دریافت کننده ها و ایستگاههای زمینی و سپس بررسی کنیم که GPS چگونه کار می کند.
GPS چگونه کار می کند؟
اصل کلی در مورد GPS مقیاس مسافت )یا دامنه( بین ماهواره ها و دریافت کننده ها است. ماهواره ها دقیقاً به ما می گویند که در چه وضعیتی از چرخه هستند و دنیا را به دریافت کننده می رسانند و موقعیت شان محاسبه می شود. عملکرد آنها به این صورت است: اگر بدانیم مسافت دقیق از یک ماهواره در فضا چقدر است، می دانیم که جایی در سطح یک موقعیت تصوری با شعاع برابر با فاصله تا شعاع ماهواره هستیم. اگر بدانیم که فاصله دقیق از دو ماهواره چقدر است، می دانیم که در جایی بین خط یعنی جایی که دو جسم خارجی )سیار( واقع شده اند، قرار داریم. و اگر برای بار سوم و چهارم فاصله را از دو یا چند ماهواره دیگر اندازه گیری کنیم، می توانیم موقعیت خود را مشخص کنیم. دریافت کننده GPS مقیاس دامنه ماهواره را پردازش می کند و موقعیتش را نشان می دهد. GPS از سیستمی هماهنگ به نام WGS 84 استفاده می کند که به معنای سیستم زمین سنجی جهانی است (1984).
به همه این امکان را می دهد تا نقشه هایی مانند مواردی که در مدرسه دیده اید، تهیه کنید و همگی از طریق قالب ارجاعی کلی برای خطوط عرضی جغرافیایی و طولی جغرافیایی استفاده می شود که موقعیت های مکانی و اشیاء را نشان می دهد. GPS از زمان موجود در لابراتوار دریایی امریکا در واشنگتن استفاده می کند تا تمام زمان بندی سیستم GPS را هم زمان کند. مانند کرنومتر هریسون که با زمان گرینویچ هماهنگ بود. اکنون بایستی تصویری واضح از سیستم GPS در اختیار داشته باشید. می دانید که آن از ماهواره هایی تشکیل شده که مسیرهایشان توسط ایستگاههای زمینی کنترل می شود. هر ماهواره سیگنالهای رادیویی تولید می کند که دریافت کننده موقعیت مکانی و فاصله بین ماهواره و دریافت کننده را برآورد می کند. دریافت کننده از مقیاس هایی برای محاسبه موقعیت مکانی کاربر )بالا یا روی زمین( استفاده می کند.

