لخّصلي

أولا: مقدمة عامة لو نظرنا إلى طريقة تصرف الإنسان في شتى المواقف، لوجدنا أنها على النحو الآتي:

1. تلقي المعطيات أو البيانات (Data)
2. معالجة تلك المعطيات أو البيانات (Data Processing) نتائج عملية المعالجة قد تكون صحيحة أو خاطئة وهذا يعتمد بصورة أساسية على صحة البيانات وصحة التحليل. قدرة الإنسان على تذكر البيانات السابقة وتحليل المسائل المعقدة محدودة جدا، فمثلا:
3. تلك القدرة المحدودة للإنسان دفعته للبحث عن عنصر فيزيائي يستعين به للتخزين والتحليل للحصول على النتائج بأكبر سرعة ممكنة. هذا العنصر الفيزيائي هو الحاسوب. مبدأ عمل الحاسوب (الموضح بالشكل 1)، شبيه إلى حد كبير بطريقة تفكير الإنسان المذكورة سابقا. إذ يبدأ بعملية الإدخال للبيانات، تلك البيانات تخضع لعملية معالجة بصورة تكرارية مدعومة بتغذية راجعة (Feedback) إلى أن تصل إلى النتائج المطلوبة. وللحاسوب طريقة أخرى لإدخال البيانات وتحليلها. فإنه من الضروري إيجاد طريقة مناسبة تمكن الإنسان والحاسوب من التفاهم والتعامل مع بعضهما البعض. بمعنى آخر، والذي بدوره يقوم بتحويل وترجمة النتيجة التي حصل عليها إلى الشكل الذي يلائم الإنسان. بناء على ما سبق، يمكن تعريف الحاسوب كالآتي: مجموعة من المكونات الفيزيائية (Hardware) والمكونات البرمجية (Software)، يتلقى الحاسوب البيانات (Data) والتي تكون على صورة إشارات كهربائية مرتفعة أو منخفضة ممثلة بالرقم 1 أو 0. تعالج المكونات الفيزيائية هذه الإشارات بسرعة هائلة تبعا لأوامر وتعليمات في برنامج (Program) مخزن في ذاكرة الحاسوب، حيث يتم تنفيذ هذه الأوامر بدقة متناهية، ويعطي نتائج تنفيذ تلك الأوامر والتي يمكن تخزينها بصورة مؤقتة أو دائمة، ليتم استرجاعها إن دعت الحاجة لذلك. ثانيا: مكونات الحاسوب تبعا لتعريف فون نيومان لهيكلية الحاسوب، العناصر الفيزيائية المكونة لجهاز الحاسوب هي كالآتي:
4. وحدات الإدخال والإخراج (Input / Output Units)
5. وحدة المعالجة المركزية (Central Processing Unit)
6. وحدة الذاكرة (Memory Unit) المكونات الأساسية لجهاز الحاسوب (المذكورة أعلاه) متصلة مع بعضها البعض بواسطة خطوط تسمى خطوط النقل (Buses). هذه الخطوط تصنف إلى ثلاثة أنواع كالآتي:
7. خطوط نقل البيانات (Data Buses): والتي تستخدم لنقل البيانات بين مكونات الحاسوب المختلفة. 2. خطوط نقل العناوين (Address Buses): والتي تستخدم لنقل عناوين المواقع التخزينية في الذاكرة والتي سوف يتم التعامل معها من خلال القراءة منها أو الكتابة عليها. 3. خطوط التحكم (Control Lines): والتي تستخدم لنقل إشارات التحكم من وحدة المعالجة المركزية إلى الذاكرة، وحدات الإدخال (Input Units): الماسح الضوئي (Scanner)، الميكروفون (Microphone)، المودم (Modem)، عصا الألعاب (Joystick)، الشاشات (Monitors)، أجهزة الرسم (Plotters)، المودم (Modem)، والسماعات (Speakers). الشكل 3: العالم الرياضي فون نيومان مع حاسبه بعد تطويره ثالثا: وحدة المعالجة المركزية CPU (Central Processing Unit) ففيها يتم تنفيذ الأوامر الصادرة عن البرامج المحملة في الذاكرة الرئيسية. وتشكل خطوط النقل (Buses) وسيلة الاتصال بين الوحدات الثلاثة المكونة لوحدة المعالجة المركزية وبين مكونات الحاسوب الأخرى أيضا. مكونات وحدة المعالجة المركزية (الشكل 4):

الحاسوب ومكوناته
 
أولا: مقدمة عامة
لو نظرنا إلى طريقة تصرف الإنسان في شتى المواقف، لوجدنا أنها على النحو الآتي:
 

1. تلقي المعطيات أو البيانات (Data)


2. معالجة تلك المعطيات أو البيانات (Data Processing)


3. اتخاذ القرارات المناسبة بعد الحصول على نتائج المعالجة (Results)
    
