מהי חומרה?
חומרה (Hardware) היא הרכיב הפיזי של מערכת ממוחשבת שניתן לראות אותו ולחוש בו.
החומרה כוללת את כל החלקים האלקטרוניים והמכניים של המחשב, כגון יחידת העיבוד המרכזית (CPU), הזיכרון,
התקני אחסון, התקני קלט/פלט, GPU, כרטיס רשת וציוד היקפי.
בפוסט זה, נסקור מקרוב את סוגי החומרה השונים, הפונקציות שלהם וכיצד הם פועלים יחד כדי לגרום למערכת מחשב לתפקד.
רכיבי חומרה
מעבד (CPU)
המעבד הוא המוח של המחשב.
המעבד מורכב ממיליוני טרנזיסטורים זעירים שנדלקים ומכבים לביצוע חישובים.
הוא מכיל ליבת עיבוד אחת או יותר, שכל אחת מהן יכולה לבצע מספר הוראות בו-זמנית, מה שמאפשר ל-CPU
לבצע מספר משימות בו-זמנית.
מהירות המעבד נמדדת ב-GHz (גיגה-הרץ), והיא קובעת כמה מהר המחשב יכול לבצע משימות.
המעבד מקיים אינטראקציה עם רכיבי חומרה אחרים, כגון זיכרון, התקני אחסון והתקני קלט/פלט,
כדי לבצע את המשימות הנדרשות על ידי המערכת.
כאשר תוכנית מבוצעת, ה-CPU טוען את ההוראות לזיכרון ומבצע אותן.
ה-CPU משתמש ברגיסטרים, מיקומי אחסון זמניים קטנים, כדי לאחסן נתונים שעובדים עליהם וכדי להעביר נתונים
בין זיכרון ורכיבי חומרה אחרים.
סוגים שונים של מעבדים זמינים בשוק, עם מהירויות, מספר ליבות ותכונות משתנות.
מעבדים נועדו לעבוד עם סוגים ספציפיים של לוחות אם, לכן חשוב לבחור מעבד התואם ללוח האם שנמצא בשימוש.
יחידת עיבוד גרפית (GPU)
יחידת עיבוד גרפית (GPU) היא מעגל אלקטרוני מיוחד שנועד לתמרן ולשנות במהירות את הזיכרון כדי להאיץ את יצירת
התמונות במאגר פריים המיועד לפלט להתקן תצוגה.
GPUs משמשים במגוון רחב של יישומים, כולל משחקי וידאו, סימולציות מדעיות, בינה מלאכותית ועיבוד תמונה דיגיטלי.
ה-GPU אחראי לעיבוד תמונות במחשב או במכשיר דיגיטלי אחר.
זהו מעבד מקביל ביותר המותאם לביצוע החישובים המתמטיים המורכבים הנדרשים לעיבוד גרפיקה תלת מימדית.
ה-GPU תוכנן במיוחד כדי להתמודד עם כמויות הנתונים הגדולות הנדרשות לעיבוד גרפיקה ותמונות במהירויות גבוהות.
זיכרון (RAM)
זיכרון, הידוע גם בשם RAM (זיכרון גישה אקראית), הוא שטח האחסון הזמני שבו המחשב משתמש לאחסון נתונים בזמן שהוא פועל.
כאשר אתה פותח תוכנית, המחשב טוען אותה לזיכרון כדי שיוכל לגשת אליה במהירות.
ככל שיש למחשב יותר זיכרון, כך הוא יכול להפעיל יותר תוכניות בו-זמנית מבלי להאט.
זיכרון RAM הוא זיכרון נדיף, כלומר הוא שומר על הנתונים שלו רק כל עוד המחשב מופעל.
כאשר המחשב כבוי, כל הנתונים המאוחסנים ב-RAM אובדים.
זו הסיבה שכל נתונים חשובים שיש לשמור חייבים להיות מאוחסנים בהתקן אחסון לא נדיף כגון כונן דיסק קשיח (HDD) או כונן מוצק (SSD).
כמות ה-RAM שיש למחשב היא גורם חשוב בביצועים שלו.
ככל שלמחשב יש יותר זיכרון RAM, כך הוא יכול להפעיל יותר תוכניות בו זמנית מבלי להאט.
כאשר תוכנית נפתחת, היא נטענת לתוך זיכרון RAM, מה שמאפשר למעבד לגשת אליה במהירות.
אם למחשב אין מספיק זיכרון RAM כדי לאחסן את כל הנתונים הנדרשים על ידי התוכנית, על המעבד להשתמש בכונן הקשיח
או בהתקן אחסון אחר כזיכרון וירטואלי, מה שעלול להאט את המערכת.
זיכרון RAM מגיע בסוגים ובמהירויות שונות, כאשר DDR4 הוא הסוג הנפוץ ביותר בשימוש במערכות מחשב מודרניות.
ניתן להוסיף זיכרון RAM למחשב על ידי התקנת מודולי זיכרון נוספים או על ידי החלפת מודולים קיימים במודולים גדולים יותר.
הכמות המקסימלית של זיכרון RAM שמחשב יכול לתמוך תלויה בלוח האם ובמעבד שנמצאים בשימוש.
התקני אחסון
התקני אחסון משמשים לאחסון נתונים באופן קבוע במחשב. ישנם שני סוגים עיקריים של התקני אחסון:
כונני דיסק קשיח (HDD) וכונני מצב מוצק (SSD).
דיסקים קשיחים משתמשים בדיסקים מסתובבים לאחסון נתונים, בעוד שכונני SSD משתמשים בזיכרון פלאש.
