تكوين تكنولوجيا الكمبيوتر. الخصائص الأساسية لتكنولوجيا الكمبيوتر. تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

مفهوم تكنولوجيا الكمبيوتر هو مجموعة من الوسائل والأساليب والتقنيات التقنية والرياضية المستخدمة لميكنة وأتمتة عمليات الحسابات ومعالجة المعلومات. أساس الوسائل التقنية للحوسبة الحديثة يتكون من أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية (أجهزة الكمبيوتر)، وأجهزة الإدخال والإخراج والعرض والإرسال (الماسحات الضوئية والطابعات وأجهزة المودم والشاشات والراسمات ولوحات المفاتيح والأشرطة المغناطيسية ومحركات الأقراص، وما إلى ذلك)، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، الآلات الحاسبة الدقيقة والدفاتر الإلكترونية وما إلى ذلك.

الكمبيوتر الشخصي هو كمبيوتر سطح المكتب أو كمبيوتر صغير محمول لمستخدم واحد يلبي متطلبات إمكانية الوصول الشامل والعالمية.

أساس الكمبيوتر الشخصي هو المعالج الدقيق. لقد حدد تطور تكنولوجيا المعالجات الدقيقة وتقنياتها التغيير في أجيال أجهزة الكمبيوتر:

الجيل الأول (1975 – 1980) – يعتمد على 8 بت MP؛

الجيل الثاني (1981 – 1985) – يعتمد على 16 بت MP؛

الجيل الثالث (1986 – 1992) – يعتمد على 32 بت MP؛

الجيل الرابع (منذ عام 1993) – يعتمد على 64 بت MP.

اليوم عالم الكمبيوتر على وشك حدوث ثورة: وحدات المعالجة المركزية (CPUs) المزودة بجيل جديد من الترانزستورات والقوية رقائق المحمولسيزيد من أداء أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية بمقدار كبير.

ستغير عناصر المعالجة بقياس 10 و12 نانومتر عالم الكمبيوتر بالكامل في العام المقبل: سمكها أصغر بـ 10000 مرة من شعرة الإنسان (100000 نانومتر)، وقطرها قريب من ذرات السيليكون (0.3 نانومتر).

الشركات المصنعة الرئيسية للمعالجات الدقيقة لأجهزة الكمبيوتر في الوقت الحاضر لا تزال:

تعد شركة Intel رائدة في إنشاء وإنتاج المعالجات الحديثة. اليوم، أجهزة الكمبيوتر الشخصية الأكثر شيوعًا في سوق أجهزة الكمبيوتر باهظة الثمن هي أجهزة الكمبيوتر المزودة بمعالجات تعتمد على بنية متعددة النواة. إنتل كور.

في أبريل 2012، طرحت إنتل الجيل الثالث من عائلة معالجات Intel® Core™ رباعية النواة، والمتوفرة بإصدارات قوية. أنظمة سطح المكتبأجهزة كمبيوتر شخصية رفيعة المستوى ومتنقلة ومتعددة الإمكانات تتميز بأول شرائح 22 نانومتر في العالم باستخدام ترانزستورات Tri-Gate 3D.

AMD (Advanced Micro Deviced) هي المنافس الحقيقي لشركة Intel. حتى وقت قريب، احتلت مكانة متخصصة في سوق الكمبيوتر بمعالجات غير مكلفة ولكنها سريعة، مخصصة بشكل أساسي لأجهزة الكمبيوتر والترقيات غير المكلفة.

مع إنشاء معالجات أثلون، ثندربيرد، بولامينو، ثوروبريد، بارتون في عام 1999، وبعد عام 2003، معالجات سلسلة K8، بدأت في التنافس بجدية مع إنتل. اليوم، تنتج كلا الشركتين منتجًا عالي الجودة يمكنه تلبية احتياجات أي مستخدمين متطلبين تقريبًا.

حاليًا، يتم إنتاج حوالي 85% من أجهزة الكمبيوتر الشخصية على أساس هذه المعالجات. اعتمادا على الغرض منها، يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات:

الأسرة المعيشية المخصصة للاستهلاك الشامل ولها أبسط التكوين الأساسي؛

الغرض العام مخصص لحل المشكلات العلمية والتقنية والاقتصادية وغيرها من المشكلات والتدريب. هذه الفئة هي الأكثر انتشارًا ويتم تقديمها، كقاعدة عامة، بواسطة مستخدمين غير محترفين؛

محترف يستخدم في المجال العلمي لحل مشاكل المعلومات والإنتاج المعقدة. إنها تتميز بخصائص تقنية عالية ويتم خدمتها من قبل مستخدمين محترفين.

بالإضافة إلى ذلك، تنقسم أجهزة الكمبيوتر حسب تصميمها إلى:

أجهزة الكمبيوتر المحمولة (كمبيوتر "كمبيوتر محمول"). في الكمبيوتر المحمول، يتم تصنيع لوحة المفاتيح ووحدة النظام في علبة واحدة، والتي يتم إغلاقها من الأعلى بغطاء مزود بشاشة LCD. معظم النماذج لا تختلف للأفضل في المعلمات التقنية ولها شاشات أحادية اللون؛

دفتر الملاحظات ("دفاتر الملاحظات"). تتميز أحدث الموديلات بمعايير تقنية عالية إلى حد ما، يمكن مقارنتها بأجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة ( المعالجات الأساسية i7-3612QM، فيديو يصل إلى 6144 ميجابايت، محركات الأقراص الثابتة - محرك أقراص ثابتة (HDD) أكبر من 600 جيجابايت أو SSD يصل إلى 256 جيجابايت؛

ULTRABUK (Ultrabook باللغة الإنجليزية) هو جهاز كمبيوتر محمول نحيف للغاية وخفيف الوزن، بأبعاد ووزن أصغر مقارنة بأجهزة الكمبيوتر المحمولة الفرعية التقليدية، ولكن في نفس الوقت - معظم الميزات المميزة لجهاز كمبيوتر محمول كامل المواصفات. بدأ المصطلح في الانتشار على نطاق واسع في عام 2011، بعد أن قدمت شركة Intel فئة جديدة من أجهزة الكمبيوتر المحمولة - أجهزة Ultrabooks، وهو مفهوم من Intel وApple، تم تطويره على أساس الجهاز الذي تم إصداره في عام 2008 كمبيوتر محمول أبل ماك بوك اير. تعد أجهزة Ultrabook أصغر حجمًا من أجهزة الكمبيوتر المحمولة العادية، ولكنها أكبر قليلاً من أجهزة الكمبيوتر المحمولة. وهي مجهزة بشاشة عرض بلورية سائلة صغيرة يتراوح حجمها من 11 إلى 13.3 بوصة، وهي مدمجة - يصل سمكها إلى 20 ملم، ويصل وزنها إلى 2 كجم. نظرًا لصغر حجمها، تحتوي أجهزة Ultrabooks على عدد قليل من المنافذ الخارجية ولا يحتوي معظمها على محرك أقراص DVD.

نتبووك هو جهاز كمبيوتر محمول ذو أداء منخفض نسبيا، مصمم في المقام الأول للوصول إلى الإنترنت والعمل مع التطبيقات المكتبية. يحتوي على شاشة صغيرة بقطر 7-12 بوصة، واستهلاك منخفض للطاقة، وخفيف الوزن وتكلفة منخفضة نسبيًا.

يمكن وصف مبدأ تشغيل أجهزة الكمبيوتر الحديثة من خلال الخوارزمية التالية:

أنا. التهيئة

بعد تشغيل الكمبيوتر، وتحميل نظام التشغيل والبرنامج الضروري، يتم تعيين قيمة أولية لعداد البرنامج تساوي عنوان الأمر الأول لهذا البرنامج.

ثانيا. اختيار الفريق

تقوم وحدة المعالجة المركزية بعملية قراءة أمر من الذاكرة. يتم استخدام محتويات عداد البرنامج كعنوان لخلية الذاكرة.

ثالثا. تفسير الأمر وزيادة عداد البرنامج

يتم تفسير محتويات خلية ذاكرة القراءة بواسطة وحدة المعالجة المركزية كأمر ويتم وضعها في سجل الأوامر. تبدأ وحدة التحكم في تفسير الأمر. استنادًا إلى حقل رمز التشغيل من الكلمة الأولى للأمر، تحدد وحدة CU طوله، وإذا لزم الأمر، تنظم عمليات قراءة إضافية حتى تتم قراءة الأمر بالكامل بواسطة وحدة المعالجة المركزية. تتم إضافة طول الأمر إلى محتويات عداد البرنامج، وعندما تتم قراءة الأمر بالكامل، يتم إنشاء عنوان الأمر التالي في عداد البرنامج.

رابعا. فك تشفير الأوامر وتنفيذ الأوامر

باستخدام حقول العناوين الخاصة بالتعليمات، تحدد وحدة التحكم ما إذا كانت التعليمات تحتوي على معاملات في الذاكرة. إذا كان الأمر كذلك، فبناءً على أوضاع العنونة المحددة في حقول العناوين، يتم حساب عناوين المعاملات ويتم تنفيذ عمليات قراءة الذاكرة لقراءة المعاملات.

تقوم وحدة التحكم وALU بتنفيذ العملية المحددة في حقل رمز التشغيل الخاص بالأمر. يقوم سجل إشارة المعالج بتخزين خصائص العملية.

V. إذا لزم الأمر، يقوم جهاز التحكم بالتنفيذ عملية كتابة النتيجة في الذاكرة.

إذا لم يكن الأمر الأخير هو "إيقاف المعالج"، فسيتم تنفيذ تسلسل العمليات الموصوف مرة أخرى. ويسمى هذا التسلسل من العمليات دورة المعالج .

في أجهزة كمبيوتر معينة، قد يختلف تنفيذ هذه الخوارزمية قليلاً. ولكن من حيث المبدأ، يتم وصف عمل أي كمبيوتر فون نيومان بواسطة خوارزمية مماثلة وهو عبارة عن سلسلة من العمليات البسيطة إلى حد ما.

يشتمل الكمبيوتر الشخصي على ثلاثة أجهزة رئيسية: وحدة النظام ولوحة المفاتيح والشاشة . لتوسيع وظائف جهاز الكمبيوتر، يتم توصيل الأجهزة الطرفية بالإضافة إلى ذلك: الطابعة والماسح الضوئي والمتلاعبين إلخ. يتم توصيل هذه الأجهزة إما بوحدة النظام باستخدام الكابلات من خلال الموصلات الموجودة على الجدار الخلفي وحدة النظامأو يتم إدخالها مباشرة في وحدة النظام. الكمبيوتر لديه هيكل وحدات. جميع الوحدات متصلة بحافلة النظام.

يستخدم للتحكم في الأجهزة الخارجية وحدات التحكم (محولات VU) . بعد تلقي أمر من MP، تعمل وحدة التحكم بشكل مستقل، وتحرر MP من أداء وظائف محددة لخدمة الجهاز الخارجي.

تجدر الإشارة إلى أن الزيادة في أداء الأجهزة MP الحديثة والأجهزة الفردية الخارجية لها (الذاكرة الرئيسية والخارجية وأنظمة الفيديو وغيرها) أدت إلى مشكلة زيادة عرض النطاقناقل النظام عند توصيل هذه الأجهزة. ولحل هذه المشكلة تم تطوير الحافلات المحلية، وربطها مباشرة بالحافلة MP.

