مقدمة فى برامج الحاسب الالى

دورة: مقدمة عن الحاسب الآلى وشبكة الإنترنت
درس(2) :الحاسب الآلى ومكوناته

(كتب - برمجيات - دورات)

الأسبوع الأول :

الحلقة التدريبية رقم(2) : المكونات المادية للحاسب الآلى(Hardware)

هدف الحلقة : في نهاية الحلقة يكون الطالب قادرًا على تحديد المكونات المادية للحاسب الآلي ووظيفة كل منها .

موضوعات الحلقة :

وحدات الإدخال INPUT UNIT .

وحدة المعالجة Processing & Control Unit .

الذاكــرة الرئيــسـيـة Main Storage Unit .

وحدات التخزين الثانوية Secendary Storage Unit .

وحدات الإخراج Output Unit .



1 - وحدات الإدخال :(Input Unit)

نظرًا لانتشار استخدام الحاسبات تنوعت أجهزة إدخال البيانات فهي حلقة الاتصال بين الحاسب والمستفيد، حيث يتم إدخال البيانات التي يتم تحويلها إلى رموز ليستطيع الحاسب التعامل معها . سنتعرض في هذه الفقرة للوحدات الأكثر استخداماّ .

(1)

لوحة المفاتيح Keyboard (2)

الفأرةMouse (3)

قارىء الحروف البصرى
"Optical Character Reader "OCR
(4)

الماسح الضوئى
Optical Scanner (5)

الميكروفون (6)

قارئ حروف الحبرالممغنط
"Magnetic Ink Character Reader"MICR
(7)

أجهزةقراءةالبطاقات الممغنطة
Reading Magnetic Cards (

المجسات Sensors (9)

عصا اللعب بأشكالها المختلفة Joystick
(10)

شاشة اللمس
Touch Screen (11)

القلم الضوئى
Light Pen (12)

لوحة المفاتيح الموسيقية
Musical Keyboard

1 - لوحة المفاتيح :Keyboard

لوحة المفاتيح التي تعمل عليها الآن تتكون من ثلاثة أقسام :

القسم الاول :

مفاتيح رئيسية Main Key`s هىالحروف الأجنبية والعربية وهي تشابه الآلة الكاتبة وبها أيضًا الأرقام ومسطرة المسافات . كما يحتوي هذا القسم على بعض المفاتيح الخاصة مثل مفتاح (Enter , Tab , CAPS LOCK) يتم الضغط عليها مصاحبة لمفاتيح أخرى لتأدية وظائف معينة ، مثل مفتاح ALT ,SHIFT .

القسم الثاني :

مفاتيح الارقام Numeric Key`s هى للأرقام والعلامات الحسابية وبعض المفاتيح الخاصة وهو عادة في الجانب الأيمن من لوحة المفاتيح . وهو يسهل كتابة الأرقام .

القسم الثالث :

مفاتيح الوظائف Function Key`s هى لمفاتيح الوظائف ويرمز لها بالرمز F .وتعتمد وظيفة كل منها على البرنامج الذي تعمل به . حاولت الشركات المنتجة للبرامج توحيد وظيفة هذه المفاتيح بالقدر المستطاع فنلاحظ دائما أن مفتاح F1 دائماّ لاستدعاء شاشة المساعدة .

2 - الفأرة : Mouse

عبارة عن وحدة صغيرة ، في حجم قبضة اليد ، يتم تحريكها على لوحة مسطحة ، أو في حالة حاسبات المفكرة تكون مدمجة في لوحة المفاتيح وتستخدم الفأرة فى تحريك المؤشر Cursor على الشاشة ويتم ذلك بتحرك كرة دوارة أسفل الفأرة ( انظر الىالفأرة التى تعمل عليها ) وللفأرة ثلاثة أزرار أو اثنين يستخدم الأيسر في معظم الحالات لكن الزر الأيمن والأوسط لهم وظائف خاصة ، فالنقر على الزر الأيمن يؤدي إلى انسدال قائمة مختصرة في بعض التطبيقات . واستخدام الفأرة يسهل العمل على الحاسب بسهولة وسرعة للوصول إلى المكان المطلوب أو للمرونة التي توفرها في التعامل مع قوائم اختيارات البرامج .