GPS امروزی چگونه کار می کند؟ (کاربرد های نظامی GPS):
گرچه سیستم GPS به طورکامل در 1994 بوجود آمد، به اثبات رسید که برای نیروی نظامی آمریکا یک کمک ارزش مند بود.تصویر سازی بیابان با عرض وتوسعه بی اندازه ماسه را نشان می داد.این ناحیه در فاصله مایل ها یکسان است.بدون یک سیستم راهیابی قابل اعتماد ، نیروهای آمریکایی نمی توانستند مانورهای عملیاتی طوفان بیابانی را انجام دهند.به وسیله GPS سربازان می توانستند به همه جا بروند ودر طوفان شن یا در شب هنگام وقتی سربازان عراقی ساکن آنجا این امکان را نداشتند، مانورهای عملیاتی شان را اجرا کنند.بیش از 1000 دریافت کننده تجاری پرتابل برای مصرف آنها خریداری شد.تقاضا آنقدر زیاد بود که قبل از پایان درگیری، بیش از 9000 دریافت کننده ی تجاری در منطقه ی خلیج استفاده می شد.آنها توسط سربازان روی زمین حمل می شدند و به وسایل، هلی کوپتر وپانل های ابزار هواپیما متصل بودند.دریافت کننده های GPS در چندین هواپیما شامل جنگنده های F-16 ، تانکر های هوایی KC-135 و بمب افکن های B-52 نصب می شدند. کشتی های دریایی از GPS برای محل اجتماع،مین روبی وعملیات هوایی استفاده می کردند. GPS برای تمام عملیات نظامی وسیستم های سلاحی دارای اهمیت بود.همچنین در ماهواره ها استفاده می شد تا اطلاعات چرخش درست را بدست آورد وجهت گیر سفینه فضایی را کنترل کنند
GPS در زندگی روزمره:
سیستم GPS برای برآورده کردن نیازهای نظامی ساخته شد، ولی روش های جدید برای استفاده از قابلیت هایش در زندگی روزمره به طور دائم بدست آمد.همان طور که خواندید، سیستم در هواپیما وکشتی به کار برده می شود ولی روش های دیگری هم وجود دارد که می توان از GPS استفاده کرد. ما فقط چند مورد از کاربردهای گسترده اش را به شما می گوییم. GPS برای نجات زندگی و اموال مردم به کار برده می شود.در سال 2002 به امدادگران کمک کرد تا یک چاه حفر کنند ومعدنچی های گرفتار در Somerset PA را نجات دهند.بسیاری از واحد های پلیس ،آتش نشانی ، اورژانس وپزشکی از دریافت کننده های GPS استفاده می کنند تا ماشین پلیس،کامیون آتش نشانی یا آمبولانس نزدیک به یک اورژانس را بیابند ودر واقع سریع ترین پاسخ ممکن را در موقعیت های مرگ وزندگی فراهم می کند.هواپیمای مجهز به GPS می تواند به سرعت محیط جنگل آتش گرفته را پیدا کند وناظرین مربوطه نقشه ای به روز تهیه می کنند و آتش نشانان را با امنیت کامل به نقاط آتش گرفته می فرستند. نقشه کشی، بازسازی وشرکت های تحقیقاتی به طورگسترده از GPS استفاده می کنند.طی ساخت تونل کانال انگلیس، کارکنان بریتانیایی وفرانسوی از پایانه های مخالف شروع به حفاری کردند- یکی از داور) Dover ( انگلستان ویکی از کالایس فرانسه- آنها به دریافت کننده های GPS خارج از تونل اعتماد داشتند، طوری که موقعیت آنها را در طول مسیر کنترل می کرد واین اطمینان را می داد که آنها در وسط یکدیگر را ملاقات می کنند.در غیر این صورت تونل ممکن بود از مسیرش منحرف شود. GPS به مجریان معدن این امکان را می دهد تا تجهیزات معدن را با ایمنی راهیابی کنند، حتی وقتی قدرت دید مشکل باشد. مثال ماشین با یک نمایشگر ویدئو روی داشبورد را به یاد می آورید؟ ردیابی وسیله یکی از کاربردهای روبه رشد GPS در دنیای امروز است.وسایل مجهز به GPS ، سیستم های حمل ونقل عمومی،کامیون های تحویل کالا خدمات مسافربری از دریافت کننده استفاده می کنند تا موقعیت شان را در هر زمان هم از لحاظ ضرورت وهم از لحاظ ایمنی راننده تامین کنند.تولید کنندگان خودرو نمای
شگرها نقشه متحرک با راهنمای GPS را تهیه می کنند که گزینه ای جدید روی خودروهای تولیدی می باشد.نمایشگر می تواند از محل نصب خود برداشته شود وبه خانه برده شود تا یک سفر را طراحی کنید.شرکت های ماشین اجاره ای وسایل مجهز به GPS دارند که مسیرهای راننده را روی صفحه نمایش واز طریق دستور العمل های صوتی ترکیبی ارائه می دهند.

فصل سوم

مفاهیم فرکانس در فناوری اطلاعات (IT)

باتوجه به تعریف عمومی فرکانس که تعداد تکرار یک عمل دریک ثانیه می باشددر بخشهای مختلف فناوری اطلاعات دارای مفاهیم متفاوتی است دراین فصل سعی خواهیم کرد مفهوم فرکانس را درهر بخش بررسی کنیم.
مفهوم رم و فرکانس
انتخاب رمها با اینکه به اندازه مادربورد یا کارت گرافیکی بستگی ندارد اما نیازمند توجه به برخی عوامل موثر حین خرید است. ظرفیت رم، فرکانس، زمان تاخیر و موارد دیگر مانند برند، همگی در کارایی رمها تاثیر دارند، با این حال معمولا تنها ظرفیت و برند در نظر گرفته می شود.

با ورود رمهای DDR3 یکی از ویژگیهای جدیدی که مورد توجه قرار گرفت فرکانس آنها بود. فرکانس مبنا در این رمها از 800 مگا هرتز اغاز و تا 2400 مگاهرتز به صورت رسمی تولید می شود. بنابراین هیچکدام از ردههای رم تاکنون چنین طیف گسترده فرکانسی نداشتهاند و در نتیجه حین خرید هم مورد توجه قرار نمیگرفتند. به عنوان مثال در مورد رمهای DDR2 تنها دو فرکانس 667و800 مگاهرتز بیشترین حجم فروش را داشتند و رمهای 533 مگاهرتز نیز با اینکه همواره در بازار موجود بودند، ولی حجم تقاضای زیادی برای آنها وجود نداشت. در نتیجه دو مدل مطرح فرکانس برای رمهای DDR2 فرکانسهای 667 و 800 مگا هرتز با اختلاف تنها 133 133 مگاهرتز بودهاند و حتی بعدها هم فرکانس 1066 مطرح شد که باز هم اختلاف فرکانس چندانی برای کارایی رمها وجود نداشت و مدلهای مطرح بازار تنها 400مگاهرتز با یکدیگر اختلاف داشتند. بنابراین طبیعی است که در مورد نسل قبلی رمها عامل فرکانس حین خرید چندان موثر نباشد. اما در مورد رمهای DDR3 این شیوه اندکی متفاوت است. در این رمها فرکانس 1333 مگاهرتز به عنوان فرکانس پرفروش مورد توجه قرار میگیرد و فرکانسهای 2000ز مگاهرتز نیز در بازار به راحتی یافت میشوند. اگرچه فرکانسهای 2100 و 2200 هم به اندازه سریهای پایینتر پرطرفدار نیستند اما از تنوع مناسبی برخوردارند.