الجهاز الرئيسي في جهاز الكمبيوتر هو وحدة النظام . وهو يتألف من وحدة المعالجة المركزية، والمعالج المساعد، ودائم و ذاكرة الوصول العشوائيوأجهزة التحكم ومحركات الأقراص المغناطيسية وإمدادات الطاقة والوحدات الوظيفية الأخرى. يمكن تغيير تكوين جهاز الكمبيوتر عن طريق توصيل وحدات إضافية. لضمان التشغيل المتسق لأجهزة الكمبيوتر اللوحة الأميحتوي على شرائح، أي. مجموعة من الدوائر الدقيقة (الرقائق).

تحدد الشرائح القدرات الرئيسية للوحة:

· أنواع وحدات المعالجة المركزية المدعومة.

· الحد الأقصى لتردد ناقل النظام.

· منطق تبديل الجهاز.

الأنواع المدعومة و أكبر مقاسالذاكرة الرئيسية؛

· سرعة العمل مع كل نوع من أنواع الذاكرة.

· دعم منفذ الرسومات المتسارع.

· نوع واجهة القرص وأوضاعه.

· الحد الأقصى لعدد فتحات التوسعة.

· مراقبة أجهزة الكمبيوتر.

تتكون مجموعة شرائح الكمبيوتر الحديث عادةً من شريحتين: الجسر الشمالي أو مركز التحكم في الذاكرة (Memory Controller Hub, MCH)، الذي يخدم الأجهزة المركزية ويحتوي على وحدات تحكم للذاكرة الرئيسية وناقل الرسومات وناقل النظام وناقل الذاكرة، و جسر جنوبي (الجسر الجنوبي) أو مركز تحكم الإدخال/الإخراج (ICH)، يحتوي على وحدات تحكم لأجهزة الإدخال/الإخراج والمعيارية الأجهزة الطرفية.

مخطط وظيفي لجهاز الكمبيوتر - حسب الغرض منه حاسوب - هذا جهاز عالمي للعمل مع المعلومات.وفقا لمبادئ تصميمه، فإن الكمبيوتر هو نموذج لشخص يعمل مع المعلومات.

كمبيوتر شخصي(PC) هو جهاز كمبيوتر مصمم لخدمة محطة عمل واحدة. قد تختلف خصائصه عن أجهزة الكمبيوتر المركزية، لكنه قادر وظيفيًا على أداء عمليات مماثلة. وفقًا لطريقة التشغيل، يتم التمييز بين طرازات أجهزة الكمبيوتر المكتبية (سطح المكتب) والمحمولة (الكمبيوتر المحمول والكمبيوتر المحمول) والكمبيوتر المحمول (كمبيوتر محمول).

المعدات.نظرًا لأن الكمبيوتر يوفر جميع الفئات الثلاث من طرق المعلومات للتعامل مع البيانات (الأجهزة والبرامج والطبيعية)، فمن المعتاد التحدث عن نظام الكمبيوتر على أنه يتكون من أجهزة وبرامج تعمل معًا. تسمى المكونات التي تشكل أجهزة الكمبيوتر الأجهزة. يقومون بجميع الأعمال المادية مع البيانات: التسجيل والتخزين والنقل والتحويل، سواء في الشكل أو المحتوى، ويقدمونها أيضًا في شكل مناسب للتفاعل مع البيانات الطبيعية. طرق المعلوماتشخص.

يُطلق على مجمل أجهزة الكمبيوتر اسم تكوين الأجهزة.

برمجة.يمكن أن تكون البرامج في حالتين: نشط وسلبي. في الحالة السلبية، لا يعمل البرنامج ويشبه البيانات التي يكون محتواها معلومات. في هذه الحالة، يمكن "قراءة" محتويات البرنامج بواسطة برامج أخرى، مثل قراءة الكتب وتغييرها. ومنه يمكنك معرفة الغرض من البرنامج وكيف يعمل. في الحالة السلبية، يتم إنشاء البرامج وتحريرها وتخزينها ونقلها. تسمى عملية إنشاء البرامج وتحريرها بالبرمجة.

عندما يكون البرنامج في حالة نشطة، فإن محتوى بياناته يعتبر بمثابة أوامر تعمل أجهزة الكمبيوتر وفقًا لها. لتغيير ترتيب عملها، يكفي مقاطعة تنفيذ برنامج واحد وبدء تنفيذ برنامج آخر يحتوي على مجموعة مختلفة من الأوامر.

تشكله مجموعة البرامج المخزنة على جهاز الكمبيوتر برمجة. تسمى مجموعة البرامج المعدة للتشغيل بالبرامج المثبتة. تسمى مجموعة البرامج التي تعمل في وقت أو آخر بتكوين البرنامج.

جهاز كمبيوتر.يتكون أي جهاز كمبيوتر (حتى الأكبر منه) من أربعة أجزاء:

• أجهزة إدخال
• أجهزة معالجة المعلومات
• أجهزة التخزين
• أجهزة إخراج المعلومات.

من الناحية الهيكلية، يمكن دمج هذه الأجزاء في علبة واحدة بحجم كتاب، أو يمكن أن يتكون كل جزء من عدة أجهزة ضخمة الحجم إلى حد ما

التكوين الأساسي لأجهزة الكمبيوتر.التكوين الأساسي للأجهزة للكمبيوتر الشخصي هو الحد الأدنى لمجموعة الأجهزة الكافية لبدء العمل مع الكمبيوتر. بمرور الوقت، يتغير مفهوم التكوين الأساسي تدريجيًا.

في أغلب الأحيان، يتكون الكمبيوتر الشخصي من الأجهزة التالية:

• وحدة النظام
• شاشة
• لوحة المفاتيح

بالإضافة إلى ذلك، يمكن توصيل أجهزة الإدخال والإخراج الأخرى، على سبيل المثال مكبرات الصوت، الطابعة، الماسح الضوئي ...

وحدة النظام- الكتلة الرئيسية نظام الكمبيوتر. أنه يحتوي على الأجهزة التي تعتبر داخلية. تعتبر الأجهزة المتصلة بوحدة النظام خارجيًا خارجية. يستخدم مصطلح المعدات الطرفية أيضًا للأجهزة الخارجية.
شاشة- جهاز للاستنساخ البصري للرمزية و المعلومات الرسومية. يعمل كجهاز إخراج. بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية، فإن الشاشات الأكثر شيوعًا اليوم هي تلك التي تعتمد على أنابيب أشعة الكاثود. إنها تشبه بشكل غامض أجهزة التلفاز المنزلية.
لوحة المفاتيح- جهاز لوحة مفاتيح مصمم للتحكم في تشغيل الكمبيوتر وإدخال المعلومات فيه. يتم إدخال المعلومات في شكل بيانات أحرف أبجدية رقمية.
الفأر- جهاز التحكم الرسومي.

الأجهزة الداخلية للكمبيوتر الشخصي.
تعتبر الأجهزة الموجودة في وحدة النظام داخلية. يمكن الوصول إلى بعضها على اللوحة الأمامية، وهو أمر مناسب لإجراء تغييرات سريعة وسائل الإعلام المعلوماتمثل الأقراص المغناطيسية المرنة. توجد موصلات بعض الأجهزة على الجدار الخلفي - وهي تُستخدم لتوصيل الأجهزة الطرفية. لا يتم توفير الوصول إلى بعض أجهزة وحدة النظام - فهو غير مطلوب للتشغيل العادي.

وحدة المعالجة المركزية.المعالج الدقيق هو الشريحة الرئيسية للكمبيوتر الشخصي. يتم تنفيذ جميع الحسابات فيه. السمة الرئيسية للمعالج هي تردد الساعة (يقاس بالميغاهيرتز، ميغاهيرتز). كلما زادت سرعة الساعة، زاد أداء المعالج. لذلك، على سبيل المثال، عند تردد ساعة 500 ميجا هرتز، يمكن للمعالج تغييره
الدولة 500 مليون مرة. بالنسبة لمعظم العمليات، لا تكفي دورة ساعة واحدة، وبالتالي فإن عدد العمليات التي يمكن للمعالج تنفيذها في الثانية لا يعتمد فقط على سرعة الساعة، ولكن أيضًا على مدى تعقيد العمليات.

الجهاز الوحيد الذي "يعرف المعالج وجوده منذ ولادته" هو ذاكرة الوصول العشوائي - فهو يعمل معها. هذا هو المكان الذي تأتي منه البيانات والأوامر. يتم نسخ البيانات إلى خلايا المعالج (تسمى السجلات) ومن ثم تحويلها وفقا لمحتويات التعليمات. سوف تحصل على صورة أكثر اكتمالاً لكيفية تفاعل المعالج مع ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) في الفصول الخاصة بأساسيات البرمجة.

كبش.يمكن اعتبار ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بمثابة مجموعة واسعة من الخلايا التي تخزن البيانات والأوامر الرقمية أثناء تشغيل الكمبيوتر. يتم قياس حجم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بملايين البايتات - الميجابايت (MB).

يمكن للمعالج الوصول إلى أي خلية من خلايا ذاكرة الوصول العشوائي (بايت) لأنها تحتوي على عنوان رقمي فريد. لا يمكن للمعالج الوصول إلى بت فردي من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، نظرًا لأن البت ليس له عنوان. في الوقت نفسه، يمكن للمعالج تغيير حالة أي بت، لكن هذا يتطلب عدة إجراءات.

اللوحة الأم.اللوحة الأم هي أكبر لوحة دوائر للكمبيوتر الشخصي. يحتوي على طرق سريعة تربط المعالج بذاكرة الوصول العشوائي (RAM) - ما يسمى بالحافلات. يوجد ناقل بيانات يقوم المعالج من خلاله بنسخ البيانات من خلايا الذاكرة، وناقل عنوان يتصل من خلاله بخلايا ذاكرة معينة، وناقل أوامر يتلقى المعالج من خلاله الأوامر من البرامج. جميع الأجهزة الداخلية الأخرى للكمبيوتر متصلة أيضًا بحافلات اللوحة الأم. يتم التحكم في تشغيل اللوحة الأم بواسطة مجموعة شرائح المعالجات الدقيقة - ما يسمى بمجموعة الشرائح.

محول الفيديو.محول الفيديو هو جهاز داخلي مثبت في أحد الموصلات الموجودة على اللوحة الأم. لم تكن أجهزة الكمبيوتر الشخصية الأولى تحتوي على محولات فيديو. بدلا من ذلك، تم تخصيص مساحة صغيرة في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) لتخزين بيانات الفيديو. تقوم شريحة خاصة (وحدة تحكم الفيديو) بقراءة البيانات من خلايا ذاكرة الفيديو والتحكم في الشاشة وفقًا لها.

مع تحسن القدرات الرسومية لأجهزة الكمبيوتر، تم فصل منطقة ذاكرة الفيديو عن ذاكرة الوصول العشوائي الرئيسية وتم فصلها مع وحدة التحكم في الفيديو إلى جهاز منفصل يسمى محول الفيديو. تحتوي محولات الفيديو الحديثة على معالج الحوسبة الخاص بها (معالج الفيديو)، مما يقلل من الحمل على المعالج الرئيسي عند إنشاء صور معقدة. يلعب معالج الفيديو دورًا مهمًا بشكل خاص عند البناء على شاشة مسطحة. صور ثلاثية الأبعاد. خلال مثل هذه العمليات، عليه إجراء عدد كبير بشكل خاص من الحسابات الرياضية.

