پث‌وایز

فناوری و کد · ۱۲ درس‌ها

کامپیوتر چطور کار می‌کنه (How Computers Work)

از یه بیت تنها تا یه برنامه‌ی در حال اجرا: پردازنده، حافظه، ذخیره‌سازی و سیستم‌عامل، با نمودارهای متحرکی که قدم‌به‌قدم جلو می‌بری.

برای آدم‌های کنجکاوی که هر روز با کامپیوتر کار می‌کنن و می‌خوان بدونن واقعاً توش چه خبره، و برای برنامه‌نویس‌های تازه‌کاری که می‌خوان تصویر زیر کدشون رو ببینن. ریاضیش از جمع بیشتر نیست و برنامه‌نویسی هم لازم نداره. از کلیدهایی شروع می‌کنی که یا روشنن یا خاموش، ازشون گیت منطقی و یه جمع‌کننده می‌سازی، بعد یه برنامه‌ی کوچیک رو تا توی پردازنده دنبال می‌کنی که دستورها رو یکی‌یکی می‌خونه، رمزگشایی می‌کنه و اجرا می‌کنه. هر درس یه نمودار متحرک داره که قدم‌به‌قدم جلو می‌بری: بیت‌ها، گیت‌ها، رجیسترها، چرخه‌ی واکشی-رمزگشایی-اجرا، رم، کش، دیسک، پردازه‌ها و حافظه‌ی مجازی. آخرش می‌تونی قدم‌به‌قدم توضیح بدی از لحظه‌ای که روی یه برنامه دوبار کلیک می‌کنی تا وقتی روی صفحه می‌بینیش چی می‌گذره، و چرا بعضی کارها تو کامپیوتر سریعن و بعضی کند.

آخرش می‌تونی

از کلید تا حساب

اجزای کامپیوتر تو یه درس، بعد دو تا ایده‌ای که همه‌چیز روشون سواره: همه‌چیز به‌شکل بیت ذخیره می‌شه، و گیت‌های ساده‌ای که از کلید ساخته شدن می‌تونن روشون حساب کنن.

  1. توی جعبه چیه: اجزای کامپیوتر

    با پنج بخشی آشنا شو که هر کامپیوتری داره، از لپ‌تاپ تا گوشی، و یه فشار کلید رو از انگشتت تا یه حرف روی صفحه دنبال کن.

  2. بیت و دودویی: شمردن با کلید (Binary)

    با هشت تا کلید برق شمردن دودویی رو یاد بگیر، ببین چرا یه بایت از ۰ تا ۲۵۵ رو نگه می‌داره، و بفهم حرف‌ها، رنگ‌ها و عکس‌ها چطور همه صفر و یک می‌شن.

  3. گیت‌های منطقی: کلیدهایی که جمع می‌کنن (Logic Gates)

    ببین یه ترانزیستور چطور مثل یه کلید ریز کار می‌کنه، چندتاشون چطور گیت‌های NOT و AND و OR می‌سازن، و دو تا گیت با هم چطور ۱ + ۱ رو حساب می‌کنن.

پردازنده

توی یه پردازنده چی هست، یه برنامه چطور تبدیل به عددهایی می‌شه که پردازنده بتونه بخونه، و حلقه‌ی سه‌قدمی‌ای که میلیاردها بار در ثانیه تکرارش می‌کنه.

  1. پردازنده: رجیسترها، ALU و ساعت (CPU)

    برو داخل پردازنده: رجیسترهای ریز و خیلی سریع، یه واحد حساب که از گیت‌ها ساخته شده، یه واحد کنترل که بهشون دستور می‌ده، و یه ساعت که میلیاردها بار در ثانیه تیک می‌زنه.

  2. کد ماشین: برنامه به‌شکل عدد (Machine Code)

    یه خط کد رو دنبال کن که کامپایلر تبدیلش می‌کنه به دستورهای ساده، بعد به عددهای ساده‌ای که پردازنده واقعاً از حافظه می‌خونه.

  3. واکشی، رمزگشایی، اجرا: حلقه‌ای که همه‌چیز رو اجرا می‌کنه

    چرخه‌ی سه‌ضربی‌ای رو که پردازنده برای هر دستور تکرار می‌کنه قدم‌به‌قدم جلو ببر، ببین شمارنده‌ی برنامه چطور جاش رو نگه می‌داره، و یه پرش چطور حلقه و تصمیم‌گیری رو ممکن می‌کنه.

حافظه و ذخیره‌سازی

رم به‌شکل یه ردیف بلند از جعبه‌های شماره‌دار، کش‌های کوچیک و سریعی که کندیش رو پنهون می‌کنن، و دیسکی که بعد از قطع برق هم همه‌چیز یادش می‌مونه.

  1. رم: یه ردیف جعبه‌ی شماره‌دار (RAM)

    حافظه رو مثل میلیاردها جعبه‌ی یک‌بایتی شماره‌دار تصور کن، ببین پردازنده چطور با آدرس توی یکیشون می‌نویسه و ازش می‌خونه، و چرا با قطع برق همه‌چیز توی رم پاک می‌شه.

  2. کش: داده‌ی داغ رو نزدیک نگه داشتن (Cache)

    بفهم چرا رم صدها تیک ساعت با پردازنده فاصله داره، کش‌های کوچیک و سریع چطور این انتظار رو پنهون می‌کنن، و چرا خوندن داده به‌ترتیب خیلی سریع‌تر از پریدن این‌ور و اون‌وره.

  3. ذخیره‌سازی و فایل‌ها: حافظه‌ای که می‌مونه

    اس‌اس‌دی و هارد دیسک رو مقایسه کن، ببین سیستم فایل چطور اسمی مثل photo.jpg رو به بلوک‌هایی روی دیسک تبدیل می‌کنه، و چرا یه برنامه قبل از اجرا باید به رم کپی بشه.

سیستم‌عامل

یه پردازنده چطور چند تا برنامه رو هم‌زمان اجرا می‌کنه، هر برنامه چطور حافظه‌ی خصوصی خودش رو می‌گیره، و کل مسیر از یه دوبار کلیک تا یه برنامه‌ی در حال اجرا.

  1. پردازه‌ها: یه پردازنده، چند تا برنامه (Process)

    با سیستم‌عامل و پردازه آشنا شو، و ببین زمان‌بند چطور یه هسته رو اون‌قدر سریع بین برنامه‌ها جابه‌جا می‌کنه که انگار همه هم‌زمان اجرا می‌شن.

  2. حافظه‌ی مجازی: هر برنامه نقشه‌ی خودش رو داره (Virtual Memory)

    ببین هر پردازه چطور فضای آدرس خصوصی خودش رو می‌گیره، جدول صفحه‌ها چطور آدرس‌هاش رو به رم واقعی ترجمه می‌کنن، و وقتی رم تموم می‌شه چی می‌شه.

  3. کنار هم گذاشتنش: از دوبار کلیک تا برنامه‌ی در حال اجرا

    یه برنامه رو از لحظه‌ای که روش دوبار کلیک می‌کنی دنبال کن، از دیسک و رم و سیستم‌عامل و پردازنده، تا اولین چیزی که روی صفحه‌ت می‌کشه.

فقط نخونش، نگهش دار

پث‌وایز هر ایده رو درست قبل از اینکه فراموشش کنی با یه سؤال کوتاه برمی‌گردونه. رایگان روی اندروید و وب، به فارسی و انگلیسی.

Cafe Bazaar Myket باز کردن نسخه‌ی وب