كل شي عن الكمبيوتر ---شرح كامل


الكمبيوتر أو الحاسب أو الحاسوب ترجمة للكلمة الإنجليزية COMPUTER ، وقد شاع استخدام الكلمة الإنجليزية التي اشتُقت من الفعل COMPUTE أي حَسَبَ...

تطلق كلمة الحاسب أو الكمبيوتر على كافة الأنواع من الحاسبات الآلية سواء أكان استعمالها للغرض الشخصي أوللاستخدام في مؤسسة أو شركةأو في شتى المجالات الصناعية الهندسية والطبية والفضائية والتجارية وغيرها .

الحاسب صارالآن هو لغة العصر فالجهل باستخدام الكمبيوتر هو الأمية الحقيقية في هذا العصر .

سوف نلقىالضوء والشرح على عدد من الموضوعات التي تتطرق إلىالخلفية التاريخية للحاسبات مع شرح المكونات المادية للكمبيوتر مثل وحدات الإدخال ووحدات الإخراج ، ووحدة المعالجة المركزية ، وكيفية تخزين المعلومات والبيانات وتمثيل الأرقام والحروف داخل ذاكرة الجهاز

تاريخ الحاسبات الشخصية

* ظهر أول حاسب آلي في بداية الأربعينات من القرن العشرين ، وكان يتسم بالبطء وكبر الحجم كما كان التعامل معه يحتاج إلى متخصصين .

لكن على مدار الخمسين عاما منذ ظهور أول كمبيوتر حدثت تطورات وطفرات ، تمثل أولها في مرحلة الصمامات الزجاجية ، ثم مرحلة الترانزستور الذي انتجته شركة بل ؛ مما أدى إلى تخفيض حجم الكمبيوتر وسعره.

تاريخ الحاسبات الشخصية

** مرحلة المعالجات الدقيقة Processor و( أي وحدة المعالجة المركزية التي على قطعة واحدة ) التي انتجتها شركة إنتل Intel والذى قطعت به مرحلة كبيرة فى تطوير الحاسبات ثم دخلت شركات اخرى حلبة السباق مثل زيلوج Zilog وموتورولا Motorola وآبل Apple وأتاري Atari .

** سنة 1981 أنتجت شركة آي بي إم I.B.M أول جهاز شخصي أطلقت عليه جهاز الكمبيوتر الشخصي I.B.M Personal Computer ، وشاع استخدام هذه التسمية حتى أنها أطلقت على كل جهاز كمبيوتر صغير .


** في سنة 1989 أعلنت أنتل عن ظهور معالجات 80486 ، والذي يحتوي على مليون ترانزستور قادر على تنفيذ 15 مليون عملية في الثانية .

** فى عام 1993 ظهرت معالجات طراز بنتيوم " Pentium " ، أو 80586 بطرازات وسرعات مختلفة تقترب من 300 مليون ذبذبة في الثانية ، وقادرة على إجراء عمليات لـ 64 رقم ثنائي .

الكمبيوتر يحاكي الإنسان ..كيف ؟

ومن واقع دراسة نيومان نجد أن الإنسان ينقسم وظيفيا إلى الوحدات الأساسية التالية :

وحدات لإدخال واستقبال المعلومات والبيانات وتتمثل في الحواس الخمس : السمع والبصر والتذوق والشم واللمس ؛ ووحدة لتخزين البيانات تتمثل في الذاكرة ، ووحدة لمعالجة البيانات وهي العقل، ووحدة إخراج وتنفيذ البيانات وتتمثل في العضلات، والناقلات بين الوحدات وهي الأعصاب .

و لما كانت ذاكرة الإنسان عاجزة عن استيعاب المعلومات والبيانات إلى ما لا نهاية فقد استعان الإنسان بوسائط مساعدة يقوم بتخزين المعلومات عليها ثم استدعائها في أي وقت لذلك فقد اختُرع الكتابُ المقروء والصوتُ المسجَّل والفيديو المرئي وغيرها من وسائل حفظ البيانات والمعلومات .

