بحث عن بنية الحاسب هو ما سوف نتعرف عليه بالتفصيل في هذا المقال وبعض المعلومات المهمة التي تخص الحواسيب بشيء من التفصيل أيضا..
بحث عن بنية الحاسب
مما لا شك فيه بأن الحاسب الآلي أو الكمبيوتر يعتبر من افضل ومن أشهر الأجهزة التي يتم استعمالها بمختلف الأماكن حول العالم وفي مختلف الاستعمالات التي أصبحت تجعل الحاسوب شيء أساسي.
حيث يمكن القول بأن الحاسب الآلي يتم استعماله في كل شيء تقريبا من بعض المهمات البسيطة التي نقوم بها يوميا أو حتى للاستمتاع أو سماع الافلام، إلى بعض المهمات المعقدة جدا في المستشفيات وفي الحالات التي تكون أكثر تعقيدا مثل السفر للفضاء.
وبكل بساطة يمكن تعريف الحاسب الآلي بأنه ذلك الجهاز أو هذه الآلة الإلكترونية التي تعمل على استقبال البيانات ومعالجتها حتى تكون بيانات لها قيمة ويتم تخزينها حتى يتم العودة إليها لاحقا بشكل سهل وسريع.
الفكرة الأساسية من عمل الحاسب الآلي تكون من خلال انظمة التشغيل التي يتم برمجتها لتكون متناسقة مع الأجهزة الإلكترونية وتكون طريقة التعامل مع الأجهزة الفعلية في الحاسب و مع القطع بينها وبين نظام التشغيل تتفاعل وتتناغم لعمل المهمات المطلوبة.
ويمكن القول بأن أنظمة التشغيل بدونها يعتبر الحاسب الآلي عبارة عن قطعة معدنية ليس لها أي فائدة، لأن نظام التشغيل هو الذي يعمل على ترتيب وتنظيم المهام المختلفة وغيرها من الأشياء التي تحتاج إلى المبرمجين والتطبيقات التي تحتاج إلى مبرمجين أيضا حتى يقومون بها.
والجدير بالذكر أن جميع الحواسيب حول العالم مهما كانت من شركات مختلفة ومهما كانت بتصميمات مختلفة فإنها سوف تعتمد على فكرة العمل نفسها بغض النظر عن التغيرات الكبيرة التي حصلت في ذلك الحاسوب، ويمكن تحديد المكونات كما يلي..
- وحدة معالجة مركزية:
يمكن تعريف CPU أو وحدة المعالجة المركزية بأنها عقل الكمبيوتر الذي يشبه عقل الإنسان والذي يعمل على تنسيق العمليات المختلفة في الكمبيوتر وعلى تشغيل جميع الاجزاء مثلما يفعل عقل الإنسان تقريبا.
والجدير بالذكر بأن وحدة المعالجة المركزية تعتبر معقدة جدا على حسب دقة تصنيع الكمبيوتر وبالأخص الحواسيب التي تم تصنيعها خلال السنوات السابقة باعتبار أنها تحتوي على كم كبير من التقنيات الحديثة التي جعلت وحدة المعالجة المركزية أكثر تقدما بمئات المرات عما سبق.
- وحدة المنطق الحسابي (ALU):
جميع البيانات الموجودة في الحاسوب يتم إرسالها إلى ذاكرة الوصول العشوائي أو كما نسميها نحن العلامات ومن ثم يتم ارسالها مرة أخرى إلى وحدة المنطق الحسابي حيث يتم عمل عملية معالجة سريعة لكل البيانات التي تم استقبالها ويتم اتخاذ القرارات بعدها.
- وحدة التحكم:
بالنسبة إلى وحدة التحكم فانها ذلك الجزء الموجود في وحدة المعالجة المركزية والذي يعمل على استخراج المعلومات وتنفيذها والحفاظ على عمليات نظام إلكتروني بالكامل.
- وحدة الذاكرة:
بالنسبة إلى وحدة الذاكرة فهي يتم استخدامها تحت مصطلح كلمة بايت ومن خلالها يتم تخزين المعلومات والبيانات المختلفة الموجودة على الحاسب.
والجدير بالذكر بأن هناك المزيد من المعلومات الأخرى في ما يخص بنية الحاسب الآلي وطريقة العمل المعقدة وذلك كما شرح العالم فون نيومان في النموذج الخاص به والذي جاء كالتالي..
- وحدة الذاكرة وهي التي تخزن المعلومات والبيانات والبرامج.
