مبادئ حاسوب

الجمهورية اليمنيةجامعة إبكلية التربية

مبادئ حاسوب (النظري)لطلبة المستوى الثاني استاذ المقرر د/محمود ثابت الفراص2017/ 2018م.

مقدمة:

الحاسوب هو العَصَب الرّئيسي للتكنولوجيا في العصر الحالي، فَليس من المُمكن الاستغناء عنه في جَميع مجالات الحياة بأيّ شكلٍ من الأشكال، فهو يتواجد في جميع المؤسسات العلمية والصحية والعسكريّة، وجَميع أنواع المشاريع التجاريّة والسكانية والصناعية؛ لأنّ استخدامه يُسهّل تلك الاعمال، ويُقلّل من الوقت والجهد المَطلوب لإنجازها,  ويُعدّ الحاسوب هو أهمّ الاختراعات التي اكتشفها الإنسان طوال فترة حياته؛ لأنّ هذا الاكتشاف تسبّب بتغيير جذري في حياة الإنسان.

تعريف الحاسب الآلي :

يمكن تعريف الحاسوب :بأنه آلة إلكترونية يمكن برمجتها لكي تقوم بمعالجة البيانات وتخزينها واسترجاعها وإجراء العمليات الحسابية والمنطقية عليها .

و يمتاز الحاسب الآلي ب :

ü     القدرة على تخزين المعلومات و استرجاعها .

ü     إجراء العمليات الحسابية و المنطقية , و إمكانية تنسيق النصوص و الخطابات .

ü     إمكانية تكوين برمجيات خاصة للمستخدم من خلال لغات البرمجة الحاسوبية .

خصائص الحاسب الآلي :

ü     الإلكترونية :    ويقصد بها الاعتماد على النبضات الإلكترونية في العمل مما يؤدي إلى قلة الأعطال عنها لو كان جهاز ميكانيكياً .

ü     السرعة : وتقاس بالميجا هيرتز ( مليون ذبذبة في الثانية) وهي نتيجة مباشرة لخاصية الإلكترونية. .

ü     الدقة والاعتمادية : الدقة بإدخال البيانات وصحة تعليمات التنفيذ, تؤدي إلى دقة النتائج.

ü     الطاقة التخزينية العالية : تقاس كمية المعلومات المخزنة بالبايت (حرف).

ü     القدرة على الاتصال بالحاسبات والأجهزة الأخرى : ويقصد بها إرسال البيانات واستقبالها مما أدى إلى إنشاء الشبكات وتنوع وسائل الإدخال والإخراج .

استخدامات الحاسب الآلي :

من الصعب جدا حصر المجالات التي يستخدم بها الحاسب ، ولكن سنعرض بعض منها :

التعليم

 الكتابة والتحرير(الصحافة– دور النشر  (

الإحصاء و الحسابات

الإعلانات التلفزيونية والسينمائية

البنوك

الصناعة

 التصميم الهندسي

الطيران والرحلات الفضائية

التجارة وإدارة الأعمال

الاتصالات والشبكات وتبادل المعلومات

 الألعاب

الزراعة

الصحة

المجال الأمني والعسكري.

أدوار الحاسوب في عمليتي التعلم والتعليم

للحاسوب عدة أدوار في عمليتي التعلم والتعليم يمكن إيجازها فيما يلي:

-         التعلم عن الحاسوب Learning about Computer: ويقصد به إزالة الأمية الحاسوبية.

-         إدارة التعلم بالحاسوب Managing Learning with Computer: ويقتصر هذا الدور على توظيف الحاسوب في الأعمال الإدارية التعليمية مثل: إعداد الجداول الدراسية، وكشوف علامات الطلبة، والمعلمين ودراجاتهم والمكتبة، وموجودات المدرسة.

-         التعلم بالحاسوب Learning With Computer: وفي هذا الدور يكون الحاسوب مجرد أداة يستخدمها المتعلم في عرض البرمجيات التعليمية.

-         التعلم من الحاسوب Learning from Computer: ويقتصر دوره هنا على اختزان المعلومات باعتباره مصدراً لها.

مزايا استخدام تكنولوجيا الحاسوب في العملية التعليمية:

  يوجد الكثير من المزايا التي ظهرت من خلال عدد كبير من الدراسات..

