الكتاب - التقنية الرقمية (1-1) - (نظام المسارات) - نسخة (1446 هـ)-7-58.pdf

‫الدرس ا‪䐣‬لول‪:‬‬ ‫تمثيل البيانات‬...

‫الدرس ا‪䐣‬لول‪:‬‬ ‫تمثيل البيانات‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫ش‬ ‫تنت أجهزة الحاسب الحديثة ي كل مكان‪ ،‬حيث توجد أجهزة حاسب مكتبية ي البيوت والمدارس وأماكن العمل‪ ،‬وأجهزة حاسب‬ ‫ال تماثل قدرات جهاز الحاسب‪ ،‬ولكن كيف‬ ‫ت‬ ‫محمولة سهلة النقل من مكان إ‪䑉‬ل آخر‪ ،‬وكذلك الهواتف الذكية ذات القدرات فالعالية ي‬ ‫تتعامل هذه ا‪䐣‬لجهزة مع البيانات المختلفة كا‪䐣‬لرقام والحروف والصور؟ ستتعرف ي هذا الدرس ع‪䑉‬ل أنظمة تمثيل البيانات‪.‬‬ ‫ئ‬ ‫الثنا ‬ ‫ي‬ ‫النظام‬ ‫حالت فقط‪ ،‬وهما حالة وجود جهد منخفض‬ ‫يف‬ ‫تعمل أجهزة الحاسب بالطاقة الكهربائية‪ ،‬ولهذا فإن مكوناتها الداخلية يمكنها ي ف‬ ‫تمي ‬ ‫ُ‬ ‫(‪ )low-voltage state‬أو حالة وجود جهد مرتفع (‪.)high-voltage state‬يمكنك أن تطلق ع‪䑉‬ل أجهزة الحاسب اسم ا‪䐢‬ل‪䐧‬لت‪ ،‬حيث‬ ‫ئ‬ ‫ت‬ ‫الثنا (‪ )Binary System‬الذي‬ ‫ي‬ ‫ال تستخدمها هذه أجهزة حاسب داخلها لتعمل بصورة صحيحة مبنية ع‪䑉‬ل نظام العد‬ ‫إن "اللغة" ي‬ ‫ويش إ‪䑉‬ل حالة الجهد المرتفع‪.‬‬ ‫ف‬ ‫يستخدم ي ف‬ ‫ي‬ ‫ويش إ‪䑉‬ل حالة الجهد المنخفض‪)1( ،‬‬ ‫ي‬ ‫رقم فقط ي كتابة ا‪䐣‬لعداد‪)0( :‬‬ ‫النظام ش‬ ‫الع ي‬ ‫الع ي (‪)Decimal Numeral System-DEC‬‬ ‫يمكنك إنشاء جميع ا‪䐣‬لعداد باستخدام سلسلة أعداد مكونة من ‪ 0‬و ‪.1‬كما تعلم ف النظام ش‬ ‫ف‬ ‫ً ي‬ ‫ف‬ ‫معا لتشكيل رقم‪ ،‬فإن كل ف‬ ‫م لة تزداد ع‪䑉‬ل سابقتها بالزيادة ي ‬ ‫يف‬ ‫الرقم ‪ 0‬و ‪ ،9‬وعند تجميعها‬ ‫م لة ف الرقم تأخذ قيمة تت اوح ي ف‬ ‫ب ‬ ‫فإن كل ف ف‬ ‫ي‬ ‫ا‪䐣‬لس وا‪䐣‬لساس ثابت ش‬ ‫ع ة‪.‬‬ ‫لتمثيل الرقم ‪ 131‬بنظام العد ش‬ ‫الع ي‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪1‬‬ ‫الرقم‬ ‫‪100= 102‬‬ ‫‪10= 101‬‬ ‫‪1= 100‬‬ ‫قيمة ف ف‬ ‫الم لة‬ ‫‪131‬‬ ‫‪= )100=( 100*1‬‬ ‫‪+ )30=( 10*3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪)1=( 1*1‬‬ ‫ف‬ ‫يف‬ ‫ئ‬ ‫ف‬ ‫القيمت ‪ 1 ، 0‬بالزيادة ي ‬ ‫الثنا ‪ ،‬ولكن وجه ا‪䐧‬لخت‪䐧‬لف هنا أن كل رقم يمكن أن يحتمل إحدى‬ ‫ي‬ ‫يجري استخدام المبدأ نفسه ي النظام‬ ‫ا‪䐣‬لس وا‪䐣‬لساس ثابت ‪...8 ،4 ،2 ،1( 2‬إلخ)‪.‬‬ ‫ئ‬ ‫الثنا بالصورة ‪:10000011‬‬ ‫ي‬ ‫ع‪䑉‬ل سبيل المثال يكون تمثيل الرقم ‪ 131‬بالنظام‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫الرقم‬ ‫‪128= 2‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪64= 2‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪32= 2‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪16= 2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪8= 2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4= 2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2= 2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1= 2‬‬ ‫‪0‬‬ ‫قيمة ف ف‬ ‫الم لة‬ ‫‪131 = )128=( 128*1 + )0=( 64*0 + )0=( 32*0 + )0=( 16*0 + )0=( 8*0 + )0=( 4*0 + )2=( 2*1 + )1=( 1*1‬‬ ‫يف‬ ‫ف ف‬ ‫ف‬ ‫‪䐧‬لحظ أن قيمة ف ف‬ ‫‪䝊‬ه ‪ 1‬وأن‬ ‫النظام ي‬ ‫اليم ي أي من‬ ‫ي‬ ‫الم لة للرقم الموجود ي أق‪㕉‬ص‬ ‫ً‬ ‫أي رقم (باستثناء الصفر) لقوة صفر يساوي واحدا‪ ،‬ولذلك تكون ‪.1 = 20 = 100‬‬ ‫ئ‬ ‫الثنا ‪.‬‬ ‫هكذا يمكنك قراءة وفهم أي رقم بالنظام‬ ‫ي‬ ‫ُ‬ ‫ف‬ ‫و‪䝊‬ه تأخذ أحد‬ ‫إن أصغر خانة لتمثيل البيانات ي أجهزة الحاسب تس‪䕉‬م بت (‪ )Bit‬ي‬ ‫ت‬ ‫لكلم خانة ثنائية (‪.)binary digit‬‬ ‫ي ف‬ ‫ي‬ ‫ا‪䐧‬لحتمال ‪ :‬صفر أو واحد‪.‬كلمة ‪ Bit‬ي‬ ‫‪䝊‬ه اختصار‬ ‫‪11‬‬  ‫النظام الستة ش‬ ‫ع ي‬ ‫تقدمت صناعة أجهزة الحاسب ُلتصبح أقوى ث‬ ‫وأك قدرة ع‪䑉‬ل التعامل مع البيانات‪ ،‬وقد كان هذا التطور ً‬ ‫سببا لظهور نظام العد الستة‬ ‫ُ‬ ‫ُ ‪ّ児‬‬ ‫ش‬ ‫تصغ س‪䐧‬لسل ا‪䐣‬لعداد الثنائية المستخدمة‪.‬‬ ‫ي‬ ‫ع ي (‪.)Hexadecimal Numerical System-HEX‬وقد وظف هذا النظام من أجل‬ ‫ف‬ ‫ً‬ ‫ف‬ ‫ش‬ ‫يع أن كل خانة تأخذ ‪ 16‬احتما‪ ً䭫‬لقيم مختلفة‪.‬ي هذه الحالة تحتاج إ‪䑉‬ل استخدام‬ ‫نظام العد الستة ع ي هو الرقم ‪ ،16‬وهذا ي‬ ‫أساس‬ ‫ُ‬ ‫ً‬ ‫الرموز بد‪ ً䭫‬من ا‪䐣‬لعداد ‪.15 ،14 ،13 ،12 ،11 ،10‬لذلك يستخدم الحرف ‪ A‬لتمثيل العدد ‪ ،10‬والحرف ‪ B‬لتمثيل العدد ‪ 11‬و‪ C‬لتمثيل‬ ‫العدد ‪... 