فرکانس در رمها روی سرعت انتقال دادهها و پهنای باند تاثیر دارد. در نتیجه هرقدر فرکانس بالاتر باشد سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات روی رم و سرعت کپی آنها بیشتر است. از سوی دیگر زمان تاخیر هم کاهش پیدا می کند. این زمان تاخیر متفاوت با تایمینگ است و با واحد نانوثانیه مطرح می شود. به عنوان مثال گفته می شود اغلب رمهای فرکانس 1333 مگاهرتز زمان تاخیری در حدود 60 نانو ثانیه دارند.
فرکانس چرخهای از سیگنالها با دو سطح ولتاژ ارسال می شود. بنابراین زمانی که فرکانس افزایش پیدا می کند ولتاژ رمها نیز باید افزایش پیدا کند تا انرژی مورد نیاز رم برای کار در فرکانس بالاتر تامین شود. در نتیجه رمهای DDR3 در شرایط عادی و زمانی که در فرکانس 1066 و 1333 مگا هرتز با ولتاژ 5/1 ولت اجرا میشوند اما زمانی که این فرکانس به مقادیر بالاتر میرسد باید ولتاژ را تا 65/1 و حتی گاهی 8/1 ولت افزایش داد. البته توجه داشته باشید که معمولا مادربوردها با کمک تنظیمات خودکار میتوانند این ولتاژ را در اختیار رم قرار دهند اما اگر در بایوس این تنظیمات را از حالت خودکار خارج کردهاید باید این مقادیر را به صورت دستی و با توجه به فرکانس تعیین کنید. یکی از نکات جالب در مورد رمها این است که در نسل DDR3 با اینکه میزان فرکانس اضافه شده و تقریبا دو برابر فرکانس در نسل قبل است اما میزان ولتاژ از 8/1 ولت در رم های DDR3 کاهش پیدا کرده است. این موضوع به دلیل نوع فناوری ساخت تراشه است.
در نسل جدید میزان فاصله بین ترانزیستورها درون تراشههای حافظه کاهش پیدا کرده و به همین دلیل مقاومت الکتریکی و موارد دیگر هم کاهش پیدا میکنند و در نتیجه رمها میتوانند با ولتاژ پایینتر اجرا شوند.
رمهای DDR3 با فرکانسهای بالاتر از 1333 بهطور پیشفرض توسط مادربورد شناسایی نمیشوند و یکی دیگر از مواردی که در مورد فرکانس باید مطرح کرد این است که اگر رمی با سرعت 1600 یا 2000 مگاهرتز دارید باید حتما در بایوس مادربورد تنظیمات مربوط به آن را انجام دهید. در غیر این صورت رمها با همان فرکانس 1333 مگاهرتز اجرا میشوند و هیچ تفاوتی با یک رم معمولی ندارند. برای انجام این کار نیاز نیست با اصول اورکلاک آشنا باشید اما باید برخی از مبانی آن را بدانید. زمانی که وارد محیط بایوس شدید در بخش مربوط به اورکلاک عبارت فرکانس رم را مشاهده خواهید کرد. این فرکانس با تغییر ضریب به آسانی تغییر می کند. به عنوان مثال اگر فرکانس مبنا در مادربورد شما 133 مگاهرتز باشد با تنظیم ضریب روی عدد 10فرکانس رم 1333 مگاهرتز خواهد بود و اگر ضریب را به 12 افزایش دهید این فرکانس به 1600 مگاهرتز میرسد.