يحتاج الكمبيوتر إلى ذاكرة أساسية داخلية MAIN MEMORY ولا يمكن للجهاز أن يعمل بدونها وهي دائمة الاتصال بوحدة المعالجة المركزية ، والتقسيم المنطقي للذاكرة مكون من مجموعة من الحجرات تسع كل منها لثمانية بتّات BITS ، والبت هو أساس العمل في الكمبيوتر وكل ثمانية بتات BITS تمثل BYTE بايت واحد الذي يمثل بدوره حرف هجائي أو رقمي واحد .

و الذاكرة الأساسية المرتبط بوحدة المعالجة المركزية محدودة في قدرتها التحزينية ؛ لذلك تم استحداث عدد من وسائل التخزين المساعدة تماما مثل الوضع في حالة الإنسان ، فنجد مثل الوسائط الممغنطة مثل الأسطوانات اللينة (FLOPPY DISKS) ، والأسطوانات الصلبة ( HARD DISKS) والشرائط الممغنطة MAGNETIC TAP ، وكذلك الأسطوانات الضوئية OPTICAL DISKS ثم الأسطوانات المليزرة على اختلاف أنواعها .

إن ما لاحظه جون فون نيومان هو ما تم تطبيقه عمليا عند تصميم جهاز الكمبيوتر؛ فوحدات إدخال تؤدي للكمبيوتر ما تؤديه الحواس الخمس، فنجد أن هناك عدة أنواع من أجهزة أو




وحدات الإدخال ، مثل 1- لوحة المفاتيح KEYBOARD2-الفأرة (MOUSE)3-0الماسح الضوئي (SCANNER) ، وقلم القراءة الضوئي ، وهكذا .

وحدة المعالجة المركزية (C.P.U) CENTRAL PROCESSING UNIT :

تقوم هذه الوحدة بنفس الدورالذى يقومبه العقل فى الانسان ، وتتكون من عدد من الوحدات المساعدة لكل منها دوره المكمل للآخر ، فنجد أن وحدة الحساب والمنطق أو ARINTMATIC AND LOGICAL UNIT : وهي مسئولة عن عمليات الحساب وإصدر القرارات ، ثم وحدة التحكم أو CONTROL UNIT ، وهي مسئولة بدورها عن استلام الأوامر من وحدات الإدخال عبر النواقل ثم تنفيذها عبر وحدة الحساب والمنطق وحدات الإخراج

تقوم هذه الوحدات بالدور الذي تؤديه العضلات للإنسان ، و وحدات الإخراج متعددة و أهمها الشاشة التي تشبه جهاز التلفزيون ، و كذلك الطابعة التي يتم طباعة النتائج عليها .

النواقل

كما تقوم الأعصاب بدور ناقل الإشارات من وحدات الإدخال إلى العقل ومنه إلى العضلات نجد أن وحدات الكمبيوتر سواء وحدات الإدخال أو الإخراج جميعاً ترتبط بنواقل للإشارات والبيانات ، وهذه النواقل ثلاثة أنواع :

النوع الأول : يستخدم في نقل البيانات DATA BUS

النوع الثاني : يستخدم في نقل عناوين أماكن التخزين ADDRESS BUS

النوع الثالث : يستخدم في نقل إشارات التحكم بين أجزاء الكمبيوتر CONTROL BUS

إن الإشارت أو البيانات تنتقل في صورة إشارات كهربائية عبر أسلاك موصِّلة للكهرباء .

كذلك فإن كل مكان في الكمبيوتر يمكن أن يُرسَل إليه بيانٌ أو يؤخذ منه بيانٌ يكون له عنوان تستطيع وحدة المعالجة المركزية تحديدَه والتخاطبَ مع المكان بواسطة هذه العنوان ؛ فالشاشةُ لها عنوان ADDRESS والطابعة لها عنوان مختلف ، وهكذا.



