مكونات الحاسب الآلي

 مكونات نظام الكمبيوتر: 

تنقسم مكونات نظام الكمبيوتر إلى مكونين رئيسيين:

المكونات المادية للكمبيوتر (HardWare).

البرمجيات (SoftWare).

المكونات المادية للكمبيوتر (HardWare):

الوحدات المادية هي أي جزء ملموس ومرئي في الحاسب الآلي أو متصل به، وتنقسم الوحدات المادية إلى ثلاثة أقسام هي:

• وحدات الإدخال Input Unite
• وحدة المعالجة المركزية CPU
• وحدات الإخراج Output Unite

أولا: وحدات الإدخال Input Unite:

هي تلك الأجهزة والوحدات المسئولة عن إدخال البيانات والبرامج المختلفة للجهاز، ومن وحدات الإدخال:

لوحة المفاتيح Key Board:

تعتبر لوحة المفاتيح من اهم وحدات الإدخال للبيانات في الحاسب الآلي، وتستخدم في إدخال بيانات مكونة من حروف وأرقام.

وتحتوي لوحة المفاتيح على:

• مفاتيح الحروف والرموز.
• مفاتيح اللوحة الرقمية والتي تستخدم في إدخال الأرقام والعمليات الحسابية.
• مفاتيح الأسهم والتي تستخدم في تحريك مؤشر الكتابة.
• مفتاح (Shift) ويستخدم في إدخال الحروف والرموز المكتوبة أعلى أزرار الكتابة وله إستخدامات أخرى.
• مفتاحي تغيير اللغة (Alt+Shift) حيث يستخدم مفتاحي (Alt+Shift) في الجانب الأيمن من لوحة المفاتيح لتغيير لغة الكتابة إلى العربية، اما مفتاحي (Alt+Shift) في الجانب الأيسر من لوحة المفاتيح فلتغيير لغة الكتابة إلى الإنجليزية.

الماوس Mouse:

هي إحدى وحدات إدخال الحاسب الآلي، وللفآرة زران، أيمن وأيسر، وقد يوجد زر في الوسط في بعض الأنواع، عند تحريك الفأرة يتحرك مؤشر الفأرة في جميع الإتجاهات على الشاشة، وهو على شكل سهم.

وللفأرة ثلاث إستخدامات هي:

• الإشارة (Pointing) بحيث تستطيع الإشارة إلى أي مكان أو شيء موجود على الشاشة.
• الإختيار (Selection) بالضغط على زر الفأرة الأيسر اثناء الإشارة على شيء معين على الشاشة.
• النقل (Move) فبإستمرار الضغط على الزر اليسر للفأرة مع سحب الشيء الذي تريد نقله على المكان الجديد وتسمى هذه العملية سحب وإسقاط (Drage And Drop).

الماسح الضوئي Scanner:

يعتبر الماسح الضوئي وحدة من وحدات إدخال الحاسب الآلي، ويتم توصيله بالحاسب لإدخال الصور والرسومات بجميع أنواعها بحيث تستطيع رؤيتها على الشاشة وإعادة استخدامها والتغيير فيها.

الميكروفون:

يعتبر الميكروفون وحدة من وحدات إدخال الحاسب الآلي ويستخدم في إدخال الأصوات بحيث يمكنك وتسجيل صوتك او بعض المحادثات أو المحاضرات.

الكاميرا الرقمية Digital Camera:

هي وحدة من وحدات إدخال الحاسب الآلي، ويتم توصيلها بالحاسب الآلي لإدخال صور تم إلتقاطها بحيث تستطيع مشاهدتها على الشاشة والتغيير فيها.

وحدة الإسطوانات Disk Drives:

يمكن إدخال البيانات عن طريق الإسطوانات المرنة (floppy disk)، والإسطوانات المدمجة (CD ROM)، والإسطوانات الرقمية(DVD).

ثانيا: وحدات الإخراج Output Unite:

وهي تلك الوحدات المسؤولة عن جميع عمليات عرض وإستخراج النتائج التي قام بتنفيذها الحاسب وفقا للتعليمات التي قام المستخدم بإصدارها إليه ومن وحدات الإخراج.

