الوحدة الأولى

1. الوحدة الأولى مقدمة في الحاسوب

2. لماذا ندرس الحاسوب ؟ • يستخدم الحاسوب في مختلف مجالات الحياة وبات ينجز الكثير من المهمات والأعمال بمنتهى الدقة والسرعة والإتقان. فقد تعددت مجالات استخدامه حتى شكلت أغلب نشاطات الإنسان ومتطلبات حياته. • فقد أصبحت الحواسيب جزءاً رئيساً من حياتنا، وحتى نستطيع التعايش مع التكنولوجيا من جهة، ومواكبة التطور من جهة أخرى، ينبغي أن نتعلم عن مكونات الحواسيب، ووظائفها الرئيسة، بالإضافة إلى كيفية تشغيلها، وأغراض استخدامها، وكيفية الاستفادة مما تقدمه هذه الأجهزة من تسهيلات.

3. هل يخطئ الحاسوب ؟ • هل تخطئ الحواسيب، ومن المسؤول عن تلك الأخطاء إن وجدت؟ • قد تنتج بعض الأخطاء بسبب تلف بعض عناصر الحاسوب ومكوناته المادية. ويمكن الحد من هذه الأخطاء من خلال عمليات الصيانة الدورية الوقائية. • أهم الأخطاء وأكثرها شيوعاً في مجال استخدام الحاسوب فغالباً ما يكون مصدرها الإنسان، وهي تنتج بفعل الإهمال أو الإرهاق أو الضعف العلمي. فقد يرتكب موظف خطأ في الكتابة أو النسخ في مرحلة إدخال البيانات.

4. مميزات الحاسوب • السرعة - يؤدي الحاسوب عمله بسرعة فائقة. • الدقة - يمتاز الحاسوب بالدقة المتناهية. • سعة التخزين - يتميز الحاسوب بسعة تخزينية كبيرة. • المساعدة في تبسيط عملية اتخاذ القرارات. • يمتاز الحاسوب بسهولة استعماله من قبل المستخدم دونما حاجة إلى معرفة مكوناته الداخلية. • - يتميز الحاسوب بمواكبة التطور التكنولوجي.

5. تطور الحواسيب • استخدم الإنسان وسائل عديدة للعد والحساب في المراحل التاريخية المختلفة منها : • وسائل العد اليدوية (Manual): مثل المعداد الحسابي (Abacus)،أعمدة نابير (Napier'sBones)، مسطرة أوترد.

6. تطور الحواسيب-2 • وسائل العد نصف الآلية (Semi-automatic): بفضل تطور علم الميكانيكا (Mechanics) مثل آلة باسكال(Pascal Machine)، آلة ليبنتز (Leibnitz Machine).

7. تطور الحواسيب-3 • وسائل العد الآلية (Automatic): بفضل تقدم علم الكهرباء (Electricity) مثل آلة باباج (Babbage Machine) آلة هوليرث (HollerithMachine) ، الآلات الكهروميكانيكية (Electromechanical Machines).

8. تطور الحواسيب • وسائل العد الالكترونية: بفضل تطور علم الإلكترونيات(Electronics).تميزت هذه الحواسيب بالدقة المتناهية وبسرعة الأداء وبسعة تخزينها الكبيرة. ومن أبرز حواسيب هذه المرحلة: • 1- إنياك ENIAC: ويعتبر أول حاسوب إلكتروني.

9. تطور الحواسيب -2 • 2-إدفاك EDVAC: حاسوب يختزن تعليمات البرامج والبيانات في ذاكرته على هيئة شيفرات معينة

10. تطور الحواسيب -3 • 3- إدساك EDSAC: كان أول حاسوب يخزن في ذاكرته تعليمات البرامج بصورة تسلسلية باستخدام النظام العددي الثنائي.

11. تطور الحواسيب -4 • 4- يونيفاك UNIVAC: يعتبر من أوائل الحواسيب التي صممت لخدمة التطبيقات الإدارية والتجارية.

12. أجيال الحواسيب • الجيل الأول First Generation : • الفترة الزمنية: 1956 – 1946. • العنصر الإلكتروني المستخدم: الصمام المفرغ. • الوسط التخزيني المستعمل: البطاقات المثقبة. • لغات البرمجة التي استعملت: لغة الآلة (Machine Language)، ولغة الاختصارات (Mnemonics Language)، ولغة التجميع (Assembly Language). • نظم التشغيل: نظام البرنامج الواحـد. • زمن التداول: الملي ثانية (1/1000 من الثانية). • السلبيات: ارتفاع تكاليف إنتاجها، والبطء النسبي في عملها. • من الأمثلة على حواسيب الجيل الأول : • إدفاك EDVAC، إدساك EDSAC، يونيفاك UNIVAC.

