1

بنية الحاسوب ومبدأ عمله

COMPUTER STRUCTURE & PRINCIPLES Definitions and Fundamentalsتعاريف وأساسيات .1 ? How Computers Work مبدأ عمل الحاسوب .2 System Components المكونات الرئيسية لنظام الحاسوب .3

Hardwareالكيان المادي .

Software الكيان البرمجي .

Users المستخدمون . Internal Componentsالمكونات الداخلية .4 Motherboardاللوحة األم . Processorالمعالج . Memoryالذاكرة . Secondary Storage Media أوساط التخزين الثانوي . Expansion Cards بطاقات التوسع . ports منافذ التوسع .

:التالية المراجع من المحاضرة ت"،"مقدمة في الحاسب واالنترن جامعة الملك فيصل باألحساء ، الدكتور عبدا هلل بن العزيز الموسى، -

2010منظمة األمم المتحدة للتربية والعلوم والثقافة ، الطبعة السادسة، - Michael Miller, “Absolute Beginner’s Guide To Computer Basics”, Forth

Edition, Que, 2007. - .http://uotechnology.edu.iq/appsciences/material/Lacture_material/first_class/1

computer.pdf

األولىالمحاضرة

2

هبنية الحاسوب ومبدأ عملCOMPUTER STRUCTURE & PRINCIPLES

Definitions and Fundamentalsتعاريف وأساسيات .1

ا لكي تلقائي ومعالجة البياناتالمخزنة الستقبال البرامجيمكن تعريف الحاسوب بأنه جهاز يعمل وفقا لمجموعة من مفيدة نتيجة لتلك المعالجة. معلوماتتعطي

أنه يقدم إلينا بعض المفاهيم التي تحتاج إلى شرح.بالنظر إلى هذا التعريف نجد جراء :Processingالمعالجة .1.1 وهي مصطلح يشير إلى عملية قراءة وتخزين البيانات وفرزها وا

ذه تائج هنالعمليات المختلفة عليها، كالعمليات الحسابية المعروفة وكذلك العمليات المنطقية، ومن ثم تحليل ارات المناسبة على ضوئها، باإلضافة إلى تلخيص النتائج وا عدادها لإلخراج.العمليات واتخاذ القر

ا لكي يقوم الحاسوب بإجراء عملية المعالجة فإنه بحاجة إلى من يخبره بم: Programsالبرامج .2.1ج اإلنت سيفعله. إذا البرنامج هو مجموعة من األوامر والتعليمات التي تخبر الحاسوب كيف سيعالج البيانات

المعلومات التي يريدها المستخدم.هي بشكل أساسي حقائق ال معنى لها بحد ذاتها. ولكنها تصبح ذات معنى بعد : Dataالبيانات .3.1

إدخالها إلى الحاسوب ومعالجتها.إذا تشير إلى البيانات التي تمت معالجتها إلى شكل له فالمعلومات :Informationالمعلومات .4.1

معنى. ?How Computers Workبدأ عمل الحاسوبم .2

يمكن أن نلخص العمليات األساسية التي يقوم بها الحاسوب بما يلي: استقبال البيانات واألوامر. .1 تخزين البيانات واألوامر. .2 معالجة البيانات. .3 .إخراج المعلومات .4

System Componentsالمكونات الرئيسية لنظام الحاسوب .3

ب من ثالثة أجزاء أساسية تعمل سوية إلنجاز المهام وهي:يتكون نظام الحاسو .Hardwareالكيان المادي .Softwareالكيان البرمجي

3

.Usersالمستخدمون

مكونات النظام الحاسوبي.

Hardwareالكيان المادي .1 .3 يشير هذا المصطلح إلى األجزاء المادية المحسوسة التي يتكون منها نظام الحاسوب:

وحدة المعالجة المركزية. وحدات الدخل. وحدات الخرج.

وحدات التخزين الخارجي. .نواقل االتصال بين هذه الوحدات

Central Processing Unitوحدة المعالجة المركزية . 1 .1 .3 وهي من أهم وحدات الحاسوب وبمثابة القلب النابض له. تتلخص مهامها فيما يلي:

ات اإلدخال المختلفة.استقبال البيانات من وحد معالجة هذه البيانات وفقا للتعليمات واألوامر المقدمة. إرسال ناتج المعالجة إلى وحدات اإلخراج والتخزين.