1 - إنشاء بيئة تعليمية نشطة وتفاعلية بين الآلة والإنسان.
2 - تنمية مهارات الطلاب لتحقيق الأهداف التعليمية.
3- تنمية اتجاهات الطلاب الإيجابية نحو المواد التي يرونها صعبة ومعقدة مثل الرياضيات واللغات الأخرى.
4- العرض بالصوت والصور والحركة والرسم والنموذج مما يوفر خبرة للطالب أفضل من الطريقة التقليدية.
5- تقليل نسبة الملل والسأم بين الطلاب من التعلم .
6- توفير فرص التعلم الفردي بين الطلاب .
7- يساعد على مراعاة الفروق الفردية بين الطلاب.
8- يساعد على نقل عملية التعليم والتعلم إلى المنزل لاستمرار اكتساب المهارات .
9- يوفر قدر كبير من الأنشطة المختلفة والبرامج المتنوعة التي تساعد على اكتساب معلومات خارج المادة الدراسية.
10- يختزن قدر كبير من المعلومات ويقوم بعدد كبير من العمليات .
11- أداء الوظائف والأعمال أسرع من المدرس .
12- يوفر عنصر الإثارة والتشويق .
13- استخدام عنصر التحدي للتدرج من الأسهل إلى الأصعب .
14- استخدام أساليب التعزيز لحث الطالب على مواصلة الدراسة .

أجيال الحاسب الآلي

من الممكن تقسيم الحاسبات بعد ذلك إلى أجيال حسب التطور الذي طرأ على الدوائر الكهربائية إلى :

1. الجيل الأول (1951 م – 1957م ): وتستخدم فيه الصمامات المفرغة .

2. الجيل الثاني ( 1957 م – 1965م ) : بدأ فيه استخدام الترانزيستور وهو عبارة عن دائرة إلكترونية أسرع وأصغر وأقل تكلفة من الصمام المفرغ . ومعه أصبحت الحاسبات أقل حجماً وأكثر سرعة وأكبر قدرة على التخزين باستخدام الخلايا الممغنطة.

3. الجيل الثالث (1965 م – 1971م ): ظهرت فيه الدوائر المتكاملة وهو عبارة عن دوائر متكاملة توضع على شريحة من السليكون . مما إلى زيادة سرعة وتخزين الحاسبات وظهور الحاسبات الآلية المتوسطة.

4. الجيل الرابع ( 1971 م – 1985م): ظهرت فيه الدوائر المتكاملة الكبيرة وهو عبارة عن دوائر الكترونية متكاملة تحتوي على ملايين من الترانزيستورات على شريحة صغيرة من السيليكون . وأصبحت في الوقت الحالي مادة البنتيوم هي المستخدمة بدل من السيليكون لما لها من خصائص توصيل.

5.  الجيل الخامس : بداء من عام (1985م – حتى الآن): تطوير أجهزة الذكاء الاصطناعي . هي اضفاء قدر من الذكاء والقدرة على الاستنتاج على الحاسب، ففى الجهاز الجديد كانت هناك مهام فرعية للتصميم الذي أراده المصممون ومنها الترجمة بواسطة الحاسب من لغة إلى لغة، والتعرف الصوتى وإدراك الحاسب للكلام، والرؤية بالحاسب، وإثبات النظريات، وألعاب الحاسوب.

أنواع الحاسبات الآلية

أنواع الحاسبات طبقاً لطبيعة عملها :

1- الحاسبات الرقمية (Digital Computer) : نعالج هذه الحاسبات البيانات الرقمية فقط , وهي البيانات التي تأخذ قيم محددة لايمكن الخروج عنها و تخزن في الحاسب بقيمة صفر و واحد فقط و مثال ذلك الحروف الهجائية و الارقام العشرية , وتستخدم هذه الحاسبات في حل المشاكل الحسابية المعقدة و تنظيم االملفات و قواعد البيانات , وتمتاز بالسرعة العالية و امكانية اجراء اكثر من عملية حسابية في نفس الوقت و من مجالات هذه الحاسبات : التعليم و تنظيم ) الإدارة و المحاسبة(.

- 2 الحاسبات القياسية (Analog Computer):تعالج بيانات قياسية , وهي البيانات التي تاخذ قيما عديدة و خاصة بيانات الخصائص الفيزيائية في مثل ( شدة الصوت , درجات الحرارة , الضغط الجوي ) , لذلك تستخدم عادة في المراكز العلمية و الطبية و مراكز الرصد الجوي ,و مثال لذلك الاجهزة المستخدمة في مراقبة ضغط دم المرضى في المستشفيات , او تلك التي تراقب تدفق سريان المحلول ( المغذي ) للمريض.