3 - قارئ الحروف البصري : (Optical Character Reader (OCR

يستطيع قارئ الحروف التعرف على الحروف المكتوبة بواسطة الآلة الكاتبة أو بخط اليد والاستخدام الشائع له حاليًا في المحلات التجارية حيث يستطيع قراءة رموز الأصناف Bar Code المثبتة على المنتجات المباعة لاستخراج فاتورة البيع . ورمز الصنف هو مجموعة من الخطوط الرأسية المختلفة السمك وتعبر عن رمز المنتج العالمي Universal Product Code UPC .

4 - الماسح الضوئي : Optical Scanner

يستخدم الماسح الضوئي كوسيلة لإدخال صورة صفحة كاملة ملونة إلى الحاسب وحفظها .

يمكن أن تحتوي الصفحة على رسم ،أو شعار شركة (Logo) ويتم تمرير Optical Scanner على الورقة التى تحمل الصورة ومن ثم تنقل الى الحاسب الآلى كصوره تستخدم بعد ذلك فىأى صفحة أخرى . يتوفر الماسح الضوئي في الأسواق في عدة أنواع فيأخذ شكل يد تمرر على الصفحة لإدخالها إلى الحاسب أو في شكل آلة التصوير الصغيرة حيث يتم وضع الصفحة بها وتلتقط صورة الصفحة بنفس تقنيات التصوير ويتم إدخالها إلى الحاسب .

5 - الميكروفون

ظهرت في الأسواق برامج التعرف على الصوت Voice Recognition وقد ساعد تطورها على استخدام الصوت كأحد مدخلات الحاسب ، فبواسطة هذه البرامج يمكن استقبال الأصوات وتحليلها والتعرف على محتواها لتنفيذ أمر معين . تستخدم حاليًا بعض البنوك العالمية الصوت كمميز للعملاء ، فلا تسمح للعميل بالتعامل مع البنك إلا بعد إدخال صوته للعبارة المتفق عليها.

6 - قارئ حروف الحبر الممغنط
:(Magnetic Ink Character Reader (MICR

يستخدم هذا الجهاز بشكل شائع في البنوك وذلك للتدقيق على الشيكات ، حيث يتم طباعة رقم البنك ورقم حساب العميل على الشيك بنوع من الحبر الممغنط ويقوم هذا الجهاز بقراءة هذه البيانات للتأكد من صحة الشيك .

7 - أجهزة قراءة البطاقات الممغنطة: Reading Magnetic Cards

تستخدم هذه الأجهزة في آلات صرف النقود خارج البنوك والمنتشرة في كل مكان ، حيث يقوم الجهاز بقراءة رقم الحساب الممغنط على البطاقة ويسمح للعميل بالتعامل مع حسابه . كما تستخدم هذه الأجهزة في محطات مترو الأنفاق بالقاهرة حيث يدقق على تذكرة الراكب ولا يسمح له بالخروج إلا بعد التأكد من صحتها .

8 - المجسات : Sensors

تستخدم هذه الأجهزة عند استخدام الحاسب الآلي في الأغراض الصناعية للتحكم في عمل مصنع أو جزء منه فمثلاً عند استخدام الحاسب الآلي للتحكم في عمل فرن لصهر المعادن ، تركب هذه المجسات عند أجزاء مختلفة من الفرن لقياس درجة الحرارة والضغط ومستوى المعدن ويتم تحويل هذه القيم إلى بيانات تدخل إلى الحاسب الذي يقوم بتحليلها ثم اتخاذ قرار للتحكم في فتح صمام لزيادة أو إنقاص كمية الوقود المتدفقة إلى الفرن .

9 -عصا اللعب بأشكالها المتنوعة : Joystick

وتستخدم هذه الأجهزة مع الحاسبات التي توفر الألعاب للأطفال فيمكن بواسطتها أن يتحكم الطفل في أماكن الرسومات المعروضة أمامه على الشاشة . فيستطيع أن يطلق صاروخًا أو يحرك لاعب كرة قدم ليسدد هدفًا في الشبكة .

