الدرس
الأول
مدخل الى الحاسوب الرقمي
www.tartoos.com
ماهو
الحاسوب
الحاسوب هو
تجهيزة تقنية لمعالجة المعلومات تقنية كانت أو حسابية أو منطقية , ويتكون
الحاسوب من الوحدات الوظيفية التالية :
- وحدة
المعالجة المركزية ( CPU )
. CENTRAL PROCESSING UNIT
- وحدة
الذاكرة ( MU )
. MEMORY UNIT
- وحدة
الإدخال والإخراج .
INPUT/OUTPUT UNIT
والسبب
الأساسي لشيوع هذا التقسيم هو اشتراك الحواسيب الكبيرة
MAIN FRAME والصغيرة
MINI COMPUTER والصفرية
MICRO COMPUTER في هذه البنية .
وفيما يلي
عمل كل وحدة من هذه الوحدات لكي نعطي مفهوماً عاماً للحاسوب قبل أن نخوض في
تفاصيله البنيوية :
- تقوم
وحدة الإدخال باستقبال المعلومات المرمزة من المشغّل البشري أو من أحد
الأجهزة الخارجية المتصلة بها , أو من حاسوب آخر مربوط معها عبر خطوط اتصال
لنقل المعلومات اليها .
- يجري
تخزين المعطيات في الذاكرة ويصبح بالإمكان استردادها في اللحظة المناسبة لكي
نقوم بمعالجتها .
- تقوم
وحدة المعالجة المركزية بمعالجة هذه المعطيات في وحدة الحساب والمنطق حيث
تكون خطوات المعالجة مخزنة في الذاكرة ضمن مانطلق عليه اسم البرنامج .
- تلعب
وحدة التحكم دور القائد والموجه لجميع الفعاليات المذكورة آنفاً حيث تقوم
بتوزيع الأدوار على الوحدات الآنفة الذكر بحيث تضمن آداء المهمة الموكلة
اليها بدقة ونجاح .
ويمكن
اطلاق تسمية CPU على مجموع
وحدتي الحساب والمنطق والتحكم , وقد أطلقت تسمية معالج
PROCESSOR عليها .
وحدة الذاكرة : www.tartoos.com
تستقبل
عناصر الذاكرة المعلومات وتخزنها الى حين حاجتها حيث يجري استردادها والتعامل
معها من خلال عناصر النظام الحاسوبي المختلفة . وحتى نتمكن من متابعة
التطورات المطردة للذواكر لابد من التعرف على أهم المصطلحات المتداولة
المعرّفة لفعاليتها .
اٍن عملية
وضع أو أخذ معلومات من الذاكرة يطلق عليها تعبير النفاذ أو الوصول الى
الذاكرة .Memory Access
ونطلق
تعبير زمن النفاذ أو الوصول Access Time
على الزمن الفاصل بين كل المعطيات ( ارسال عناوينها)
وظهورها جاهزة للاستخدام ( على خطوط المعطيات ) . فاٍذا كان عدد الخانات لكل
كلمة هو n وكان زمن
النفاذ هو t فاٍن نسبة
النفاذ تعطى بالعلاقة n/t
وهي عدد الخانات المنقولة في الثانية ووحداتها هي
(
BPS ) Bit Per Second
.
وتعتبر
الديمومة non volatile من
مواصفات الذاكرة عندما تحتفظ بمحتواها حتى بعد قطع التغذية عنها . ونسمي
المادة التي نستخدمها لعملية التخزين بالوسط medium
فاٍذا كان للوسط صفة الديمومة ويوجد هناك
اٍمكانية لنقله من حاسوب الى آخر واٍعادة استخدامه بعد التسجيل عليه فاٍننا
نسميه بالوسط القابل للنقل Removable
.
تقسيمات الذاكرة :www.tartoos.com
هناك
العديد من المقاييس التي يتم وفقها تقسيم الذاكرة وهذه المقاييس هي طريقة
النفاذ ( تسلسلي أو تفرعي ) وديمومة التخزين وقرب عنصر الذاكرة من المعالج .
-
قرب الذاكرة من المعالج
: يرتبط هذا القرب في معظم
الأحيان بسرعة النفاذ فالعناصرالأقرب من المعالج هي ذات سرعة النفاذ الأكبر .
ويبين الشكل التالي تقسيم الذاكرة وفقاُ لقربها من المعالج :
|
Mass Storage |
|
Main memory |
|
Buffer Memory |
|
Processing element
Registers |
ونلاحظ أن
المسجلات أقرب عناصر الذاكرة الى المعالج وهي تمثل عناصر الذاكرة ذات زمن
النفاذ الأسرع .
اٍن الخلية
الأساسية في كل مسجل هي القلاب FLIP – FLOP
والمسجل مؤلف من عدد من القلابات التي تعمل مع بعضها البعض . وكل قلاب يتألف
من عدد من البوابات المنطقية وكل بوابة تتألف من ترانزستور فما فوق يليها
عناصر الذاكرة الوسيطية Buffer Memory
التي غالباً ماتستخدم لأجل ردم الهوة بين سرعة المعالج وسرعة الذاكرة
الرئيسية وتصنع من مواد أنصاف نواقل مرتفعة الثمن نسبياً مثل أسيد الفاليوم
galium arsenide , أما
الذاكرة الرئيسية والتي تتصف بسعة كبيرة من مرتبة تتناسب وعدد خطوط العنونة
للمعالج وسعر مقبول لعنصر التخزين فهي التي تشكل المستوى الثالث الذي لايخلو
منه أي نظام حاسوبي والذي غالباً مايصنع من أنصاف النواقل الشائعة الاستعمال
العاملة بتقنيتي CMOS و
TTL .
بينما تقع
الذاكرة الكستلية في المستوى الرابع وتعتبر وحدة التخزين ذات الحيز الأكبر .
ففيها يتم تخزين المعلومات بشكل دائم , وتتألف من وسط يمتاز بصفة الديمومة
non volatile وغالباً
ماتعتمد طرائق التخزين المغناطيسية في هذا النوع من الذواكر.www.tartoos.com
- النفاذ التسلسلي
sequential access
:
وفيه يتعلق زمن النفاذ بموقع المعلومة في وسط الذاكرة ( مثل الشريط
المغناطيسي magenetic tape
والأقراص المغناطيسية المرنة والصلبة floppy and hard
disk.
- النفاذ العشوائي أو التفرعي
randon access
وفيه يتساوى زمن النفاذ الى أي معلومة بغض النظر عن
موقعها ( مثل ذواكر أنصاف النواقل الرئيسية المستخدمة ك
RAM ) .
|
مدرسة
الكمبيوتر