أنواع الحاسبات طبقاً لحجمها :

- 1 الحاسبات العملاقة  Super Computer ))

 تتميز الحجم الكبير والقدرة الفائقة والسرعة على المعالجة، حيث أنها تعتبر آلات سريعة جداً و لديها القدرة على تشغيل العشرات من البرامج في وقت واحد.

تتميز بامكانية ربطها بالمئات من الوحدات الطرفية.

تكلفتها باهظة جدا لذلك نجدها في الشركات الكبيرة مثل أرامكو للتنقيب عن البترول.

- 2 الحاسبات الكبيرة (Main Frame) .

تمتاز بسرعتها العالية جدا، تملك سعة تخزين عالية.

 مقدرتها على خدمة العديد من المستخدمين في الوقت نفسه.

وهو النوع الشائع في الجامعات وشركات الطيران والاتصالات.

ترتبط هذه الحواسيب غالباً مع طرفيات عن طريق نظام Timesharing

- 3 الحاسبات المتوسطة (Mini Computer) .

هي اجهزة لها قدرة تنفيذ عالية نسبيا , و يمكن ان تربط مجموعة من الطرفيات .اصبح هذا الحاسوب مهملا لأن الحاسوب الدقيق أصبح ذا قدرة فائقة توازي الحاسوب المتوسط.

- 4 الحاسبات الصغيرة أو الشخصية (Personal Computer : PC) .

و تسمى ايضا الحاسوب الدقيق (Micro Computers)منتشر الاستخدام حيث أصبح سريعا في قدرات المعالجة وكبيرا في قدرا التخزين.

5- محطات العمل Workstation :

تشبه محطة العمل الحاسوب الدقيق من حيث أن مستخدمه واحد، و لكنه أقوى من حيث قدرة المعالج و سعة التخزينية للذاكرة و إمكانية عرض الرسوم أو الألوان بدقة عالية على شاشة عرض الجهاز، و لهذا يستخدم هذا النوع من قبل المهندسين و العلماء و في المختبرات و المصانع، أي المجالات التي تتطلب معالجة عالية جداً.

- 6 حاسوب التحكم Control Computer : يستخدم في تطبيقات ال Real Time حيث نجده في غرفة التحكم بمحطات الكهرباء وتكرير البترول وغرف المراقبة لمحطات القطارات والطائرات.

حيث ان لدية القدرة على التعامل مع الاخطاء التى تنتج اثناء العمل واصلاحها.

أنواع الحاسبات طبقاً لمجال الاستخدام :

1- حاسبات ذات غرض عام (General Purpose Computer)تصمم هذه الحاسبات من أجل القيام بالعديد من الأعمال ، وذلك تبعاً لما يوضع بها من برامج . أي أنها مقصورة على أداء تطبيق معين.

2- حاسبات ذات غرض خاص (Special Purpose Computer) تصمم هذه الحاسبات من أجل القيام بعمل محدد ، بحيث يخزن البرنامج المطلوب تنفيذه داخل الذاكرة بصفة دائمة . مثل الحاسبات

المستخدمة لتوجيه مسار المقذوفات أو تسيير المركبات الفضائية أو ضمن أجهزة التحكم بالسيارات الحديثة .

مكونات الحاسب الآلي :

يتكون الحاسب الآلي من مفاتيح وأسلاك ولوحات ودوائر إلكترونية وقطع ورقائق إلكترونية مدمجة Ships ومحرك قرص التخزين الصلب Hard Disk ومحرك قرص التخزين المرن Floppy Disk بالإضافة إلى طابعة ولوحة مفاتيح وماوس وشاشة إظهار الصورة. كل هذه المكونات متصلة مع بعضها البعض لتكون نظاما له القدرة علي القيام بمهمات الحسابات واستيعاب معطيات المعلومات كنوع من هذه المهمات ثم التعامل معها لإعطاء النتائج. وحتى يقوم الجهاز بالعمل الذي تريده فهو بحاجة إلى برنامج كواسطة بين تلك المكونات بعضها البعض وبين الوحدة والشخص الذي يقوم بتشغيل الكمبيوتر.