الفصل الأول: حاسوب الأغراض العامة والأرقام المستخدمة

الجزء الأول: مقدمة لأجهزة الكمبيوتر وأنظمة التشغيل
الجزء 1.1: جدول المحتويات
الفصل الأول: حاسوب الأغراض العامة والأرقام المستخدمة

الكمبيوتر عبارة عن جهاز إلكتروني يتكون من عدة مكونات لمعالجة البيانات وتخزينها. يمكن أن تؤدي البيانات إلى نص أو صورة أو صوت أو فيديو.

1.1 المكونات المادية الخارجية لجهاز كمبيوتر للأغراض العامة

ويوضح الشكل التالي رسم جهاز كمبيوتر للأغراض العامة مع المكونات الأكثر استخدامًا:

شكل. 1.1 كمبيوتر للأغراض العامة

تعد لوحة المفاتيح والماوس والميكروفون من أجهزة الإدخال. يعد مكبر الصوت والشاشة (الشاشة) من أجهزة الإخراج. وحدة النظام، المشار إليها بالكمبيوتر في الرسم التخطيطي، هي التي تقوم بكل العمليات الحسابية. تسمى أجهزة الإدخال وأجهزة الإخراج بالأجهزة الطرفية.

الرسم التخطيطي السابق هو نظام كمبيوتر برجي أو مجرد كمبيوتر برجي. ولهذا السبب، تكون وحدة النظام في وضع مستقيم. وبدلاً من ذلك، يمكن تصميم وحدة النظام لتوضع بشكل مسطح على المكتب (الطاولة)، ويتم وضع الشاشة فوقها. ويشار إلى نظام الكمبيوتر هذا باسم نظام كمبيوتر سطح المكتب أو ببساطة كمبيوتر سطح المكتب.

الشكل التالي هو رسم تخطيطي لجهاز كمبيوتر محمول مع أسماء المكونات الخارجية:

الشكل 1.2 الكمبيوتر المحمول

عندما يجلس المرء، يمكن وضع الكمبيوتر المحمول على حجره للعمل. محرك الأقراص الضوئية الموجود في الرسم التخطيطي هو محرك الأقراص المضغوطة أو محرك أقراص DVD. لوحة اللمس هي بديل الماوس. تحتوي وحدة النظام على لوحة المفاتيح.

1.2 الكتابة

وبما أن كل نخبة في أي جزء من العالم اليوم من المتوقع أن تكون قادرة على استخدام الكمبيوتر، فيجب على كل نخبة أن تتعلم كيفية الكتابة على لوحة المفاتيح. يمكن دفع ثمن دروس الكتابة أو مجانًا عبر الإنترنت. في حالة عدم توفر المال أو الوسائل للدروس، يجب على القارئ الاستعانة بالنصائح التالية حتى يعرف كيفية الكتابة:

على لوحة المفاتيح الإنجليزية، يحتوي أحد الصفوف الوسطى على مفتاحي F وK. المفتاح F موجود على اليسار، ولكن ليس في الطرف الأيسر من الصف. المفتاح J موجود على اليمين، ولكن ليس في النهاية اليمنى.

يوجد في كلتا يدي الشخص الإبهام، والسبابة، والإصبع الأوسط، والبنصر، والإصبع الصغير. قبل الكتابة، يجب أن يكون إصبع السبابة لليد اليسرى فوق المفتاح F. يجب أن يكون الإصبع الأوسط فوق المفتاح التالي ويتحرك نحو اليسار. يجب أن يتبع إصبع البنصر فوق المفتاح التالي، والإصبع الصغير فوق المفتاح بعد ذلك، وكل ذلك باتجاه اليسار. قبل الكتابة، يجب أن يكون إصبع السبابة لليد اليمنى فوق المفتاح J. يجب أن يكون الإصبع الأوسط لليد اليمنى فوق المفتاح التالي الذي يتحرك نحو اليمين. يجب أن يكون إصبع البنصر فوق المفتاح التالي، ويجب أن يكون الإصبع الصغير فوق المفتاح بعده، باتجاه اليمين.