شاشة العرض Monitors:

وهي من أهم وحدات إخراج الحاسب الالي بحيث تظهر الشاشة ما يتم إدخاله للحاسب من حروف وأرقام وصور، كما تعرض الشاشة البيانات المسجلة مسبقا على جهاز الكمبيوتر.

السماعات Speakers:

وهي وحدة من وحدات إخراج البيانات من الحاسب، وتستخدم في إخراج الأصوات والأغاني والموسيقى، ويمكنك التحكم في درجة علة وإنخفاض الصوت.

الطابعة Printer:

وهي وحدة من وحدات إخراج البيانات من الحاسب، وتستخدم في إخراج البيانات والمعلومات (حروف – ارقام - صور) مطبوعة على اوراق.

الراسمات plotters:

وهي أيضا وحدة من وحدات إخراج البيانات من الحاسب الآلي، وتستخدم في إخراج الرسومات البيانية والهندسية بأحجام كبيرة مطبوعة على أوراق.

ثالثا: وحدة المعالجة المركزية CPU:

تنقسم وحدة المعالجة المركزية إلى ثلاثة أجزاء وهي:

• وحدة الحساب المنطقي (ALU) Arithmetic logic unit
• وحدة التحكم (CU) Control Control unit
• الذاكرة الرئيسية Main Memory

وحدة الحساب المنطقي (ALU) Arithmetic logic unit:

تقوم هذه الوحدة بإجراء العمليات الحسابية مثل عمليات الجمع والطرح والقسمة، والعمليات المنطقية هي أي عملية يتم فيها المقارنة بين كميات أو عمليات فرز وترتيب مثل عمليات أكبر من أو أصغر من أو يساوي.

وحدة التحكم (CU) Control Control unit

تقوم بتنسيق العمليات بين الوحدات المختلفة للحاسب، حيث أنها تتحكم في كل المدخلات والمخرجات من وإلى الوحدات المختلفة في الحاسب.

عند تشغيل الحاسب يتم تحميل البرامج المستخدمة والتي سبق تخزينها على الإسطوانة الصلبة إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ويستخدم الحاسب هذه الذاكرة في تنفيذ الأعمال، وتخزين البرامج والبيانات الجاري معالجتها، وتفرع الذاكرة عند إغلاق الجهاز أو إنقطاع التيار الكهربائي ليعاد تحميلها بالبرامج عند إعادة تشغيل الجهاز.

الذاكرة الرئيسية Main Memory

يحتاج الحاسب إلى إسترجاع وتذكر المعلومات التي يتعامل معها تماما كما يحتاج الإنسان كذلك، لذا يجب حفظ المعلومات إما مؤقتا أو بصفة دائمة، وفيها تعالج المعلومات ثم تخزن في صورة رقمية بإستخدام النظام الثنائي، وهو النظام العددي الذي يستخدم رقمين فقط (0،1)، واستخدام النظام العشري هو الشائع الذي يستخدم عشرة أرقام (من صفر إلى 9).

وحدات قياس الذاكرة:

تقاس سعة الذاكرة بالوحدات الأساسية  الأتية:

• البايت Byte

هي مقدار الذاكرة لتمثيل حرف واحد بالتدوين الثنائي، وتتكون الخانة البايت من ثماني خانات بت(Bit) أي رقم ثنائي والتي يمكنها تمثيل الرقمين الثنائيين (1،0).

•  الكيلو بايت  KB(Kilobyte) والكيلو بايت الواحد= 1024 بايت.
• الميجابايت MB(Megabyte) والميجابايت = 1024 كيلوبايت.
• الجيجا بايت GB(Gigabyte) والجيجا بايت =1024 ميجابايت.

