قطعات کامپیوتر

داخل یک کامپیوتر چه چیزهایی هست

سخت افزار یعنی هر چیزی در کامپیوتر که می شود به آن دست زد. پنج قطعه اصلی است و سه تای اول کار واقعی را می کنند.

پردازنده یا CPU حساب می کند. هر کاری که کامپیوتر انجام می دهد، از جمع کردن دو عدد تا نشان دادن همین صفحه، در نهایت به عمل های خیلی ساده تبدیل می شود و پردازنده آن ها را یکی یکی، با سرعتی در حد میلیارد عمل در ثانیه، انجام می دهد. پردازنده امروزی چند هسته دارد، یعنی چند حسابدار که کنار هم کار می کنند. سروری که این سایت روی آن است چهار هسته دارد.

حافظه یا RAM میز کار است. هر برنامه ای که باز است، هر فایلی که باز کرده اید و هر تبی که در مرورگر مانده، روی همین میز پهن است. پردازنده فقط با چیزی کار می کند که روی میز باشد. میز بزرگ تر یعنی چیزهای بیشتری همزمان باز بماند.

دیسک کمد بایگانی است. کند تر است، ولی وقتی برق می رود محتوایش سر جایش می ماند. امروز دو نوع رایج است: هارد مکانیکی که یک صفحه فلزی چرخان دارد، و SSD که هیچ قطعه متحرکی ندارد و به همین دلیل خیلی سریع تر جواب می دهد.

دو قطعه دیگر تا وقتی خراب نشده اند کسی به آن ها فکر نمی کند. مادربرد بورد بزرگی است که همه چیز روی آن سوار می شود؛ مهم بودنش برای شما یک چیز است و آن اینکه تعیین می کند چه قطعه ای اصلا در این کامپیوتر جا می شود. منبع تغذیه و خنک کننده هم برق و دما را می رسانند، و کامپیوتری که ناگهان خاموش می شود یا صدای فن آزاردهنده می دهد معمولا مشکلش همین جاست، نه پردازنده.

یک استعاره خوب جایی می شکند و بهتر است خودمان بگوییم کجا. میز و کمد را که کنار هم می گذاریم، به نظر می رسد تفاوت فقط «نزدیک تر بودن» است. تفاوت واقعی خیلی بزرگ تر از این است و بخش سوم همین درس عددش را می دهد.

فرق حافظه (RAM) با هارد چیست

این رایج ترین برداشت غلط درباره کامپیوتر است و ارزش دارد که یک بار درست بنشیند. حافظه و دیسک هر دو «جا» هستند، ولی دو کار کاملا متفاوت می کنند.

حافظه با برق زنده است. لحظه ای که کامپیوتر خاموش می شود، هرچه در حافظه بود پاک می شود، بی برو برگرد. به همین دلیل است که وقتی برق می رود، فایلی که ذخیره نکرده اید از بین می رود: آن فایل هنوز روی میز بود و هیچ وقت به کمد نرفته بود. دیسک برعکس است؛ برق را لازم ندارد و محتوایش سال ها می ماند.

پس این جمله که «کامپیوتر من یک ترابایت دارد، چرا کند است» سوال درستی نیست. یک ترابایت اندازه کمد است و ربطی به اندازه میز ندارد. سوال درست این است که وقتی همه چیز باز است، چقدر از میز آزاد مانده.

و یک نکته که کمتر گفته می شود و دقیقا همان دلیلی است که بیشتر رم کامپیوتر را سریع تر می کند حتی وقتی برنامه بیشتری باز نکرده اید: سیستم عامل حافظه خالی را بی کار نمی گذارد. هر فایلی که از دیسک خوانده می شود، یک نسخه اش در حافظه می ماند تا دفعه بعد از دیسک خوانده نشود. مستند خود هسته لینوکس این را در یک جمله می گوید: هر بار که فایلی خوانده می شود داده اش در کش صفحه گذاشته می شود تا خواندن های بعدی به دیسک نروند، و هر وقت حافظه کم بیاید همان نسخه ها پس داده می شوند. یعنی حافظه ای که «آزاد» به نظر می رسد در واقع دارد کار می کند.

نتیجه عملی اش این است: وقتی حافظه پر می شود، اولین چیزی که سیستم عامل قربانی می کند همین نسخه ها هستند. از آن لحظه به بعد، کارهایی که تا دیروز از حافظه جواب می گرفتند دوباره باید به دیسک بروند. کامپیوتر «یکهو» کند نمی شود؛ از یک نقطه به بعد کند می شود.

چه چیزی واقعا کامپیوتر را کند می کند

موضع ما روشن است: در کارهای روزمره، تقریبا هیچ وقت پردازنده مقصر نیست. حافظه کم و دیسک کند هستند که کامپیوتر را کند نشان می دهند، و دلیلش عددی است که همین جا می آید.

روی همین سروری که rgb.ir را سرو می کند اندازه گیری کردیم. یک فایل ۱۲۸ مگابایتی ساختیم و ۲۰۰۰ بار، از جاهای تصادفی، تکه های ۴ کیلوبایتی از آن خواندیم. بار اول کاری کردیم که این خواندن ها واقعا به SSD برسند: هر خواندن حدود ۰.۲۲ میلی ثانیه طول کشید. بعد همان ۲۰۰۰ خواندن را تکرار کردیم، این بار داده ها در حافظه بودند: هر خواندن حدود ۰.۰۰۱۳ میلی ثانیه. یعنی نزدیک ۱۶۰ برابر سریع تر، روی یک SSD مدرن.