التحكم بسير هذه العمليات. وبالتالي يمكن تمييز المكونات الرئيسية التالية لوحدة المعالجة المركزية:

هي الوحدة المسؤولة عن إجراء العمليات و ogicUnitArithmetic and Lوحدة الحساب والمنطق -أ.....( باإلضافة إلى التخزين .....(، والعمليات المنطقية )المقارنة، اتخاذ القرار،.الحسابية )جمع، طرح,

المؤقت للبيانات التي تجري عليها هذه العمليات.

4

م الحاسوب لتنفيذ التعليمات التي : تتولى هذه الوحدة التنسيق بين أنشطة نظاControl Unitوحدة التحكم -ب تصدر عن البرامج.

وهي :Registersالمسجالت -ت .ALUعبارة عن مواقع تخزين خاصة عالية السرعة تخزن البيانات والمعلومات بشكل مؤقت الستخدامها من قبل

: Internal Memoryوحدة التخزين الداخلي .ثتعتبيير فيهييا تخييزين البيانييات والبييرامج عنييد معالجتهييا، وهييذه الييذاكرة وهييي الييذاكرة الرئيسييية للحاسييوب املييي، ويييتم

مؤقتة تعمل عند كون الحاسوب بحالة تشغيل فقط. Input Units وحدات اإلدخال .2 .1 .3

تستخدم هذه الوحدات إلدخال البيانات األولية للحاسوب املي بغرض معالجتها، وتختلف هذه الوحدات في يين:تبعا لنوع البيانات المدخلة. ولكنها تشترك جميعا في أنها مكونة من قسمين أساس أشكالها ومكوناتها

ال مهمتها تحويل األشكال المختلفة للبيانات في وحدات اإلدخ :Input Control Unitوحدة التحكم بالدخل .أ بالتعامل معها.المختلفة إلى الشكل الذي يفهمه الحاسوب. باإلضافة إلى تسييرها إلى الجزء المعني

خل : وهي األدوات التي يستخدمها المستثمر إليصال بياناته وأوامره إلى داInput Devicesأجهزة الدخل .ب النظام.ومن أمثلتها لوحة المفاتيح، الفارة، الماسحة، الكاميرا الرقمية...

أجهزة الدخل

Output Units وحدات الخرج .3 .1. 3 المعلومات وبالتالي فإنها تتكون من قسمين أساسيين: تستخدم هذه الوحدات إلخراج

نسان مهمتها تحويل شيفرة املة إلى شكل يستطيع اإل :Output Control Unitوحدة التحكم بالخرج -أ فهمه.

من و وهي األدوات التي يستخدمها المستثمر إلخراج ناتج المعالجة. :Output Devicesأجهزة الخرج -ب .، الراسمة،........... وغيرهاأمثلتها الطابعة، الشاشة

5

..Output Devicesأجهزة الخرج

External Storage Units وحدات التخزين الخارجي .5 .1 .3

تسمى و لتخزين البيانات ذات الحجوم الكبيرة ولفترات زمنية طويلة. .كما توضح التسمية .تستخدم هذه الوحدات .Secondary Storage Unitsأحيانا بوحدات التخزين الثانوي

( تتميز هذه الوحدات مقارنة بالوحدات الداخلية بكبر حجمها، قلة تكلفتها، وديمومتهاNon Volatility لكن .)ة هذه هذه المزايا يقابلها سيئة وحيدة وهي انخفاض سرعة الوصول إلى المعلومات المخزنة عليها. من أمثل

ائط التخزين المضغوطة.الوحدات األقراص المرنة والصلبة والمدمجة ووس

6

. Secondary storage units.

BUSESنواقل االتصاالت .6. 1. 3

وهي عبارة عن مجموعة من األسالك والتوصيالت الكهربائية التيي تقيوم بالوصيل بيين مكونيات الحاسيوب المختلفية,

ويختلف نوعها وحجمها بحسب نوع البيانات التي تحملها.

7

Software الكيان البرمجي .2 .3 Applicationوبرامج التطبيقات System Softwareتستخدم الحواسيب نوعين من هذه البرامج برامج النظم

Software System Softwareبرامج النظم .1 .2 .3

برنامج متخصص ينسق بين :وهو عبارة عن Operating Systemوأهم هذه البرامج هو برنامج نظام التشغيل صدار األوامر له. وبال مكونات الحاسوب نهاية لتقوم بالوظيفة المطلوبة. كما يمكن من التعامل مع الحاسوب وا

فهو وسيلة أساسية للتخاطب بين المستخدم والمكونات المادية.