- وحدة المعالجة والتي تعمل على معالجة البيانات المختلفة في الحاسوب.
- المدخلات وهي عبارة عن بعض الإضافات والأجهزة الأخرى التي يتم إضافتها للكمبيوتر وذلك يشمل لوحة المفاتيح والفأرة وغيرها من الأجهزة الخارجية الأخرى.
- الإخراج وهي تلك الأجهزة التي تستقبل المعلومات من الكمبيوتر مثل الشاشة مثل الطابعة.
- وحدة التحكم والتي تتأكد من أن جميع المعلومات تسير على الطريق الصحيح وفي الوقت الصحيح.
هناك أيضا بعض النقاط الأخرى التي تؤخذ بالاعتبار إذا كنا سوف نتحدث عن بنية الحاسب الآلي وهو بالتحديد حافلات النظام الثلاثة والتي تأتي كالتالي.
- ناقل العنوان وهو الذي يحمل إشارات تتعلق بالعناوين ما بين الذاكرة وما بين المعالج وهو أحادي الاتجاه يعمل على نقل الإشارات في اتجاه واحد فقط.
- ناقل البيانات وهو الذي يقوم بإرسال البيانات ما بين المعالج وما بين وحدة الذاكرة وما بين اجهزة الادخال أو أجهزة الاخراج في اتجاهات مختلفة من حيث أن البيانات قادرة على السفر في الاتجاهات المختلفة.
- ناقل التحكم وهو الذي يحمل إشارات تتعلق بالتحكم والتنسيق ما بين الانشطة المختلفة بالكمبيوتر وذلك يشمل على سبيل المثال عملية الكتابة والقراءة وغيرها من العمليات الأخرى التي تسير في اتجاه أحادي واتجاه ثنائي على حسب الموقف وما يتطلب.
وأما بالنسبة الى خطوات النموذج الذي قام العالم فون نيومان توضيح في عملية القراءة فيمكن توضيحه في الخطوات التالية..
- في البداية يتم ارسال عنوان البيانات المطلوبة على طول الناقل للمعلومات وهذه المرحلة تتم من خلال المعالج ومن ثم يعمل المعالج على ارسال اشارة لقراءة البيانات على طول نقل التحكم ومن ثم إلى الذاكرة.
- أيضا يعمل في نفس الوقت على إرسال البيانات من الذاكرة إلى المعالج وهذا يكون على طول ناقل البيانات.
- كل البيانات التي تصل إلى المعالج يتم فك التشفير الخاص بها والقيام بالتنفيذ.
- بالنسبة إلى عملية الكتابة فهي تتباين في وضع المعالج للبيانات على نقل البيانات وعنوان الوجهة على ناقل العنوان ومن ثم يتم إرسال اشارة الكتابة على الطول لنقل التحكم وفي النهاية يتم ارسال البيانات على طول نقل البيانات.
- ذاكرة التخزين المؤقت تعتبر في غاية الأهمية حيث تعمل على استخدام البيانات الموجودة وتخزينها بشكل سريع جدا يكون هناك قلة في التأخير قدر الإمكان.
ولا يزال هناك المزيد من المعلومات الأخرى التي يجب أن تتعرف عليها في هذا البحث عن بنية الحاسب وهي نظام التشغيل في الكمبيوتر والذي يعتبر شيء أساسي لا غنى عنه وهو يتكون من الأجزاء التالية.
- إدارة الذاكرة:
تعتبر إدارة الذاكرة من العمليات الأساسية في الكمبيوتر والتي تعمل على إدارة الذاكرة والتي تكون ما بين التناسق بين الذاكرة الأساسية والذاكرة الثانوية من حيث تخصيص المساحات على حسب الحاجة.
- إدارة ذاكرة نظام التشغيل:
بالنسبة إلى هذه الجزئية فهي مهمة جدا في تعدد المهام من حيث أن نظام التشغيل سوف يعمل على تحويل مساحة الذاكرة من العمليات وما بين بعضها حتى يكون هناك الجمع الكافي من الذاكرة و يكون هناك إدارة كافية لها لتجنب حصول المشاكل.
- الذاكرة الفعلية والذاكرة الافتراضية:
يتعامل نظام التشغيل مع هذه الأنواع من الذاكرة من حيث أن يذاكر الفعلية هي القرص الصلب الذي يتم فيه تخزين المعلومات بشكل مستمر بينما الذاكرة الظاهرية أو ذاكرة الوصول العشوائي والتي تحمل اسم الرامات في أي الذاكرة التي تكون مستمرة لبعض الوقت وبعد اغلاق الحاسوب سوف يتم إفراغها تماما.