10 -شاشة اللمس : Touch Screen

أدى ظهور هذا النوع من الشاشات إلى انتشار استخدام الحاسب كأداة تعليمية للأطفال ، فالطفل في السن الصغير يصعب عليه استخدام لوحة المفاتيح أو الفأرة ، يتفاعل الطفل مع الدرس أو اللعبة بأن يؤشر على الشاشة بإصبعه لإدخال أو اختيار الإجابة الصحيحة .

سوف تزداد وتتنوع أجهزة الإدخال إلى الحاسب دائمًا مع التوسع المستمر في استخدام الحاسب .

11 - القلم الضوئى : Light Pen

عبارة عن جهاز كهروضوئى يتصل بالشاشة . ويستخدم على نطاق واسع فى مجال التصميمات الهندسية وينقل المعلومات عن طريق ملامسة الشاشة .

12 - لوحة المفاتيح الموسيقية : Musical Keyboard

وظيفتها ادخال النغمات الموسيقية والتى يستطيع الحاسب ان يسجلها ويعيدهااو يقوم باعادة صياغتها وفقا لبرمجيات التطبيقات الخاصة بها.


لأعلى الحلقة



وحدة المعالجة : (المعالج Processor )

تنقسم وحدة المعالجة إلى وحدة الحساب والمنطق ووحدة التحكم .

وحدة الحساب والمنطق ( ALU )

كما يوضح الاسم تقوم وحدة الحساب والمنطق بالعمليات الحسابية والمنطقية التي يقوم بها الحاسب . فهي تتكون من دوائر منطقية ( Logic circuits ) ومسجلات ( registers ) . فتقوم هذه الدوائر بعد جلب البيانات من الذاكرة الرئيسية إلى المسجلات بلعمليات الحسابية(+،-،*،/)او المنطقية ، حيث تخزن النتائج بالمسجلات وذلك قبل تخزينها في الذاكرة الرئيسية مرة أخرى . تنفذ وحدة الحساب والمنطق ملايين من العمليات الحسابية في الثانية الواحدة .

وحدة التحكم ( contol unit )

تقوم هذه الوحدة بالتحكم والاشراف على تنظيم عمل الوحدات المختلفة فهي تتكون من مجموعة من الدوائر الإلكترونية التي تجلب تعليمات البرنامج الذي يقوم الحاسب بتنفيذه وتفسرها وترسل الإشارات الكهربية اللازمة لتشغيل أجزاء الحاسب الآلي المعنية بتنفيذ التعليمة . وتكرر ذلك لبقية تعليمات البرنامج .

تقاس سرعة المعالج بملايين الذبذبات في الثانية الميجاهيرتز MGHz وهي تمثل معيار رئيسي للمقارنة والتفضيل بين الحاسبات ومن امثلة هذة المعالجات(386-486-pentium-pentiumII-PentiumIII )تنوعت سرعاتها حتى وصلت سرعة الحاسبات المتوفرة في الأسواق حتى إعداد هذه المادة إلى 650 ميجاهيرتز
لزيادة القدرة الحسابية يتم تركيب معالج حسابي إضافي يسمى Math Coprocessor .





3 - الذاكرة الرئيسية Main Memory

تنقسم الذاكرة التي يحتاجها الحاسب إلى عدة أنواع :

1 -ذاكرة الوصول العشوائي :(Random Access Memory (RAM .

2 -ذاكرة القراءة فقط :(Read Only Memory (ROM .

3-1 ذاكرة الوصول العشوائي :(Random Access Memory (RAM

سميت بهذا الاسم لان النظام يستطيع عشوائيا اختيار أى موقع تخزين لكتابة أو قراءة بيانات عنه بطريقة عشوائية وهذه الذاكرة مخصصة للمستخدم لذلك فهى قابلة للقراءة منها أو الكتابة عليها أو حذف محتوياتها .ووظيفة ذاكرة الوصول العشوائي هي تخزين البيانات المدخلة إلى الحاسب والبيانات المرحلية والنتائج النهائية وكذلك أوامر البرنامج الجاري تنفيذه على الحاسب . تنقسم الذاكرة إلى خلايا Memory cell يحمل كل منها عنوان معين Memory Address وذلك لتحديد أماكن البيانات وتسهيل عملية الوصول المباشر إليها . تخزن بالخلية بايت واحدة (8 بت) أو حرف واحد . يستخدم المصطلح "كلمة Word " للتعامل مع مجموعة من الخلايا ( 2 أو 4 ) .