آزمایش رابطه فرکانس و سرعت رم ها
برای بررسی سرعت رمها در فرکانسهای مختلف از دو ماژول دوگیگابایتی سوپر تلنتبا فرکانس 2000 مگاهرتز و با زمان تاخیر 9 استفاده کردیم. ابتدا این فرکانسها روی 1333 مگاهرتز تنظیم شدند و تستهای مختلف روی آنها انجام شد. در این حالت سرعت خواندن اطلاعات 13656 مگابایت بر ثانیه بود. بعد از این مرحله، فرکانس را به 1600 مگاهرتز رساندیم و سرعت خواندن اطلاعات این بار معادل 14564 مگابایت بر ثانیه بهدست آم
د. این تست را در فرکانسهای بالاتر هم تکرار کردیم و هر بار پس از انجام تغییر در بایوس و اورکلاک رم، تست سرعت انجام شد. در فرکانسهای بالاتر برای تعیین سرعت خواندن اطلاعات در فرکانس 2000،2130، 17848،18252 مگابایت بر ثانیه تعیین شد.
فرکانس CPU
فرکانس پردازنده تقریبا تعداد محاسبات توسط پردازنده در هر ثانیه اجرا است. بسته به قابلیت های هر پردازنده این تعداد می تواند تعداد از دستورالعمل در هر ساعت (IPC) ضرب می شود.
برای مثال اگر شما 2 گیگا هرتز (=2000000000 هرتز یا چرخه در هر 2 یا 1 ثانیه) پردازنده, این به این معنی آن اجرا محاسبات 2000000000 در هر ثانیه . دوباره این نیز IPC بستگی دارد.

وقتی صحبت از فرکانس CPU می شود ، دو مفهوم بذهن میرسد ، یکی فرکانس داخلی CPU و دیگری فرکانس خارجی یا همان فرکانس FSB است که تحت این فرکانس با حافظه و کارت گرافیک ارتباط دارد. اگر CPU نخریده اید و تصور دارید فرکانس پردازنده ها الان باید به 5-6 هزار رسیده باشد ، اشتباه است فرکانسها همان اعداد و ارقام 3 سال پیش و حتی کمتر از آن است ، بخاطر تعداد بسیار زیاد ترانزیستورها در یک CPU که در حال نزدیکی به مرز یک میلیارد می باشد )بعضا از یک میلیارد نیز عبور کرده است( ، امکان بالابردن فرکانس نیست وگرنه اشکالات متعددی از جمله داغ شدن و مصرف توان شدید پیش میاید ، در عوض سعی کردهاند فنآوری معماری(Architecture) قطعه را بهتر سازند ، اصولا تکنولوژی بدنبال راهی برای پایین تر آوردن فرکانس پردازندهها یا نگهداشتن آنها در همین حدود است نه بالابردن آن و لااقل برای سالهای نزدیک چنین خواهد ماند.
AMDبود که اولین دو هسته ای با فرکانس 3.0GHZ را بنام Athlon 64 X2 6000+ عرضه نمود که ابتدا بازار را شوکه کرد اما پس از چند هفته و مشاهده کارائی ناامیدکننده آن و عدم توانائی Over Clock از رونق افتاد.
بالاترین فرکانس در Intel هم در مورد دو هسته ایها 3.33ghz است و در مورد Quadro حتی اغلب پایینتر از آن است وگرنه CPU شما 400-300 وات بتنهایی مصرف خواهد داشت! فرکانس حالت کار عادی در بالاترین پردازنده Sandy Bridge اینتل می باشد.

پس ملاحظه میفرمایید که اینتل هم در پی AMD دیگر در قید شماره گذاری بر حسب فرکانس نیست ، Q9400 به معنی فرکانس 9.4GHZ 9.4GHz نیست بلکه نمادی از قدرت CPU در مقایسه با CPU های عادی پنتیوم 4 می باشد.یا همچنین CORE I7 860 ربطی به فرکانس آن ندارد ، در واقع نامگذاریها اکنون بصورتی درآمده که بیشتر بعنوان یک نام تجارتی و طبقه بندی شرکت سازنده مطرحند و نامها و شمارهها روز به روز حاوی اطلاعات فنی کمتری میشوند ، پس باید مطالعه و بررسی خود را افزایش دهید!
FSB چیست؟
FSB مخفف Front side bus است و همچنین تحت نامهای باس پرسسور و باس حافظه یا باس سیستم شناخته شده است. پروسسور را به حافظه اصلی ) رم ( و سایر اجزاء داخل کامپیوتر متصل می کند. FSB می تواند 133و266و400mhz یا بالاتر باشد. زمانی که کامپیوتر یا مادربرد می خرید یکی از مهمترین مشخصاتی که باید به آن توجه کنید FSB است. سرعت FSB به وسیله بایاس سیستم یا جامپر( jumper)که روی مادربرد قرار دارد تعیین می شود. بیشتر مادربردها اجازه تغییر FSB را تا جائیکه کامپیوتر over clock نشود می دهند. قفل شد