في بعض نماذج اللوحة الأم، يتم تنفيذ وظائف محول الفيديو بواسطة شرائح مجموعة الشرائح - في هذه الحالة يقولون أن محول الفيديو متكامل مع اللوحة الأم. إذا تم تصنيع محول الفيديو كجهاز منفصل، فإنه يسمى بطاقة فيديو. يوجد موصل بطاقة الفيديو على الجدار الخلفي. يتم توصيل الشاشة به.

محول الصوت.بالنسبة لأجهزة كمبيوتر IBM PC، لم يتم توفير العمل مع الصوت في البداية. خلال السنوات العشر الأولى من وجودها، كانت أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهذه المنصة تعتبر معدات مكتبية وكانت تعمل بدون أجهزة صوتية. حاليًا، تعتبر الأدوات الصوتية قياسية. للقيام بذلك على اللوحة الأمتم تثبيت محول الصوت. يمكن دمجها في مجموعة شرائح اللوحة الأم أو تنفيذها كبطاقة إضافية منفصلة تسمى بطاقة الصوت.
توجد موصلات بطاقة الصوت على الجدار الخلفي للكمبيوتر. لتشغيل الصوت، يتم توصيل مكبرات الصوت أو سماعات الرأس بها. تم تصميم الموصل المنفصل لتوصيل الميكروفون. في حضور برنامج خاصهذا يسمح لك بتسجيل الصوت. يوجد أيضًا موصل (مخرج خط) للاتصال بمعدات تسجيل الصوت الخارجية أو إعادة إنتاج الصوت (مسجلات الأشرطة ومكبرات الصوت وما إلى ذلك).

الأقراص الصلبة.نظرًا لأنه يتم مسح ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) للكمبيوتر عند إيقاف تشغيل الطاقة، فهناك حاجة إلى جهاز لتخزين البيانات والبرامج لفترة طويلة. حاليًا، يتم استخدام ما يسمى بمحركات الأقراص الصلبة على نطاق واسع لهذه الأغراض.
مبدأ التشغيل قرص صلبيعتمد على تسجيل التغيرات في المجال المغناطيسي بالقرب من رأس التسجيل.

رئيسي المعلمة الصعبةيتم قياس سعة القرص بالجيجابايت (مليارات البايت)، جيجابايت. متوسط ​​حجم القرص الصلب الحديث هو 80 - 160 جيجابايت، وهذه المعلمة تنمو باطراد.

القرص المرن.لنقل البيانات بين أجهزة الكمبيوتر البعيدة، يتم استخدام ما يسمى بالأقراص المرنة. يتمتع القرص المرن القياسي (القرص المرن) بسعة صغيرة نسبيًا تبلغ 1.44 ميجابايت. وفقًا للمعايير الحديثة، يعد هذا غير كافٍ تمامًا لمعظم مهام تخزين البيانات ونقلها، لكن التكلفة المنخفضة للوسائط والتوافر العالي جعلا الأقراص المرنة أكثر وسائط التخزين شيوعًا.

لكتابة وقراءة البيانات المخزنة على الأقراص المرنة، يتم استخدام جهاز خاص - محرك الأقراص. توجد فتحة استقبال محرك الأقراص على اللوحة الأمامية لوحدة النظام.

محرك الأقراص المضغوطة.لنقل كميات كبيرة من البيانات، من الملائم استخدام الأقراص المضغوطة. يمكن لهذه الأقراص قراءة البيانات المكتوبة مسبقًا فقط، ولا يمكن الكتابة إليها. تبلغ سعة القرص الواحد حوالي 650-700 ميجابايت.

تُستخدم محركات الأقراص المضغوطة لقراءة الأقراص المضغوطة. المعلمة الرئيسية لمحرك الأقراص المضغوطة هي سرعة القراءة. ويقاس بوحدات متعددة. تعتبر سرعة القراءة المعتمدة في منتصف الثمانينات واحدة. لأقراص الموسيقى المضغوطة (الأقراص الصوتية المضغوطة). توفر محركات الأقراص المضغوطة الحديثة سرعات قراءة تتراوح بين 40x و52x.
العيب الرئيسي محركات الأقراص المضغوطة- استحالة تسجيل الأقراص - تم التغلب عليها في أجهزة الكتابة الحديثة الحديثة - CD-R. هناك أيضًا أجهزة CD-RW تسمح بالتسجيلات المتعددة.

مبدأ تخزين البيانات على الأقراص المضغوطة ليس مغناطيسيًا، مثل الأقراص المرنة، ولكنه بصري.

منافذ الاتصالات.للتواصل مع الأجهزة الأخرى، مثل الطابعة والماسح الضوئي ولوحة المفاتيح والماوس وما إلى ذلك، يكون الكمبيوتر مزودًا بما يسمى بالمنافذ. لا يعد المنفذ مجرد موصل لتوصيل الأجهزة الخارجية، على الرغم من أن المنفذ ينتهي بموصل. يعد المنفذ جهازًا أكثر تعقيدًا من مجرد موصل، حيث يحتوي على دوائر دقيقة خاصة به ويتم التحكم فيه بواسطة البرنامج.

محول الشبكة.تعد محولات الشبكة ضرورية لأجهزة الكمبيوتر لتتمكن من الاتصال ببعضها البعض. يضمن هذا الجهاز عدم قيام المعالج بإرسال جزء جديد من البيانات إلى المنفذ الخارجي حتى يقوم محول الشبكة لجهاز كمبيوتر مجاور بنسخ الجزء السابق إلى نفسه. بعد ذلك، يتم إعطاء المعالج إشارة تفيد بأنه تم جمع البيانات ويمكن إرسال بيانات جديدة. هذه هي الطريقة التي تتم بها عملية النقل.

عندما "يتعلم" محول الشبكة من محول مجاور أنه يحتوي على جزء من البيانات، فإنه ينسخها إلى نفسه، ثم يتحقق مما إذا كانت موجهة إليه. إذا كانت الإجابة بنعم، فإنه يمررها إلى المعالج. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإنه يضعها على منفذ الإخراج، حيث سيقوم محول الشبكة للكمبيوتر المجاور التالي بالتقاطها. هذه هي الطريقة التي تنتقل بها البيانات بين أجهزة الكمبيوتر حتى تصل إلى المستلم.
يمكن دمج محولات الشبكة في اللوحة الأم، ولكن غالبًا ما يتم تثبيتها بشكل منفصل، في شكل بطاقات إضافية تسمى بطاقات الشبكة.

تصنف الحواسيب الإلكترونية عادة وفقا لعدد من الخصائص، أبرزها: وظائفوطبيعة المهام التي يتم حلها حسب أسلوب تنظيمها عملية الحوسبة، من خلال الميزات المعمارية والقدرة الحاسوبية.

بناءً على الوظيفة وطبيعة المهام التي يتم حلها، يتم تمييز ما يلي:

أجهزة الكمبيوتر العالمية (للأغراض العامة)؛

أجهزة الكمبيوتر الموجهة نحو حل المشاكل؛

أجهزة كمبيوتر متخصصة.

أجهزة الكمبيوتر المركزيةتم تصميمها لحل مجموعة واسعة من المشكلات الهندسية والتقنية، والتي تتميز بتعقيد الخوارزميات والحجم الكبير للبيانات المعالجة.

أجهزة الكمبيوتر الموجهة نحو المشكلةتم تصميمها لحل مجموعة أضيق من المهام المتعلقة بتسجيل وتراكم ومعالجة كميات صغيرة من البيانات.

أجهزة كمبيوتر متخصصةتُستخدم لحل مجموعة ضيقة من المشكلات (المعالجات الدقيقة ووحدات التحكم التي تؤدي وظائف التحكم في الأجهزة التقنية).

عن طريق تنظيم عملية الحوسبةوتنقسم أجهزة الكمبيوتر إلى معالج واحد ومتعدد المعالجات، وكذلك متسلسل ومتوازي.

معالج واحد.يحتوي الكمبيوتر على معالج مركزي واحد ويتم تنفيذ كافة العمليات الحسابية وعمليات التحكم في أجهزة الإدخال والإخراج على هذا المعالج.

متعدد المعالجات.يحتوي الكمبيوتر على العديد من المعالجات التي يتم من خلالها إعادة توزيع وظائف تنظيم عملية الحوسبة وإدارة أجهزة إدخال / إخراج المعلومات.

ثابت.وهي تعمل في وضع البرنامج الواحد، عندما يتم تصميم الكمبيوتر بحيث يمكنه تنفيذ برنامج واحد فقط، ويتم استخدام جميع موارده فقط لصالح البرنامج الذي يتم تنفيذه.

موازي.وهي تعمل في وضع متعدد البرامج، عندما يتم تشغيل العديد من برامج المستخدم على الكمبيوتر ويتم مشاركة الموارد بين هذه البرامج، مما يضمن تنفيذها المتوازي.

بناءً على الميزات المعمارية والقدرة الحاسوبية، فهي تتميز بما يلي:

دعونا نفكر في مخطط تصنيف أجهزة الكمبيوتر وفقًا لهذا المعيار (الشكل 1).

رسم بياني 1.تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب الخصائص المعمارية

وقوة الحوسبة.

أجهزة الكمبيوتر العملاقة- هذه أقوى أجهزة الحوسبة من حيث السرعة والأداء. وتشمل أجهزة الكمبيوتر العملاقة "Cray" و"IBM SP2" (الولايات المتحدة الأمريكية). يتم استخدامها لحل مشاكل الحوسبة والنمذجة واسعة النطاق، وللحسابات المعقدة في الديناميكا الهوائية، والأرصاد الجوية، وفيزياء الطاقة العالية، وتستخدم أيضًا في القطاع المالي.

الآلات الكبيرة أو الحواسيب الكبيرة.تُستخدم الحواسيب المركزية في القطاع المالي، ومجمع الدفاع، وتستخدم لتوظيف مراكز الحوسبة على مستوى الإدارات والإقليمية والإقليمية.

أجهزة كمبيوتر متوسطةتستخدم على نطاق واسع للسيطرة على عمليات الإنتاج التكنولوجية المعقدة.

كمبيوتر صغيرمصممة للاستخدام كأنظمة كمبيوتر للتحكم وخوادم الشبكة.

الحواسيب الصغيرة- هذه هي أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم المعالج الدقيق كوحدة المعالجة المركزية. وتشمل هذه أجهزة الكمبيوتر الصغيرة المدمجة (المدمجة في العديد من المعدات أو المعدات أو الأجهزة) وأجهزة الكمبيوتر الشخصية (PC).

حواسيب شخصية.لقد تطورت بسرعة في العشرين عامًا الماضية. تم تصميم الكمبيوتر الشخصي (PC) لخدمة محطة عمل واحدة ويمكنه تلبية احتياجات الشركات الصغيرة والأفراد. مع ظهور الإنترنت، زادت شعبية أجهزة الكمبيوتر بشكل ملحوظ، حيث أنه باستخدام جهاز كمبيوتر شخصي يمكنك استخدام المعلومات العلمية والمرجعية والتعليمية والترفيهية.

تشمل أجهزة الكمبيوتر الشخصية أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة. تشتمل أجهزة الكمبيوتر المحمولة على أجهزة الكمبيوتر المحمول (المفكرة أو دفتر) وأجهزة كمبيوتر الجيب الشخصية (أجهزة الكمبيوتر الشخصية المحمولة - أجهزة الكمبيوتر المحمولة والمساعدات الرقمية الشخصية - المساعد الشخصي الرقمي وPaltop).

