام دهد .

2.كامپیوترهایAT :پردازنده های از نوع 8086به بالا

3.كامپیوتر هایATX:پردازنده های از نو ع PENTIUM كه سرعت آنها از 75 تا 1400رفته و ادامه دارد و ATC ها جزء كامپیوترهای ATX هستند.

نكته : با استفاده از JUMPERها می توان تشخیص داد كه چه CPUروی مادر برد سوار است.

MAIN BOARD:

همانطور كه از اسمش پیداست مادر همه بردهاست و به این دلیل به آن مادر برد  می گویند چون همه بردها بر روی آن سوار می شوند كه جنس آن عایق است چون عایق انعطاف پذیری ندارد و اگر از جنسی استفاده می كردند كه انعطاف پذیر بود باعث می شد مدارهای الكتریكی كه روی مادربرد سوار هستند با یكدیگر اتصال پیدا كرده و بسوزند و معمولا از فایبر گلاس استفاده می كنند و رنگ آن هم به طور استاندارد سبز در نظر گرفته اند و روی مادربرد یك سری IC و خازن و حافظه های  كنترلی و جامپرها وجود دارد.ودر CASE های كه برای كامپیوترهای 486 به پایین استفاده می شد مادر برد در عرض قرار می گرفت ولی  CASE هایی كه برای كامپیوتر های 486 به بالا استفاده می شود در بلندا قرار می گیرند رابط بین MONITOR   و  MAIN BOARD كارت گرافیكی است .

اجزای اصلی مادر برد:

CPUیا پردازشگرومحل نصب آن

حافظه  ومحل نصب آن

شكافهای گسترشی و انواع آن

گذرگا ها وانواع آن

كنترل كننده های دستگاهای جانبی

پردازنده(CPU):CENTRAL PROCESSING UNIT 

1.واحد محاسبه و منطق ALU:ARITMATIC  LOGIC UNIT

كه كاهای جمع و تفریق كم و زیاد كردن را انجام می دهد.

2 .واحد كنترل(CU:CONTROL UNIT): كنترل ورودیها و خروجیها و حافظه ها را برعهده دارد ودر كل اطلاعاتی كه واردCPU می شود را كنترل می كند.

3. ثباتها(حافظه ثابت)(REGESTER): اطلاعاتی كه برای پردازش وارد CPU می شود در این حافظه قرار می گیرد وپردازش روی آنها انجام می شود.

CPU:

مغز یا قلب كامپیوتر CPU است كه كلیه پردازشها روی آن انجام می شودكه از ترانزیستور تشكیل شده . هرچه تعداد ترانزیستور دریكCPU زیاد باشد میتواند اطلات بیشتری را پردازش كند.

كارخانه های سازندهCPU :

1.INTEL       2.CELERON       3.AMD        4.SYREX

INTEL:

اولین  پردازشگری كه وارد بازار شد  4004 بود كه در سال 1969توسط  شركت INTELوارد بازار شد .ولی  هیچ موقع روی هیچ كامپیوتری نصب نشد ویك پردازنده 8 بیتی است.كه فقط برروی ماشین حسابها نصب شد.

دومین پردازنده بنام 8086كه به سفارش كارخانهIBM سازنده كامپیوتر وارد بازار شدودر سال1976 با سرعت (4.7-8-10)مگاهرتزی وارد بازار شد .(هرعمل در یك ثانیه را هرتز گویند)

حقوق و دستمزد

در ابتدا اولین user interface به شكل زیر می باشد :

با كلیدهای                     می توان روی گزینه دلخواه رفته و كلید enter را فشار دهیم . در اینجا ابتدا گزینه حقوق ودستمزد را مورد بررسی قرار      می دهیم :

1. حقوق ودستمزد

پس از اینكه وی حقوق و دستمزد Enter كردیم منوی زیر ظاهر می شو كه دارای پنچ گزینه می باشد :

1. اطلاعات پرسنلی

ثبت اطلاعات در این قسمت اطلاعات پرسنلی افراد ثبت می شود . در این قسمت ابتدا یك كد پرسنلی برای فرد در نظر گرفته می شود . در صورتیكه شخص دیگری با این كد وجود داشته باشد پیغامی بر صفحه ظاهر می شود : ؛؛ این كد قبلاً وارد شده است ؛؛و سپس دوباره منتظر كد بعدی می ماند منوی این قسمت به شكل زیر است .

پس از اینكه مشخصات پرسنل جدید را ثبت كردیم كه سر به روی گزینه ذخیره می رود در صورتیكه مورد تائید باشد با كلید enter آنرا تائید می كنیم و در غیر این صورت روی گزینه انصراف می رویم و روی آن enter         می كنیم . پس از ذخیره اطلاعات دوباره همین منو باز می شود و در صورتیكه مشخصات دیگری وجود نداشته باشد با كلید ESC از برنامه این قسمت خارج می شویم و به منوی قبلی بر می گردیم .

1. اصلاح اطلاعات :

در این قسمت اطلاعات پرسنلی كه نیاز بع تغیر داشته باشند می توان تغییر داد . پس از تغییر اطلاعات روی گزینه ذخیره رفته و روی آن ENTER      می كنیم برای خروج از این قسمت از كلید ESC استفاده می كنیم . منوی این قسمت به شكل زیر است :

1. خروج

با انتخاب این گزینه از قسمت اطلاعات پرسنلی خارج می شویم و به منوی اصلی (حقوق و دستمزد) بر می گردیم .