12‬إلخ‪.‬‬ ‫‪䝊‬ه‪:‬‬ ‫ش‬ ‫أعداد النظام الستة ع ي بأساس ‪ 16‬ي‬ ‫‪F‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪D‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫ع ي‪( ،‬بالزيادة ف ي ا‪䐣‬لس وا‪䐣‬لساس ثابت ‪ 16‬مثل (‪ ،4096 ،256 ،16 ،1‬إلخ)‪.‬‬ ‫ف النظام الستة ش‬ ‫ي‬ ‫ع ي إ‪䑉‬ل مكافئه بالنظام ش‬ ‫الع ي‪:‬‬ ‫‪ّ児‬‬ ‫لتحول العدد ‪ 1C8A‬بنظام العد الستة ش‬ ‫‪1‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪A‬‬ ‫الرقم‬ ‫‪3‬‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫قيمة الم لة‬ ‫‪4096= 16‬‬ ‫‪256= 162‬‬ ‫‪16= 161‬‬ ‫‪1= 160‬‬ ‫‪7306‬‬ ‫‪= )4096=( 4096*1 + )3072=( 256*12 +‬‬ ‫‪)128=( 16*8 +‬‬ ‫‪)10=( 1*10‬‬ ‫التحويل ي ف‬ ‫ب ا‪䐣‬لنظمة‬ ‫من ‪ّ兎‬‬ ‫السهل التحويل من نظام عد إ‪䑉‬ل نظام آخر باستخدام حاسبة ويندوز (‪.)Windows Calculator‬‬ ‫ع ي إ‪䑉‬ل عدد ستة ش‬ ‫ع ي‪:‬‬ ‫ِلتحويل عدد ش‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫> افتح تطبيق الحاسبة (‪.)Calculator‬‬ ‫ت‬ ‫واخ وضع‬ ‫> اضغط ع‪䑉‬ل الخيا رات ‪1‬‬ ‫‪3‬‬ ‫م مج (‪2.)Programmer‬‬ ‫ب‬ ‫ش‬ ‫ً‬ ‫> اضغط ع‪䑉‬ل نظام ا‪䐣‬لعداد مث‪ ً䭫‬ع ي‬ ‫‪2‬‬ ‫(‪3.)DEC‬‬ ‫ً‬ ‫> اكتب الرقم وفقا لنظام ا‪䐣‬لعداد المحدد‪4.‬‬ ‫اخ نظام أعداد آخر ترغب بتحويل الرقم‬ ‫> ت‬ ‫‪5‬‬ ‫إليه‪.‬‬ ‫‪5‬‬ ‫ع ي يحتوي ع‪䑉‬ل بعض ا‪䐣‬لحرف‬ ‫ً‬ ‫نظرا ‪䐣‬لن نظام العد الستة ش‬ ‫م أجهزة الحاسب يستمتعون بإنشاء بعض‬ ‫م ب ي‬ ‫فإن ب‬ ‫ف‬ ‫"ا‪䐣‬لرقام ال ية" لتهجئة الكلمات واستخدامها ي برامجهم‬ ‫ً‬ ‫للد‪䐧‬للة ع‪䑉‬ل أشياء معينة‪ ،‬فمث‪ ً䭫‬يكون استخدام الرقم الستة‬ ‫ال نامج‪ ،‬ويكون‬‫ع ي "‪ "DEADBEEF‬ل‪䐥‬لشارة إ‪䑉‬ل تعطل ب‬ ‫ش‬ ‫ف‬ ‫استخدام "‪ "BADF00D‬بوساطة أبل (‪ )Apple‬ي نظام‬ ‫تشغيل آي أو إس (‪ )iOS‬عند تعطل أحد التطبيقات‪.‬‬ ‫‪12‬‬  ‫تمثيل البيانات‬ ‫م نظام ت‬䕉‫لتمثيل النص ف جهاز الحاسب نستخدم ما يس‬ ‫ال ي ف‬ ‫لحرف يجري تحويلها‬䐣‫) الذي يتضمن قائمة من ا‬character set( ‫م‬ ‫ه اختصار لـنظام ي ف‬䝊 ASCII ‫ كلمة‬.‫لسفل‬䐣‫الموضح با‬ ‫ترم وتبادل‬ ُ )ASCII( ‫ك‬䍊‫م هو نظام أس‬‫ال ي ف‬ ‫يئ‬ ‫ أحد أشهر أنظمة ت‬. ‫الثنا‬ ‫ل النظام‬䑉‫إ‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬.)American Standard Code for Informa琀椀on Interchange( ‫النموذ‬ ‫ب ي‬ ‫ك‬䍊‫لمري‬䐣‫ا‬ ‫ي‬ ‫المعلومات‬ ‫البيانات ف أنظمة ت‬ ‫ال ي ف‬ ‫م المختلفة‬ ‫ي‬ ‫رمزا ف نظام ي ف‬ ‫لغراض خاصة‬䐣 ‫ تم حجزها‬ASCII ‫ترم‬ ً 32 ‫أول‬ ‫ع ية وستة‬‫ وما يماثلها من أعداد ش‬ASCII ‫الجدول يوضح الرموز ف‬ ‫ي‬ ‫ي‬ َ.‫ داخل الملفات النصية‬Tab ‫ و‬Enterَ乷‫مفتا‬ ‫مثل تمثيل‬ ‫ئ‬.‫ل جهاز الحاسب‬䑉‫الثنا لتحفظ ع‬ ً ‫ع ية ولكنها‬ ‫ل النظام‬䑉‫فعليا تحول إ‬ ‫ش‬ ‫ي‬ ‫ي‬ Dec Hex Char Action (if non-printing) Dec Hex Char Dec Hex Char Dec Hex Char 0 0 NUL (nul) 32 20 Space 64 40 @ 96 60 ` 1 1 SOH (start of heading) 33 21 ! 65 41 A 97 61 a 2 2 STX (start of text) 34 22 " 66 42 B 98 62 b 3 3 ETX (end of text) 35 23 # 67 43 C 99 63 c 4 4 EOT (end of transmission) 36 24 $ 68 44 D 100 64 d 5 5 ENQ (enquiry) 37 25 % 69 45 E 101 65 e 6 6 ACK (acknowledge) 38 26 & 70 46 F 102 66 f 7 7 BEL (bell) 39 27 ' 71 47 G 103 67 g 8 8 BS (backspace) 40 28 ( 72 48 H 104 68 h 9 9 HT (horizontal tab) 41 29 ) 73 49 I 105 69 i 10 A LF (NL linefeed,new line) 42 2A * 74 4A J 106 6A j 11 B VT (vertical tab) 43 2B + 75 4B K 107 6B k 12 C FF (NP linefeed,new page) 44 2C , 76 4C L 108 6C l 13 D CR (carriage return) 45 2D - 77 4D M 109 6D m 14 E SO (shift out) 46 2E. 78 4E N 110 6E n 15 F SI (shift in) 47 2F / 79 4F O 111 6F o 16 10 DLE (data link escape) 48 30 0 80 50 P 112 70 p 17 11 DC1 (device control 1) 49 31 1 81 51 Q 113 71 q 18 12 DC2 (device control 2) 50 32 2 82 52 R 114 72 r 19 13 DC3 (device control 3) 51 33 3 83 53 S 115 73 s 20 14 DC4 (device control 4) 52 34 4 84 54 T 116 74 t 21 15 NAK (negative acknowledge) 53 35 5 85 55 U 117 75 u 22 16 SYN (synchronous idle) 54 36 6 86 56 V 118 76 v 23 17 ETB (end of trans. block) 55 37 7 87 57 W 119 77 w 24 18 CAN (cancel) 56 38 8 88 58 X 120 78 x 25 19 EM (end of medium) 57 39 9 89 59 Y 121 79 y 26 1A SUB (substitute) 58 3A : 90 5A Z 122 7A z 27 1B ESC (escape) 59 3B ; 91 5B [ 123 7B { 28 1C FS (昀椀le separator) 60 3C < 92 5C \ 24 7C | 29 1D GS (group separator) 61 3D = 93 5D ] 125 7D } 30 1E RS (record separator) 62 3E > 94 5E ^ 126 7E ~ 31 1F US (unit separator) 63 3F ? 