من خصائص ذاكرة RAM أنها تفقد محتواها بعد فصل التيار الكهربائي عن الجهاز لذا يلزم دائما نقل البيانات بعد تشغيلها الى وسط تخزين ثانوى مثل الاقراص Disks أو وحدة تخزين صلبة Hard Disks .

تحدد سعة الذاكرة الرئيسية بعدد البايت التي تحتويها والبايت مكونة من 8 بيت وتجمع كل 2 بايت أو 4 بايت يطلق عليها كلمة Word ووصلت سعة ذاكرة الوصول العشوائي في الحاسبات المتوفرة في الأسواق إلى 128 مليون بايت MegaBytes .

وبما أن البرنامج المطلوب تشغيله يكون موجودًا بالذاكرة RAM أثناء عمله ، لذلك نجد أن بعض البرامج لا تستطيع العمل إلا عند توفر قدر كاف من الذاكرة أ و تعطي الرسالة Not enough memory .

ويمكن زيادة حجم الذاكرة RAM في الحاسب الشخصي بإضافة رقائق Memory Chips إلى اللوحة الأم Mother Board الخاصة بالحاسب .

الذاكرة المؤقتة :Cache Memory

وهي ذاكرة ذات سرعات عالية تزيد من سرعة وكفاءة التعامل مع ذاكرة الوصول العشوائي . فهي وسيط بين الذاكرة RAM وبقية وحدات الحاسب . وصلت الذاكرة المؤقتة بالحاسبات المتوفرة في الأسواق حتى إعداد هذه المادة إلى 512 كيلوبايت .

3-2 ذاكرة القراءة فقط :(Read Only Memory ( ROM

هي ذاكرة بالحاسب يخزن بها البرامج اللازمة لتشغيل الحاسب عند بدء عمله . يتم التخزين في هذا النوع من الذاكرة عند تصنيعها وبذلك نجد أنها قابلة للقراءة فقط وغير قابلة لتعديل محتوياتها أو الكتابة بها ولا تفقد هذه الذاكرة محتوياتها عند انقطاع التيار الكهربائى .


لأعلى الصفحة



4 -وحدات التخزين الثانوية (المساعدة ) Auxiliary Storage .

تستخدم هذه الوحدات في الحاسبات لحفظ البيانات والبرامج بصورة دائمة للرجوع إليها عند الحاجة . ويرجع ذلك لأن تكلفتها المادية أقل من تكلفة الذاكرة الرئيسية . ولذلك تستخدم كذاكرة ثانوية أو كذاكرة مساعدة للذاكرة الرئيسية . وتصنف وحدات التخزين الثانوية إلى:


4-1 وحدات التخزين الثانوية ذات الوصول العشوائي .

تعتبر الأقراص DisK وسائط المستخدمة لتخزين البيانات في وحدات التخزين ذات الوصول العشوائي . تعتبر الأقراص المغناطيسية من أنواع الوسائط الأقل تكلفة كما ظهرت الأقراص المدمجة CD ذات السعة التخزينية الكبيرة والتي تستخدم في تخزين البرامج .

تعتمد تقنية التخزين على الأقراص المغناطيسية على نفس الطرق المستخدمة للتسجيل على أشرطة الكاسيت أو الفيديو . حيث يتم مغنطة طبقة رقيقة من مادة قابلة للمغنطة ، وهي مادة أكسيد الحديد ، حيث تغطي طبقة أكسيد الحديد مادة أكثر صلابة من أجل تدعيمها . عادة تكون هذه المادة من البلاستيك المرن لأشرطة التسجيل والأقراص المرنة أو من أسطح صلبة من الألومنيوم في حالة الأقراص الصلبة .