أقسام الذاكرة الرئيسية Main Memory:

تنقسم الذاكرة الرئيسية إلى ثلاثة أنواع هي:

ذاكرة التداول العشوائي: Random Acces Memory (RAM)

تستقبل هذه لذاكرة البيانات والبرامج من وحدة الإدخال، كما تقوم بإستقبال النتائج من وحدة الحساب والمنطق، وتقوم بتخزينهم تخزينا مؤقتا (حيث تفقد هذه الذاكرة محتوياتها بمجرد فصل التيار الكهربائي)، لذا سميت بالذاكرة المؤقتة أو المتطايرة، وكلما زادت سعة الذاكرة زادت كمية البيانات وحجم البرامج التي يمكن تداولها في نفس الوقت.

ذاكرة القراءة فقط: Read Only Memory (ROM)

تحتوي على البرامج والبيانات الأساسية اللازمة لتشغيل الكمبيوتر، وتلك البيانات والبرامج قد تم تسجيلها من قبل الشركة المصنعة، وهي ذاكرة سابقة ثابتة لا تتأثر بإنقطاع التيار الكهربائي، وسميت بذاكرة القراءة فقط لأنه لا يمكن الكتابة عليها او التعديل أو الإلغاء لمحتوياتها بواسطة المستخدم بل يمكن فقط قراءة ما بداخلها.

المقارنة	ذاكرة القراءة (ROM)	ذاكرة التداول العشوائي(RAM)
طبيعة الإستخدام	يقرأ منها فقط ولا يمكن التعديل فيها أو تغييرها.	للقراءة والكتابة وبإستمرارمع إمكانية التعديل والتغيير فيها بالحذف أو الإضافة.
أصل الذاكرة	يرجع أصلها إلى المصنع أو الشركة المنتجة للجهاز وهي المسئولة عن تخزين المعلومات بها،ولا يمكن للمستخدم الدخول إليها.	المستخدم هو المسئول عليها عنها والمتصرف فيها بالكتابة والتعديل والحذف منه، والإضافة إليها ويستطيع الوصول إليها متى شاء.
المحتويات	تحتوي على برامج التشغيل الأساسية لجهاز الكمبيوتر.	تحتوي على البيانات والمعلومات الخاصة بالمستخدم والمخزنة في وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها.
طريقة العمل	تعمل عند فتح الجهاز بواسطة أي مستخدم.	تعمل وفق تعليمات المستخدم وحسب أوامر التشغيل التي يستخدمها.

الذاكرة المخبآة: Cache Memory

وتستخدم خلال عمليات التشغيل وهي عبارة عن ذاكرة تخزين مؤقت ذات سرعة عالية جدا تفوق سرعة الذاكرة تخزين مؤقت ذات سرعة عالية جدا تفوق سرعة الذاكرة الرئيسية، وتستخدم لتخزين المؤقت للبيانات والتعليمات المطلوب إسترجاعها مرات عديدة أثناء عملية تشغيل البيانات مما يساعد على سرعة تشغيل البيانات، وتقدر سعة الذاكرة المخبأة بحوالي 512 كيلو بايت أو أكثر.

وحدة التخزين: Storage Devices

وهي الوحدات التي يمكن الإحتفاظ بالبيانات. والبرامج عليها، وتنقسم تلك الوحدات على:

الإسطوانات الصلبة، والإسطوانات المرنة، والإسطوانات المضغوطة (إسطوانات الليزرCD، والإسطوانات الرقمية المتعددة الجوانب، والشريط الممغنط، وذاكرة الفلاش).

الإسطوانات الصلبة: Hard Disks

وهي عبارة عن وحدة صغيرة في حجم كف اليد تقريبا، توجد بصفة دائما ومثبتة في وحدة المعالجة المركزية (CPU)، وتتميز الإسطوانة بكبر سعتها التخزينية حيث تصل تلك السعة التخزينية إلى تخزين أكثر من عشرة آلاف كتاب أي عشر مليارات حرف تقريبا.

الإسطوانات المرنة: Floppy Disks

ويوجد منها نوعان هما:

• إسطوانات مرنة 3.5 بوصة، وتستخدم في عملية حفظ البيانات نظرا لصغر حجمها وكبر حجم السعة التخزينية لها.
• إسطوانات مرنة 5.25 بوصة، وهي لم تعد تستخدم الن نظرا لصغر حجم السعة التخزينية لها وكبر حجمها.