Application Softwareالبرامج التطبيقية .2 .2 .3 لفة وتنقسم إلى قسمين:وهي مجموعة من البرامج التي يتم تصميمها لحل المسائل العملية المخت

ادي البرمجيات األساسية: وهي عبارة عن البرمجيات التي تتعامل مع نظام التشغيل وتساعد في االستخدام الع، compilersللحاسوب من جهة، وفي بناء التطبيقات المخصصة من جهة أخرى. ومن أمثلتها المترجمات

وغيرها. database enginesومحركات قواعد البيانات interpretersالمفسرات

نم ا موجهالتطبيقات: وهي عبارة عن برامج تؤدي عمال معينا. هذا العمل غير متعلق بعمل الحاسوب الداخلي وا دارة أعماله. ومن أمثلتها التطبيقات المكتبية والتطبي هندسية.قات الإلى المستخدم بالدرجة األولى لتسيير أموره وا

Users المستخدمون .3.3

ينقسم مستخدموا أنظمة الحواسيب إلى قسمين:داء وهم المستخدمون الذين يقومون باستثمار الكيان البرمجي أل: ( End usersالمستخدمون النهائيون )

ال:مهمة معينة. وبما أن مكونات الكيان البرمجي متنوعة فإن هذه الفئة من المستخدمين أيضا متنوعة، فمث .سجالت الموظفين المحاسب الذي يستخدم . السكرتيرة التي تستخدم برامج منقحات النصوص وجدولة المواعيد والبريد اإللكتروني. . المدير الذي يريد االستعالم عن أرباح الشركة أو عن أوضاع الموظفين أو حركة المستودعات. . األشخاص الذين يستخدمون األلعاب واإلنترنت وغيرها من أساليب الترفيه. .

8

ن ، وهم عبارة عPower usersأو ما يدعى أحيانا المستخدمون القديرون : ( Programmersمبرمجون ) اال األشخاص الذين يقومون بكتابة البرامج التي يستخدمها المستخدمون النهائيون.

مستويات البرامج

:Internal Componentsالمكونات الداخلية .4

ج ( والمعالMotherboardلداخلية األساسية في الحاسب: اللوحة األم )من المكونات ايمكن أن نذكر (Processor( والذاكرة )Memory وأوساط التخزين الثانوي )Secondary Storage Media وبطاقات

.Expansion Cardsالتوسع

من Motherboardأو اللوحة األم Main Boardتعتبر اللوحة األساسية : (Motherboardاللوحة األم ) .System Boardأهم مكونات نظام الحاسوب الشخصي ويشار إليها أحيانا باسم لوحة النظام

وهي عبارة عن دارة مطبوعة كبيرة وهي بمثابة المنزل لمعظم أجزاء الحاسوب الرئيسية. للوحة األم العديد من األشكال والنماذج ولكنها جميعا تتضمن األجزاء األساسية التالية:

9

جموعة الشرائح والمتحكماتم. شريحةROM BIOS. منافذ بطاقات التوسعISA, PCI, AGP. مقابس شرائح الذاكرة. المستوىL2 من الذاكرة المخبئيةCache .)ويتوضع في النظم الحديثة داخل المعالج( شريحة الدخل / الخرج الفائق. مقبس تركيب المعالج واجهات ربط أوساط التخزين الخارجيATA/IDE ،SCSI. منافذ ربط أجهزة الدخل / الخرج.

تلعب اللوحة األم دورا أساسيا في تحديد المواصفات التالية لنظام الحاسوب الشخصي: .ما هي المعالجات التي يمكن استخدامها .ما هي أنواع شرائح الذاكرة التي يمكن تركيبها وما هو حجمها .ما هي السرعة التي يعمل بها الحاسوب .ما هي أنواع المحوالت التي يمكن تركيبها وعددها .قالع النظام إجرائيات االختبار الذاتي وا

10

11

.اللوحات األم والمكونات اإللكترونية .

ل وشغ ل . Plug and Playتقنية وص

لقدرة هي تقنية مصممة لتجنب حدوث مشاكل في إعدادات النظام باإلضافة إلى ا PnPوصل وشغل على ترقية وتوسيع إمكانيات النظام الحاسوبي بسهولة.

يا ة تلقائيمكن ببساطة قبس البطاقة الجديدة إلى اللوحة األم وسيقوم النظام بإعداد البطاق PnPفي تقنية لتعمل بشكل مالئم.