مع إعداد اليدين، يجب عليك استخدام أقرب إصبع للضغط على المفتاح الأقرب المقصود على لوحة المفاتيح. في البداية، كتابتك ستكون بطيئة. ومع ذلك، فإن كتابتك ستكون أسرع على مدار الأسابيع والأشهر.

لا تتخلى أبدًا عن هذا الموقف، حيث تزداد سرعة الكتابة. على سبيل المثال، لا تتخلى أبدًا عن الاستخدام الصحيح للأصابع الثلاثة الأخيرة من اليد اليسرى. إذا تم التخلي عنها، سيكون من الصعب جدًا العودة إلى أسلوب الكتابة الصحيح. وبالتالي لن تتحسن سرعة الكتابة طالما لم يتم تصحيح الخطأ.

1.3 اللوحة الأم

اللوحة الأم عبارة عن لوحة عريضة وهي موجودة في وحدة النظام. يحتوي على دوائر إلكترونية بها مكونات إلكترونية. الدوائر الموجودة على اللوحة الأم هي كما يلي:

المعالج الدقيق
اليوم، هذا عنصر واحد. إنها دائرة متكاملة واحدة. يحتوي على دبابيس للاتصال ببقية الدوائر الأخرى على اللوحة الأم

يقوم المعالج الدقيق بجميع التحليلات والحوسبة الأساسية للوحة الأم ونظام الكمبيوتر بأكمله.

دائرة مقاطعة الأجهزة
افترض أن الكمبيوتر يقوم حاليًا بتشغيل برنامج (تطبيق)، وتم الضغط على أحد المفاتيح الموجودة على لوحة المفاتيح. يجب مقاطعة المعالج الدقيق حتى يتمكن من استلام رمز المفتاح أو القيام بما هو متوقع منه نتيجة الضغط على مفتاح معين.

يمكن إجراء مثل هذه المقاطعات للأجهزة بطريقتين: إما أن يحتوي المعالج الدقيق على طرف واحد لإشارة المقاطعة لكل جهاز طرفي محتمل أو يمكن أن يحتوي المعالج الدقيق على طرفين فقط وتوجد دائرة مقاطعة تسبق هذين الطرفين باتجاه المعالج الدقيق لجميع الإمكانات الأجهزة الطرفية. تحتوي دائرة المقاطعة هذه على دبابيس لإشارات المقاطعة من جميع الأجهزة الطرفية المحتملة التي من شأنها مقاطعة المعالج الدقيق.

عادة ما تكون دائرة المقاطعة عبارة عن دائرة متكاملة صغيرة واحدة، مع بعض المكونات الإلكترونية الصغيرة، تسمى البوابات.

الوصول المباشر للذاكرة
يحتوي كل كمبيوتر على ذاكرة للقراءة فقط (ROM) وذاكرة وصول عشوائي (RAM). حجم ذاكرة القراءة فقط (ROM) صغير ويحتفظ فقط بمعلومات صغيرة بشكل دائم، حتى عند إيقاف تشغيل الكمبيوتر. حجم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) كبير، ولكنه ليس بحجم القرص الصلب.

عند تشغيل الطاقة (يتم تشغيل الكمبيوتر)، يمكن لذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الاحتفاظ بالكثير من المعلومات. عندما يتم إيقاف تشغيل الكمبيوتر (يتم إيقاف تشغيل الطاقة)، ​​تتوقف جميع المعلومات الموجودة في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) عن الوجود.

عندما يلزم نقل رمز حرف واحد من الذاكرة إلى جهاز طرفي أو العكس، يقوم المعالج الدقيق بهذا العمل. هذا يعني أن المعالج الدقيق يجب أن يكون نشطًا.

هناك أوقات يجب فيها نقل كمية كبيرة من البيانات من الذاكرة إلى القرص أو العكس. توجد دائرة على اللوحة الأم تسمى دائرة الوصول المباشر للذاكرة (DMA). يقوم هذا بالنقل، تمامًا مثل المعالج الدقيق.