95 5F _ 127 7F DEL 13  ‫تمثيل الصور‬ ‫ويعد استخدام‬ ‫يتعامل جهاز الحاسب مع الصور من خ‪䐧‬لل نظام ا‪䐣‬للوان حيث يكون تمثيل لون كل بكسل داخل الصورة بطرق عديدة‪ُ ،‬‬ ‫ِ‬ ‫شيوعا‪.‬ف هذا النظام ُي ‪ّ兎‬‬ ‫ً‬ ‫ع عن كل لون بمزي ــج من هذه ا‪䐣‬للوان ا‪䐣‬لساسية الث‪䐧‬لثة‪،‬‬ ‫ث‬ ‫ا‪䐣‬لك ‬ ‫نظام (أحمر‪ ،‬ف‬ ‫أخ ‪ ،‬أزرق) (‪ )RGB‬الطريقة‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫ب ‪ 0‬و‪ 255‬وتدل ع‪䑉‬ل تدرج كل لون‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ف‬ ‫وهكذا يجري تخزين ‪ 3‬قيم لكل بكسل الصورة‪ ،‬واحدة لكل لون‪.‬ت اوح قيمة كل منها ي ف‬ ‫ي‬ ‫‪B‬‬ ‫‪G‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪255‬‬ ‫‪255‬‬ ‫‪255‬‬ ‫أبيض‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪255‬‬ ‫أحمر‬ ‫‪0‬‬ ‫‪255‬‬ ‫‪255‬‬ ‫أصفر‬ ‫‪0‬‬ ‫‪255‬‬ ‫‪0‬‬ ‫ف‬ ‫أخ ‬ ‫‪255‬‬ ‫‪255‬‬ ‫‪0‬‬ ‫سماوي‬ ‫‪255‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫أزرق‬ ‫ف‬ ‫‪255‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪255‬‬ ‫أرجوا ‬ ‫ي‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫أسود‬ ‫ً‬ ‫بشكل عام فإنه يمكن النظر للفيديو بوصفه سلسلة من الصور‬ ‫ث‬ ‫الرق‪䕉‬م من أك البيانات تعقيدا ليتم تمثيله‪ ،‬ولكن ُ ٍ‬ ‫ي‬ ‫ُي َعد الفيديو‬ ‫بيانات ثنائية يجري تشغيلها صورة ِت َلو ا‪䐣‬لخرى‪.‬يكون استخدام تقنية ضغط الصور لتقليل المساحة‬ ‫ٍ‬ ‫المحفوظة ع‪䑉‬ل شكل‬ ‫المطلوبة لحفظها وزيادة ‪㌱‬سعة معالجتها‪.‬‬ ‫البوابات َ‬ ‫المنطقية‬ ‫ف‬ ‫ُ‬ ‫تحفظ البيانات ي جهاز الحاسب ع‪䑉‬ل شكل بيانات ثنائية (‪ ،)0،1‬ويجري جهاز الحاسب العمليات ع‪䑉‬ل ا‪䐣‬لرقام الثنائية (‪ )0،1‬من خ‪䐧‬لل‬ ‫ما يس‪䕉‬م بالبوابات المنطقية (‪.)Boolean Gates‬‬ ‫ما البوابات المنطقية؟‬ ‫ث‬ ‫إلك ونية تستقبل قيمة مدخلة واحدة أو أك وتنتج قيمة واحدة‪ ،‬وترتبط كل بوابة منطقية بجدول يس‪䕉‬م جدول الحقيقة‬ ‫‪䝊‬ه دائرة ت‬ ‫ُ‬ ‫ي‬ ‫ظهر جميع ا‪䐧‬لحتما‪䐧‬لت للقيم الداخلة وما يقابلها من قيم خارجة لكل بوابة منطقية‪.‬‬ ‫(‪ )Truth Table‬ي ِ‬ ‫‪14‬‬  ‫ت‬ ‫المنط ‪NOT‬‬ ‫ف‬ ‫الن ‬ ‫ي‬ ‫بوابة ي‬ ‫ُ‬ ‫المنط ‪ NOT‬تستقبل قيمة واحدة ُ‬ ‫ت‬ ‫بوابة ف‬ ‫كمدخل وتنتج‬ ‫ي‬ ‫الن ‬ ‫ي‬ ‫مخرج‬ ‫مدخل‬ ‫المدخل‪ ،‬فإذا كان ُ‬ ‫كمخرج‪ ،‬وتقوم بعكس ُ‬ ‫قيمة واحدة ُ‬ ‫المدخل ‪0‬‬ ‫‪Not A‬‬ ‫‪A‬‬ ‫المدخل ‪ُ 1‬‬ ‫فالمخرج ‪.0‬‬ ‫فالمخرج ‪ ،1‬أما إذا كان ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪NOT A‬‬ ‫إخراج‬ ‫إدخال‬ ‫ت‬ ‫المنط ‪AND‬‬ ‫بوابة ف‬ ‫ال ب‬ ‫ي‬ ‫ً‬ ‫وبناء‬ ‫قيمت ُ‬ ‫كمدخل‪،‬‬ ‫يف‬ ‫المنط ‪ AND‬تستقبل‬ ‫ت‬ ‫ال ب‬‫بوابة ف‬ ‫ي‬ ‫مخرج‬ ‫مدخل‬ ‫مدخل‬ ‫المخرج‪ ،‬فإذا كان ك‪䐧‬لهما ‪ 1‬فسيكون ُ‬ ‫المخرج ‪ ،1‬أما‬ ‫عليهما ُيحدد ُ‬ ‫‪A and B‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫المخرج ‪.0‬‬ ‫غ ذلك فإن ُ‬‫إذا كان ي‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪A*B‬‬ ‫إخراج‬ ‫إدخال‬ ‫ت‬ ‫المنط ‪OR‬‬ ‫بوابة الجمع‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫المنط تستقبل‬ ‫ال ب‬‫المنط ‪ OR‬و‪䝊‬ه مثل بوابة ف‬ ‫ت‬ ‫بوابة الجمع‬ ‫مخرج‬ ‫مدخل‬ ‫مدخل‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ما عدا ذلك فإن‬ ‫‪.0‬‬ ‫خرج‬ ‫ُ‬ ‫الم‬ ‫فإن‬ ‫‪،0‬‬ ‫ك‪䐧‬لهما‬ ‫كان‬ ‫إذا‬ ‫‪.