כונני SSD מהירים ואמינים יותר מכונני HDD, אך הם גם יקרים יותר.
התקני קלט / פלט
התקני קלט משמשים להזנת נתונים למחשב, כגון מקלדות, עכברים וסורקים.
התקני פלט משמשים להצגת מידע מהמחשב, כגון צגים ומדפסות.
התקני קלט / פלט משמשים לשתי המטרות, כגון מסכי מגע.
ציוד חומרה היקפי
ציוד היקפי הוא כל התקנים נוספים שניתן לחבר למחשב כדי לשפר את הפונקציונליות שלו.
זה כולל פריטים כגון מצלמות אינטרנט, מיקרופונים, רמקולים וכוננים קשיחים חיצוניים.
הם מחוברים למחשב באמצעות USB או יציאות אחרות.
כרטיס רשת (NIC)
כרטיס רשת (NIC) הוא רכיב חומרה המאפשר למחשב להתחבר לרשת.
כרטיס הרשת אחראי על שידור וקבלת נתונים בין המחשב לרשת, והוא בדרך כלל מתחבר לרשת באמצעות כבל
Ethernet או חיבור אלחוטי.
ה-NIC הוא רכיב חיוני בכל מערכת מחשב הדורשת חיבור לרשת.
זה מאפשר למחשב לתקשר עם מכשירים אחרים ברשת, כגון שרתים, מדפסות ומחשבים אחרים.
ללא NIC, מחשב לא יוכל להתחבר לרשת ויוגבל ליכולות אחסון ועיבוד מקומיות.
ישנם מספר סוגים של NICs זמינים, כולל Ethernet NICs קוויים, NICs אלחוטיים ו-NICs סיבים אופטיים.
NICs Ethernet קוויים הם הסוג הנפוץ ביותר ומשתמשים בכבל Ethernet כדי לחבר את המחשב לרשת.
לעומת זאת, מכשירי NIC אלחוטיים משתמשים בגלי רדיו כדי להתחבר לרשת אלחוטית, ומבטלים את הצורך בכבל פיזי.
ה-NIC משולב בדרך כלל בלוח האם של המחשב, אך ניתן להוסיף אותו גם ככרטיס הרחבה.
כאשר המחשב מחובר לרשת, ל-NIC מוקצית כתובת IP, המאפשרת לו לתקשר עם מכשירים אחרים ברשת.
איך רכיבי החומרה עובדים ביחד?
כל רכיבי החומרה הללו פועלים יחד ליצירת מערכת מחשב.
כאשר מפעילים את המחשב, המעבד קורא את ההוראות מה-BIOS (מערכת קלט/פלט בסיסית) וטוען את מערכת ההפעלה (OS) לזיכרון.
לאחר מכן מערכת ההפעלה מנהלת את משאבי המחשב, כגון המעבד, הזיכרון והתקני האחסון, כדי להפעיל תוכניות ולנהל נתונים.
כאשר מפעילים תוכנית, המעבד טוען אותה לזיכרון ומבצע את ההוראות.
התוכנית משתמשת בהתקני קלט/פלט כדי ליצור אינטראקציה עם המשתמש, כגון הצגת מידע על המסך וקבלת קלט מהמקלדת והעכבר.
מה ההבדל בין חומרה לקושחה?
חומרה וקושחה הם מרכיבים חשובים של מערכות מחשוב, אך הם משרתים פונקציות שונות ומתוכננים בצורה שונה.
חומרה (Hardware) מתייחסת לרכיבים הפיזיים של מערכת מחשב, כגון יחידת העיבוד המרכזית (CPU),
זיכרון, התקני אחסון, התקני קלט/פלט.
רכיבים אלו נועדו לבצע פונקציות ספציפיות בתוך מערכת המחשב, והם בנויים באמצעות חלקים אלקטרוניים ומכניים.
קושחה (Firmware) היא סוג של תוכנה שמוטמעת ברכיב חומרה.
מדובר בסט הוראות השולטות בפעולת רכיב החומרה ומאפשרות לו לבצע את תפקידיו.
הקושחה מאוחסנת בזיכרון לא נדיף, מה שאומר שהיא נשמרת גם כאשר מערכת המחשב כבויה.
דרך אחת לחשוב על ההבדל בין חומרה לקושחה היא שחומרה היא הגוף הפיזי של מערכת מחשב,
בעוד שהקושחה היא המוח ששולט בחומרה.
רכיבי החומרה בנויים לביצוע פונקציות ספציפיות, בעוד שהקושחה שולטת כיצד פונקציות אלו מבוצעות.
הבדל נוסף בין חומרה לקושחה הוא שהחומרה היא בדרך כלל סטטית ולא ניתנת לשינוי מבלי להחליף פיזית את הרכיב,
בעוד שהקושחה ניתנת לעדכון או שינוי באמצעות כלי תוכנה או שפות תכנות.
חומרה קוונטית
חומרה קוונטית מתייחסת לרכיבים הפיזיים המשמשים לבניית מחשבים קוונטיים.
בניגוד למחשבים קלאסיים, המשתמשים בספרות בינאריות (סיביות) לייצוג מידע, מחשבים קוונטיים משתמשים
בסיביות קוונטיות (קווביטים) כדי לייצג ולעבד מידע.
לקוביטים יש מאפיינים ייחודיים המאפשרים להם לבצע חישובים מסוימים הרבה יותר מהר מאשר מחשבים קלאסיים.