- إدارة المهام والعمليات:
تتكون العملية في بداية الأمر من مجموعة من العناصر المختلفة مثل المعرف وإعداد البرنامج ومؤشر الذاكرة وغيرها وهي في النهاية مفيدة في أساسيات النظام.
- إدارة التخزين:
يجب على نظام التشغيل ان يتعامل مع مختلف انواع البرامج والبيانات الموجودة من خلال ان يتم إدارتها في التنظيم المناسب بالتنسيق ما بين الرامات وما بين ذاكرة القرص الصلب على حسب ما تتطلب العملية وعلى حسب ما يقوم الشخص الذي يستعمل الحاسب الالى.
- الإخراج:
هذه تعتبر في غاية الأهمية ولا يمكن التخلي عنها لأن الحساب في الأصل سوف يتعامل مع كمية كبيرة من البيئات المختلفة التي على المستخدم أن يقوم بالنظر لها أمامه على الشاشة. وذلك يشمل أجهزة الإخراج و أجهزة الإدخال المختلفة مثل الفأرة و مثل لوحة المفاتيح أو الشاشة أو الطابعة وغيرها.
- الجدولة:
من المتعارف عليه بأن الحاسب الآلي يكون بجانب كبير من العمليات الحسابية المختلفة ولذلك يجب ان يكون هناك جدول أو تنظيم حتى يتم اعطائها الاولوية للعمليات الحسابية التي تتطلب الانتهاء بسرعة وبعض العمليات الاخرى التي تتطلب الطريقة المختلفة في التعامل.
للمزيد من المقالات المميزة عن التطوير الذاتي والتنمية البشرية تأكد من زيارة قسم تنمية الذات، واقرأ أيضًا: منصات دورات مجانية بشهادات معتمدة
بحث حاسب أول ثانوي تمثيل البيانات
تعرفنا بالتفصيل على بحث عن بنية الحاسب، ولكن لا يزال هناك المزيد من المعلومات الأخرى التي سوف نتعرف عليها فيما يخص تمثيل البيانات والتي تعتبر اساسية جدا لفهم طريقة عمل الحاسوب الأساسية.
حيث نجد بأن الطريقة المتعارف عليها في عمل الحاسب الالي تكون من خلال الطاقة الكهربائية والتي يتم التعامل معها بواسطة الأجهزة الكهربائية المختلفة في حياتنا اليومية.
وعندما يتم استقبال الطاقة الكهربائية بالكمية المطلوب ذلك يتم ترجمتها إلى لغة الماء يتم فهمها بواسطة انتظام أو بواسطه الحاسب حتى يتم عمل المهام المطلوبة من هذه الاله أو من الحاسب الآلي إذا كنا سوف نقصده بالتحديد.
وفي كل الحالات أن النظام الثنائي الذي يعمل به الكمبيوتر والحاسب الآلي هو النظام الرقمي الذي يتكون من خانتين صفر وواحد وكل خان منهم تحمل اسم bit، والتي تستخدمها الحواسيب في الترجمة للأوامر وتخزين البيانات.
كما يعتبر هذا النظام معقد جدا للبشر ولكن بالنسبة للحاسوب سوف يكون سهل جدا بسبب طريقة التعامل التي يستعملها الحاسوب، من حيث أننا سوف نجد بأن الحاسوب يفهم كل شيء من خلال النظام العشري والنظام الثنائي.
ومثلا الرقم (0001 0000) حيث نلاحظ من خلال مجموعة الاصفار السابقة بأن الخانة الأولى الوزن الخاص بها فهو 0 والخانة ثانيه الوزن الخاص بها 1 والخانة الثالثة الوزن الخاص بها 2 وهكذا.
- طريقة تمثيل الكلمات:
البيانات في الحاسوب تعتبر كثيرة ومختلفة جدا ولكن إذا كنا سوف نتحدث عن تمثيل البيانات من نوع الكلمات فسوف نبدأ أولا بالحروف البشرية أو الحروف المستعملة في كل اللغات والتي تعتبر الشي الغير مفهوم بالنسبة الى الحاسوب.