‬‬‫دخل‬ ‫قيمت ُ‬ ‫كم‬ ‫يف‬ ‫‪A or B‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫ُ‬ ‫المخرج يكون ‪.1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫إخراج‬ ‫‪A+B‬‬ ‫إدخال‬ ‫‪15‬‬  ‫مخرج‬ ‫مدخل‬ ‫مدخل‬ ‫بوابة ا‪䐧‬لختيار المقصور ‪XOR‬‬ ‫‪A or B‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫ً‬ ‫إن بوابة ا‪䐧‬لختيار المقصور ‪( XOR‬تس‪䕉‬م أيضا بوابة ‪ OR‬الح ية)‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫يف‬ ‫مختلف ‪.‬‬ ‫يف‬ ‫متماثل ‪ ،‬و ‪ 1‬إذا كانا‬ ‫دخل ‬ ‫ُمخرجها هو ‪ 0‬إذا كان ك‪䐧‬ل ُ‬ ‫الم ي ف‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫إدخال‬ ‫إخراج‬ ‫ت‬ ‫ال انزستورات‬ ‫بناء ع‪䑉‬ل ُمستوى إشارة‬ ‫و يعمل ً‬ ‫ت ف‬ ‫ُتصنع البوابة المنطقية من ترانزستور (‪ )Transistor‬واحد أو ث‬ ‫أك ‪.‬ت‬ ‫عن إلك ي‬ ‫ئ‬ ‫ال انزستور هو‬ ‫ئ‬ ‫ً‬ ‫ُ‬ ‫الكهربا ‪.‬‬ ‫ي‬ ‫الكهربا أوكمقاومة تمنع مرور التيار‬ ‫ي‬ ‫الجهد الداخل إليه فيعمل إما موص‪ ً䭫‬للتيار‬ ‫ئ‬ ‫تستخدم البوابات ف جميع مكونات جهاز الحاسب ً‬ ‫العشوا (‪ )RAM‬إ‪䑉‬ل ذاكرة الف‪䐧‬لش الخارجية‬ ‫ي‬ ‫بدءا من ذاكرة الوصول‬ ‫ي‬ ‫خاصا من البوابات تسمح بالمحافظة ع‪䑉‬ل حالتها من أجل حفظ البيانات بشكل دائم‬ ‫مزيجا ً‬‫ً‬ ‫المحمولة‪.‬هذه الذاكرة تستخدم‬ ‫َ‬ ‫دون الحاجة لوجود الطاقة الكهربائية لتبقيها محفوظة بعد إزالتها من جهاز الحاسب‪.‬‬ ‫مكثف‬ ‫ترانزستور‬ ‫ترانزستور‬ ‫‪Capacitor‬‬ ‫‪Transistor‬‬ ‫المقاومة‬ ‫‪Resistor‬‬ ‫معلومة‬ ‫يف‬ ‫لتحس عمليات البحث ع‪䑉‬ل الشبكة العنكبوتية؟‬ ‫هل تعلم أنه يمكنك استخدام المعام‪䐧‬لت المنطقية‬ ‫الن ‪.NOT‬‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫ال تحتوي ع‪䑉‬ل كلمة معينة وذلك باستخدام معامل ي‬ ‫يمكنك استبعاد النتائج ي‬ ‫ف‬ ‫ع‪䑉‬ل سبيل المثال‪ ،‬إن البحث عن (‪㌱‬سعة الجاكوار ‪-‬سيارة) سيظهر ي النتيجة ‪㌱‬سعة حيوان الجاكوار‪،‬‬ ‫ب الكلمات يتم‬‫ويستبعد نتائج البحث عن السيارات من نوع جاكوار‪ ،‬مع ا‪䐣‬لخذ بالحسبان أن المسافة ي ف‬ ‫ال وضعتها‪.‬‬ ‫ت‬ ‫التعامل معها كمعامل ‪ ،AND‬وبناء ع‪䑉‬ل ذلك ستظهر نتائج البحث بجميع الكلمات ي‬ ‫‪16‬‬  ‫الدارات ُ‬ ‫المتكاملة‬ ‫ت‬ ‫ا‪䐥‬للك ونية مثل‬ ‫معا وبإضافة بعض العنا‪㔱‬ص‬ ‫بدمج عدة بوابات ً‬ ‫تذكر‪ ،‬يمثل الرقمان ‪ 0‬و ‪ 1‬ا‪䐥‬لشارات الكهربائية‪ ،‬حيث‬ ‫كثفات يمكنك إنشاء دارات ت‬ ‫ُ ‪ِ偑‬‬ ‫ُ‬ ‫إلك ونية تسمح بتوصيل‬ ‫المقاومات والم‬ ‫يمثل ‪ 0‬الجهد المنخفض ويمثل ‪ 1‬الجهد المرتفع‪.‬‬ ‫العديد من المداخل والمخارج‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫الدارة ُ‬ ‫المتكاملة (‪( )Integrated Circuit‬تس‪䕉‬م أيضا ُرقاقة أو ش‪㌱‬سيحة)‬ ‫معا‪.‬لقد أحدثت‬ ‫المركبة ً‬ ‫المتكاملة ُ‬ ‫ت‬ ‫ا‪䐥‬للك ونية ُ‬ ‫‪䝊‬ه مجموعة من العنا‪㔱‬ص‬ ‫للحصول ع‪䑉‬ل فكرة عن صغر حجم هذه المكونات‬ ‫ت‬ ‫ف‬ ‫ي‬ ‫الصغ ة ثورة ي عالم التقنية وا‪䐥‬للك ونيات‬ ‫ي‬ ‫الدارات ُ‬ ‫المتكاملة أو الرقائق‬ ‫ال يتكون منها جهاز الحاسب الخاص بك‪:‬‬‫ت‬ ‫ُ‬ ‫ي‬ ‫ال تستهلكها‪ ،‬وقدرتها العالية‬ ‫ت‬ ‫عدد ت‬ ‫وحدة ُ‬ ‫بسبب صغر حجمها‪ ،‬والطاقة القليلة ً ي‬ ‫ال انزستورات‬ ‫المعالجة‬ ‫السنة‬ ‫ع‪䑉‬ل تنفيذ مهام ُمعقدة ب عة هائلة جدا‪.‬‬ ‫‪2,300‬‬ ‫‪CPU‬‬ ‫‪1971‬‬ ‫أمثلة ع‪䑉‬ل الدارات المتكاملة‪:‬‬ ‫‪5,000,000,000‬‬ ‫‪CPU‬‬ ‫‪2012‬‬ ‫‪ِ偑‬‬ ‫> وحدة المعالجة المركزية (‪ )Central Processing Unit‬تشغل وظائف‬ ‫المعالجة الرئيسة لجهاز الحاسب‪ ،‬وتدير مهمة واحدة ف ي كل مرة‪.‬‬ ‫‪33,700,000,000‬‬ ‫‪CPU‬‬ ‫‪2021‬‬ ‫‪3,500,000‬‬ ‫‪GPU‬‬ ‫‪1997‬‬ ‫‪7,080,000,000‬‬ ‫‪GPU‬‬ ‫‪2012‬‬ ‫> وحدة معالجة الرسومات (‪ )Graphics Processing Unit‬تستخدم‬ ‫ف‬ ‫‪59,000,000,000‬‬ ‫‪GPU‬‬ ‫‪2021‬‬ ‫أساسا لمعالجة الصور‪ ،‬وتدير العديد من المهام المختلفة ي وقت واحد‬ ‫(تعدد المهام)‪.‬‬ ‫لنطبق ً‬ ‫معا‬ ‫تدريب ‪1‬‬ ‫التالية؟دون المخرج ف ي الجدول أدناه‪:‬‬ ‫‪ِ偑‬‬ ‫هل يمكنك تحديد كافة مخرجات الدارة‬ ‫المخرج‬ ‫مدخل ‪B‬‬ ‫مدخل ‪A‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫المخرج‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫تدريب ‪2‬‬ ‫نظام ستة ش‬ ‫نظام ش‬ ‫ئ‬ ‫ام‪䐣‬ل الفراغات ف ي الجدول أدناه‪:‬‬ ‫ع ي‬ ‫ع ي‬ ‫ثنا ‬ ‫نظام ي‬ ‫‪1101‬‬ ‫‪85‬‬ ‫‪3F8‬‬ ‫‪17‬‬  ‫تدريب ‪3‬‬ ‫ش‬ ‫ش ف‬ ‫الع ي‪ ،‬أما جهاز الحاسب ف‪䐧‬ل يمكنه‬ ‫الب ي حساباتهم المختلفة مع ا‪䐣‬لرقام بالنظام‬ ‫يتعامل‬ ‫ئ‬ ‫الثنا ‪.