مكونات الكمبيوتر

تعريفات أساسية




البت
(BIT) :
عبارة عن رقم ثنائي واحد إما صفر أو واحد




النبل
(NIBBLE)
: عبارة عن رقم ثنائي مكون من 4 بت مثل 1100




البايت
(BYTE)
: عبارة عن رقم ثنائي مكون من 8 بت مثل 11000101




ورد
(WORD)
: عبارة عن رقم ثنائي مكون من 16 بت







مكونات الكمبيوتر





يتكون الكمبيوتر من الأجزاء الرئيسية التالية:




معالج البيانات




الذاكرة




منافذ الادخال والاخراج




وحدات التخزين الخارجية






سنقوم بشرح هذه الأجزاء بالتفصيل ولكن دعنا نرى أولا كيف
يتم التخاطب بين هذه الأجزاء.





يكون التخاطب بين معالج البيانات و باقي الأجزاء عن طريق
ما يسمى بالنواقل (Buses)
كما هو موضح بهذا الشكل.

كما تلاحظ فإن هناك ثلاثة أنواع رئيسية للنواقل وهي: ناقل العناوين (address bus) ناقل المعلومات (data bus) ناقل التحكم (control bus) ولكن ما وظيفة هذه النواقل؟

حسناً ، لنفرض أن المعالج لديه معلومة يريد أن يضعها في
الذاكرة. فعليه أولا أن يختار الجزء من الذاكرة التي يريد
أن يضعها فيه (أي عليه أن يحدد عنوان هذا الجزء) فيقوم
بارسال رمز العنوان عن طريق
ناقل العناوين.




عندما يتحدد العنوان المطلوب في الذاكرة يقوم المعالج
بارسال المعلومة إلى الذاكرة عن طريق
ناقل المعلومات.




أما ناقل التحكم فعن
طريقه يقوم المعالج بابلاغ الأجزاء الأخرى متى يجب عليها
أن تعمل مثل متى تقرأ أو تكتب وما إلى ذلك.




بقي نقطة واحدة مهمة عن النواقل وهي أنه لو لاحظت في الشكل
السابق فإن نواقل العنوانين والتحكم لها
اتجاه واحد فقط وهو من
المعالج إلى الأجزاء الأخرى أي أن الأوامر تأتي عن طريقها
من المعالج إلى الأجزاء الأخرى فقط.




أما ناقل المعلومات فهو ذو
اتجاه مزدوج حيث أن المعالج يحتاج إلى القراءة من
هذه الأجزاء كما يحتاج إلى ارسال المعلومات إليها أيضاً (هذا
الكلام صحيح فيما عدا ذاكرة الروم فإنه لايمكن الكتابة
فيها وسنعرف لماذا لاحقا في جزء الذاكرة ، ولذلك نلاحظ أن
السهم الخارج من الروم هو في اتجاه واحد فقط).




والآن دعنا نعود إلى مكونات الكمبيوتر لشرحها بالتفصيل







معالج البيانات المركزي



و يتركز
دوره في قراءة وكتابة محتويات الذاكرة ، نقل المعلومات بين
خلايا الذاكرة و خانات التسجيل الخاصة في المعالج (registers)
كما يقوم بترجمة وتنفيذ الأوامر الموجودة في البرامج.




يحتوي
معالج البيانات على العديد من الخلايا تسمى خانات التسجيل
(registers)
وهي خلايا ذاكرة داخل المعالج نفسه.



كما
يحتوي المعالج على وحدة تسمى
بوحدة
المنطق والحساب وهي تقوم بالعمليات الحسابية.
وطريقة عملها يمكن تلخيصها بهذا الشكل:







أولاً
تأتي التعليمات لتخبر
وحدة
المنطق والحساب بأي نوع من العمليات يجب أن تقوم
به. ثم يأتي أحد الأرقام من من المجمع والرقم الآخر من
السجل المؤقت حيث تم أخذه سابقاً من الذاكرة وتتم العملية
الحسابية.