لا يتم تفعيل DMA إلا عندما تكون كمية البيانات التي سيتم نقلها بين الذاكرة وجهاز الإدخال/الإخراج (الطرفي) عالية. وعندما يحدث ذلك، يصبح المعالج الدقيق حرًا في مواصلة أعماله الأخرى، وهذه هي الميزة الرئيسية لامتلاك دائرة وصول مباشرة إلى الذاكرة.

عادةً ما تكون دائرة DMA عبارة عن دائرة متكاملة (IC) مع بعض المكونات الإلكترونية الصغيرة التي تسمى البوابات.

دائرة محول وحدة العرض المرئية
لكي تنتقل البيانات من المعالج الدقيق إلى الشاشة، يجب أن تمر عبر دائرة محول وحدة العرض المرئي الموجودة على اللوحة الأم. وذلك لأن الأحرف أو الإشارات الصادرة من المعالج الدقيق غير مناسبة للشاشة مباشرة.

دوائر أخرى
يمكن أن تكون الدوائر الأخرى على اللوحة الأم. على سبيل المثال، يمكن أن تكون دائرة الصوت لمكبر الصوت موجودة على اللوحة الأم. يمكن أن تأتي دائرة الصوت أيضًا كدائرة لبطاقة الصوت ليتم إدخالها في فتحة على اللوحة الأم.

ولغرض هذا الفصل يكفي معرفة وجود الدوائر المذكورة سابقاً حتى بدون الدائرة الصوتية.

يُطلق على المعالج الدقيق أيضًا اسم وحدة المعالجة المركزية والتي يتم اختصارها بـ CPU. يتم اختصار المعالج الدقيق كـ μP. وحدة المعالجة المركزية تعني نفس الشيء مثل μP. يتم استخدام وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة المعالجة المركزية (μP) كثيرًا في بقية هذه الدورة المهنية عبر الإنترنت للإشارة إلى المعالج الدقيق أو وحدة المعالجة المركزية، وكلاهما نفس الشيء.

1.4 العد في قواعد مختلفة

العد يعني إضافة 1 إلى الرقم السابق أو الرقم السابق. فيما يلي عشرة أرقام، بما في ذلك 0 للعد في الأساس 10:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

اسم آخر للقاعدة هو الجذر. الجذر أو القاعدة هو عدد الأرقام المميزة في العد الأساسي. يتكون الأساس العشري من عشرة أرقام دون العشرة التي تتكون من رقمين. بعد إضافة 1 إلى 9، يتم كتابة 0 ويتم كتابة حمل 1 أمام 0 مباشرة ليصبح لديك عشرة. في الواقع، لا يوجد رقم (مفرد) لأي قاعدة (أي جذر). لاحظ أنه لا يوجد رقم للعشرة. يمكن كتابة عشرة على الصورة 1010، وهو ما يمكن قراءته على صورة صفر للأساس عشرة.

يتكون الأساس السادس عشر من ستة عشر رقمًا، بما في ذلك 0، وهي:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, أ, ب, ج, د, ه, و

في الأساس السادس عشر، الأعداد عشرة، أحد عشر، اثني عشر، ثلاثة عشر، أربعة عشر، خمسة عشر هي A، B، C، D، E، وF، على التوالي. ويمكن أيضًا كتابتها بأحرف صغيرة على النحو التالي: a، b، c، d، e، f. لاحظ أنه لا يوجد رقم ستة عشر.

في الأساس السادس عشر، بعد إضافة 1 إلى F، يتم كتابة 0 ويتم كتابة حمل 1 أمام 0 مباشرة للحصول على 1016 الذي يُقرأ كواحد صفر للأساس السادس عشر.

الأساس الثامن يتكون من ثمانية أرقام، بما في ذلك 0، وهي:

0، 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7

لاحظ أنه لا يوجد رقم للثمانية.

في الأساس الثامن، بعد إضافة 1 إلى 7، يتم كتابة 0 ويتم كتابة حمل 1 أمام 0 مباشرةً للحصول على 108 الذي يُقرأ على أنه صفر واحد في الأساس ثمانية.