أجهزة الكمبيوتر جزءا لا يتجزأ من.أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم في مختلف الأجهزة والأنظمة والمجمعات لتنفيذ وظائف محددة. على سبيل المثال، تشخيص السيارات.

منذ عام 1999، تم استخدام معيار الاعتماد الدولي، مواصفات PC99، لتصنيف أجهزة الكمبيوتر. وفقًا لهذه المواصفات، يتم تقسيم أجهزة الكمبيوتر إلى المجموعات التالية:

· أجهزة الكمبيوتر الجماعية (أجهزة الكمبيوتر الاستهلاكية)؛

· أجهزة الكمبيوتر الشخصية للأعمال (كمبيوتر المكتب)؛

· أجهزة الكمبيوتر المحمولة (أجهزة الكمبيوتر المحمولة)؛

· محطات العمل (محطة العمل)؛

· أجهزة الكمبيوتر الترفيهية (Entertainment PC).

معظم أجهزة الكمبيوتر هي جَسِيموتتضمن مجموعة قياسية (الحد الأدنى المطلوب) من الأجهزة. تتضمن هذه المجموعة: وحدة النظام، الشاشة، لوحة المفاتيح، الماوس. إذا لزم الأمر، يمكن استكمال هذه المجموعة بسهولة بأجهزة أخرى بناء على طلب المستخدم، على سبيل المثال، الطابعة.

أجهزة الكمبيوتر التجاريةتتضمن الحد الأدنى من أدوات إعادة إنتاج الرسومات والصوت.

أجهزة الكمبيوتر المحمولةتختلف في وجود وسائل الاتصال الوصول عن بعد.

محطات العملتلبية المتطلبات المتزايدة لسعة الذاكرة لأجهزة تخزين البيانات.

أجهزة الكمبيوتر الترفيهيةركز على الرسومات عالية الجودة واستنساخ الصوت.

بواسطة ميزات التصميم تنقسم أجهزة الكمبيوتر إلى:

· ثابتة (سطح المكتب، سطح المكتب)؛

محمول:

· محمول (كمبيوتر محمول)؛

· دفاتر الملاحظات؛

· الجيب (بالمتوب).

لدراسة تكنولوجيا الكمبيوتر التطبيقية بشكل فعال، من المهم للغاية أن يكون لديك فهم واضح لأجهزة وبرامج الكمبيوتر. يسمى تكوين تكنولوجيا الكمبيوتر إعدادات . الأجهزة و برمجةعادة ما يتم النظر في تكنولوجيا الكمبيوتر بشكل منفصل. وفقا لذلك، فإنهم ينظرون بشكل منفصل تكوين الأجهزة وهم برمجة إعدادات يعتبر مبدأ الفصل هذا ذا أهمية خاصة لعلوم الكمبيوتر، حيث أنه في كثير من الأحيان يمكن توفير حل لنفس المشكلات من خلال كل من الأجهزة والبرامج. معايير اختيار حل الأجهزة أو البرامج هي الأداء والكفاءة. على سبيل المثال، اكتب النص في محرر النصوص، أو استخدم الماسح الضوئي.

تكوين الأجهزة الأساسية للكمبيوتر الشخصي

الكمبيوتر الشخصي – عالمي النظام الفني. له إعدادات (تكوين المعدات) يمكن تغييره بمرونة حسب الحاجة. ومع ذلك، هناك مفهوم التكوين الأساسي ، والذي يعتبر نموذجيًا، أي. الحد الأدنى من مجموعة المعدات. عادة ما يأتي الكمبيوتر مع هذه المجموعة. قد يختلف مفهوم التكوين الأساسي. يعتبر حاليا في التكوين الأساسي الأجهزة التالية(الشكل 2.1):

دعونا نلقي نظرة على أجزائه.

إلى الرئيسي الوسائل التقنيةالكمبيوتر الشخصي يشمل:

- وحدة النظام؛

- الشاشة (العرض);

- لوحة المفاتيح.

بالإضافة إلى ذلك، يمكنك الاتصال بجهاز الكمبيوتر الخاص بك، على سبيل المثال:

- طابعة؛

- الفأر؛

- الماسح الضوئي;

- مودم (مغير ومزيل التشكيل) ؛

- الراسمة.

- عصا التحكم، الخ.

وحدة النظام

وحدة النظام هي الوحدة الرئيسية التي يتم تركيب أهم المكونات بداخلها. وحدة النظام (انظر الشكل 2.2، 2.3.) هي الحالة التي توجد فيها جميع أجهزة الكمبيوتر تقريبًا.

يتم استدعاء الأجهزة الموجودة داخل وحدة النظام داخلي، ويتم استدعاء الأجهزة المتصلة به خارجيًا خارجي. خارجي أجهزة إضافية، أيضا يسمى الطرفية.

التنظيم الداخليوحدة النظام:

· اللوحة الأم؛

· الأقراص الصلبة:

· محرك الأقراص المرنة.

· محرك الأقراص المضغوطة.

· بطاقة الفيديو (محول الفيديو)؛

· كارت الصوت؛

· وحدة الطاقة.

الأنظمة الموجودة على اللوحة الأم:

· كبش؛

· المعالج

· شريحة ROM ونظام BIOS.

· واجهات الحافلات، الخ.

الأقراص المغناطيسية، على عكس ذاكرة الوصول العشوائي، مصممة للتخزين الدائم للمعلومات.

هناك نوعان من الأقراص المغناطيسية المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر:

· القرص الصلب غير القابل للإزالة (القرص الصلب)؛

· الأقراص المرنة القابلة للإزالة (الأقراص المرنة).

تم تصميم القرص الصلب للتخزين الدائم للمعلومات التي يتم استخدامها بشكل أو بآخر في العمل: برامج نظام التشغيل، والمترجمين من لغات البرمجة، وبرامج الخدمة (الصيانة)، وبرامج تطبيقات المستخدم، المستندات النصيةوملفات قاعدة البيانات وما إلى ذلك. يتفوق القرص الصلب بشكل كبير على الأقراص المرنة من حيث سرعة الوصول والسعة والموثوقية.

3. تكنولوجيا الحاسوب 1

3.1 تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

3.2 طرق تصنيف أجهزة الكمبيوتر 3

3.3 أنواع أخرى من تصنيف الكمبيوتر 5

3.4 تكوين نظام الحوسبة 7

3.4.1 الأجهزة 7

3.4.2 البرمجيات 7

3.5 تصنيف البرمجيات التطبيقية 9

3.6 تصنيف البرامج المساعدة 12

3.7 مفهوم المعلومات والدعم الرياضي لأنظمة الحاسوب 13

3.8 تلخيص 13

1. هندسة الكمبيوتر

   1. تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

نظام الحوسبة، الكمبيوتر

يعد العثور على وسائل وطرق لميكنة وأتمتة العمل إحدى المهام الرئيسية للتخصصات الفنية. أتمتة العمل مع البيانات لها خصائصها واختلافاتها عن أتمتة أنواع العمل الأخرى. بالنسبة لهذه الفئة من المهام، يتم استخدام أنواع خاصة من الأجهزة، معظمها أجهزة إلكترونية. تسمى مجموعة من الأجهزة المصممة لمعالجة البيانات تلقائيًا أو آليًا تكنولوجيا الكمبيوتر،تسمى مجموعة محددة من الأجهزة والبرامج المتفاعلة المصممة لخدمة منطقة عمل واحدة نظام الحوسبة.الجهاز المركزي لمعظم أنظمة الحوسبة هو حاسوب.

الكمبيوتر هو جهاز إلكتروني مصمم لأتمتة إنشاء البيانات وتخزينها ومعالجتها ونقلها.

كيف يعمل الكمبيوتر

عند تعريف الكمبيوتر كجهاز، أشرنا إلى السمة المميزة - إلكتروني.ومع ذلك، لم يتم إجراء الحسابات التلقائية دائمًا بواسطة الأجهزة الإلكترونية. ومن المعروف أيضًا أن الأجهزة الميكانيكية يمكنها إجراء العمليات الحسابية تلقائيًا.

تحليل التاريخ المبكرتكنولوجيا الكمبيوتر، غالبًا ما يطلق بعض الباحثين الأجانب على جهاز الحساب الميكانيكي أنه السلف القديم للكمبيوتر طبلية تاج.يشير النهج "من المعداد" إلى سوء فهم منهجي عميق، حيث أن المعداد لا يمتلك خاصية إجراء العمليات الحسابية تلقائيًا، ولكنه حاسم بالنسبة للكمبيوتر.

المعداد هو أقدم جهاز عد ميكانيكي، وكان في الأصل عبارة عن صفيحة من الطين بها أخاديد توضع فيها الحجارة التي تمثل الأرقام. يعود ظهور المعداد إلى الألفية الرابعة قبل الميلاد. ه. يعتبر مكان المنشأ هو آسيا. في العصور الوسطى في أوروبا، تم استبدال المعداد بجداول رسومية. تم استدعاء الحسابات التي تستخدمها العد على الخطوط، وفي روسيا في القرنين السادس عشر والسابع عشر، ظهر اختراع أكثر تقدمًا، والذي لا يزال يستخدم حتى يومنا هذا - المعداد الروسي.

في الوقت نفسه، نحن على دراية بجهاز آخر يمكنه إجراء العمليات الحسابية تلقائيًا - الساعة. بغض النظر عن مبدأ التشغيل، فإن جميع أنواع الساعات (الساعة الرملية، الساعة المائية، الميكانيكية، الكهربائية، الإلكترونية، إلخ) لديها القدرة على توليد حركات أو إشارات على فترات منتظمة وتسجيل التغييرات الناتجة، أي القيام بالجمع التلقائي للإشارات أو الحركات. يمكن رؤية هذا المبدأ حتى في الساعات الشمسية التي تحتوي على جهاز تسجيل فقط (يتم تنفيذ دور المولد بواسطة نظام الأرض والشمس).

الساعة الميكانيكية عبارة عن جهاز يتكون من جهاز يقوم بالحركات تلقائيًا على فترات زمنية محددة ومنتظمة وجهاز لتسجيل هذه الحركات. المكان الذي ظهرت فيه الساعات الميكانيكية الأولى غير معروف. تعود أقدم الأمثلة إلى القرن الرابع عشر وتنتمي إلى الأديرة (ساعة البرج).

في قلب أي جهاز كمبيوتر حديث، كما هو الحال في ساعة إلكترونية، يكذب مولد الساعة،توليد إشارات كهربائية على فترات منتظمة تستخدم لتشغيل جميع الأجهزة في نظام الكمبيوتر. إن التحكم في جهاز الكمبيوتر يأتي في الواقع إلى إدارة توزيع الإشارات بين الأجهزة. يمكن تنفيذ هذا التحكم تلقائيًا (في هذه الحالة يتحدثون عن التحكم في البرنامج)أو يدويًا باستخدام عناصر التحكم الخارجية - الأزرار والمفاتيح ووصلات العبور وما إلى ذلك (في النماذج المبكرة). في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، يتم التحكم الخارجي بشكل آلي إلى حد كبير باستخدام واجهات منطقية خاصة للأجهزة تتصل بها أجهزة التحكم وإدخال البيانات (لوحة المفاتيح والماوس وعصا التحكم وغيرها). وعلى النقيض من التحكم في البرنامج، يسمى هذا التحكم تفاعلية.