بعد
انتهاء العملية الحسابية تخزن النتيجة في المجمع وتحدد نوع
النتيجة إذا كانت سالبة مثلا في المعلم (flag).







الذاكرة






هناك نوعان أساسيان من الذاكرة وهما الرام والروم





الرام (RAM)





وهذا النوع من الذاكرة يقبل القراءة والكتابة منه واليه
ولكنه يفقد المعلومات الموجودة فيه عند انقطاع الكهرباء
عنه.




وهناك نوعان من الرام وهي الرام الاستاتيكية والرام
الديناميكية




فالرام الاستاتيكية (Static)
تستخدم النطاطات أو القلابات (flip
flops)
للتخزين.




أما الرام الديناميكية (Dynamic)
وهي تستخدم المكثفات لتخزين الشحنات وتستهلك طاقة أقل من
النوع الآخر




الروم (ROM)





هذا النوع من الذاكرة يقبل القراءة منه ولكن لايقبل
الكتابة فيه وله القدرة على الاحتفاظ بالمعلومات حتى عند
انقطاع الكهرباء عنه.




وحيث أن الروم لايقبل الكتابة فيه فإن المعلومات التي
يحتويها تكتب وقت التصنيع.





ولكن يوجد أنواع منه يمكن مسح محتوياتها والكتابة فيها من
جديد وتسمى إيبروم (EPROM)





خارطة الذاكرة:




شرائح الذاكرة عبارة عن مجموعة من خانات تسجيل وكل خانة
لها عنوانها. فالمعلومات المكونة من صفر و 1 تخزن في خانات
التسجيل.

خارطة الذاكرة هذه توضح كيفية تحديد عناوين الذاكرة فنجد هنا مثلا أن ذاكرة الروم أعطيت أعلى 16000 (16K) من خانات التسجيل بينما أعطيت ذاكرة الرام ال 48K الدنيا من خانات التسجيل. وكل منطقة من الذاكرة يمكن تقسيمها إلى صفحات تحتوي كل صفحة منها على 256 خانة تسجيل. أي أن أول صفحة تحتل خانات التسجيل من رقم 0000 إلى 255 بالأرقام العشرية أو 0000 إلى 00FF بأرقام الهكساديسيمل.

منافذ المداخل والمخارج




قد لايكون الكمبيوتر مفيداً لنا إذا لم يستطع مخاطبتنا
بالطريقة التي نفهمها. ولحسن الحظ أن بامكانه فعل ذلك عن
طريق بينيات أو منافذ
المداخل والمخارج.




ومن المعروف أن أشهر طرق التخاطب مع الكمبيوتر هي لوحة
المفاتيح والماوس أو الفأرة والكمبيوتر بدورة يخاطبنا عن
طريق الشاشة و الطابعة.

يقوم معالج البيانات بالتخاطب مع هذه المنافذ عن طريق شريحة تسمى بشريحة منفذ المدخل والمخرج (input/output Port Chip). وهذه المنافذ لها خاناتها وعنواينها الخاصة التي يستعملها المعالج للوصول إليها و القراءة منها أو الكتابة إليها. ولكن الكمبيوتر لايفهم إلا لغة الأرقام أي أنه رقمي فكيف يتفاهم مع العالم الخارجي عبر هذه المنافذ. هنا نجد كما هو موضح في الشكل أننا نستخدم محولات رقمية إلى تمثيلية ومحولات تمثيلية إلى رقمية ووظيفتها هي الترجمة بين الكمبيوتر والعالم الخارجي.

وحدات التخزين الخارجي




حيث أنه
لايمكن الاعتماد على الذاكرة الموجودة في الكمبيوتر لحفظ
المعلومات ، دعت الحاجة إلى صنع وسائل تخزين للمعلومات
بحيث تكون عملية و اقتصادية في نفس الوقت.



ومن أهم
هذه الوسائل الأشرطة و الدسكات الممغنطة. وتستقبل هذه
الوسائل التخزينية الملفات والتي تتكون من عدد من خلايا
التسجيل كل منها بحجم ثابت ، وكل خلية تحتوي قادرة على
تخزين المعلومات والبرامج.