الأساس الثاني يتكون من رقمين، بما في ذلك 0، وهما:

0، 1

لاحظ أنه لا يوجد رقم لاثنين.

في الأساس الثاني، بعد إضافة 1 إلى 1، يتم كتابة 0 ويتم كتابة حمل 1 أمام 0 مباشرةً للحصول على 102 والذي يُقرأ كواحد صفر للأساس 2.

في الجدول التالي، يتم العد من واحد إلى واحد صفر للأساس ستة عشر. يتم أيضًا إعطاء الأرقام المقابلة في الأساس العاشر، والأساس الثامن، والأساس الثاني في كل صف:

تذكر أن العد يعني إضافة 1 إلى الرقم السابق أو الرقم السابق. بالنسبة لأي تسلسل رقمي للعد الأساسي، يستمر حمل الرقم 1 في التحرك إلى اليسار. ومع ظهور أعداد أكبر، فإنها تتسع.

الأرقام الثنائية والبتات
يتكون الرقم من رموز. الرقم هو أحد الرموز الموجودة في الرقم. تسمى الأرقام الأساسية 2 الأرقام الثنائية. يُطلق على الرقم الأساسي 2 اسم BIT والذي يتم كتابته عادةً كمصطلح قصير لـ Binary digiT

1.5 تحويل رقم من قاعدة إلى أخرى

يتم عرض تحويل رقم من أساس إلى آخر في هذا القسم. يعمل الكمبيوتر بشكل أساسي على قاعدة 2.

التحويل إلى القاعدة 10
نظرًا لأن الجميع يقدر قيمة الرقم في الأساس 10، يشرح هذا القسم تحويل رقم ليس له أساس 10 إلى أساس 10. لتحويل رقم إلى أساس 10، اضرب كل رقم في الرقم الأساسي المحدد في الأساس المرفوع إلى مؤشر موضعه وإضافة النتائج.

كل رقم لأي رقم في أي قاعدة له موضع فهرس يبدأ من 0 ومن الطرف الأيمن للرقم، ويتحرك نحو اليسار. توضح الجداول التالية مواضع فهرس الأرقام D76F16 و61538 و10102 و678910:

الفهرس – > 3 2 1 0
رقم -> د 7 6 F16

الفهرس – > 3 2 1 0
رقم -> 6 1 5 38

الفهرس – > 3 2 1 0
رقم -> 1 0 1 02

الفهرس – > 3 2 1 0
رقم -> 6 7 8 910

تحويل D76F16 إلى القاعدة 10 هو كما يلي:

عمق × 163 + 7 × 162 + 6 × 161 + عمق × 160

ملاحظة: أي رقم يتم رفعه إلى الفهرس 0 يصبح 1.

163 = 16 × 16 × 16؛
162 = 16 × 16
161 = 16
160 = 1

لاحظ أيضًا أنه في الرياضيات، => تعني 'هذا يعني ذلك' و∴ تعني لذلك.

في التعبير الرياضي، يجب إجراء جميع الضربات أولاً قبل الجمع؛ هذا من تسلسل BODMAS (الأقواس أولاً، يليها الضرب، ثم يليها القسمة، والضرب، والجمع، والطرح). إذن الأمثلة هي كما يلي:

عمق × 163 + 7 × 162 + 6 × 161 + عمق × 160 = عمق × 16 × 16 × 16 + 7 × 16 × 16 + 6 × 16 + عمق × 160
=> العمق × 163 + 7 × 162 + 6 × 161 + العمق × 160 = العمق × 4096 + 7 × 256 + 6 × 16 + العمق × 1
=> العمق × 163 + 7 × 162 + 6 × 161 + و × 160 = 53248 + 1792 + 96 + 15
=> العمق × 163 + 7 × 162 + 6 × 161 + و × 160 = 55151

∴ D76F16 = 5515110

تحويل 61538 إلى الأساس 10 هو كما يلي:

6 × 83 + 1 × 82 + 5 × 81 + 3 × 80

ملاحظة: أي رقم يتم رفعه إلى الفهرس 0 يصبح 1.