الإسطوانات المضغوطة (CD) Compact Disks

أو الإسطوانات الليزر، وتستخدم في تخزين الصوت ولقطات الفيديو، حيث تصل سعتها التخزينية إلى 650 أي ستمائة وخمسون مليون حرف تقريبا، ويعيب هذه النوعية أنها لا يمكن التسجيل عليها إلا مرة واحدة فقط.

الإسطوانات الرقمية متعددة الجوانب (DVD) Digital Versatile Disks

وهو نوع من الإسطوانات المدمجة عالي السعة، يستخدم لتخزين (2-10 جيجا بايت) من المعلومات، وتستخدم الإسطوانة المدمجة (CD) لتخزين الموسيقى وعادة ما تستخدم في تخزين أفلام بجودة عالية بدلا من شرائط الفيديو.

الشريط الممغنط Magnetic Tape

وهذا النوع من وسائل التخزين يشابه ما نراه في عالم الصوتيات، ويعتمد على نفس التقنية، حيث يتم تخزين المعلومات عليه في شكل نقاط مغناطيسية بشكل متسلسل، وتستخدم هذه الشرائط عادة في حفظ النسخ الإحتياطية من البيانات.

ذاكرة الفلاش Flash Memory.

وهي تستخدم في حفظ البيانات، وتتميز بصغر الحجم والسعة التخزينية الكبيرة، حيث تصل إلى أكثر من (64جيجا بايت)، كما يمكن أيضا مسح البيانات من عليها والكتابة عليها أكثر من مرة ويتم توصيلها بالحاسب بواسطة مدخل USB.

وبعد شرح أجزاء الحاسب المادية بالتفصيل كان لابد من إيضاح العلاقة ومدى ترابط كل جزء مع الأخر للقيام بالعمليات المطلوبة من الحاسب، فمثلا عن القيام بعملية حسابية ما !!!! أولا لابد من إدخال الأرقام بواسطة وحدات الإدخال، وبعد ذلك يتم المعالجة بواسطة وحدة التحكم المركزي للحصول على النتائج التي يتم إخراجها من خلال وحدات الإخراج ثم تخزينها بواسطة وحدات التخزين.                                      

المكونات غير المادية للكمبيوتر (SoftWareالبرمجيات):

يمكن تقسيم برامج الحاسب إلى نوعين من البرامج:

• برامج مستخدمة بواسطة الحاسب وتسمى برامج النظام (نظام التشغيل Operating System).
• برامج تستخدم بواسطة المستخدم وتسمى البرامج التطبيقية (Application Program).

نظام التشغيل Operating System:

هو النظام الذي يحتوي على كل الأوامر التي تمكن الحاسب من أداء عمله مثل عملية بدء التشغيل والإظهار على الشاشة واستخدام الإسطوانة الصلبة (Hard Disks) والإسطوانة المرنة (Floppy Disks) لتخزين المعلومات.

ويقوم نظام التشغل (Operating System) بإدارة البرامج مثل معالج الكلمات والألعاب ومتصفح الإنترنت، فهو يستقبل الأوامر من هذه البرامج ويمررها إلى المعالج (Processor) وينظم العرض على الشاشة، ويأخذ النتائج من المعالج، ثم يقوم بإرسالها للتخزين على الإسطوانة الصلبة، أو للطباعة على الآلة الطابعة، برامج التشغيل موجودة دائما في الحاسب وتبدأ في العمل اوتوماتيكيا عند تشغيله، فنظام تشغيل الحاسب كالمحرك بالنسبة للسيارة كلاهما لا يمكن الإستغناء عنه.

كيف يؤثر نظام التشغيل على أداء الكمبيوتر:

نظام التشغيل يحدد العتاد الذي تستخدمه:

بعض قطع العتاد لا تعمل على بعض أنظمة التشغيل، خاصة لعدم توافر برامج القيادة لها على نظام تشغيل معين.

نظام التشغيل يحدد اللغة التي تستخدمها:

كثير من أنظمة التشغيل لا تتوفر بالعربية مما يحد من فائدة استخدامها للمستخدم العربي.