المصادر الميكانيكية

تم إنشاء أول جهاز أوتوماتيكي في العالم لإجراء عملية الإضافة على أساس الساعة الميكانيكية. وفي عام 1623، قام بتطويرها فيلهلم شيكارد، الأستاذ في قسم اللغات الشرقية بجامعة توبنغن (ألمانيا). في الوقت الحاضر، تم استنساخ نموذج عمل للجهاز من الرسومات وأكد وظائفه. أطلق المخترع نفسه على الآلة اسم "الساعة التجميعية" في رسائله.

في عام 1642، طور الميكانيكي الفرنسي بليز باسكال (1623-1662) جهاز إضافة أكثر إحكاما، والذي أصبح أول آلة حاسبة ميكانيكية يتم إنتاجها بكميات كبيرة في العالم (أساسا لاحتياجات مقرضي المال والصرافين الباريسيين). في عام 1673، ابتكر عالم الرياضيات والفيلسوف الألماني جي دبليو لايبنتز (1646-1717) آلة حاسبة ميكانيكية يمكنها إجراء عمليات الضرب والقسمة من خلال تكرار عمليات الجمع والطرح مرارًا وتكرارًا.

خلال القرن الثامن عشر، المعروف بعصر التنوير، ظهرت نماذج جديدة أكثر تقدمًا، لكن مبدأ التحكم الميكانيكي في عمليات الحوسبة ظل كما هو. جاءت فكرة برمجة العمليات الحسابية من نفس صناعة الساعات. تم ضبط ساعة برج الدير القديم لتشغيل آلية متصلة بنظام الأجراس في وقت معين. كانت مثل هذه البرمجة قاسٍ -تم إجراء نفس العملية في نفس الوقت.

تم تحقيق فكرة البرمجة المرنة للأجهزة الميكانيكية باستخدام شريط ورقي مثقوب لأول مرة في عام 1804 في نول الجاكار، ولم يكن بعدها سوى خطوة واحدة لتحقيق التحكم في البرنامجالعمليات الحسابية.

هذه الخطوة قام بها عالم الرياضيات والمخترع الإنجليزي المتميز تشارلز باباج (1792-1871) في محركه التحليلي، الذي للأسف لم يقم المخترع ببنائه بالكامل خلال حياته، بل أعيد إنتاجه في أيامنا هذه حسب رسوماته، لذلك أنه يحق لنا اليوم أن نتحدث عن المحرك التحليلي كجهاز موجود بالفعل. من السمات الخاصة للمحرك التحليلي أنه كان أول من قام بتنفيذه مبدأ تقسيم المعلومات إلى أوامر وبيانات.يحتوي المحرك التحليلي على وحدتين كبيرتين - "مخزن" و "مطحنة". تم إدخال البيانات إلى الذاكرة الميكانيكية لـ "المستودع" عن طريق تركيب كتل من التروس، ومن ثم معالجتها في "الطاحونة" باستخدام الأوامر التي تم إدخالها من البطاقات المثقبة (كما هو الحال في نول الجاكار).

من المؤكد أن الباحثين في أعمال تشارلز باباج يلاحظون الدور الخاص الذي لعبته الكونتيسة أوغوستا أدا لوفليس (1815-1852)، ابنة الشاعر الشهير اللورد بايرون، في تطوير مشروع المحرك التحليلي. كانت هي التي جاءت بفكرة استخدام البطاقات المثقبة لبرمجة العمليات الحسابية (1843). وعلى وجه الخصوص، كتبت في إحدى رسائلها: "ينسج المحرك التحليلي أنماطًا جبرية بنفس الطريقة التي يقوم بها النول بإعادة إنتاج الزهور وأوراق الشجر". يمكن تسمية السيدة آدا بحق بأنها أول مبرمجة في العالم. واليوم سُميت إحدى لغات البرمجة الشهيرة باسمها.

فكرة تشارلز باباج للنظر المنفصل فرقو بياناتتبين أنها مثمرة بشكل غير عادي. في القرن 20th وقد تم تطويره في مبادئ جون فون نيومان (1941)، واليوم في حساب مبدأ الاعتبار المنفصل البرامجو بياناتمهم جدا. يتم أخذها في الاعتبار عند تطوير بنيات أجهزة الكمبيوتر الحديثة وعند تطوير برامج الكمبيوتر.

المصادر الرياضية

إذا فكرنا في الأشياء التي عمل عليها الأسلاف الميكانيكيون الأوائل للكمبيوتر الإلكتروني الحديث، فيجب أن نعترف بأن الأرقام تم تمثيلها إما في شكل حركات خطية لآليات السلسلة والرف، أو في شكل حركات زاوية لآليات التروس والرافعة . وفي كلتا الحالتين كانت هذه حركات لا يمكن إلا أن تؤثر على أبعاد الأجهزة وسرعة عملها. فقط الانتقال من تسجيل الحركات إلى إشارات التسجيل جعل من الممكن تقليل الأبعاد بشكل كبير وزيادة الأداء. ومع ذلك، في الطريق إلى هذا الإنجاز، كان من الضروري تقديم العديد من المبادئ والمفاهيم الأكثر أهمية.

نظام لايبنتز الثنائي.في الأجهزة الميكانيكية، يمكن أن تحتوي التروس على الكثير من العناصر الثابتة، والأهم من ذلك، الفرق بينتشكل أحكاما. عدد هذه المواضع يساوي على الأقل عدد أسنان التروس. في الكهرباء و الأجهزة الإلكترونية نحن نتحدث عنلا يتعلق بالتسجيل أحكامالعناصر الهيكلية، وحول التسجيل تنص علىعناصر الجهاز. مستقرة جدا و يمكن تمييزههناك حالتان فقط: تشغيل - إيقاف؛ مفتوح - مغلق مشحونة - مفرغة، وما إلى ذلك. لذلك، فإن النظام العشري التقليدي المستخدم في الآلات الحاسبة الميكانيكية غير مناسب لأجهزة الحوسبة الإلكترونية.

تم اقتراح إمكانية تمثيل أي أرقام (وليس فقط الأرقام) بأرقام ثنائية لأول مرة بواسطة جوتفريد فيلهلم لايبنتز في عام 1666. وقد توصل إلى نظام الأعداد الثنائية أثناء بحثه في المفهوم الفلسفي للوحدة وصراع الأضداد. إن محاولة تصور الكون في شكل تفاعل مستمر بين مبدأين («الأسود» و«الأبيض»، الذكر والأنثى، الخير والشر) وتطبيق أساليب الرياضيات «البحتة» على دراسته، دفعت لايبنتز إلى الدراسة خصائص التمثيل الثنائي للبيانات. ولا بد من القول أن لايبنيز كان قد فكر بالفعل في إمكانية استخدام النظام الثنائي في جهاز حاسوبي، ولكن بما أنه لم تكن هناك حاجة لذلك بالنسبة للأجهزة الميكانيكية، فإنه لم يستخدم مبادئ النظام الثنائي في آلته الحاسبة (1673). .

المنطق الرياضي لجورج بول,في حديثه عن عمل جورج بول، يؤكد الباحثون في تاريخ تكنولوجيا الكمبيوتر بالتأكيد على أن هذا العالم الإنجليزي المتميز في النصف الأول من القرن التاسع عشر كان يدرس نفسه بنفسه. ربما كان السبب على وجه التحديد هو الافتقار إلى التعليم "الكلاسيكي" (كما كان مفهوما في ذلك الوقت) حيث أدخل جورج بول تغييرات ثورية على المنطق كعلم.

أثناء دراسته لقوانين التفكير، طبق نظامًا للتدوين الرسمي وقواعد المنطق التي كانت قريبة من النظام الرياضي. بعد هذا النظام يسمى الجبر المنطقيأو الجبر البوليني.تنطبق قواعد هذا النظام على مجموعة واسعة من الكائنات ومجموعاتها (مجموعات،حسب مصطلحات المؤلف). كان الغرض الرئيسي للنظام، كما تصوره جيه بول، هو تشفير البيانات المنطقية وتقليل هياكل الاستنتاجات المنطقية إلى تعبيرات بسيطة قريبة من الصيغ الرياضية من حيث الشكل. نتيجة التقييم الرسمي للتعبير المنطقي هي إحدى القيمتين المنطقيتين: حقيقيأو كذب.

تم تجاهل أهمية الجبر المنطقي لفترة طويلة، حيث لم تكن تقنياته وأساليبه تحتوي على فوائد عملية للعلوم والتكنولوجيا في ذلك الوقت. ومع ذلك، عندما ظهرت الإمكانية الأساسية لإنشاء تكنولوجيا الكمبيوتر على أساس إلكتروني، تبين أن العمليات التي أدخلها بول كانت مفيدة للغاية. لقد ركزوا في البداية على العمل مع كيانين فقط: حقيقيو كذب.ليس من الصعب أن نفهم مدى فائدتها في التعامل مع الكود الثنائي، والذي يتم تمثيله أيضًا في أجهزة الكمبيوتر الحديثة بإشارتين فقط: صفرو وحدة.

لم يتم استخدام كل نظام جورج بول (ولا كل العمليات المنطقية التي اقترحها) لإنشاء أجهزة كمبيوتر إلكترونية، ولكن تم استخدام أربع عمليات رئيسية: و (تداخل)،أو (اتحاد)،لا (جاذبية)وحصريا أو - يشكل أساس تشغيل جميع أنواع المعالجات في أجهزة الكمبيوتر الحديثة.

أرز. 3.1. العمليات الأساسية للجبر المنطقي

تصنيف أجهزة الكمبيوتر

1. الأجهزة

يسمى تكوين نظام الحوسبة بالتكوين. عادة ما يتم النظر في أجهزة وبرامج الكمبيوتر بشكل منفصل. وبناء على ذلك، يتم النظر في تكوين الأجهزة لأنظمة الحوسبة وتكوين برامجها بشكل منفصل. يعتبر مبدأ الفصل هذا ذا أهمية خاصة لعلوم الكمبيوتر، حيث أنه في كثير من الأحيان يمكن توفير حل لنفس المشكلات من خلال كل من الأجهزة والبرامج. معايير اختيار حل الأجهزة أو البرامج هي الأداء والكفاءة. من المقبول عمومًا أن حلول الأجهزة تكون في المتوسط ​​أكثر تكلفة، ولكن التنفيذ حلول البرمجياتيتطلب المزيد من الموظفين المؤهلين تأهيلا عاليا.

ل المعداتتتضمن أنظمة الحوسبة الأجهزة والأدوات التي تشكل تكوين الأجهزة. أجهزة الكمبيوتر الحديثةوأنظمة الحوسبة لديها تصميم وحدات الكتلة - تكوين الأجهزة اللازمة للتنفيذ أنواع محددةالعمل، والتي يمكن تجميعها من الوحدات والكتل الجاهزة.

مكونات الأجهزة الرئيسية لنظام الحوسبة هي: الذاكرة والمعالج المركزي والأجهزة الطرفية، والتي ترتبط ببعضها البعض بواسطة ناقل النظام (الشكل 1.) تم تصميم الذاكرة الرئيسية لتخزين البرامج والبيانات في شكل ثنائي ويتم تنظيمها في الشكل من مجموعة مرتبة من الخلايا، لكل منها عنوان رقمي فريد. عادةً ما يكون حجم الخلية 1 بايت. العمليات النموذجية على الذاكرة الرئيسية: قراءة وكتابة محتويات الخلية بعنوان محدد.

