رشته معماری کامپیوتر

آموزش رشته معماری کامپیوتر

واژه‌ی معماری در نگاه اول شما را یاد بخشی از کارهای ساختمانی می‌اندازد. چیدمان عناصر یک ساختمان به حوزه‌ی معماری مربوط می‌شود. این اتفاق در رایانه نیز می‌افتد. یعنی برای چینش صحیح عناصر مختلف سیستم کامپیوتری به معماری کامپیوتر نیاز داریم. آموزش رشته معماری کامپیوتر، دانشی است که در این حوزه مطرح خواهد شد.

رشته معماری کامپیوتر چیست؟

رشته‌ی معماری کامپیوتر یکی از شاخه‌های علوم و مهندسی کامپیوتر در مقطع کارشناسی ارشد است. در این درس، به درک معماری کامپیوتر و چگونگی ارتباط اجزای یک سیستم رایانه‌ای پرداخته می‌شود.  در حقیقت معماری کامپیوتر قوانین و اصولی را بیان می‌کند که می‌توان با رعایت آن‌ها، اجزای مختلف یک سیستم رایانه‌ای را شناخته و آن را به روش‌های مختلف چیدمان کرد.

رشته‌ی معماری کامپیوتر، علومی است که به قطعات سخت افزاری و چیدمان صحیح اجزای کامپیوتری می‌پردازد. از این طریق، کمک می‌کند تا کامپیوترهایی متفاوت با کارایی و ویژگی‌های منحصر به فرد راه‌اندازی کنیم.

اهمیت آموزش رشته معماری کامپیوتر

با توجه به شناخت اجزای پایه‌ی موجود یک سیستم رایانه‌ای در درس معماری کامپیوتر، این شاخه از پایه‌ترین و بااهمیت‌ترین علومی است که در حیطه‌ی رایانه‌ها دیده می‌شود. در این شاخه، شما یاد می‌گیرید که اجزای اصلی یک سیستم کامپیوتری چه چیزهایی هستند و چه نقشی در این سیستم ایفا خواهند کرد.

معماری کامپیوتر کمک می‌کند تا بتوانیم سیستم‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزارهایی بهینه‌تر و با کارآیی بالاتر، طراحی و پیاده‌سازی کنیم. این موضوع نقش مهمی در توسعه و روند روبه‌رشد کامپیوترها دارد. این درس به شما کمک می‌کند تا سیستم‌هایی مطابق آن‌چه نیاز دارید، بسازید.

چرا باید معماری کامپیوتر را یاد بگیریم؟
فناوری مرتباً در حال رشد و توسعه است. استفاده از فناوری‌های پیشرفته به تناسب نیازهای افراد، متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، یک فرد معلول به یک رایانه با مشخصات خاص نیاز دارد. این در حالی است که کامپیوتری که برای کارهای پژوهشی یا گرافیکی حرفه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد، مشخصات متفاوتی را می‌طلبد.

تأمین این نیازمندی‌ها به دانش و مهارت در حوزه‌ی معماری کامپیوتر وابسته است. اگر معماری کامپیوتر را یاد بگیریم، می‌توانیم بر اساس نیازمندی‌های به‌وجود آمده، رایانه‌ها را شخصی‌سازی کنیم. در ادامه لیستی از مهارت‌هایی که به شناخت صحیح معماری کامپیوتر وابسته هستند را آورده‌ایم.

•      شناخت دستورالعمل‌های رایانه‌ای

•      جریان داده یا data flow

•      سلسله مراتب حافظه

•      سیستم‌های توکار

•      طراحی پردازنده

•      تحلیل زمان‌بندی

•      کدنویسی بی درنگ یا حساس به زمان

•      کاربرد خط لوله

•      نرم افزارهای موازی

•      نرم افزارها و برنامه‌های کاربردی

•      بازی‌های کامپیوتری

•      پایگاه داده‌ها

•      محاسبات GPU

•      اشکال‌زدایی برنامه‌ها

تمام موارد لیست بالا، با دریافت اطلاعات و مهارت در حوزه‌ی معماری کامپیوتر، بیش‌تر قابل درک خواهد بود.

بررسی بازار کار رشته معماری کامپیوتر

برای بسیاری از افراد، وضعیت بازار کار یک رشته، برای کسب مهارت و دانش در آن زمینه اهمیت فراوانی دارد. در خصوص بازار کار رشته‌ی معماری کامپیوتر، باید ذکر کنیم که وضعیت نسبتاً خوبی دیده می‌شود. فارغ‌التحصیلان این دوره‌ی آموزشی، می‌توانند در صنعت تولید نرم افزار، طراحی و آنالیز ساختارهای کامپیوتری، صنایع الکترونیکی صنعتی و دفاهی، صنایع مخابرات و ساخت تراشه، برد یا سیستم فعالیت داشته باشند.

