د أ ب ج للكمبيوتر( ( Hardware الدرس الثاني :الجزء المادي مثلما ذكرنا في الدرس السابق,فمكونات جهاز الحاسوب تنقسم إلى قسمين احدهما مادي ) HARDWARE ( و المعالج المركزي و وسائل اإلدخال و اإلخراج و مكونات اخرى, و قسم معنوي ) SOFTWARE ( ممثال بالبرامج. ممثال بالذاكرة سنتطرق خالل هذا الدرس إلى الجزء المادي للكمبيوتر بداية من واضع اول تصميم للحواسيب المعاصرة جون فون نيومان. 1. بنية ) أو تصميم ( فون نيومان ) Neumann ( architecture de Von : يعتبر عالم الرياضيات المجري جون فون نيومان (1957-1903) واضع القواعد الساسية التي نستعملها حتى يومنا هذا في صناعة الحواسيب, هذا التصميم الذي يحمل اسمه يقسم الحواسيب إلى اربعة اقسام: - وحدة المعالجة الرياضية و المنطقية ) Logique ( Unité Arithmétique et دورها يتمثل في إجراء العمليات القاعدية للكمبيوتر - وحدة التحكم ) Commande ( Unité de تتصرف في كيفية ترتيب الوامر الموجهة لوحدة المعالجة الرياضية و المنطقية. - الذاكرة المركزية Centrale) (Mémoire تنقسم إلى ذاكرة عمل تخزن مؤقتا البرامج التي تشتغل على الحاسوب في لحظة معينة و المعطيات التي تدور حولها عملية المعالجة و ذاكرة تخزين دائم تقوم بتخزين البرامج الساسية التي تسمح بانطالق الحاسوب. - وحدات اإلدخال و اإلخراج : و هي اجهزة محيطة بالحاسوب تسمح بعضها بإدخال المعلومات إليه لغرض المعالجة بينما تقوم اخرى بإظهار نتائج المعالجة. رغم مرور اكثر من 07 سنة على اقتراح هذا التصميم إل انه ليزال مستعمال إلى غاية اليوم في مجال صناعة الحواسيب, و كل التطور الحاصل مس فقط حجم الحواسيب و سرعة معالجة المعلومات و سعة الذاكرات و كيفية التوصيل بين مختلف العناصر الساسية التي تحدث عنها فون نيومان. في عصرنا الحاضر ترتبط هذه الجزاء ببعضها البعض عن طريق نواقل معدنية )BUS( تكون مطبوعة )ملتصقة( على بطاقة مصنوعة من مادة البالستيك العازل تسمى البطاقة الرئيسية او البطاقة الم ( fr: en: MAINBOARD,.)CARTE MERE صورة 1 : مخطط مبسط لبنية ) او تصميم ( فون نيومان 1 على 7
وصف المظهر الخارجي لحاسوب مكتب : IBM-Compatible يظهر الكمبيوتر من الخارج على شكل صندوق معدني موصول بشاشة إلظهار نتائج المعالجة و ادوات إدخال غالبا ما تتشكل من لوحة مفاتيح ) CLAVIER ( en: KEYBOARD fr: و فارة MOUSE( ) fr: SOURIS en: كما يمكن ان يكون الكمبيوتر موصول بادوات إدخال و إخراج اخرى: مكبرات الصوت, الطابعة,الماسح الضوئي, مودم و غيرها.2 فيما يلي رسم توضيحي للكمبيوتر مع مجموعة من ادوات اإلدخال و اإلخراج صورة 2 : كمبيوتر مكتب مع مجموعة من وسائل اإلدخال و اإلخراج 1.الماسح الضوئي ) SCANNER ( اداة إدخال تقوم برقمنة الوثائق الورقية العناصر من 2 إلى 8 تعتبر مكونات داخلية للكمبيوتر سيتم التطرق إليها في العنصر الالحق 2.المعالج الرئيسي للكمبيوتر 3. ذاكرة عمل( ( RAM 4.بطاقات إضافية 5.مزو د الطاقة الكهربائة 6.قارئ اقراص مضغوطة 7.قرص صلب 8.البطاقة الرئيسية 9.مكبر صوت 10.الشاشة 11.لوحة المفاتيح 12.فارة 13.مخز ن للطاقة الكهربائية( (onduleur 14.طابعة 2 على 7