حالا آن جمله بخش قبل معنا پیدا می کند. تا وقتی حافظه جا دارد، بخش زیادی از کار کامپیوتر با آن عدد کوچک انجام می شود. وقتی حافظه پر شد، همان کارها با عدد بزرگ انجام می شوند. این تفاوت آنقدر بزرگ است که سریع ترین پردازنده دنیا هم جبرانش نمی کند، چون پردازنده در تمام آن مدت بی کار نشسته و منتظر است.

روی هارد مکانیکی این فاصله به مراتب بزرگ تر است، چون آنجا بازوی خواندن باید فیزیکی جابجا شود. عددش را نمی گوییم چون روی این ماشین هارد مکانیکی نداریم و اندازه نگرفته ایم؛ فقط جهتش را می گوییم. همین یک قلم است که تعویض هارد با SSD را روی یک لپ تاپ قدیمی به محسوس ترین ارتقایی تبدیل می کند که می شود انجام داد.

دو عامل دیگر هم هست که ربطی به قطعه ندارند و رایگان اند. اول، برنامه هایی که با روشن شدن کامپیوتر بالا می آیند و تا آخر روز حافظه را اشغال می کنند. دوم، دیسکی که تقریبا پر است و به سیستم عامل جای کافی برای فایل های موقتش نمی دهد؛ ما روی سرورهای خودمان هم همین را نگاه می کنیم و دیسک همین ماشین حالا ۸۵ درصد پر است، که آخرین حدی است که راحت هستیم. اگر میزبانی سایتتان هم گاهی کند می شود، اولین دو چیزی که ما نگاه می کنیم دقیقا همین دو است، نه قدرت پردازنده.

و مرز این حرف: اگر چیزی که کند است خروجی گرفتن از ویدیو، رندر سه بعدی یا کامپایل کد باشد، آن وقت واقعا پردازنده گلوگاه است و حافظه بیشتر هیچ چیز را عوض نمی کند. آنجا استثنا نیست، قاعده جداست.

کارت گرافیک به درد چه کسی می خورد

کارت گرافیک هم یک پردازنده است، ولی از نوع دیگر. پردازنده اصلی کارهای پیچیده را پشت سر هم انجام می دهد؛ کارت گرافیک یک کار ساده را همزمان روی میلیون ها نقطه انجام می دهد. برای رنگ کردن پیکسل های یک صحنه سه بعدی این دقیقا همان چیزی است که لازم است.

موضع، و می دانیم که خوشایند فروشنده نیست: برای اکثر آدم ها خرید کارت گرافیک مجزا رایج ترین پول دور ریختن است. مرور وب، آفیس، پخش ویدیو و حتی بخش زیادی از کار طراحی سایت با گرافیک داخلی پردازنده به اندازه کافی خوب اجرا می شود. کارت گرافیک هیچ کدام از این ها را سریع تر نمی کند.

چهار گروه واقعا به آن نیاز دارند: بازی، تدوین و رنگ ویدیو، مدل سازی و رندر سه بعدی، و از چند سال پیش اجرای مدل های هوش مصنوعی روی کامپیوتر خودتان. گروه چهارم یک تفاوت مهم دارد: آنجا عدد تعیین کننده سرعت کارت نیست، حجم حافظه اختصاصی آن است، چون مدل یا در آن حافظه جا می شود یا نمی شود. این بحث درس جداگانه خودش را دارد.

یک نکته کوچک که زیاد اشتباه گفته می شود: بیشتر لپ تاپ ها و همه گوشی ها گرافیک را داخل خود پردازنده دارند و از همان حافظه اصلی سهم برمی دارند. پس روی چنین دستگاهی، حافظه ای که به گرافیک می رسد از میز کار شما کم می شود.

قبل از خرید یا ارتقا چه چیزی را چک کنیم

قبل از هر چیز، ببینید همین حالا چه دارید. در ویندوز از Task Manager سربرگ Performance، در مک از Activity Monitor، و در لینوکس با دو دستور free -h و lscpu. سه عدد لازم دارید: کل حافظه، مقداری که در یک لحظه عادی کاری مصرف است، و نوع و فضای خالی دیسک.

بعد سراغ سازگاری بروید و اینجا یک واقعیت هست که زیاد دیر فهمیده می شود: روی خیلی از لپ تاپ های باریک چند سال اخیر، حافظه روی مادربرد لحیم شده و اصلا قابل اضافه کردن نیست. یعنی «بعدا رم اضافه می کنم» برای آن دستگاه یک نقشه نیست. دیسک اما در بسیاری از همان دستگاه ها هنوز قابل تعویض است. جواب این سوال را باید در صفحه خود سازنده برای شماره مدل دقیق دستگاهتان پیدا کنید، نه برای خانواده مدل.

و آخرین چیز، که معمولا هیچ خرجی ندارد: قبل از اینکه پول قطعه بدهید، فهرست برنامه های خودکار را خالی کنید و دیسک را زیر هشتاد درصد بیاورید. اگر بعد از این دو کار هنوز کند بود، آن وقت سراغ قطعه بروید. ترتیب همین است.

قدم بعدی طبیعی این است که ببینید سیستم عامل با همین قطعه ها چه می کند و چرا دو کامپیوتر با سخت افزار یکسان می توانند کاملا متفاوت رفتار کنند.