ويتم التسجيل على الأقراص المغناطيسية في سلسلة من الدوائر المتحدة المركز . تسمى هذه الدوائر مسارات Tracks ، كما يقسم المسار الواحد إلى قطاعات Sector . للوصول للبيانات تعرف القطاعات بأرقام بدءًا من الرقم 1 ، وتعرف المسارات بدءًا من الرقم صفر وهو المسار الخارجي .

التقسيم الداخلي للأقراص الممغنطة

القرص الصغير : Diskette
3,5 بوصة هو من أقل وحدات التخزين الثانوية تكلفة وتصل سعته التخزينية إلى 2.88 ميجابايت . وهو غير ثابت على الحاسب حيث يمكن وضع أقراص مختلفة في مشغل لأقراص المرنة لقراءة محتواها أو للتخزين عليها .

القرص الصلب : Hard disk
هو ثابت بالجهاز : وهو مكون من مجموعة من الاسطوانات المثبتة في محور واحد ومغطاة بغلاف محكم ، ويتم التخزين على سطحي الاسطوانات . ويتم التعامل مع القرص الصلب عن طريق مجموعة رؤوس للقراءة والكتابة كل رأس يتعامل مع سطح من الأسطح الممغنطة.

للقراءة أو الكتابة على الأقراص الممغنطة فقط يتم تحديد رقم القطاع والمسار المطلوب التعامل معه وأثناء دوران القرص تتحرك الذراع التي تحمل رأس القراءة والكتابة في اتجاه نصف القطر حتى تصل إلى الدائرة أو المسار المطلوب ، ثم ينتظر إلى أن يصل رأس القراءة والكتابة إلى القطاع المطلوب وتبدأ عملية القراءة أو الكتابة . في حالة القرص الصلب ، أيضًا يجب تحديد رقم السطح لتحديد الرأس الذي سيقوم بعملية القراءة أو الكتابة وتصل سعتها التخزينية الى 9.5 جيجا بايت .

الاسطوانة المدمجة : Compact Disk
CD ROMذات سعة تخزينية تزيد عن 600 ميجا بايت تستخدم لتخزين البرامج وتعتمد على استخدام أشعة الليزر في الكتابة على الأقراص . حيث يقوم شعاع الليزر بصهر أو حرق أماكن محددة على سطح طبقة رقيقة جدًا من مادة حساسة وتخزن بالمناطق التي تم حرقها الرقم 1 والمساحات التي لم تحرق الرقم 0 . ويستخدم هذا النوع من وسائط التخزين لمرة واحدة وتستخدم بعد ذلك للقراءة فقط ومن هنا جاءت التسمية Compact Disk Read Only Memory - CD ROM .والان توجد انواع اخرى قابلة لاعادة التسجيل مرة اخرى وتتميز هذه الاسطوانة بسعة تخزين عالية وسرعة كبيرة لقراءة البيانات وظهرت حديثا اسطوانات فائقة القدرة تسمى DVD وهىذات سعة تخزينية هائلة تقترب من 4.7 جيجا بايت .

4-2 وحدات التخزين ذات الوصول المتسلسل
Memory Unit With Serial Access

تستخدم الأشرطة الممغنطة كوسط لتخزين البيانات في هذه الوحدات . وتستخدم لعمل نسخ احتياطية من البيانات حتى يمكن استرجاعها في حالة حدوث أعطال بالجهاز .
لأعلى الصفحة
5-وحدات الإخراج : Output Units

الشاشة Monitor
الطابعة printer
الراسم plotter
السماعات

تقوم وحدات الإخراج بتجهيز البيانات التي تم معالجتها بواسطة الحاسب لإظهارها في شكل يمكن الاستفادة منه . سنقدم فيما يلي أشهر وحدات الإخراج الشائعة الاستخدام .

5-1 الشاشة : Monitor

تعتبر شاشة العرض من المكونات الأساسية للحاسب . فهي التي تقوم بإظهار ما يدخل إلى الحاسب بواسطة لوحة المفاتيح مما يتيح الفرصة لمراجعته وتعديله قبل استخدامه أو تخزينه . كما تعرض الشاشة نتائج المعالجة التي تمت على البيانات ، فتظهر رسم بياني أو رسم هندسي أو تقرير مكتوب .