2. المعالج المركزي

وحدة المعالجة المركزية هي الوحدة المركزية للكمبيوتر التي تقوم بعمليات معالجة البيانات وتتحكم في الأجهزة الطرفية للكمبيوتر. المعالج المركزي يشمل:

جهاز التحكم - ينظم عملية تنفيذ البرنامج وينسق تفاعل جميع أجهزة نظام الكمبيوتر أثناء تشغيله؛

الوحدة الحسابية المنطقية - تنفذ العمليات الحسابية والمنطقية على البيانات: الجمع والطرح والضرب والقسمة والمقارنة وما إلى ذلك؛

جهاز التخزين - هو الذاكرة الداخليةالمعالج، الذي يتكون من سجلات، عند استخدامه، يقوم المعالج بإجراء العمليات الحسابية وتخزين النتائج المتوسطة؛ لتسريع العمل مع ذاكرة الوصول العشوائي، يتم استخدام ذاكرة التخزين المؤقت، حيث يتم ضخ الأوامر والبيانات من ذاكرة الوصول العشوائي اللازمة للمعالج للعمليات اللاحقة؛

مولد الساعة - يولد نبضات كهربائية تعمل على مزامنة تشغيل جميع عقد الكمبيوتر.

يقوم المعالج المركزي بإجراء عمليات مختلفة مع البيانات باستخدام خلايا متخصصة لتخزين المتغيرات الرئيسية والنتائج المؤقتة - السجلات الداخلية. تنقسم السجلات إلى نوعين (الشكل 2):

سجلات الأغراض العامة - تستخدم للتخزين المؤقت للمتغيرات المحلية الرئيسية والنتائج الوسيطة للحسابات، بما في ذلك سجلات البيانات وسجلات المؤشرات؛ وتتمثل المهمة الرئيسية في توفير الوصول السريعللبيانات المستخدمة بشكل متكرر (عادةً بدون الوصول إلى الذاكرة).

السجلات المتخصصة – تستخدم للتحكم في عمل المعالج، ومن أهمها: سجل التعليمات، ومؤشر المكدس، وسجل الأعلام، والسجل الذي يحتوي على معلومات عن حالة البرنامج.

يمكن للمبرمج استخدام سجلات البيانات حسب تقديره لتخزين أي كائنات (بيانات أو عناوين) بشكل مؤقت وإجراء العمليات المطلوبة عليها. يمكن استخدام سجلات الفهرس، مثل سجلات البيانات، بأي طريقة؛ والغرض الرئيسي منها هو تخزين الفهارس أو إزاحات البيانات والتعليمات من بداية العنوان الأساسي (عند جلب المعاملات من الذاكرة). قد يكون العنوان الأساسي في السجلات الأساسية.

تعد سجلات المقاطع عنصرًا مهمًا في بنية المعالج، حيث توفر معالجة لمساحة عنوان 20 بت باستخدام معاملات 16 بت. سجلات الجزء الرئيسي: CS - سجل مقطع الكود؛ DS - تسجيل مقطع البيانات؛ SS هو سجل مقطع المكدس، وES هو سجل المقطع الإضافي. يتم الوصول إلى الذاكرة من خلال المقاطع - التكوينات المنطقية المتراكبة على أي جزء من مساحة العنوان الفعلية. يتم إدخال عنوان البداية للمقطع، مقسومًا على 16 (بدون الرقم السداسي العشري الأقل أهمية) في أحد سجلات المقاطع؛ وبعد ذلك يتم توفير الوصول إلى قسم الذاكرة بدءًا من عنوان المقطع المحدد.

يتكون عنوان أي خلية ذاكرة من كلمتين، تحدد إحداهما موقع المقطع المقابل في الذاكرة، والأخرى - الإزاحة داخل هذا المقطع. يتم تحديد حجم المقطع حسب كمية البيانات التي يحتوي عليها، ولكن لا يمكن أن يتجاوز 64 كيلو بايت أبدًا، والذي يتم تحديده بواسطة الحد الأقصى لقيمة الإزاحة الممكنة. يتم تخزين عنوان المقطع الخاص بمقطع التعليمات في سجل CS، ويتم تخزين إزاحة البايت المعنون في سجل مؤشر تعليمات IP.

الصورة 2. سجلات المعالج 32 بت

بعد تحميل البرنامج، يتم إدخال إزاحة الأمر الأول للبرنامج في IP. يقوم المعالج، بعد قراءته من الذاكرة، بزيادة محتويات IP تمامًا بطول هذه التعليمات (يمكن أن يتراوح طول تعليمات معالج Intel من 1 إلى 6 بايت)، ونتيجة لذلك يشير IP إلى التعليمات الثانية للبرنامج . بعد تنفيذ الأمر الأول، يقرأ المعالج الثاني من الذاكرة، مما يؤدي مرة أخرى إلى زيادة قيمة IP. ونتيجة لذلك، يحتوي عنوان IP دائمًا على إزاحة الأمر التالي - الأمر الذي يلي الأمر الذي يتم تنفيذه. يتم انتهاك الخوارزمية الموصوفة فقط عند تنفيذ تعليمات الانتقال والمكالمات الروتينية وخدمة المقاطعة.

يتم تخزين عنوان المقطع الخاص بمقطع البيانات في سجل DS، وقد تكون الإزاحة في أحد سجلات الأغراض العامة. يتم استخدام سجل المقطع الإضافي ES للوصول إلى حقول البيانات غير المضمنة في البرنامج، مثل المخزن المؤقت للفيديو أو خلايا النظام. ومع ذلك، إذا لزم الأمر، يمكن تكوينه لأحد قطاعات البرنامج. على سبيل المثال، إذا كان أحد البرامج يعمل بكمية كبيرة من البيانات، فيمكنك توفير شريحتين له والوصول إلى أحدهما من خلال سجل DS، والآخر من خلال سجل ES.

يتم استخدام سجل مؤشر المكدس SP كمؤشر إلى أعلى المكدس. المكدس عبارة عن منطقة برنامج للتخزين المؤقت للبيانات التعسفية. تكمن راحة المكدس في حقيقة أن منطقته يتم استخدامها بشكل متكرر، ويتم تخزين البيانات على المكدس واسترجاعها من هناك باستخدام أوامر الدفع والبوب ​​دون تحديد الأسماء. يتم استخدام المكدس تقليديًا لتخزين محتويات السجلات التي يستخدمها البرنامج قبل استدعاء الروتين الفرعي، والذي بدوره سيستخدم سجلات المعالج لأغراضه الخاصة. يتم إخراج المحتويات الأصلية للسجلات من المكدس بعد عودة الروتين الفرعي. أسلوب شائع آخر هو تمرير المعلمات التي يتطلبها إلى روتين فرعي عبر المكدس. يمكن للروتين الفرعي، الذي يعرف ترتيب وضع المعلمات على المكدس، أن يأخذها من هناك ويستخدمها أثناء تنفيذها.

السمة المميزة للمكدس هي الترتيب الفريد الذي يتم به استرداد البيانات الموجودة فيه: في أي وقت، يتوفر فقط العنصر العلوي في المكدس، أي العنصر الذي تم تحميله آخر مرة على المكدس. يؤدي ظهور العنصر العلوي من المكدس إلى إتاحة العنصر التالي. توجد عناصر المكدس في منطقة الذاكرة المخصصة للمكدس، بدءًا من أسفل المكدس (عند الحد الأقصى لعنوانه) عند العناوين المتناقصة على التوالي. يتم تخزين عنوان العنصر العلوي الذي يمكن الوصول إليه في سجل مؤشر المكدس SP.

تتوفر السجلات الخاصة فقط في الوضع المميز ويتم استخدامها بواسطة نظام التشغيل. إنهم يتحكمون في كتل ذاكرة التخزين المؤقت المختلفة والذاكرة الرئيسية وأجهزة الإدخال / الإخراج والأجهزة الأخرى في نظام الحوسبة.

يوجد سجل واحد يمكن الوصول إليه في كل من الوضع المميز ووضع المستخدم. هذا هو سجل PSW (كلمة حالة البرنامج)، والذي يسمى سجل العلم. يحتوي سجل العلم على البتات المختلفة التي يحتاجها المعالج المركزي وأهمها الرموز الشرطية التي تستخدم في المقارنات والقفزات الشرطية ويتم ضبطها في كل دورة من دورات الوحدة الحسابية المنطقية للمعالج وتعكس حالة نتيجة الدورة السابقة عملية. تعتمد محتويات سجل العلامة على نوع نظام الحوسبة وقد تتضمن حقولًا إضافية تشير إلى: وضع الجهاز (على سبيل المثال، مستخدم أو ذو امتياز)؛ بت التتبع (الذي يستخدم لتصحيح الأخطاء)؛ مستوى أولوية المعالج؛ حالة تمكين المقاطعة. تتم قراءة سجل العلامة عادةً في وضع المستخدم، ولكن لا يمكن كتابة بعض الحقول إلا في الوضع المميز (على سبيل المثال، البت الذي يشير إلى الوضع).

يحتوي سجل مؤشر الأمر على عنوان الأمر التالي في قائمة الانتظار للتنفيذ. بعد اختيار تعليمات من الذاكرة، يتم ضبط سجل التعليمات ويتحرك المؤشر إلى التعليمات التالية. يراقب مؤشر التعليمات التقدم المحرز في تنفيذ البرنامج، ويشير في كل لحظة إلى العنوان النسبي للتعليمة التي تلي التعليمة التي يتم تنفيذها. السجل غير قابل للوصول برمجياً؛ يتم تنفيذ زيادة العنوان فيه بواسطة المعالج الدقيق، مع مراعاة طول التعليمات الحالية. أوامر القفزات والمقاطعات واستدعاء الإجراءات الفرعية والعودة منها تغير محتويات المؤشر، وبالتالي إجراء انتقالات إلى النقاط المطلوبة في البرنامج.

يتم استخدام السجل التراكمي في الغالبية العظمى من التعليمات. الأوامر المستخدمة بشكل متكرر باستخدام هذا السجل لها تنسيق مختصر.

لمعالجة المعلومات، يتم عادةً نقل البيانات من خلايا الذاكرة إلى السجلات ذات الأغراض العامة، لإجراء العملية المعالج المركزيونقل النتائج إلى الذاكرة الرئيسية. يتم تخزين البرامج كسلسلة من تعليمات الجهاز التي يجب تنفيذها بواسطة المعالج المركزي. يتكون كل أمر من حقل العملية وحقول المعاملات - البيانات التي يتم تنفيذ العملية عليها. تسمى مجموعة تعليمات الآلة لغة الآلة. يتم تنفيذ البرامج على النحو التالي. تتم قراءة تعليمات الآلة التي يشير إليها عداد البرنامج من الذاكرة ويتم نسخها إلى سجل التعليمات، حيث يتم فك تشفيرها ثم تنفيذها. بعد تنفيذه، يشير عداد البرنامج إلى الأمر التالي، وما إلى ذلك. تسمى هذه الإجراءات دورة الآلة.

تحتوي معظم المعالجات المركزية على وضعين للتشغيل: وضع kernel ووضع المستخدم، والذي يتم تحديده بواسطة بت في كلمة حالة المعالج (سجل العلم). إذا كان المعالج يعمل في وضع kernel، فيمكنه تنفيذ جميع التعليمات الموجودة في مجموعة التعليمات واستخدام جميع إمكانيات الأجهزة. يعمل نظام التشغيل في وضع kernel ويوفر الوصول إلى جميع الأجهزة. تعمل برامج المستخدم في وضع المستخدم، مما يسمح بتنفيذ العديد من الأوامر ولكنه يجعل جزءًا فقط من الأجهزة متاحًا.