أ ب. الواجهة األمامية لحاسوب مكتب وفق المعايير الحالية )2013-2002( 1. زر تشغيل الحاسوب. 2. زر إعادة التشغيل )RESET(, الذي قد ينعدم وجوده في بعض الحواسيب. 3. منافذ USB امامية + قارئ بطاقات الذاكرة+ منافذ توصيل سماعات اذن و ميكروفون. 4. قارئ و ناسخ القراص الضوئية DVD او.Blu-ray 2 5. مصباح التشغيل )اخضر( و مصباح القرص الصلب )احمر(. 1 تحتوي عادة على: 4 3 5 صورة 3 : الواجهة المامية لحاسوب مكتب. الواجهة الخلفية لحاسوب مكتب وفق المعايير الحالية )2013-2002( تحتوي عادة على: 1. زر قطع التيار الكهربائي 2. منفذ التيار الكهربائي )بعض الحواسيب تحتوي على منفذ ثان يسمح بإمداد الشاشة بالطاقة الكهربائية( 3. منفذ PS/2 خاص بلوحة المفاتيح و الفارة 4. منفذان مخصصان لتوصيل اجهزة خاصة بالصوت الرقمي )على اليمين COAXIAL S/PIDF OUT على اليسار )OPTICAL S/PIDF OUT.5 منافذ )Universal Serial Bus( USB من الجيل الثالث )باللون الزرق( و من الجيل الثاني )باللون السود و الحمر( 6. منفذ بطاقة الشبكة )Ethernet( 0. منفذ الفاير واير )السلك الناري( يعرف كذلك تحت إسم منفذ 1394, يستعمل في مجال توصيل بعض انواع اجهزة الفيديو الرقمية و في مجال الشبكات المعلوماتية 8. منفذ e-sata يستعمل لتوصيل ذاكرات التخزين الخارجية بسرعة تتفوق على منفذ ال USB )external-serial Advanced Technology Attachment 9. منافذ خاصة بإدخال و إخراج الصوت 17. منفذ DVI الذي يربط الحاسوب بالشاشة, جاء ليعوض صورة 4 : الواجهة الخلفية لحاسوب مك تب لن هذا الخير ل يتعامل بنظام الصورة الرقمية على عكس DVI المنفذ الشهير VGA 11. منفذ,HDMI يشترك مع DVI في كونه يتعامل بالصورة الرقمية, لكنه اكثر تطورا و يمكنه عرض صور و فيديو 5 8 2 3 9 4 7 10 1 6 11 باعلى دقة وضوح. 3 على 7
2. العناصر الداخلية لحاسوب مكتب : IBM-Compatible التي ترتبط فيما بينها بواسطة البطاقة الرئيسية للحاسوب 11 يحتوي الكمبيوتر بداخله على مجموعة كبيرة من المكونات الداخلية 2 3 7 8 9 5 6 11 صورة 5 : حاسوب مك تب من الداخل 1 4 1. البطاقة الرئيسية او البطاقة الم MERE( :)en: MAINBOARD, fr: CARTE بطاقة إلك ترونية كبيرة الحجم تنتمي إلى فئة الدارات المطبوعة, توصل إليها كل المكونات الداخلية و الخارجية للحاسوب دون استثناء, فهي بذلك ذات اهمية قصوى لنها المسؤول عن ربط مختلف العناصر الداخلية و الخارجية فيما بينها عن طريق شبكة معقدة من النواقل المعدنية تسمى BUS مطبوعة على احد وجهي البطاقة الرئيسية. 2. المعالج المركزي :)MICROPROCESSEUR( غالبا ما تتم مقارنته بالعقل البشري, لنه مركز الحسابات و معالجة المعطيات في الكمبيوتر, سرعة اداءه تؤثر بصفة مباشرة على اداء الكمبيوتر, تقاس السرعة بوحدة الهرتز المستخدمة عادة في مجال الفيزياء لقياس التردد, و هذا راجع إلحدى المكونات الداخلية للمعالج يطلق عليها إسم "الساعة" HORLOGE( )en: CLOCK, fr: مصنوعة من مادة الكوارتز, تقوم بإحداث ذبذبات على شكل موجات, يتم برمجتها لكي تتوافق كل موجة مع عملية إدخال او إخراج معلومة من و إلى المعالج و لذلك, فكلما كانت الذبذبات الصادرة ك ثيرة كلما زاد تدفق المعلومات نحو الكمبيوتر كلما ساهم ذلك في سرعة الداء. في المعالجات الحديثة يتعدى تردد الساعة عتبة 3 مليار هرتز, و تكتب 3 جيڤا هرتز, لكن ل يكفي هذا المعيار لتحديد كفاءة المعالج فهناك معايير 4 على 7