ناگفته نماند که دانشجویانی که در مقطع کارشناسی ارشد رشته معماری کامپیوتر ادامه تحصیل داده‌اند نیز می‌توانند از طیف وسیعی از رشته‌ها برای ادامه تحصیل در مقطع دکتری و بالاتر استفاده کنند. به عنوان مثال، اینترنت اشیا، رایانش ابری، مالتی مدیا، سیستم‌های بی درنگ و غیره از جمله رشته‌هایی است که برای دکتری از رشته‌ی معماری کامپیوتر قابل اپلای خواهد بود.

درآمد رشته‌ی معماری کامپیوتر

یکی دیگر از گزینه‌های مورد بررسی برای انتخاب یک رشته‌ی جدید، بررسی وضعیت درآمدی آن است. به‌طور کلی از نظر درآمدی، رشته‌های کامپیوتری و مرتبط با فناوری در سطح خوب و قابل قبولی قرار می‌گیرند. چرا که توجه زیاد به فناوری اطلاعات و ارتباطات در حال حاضر، بالا بوده و در نتیجه مشاغل مرتبط با آن نیز در شرایط خوبی قرار خواهند گرفت.

رشته‌ی معماری کامپیوتر نیز از این قاعده مستثنی نیست. یعنی شما با کسب مهارت‌های مربوطه در این شاخه از نرم افزار، قادر خواهید بود تا گزینه‌های زیادی بابت کسب درآمد داشته باشید. البته دانش معماری رایانه نیز کمک شایانی در تقویت رزومه و دریافت دیگر فرصت‌های شغلی حوزه‌ی فناوری اطلاعات و ارتباطات خواهد داشت.

آموزش رشته معماری کامپیوتر برای چه کسانی مناسب است؟

تمام علاقه‌مندان به کامپیوتر، می‌توانند آموزش‌های مربوط به معماری کامپیوتر را دنبال کنند. این آموزش‌ها به‌خصوص برای دانشجویان و فارغ‌التحصیلان رشته‌های علوم و مهندسی کامپیوتر (سخت افزار، نرم افزار و فناوری اطلاعات) و البته مهندسی برق گرایش الکترونیک، الزامی است.  لازم به ذکر است چون معماری کامپیوتر از دروس مورد توجه در کنکور مقطع کارشناسی ارشد هم هست، لذا آموزش رشته‌ی معماری کامپیوتر به آن دسته از افرادی که در مرحله‌ی آمادگی کنکور ارشد هستند نیز توصیه می‌شود.

در دوره آموزش معماری کامپیوتر چه چیزهایی یاد می‌گیریم؟

در این دوره آموزشی، شما تمام الفبای لازم برای معماری کامپیوترها را فرا خواهید گرفت. این‌که اجزای پایه در یک سیستم کامپیوتری چه چیزهایی هستند و عملکرد دقیق هر قطعه را یاد می‌گیرید. این دوره‌ی آموزشی تمام منابع درس معماری کامپیوتر را پوشش می‌دهد.

بعد از یادگیری اصول و مبانی معماری کامپیوتر، شما می‌توانید معماری‌های مختلفی که برای ساخت انواع کامپیوترها مورد استفاده قرار می‌گیرد را درک کنید. در کنار این آموزش‌ها، زبان اسمبلی (زبان ماشین) نیز آموزش داده خواهد شد. آن‌چه در پایان این دوره از دانشجو انتظار می‌رود، تسلط کامل به زبان ماشین و مدار منطقی است. طوری که با توجه به سرفصل‌های آموخته شده، دانشجو مهارت ساخت یک کامپیوتر ساده را داشته باشد.

آیا آموزش‌های مربوط به رشته معماری کامپیوتر سخت است؟

برخلاف آن‌چه انتظار می‌رود، معماری کامپیوتر درس بسیار جالب و نسبتاً آسانی است. اگر از یک دوره‌ی آموزشی مناسب برای یادگیری مفاهیم معماری کامپیوتر استفاده کنید، به راحتی قادر خواهید بود تا مفاهیم این حوزه را یاد بگیرید.

منابع آموزش معماری کامپیوتر

برای یادگیری معماری کامپیوتر، منابع متعددی وجود دارد. شما می‌توانید از کتاب‌های آموزشی در این زمینه استفاده کنید. کتاب آموزش معماری کامپیوتر موریس مانو و آموزش معماری کامپیوتر پترسون، دو تا از مهم‌ترین و برترین کتاب‌های آموزشی هستند.

جزوه معماری کامپیوتر و مقالات معتبر علمی، منبع دیگری است که برای آموزش معماری رایانه می‌تواند استفاده شود. شما هم‌چنین می‌توانید از فیلم‌های آموزشی و دوره‌های آنلاین موجود برای یادگیری استفاده کنید. بسیاری از این منابع، به‌صورت رایگان در اختیار علاقه‌مندان قرار می‌گیرد.

اجزای معماری کامپیوتر

معماری کامپیوتر یا همان computer architecture شامل سه بخش است:

•      طراحی سیستم کامپیوتری

این بخش، اجزای اصلی کامپیوتر را مورد مطالعه قرار می‌دهد. یعنی تمام بخش‌های سخت‌افزاری کامپیوتر بیان شده و جزئیات عملکرد و وظایف هر کدام تشریح خواهد شد.