13. أجيال الحواسيب ... • الجيل الثاني Second Generation: • الفترة الزمنية: 1964 – 1956. • العنصر الإلكتروني المستخدم: الترانزستور. • الوسط التخزيني المستعمل: الأشرطة الممغنطة إلى جانب البطاقات المثقبة. • لغات البرمجة التي استعملت: لغات برمجة ذات مستوى عالٍ (High Level Languages) مثل الجول (ALGOL) وكوبول (COBOL) وفورتران (FORTRAN) وغيرها. • نظم التشغيل: نظام التشغيل بالدفعة (Batch System). • زمن التداول: 10 ميكروثانية (الميكروثانية = 1 بالمليون من الثانية). • من الأمثلة على حواسيب الجيل الثاني : • IBM7090 ،IBM7094، PDP8، BurroughsD210.

14. أجيال الحواسيب ... • الجيل الثالث Third Generation : • الفترة الزمنية: 1971 – 1964. • العنصر الإلكتروني المستخدم: الدوائر المتكاملة (Integrated Circuits) . • الوسط التخزيني المستعمل: الأقراص الممغنطة (Magnetic Disks) • لغات البرمجة التي استعملت: لغات البرمجة البنائية (Structured Programming Languages) . • نظم التشغيل: نظام التشغيل التبادلي أو التفاعلي (Interacting Operating System) . • زمن التداول: 100 جـزء مـن البليـون مـن الثانيـة (100 نانوثانية ) • من الأمثلة على حواسيب الجيل الثالث : IBM 360 .

15. أجيال الحواسيب ... • الجيل الرابع Fourth Generation : • الفترة الزمنية: 1984 – 1972. • العنصر الإلكتروني المستخدم: المعالجات المصغرة (Microprocessors) تقنية التجميع على نطاق واسع جداً . • الوسط التخزيني المستعمل: الأقراص المرنة ، الأقراص الصلبة. • لغات البرمجة التي استعملت: لغات برمجة تطبيقية . • نظم التشغيل: نظام التشغيل الفوري (Virtual OperatingSystem). • زمن التداول: 1 نانوثانية . • من الأمثلة على حواسيب الجيل الرابع : الحواسيب الصغيرة (Microcomputers) والحـواسـيـب الشخصيـة (PersonalComputers) مثل : IBM-PC و APPLE وغيرها .

16. أجيال الحواسيب ... • الجيل الخامس Fifth Generation : • الفترة الزمنية: 1990 – 1984. • العنصر الإلكتروني المستخدم: ازدادت كثافة التجميع بما يربو على (100) ضعفاشباه الموصلات Semiconductors . • الوسط التخزيني المستعمل: أقراص الليزر الضوئية (Optical Disks). • لغات البرمجة التي استعملت: اللغات الإنسانية واللغات الخاصة بالانترنت مثل HTML . • نظم التشغيل: الأنظمة الخبيرة (Expert Systems)، أنظمة المعرفة (Knowledge Systems)، وتطبيقات الذكاء الاصطناعي (Artificial Intelligence)، والرجل الآلي (Robot). • زمن التداول: 1 بليون عملية في الثانية الواحدة (البيكوثانية). • من الأمثلة على حواسيب الجيل الخامس: الحاسوب العملاق Cray II .

17. تقنيات الحاسوب في الوقت الراهن • الفترة الزمنية: 2006 – 1990. • العنصر الإلكتروني المستخدم: أشباه الموصلات المتقدمة(Superconductors). • الوسط التخزيني: Flash Memory, MMSولأجهزة الاتصالات الخلوية والكاميرات الرقمية بالإضافة إلى أقراص DVD المشابه للقرص المدمج أو الليزر. • لغات البرمجة : لغة Java ولغة سي شارب C# وغيرها من اللغات المرئيةVisual Programming. • من الأمثلة على الحواسيب إنتاج الحاسوبCary Y-MP C90 الذي يحتوي على 16 معالجاً وسرعة تصل إلى 100 Gflops (Gflops = 910 عملية بالثانية). • ومن التغييراتِ في الجيلِ السادسِ النمو الهائل لربطِ الشبكات الواسعةِ أو العريضة WAN. كما أنه طرأ تحسن كبير على ترددات موجةُ الشبكات بشكل هائل.وسوف يتواصلُ التَحْسين في السَنَوات العديدة القادمة.