83 = 8 × 8 × 8؛
82 = 8 × 8
81 = 8
80 = 1

لاحظ أيضًا أنه في الرياضيات، => تعني 'هذا يعني ذلك' و∴ تعني لذلك.

في التعبير الرياضي، يجب إجراء جميع الضربات أولاً قبل الجمع؛ هذا من تسلسل BODMAS. لذلك، المثال التوضيحي هو كما يلي:

6 × 83 + 1 × 82 + 5 × 81 + 3 × 80 = 6 × 8 × 8 × 8 + 1 × 8 × 8 + 5 × 8 + 3 × 80
=> 6 × 83 + 1 × 82 + 5 × 81 + 3 × 80 = 6 × 512 + 1 × 64 + 5 × 8 + 3 × 1
=> 6 × 83 + 1 × 82 + 5 × 81 + 3 × 80 = 3072 + 64 + 40 + 3
=> 6 × 83 + 1 × 82 + 5 × 81 + 3 × 80 = 3179

∴ 61538 = 317910

تحويل 10102 إلى الأساس 10 يكون كما يلي:

1 × 23 + 0 × 22 + 1 × 21 + 0 × 20

ملاحظة: أي رقم يتم رفعه إلى الفهرس 0 يصبح 1.

23 = 2 × 2 × 2؛
22 = 2 × 2
21 = 2
20 = 1

لاحظ أيضًا أنه في الرياضيات، => تعني 'هذا يعني ذلك' و∴ تعني لذلك.

في التعبير الرياضي، يجب إجراء جميع الضربات أولاً قبل الجمع؛ هذا من تسلسل BODMAS. لذلك، المثال التوضيحي هو كما يلي:

1 × 23 + 0 × 22 + 1 × 21 + 0 × 20 = 1 × 2 × 2 × 2 + 0 × 2 × 2 + 1 × 2 + 0 × 10
=> 1 × 23 + 0 × 22 + 1 × 21 + 0 × 20 = 1 × 8 + 0 × 4 + 1 × 2 + 0 × 1
=> 1 × 23 + 0 × 22 + 1 × 21 + 0 × 20 = 8 + 0 + 2 + 0
=> 1 × 23 + 0 × 22 + 1 × 21 + 0 × 20 = 10

∴ 10102 = 1010

التحويل من الأساس 2 إلى الأساس 8 وإلى الأساس 16
يعد التحويل من الأساس 2 إلى الأساس 8 أو الأساس 2 إلى الأساس 16 أسهل من التحويل من قاعدة مختلفة إلى قاعدة أخرى بشكل عام. أيضًا، يتم تقدير الأرقام الأساسية 2 بشكل أفضل في الأساس 8 والأساس 16.

التحويل من الأساس 2 إلى الأساس 8
للتحويل من الأساس 2 إلى الأساس 8، قم بتجميع الأرقام الأساسية 2 في ثلاثات، من الطرف الأيمن. ثم اقرأ كل مجموعة في القاعدة الثامنة. يمكن استخدام الجدول 1.1 (العد في جذور مختلفة)، والذي يحتوي على مراسلات بين الأساس 2 والأساس ثمانية للأرقام الثمانية الأولى، لقراءة مجموعات الأرقام ذات الأساس 2 في الأساس الثامن.

مثال:
تحويل 1101010101012 إلى الأساس 8.

حل:
التجميع في ثلاثات، من اليمين، يعطي ما يلي:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

من الجدول 1.1 والقراءة من اليمين هنا، 1012 هو 58 و0102 هو 28، متجاهلاً الصفر البادئ. إذن، 1012 لا يزال 58، و1102 هو 68. لذا، في الأساس 8، تصبح المجموعات:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

ولغرض الكتابة التقليدية:

1101010101012 = 65258

مثال آخر:

تحويل 011000101102 إلى الأساس 8.

حل:

011010001102 = | 01 | 101 | 000 | 110 |
=> 011010001102 = | 18 | 58 | 08 | 68 |
∴ 011010001102 = 15068

لاحظ أنه يتم تجاهل الأصفار البادئة في كل مجموعة. إذا كانت جميع الأرقام في المجموعة أصفارًا، فسيتم استبدالها جميعًا بصفر واحد في الأساس الجديد.