تعرض الشاشة 25 سطر و80 عمود من البيانات الحرفية .

يصاحب الشاشة بطاقة موائمة : Display Adapter أو كارت الشاشة وهو يقوم بتحويل البيانات الرقمية إلى إشارات كهربية مناظرة يستفاد منها في العرض على الشاشة . تحدد عدد النقاط Pixel التي يمكن رسمها على الشاشة درجة الوضوح Resolution ، مع زيادة عدد النقاط تزيد دقة الرسم ودرجة وضوحه . بدأ ظهور شاشات العرض الملونة بظهور بطاقة الموائمة Color Graphic Adapter , CGA وكانت تعرض رسومات بها 16 لون .

تتوفر في الأسواق حاليًا شاشات العرض الملونة

Super Video Graphic Adapter , SVGA

حيث يصل عدد نقاط الرسم على الشاشة إلى 1024 * 1024 و عدد الألوان إلي ما يزيد عن 1000 لون وتطورت هذة الشاشات لتعرض عدد هائل من الالوان ولتقترب من شاشات التليفزيون وتسمى بشاشات الالوان الحقيقية .

5-2 الطابعة: Printer

الطابعة هي وحدة الإخراج المستخدمة للحصول على نسخة مطبوعة من مخرجات الحاسب . وأنواع الطابعات الأكثر استخدامًا هي طابعات المصفوفة Dot Matrix والطابعة نفاثة الحبر Ink Jet وطابعة الليزر Lazer . يقارن الجدول التالي بين الطابعات الثلاث .


الخاصية الطابعة
طابعة المصفوفة
الطابعة نفاثة الحبر
الليزر

التكلفة
قليلة
متوسطة
عالية

جودة الطباعة
متوسطة
جيدة
ممتازة

الورق المستخدم
ورق متصل أو منفصل
ورق منفصل
ورق منفصل

درجة الإزعاج
مزعجة
غير مزعجة
غير مزعجة

أسلوب الطباعة
رأس طباعة يتم الطرق عليها لطباعة الحروف
تنفث الحبر وفقاً لشكل الحروف
طباعة باستخدام تقنيات التصوير

الطباعة
حرف حرف
حرف حرف
صفحة كاملة





5-3 الراسم : Plotter

يمكن طباعة الصور باستخدام الطابعات ، مما قد يؤثر على جودة الصورة ولكن يمكن الحصول على رسومات دقيقة بواسطة الراسم . وتستخدم الراسمات إما مجموعة من الأقلام الملونة أو عن طريق نفث الحبر الملون Color Ink Jet . ويمكن تصنيف الراسمات إلى نوعين :

الراسم المسطح : Flat bed وتوضع به الورقة على سطح الجهاز وتتحرك الأقلام في اتجاهين على سطح الورقة لتنتج الرسم المطلوب .

راسم الاسطوانة Drum وبه تلف أوراق الرسم على اسطوانة تدور بسرعة ثابتة وتتحرك الأقلام في اتجاه واحد أمام الورقة لإعداد الرسم .

5-4 : السماعات

تستخدم السماعات كوحدة إخراج في الحاسبات التي تعمل عليها تطبيقات تتعامل مع الأصوات ، في عديد من البرامج منها البرامج التعليمية ….





ملخص الدرس

عرضنا في هذا الدرس المكونات المادية للحاسب الآلي وذكرنا أكثرها استخدامًا . فتحدثنا عن وحدات الإدخال مثل لوحة المفاتيح والفأرة والماسح الضوئي وغيرها من الأجهزة . كما ذكرنا وظيفة ومكونات وحدة المعالجة والذاكرة الرئيسية وأنوعها ووحدات التخزين الثانوية وأكثرها انتشارًا وكذلك وحدات الإخراج المستخدمة في الحاسبات الحديثة .




(يلا يا مهندسين اقرا وافهم)


من طرف المدير