CACHE اخرى ل تقل اهمية عن تردد الساعة نستنبط من خاللها قوة و سرعة المعالج, منها سعة الذاكرة الداخلية للمعالج (,)MEMORY و طريقة التصميم المستعملة في صناعة المعالج. مالحظة: اثناء عمل المعالج قد ترتفع درجة حرارته إلى ما فوق 67 درجة مئوية, و لذلك يتم تبريده باستعمال مروحة او طبقة من اللمنيوم الخاص توضع فوقه, مما يحول دون رؤية المعالج عند فتح الكمبيوتر من الداخل كما هو ظاهر في الصورة السابقة. 3. الذاكرة الحية MEMORY( :)RANDOM ACCESS تسمى كذلك ذاكرة العمل, و هي احد قسمي الذاكرة المركزية, يستخدمها المعالج كمساحة للتخزين المؤقت في اثناء تحضيره لنتائج المعالجة, ثم تختفي المعلومات المسجلة عليها بمجرد قطع التيار عن الكمبيوتر, يمكن تشبيه دورها بدور الورقة المسودة التي يستعين بها الطالب اثناء اإلمتحان من اجل تحضير اإلجابة النهائية, تؤثر سعة الذاكرة بشكل مباشر على اداء الكمبيوتر الذي يتحسن بوضوح كلما كانت سعة الذاكرة اكبر, ذلك ان المعالج يضطر إلى تفريغ الذاكرة عند امتالئها مما يتسبب في تضييع وقت ثمين اثناء عملية معالجة المعلومات, فإذا كانت الذاكرة ذات سعة كبيرة تقل عمليات التفريغ و يقل زمن المعالجة. يتضح مما سبق ان زيادة الذاكرة إلى الكمبيوتر قد يكون حال مناسبا زهيد الثمن لتحسين اداءه, لكن ذلك ليس صحيحا دائما لن الزيادة إذا تعدت عتبة معينة, تصبح معها الذاكرة غير مستعملة تماما من طرف المعالج و يعتبر اإلستثمار حينها غير مجد. بصفة عامة, يمكن اعتبار سعة 4 جيڤا بايت )4 مليارات بايت( كافية لغلب الحواسيب المعاصرة في إطار استعمال عاد )نحن في 2713(. البايت )BYTE( هي الوحدة المعتمدة لقياس سعة الذاكرة, و هو مقدار يمكن من خالله تخزين 8 معلومات بسيطة من لغة الكمبيوتر )التي تكتب بواسطة رمزين فقط هما 7 و 1(, بعبارة اخرى, 1 بايت= 8 معلومات بسيطة مشكلة من اصفار و احاد, امثلة: 17777777... 17777711, 11771171, المثلة السابقة كلها عبارة عن معلومات سعة كل واحدة منها 1 بايت. في مجال الكمبيوتر تستخدم كلمة بت BIT( و هي اختصار ل BINARY DIGIT اي رقم ثنائي( للتعبير عن المعلومة البسيطة الواحدة التي يمكن ان تكون صفرا او واحدا, و هكذا, يمكننا الن كتابة 1 بايت= 8 بت )1 بت=معلومة بسيطة واحدة(. نظرا للكم المتزايد من المعلومات التي يتم معالجتها بواسطة الحواسيب الحديثة و تلك المتوفرة عبر الشبكات المعلوماتية كالنترنت, يتم استعمال رموز خاصة لختصار كتابة سعة المعلومات, فمثال, نستعمل رمز كيلو بايت لختصار كتابة 1777 بايت و نستعمل رمز ميڤا بايت لختصار كتابة 1777777 بايت, و فيما يلي اشهر اإلختصارات المستعملة: 1 كيلو )KILO( بايت= 1777 بايت 1 ميڤا )MEGA( بايت= 1777 كيلو )KILO( بايت= 17770777 بايت 1 جيڤا )GIGA( بايت= 1777 ميڤا )MEGA( بايت= 17770777 كيلو )KILO( بايت= 177707770777 بايت 1 