‬كيف يمكن التحويل من نظام عددي إ‪䑉‬ل نظام آخر؟‬ ‫ي‬ ‫معالجة البيانات سوى بالنظام‬ ‫الع ي‪،‬‬ ‫ئ‬ ‫الثنا "‪ "01010101‬من ‪ 8‬أعداد يطلق عليها اسم بت (‪.)Bits‬ولتحويل هذا الرقم إ‪䑉‬ل النظام ش‬ ‫> يتكون الرقم‬ ‫ف‬ ‫ي‬ ‫غ الصفرية فقط‪.‬يصبح‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫نقوم بكتابة ا‪䐣‬لعداد ي صف واحد ثم نحسب قيمة الم لة لكل رقم ونجمع قيمة الم لة ي‬ ‫فئ‬ ‫المكا ‪.‬‬ ‫المجموع الناتج هو الرقم ش‬ ‫الع ي‬ ‫ا‪䐣‬لعداد‬ ‫العدد‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫الثنائية‬ ‫ش‬ ‫الع ي‬ ‫‪27=128 26=64‬‬ ‫‪25=32‬‬ ‫‪24=16‬‬ ‫‪23=8‬‬ ‫‪22=4‬‬ ‫‪21=2‬‬ ‫‪20=1‬‬ ‫قيمة ف ف‬ ‫الم لة‬ ‫=‪85‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+ 64‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+ 16‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+4‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫ف‬ ‫ئ‬ ‫فئ‬ ‫المكا ش‬ ‫الثنا "‪ "10101010‬بملء الفراغات ي الجدول أدناه؟‬ ‫ي‬ ‫الع ي للرقم‬ ‫> هل يمكنك حساب‬ ‫العدد‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫ا‪䐣‬لعداد الثنائية‬ ‫ش‬ ‫‪ 27=128 26=64‬الع ي‬ ‫‪25=32‬‬ ‫‪24=16‬‬ ‫‪23=8‬‬ ‫‪22=4‬‬ ‫‪21=2‬‬ ‫‪20=1‬‬ ‫قيمة ف ف‬ ‫الم لة‬ ‫=‬ ‫الع ي الناتج إ‪䑉‬ل العدد ش‬ ‫الع ي (‪.)85‬‬ ‫> اجمع العدد ش‬ ‫الع ي الذي تم الحصول عليه؟‬ ‫ ما العدد ش‬ ‫ئ‬ ‫ثنا ؟‬ ‫ش‬ ‫ هل يمكنك تحويل هذا العدد الع ي إ‪䑉‬ل ي‬ ‫> قد يساعدك إكمال الجدول ف ي هذه العملية‪.‬‬ ‫العدد‬ ‫ا‪䐣‬لعداد الثنائية‬ ‫ش‬ ‫الع ي‬ ‫‪27=128 26=64‬‬ ‫‪25=32‬‬ ‫‪24=16‬‬ ‫‪23=8‬‬ ‫‪22=4‬‬ ‫‪21=2‬‬ ‫‪20=1‬‬ ‫قيمة ف ف‬ ‫الم لة‬ ‫=‬ ‫ئ‬ ‫الثنا بهذه الصورة؟‬ ‫> ماذا ‪䐧‬لحظت بشأن العدد‬ ‫ي‬ ‫‪18‬‬  ‫ف‬ ‫ت‬ ‫ال يمكن تمثيلها ي ‪ 8‬بت؟ قد يبدو من الصعب تحويل عدد صحيح موجب إ‪䑉‬ل‬ ‫ا‪䐣‬لعداد الصحيحة الموجبة ي‬ ‫> كم عدد‬ ‫التا‪䑉‬ل‪:‬‬ ‫النحو‬ ‫ع‪䑉‬ل‬ ‫وذلك‬ ‫المتتالية"‪،‬‬ ‫"القسمة‬ ‫طريقة‬ ‫باتباع‬ ‫ا‪䐣‬لمر‬ ‫هذا‬ ‫تنفيذ‬ ‫يمكن‬ ‫ولكن‬ ‫‪،‬‬ ‫ئ‬ ‫الثنا ‬ ‫مكافئه‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ نقسم العدد ش‬ ‫الع ي ع‪䑉‬ل ‪.2‬‬ ‫ نقسم الناتج ع‪䑉‬ل ‪ 2‬مرة أخرى‪ ،‬ثم نقسم الناتج الجديد مرة أخرى ع‪䑉‬ل ‪ ،2‬وهكذا نستمر بالقسمة ت‬ ‫ح الحصول ع‪䑉‬ل ‪0‬‬ ‫كحاصل للقسمة‪.‬‬ ‫مثال‬ ‫باق‪،‬‬ ‫نضع الرقم (‪ )1‬عندما يكون للقسمة ٍ‬ ‫باق‪.‬‬ ‫ونضع الرقم (‪ )0‬عندما ‪䐧‬ل يكون للقسمة ٍ‬ ‫ئ‬ ‫الثنا ‪.‬‬ ‫ي ف‬ ‫اليم هو أساس النظام‬ ‫الرقم أق‪㕉‬ص‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫عك‪㍊‬س‪.‬‬ ‫ي‬ ‫با كل عمليات القسمة تب تيب‬‫ نكتب ي‬ ‫ئ‬ ‫الثنا ‪ 43‬هو "‪ ،"101011‬وكما نرى فهو يتكون من ‪ 6‬أعداد فقط‪.‬إذا‬ ‫ئ‬ ‫الثنا للرقم ‪.43‬الرقم‬ ‫فئ‬ ‫المكا ‬ ‫لنحسب‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫أردنا تحويله إ‪䑉‬ل ‪ 8‬أعداد فكل ما علينا فعله هو إضافة صفرين إ‪䑉‬ل يساره ليبدو بهذه الطريقة "‪."00101011‬‬ ‫ئ‬ ‫الثنا للرقم ‪ 85‬بهذه الطريقة؟‬ ‫فئ‬ ‫المكا ‬ ‫> هل يمكنك حساب‬ ‫ي‬ ‫‪19‬‬  ‫تدريب ‪4‬‬ ‫هيا نستكشف ً‬ ‫معا ‪...‬‬ ‫ت‬ ‫ال قد تشغلها مجموعة من ا‪䐣‬لعداد الثنائية‪.‬‬ ‫ش‬ ‫يجري استخدام ا‪䐣‬لعداد الستة ع ية ‪䐧‬لختصار المساحة ي‬ ‫ع ية وا‪䐣‬لعداد ش‬ ‫الع ية‪.‬‬ ‫ب ا‪䐣‬لعداد الستة ش‬‫يوضح الجدول التا‪䑉‬ل ا‪䐧‬لرتباط ي ف‬ ‫ي‬ ‫النظام الستة ش‬ ‫ع ي‬ ‫‪F‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪D‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫النظام ش‬ ‫الع ي‬ ‫‪15 14 13 12 11 10‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫ت‬ ‫ال تعرفت عليها للتحويل‪.‬‬ ‫ش‬ ‫ش‬ ‫إن تحويل عدد ستة ع ي إ‪䑉‬ل مكافئه الع ي يكون بطريقة مشابهة لتلك ي‬ ‫مثال‬ ‫الع ي‪.‬‬ ‫ع ي "‪ "3AD‬ف ئ‬ ‫يكا الرقم "‪ "941‬بالنظام ش‬ ‫الع ي‪.