الساعة الميقاتية

جميع أجهزة ووحدات الإنسان تسير وفق ساعة ميقاتية دقيقة ، ودقات القلب ومعدل تدفق الدم منه وإليه خير مثال على ذلك ، تضبط الساعة في الكمبيوتر توقيت تصرف هذه الوحدات مع البيانات التي تحصل عليها عن طريق ذبذبات كهربائية تصدرها بصفة منتطمة ، فمثلاً إذا أرادت وحدة المعالجة المركزية الاتصال بمكان ما فلا يمكنها وضع عنوان هذه المكان على ناقل العنوان إلا عند اللحظة التي تبدأ فيها ذبذبة جديدة للساعة .

تقاس سرعة الساعة في الكمبيوتر بعدد الذبذبات التي تصدرها في الثانية وهي ما تسمى بـ هيرتز HERTZ .



أنواع الحاسبات من حيث الاستخدام

1- الحاسبات التطبيقية ANALOG CMPUTERS :

و يطلق عليها أيضا الحاسبات القياسية وهذا النوع من الحاسبات يقتصر استخدامه على وظيفة معينة كأن يستخدم في الأجهزة الطبية مثلا لقياس ضغط الدم ، أو رسم القلب ....إلخ .

2- الحاسبات الرقمية DIGITAL COMPUTERS :

وهذا النوع من الحاسبات هو ما نعرفه ، وهو ما يُستخدم في حياتنا العامة والعملية ، ويتسم بعمومية وتنوع أغراض استخدامه وقدرته على أداء وظائف ونشاطات كثيرة في المجالات العلمية والتجارية وغيرها من المجالات .



وحدة المعالجة المركزية CPU (Central Processing Unit)

تعتبر هذه الوحدة الرئيسية بمثابة المخ والعقل المدبر للحاسبات الآلية ، وهي المسئولة عن إجراء كافة العمليات الحسابية والمنطقية والتحكم في الوحدات الأخرى من حيث إرسال أو استقبال البيانات منها وإليها وبصفة عامة تنقسم هذه الوحدة إلى أربعة وحدات فرعية ، هي :

1- وحدة الحساب ARITHEMTIC UNIT .

2- وحدة المنطق LOGIC UNIT .

3- وحدة التحكم CONTROL UNIT .

4- المسجلات السريعة HIGH SPEED REGISTERS .

وحدة الحساب ARITHEMTIC UNIT

هي المسئولة عن إجراء كافة العمليات الحسابية في صورتها البدائية الثنائية ، و ذلك بتحويل أي عملية حسابية إلى عملية جمع حسابي .



الماسحات الضوئية SCANNERS

نشأت الحاجة للماسحات الضوئية عندما تتطلب الأمر إدخال صور و رسومات بنفس هيئتها إلى الحاسب الآلي ، و من ثم فإن الماسحات الضوئية تعتبر إحدى وسائل الإدخال .

تقوم الماسحات الضوئية بتحويل كائن رسومي مثل الخرائط أو الصور إلى شكل رقمي ثنائي يتم تخزينه في وسيط إلكتروني متصل بالحاسب الآلي .

و هناك نوعان من الماسحات :

1- الماسحات اليدوية HAND SCANNERS .

2- الماسحات المكتبية FOLTBED SCANNERS .

وحدات الإخراج OUTPUT DEVICES

الشاشات MONITORS

الطابعات PRINTERS

الراسمات PLOTTERS



الشاشة (المرقاب) MONITOR

الشاشة أو المرقاب إحدى الوحدات الأساسية في الحاسبات ، وهي تشبه جهاز التلفاز ، وبدلاً من أن يتصل التلفاز بهوائي خارجي فإن شاشة الحاسب تتصل بالجهاز الرئيسي عن طريق سلك متصل ببطاقة موائمة للعرض ( كارت عرض أو كارت الشاشة ) VIDIO ADAPTOR CARD ، والذي يثبت بدوره فوق فتحة توسع موجودة فوق اللوحة الأم للجهاز .





أنواع الشاشات من حيث كثافة العرض : RESOLUTION

1- شاشات (CGA) COLOR GRAPHICS ADAPTER : وقد تم تطويرها عام 1981 حيث بلغت كثافة العرض فيها 200 X 320 نقطة ، وعدد الألوان 16 لون .