18. الأنظمة العددية • النظام العشري (Decimal System). • أساس النظام : 10 عشرة Ten. • رموز النظام (0،1،2،3،4،5،6،7،8،9). • تمثيل المنازل او القيم :-

19. النظام العشري ... • مثال : • تمثيل العدد 267 بالنظام العشري

20. الأنظمة العددية • النظام الثنائي (Binary Number System). • أساس النظام : 2 اثنان . • رموز النظام (0،1). • تمثيل المنازل او القيم :-

21. النظام الثنائي ... • مثال : • تمثيل العدد 1101 بالنظام الثنائي 1 1 0 1 23 =8 22 =4 21 =2 20 =1 المنزلة الثالثة المنزلة الثانية المنزلة الأولى المنزلة الصفرية

22. اللقاء القادم • تحويل الأعداد من النظام الثنائي الى النظام العشري • تحويل الأعداد من النظام العشري الى النظام الثنائي • العمليات الحسابية في النظام الثنائي

23. تحويل الأعداد من النظام الثنائي الى النظام العشري • مثال • لديك العدد الثنائي (101101)، أوجد القيمة المكافئة لهذا العدد في النظام العشري.

24. الحل • الحل: • اكتب العدد الثنائي المعطى في المثال مستخدماً الصيغة الموسعة على النحو الآتي:

25. تحويل الأعداد من النظام العشري إلى النظام الثنائي • قد تحتاج أحياناً إلى تحويل عدد عشري إلى نظيره في النظام الثنائي. ويمكنك إجراء مثل هذا التحويل بالقسمة المتتالية للعدد العشري المراد تحويله على أساس النظام الثنائي (2) وتسجيل الباقي بعد كل عملية قسمة. وتحصل على العدد الثنائي من ترتيب بواقي القسمة من الأسفل إلى الأعلى. • لنطبق هذه الطريقة على العدد 37 كما هو مبين آتيا:

27. تحويل الرقم 40 من العشري الى الثنائي؟ • 101000

28. 40

29. العمليات الحسابية في النظام الثنائي • في البند الآتي من هذه الوحدة الدراسية سنتحدث عن كيفية إجراء العمليات الحسابية الأساسية (الجمع، والطرح، والضرب، والقسمة) في النظام الثنائي.

30. الجمع في النظام الثنائي (Binary Addition) • لا تختلف عملية الجمع في النظام الثنائي عنها في النظام العشري. وتستخدم القواعد الأربع الآتية في هذه العملية:

31. مثال اجمع العددين 1001 (أي 9 في النظام العشري) و1010 (أي 10 في النظام العشري).

32. الحل

33. وللتأكد من صحة حل المثال استخدم الصيغة الموسعة لكتابة العدد الثنائي 10011 الذي حصلت عليه من عملية الجمع:

34. الطرح في النظام الثنائي (Binary Subtraction) • للقيام بطرح أي عددين في النظام الثنائي تستخدم قواعد الطرح الأربع الآتية:

35. مثال • اطرح العدد الثنائي 101 (أي 5 في النظام العشري) من العدد الثنائي 1011 (أى العدد 11 في النظام العشري).

39. ولو قمت بتحويل نتيجة طرح العددين في النظام الثنائي (وهي 110) إلى النظام العشري لوجدت أنها تساوي:

40. الضرب في النظام الثنائي (Binary Multiplication) • ولضرب أي عددين في النظام الثنائي قد تستخدم واحدة أو أكثر من القواعد الأربع البسيطة الآتية:

41. مثال • أوجد حاصل ضرب العددين الثنائيين 1001 (أي 9 في النظام العشري) و101 (أي 5 في النظام العشري).

43. وبإمكانك أن تتأكد من أن المكافئ العشري للنتيجة يساوي 45، وذلك باستخدام الطريقة الموسعة، حاول ذلك. • أما عملية القسمة في النظام الثنائي فهي في غاية البساطة أيضا، ويتم ترتيب الأعداد (القاسم والمقسوم عليه) تماماً كما في النظام العشري، وتتبع في عملية القسمة القواعد الأربعة الآتية:

44. مثال • ومثال على القسمة في النظام الثنائي، اقسم العدد 2 (10100) أي 20 في النظام العشري على العدد 2(100) أربعة في النظام العشري

46.   أي أن الجواب=. 100 • وإذا قمت بتحويل القاسم والمقسوم عليه والنتيجة إلى النظام العشري، تجد أن:

48. وهذا يؤكد صحة الحل، إذ أن: • 20 ÷5=4

49. شكراً لانتباهكم