نظام التشغيل يحدد البرامج التي تستطيع تشغيلها:

كل برنامج له نظام تشغيل معني به، ولا يعمل على غيره، فمثلا لا يتوفر برنامج مايكروسوفت الشهير "أوفيس" على أنظمة تشغيل لينكس.

نظام التشغيل يحدد السهولة التي تستخدم فيها جهازك:

بعض أنظمة التشغيل كـ "دوس" صعبة الإستخدام.

نظام التشغيل يحدد إستقرار الكمبيوتر:

بعض أنظمة التشغيل تتوقف عن العمل أحيانا حتى بدون سبب مقنع.

ومن أشهر برامج التشغيل:

• Windows(95-98-2000-XP-7-8-10-11)

• LINUX

• UNIX

• DOS

البرامج التطبيقية (Application Program).

هي كل البرامج التي تعمل على الحاسب مثل معالج الكلمات والجداول الإلكترونية وقواعد البيانات، وأدوات العروض، وبرامج الناشر المكتبي، والألعاب، وبرامج الوسائط المتعددة، وهذه البرامج تعرف لدى المستخدمين للتطبيقات باسم Microsoft Office.

ومن أنواع البرمجيات التطبيقية:

برمجيات النظام (System Soft Ware)

هي برامج موجودة على الحاسب ومخزنة مسبقا على الإسطوانة الصلبة عند شرائه، فعند إستخدام الحاسب لأول مرة ربما يحتاج الأمر إلى إدخال بعض المعلومات لتشكيله، وهذا مثل أن نقوم بتعريف الحاسب بنوع الطابعة المتصلة به، وإذا كان هناك وصله للإنترنت وما شابه ذلك يمكن إضافة بعض المهام إلى برامج النظام كلما دعت الحاجة إلى ذلك، فمثلا إذا قمت بتغيير الطابعة فإننا نحتاج إلى تحميل برامج إضافية للحاسب لنتعامل مع الطابعة الجديدة.

البرمجيات التجارية (Commercial Ware)

تعتبر البرامج المعروضة للبيع برامج تجارية، كمجموعة برامج المكتب (Microsoft Office) على سبيل المثال، وتتاح البرامج التجارية لآلاف من الإستخدامات مثل الرسم والمحاسبة وإدارة الأعمال وتحرير الأفلام، والبرامج التجارية غالبا ما تكون مرخصة للمستخدم بدلا من مجرد بيعها بالطريقة المتعارف عليها، مع توضيح الشروط المختلفة المرتبطة بإستخدامها، كما هو موضح سابقا.

برمجيات المشاركة (Share Ware)

يقوم العديد من المبرمجين والهواة بكتابة البرامج التي تكون متاحة مجانا، وتوزيع هذه البرامج قد يكون بواسطة الإنترنت أو إسطوانة توزع مع المجلات، وهذه برامج عادة ما تكون متاحة لبعض الوقت قبل شرائها، والدفع للحصول على هذه البرامج يعتمد على الثقة والشرف، ولو أراد المستخدم الإستمرار في إستخدام البرامج بعد الفترة التجريبية فيجب عليه تسديد الرسوم للمؤلف.

برمجيات بدون مقابل (Free Ware)

وتكون مشابهة لبرامج المشاركة بدون رسوم فهي توزع مجانا ولا يتوقع تسديد مقابل لها، وبعض المؤلفين مسئولين عن جودة البرنامج، وكما هو الحال في البرامج المتاحة فإنها تأتي أيضا بشروط بعض المطورين ربما يوزعون النسخ الأولى مجانا لكي يشعر المستخدمين بفائدة البرنامج، وغالبا ما يحتفظ مؤلفو هذه البرامج بكل الحقوق القانونية لبرامجهم، ولا يسمح بنسخ أو توزيع لهذه البرامج.

البرمجيات العامة (Public Ware)

وتكون هذه البرامج متاحة للإستخدام العام، أي أنها متاحة مجانا ويمكن نسخها وتعديلها، ولا يوجد رسوم لإستخدامها.