للتواصل مع نظام التشغيل، يجب على برنامج المستخدم إصدار استدعاء نظام يدخل في وضع kernel وينشط وظائف نظام التشغيل. يقوم أمر trap (المقاطعة التي تمت مضاهاتها) بتبديل وضع تشغيل المعالج من وضع المستخدم إلى وضع kernel ونقل التحكم إلى نظام التشغيل. بعد الانتهاء من العمل، يعود التحكم إلى برنامج المستخدم، إلى الأمر الذي يلي استدعاء النظام.

في أجهزة الكمبيوتر، بالإضافة إلى تعليمات تنفيذ استدعاءات النظام، هناك مقاطعات تستدعيها الأجهزة للتحذير من حالات الاستثناء، مثل محاولة القسمة على صفر أو تجاوز سعة النقطة العائمة. في جميع هذه الحالات، تنتقل السيطرة إلى نظام التشغيل، الذي يجب أن يقرر ما يجب فعله بعد ذلك. في بعض الأحيان تحتاج إلى إنهاء البرنامج برسالة خطأ، وفي بعض الأحيان يمكنك تجاهلها (على سبيل المثال، إذا فقد الرقم أهميته، فيمكن ضبطه على الصفر) أو نقل التحكم إلى البرنامج نفسه للتعامل مع أنواع معينة من الشروط.

بناءً على ترتيب الأجهزة بالنسبة للمعالج المركزي يتم التمييز بين الأجهزة الداخلية والخارجية. الخارجية، كقاعدة عامة، هي معظم أجهزة الإدخال/الإخراج (وتسمى أيضًا الأجهزة الطرفية) وبعض الأجهزة المصممة لتخزين البيانات على المدى الطويل.

يتم التنسيق بين العقد والكتل الفردية باستخدام أجهزة منطقية انتقالية للأجهزة تسمى واجهات الأجهزة. تسمى معايير واجهات الأجهزة في الحوسبة بالبروتوكولات - وهي مجموعة من الشروط الفنية التي يجب أن يوفرها مطورو الأجهزة لتنسيق تشغيلهم بنجاح مع الأجهزة الأخرى.

يمكن تقسيم الواجهات العديدة الموجودة في بنية أي نظام حاسوبي إلى مجموعتين كبيرتين: تسلسلية ومتوازية. من خلال واجهة تسلسلية، يتم نقل البيانات بشكل تسلسلي، شيئًا فشيئًا، ومن خلال واجهة متوازية - في وقت واحد في مجموعات من البتات. يتم تحديد عدد البتات المضمنة في رسالة واحدة من خلال عرض الواجهة؛ على سبيل المثال، تنقل الواجهات المتوازية ذات ثمانية بتات بايت واحد (8 بتات) لكل دورة.

عادةً ما تكون الواجهات المتوازية أكثر تعقيدًا من الواجهات التسلسلية، ولكنها توفر أداءً أعلى. يتم استخدامها عندما تكون سرعة نقل البيانات مهمة: لتوصيل أجهزة الطباعة، وأجهزة إدخال الرسوم، وأجهزة تسجيل البيانات على الوسائط الخارجية، وما إلى ذلك. يتم قياس أداء الواجهات المتوازية بالبايت في الثانية (بايت/ثانية؛ كيلو بايت/ثانية؛ ميجابايت/ثانية).

جهاز واجهات تسلسليةأسهل؛ كقاعدة عامة، لا تحتاج إلى مزامنة تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال (وبالتالي يطلق عليها غالبًا واجهات غير متزامنة)، ولكن إنتاجيتها أقل ومعاملها عمل مفيدأقل. نظرًا لأن تبادل البيانات عبر الأجهزة التسلسلية لا يتم بالبايت، بل بالبتات، يتم قياس أدائها بالبت في الثانية (bps، Kbps، Mbps). على الرغم من البساطة الظاهرة في تحويل وحدات سرعة النقل التسلسلي إلى وحدات سرعة نقل البيانات المتوازية عن طريق التقسيم الميكانيكي على 8، إلا أن مثل هذا التحويل لا يتم لأنه غير صحيح بسبب وجود بيانات الخدمة. كحل أخير، بعد تعديله وفقًا لبيانات الخدمة، يتم أحيانًا التعبير عن سرعة الأجهزة التسلسلية بالأحرف في الثانية أو بالأحرف في الثانية (s/s)، ولكن هذه القيمة ليست ذات طبيعة استهلاكية تقنية، ولكنها ذات طبيعة مرجعية.

تُستخدم الواجهات التسلسلية لتوصيل الأجهزة البطيئة (أبسط أجهزة الطباعة منخفضة الجودة: أجهزة إدخال وإخراج معلومات الأحرف والإشارة، وأجهزة استشعار التحكم، وأجهزة الاتصال منخفضة الأداء، وما إلى ذلك)، وكذلك في الحالات التي لا يوجد فيها قيود كبيرة على مدة تبادل البيانات (الكاميرات الرقمية).

المكون الرئيسي الثاني للكمبيوتر هو الذاكرة. تم بناء نظام الذاكرة على شكل تسلسل هرمي من الطبقات (الشكل 3). تتكون الطبقة العليا من السجلات الداخلية للمعالج المركزي. توفر السجلات الداخلية سعة تخزينية تبلغ 32 × 32 بت على معالج 32 بت و64 × 64 بت على معالج 64 بت، وهو أقل من كيلو بايت واحد في كلتا الحالتين. يمكن للبرامج نفسها إدارة السجلات (أي تحديد ما سيتم تخزينه فيها) دون تدخل الأجهزة.

تين. 3. عادي الهيكل الهرميذاكرة

تحتوي الطبقة التالية على ذاكرة التخزين المؤقت، والتي يتم التحكم فيها بشكل أساسي بواسطة الأجهزة. يتم تقسيم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) إلى خطوط ذاكرة تخزين مؤقت، عادةً ما تكون 64 بايت، مع عناوين من 0 إلى 63 في السطر صفر، ومن 64 إلى 127 في السطر الأول، وما إلى ذلك. يتم تخزين خطوط ذاكرة التخزين المؤقت الأكثر استخدامًا في ذاكرة التخزين المؤقت عالية السرعة الموجودة داخل وحدة المعالجة المركزية أو بالقرب منها. عندما يحتاج البرنامج إلى قراءة كلمة من الذاكرة، تتحقق شريحة ذاكرة التخزين المؤقت لمعرفة ما إذا كان السطر المطلوب موجودًا في ذاكرة التخزين المؤقت. إذا كان الأمر كذلك، فسيتم الوصول الفعال إلى ذاكرة التخزين المؤقت، ويتم تلبية الطلب بالكامل من ذاكرة التخزين المؤقت، ولا يتم إرسال طلب الذاكرة إلى الناقل. عادةً ما يستغرق الوصول الناجح إلى ذاكرة التخزين المؤقت حوالي دورتين على مدار الساعة، بينما يؤدي الوصول غير الناجح إلى الوصول إلى الذاكرة مع خسارة كبيرة للوقت. ذاكرة التخزين المؤقت محدودة الحجم بسبب تكلفتها العالية. تحتوي بعض الأجهزة على مستويين أو حتى ثلاثة مستويات من ذاكرة التخزين المؤقت، كل مستوى أبطأ وأكبر من المستوى السابق.

بعد ذلك تأتي ذاكرة الوصول العشوائي (RAM - ذاكرة الوصول العشوائي، ذاكرة الوصول العشوائي الإنجليزية، ذاكرة الوصول العشوائي - ذاكرة الوصول العشوائي). هذه هي منطقة العمل الرئيسية لجهاز تخزين نظام الكمبيوتر. يتم إرسال جميع طلبات وحدة المعالجة المركزية التي لا يمكن تلبيتها بواسطة ذاكرة التخزين المؤقت إلى الذاكرة الرئيسية للمعالجة. عند تشغيل عدة برامج على جهاز الكمبيوتر، فمن المستحسن وضع برامج معقدة في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). تتم حماية البرامج من بعضها البعض ونقلها في الذاكرة من خلال تجهيز الكمبيوتر بسجلين متخصصين: السجل الأساسي والسجل الحدي.

في أبسط الحالات (الشكل 4.أ)، عندما يبدأ البرنامج في العمل، يتم تحميل السجل الأساسي بعنوان بداية وحدة البرنامج القابلة للتنفيذ، ويشير سجل الحد إلى مقدار ما تشغله وحدة البرنامج القابل للتنفيذ مع البيانات. عند جلب أمر من الذاكرة، يقوم الجهاز بفحص عداد البرنامج، وإذا كان أقل من الحد المسجل، فإنه يضيف إليه قيمة السجل الأساسي، وينقل المجموع إلى الذاكرة. عندما يريد أحد البرامج قراءة كلمة من البيانات (على سبيل المثال، من العنوان 10000)، يضيف الجهاز تلقائيًا محتويات السجل الأساسي (على سبيل المثال، 50000) إلى ذلك العنوان وينقل المجموع (60000) إلى الذاكرة. يسمح السجل الأساسي للبرنامج بالإشارة إلى أي جزء من الذاكرة باتباع العنوان المخزن فيه. بالإضافة إلى ذلك، فإن سجل الحد يمنع البرنامج من الوصول إلى أي جزء من الذاكرة بعد البرنامج. وبالتالي، بمساعدة هذا المخطط، يتم حل كلتا المشكلتين: حماية البرامج وحركتها.

ونتيجة للتحقق من البيانات وتحويلها، تتم ترجمة العنوان الذي أنشأه البرنامج ويسمى العنوان الظاهري إلى عنوان تستخدمه الذاكرة ويسمى العنوان الفعلي. يُطلق على الجهاز الذي يقوم بإجراء الفحص والتحويل اسم وحدة إدارة الذاكرة أو مدير الذاكرة (MMU، وحدة إدارة الذاكرة). يقع مدير الذاكرة إما في دائرة المعالج أو بالقرب منها، ولكنه يقع بشكل منطقي بين المعالج والذاكرة.

يتكون مدير الذاكرة الأكثر تعقيدًا من زوجين من السجلات الأساسية والحدية. زوج واحد مخصص لنص البرنامج، والآخر مخصص للبيانات. يعمل سجل الأوامر وجميع المراجع إلى نص البرنامج مع الزوج الأول من السجلات، بينما تستخدم المراجع إلى البيانات الزوج الثاني من السجلات. بفضل هذه الآلية، يصبح من الممكن مشاركة برنامج واحد بين عدة مستخدمين مع تخزين نسخة واحدة فقط من البرنامج في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، والتي يتم استبعادها بطريقة بسيطة. عند تشغيل البرنامج رقم 1، توجد السجلات الأربعة كما هو موضح في الشكل 4 (ب) على اليسار، عند تشغيل البرنامج رقم 2 - على اليمين. تعد إدارة مدير الذاكرة إحدى وظائف نظام التشغيل.