‬الرقم الستة ش‬ ‫ع ي إ‪䑉‬ل مكافئه ش‬ ‫تحويل العدد الستة ش‬ ‫‪3‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪D‬‬ ‫النظام الستة ش‬ ‫ع ي‬ ‫‪3‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪13‬‬ ‫النظام ش‬ ‫الع ي‬ ‫‪162=256‬‬ ‫‪161=16‬‬ ‫‪160=1‬‬ ‫قيمة ف ف‬ ‫الم لة‬ ‫العدد ش‬ ‫الع ي‬ ‫‪3*256‬‬ ‫‪10*16‬‬ ‫‪13*1‬‬ ‫=‪941‬‬ ‫‪+ 768‬‬ ‫‪+ 160‬‬ ‫‪+ 13‬‬ ‫ع ي "‪ "2A13‬إ‪䑉‬ل رقم ش‬ ‫ع ي بتعبئة الجدول أدناه‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫حول ا‪䐢‬لن الرقم الستة ش‬ ‫‪2‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪3‬‬ ‫النظام الستة ش‬ ‫ع ي‬ ‫‪163=4096 162=256‬‬ ‫‪161=16‬‬ ‫‪160=1‬‬ ‫قيمة ف ف‬ ‫الم لة‬ ‫العدد ش‬ ‫الع ي‬ ‫=‬ ‫ً‬ ‫ت‬ ‫ش‬ ‫ش‬ ‫ال اتبعتها سابقا‪.‬هل يمكنك العثور ع‪䑉‬ل الرقم‬ ‫> لتحويل رقم ع ي إ‪䑉‬ل رقم ستة ع ي‪ ،‬اتبع طريقة "القسمة المتتالية" ي‬ ‫الع ي "‪"1234‬؟‬ ‫ع ي الذي يتوافق مع الرقم ش‬ ‫الستة ش‬ ‫مثال‬ ‫فئ‬ ‫المكا للرقم ‪.1234‬‬ ‫ئ‬ ‫الثنا ‬ ‫لتحسب الرقم‬ ‫ي‬ ‫اليم هو أساس النظام الستة ش‬ ‫ع ي‬ ‫الرقم أق‪㕉‬ص ي ف‬ ‫> ما الرقم الستة ش‬ ‫ع ي الناتج؟‬ ‫‪20‬‬  ‫تدريب ‪5‬‬ ‫أس‪䍊‬ك‬ ‫يتم تخزين جميع أنواع البيانات من نصوص وصور وبيانات أخرى ع‪䑉‬ل صورة أرقام ثنائية‪ُ.‬ت َعد مجموعة ي ف‬ ‫ترم ي‬ ‫ي ف‬ ‫بتعي أرقام إ‪䑉‬ل ا‪䐣‬للوان‬ ‫للتعب عن ا‪䐣‬لرقام‪ ،‬فع‪䑉‬ل سبيل المثال‪ ،‬يقوم نموذج ‪RGB‬‬ ‫ي‬ ‫من أو‪䑉‬ل نماذج تخصيص الحروف‬ ‫المختلفة‪.‬‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫> ارجع إ‪䑉‬ل الجدول الموجود ي كتابك (صفحة ‪ )9‬الذي يحدد موقع كل حرف ي نظام ‪ ،ASCII‬ثم ابحث عن ا‪䐣‬لعداد‬ ‫يف‬ ‫للحرف "‪ "S‬و "‪."O‬‬ ‫ع ي‬ ‫فئ‬ ‫والمكا الستة ش‬ ‫الثنائية المكونة من ‪ 8‬بتات‪،‬‬ ‫العدد الستة ش‬ ‫ئ ف‬ ‫ع ي‬ ‫الثنا ي ‪ 8‬خانات‬ ‫ي‬ ‫العدد‬ ‫حرف بنظام ‪ASCII‬‬ ‫"‪"S‬‬ ‫"‪"Ο‬‬ ‫ال وجدتها أع‪䐧‬له صحيحة أم ‪䐧‬ل (انظر صفحة ‪.)8‬‬‫ت‬ ‫> افتح حاسبة ويندوز وحدد ما إذا كانت ا‪䐣‬لرقام ي‬ ‫ف‬ ‫> استخدم نموذج ألوان ‪( RGB‬صفحة ‪ )10‬لتحديد لون كل بكسل ي الشاشة‪䐧.‬لحظ تمثيل كل لون من ا‪䐣‬للوان ا‪䐣‬لساسية‬ ‫ف‬ ‫وا‪䐣‬لخ وا‪䐣‬لزرق) بـ ‪ 255‬درجة لونية‪.‬يوضح الجدول أدناه هذا التدرج لكل ‪ 10‬بكسل‪.‬‬ ‫الث‪䐧‬لثة (ا‪䐣‬لحمر‬ ‫يتم تحديد كافة ا‪䐣‬للوان باستخدام رقم مكون من ث‪䐧‬لث خانات يمثل تدرج كل لون من ا‪䐣‬للوان ا‪䐣‬لساسية الث‪䐧‬لثة‪.‬يمكنك‬ ‫يف‬ ‫ف‬ ‫رقم فقط‬ ‫ي الجدول صفحة ‪ 10‬من الكتاب رؤية ثمانية من هذه ا‪䐣‬للوان‪.‬يتم تحديد هذه ا‪䐣‬للوان بإجراء مزي ــج من‬ ‫(‪.)8 = 23‬يمثل الرقم ‪ 255‬أع‪䑉‬ل درجات ا‪䐣‬للوان الفاتحة وهو اللون ا‪䐣‬لبيض‪ ،‬بينما يمثل الرقم ‪ 0‬أع‪䑉‬ل درجات ا‪䐣‬للوان الداكنة‬ ‫ت‬ ‫ال يمكن تمثيلها هو‪:‬‬ ‫ت‬ ‫وهو اللون ا‪䐣‬لسود‪.‬‬ ‫ا‪䐥‬لجما‪䑉‬ل ل كيبات ا‪䐣‬للوان ي‬ ‫ي‬ ‫وبالتا‪䑉‬ل فإن العدد‬ ‫ي‬ ‫‪!16,777,216 = 2563‬‬ ‫جر بعض العمليات الحسابية وتم‪䐣‬ل الفراغات ف ي الجمل التالية‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫> لت ِ‬ ‫ت‬ ‫ئ‬ ‫ال تحدد اللون بعدد‬ ‫ثنا مكون من ‪ 8‬بت‪.‬فإذا كان ‪ 1‬بايت = ‪ 8‬بت‪ ،‬فسيتم تحديد الث‪䐧‬لثية ي‬ ‫يكون تمثيل كل لون برقم ي‬ ‫حوا‪䑉‬ل ‪ 16‬ميجا بكسل‬ ‫ي‬ ‫صغ ة (بكسل) بسعة‬‫ي‬ ‫للكام ات الرقمية الحديثة تخزين صورة تتكون من نقاط‬ ‫ي‬ ‫‪.........‬بايت‪.‬يمكن‬ ‫ف‬ ‫(حوا‪䑉‬ل ‪ 16‬مليون بكسل)‪.‬يتم تخزين ث‪䐧‬لثية لونية من ‪ 8‬بت ي كل نقطة (بكسل)‪ ،‬ومن ثم يتم تخزين ‪.............‬بايت‪.‬إذا‬ ‫ي‬ ‫حوا‪䑉‬ل‬ ‫الصورة‬ ‫فستشغل‬ ‫بايت‪،‬‬ ‫تقريبا‬ ‫يساوي‬ ‫بايت‬ ‫كيلو‬ ‫كل‬ ‫وكان‬ ‫بايت‪،‬‬ ‫كيلو‬ ‫ا‬ ‫ً‬ ‫تقريب‬ ‫يساوي‬ ‫بايت‬ ‫ميغا‬ ‫كان ‪1‬‬ ‫ي‬ ‫‪1000‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1000‬‬ ‫‪........‬ميغا بايت من ذاكرة الجهاز‪.‬‬ ‫‪21‬‬  ‫ف‬ ‫ت‬ ‫> ابحث عن صورة ع‪䑉‬ل ا‪䐥‬لن نت واحفظها ي مجلد "الصور" بأي اسم تريده با‪䐧‬لمتداد ‪ ،*.bmp‬ثم احفظ الصورة نفسها‬ ‫با‪䐧‬لسم نفسه ولكن با‪䐧‬لمتداد ‪.*.jpg‬‬ ‫> انظر إ‪䑉‬ل دقة وحجم هذه الملفات وأكمل الجدول أدناه‪.‬‬ ‫عدد البكس‪䐧‬لت‬ ‫الدقة(‪)...x...‬‬ ‫الحجم بالميجابايت‬ ‫(‪)MEGAPIXEL‬‬ ‫ملف الصورة (‪).*BMP‬‬ ‫ملف الصورة (‪).*JPG‬‬ ‫ت‬ ‫ال حفظتها؟‬ ‫ ما نسبة ضغط الملفات ي‬ ‫ هل يمكنك حساب حجم الملف (‪)*.bmp‬؟‬ ‫ث‬ ‫ع ي (‪ )AC,5E,2F‬ف نموذج ‪ّ.RGB‬‬ ‫حول هذا ت‬ ‫ث‬ ‫ث‪䐧‬ل ستة ش‬ ‫> يجري تحديد اللون‬ ‫الث‪䐧‬ل باستخدام‬ ‫ي‬ ‫ال كيب‬ ‫ي‬ ‫بواسطة تركيب ي‬ ‫ف‬ ‫َ ‪ْ ّ免‬‬ ‫ف‬ ‫القوس (‪.)