•      دستورالعمل‌ها

دستورالعمل‌هایی که برای برنامه‌ریزی پردازنده یا همان CPU کامپیوتر مورد نیاز است، در این بخش مطالعه می‌شوند.

•      ریزمعماری

ریزمعماری ابزاری است که برای تکمیل دستورالعمل‌های پردازنده، کاربرد دارد. مثلاً می‌توان شیوه‌ی ذخیره‌سازی داده‌ها، مسیرهای داده و غیره را با ریزمعماری تعیین کرد.

چطور یک مهندس معمار کامپیوتر شویم؟

برای این‌که بتوانیم به‌طور حرفه‌ای در شاخه‌ی معماری کامپیوتر فعالیت داشته باشیم، باید مدرک مرتبطی در یکی از شاخه‌های علوم یا مهندسی کامپیوتر کسب کنیم. سپس با گذراندن دوره‌های آموزش رشته معماری کامپیوتر می‌توانیم مهارت‌های خود را در این زمینه ارتقا داده و به‌طور پیشرفته وارد بازار کار شویم.

فراموش نکنید که معماری کامپیوتر، ارتباط مستقیمی با سخت افزار دارد. لذا ضروری است تا مهارت‌های مبتدی در زمینه‌ی سخت افزار را پیش از ورود به سطوح حرفه‌ای معماری، کسب کرده باشید.

برخی از سرفصل‌های آموزش معماری کامپیوتر

در این بخش، برخی از بااهمیت‌ترین سرفصل‌هایی که در آموزش معماری سیستم‌های کامپیوتری مورد توجه قرار می‌گیرد را لیست کرده‌ایم.

•      معرفی معماری کامپیوتر و اهمیت آن

در این سرفصل، راجع به موضوع کلی و چرایی یا اهمیت یادگیری آن صحبت می‌شود.

•      آشنایی با اجزای سخت‌افزاری پایه در سیستم‌های کامپیوتری

بیس علم معماری کامپیوتر، شناخت قطعات و تجهیزات سخت افزاری مختلفی است که یک رایانه را می‌سازند. در این بخش، به معرفی تمام قطعات و کاربرد هر یک از آن‌ها پرداخته می‌شود.

•      آموزش مدارهای منطقی و جبر بول

در این سرفصل، مدارهای منطقی و عملیات آن مرور خواهد شد. انتظار می‌رود مخاطبین این دوره، تا حدودی با مفاهیم مدارهای منطقی آشنا باشند.

•      آموزش زبان اسمبلی

زبان اسمبلی یک زبان سطح بالا است که با آن می‌توان دستوراتی را برای کنترل پردازنده‌ی کامپیوتر نوشت. در این سرفصل با این زبان آشنا شده و دستورات مختلف را فرا خواهید گرفت.

•      معرفی رجیستر‌ها یا ثبات‌ها

•      طراحی کامپیوتر پایه

در این سرفصل، دانشجو با طراحی یک کامپیوتر ساده آشنا می‌شود.

•      واحد کنترل در کامپیوتر

•      واحد پردازشگر مرکزی در کامپیوتر

•      الگوریتم‌های محاسباتی

•      ورودی‌ها و خروجی‌های کامپیوتر

ورودی‌ها و خروجی‌ها از بخش‌های مهم هر سیستم کامپیوتری به شمار می‌آیند. در این بخش، شما انواع ورودی و خروجی را شناسایی می‌کنید و کارکرد هر یک را یاد می‌گیرید.

•      حافظه کامپیوتر

حافظه از اصلی‌ترین بخش‌های کامپیوتر است. در این سرفصل به‌طور مفصل درباره‌ی انواع حافظه‌های کامپیوتری صحبت خواهد شد.

آموزش معماری کامپیوتر چقدر طول می‌کشد؟

دوره‌ی آموزشی رشته معماری کامپیوتر چندان طولانی نیست. اگر همت و تلاش کافی به خرج دهید،‌ در بازه‌ی زمانی یک ماهه بر مفاهیم مسلط خواهید شد. البته فرض بر آن است تا از قبل با مفاهیم پایه‌ی رایانه‌ها و بخشی از علوم مدار منطقی آشنایی داشته باشید.

آموزش رشته معماری کامپیوتر مکتب خونه

برای این‌که بتوانید مفاهیم معماری کامپیوترها را تا سطح حرفه‌ای و پیشرفته یاد بگیرید، می‌توانید از دوره‌های آموزشی مکتب خونه استفاده کنید. یکی از مزایای شرکت در دوره‌های مجازی و ویدیویی، این است که شما می‌توانید فیلم‌های آموزشی را در هر زمانی که فرصت دارید، چندین و چندین بار مشاهده کنید تا کاملاً به متن آموزش تسلط پیدا کنید. دوره‌های آموزشی مکتب خونه، راه را برای ورود شما به بازار حرفه‌ای کامپیوتر هموار می‌کند.