2- شاشات (EGA) ENHANCED GRAPHICS ADAPTOR : تم تطويرها عام 1984 وبلغت الكثافة النقطية 200 X 320 أو 640 X 350 .

3- شاشات المسح العديدة : MULTI SCANNING : ظهرت عام 1985 بواسطة شركة NEC .

4- شاشات (VGA) VIDIO GRAPHICS ADAPTOR : طورته شركة IBM عام 1987 ، والذي يمكنه عرض كثافة نقطية 640 X 480 مع 16 لونا .

5- شاشات (SVGA) SUPER VIDIO GRAPHICS ADAPTOR : وتبلغ كثافته النقطية 800 X 600 مع 16 لونا .

6- شاشات (XVGA) EXTENDED GRAOHICS ADAPTOR : وتبلغ كثافته النقطية 1024 X 768 ، مع 256 لونا .
الطابعات PRINTERS

تستخدم الطابعات في عرض مخرجات الحاسب الآلي على ورق يمكن قراءته ، وتجدر الإشارة إلى أن الطابعة ليست بنفس أهمية الشاشة لمستخدم الحاسب الآلي ، كما أن الورق هو الأداة الأساسية للطباعة سواء كان ذلك الورق في صورة أحادية اللون أو متعددة الألوان .

تتصل الطابعة بجهاز الحاسب الآلي بنفس أسلوب الاتصال لباقي المكونات مثل الشاشة والإسكانر ، وذلك عن طريق سلك يربط الطابعة بكارت يتصل باللوحة الأم الذي يتصل بدوره بوحدة المعالجة المركزية عن طريق النواقل المخصصة لذلك . وهناك عدة أنواع من الطباعات ، نذكر منها :

1- الطابعات النقطية أو الإبرية : DOT MATRIX PRINTERS .

2- الطابعات التي تعمل بأشعة الليزر : LASER PRINTERS .

3- الطابعات نفاثة الحبر : INK JET PRINTERS .



الطابعات نفاثة الحبر : INK JET PRINTERS

يعتمد نظام الطباعة في هذا النوع من الطابعات على ضخّ أو قذف الحبر في اتجاه الورق حيث يتم تكوين الصورة أو الشكل المطلوب طباعته ، وتمثيل جزء معين يتم ضخ الحبر الخاص به من وعية مثبتة يحتوي كل وعاء على لون معين .

الشريط الممغنط MAGNETIC TAPE

هذا النوع من وسائل التخزين تشابه ما نراه في عالم الصوتيات من شرائط كاسيت ممغنطة مسجل عليها الصوتيات ويعتمد على نفس التقنية حيث يتم تخزين المعلومات عليه في شكل نقاط مغناطيسية بشكل متسلسل ، وتستخدم هذه الشرائط عادة في حفظ النسخ الاحتياطية من البيانات .



الأقراص المدمجة أو المضغوطة COMPACT DISKS (CD)

يوجد منه نوعان : 1- نوع يتحمل النسخ أو الكتابة عليه مرة واحدة 2- نوع يمكن الكتابة عليه أكثر من مرة

وهذه الاقراص عبارة عن أقراص ذات مواصفات خاصة يتم تسجيل البيانات عليها بواسطة أشعة الليزر وتستطيع استيعاب كميات هائلة من البيانات وهي شائعة الاستخدام ويمكن للأسطوانة الواحدة تخزين نحو ستمائة مليون حرف .

الأقراص الضوئية OPTICAL DISKS

ويعتمد هذا النوع أيضا على تقنية الليزر ، غير أنه يمكن في بعض أنواعه الكتابة والقراءة على عكس الأقراص المدمجة . وهناك أنواع عديدة وأحجام مختلفة من هذا النوع من الأقراص 3.5 ، 5.25 ، 12 بوصة ، وتتراوح سعات التخزين فيه من 128 مليون حرف إلى 12 مليار حرف تقريباً .