التحويل من الأساس 2 إلى الأساس 16
للتحويل من الأساس 2 إلى الأساس 16، قم بتجميع الأرقام الأساسية 2 في أربع، من الطرف الأيمن. ثم اقرأ كل مجموعة في الأساس السادس عشر. يمكن استخدام الجدول 1.1 (العد في جذور مختلفة)، الذي يحتوي على مراسلات بين الأساس 2 والأساس السادس عشر للأرقام الستة عشر الأولى، لقراءة مجموعات الأرقام ذات الأساس 2 في الأساس السادس عشر.

مثال:
تحويل 1101010101012 إلى الأساس 16.

حل:
التجميع في أربع، من اليمين، يعطي ما يلي:

| 1101 | 0101 | 0101 |

من الجدول 1.1 والقراءة من اليمين هنا، 01012 هو 58 متجاهلاً الصفر البادئ، و01012 لا يزال 58 متجاهلاً 0 البادئ، و11012 هو D16. لذلك، في الأساس 16، تصبح المجموعات:

د16 | 516 | 516 |

ولغرض الكتابة التقليدية:

1101010101012 = د5516

مثال آخر:
تحويل 11000101102 إلى الأساس 16.

حل:

11010001102 = | 11 | 0100 | 0110 |
=> 11010001102 = | 316 | 416 | 616 |
∴ 11010001102 = 34616

لاحظ أنه يتم تجاهل الأصفار البادئة في كل مجموعة. إذا كانت جميع الأرقام في المجموعة أصفارًا، فسيتم استبدالها جميعًا بصفر واحد في الأساس الجديد.

1.6 التحويل من الأساس 10 إلى الأساس 2

طريقة التحويل هي القسمة المستمرة للرقم العشري (في الأساس 10) على 2. ثم اقرأ النتيجة من الأسفل، كما يوضح الجدول التالي، للرقم العشري 529:

القراءة من الأسفل، الإجابة هي 1000010001. بالنسبة لأي خطوة قسمة، هناك المقسوم على المقسوم عليه للحصول على الناتج. يحتوي حاصل القسمة دائمًا على عدد صحيح وباقي. وقد يكون الباقي صفراً. عند التحويل إلى الأساس 2، يكون حاصل القسمة الأخير دائمًا صفرًا والباقي 1.

1.7 المشاكل

يُنصح القارئ بحل جميع المشكلات الموجودة في الفصل قبل الانتقال إلى الفصل التالي.

1. أ) أدرج في القائمة ثلاثة أجهزة إدخال لوحدة النظام الخاصة بجهاز كمبيوتر للأغراض العامة.
ب) أدرج في القائمة جهازي إخراج لوحدة النظام الخاصة بجهاز كمبيوتر للأغراض العامة.

2. ما هي النصيحة التي تقدمها للشخص الذي يريد تعلم الكتابة ولكن ليس لديه المال أو الوسائل اللازمة لدروس الكتابة الاحترافية؟

3. قم بإعطاء أسماء أربع دوائر (مكونات) رئيسية للوحة الأم لجهاز كمبيوتر للأغراض العامة واشرح أدوارها بإيجاز.

4. إنتاج جدول عد للأساسات العشرة والسادسة عشرة والثمانية والقاعدتين بأرقام الأساس الستة عشر من 116 إلى 2016.

5. قم بتحويل الأرقام التالية كما هو الحال في فصل الرياضيات:
أ) 7C6D16 إلى القاعدة 10
ب) 31568 إلى الأساس 10
ج) 01012 إلى القاعدة 10

6. قم بتحويل الأرقام التالية إلى الأساس 8 كما يحدث في فصل الرياضيات:
أ) 1101010101102
ب) 011000101002

7. قم بتحويل الأرقام التالية إلى الأساس 8 كما يحدث في فصل الرياضيات:
أ) 1101010101102
ب) 11000101002

8. تحويل 102410 إلى الأساس الثاني.