   نتائج عملية المعالجة قد تكون صحيحة أو خاطئة وهذا يعتمد بصورة أساسية على صحة البيانات وصحة التحليل.
   بشكل عام، قدرة الإنسان على تذكر البيانات السابقة وتحليل المسائل المعقدة محدودة جدا، فمثلا:
   ● يصعب على المدرس أن يتذكر أسماء جميع الطلاب والطالبات الذين يدرسهم.
   ● يصعب على المحاسب أن يقوم بالعملية الحسابية الآتية في وقت قصير:
   1623.552+54/8/8-13
   تلك القدرة المحدودة للإنسان دفعته للبحث عن عنصر فيزيائي يستعين به للتخزين والتحليل للحصول على النتائج بأكبر سرعة ممكنة. هذا العنصر الفيزيائي هو الحاسوب.
   مبدأ عمل الحاسوب (الموضح بالشكل 1)، شبيه إلى حد كبير بطريقة تفكير الإنسان المذكورة سابقا. إذ يبدأ بعملية الإدخال للبيانات، تلك البيانات تخضع لعملية معالجة بصورة تكرارية مدعومة بتغذية راجعة (Feedback) إلى أن تصل إلى النتائج المطلوبة.
   للإنسان لغة يتعامل بها وطريقة يحلل من خلالها. وللحاسوب طريقة أخرى لإدخال البيانات وتحليلها. لذلك، فإنه من الضروري إيجاد طريقة مناسبة تمكن الإنسان والحاسوب من التفاهم والتعامل مع بعضهما البعض. بمعنى آخر، يقوم الإنسان بتجهيز البيانات بشكل ملائم لإدخالها إلى الحاسوب، والذي بدوره يقوم بتحويل وترجمة النتيجة التي حصل عليها إلى الشكل الذي يلائم الإنسان.
   بناء على ما سبق، يمكن تعريف الحاسوب كالآتي:
   مجموعة من المكونات الفيزيائية (Hardware) والمكونات البرمجية (Software)، يتلقى الحاسوب البيانات (Data) والتي تكون على صورة إشارات كهربائية مرتفعة أو منخفضة ممثلة بالرقم 1 أو 0. تعالج المكونات الفيزيائية هذه الإشارات بسرعة هائلة تبعا لأوامر وتعليمات في برنامج (Program) مخزن في ذاكرة الحاسوب، حيث يتم تنفيذ هذه الأوامر بدقة متناهية، ويعطي نتائج تنفيذ تلك الأوامر والتي يمكن تخزينها بصورة مؤقتة أو دائمة، ليتم استرجاعها إن دعت الحاجة لذلك.
    
    
   
    
    
    
    
    
   ثانيا: مكونات الحاسوب
   تبعا لتعريف فون نيومان لهيكلية الحاسوب، العناصر الفيزيائية المكونة لجهاز الحاسوب هي كالآتي:


4. وحدات الإدخال والإخراج (Input / Output Units)


5. وحدة المعالجة المركزية (Central Processing Unit)


6. وحدة الذاكرة (Memory Unit)
    
   
    
   المكونات الأساسية لجهاز الحاسوب (المذكورة أعلاه) متصلة مع بعضها البعض بواسطة خطوط تسمى خطوط النقل (Buses). هذه الخطوط تصنف إلى ثلاثة أنواع كالآتي:


7. خطوط نقل البيانات (Data Buses): والتي تستخدم لنقل البيانات بين مكونات الحاسوب المختلفة.


8. خطوط نقل العناوين (Address Buses): والتي تستخدم لنقل عناوين المواقع التخزينية في الذاكرة والتي سوف يتم التعامل معها من خلال القراءة منها أو الكتابة عليها.


9. خطوط التحكم (Control Lines): والتي تستخدم لنقل إشارات التحكم من وحدة المعالجة المركزية إلى الذاكرة، وهذه الإشارات تكون إما إشارة تحكم (قراءة) من الذاكرة أو إشارة تحكم (كتابة) على الذاكرة.
    
   وحدات الإدخال (Input Units):
   تمكننا وحدات الإدخال من إدخال البيانات التي سوف تتم معالجتها إضافة إلى إدخال البرامج (Programs) التي نريد من الحاسوب أن يطبقها على تلك البيانات للحصول على النتائج المطلوبة.
   من الأمثلة على وحدات الإدخال: لوحة المفاتيح (Keyboard)، الفأرة (Mouse)، الماسح الضوئي (Scanner)، الميكروفون (Microphone)، المودم (Modem)، عصا الألعاب (Joystick)، والكاميرا الرقمية (Digital Camera).
    
   وحدات الإخراج (Output Units):
   تمكننا وحدات الإخراج من قراءة نتائج عملية المعالجة بصورة طبيعية. ومن الأمثلة على وحدات الإخراج: الطابعة (Printer)، الشاشات (Monitors)، أجهزة الرسم (Plotters)، المودم (Modem)، والسماعات (Speakers).
    
    
    
    
    
    
    
   
    
   الشكل 3: العالم الرياضي فون نيومان مع حاسبه بعد تطويره
    
   ثالثا: وحدة المعالجة المركزية CPU (Central Processing Unit)
    
   تمثل وحدة المعالجة المركزية (CPU أو المعالج) عقل الحاسوب، ففيها يتم تنفيذ الأوامر الصادرة عن البرامج المحملة في الذاكرة الرئيسية. وتشكل خطوط النقل (Buses) وسيلة الاتصال بين الوحدات الثلاثة المكونة لوحدة المعالجة المركزية وبين مكونات الحاسوب الأخرى أيضا.
   مكونات وحدة المعالجة المركزية (الشكل 4):


10. وحدة التحكم CU (Control Unit):
    تتولى هذه الوحدة مسؤولية إصدار إشارات التحكم التي تقوم بتنظيم عمل الجهاز وتنظيم عملية تنفيذ الأوامر المختلفة للبرامج المفتوحة على الجهاز حاليا ولكنها لا تقوم بتنفيذ الأوامر بنفسها. فمثلا، هذه الوحدة هي التي تعطي الأمر بتخزين نتيجة تنفيذ عملية حسابية معينة في موقع معين في الذاكرة الرئيسية.


11. وحدة الحساب والمنطق ALU (Arithmetic & Logic Unit):
    تقوم هذه الوحدة بتنفيذ العمليات الحسابية فهي التي تجمع وتضرب وتقسم وتطرح وهي التي تنفذ عمليات المقارنة
    (>,