شرح الميد · أساسيات الحاسوب والبيانات

هدف الدرس

بعد إنهاء الدرس تستطيع تفسير دورة البيانات داخل الحاسوب، والتمييز بين العتاد والبرمجيات، ووصف عمل المعالج والذاكرة، وتصنيف أجهزة الإدخال والإخراج والتخزين.

الفهرس

• البيانات والمعلومات ووحدات القياس
• العتاد والبرمجيات
• دورة الإدخال والمعالجة والإخراج والتخزين
• المعالج والذاكرة الرئيسة
• التخزين الثانوي
• أنواع الحواسيب وخصائصها

البيانات والمعلومات ووحدات القياس

البيانات حقائق خام مثل رقم أو اسم أو تاريخ. عندما يعالجها الحاسوب ويرتبها في سياق تصبح معلومات يمكن الاستفادة منها. الحاسوب جهاز إلكتروني قابل للبرمجة: يستقبل البيانات، وينفذ عليها تعليمات، ثم يعرض النتائج أو يحفظها.

يمثل الحاسوب البيانات بالبت bit، وهو أصغر وحدة وله حالتان: 0 أو 1. تتكون البايت byte من 8 بتات. ثم تتدرج السعات إلى كيلوبايت وميغابايت وغيغابايت؛ والمغزى هو أن كل مستوى يمثل كمية أكبر من البيانات، لا نوعًا مختلفًا منها.

ورد في أسئلة السنوات: فرّق بين البت والبايت، واربط عدد المحارف بعدد البايتات عندما يمثل كل محرف ببايت واحد.

العتاد والبرمجيات

العتاد Hardware هو الأجزاء المادية التي يمكن لمسها، مثل لوحة المفاتيح والشاشة ووحدة النظام. أما البرمجيات Software فهي التعليمات والبرامج التي تجعل العتاد يؤدي مهمة.

يعتمد التطبيق على نظام التشغيل للوصول إلى الشاشة والملفات والذاكرة. لذلك لا يكفي وجود العتاد وحده، ولا تنفذ البرمجيات عملها من دون عتاد.

تذكّر أن الأشياء المادية المتصلة بالحاسوب عتاد، والبرنامج الذي ينفذ مهمة للمستخدم تطبيق، ونظام التشغيل من برمجيات النظام.

دورة الإدخال والمعالجة والإخراج والتخزين

تبدأ الدورة ببيانات تدخل عبر جهاز إدخال، ثم يعالجها المعالج وفق برنامج، فتظهر النتيجة عبر جهاز إخراج، ويمكن حفظ البيانات أو النتيجة في وسيط تخزين.

1. الإدخال: لوحة المفاتيح، الفأرة، شاشة اللمس، الميكروفون، الماسح.
2. المعالجة: تنفذ داخل وحدة المعالجة المركزية.
3. الإخراج: الشاشة، الطابعة، السماعات، جهاز العرض، والراسم Plotter.
4. التخزين: حفظ الملفات لاستعادتها لاحقًا.

بعض الأجهزة تجمع أكثر من اتجاه؛ فشاشة اللمس تعرض المعلومات وتستقبل اللمس. لذلك يعتمد التصنيف على الوظيفة المستخدمة في السؤال.

مهم · متكرر في أسئلة السنوات: الفأرة وشاشة اللمس وكرة التتبع أجهزة تأشير، بينما الميكروفون جهاز إدخال صوتي.

ورد في أسئلة السنوات: أجهزة الإخراج تحول النتيجة إلى صورة أو صوت أو نسخة مطبوعة يمكن للإنسان قراءتها، ويستخدم الراسم للرسوم والخرائط الدقيقة.

المعالج والذاكرة الرئيسة

تتكون وحدة المعالجة المركزية CPU من وحدات تتعاون في تنفيذ التعليمات:

• وحدة التحكم CU تنظم عمل المكونات، وتجلب التعليمة، وتوجه تنفيذها.
• وحدة الحساب والمنطق ALU تنفذ العمليات الحسابية والمقارنات المنطقية.
• المسجلات Registers تحفظ قيمًا وتعليمات صغيرة بسرعة أثناء التنفيذ.

تخزن RAM البرامج والبيانات المستخدمة حاليًا، وهي متطايرة؛ يفقد محتواها عند انقطاع الطاقة. أما ROM فتحتفظ بتعليمات ثابتة ولا تستخدم مساحة عمل مؤقتة بالطريقة نفسها.

مهم · متكرر في أسئلة السنوات: وحدة التحكم تنسق التنفيذ، وALU تنفذ الحساب والمنطق، وتحمّل البيانات التي يحتاجها المعالج إلى RAM.

التخزين الثانوي

يحفظ التخزين الثانوي الملفات والبرامج مدة طويلة. من أمثلته القرص الصلب والقرص المرن والأقراص الضوئية مثل CD وDVD ووسائط الفلاش.

مهم · متكرر في أسئلة السنوات: القرص المرن والقرص الضوئي وDVD والقرص الصلب أمثلة على التخزين الثانوي، لا الذاكرة الرئيسة.

أنواع الحواسيب وخصائصها

تصنف الحواسيب بحسب الحجم والقدرة وعدد المستخدمين. الحاسوب الشخصي أو الميكروكمبيوتر يخدم مستخدمًا فرديًا غالبًا، ومنه المكتبي والمحمول. وتخدم الحواسيب المركزية والمؤسساتية عددًا أكبر، بينما تستخدم الحواسيب الفائقة في مسائل بحثية وحسابية شديدة التعقيد.

عند مقارنة جهازين لا يكفي اسم الفئة؛ ينظر إلى سرعة المعالج، وسعة RAM، وسعة التخزين، والبرمجيات المطلوبة. السرعة والدقة وسعة التخزين والقدرة على تكرار العمل من خصائص الحاسوب، لكن صحة النتيجة تعتمد أيضًا على صحة البيانات والتعليمات.

ورد في أسئلة السنوات: الميكروكمبيوتر هو الفئة الأكثر شيوعًا للاستخدام الشخصي، بينما توظف الحواسيب الفائقة في البحث والحسابات الضخمة.

الخلاصة

خلاصة الدرس: يحول الحاسوب البيانات إلى معلومات عبر الإدخال والمعالجة والإخراج والتخزين. العتاد هو المكونات المادية، والبرمجيات هي التعليمات. ينفذ CPU العمل باستخدام CU وALU والمسجلات، وتخدم RAM العمل المؤقت، بينما تحفظ الأقراص ووسائط الفلاش البيانات في التخزين الثانوي.