......... ،......... ،..........‬‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫الع ية‪ ،‬ودونه ي الفراغات يب ‬ ‫الصيغة ش‬ ‫ً‬ ‫مث‪ )ً䭫‬ف ملف ‪ ،Word‬ثم ت‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫اخ تعبئته باللون المناسب‪.‬توضح الصور التالية تمثيل اللون‬ ‫ي‬ ‫> رسم شك‪ ً䭫‬بسيطا (مستطيل‬ ‫ً‬ ‫وفقا لنموذج ‪.RGB‬‬ ‫> ما اللون الذي يمكنك رؤيته؟‬ ‫‪22‬‬  ‫تدريب ‪6‬‬ ‫التطوير والتنفيذ‬ ‫يجري جهاز الحاسب العمليات الحسابية من خ‪䐧‬لل الربط الصحيح ي ف‬ ‫ب البوابات المنطقية (صفحة ‪.)10‬تحتوي البوابات‬ ‫ت‬ ‫يف‬ ‫مدخل ل‪䐥‬لشارة‪ ،‬بينما تحتوي بوابة ‪ NOT‬ع‪䑉‬ل مدخل واحد فقط‪.‬لتتعرف ع‪䑉‬ل المهام ي‬ ‫ال يمكن‬ ‫(‪ AND‬و ‪ OR‬و ‪ )XOR‬ع‪䑉‬ل‬ ‫تنفيذها من خ‪䐧‬لل هذه البوابات وكيفية القيام بذلك‪.‬‬ ‫ً‬ ‫لتف ض أن لديك ‪ A‬و ‪ B‬بالصيغة الثنائية‪.‬كما ّ‬‫ت‬ ‫تعرفت سابقا‪ ،‬يتكون كل منهما من ‪ 1‬بت ويحتمل‬ ‫ئ‬ ‫ش‬ ‫ي ف‬ ‫ف‬ ‫والثنا ‬ ‫ي‬ ‫الع ي‬ ‫النظام ‬ ‫ك‪䐧‬لهما القيمة ‪ 0‬أو القيمة ‪.1‬ستقارن ا‪䐢‬لن عملية جمع ا‪䐣‬لرقام ي ‬ ‫(انظر إ‪䑉‬ل الجدول ‪:)1‬‬ ‫الجدول ‪1‬‬ ‫ئ‬ ‫النظام ش‬ ‫الثنا ‬ ‫ي‬ ‫النظام‬ ‫الع ي‬ ‫‪C‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪0‬‬ ‫=‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0=0+0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫=‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+ 1‬‬ ‫‪1=0+1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫=‬ ‫‪1‬‬ ‫‪+ 0‬‬ ‫‪1=1+0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫=‬ ‫‪1‬‬ ‫‪+ 1‬‬ ‫‪2=1+1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫ئ ف‬ ‫الجدول ‪2‬‬ ‫الثنا ي ‪ C‬هو رقم يتكون من ‪ 2‬بت‪.‬لذلك فإنه عند‬ ‫ي‬ ‫‪䐧‬لحظ أن المجموع بالنظام‬ ‫ف‬ ‫يف‬ ‫يف‬ ‫مخرج للرقم ‪ C‬كما هو موضح ي ‬ ‫مدخل مثل (‪ )A‬و (‪ ،)B‬ستحتاج إ‪䑉‬ل‬ ‫وجود‬ ‫‪C‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫جدول الحقيقة هنا‪ ،‬حيث المخرج ‪ C1‬ع‪䑉‬ل الجهة الي ى‪ ،‬والمخرج ‪ C2‬ع‪䑉‬ل‬ ‫‪C1‬‬ ‫‪C2‬‬ ‫ف‬ ‫اليم ‪(.‬انظر إ‪䑉‬ل الجدول ‪.)2‬‬ ‫الجهة‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫> يوضح الجدول المقابل عملية الجمع با‪䐣‬لع‪䑉‬ل‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫> ارسم البوابة المناسبة ي كل مربــع ي الشكل أدناه‪ ،‬بحيث تمثل الدارة الجدول ‪.2‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪C1‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪C2‬‬ ‫‪23‬‬  ‫ف‬ ‫ُ‬ ‫الثا ‪:‬‬ ‫ي‬ ‫الدرس‬ ‫بنية جهاز الحاسب‬ ‫زود جهاز الحاسب‬‫واس جاع البيانات‪ُ.‬ي ‪ّ兎‬‬ ‫ت‬ ‫و‪䝊‬ه‪ :‬معالجة البيانات‪ ،‬وحفظ البيانات‪،‬‬ ‫ئ‬ ‫تؤدي أجهزة ‪ِ偑‬الحاسب ث‪䐧‬لث مهام ت أساسية ي‬ ‫الثنا وذلك ‪䐧‬لعتماد جهاز الحاسب عليها‪.‬وهناك‬ ‫ي‬ ‫بالتعليمات لينفذها ويحفظها ويس جعها‪ ،‬ويجب أن تكون التعليمات بالنظام‬ ‫ال تحفظها‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫ف‬ ‫ال تعالج المعلومات منفصلة عن الوحدات ي‬ ‫و‪䝊‬ه أن الوحدات ي‬ ‫سمة رئيسة ي أجهزة الحاسب ي‬ ‫أساسا تتبعه أجهزة الحاسب الحديثة‪،‬‬ ‫ً‬ ‫ال أصبحت‬ ‫ت‬ ‫وضع فون نيومان (‪ )Von Neumann‬معمارية جهاز‬ ‫الحاسب الرئيسة ي‬ ‫ف‬ ‫ويعتمد تصميم نيومان ع‪䑉‬ل أساس هيكلة أجهزة الحاسب ي شكل وحدات منفردة لكل منها مهمتها الخاصة بها‪.‬وستتعرف عليها‬ ‫ً‬ ‫تفصي‪ ً䭫‬ف ي هذا الدرس‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫وحدات ا‪䐥‬لدخال ي‬ ‫ال تنقل البيانات إ‪䑉‬ل داخل‬ ‫وحدة الذاكرة الرئيسة ي‬ ‫ال تتعامل‬ ‫جهاز الحاسب‪ ،‬مثل لوحة المفاتيح والفأرة‪.‬‬ ‫مع البيانات والتعليمات‪.‬‬ ‫وحدات ا‪䐥‬لدخال‬ ‫وحدة المعالجة‬ ‫الذاكرة الرئيسة‬ ‫وحدات ا‪䐥‬لخراج‬ ‫‪Input Devices‬‬ ‫المركزية ‪CPU‬‬ ‫‪Main Memory‬‬ ‫‪Output Devices‬‬ ‫النواقل ‪Bus‬‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫المركزية (‪ )CPU‬ي‬ ‫ال تحتوي‬ ‫وحدة المعالجة‬ ‫جميع مكونات جهاز الحاسب تتصل‬ ‫وحدات ا‪䐥‬لخراج ي‬ ‫ال تنقل‬ ‫فرعي ُيشك‪䐧‬لن قلب جهاز الحاسب‪:‬‬ ‫يف‬ ‫يف‬ ‫مكون ‬ ‫ع‪䑉‬ل‬ ‫ع شبكة من الموص‪䐧‬لت تس‪䕉‬م‬ ‫ً‬ ‫معا ب‬ ‫البيانات من جهاز الحاسب‬ ‫ت‬ ‫وحدة الحساب والمنطق (‪ )ALU‬ي‬ ‫و‪䝊‬ه المسؤولة‬ ‫ع ها البيانات‬ ‫نواقل ي‬ ‫وال تنتقل ب‬ ‫إ‪䑉‬ل أجهزة ا‪䐥‬لخراج‪ ،‬مثل شاشة‬ ‫عن جميع العمليات الحسابية والمنطقية‬ ‫داخل جهاز الحاسب‪.