تيرا )TERA( بايت= 1777 جيڤا )GIGA( بايت= 17770777 ميڤا )MEGA( بايت= 177707770777 كيلو )KILO( بايت= 1777077707770777 بايت.4 الذاكرة الميتة MEMORY( :)READ ONLY تشكل رفقة الذاكرة الحية, الذاكرة المركزية للكمبيوتر, مع اختالفات هامة اولها ان الذاكرة الميتة تحتفظ بالمعلومات المسجلة عليها بشكل دائم, كما ل توفر الذاكرة الميتة إمكانية كتابة المعلومات عليها باستمرار كما هو الحال مع الذاكرة الحية, و الختالف الخر هو السعة و السرعة, حيث ان سعة و سرعة الذاكرة الميتة اقل بكثير من تلك الخاصة بالذاكرة الحية. تكمن اهمية الذاكرة الميتة في كونها مكان تخزين برنامج,)BASIC INPUT OUTPUT SYSTEM( BIOS هذا البرنامج الساسي هو اول برنامج ينطلق مع الحاسوب في اللحظات الولى عند تشغيله, يظهر على شكل كتابة بيضاء بخلفية سوداء تعرض تقريرا عن عملية فحص الجهاز و نظام التشغيل, في غياب البيوس ل ينطلق الحاسوب تماما. 5. الشي بسات :)CHIPSET( ترجمتها الحرفية: "مجموعة شرائح", تظهر على شكل شريحة إلك ترونية واحدة )و احيانا شريحتان اثنتان( في منتصف البطاقة الرئيسية. "الشيبسات" دارة مدمجة تتحكم و تنظم حركة المعلومات على البطاقة الرئيسية, يمكن تشبيه دورها بدور شرطي المرور الذي ينظم حركة السيارات في الشارع, كذلك "الشيبسات" يقوم بنفس الدور مع المعلومات التي تنتقل بين مختلف عناصر الكمبيوتر. 5 على 7
.6 ذاكرة تخزين ثانوية DRIVE( :)HARD DISK & SOLID STATE يحتاج مستعمل الحاسوب إلى ذاكرات تخزين كبيرة السعة لحفظ نظام تشغيل الكمبيوتر و الملفات و البرامج التي يستعملها بصفة دائمة, هذا هو دور ذاكرات التخزين الثانوية التي يمكنها الحتفاظ بجميع الملفات حتى في غياب الطاقة الكهربائية )على عكس الذاكرة الحية(, كما يمكن من خالل هذه الذاكرات مسح و حذف و نسخ الملفات بكل حرية. شهدت السنوات الخيرة ظهور انواع ك ثيرة و تكنولوجيات مختلفة في مجال صناعة الذاكرات الثانوية, فمنها التي توصل من داخل الكمبيوتر و منها التي توصل من خارجه, يتم عادة تثبيت نظام التشغيل الخاص بالكمبيوتر و البرامج التي يستخدمها مستعمل الجهاز على ذاكرة تخزين داخلية, توفر تكنولوجيا الD S S )على يسار الصورة( حال مناسبا من اجل استخدام ذاكرة تخزين سريعة من حيث تسجيل و قراءة الملفات, غير ان ثمنها يبقى مرتفعا مقارنة بتكنولوجيا القرص الصلب HDD القديمة )على يمين الصورة( التي توفر مساحات اكبر بثمن اقل لكنها ابطا بكثير. يتوقع في المستقبل القريب ان تحل اقراص ال S S D محل القراص الصلبة على اجهزة الكمبيوتر..0 قارئ و ناسخ القراص الضوئية OPTIQUE( :)en: OPTICAL DRIVE, fr: LECTEUR/GRAVEUR.8 وصالت داخلية INTERNES( :)en: COMPUTER EXPANSION BUS fr: CONNECTEURS.9 بطاقة الشاشة او بطاقة العرض GRAPHIQUE( :)en: VIDEO CARD fr: CARTE 2 على 7
.17 مزو د الطاقة الكهربائية ELECTRIQUE( :)en: POWER SUPPLY, fr: BOITE D'ALIMENTATION.11 وصالت او منافذ خارجية EXTERNES( :)en: EXTERNAL PORTS, fr: PORTS مالحظة: الصور المستعملة في هذا الدرس ذات استعمال حر و غير خاضعة لقوانين حقوق النشر. 7 على 7