من ثالثة مكونات أساسية: PnPتتألف برنامجBIOS .يدعم تقنية وصل وشغل داد النظام.معطيات موسعة إلع .نظام تشغيل يدعم تقنية وصل وشغل

المعالج موصل التغذية

PCIمنافذ توسع

الشريحة

RAMمكان وضع الذاكرة

12

(:Processorالمعالج ) .1ت يعتبيير المعييالج بمثابيية قلييب النظييام الحاسييوبي، وهييو الييذي يقييوم بالوظيفيية األساسييية للحاسييوب أي معالجيية البيانييا

.CPUولذلك يدعى أحيانا وحدة المعالجة المركزية

.موعة من أشكال المعالجاتمج

(Memoryالذاكرة ) .2يحتيياج الحاسييب إلييي اسييترجاع وتييذكر المعلومييات التييي يتعامييل معهييا تمامييا كمييا يحتيياج اإلنسييان لييذلك، لييذا يجييب حفييإ المعلومييات إمييا مؤقتييا أو بصييفة دائميية.

تعالج المعلومات ثم تخزن رقميا باستخدام النظام الثنائي.

أهم أنواع الذاكرة: الذاكرة الرئيسية )ذاكرة الوصول العشوائي(: -

(RAM. Random Access Memory )يطلق على الذاكرة الرئيسية ذاكرة الوصول العشوائيمخصصيية للمسييتخدم لييذلك فهييي قابليية للقييراءة منهييا أو الكتابيية عليهييا وهييي ذاكييرة (RAM)ذاكييرة الوصييول العشييوائي

ار الكهربائي عنهامتطايرة تفقد محتوياتها بمجرد انقطاع التي

13

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

عنيد وال تفقيد هيذه اليذاكرة محتوياتهيا .تستخدم هذه الذاكرة فيي حفيإ البيرامج الجياهزة الخاصية بنظيام تشيغيل الحاسيب انقطاع التيار الكهربائي.

(Cache Memory)الذاكرة المخبأة -

هى عبارة عن ذاكرة تخزين مؤقت ذات سرعة عالية جدا تفوق سرعة تستخدم خالل عمليات المعالجة، و ء ة أثناوهي تستخدم للتخزين المؤقت للبيانات والتعليمات المطلوب استرجاعها مرات عديد .الذاكرة الرئيسية

512 وتقدر سعة الذاكرة المخبأة بحوالى .عمليات معالجة البيانات مما يساعد على سرعة معالجة البيانات و بايت.كيل

:Secondary Storage Mediaأوساط التخزين الثانوي .3تتوافر ضمن النظام الحاسوبي في عدة أشكال) محركات أقراص مرنة، محركات أقراص صلبة، محركات

........ إلخ (. .أقراص مدمجة، محركات أشرطة مغناطيسية، .بعض هذه األوساط داخلي ضمن صندوق الحاسوب وبعضها قد يكون خارجيا

بطاقة التوسع هي عبارة عن بطاقة إلكترونية تركب على منفذ :Expansion Cardsبطاقات التوسع

.خاص على اللوحة األم لتمكين الحاسوب من إجراء عملية إدخال / إخراج خاصة ا.دائهأتتنوع بطاقات التوسع المتوفرة حاليا بتنوع الوظائف واإلمكانيات التي يستطيع النظام الحاسوبي

.....،ومن أهم هذه البطاقات بطاقة الشاشة )العرض(، بطاقة الصوت، بطاقة الشبكة، بطاقة الفاكس )المودم( الخ

بطاقات التوسع

14

المكونات الداخلية للحاسوب

15

Computer Ports:منافذ الحاسوبية مثل الماسح لتوصيل األجهزة الخارج(Ports)يحتوي جهاز الحاسب املي على مجموعة من المنافذ

أو الطابعة وغيرها. (Keyboard)أو لوحة المفاتيح (Scanner)الضوئي هناك أنواع عديدة للمنافذ وأهمها:

(: يستخدم عادة لتوصيل المودم الخارجي وبعض أنواع الماوس.serial portالمنفذ التسلسلي )

.طرف 25يم أطراف , ونوع أخر قد 9هناك نوعين من المنافذ التسلسلية , نوع

هو و (: يستخدم غالبا لتوصيل الطابعات ويستخدم لتوصيل الماسح الضوئي Paraller Portالمنفذ المتوازي ) .اسرع من المنفذ التسلسلي في التوصيل

راص االق، : هو من المنافذ المستخدمة حديثا , ويوصل به العديد من األجهزة الخارجية )الماسحUSBالمنفذ

.......( والعديد من األجهزة الخارجية.الماوس، ةالصلبة الخارجي

.(: يستخدم لتوصيل جهاز الحاسوب بالشبكة المحليةEthernet Portمنفذ الشبكة )

.: يستخدم لتوصيل الماوس والكيبوردPS/2منفذ

16

.فذ ربط أجهزة الدخل / الخرجمنا

إضافات مدرس المقرر