وكما ذكرنا لكم خلال السطور السابقة أن الحاسوب لا يفهم الكلمات و لا يفهم أي شيء الا من خلال بعض الرموز التي يعتمد عليها وبالتحديد على نظام يحمل اسم ASCII (American Standard Code for Information Interchange. حيث يعمل النظام الذي سبق ذكره على وضع بعض الحروف والأرقام لكل النظام من خلال العنوان السداسي لتحويل كل حرف إلى بعض البيانات التي يفهمها الكمبيوتر.
مثلا حرف A مع ASCII النظام العد السداسي Hexadecimal سوف يكون 41 ومع Binary System النظام الثنائي سوف يكون 0001 0100، واما باقي الحروف الأخرى فهي تخضع على نفس العوامل.
- طريقة تمثيل الأعداد:
بالنسبة للطريقة التي يتم استعمالها في تمثيل الاعداد والارقام في أي تتشابه تقريبا مع طريقة تمثيل الحروف من خلال بعض الاختلافات البسيطة والتي يمكن تلخيصها في المثال التالي.
الرمز أو الرقم 2 يكون مع ASCII النظام العد السداسي Hexadecimal ا32 ويكون مع Binary System النظام الثنائي على شكل 0010 0011. وباقي الحروف الأخرى والارقام تخضع لنفس فكرة العمل.
- طريقة تمثيل الصوت:
بالنسبة إلى الطريقة المستعملة في تمثيل الأصوات هي تكون من خلال الملفات الصوتية على شكل اشارة ويتم تحويلها إلى بيانات رقمية باستخدام تقنية تحمل اسم “audio coding format”
- طريقة تمثيل الصورة:
تعتبر الصور هي الأخرى بمثابة الجزء الأساسي من البيانات على الكمبيوتر حيث يتم تنزيل الصور من خلال بعض المربعات الصغيرة التي تحمل اسم بيكسل والتي تكون مضبوطة على عدد من السطور وعدد من الأعمدة هي التي تحدد دقة هذه الصورة .
على سبيل المثال الصورة التي تكون من الحجم 256X256 فهي تعني أن الدقة 65.536 بيكسل وان مقدار كل بكسل هو الذي يعمل على تحديد مقدار شدة الاضاءة المعروضة.
- طريقة تمثيل الفيديو:
طريقة الفيديوهات سوف نفهمها جيدا من خلال فهم طريقة عمل الفيديو والتي تكون من خلال مجموعة من الصور التي تتحرك باستعمال بعض الترددات المعينة التي تجعل الفيديو يستمر بدون تقطيع.
حيث أن كمية الصور تكون كبيرة جدا في الفيديو الذي يعمل بشكل مستمر ومن ثم يتم ضغطها لتقليل الحجم و عدد البيكسل الموجود في الصور المعروضة، وذلك يتم من خلال بعض الخوارزميات وبعض الاستراتيجيات المتبعة في التمثيل وفي الضغط وهم يحملون اسم “video compression” وايضا “compression”
- طريقة تمثيل البرامج:
بالنسبة إلى الطريقة المتبعة في تمثيل البرامج فهي تكون من خلال أن نفهم أولا طبيعة عمل برنامج الحاسب الآلي وهو يكون عبارة عن مجموعة من الأوامر التي تقوم مترتبة على تنسيق معين لا تقوم بعمل وظيفة معينة أو مجموعة من وظائف على حسب البرنامج وعلى حسب طبيعة العمل الموجودة فيه.
وتعتبر طريقة التمثيل البرامج مختلفة قليلا ويصعب شرحها بسبب وجود كمية كبيرة من طرق تصميم البرامج وبسبب لغات البرمجة المختلفة التي تجعل هناك اختلافات في طريقة التعامل مع البيانات و على الاوامر التي تكتب في البرنامج.
ولكن وعلى الرغم من وجود لغات البرمجة المختلفة فسوف نجد في نهاية الأمر بأن كل لغة برمجة يكون فيها مترجم يعمل على ترجمة الاوامر الموجودة في اللغه الى النظام الثنائي الذي يستطيع الحاسوب أن يفهمه وهو الذي يحمل اسم compiler، والسبب في ذلك أن الكمبيوتر لا يفهم حروف البرمجة ولا يفهم أي شيء إلا عندما يكون بالنظام الثنائي كما سبق أن ذكرنا لكم.
وإلى هنا نصل ختام المقال الذي تعرفنا فيه بالتفصيل على بحث عن بنية الحاسب وتناولنا كل المعلومات التي تخص الفكرة الأصلية التي يعمل بها الحاسوب.
ومن خلال موقع طور نفسك نرشح لك قراءة هذا المقال أيضا: كيف أحصل على المركز الأول في الدراسة