‬‬ ‫جهاز الحاسب والطابعة‪.‬‬ ‫ت‬ ‫للبيانات‪.‬وحدة التحكم (‪ )CU‬ي‬ ‫ال تتأكد من‬ ‫ً‬ ‫عمل جميع مكونات جهاز الحاسب معا لتنفيذ‬ ‫التعليمات‪.‬‬ ‫لمحة تاريخية‬ ‫يف‬ ‫مهندس ‬ ‫ت‬ ‫ال تحمل ا‪䐧‬لسم نفسه مع‬ ‫ُ‬ ‫فون نيومان بنية جهاز الحاسب ي‬ ‫وصف جون‬ ‫آخرين خ‪䐧‬لل عمله ف تطوير (‪ )ENIAC‬عام ‪.1945‬كان نيومان عالم رياضيات مجريا ‪䐧‬لمعاً‬ ‫‪ّ克‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫ف‬ ‫ي‬ ‫والف ياء وعلم الحاسب‪.‬‬ ‫يف‬ ‫وله العديد من المساهمات ي مجا‪䐧‬لت مختلفة مثل الرياضيات‬ ‫‪24‬‬  ‫دورة الجلب والتنفيذ‬ ‫ُ ‪ّ兎‬‬ ‫نفذ التعليمات وتتم معالجة البيانات‪ُ.‬ت ّ‬ ‫ّ‬ ‫س‪䕉‬م هذه الدورة‬ ‫لتتعرف ا‪䐢‬لن كيف ت‬ ‫بعد أن أصبحت ا‪䐢‬لن ع‪䑉‬ل علم بمعمارية جهاز الحاسب‪،‬‬ ‫ف‬ ‫‪ّ克‬‬ ‫ً‬ ‫بدورة الجلب والتنفيذ (‪ ،)Fetch-execute cycle‬تذكر دائما أن ك‪ ً䭫‬من البيانات والمعلومات تحفظان ي ذاكرات جهاز الحاسب‪.‬‬ ‫احصل ع‪䑉‬ل المزيد من البيانات‬ ‫جلب التعليمة التالية‬ ‫ً‬ ‫بناء ع‪䑉‬ل التعليمات‪ ،‬قد يلزم تحميل المزيد من البيانات‬ ‫يجلب المعالج المركزي التعليمة‬ ‫ُ‬ ‫ا‪䐥‬لضافية من الذاكرة الرئيسة إ‪䑉‬ل المسج‪䐧‬لت للمعالجة‪.‬‬ ‫ُ َ‬ ‫التالية من الذاكرة الرئيسة ثم تحفظ‬ ‫ع‪䑉‬ل سبيل المثال ‪ :‬إذا كانت هناك تعليمة لجمع عدد‬ ‫حفظ النتائج‬ ‫ف ذاكرة خاصة داخل ُ‬ ‫ف‬ ‫ُ‬ ‫المعالج تس‪䕉‬م‬ ‫ي‬ ‫محفوظ ي الذاكرة داخل المسجل فإن وحدة التحكم‬ ‫تحفظ نتائج تنفيذ التعليمات‬ ‫المسجل (‪.)Register‬‬ ‫ُ‬ ‫يجب أن تحصل ع‪䑉‬ل هذا العدد من الذاكرة الرئيسة‪.‬‬ ‫ي الذاكرة الرئيسة‪.‬‬‫ف‬ ‫الذاكرة الرئيسة ‪Main memory‬‬ ‫‪ 1‬إحضار التعليمات‬ ‫الحصول ع‪䑉‬ل‬ ‫‪ 4‬حفظ النتائج‬ ‫‪Fetch Instruc琀椀ons‬‬ ‫مزيد من البيانات‬ ‫‪Store results‬‬ ‫دورة الجلب‬ ‫دورة التنفيذ‬ ‫‪Fetch Cycle‬‬ ‫‪Execu琀椀on Cycle‬‬ ‫‪ 2‬فك ي ف‬ ‫ترم التعليمة‬ ‫‪ 3‬تنفيذ التعليمة‬ ‫‪Decode instruc琀椀on‬‬ ‫‪Execute the instruc琀椀on‬‬ ‫وحدة التحكم (‪)CU‬‬ ‫‪ALU‬‬ ‫فك ي ف‬ ‫تنفيذ التعليمة‬ ‫ترم التعليمة‬ ‫عندما يتم فك ي ف‬ ‫ترم التعليمة وجلب جميع البيانات‬ ‫ف‬ ‫تت جم وحدة التحكم التعليمة الموجودة ي ‬ ‫المطلوبة‪ ،‬فإن وحدة الحساب والمنطق (‪)ALU‬‬ ‫ُمسجل التعليمة وتحولها إ‪䑉‬ل إشارة تحكم ُيمكن‬ ‫ً‬ ‫تقوم بتنفيذ التعليمة‪ ،‬متضمنة عادة العمليات داخل‬ ‫فهمها من ِقبل وحدة الحساب والمنطق‪.‬‬ ‫ً‬ ‫المسج‪䐧‬لت المختلفة‪ ،‬ثم تبدأ الدورة مرة أخرى‪.‬‬ ‫‪25‬‬  ‫الذاكرة الرئيسة‬ ‫يف‬ ‫قسم ‪:‬‬ ‫تتعامل الذاكرة الرئيسة (‪ )Main memory‬مع البيانات والتعليمات وتتكون من‬ ‫ئ‬ ‫العشوا (‪ )Random Access Memory-RAM‬وذاكرة القراءة فقط‬ ‫ي‬ ‫ذاكرة الوصول‬ ‫ف‬ ‫القسم أنه ‪䐧‬ل يمكن محو أو إعادة كتابة‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫(‪ ،)Read Only Memory-ROM‬والفرق يب ‬ ‫ت‬ ‫ف‬ ‫ُ‬ ‫ال ‬ ‫البيانات داخل ذاكرة القراءة فقط حيث تستخدم هذه الذاكرة ي تخزين التعليمات ي‬ ‫بال امج الثابتة (‪.)昀椀rmware‬بينما‬‫وال تس‪䕉‬م ب‬ ‫ت‬ ‫الذاكرة الرئيسة‬ ‫ُ‬ ‫الحاسب ُلبدء التشغيل ي‬ ‫ئ‬ ‫يحتاجها جهاز‬ ‫و‪䝊‬ه ذاكرة مؤقتة تفقد بياناتها‬ ‫العشوا فتعرف بأنها ذاكرة القراءة والكتابة ي‬ ‫ي‬ ‫ذاكرة الوصول‬ ‫بمجرد انقطاع التيار عنها‪.‬‬ ‫وحدات التخزين‬ ‫ُ ‪ّ兏‬‬ ‫تعد الذاكرة الرئيسة محدودة الحجم‪ ،‬لذلك نحتاج إ‪䑉‬ل نوع آخر من أجهزة التخزين يمكنه‬ ‫ا‪䐧‬لحتفاظ بالبيانات والتعليمات بأمان عندما ‪䐧‬ل تتم معالجتها أو عند إيقاف تشغيل جهاز‬ ‫الحاسب‪.‬تس‪䕉‬م هذه ا‪䐣‬لنواع ا‪䐣‬لخرى من ا‪䐣‬لجهزة بأجهزة التخزين الثانوية‪ ،‬ث‬ ‫وأك ها شهرة‬ ‫ا‪䐣‬لقراص الصلبة (‪ )Hard disk drive-HDD‬وا‪䐣‬لقراص المدمجة (‪ )CD‬وأقراص الفيديو‬ ‫ً‬ ‫ونظرا ‪䐥‬لمكانية قراءة البيانات منها والكتابة عليها‪ ،‬فإن أجهزة التخزين‬ ‫الرقمية (‪.)DVD‬‬ ‫عد أجهزة إدخال وإخراج حسب نموذج بنية فون نيومان‪.‬‬ ‫ُ ‪ّ兏‬‬ ‫ا‪䐣‬لقراص الصلبة‬ ‫?