التالي في بنية الذاكرة هو القرص المغناطيسي (القرص الصلب). تعد ذاكرة القرص أرخص بمرتين من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) على أساس كل بت وأكبر حجمًا، لكن الوصول إلى البيانات الموجودة على القرص يستغرق وقتًا أطول بحوالي ثلاثة أوامر. السبب وراء السرعة البطيئة للقرص الصلب هو حقيقة أن محرك الأقراص عبارة عن هيكل ميكانيكي. يتكون القرص الصلب من لوحة معدنية واحدة أو أكثر تدور بسرعة 5400 أو 7200 أو 10800 دورة في الدقيقة (الشكل 5). يتم تسجيل المعلومات على لوحات على شكل دوائر متحدة المركز. يمكن لرؤوس القراءة/الكتابة في كل موضع معين قراءة حلقة على الطبق تسمى المسار. تشكل المسارات معًا لموضع شوكة معين أسطوانة.

يتم تقسيم كل مسار إلى عدد من القطاعات، عادةً 512 بايت لكل قطاع. على محركات الأقراص الحديثةتحتوي الأسطوانات الخارجية على قطاعات أكثر من الأجزاء الداخلية. يستغرق نقل الرأس من أسطوانة إلى أخرى حوالي 1 مللي ثانية، ويستغرق الانتقال إلى أسطوانة عشوائية من 5 إلى 10 مللي ثانية، اعتمادًا على محرك الأقراص. عندما يكون الرأس فوق المسار المطلوب، عليك الانتظار حتى يقوم المحرك بتدوير القرص بحيث يكون القطاع المطلوب تحت الرأس. ويستغرق ذلك من 5 إلى 10 مللي ثانية إضافية، اعتمادًا على سرعة دوران القرص. عندما يكون القطاع تحت الرأس، تتم عملية القراءة أو الكتابة بسرعات تتراوح من 5 ميجابايت/ثانية (لمحركات الأقراص منخفضة السرعة) إلى 160 ميجابايت/ثانية (لمحركات الأقراص عالية السرعة).

الطبقة الأخيرة مشغولة بشريط مغناطيسي. غالبًا ما يتم استخدام هذه الوسيلة للإنشاء نسخ احتياطيةمساحة القرص الصلب أو التخزين مجموعات كبيرةبيانات. للوصول إلى المعلومات، تم وضع الشريط في قارئ الشريط المغناطيسي، ثم تم إعادة لفه إلى كتلة المعلومات المطلوبة. استغرقت العملية برمتها دقائق. يعد التسلسل الهرمي للذاكرة الموصوف نموذجيًا، ولكن في بعض النماذج قد لا تكون جميع المستويات أو الأنواع الأخرى موجودة (على سبيل المثال، قرص ضوئي). على أية حال، عند التنقل عبر التسلسل الهرمي من أعلى إلى أسفل، يزداد وقت الوصول العشوائي بشكل كبير من جهاز إلى جهاز، وتنمو السعة بما يعادل وقت الوصول.

بالإضافة إلى الأنواع الموضحة أعلاه، تحتوي العديد من أجهزة الكمبيوتر على ذاكرة وصول عشوائي للقراءة فقط (ROM، ذاكرة للقراءة فقط)، والتي لا تفقد محتوياتها عند إيقاف تشغيل نظام الكمبيوتر. يتم برمجة الروم أثناء التصنيع ولا يمكن تغيير محتوياته بعد ذلك. في بعض أجهزة الكمبيوتر، يحتوي ذاكرة القراءة فقط (ROM) على برامج التمهيد المستخدمة لبدء تشغيل الكمبيوتر وبعض بطاقات الإدخال/الإخراج للتحكم في الأجهزة ذات المستوى المنخفض.

ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا (EEPROM، ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا) وذاكرة الوصول العشوائي (ذاكرة الوصول العشوائي المحمولة) هي أيضًا غير متطايرة، ولكن على عكس ذاكرة القراءة فقط، يمكن مسح محتوياتها وإعادة كتابتها. ومع ذلك، فإن كتابة البيانات إليهم تستغرق وقتًا أطول بكثير من الكتابة إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). لذلك، يتم استخدامها بنفس طريقة استخدام ROM.

هناك نوع آخر من الذاكرة - ذاكرة CMOS، وهي ذاكرة متطايرة وتستخدم لتخزين التاريخ الحالي والوقت الحالي. يتم تشغيل الذاكرة بواسطة بطارية مدمجة في الكمبيوتر وقد تحتوي على معلمات التكوين (على سبيل المثال، الإشارة إلى محرك الأقراص الثابتة الذي سيتم التمهيد منه).

3. أجهزة الإدخال/الإخراج

الأجهزة الأخرى التي تتفاعل بشكل وثيق مع نظام التشغيل هي أجهزة الإدخال والإخراج، والتي تتكون من جزأين: وحدة التحكم والجهاز نفسه. وحدة التحكم عبارة عن دائرة كهربائية صغيرة (مجموعة شرائح) موجودة على لوحة يتم إدخالها في الموصل، والتي تتلقى الأوامر من نظام التشغيل وتنفذها.

على سبيل المثال، تتلقى وحدة التحكم أمرًا لقراءة قطاع معين من القرص. لتنفيذ الأمر، تقوم وحدة التحكم بتحويل الرقم الخطي لقطاع القرص إلى رقم الأسطوانة والقطاع والرأس. عملية التحويل معقدة بسبب حقيقة أن الأسطوانات الخارجية قد تحتوي على قطاعات أكثر من الأسطوانات الداخلية. تقوم وحدة التحكم بعد ذلك بتحديد الأسطوانة الموجودة أعلاه هذه اللحظةالرأس، ويعطي سلسلة من النبضات لتحريك الرأس بالعدد المطلوب من الأسطوانات. بعد ذلك، تنتظر وحدة التحكم دوران القرص، وتضع القطاع المطلوب تحت الرأس. ثم عمليات قراءة وتخزين البتات عند وصولها من القرص، وعمليات إزالة الرأس والحساب المجموع الاختباري. بعد ذلك، تقوم وحدة التحكم بتجميع البتات المستلمة في كلمات وتخزينها في الذاكرة. لتنفيذ هذا العمل، تحتوي وحدات التحكم على برامج ثابتة مدمجة.

يحتوي جهاز الإدخال/الإخراج نفسه على واجهة بسيطة يجب أن تتوافق مع معيار IDE الموحد (IDE، إلكترونيات محرك الأقراص المدمجة - واجهة محرك الأقراص المدمجة). نظرًا لأن واجهة الجهاز مخفية بواسطة وحدة التحكم، فإن نظام التشغيل يرى فقط واجهة وحدة التحكم، والتي قد تختلف عن واجهة الجهاز.

منذ وحدات تحكم ل أجهزة مختلفةتختلف أجهزة الإدخال/الإخراج عن بعضها البعض، لذا لإدارة هذه الأجهزة تحتاج إلى برامج تشغيل مناسبة. لذلك، يجب على كل شركة مصنعة لوحدات التحكم توفير برامج تشغيل لوحدات التحكم التي تدعمها. أنظمة التشغيل. هناك ثلاث طرق لتثبيت برنامج التشغيل في نظام التشغيل:

أعد بناء النواة ببرنامج تشغيل جديد ثم أعد تشغيل النظام، وهي الطريقة التي تعمل بها العديد من أنظمة UNIX؛

قم بإنشاء إدخال في الملف المضمن في نظام التشغيل الذي يحتاج إلى برنامج تشغيل وأعد تشغيل النظام؛ أثناء التمهيد الأولي، سيجد نظام التشغيل السائق المطلوبوتنزيله؛ هذه هي الطريقة التي يعمل بها نظام التشغيل ويندوز؛

قبول برامج التشغيل الجديدة وتثبيتها بسرعة باستخدام نظام التشغيل أثناء تشغيله؛ يتم استخدام هذه الطريقة بواسطة الناقلات القابلة للإزالة USB وIEEE 1394، والتي تتطلب دائمًا برامج تشغيل محملة ديناميكيًا.

هناك سجلات معينة للتواصل مع كل وحدة تحكم. على سبيل المثال، قد تحتوي وحدة تحكم القرص البسيطة على سجلات لتحديد عنوان القرص وعنوان الذاكرة ورقم القطاع واتجاه العملية (القراءة أو الكتابة). لتنشيط وحدة التحكم، يتلقى برنامج التشغيل أمرًا من نظام التشغيل، ثم يترجمه إلى قيم مناسبة للكتابة على سجلات الجهاز.

في بعض أجهزة الكمبيوتر، يتم تعيين سجلات جهاز الإدخال/الإخراج إلى مساحة عنوان نظام التشغيل بحيث يمكن قراءتها أو كتابتها مثل الكلمات العادية في الذاكرة. يتم وضع عناوين التسجيل في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بعيدًا عن متناول برامج المستخدم من أجل حماية برامج المستخدم من الأجهزة (على سبيل المثال، استخدام السجلات الأساسية والحدية).

على أجهزة الكمبيوتر الأخرى، توجد سجلات الأجهزة في منافذ الإدخال/الإخراج الخاصة، ولكل سجل عنوان المنفذ الخاص به. في مثل هذه الأجهزة، تتوفر أوامر IN وOUT في الوضع المميز، مما يسمح للسائقين بقراءة السجلات وكتابتها. يلغي النظام الأول الحاجة إلى تعليمات الإدخال/الإخراج الخاصة، ولكنه يستخدم بعض مساحة العنوان. النظام الثاني لا يؤثر على مساحة العنوان، ولكنه يتطلب أوامر خاصة. كلا المخططين يستخدمان على نطاق واسع. يتم إدخال وإخراج البيانات بثلاث طرق.

1. يصدر برنامج المستخدم طلب نظام، والذي تترجمه النواة إلى استدعاء إجراء لبرنامج التشغيل المقابل. ثم يبدأ برنامج التشغيل عملية الإدخال/الإخراج. خلال هذا الوقت، ينفذ برنامج التشغيل حلقة برنامج قصيرة جدًا، ويستقصي باستمرار مدى جاهزية الجهاز الذي يعمل معه (عادةً ما يكون هناك جزء ما يشير إلى أن الجهاز لا يزال مشغولاً). عند اكتمال عملية الإدخال/الإخراج، يضع برنامج التشغيل البيانات في المكان المطلوب ويعود إليها الحالة الأولية. يقوم نظام التشغيل بعد ذلك بإرجاع التحكم إلى البرنامج الذي أجرى المكالمة. تسمى هذه الطريقة الانتظار الجاهز أو الانتظار النشط ولها عيب واحد: يجب على المعالج استقصاء الجهاز حتى يكمل عمله.

2. يقوم السائق بتشغيل الجهاز ويطلب منه إصدار مقاطعة عند اكتمال الإدخال/الإخراج. بعد ذلك، يقوم برنامج التشغيل بإرجاع البيانات، ويقوم نظام التشغيل بحظر برنامج الاتصال، إذا لزم الأمر، ويبدأ في أداء مهام أخرى. عندما تكتشف وحدة التحكم نهاية عملية نقل البيانات، فإنها تقوم بإنشاء مقاطعة للإشارة إلى اكتمال العملية. تحدث آلية تنفيذ المدخلات والمخرجات على النحو التالي (الشكل 6.أ):

الخطوة 1: ينقل السائق الأمر إلى وحدة التحكم، ويكتب المعلومات إلى سجلات الجهاز؛ تقوم وحدة التحكم ببدء تشغيل جهاز الإدخال/الإخراج.

الخطوة 2: بعد الانتهاء من القراءة أو الكتابة، ترسل وحدة التحكم إشارة إلى شريحة التحكم في المقاطعة.

الخطوة 3: إذا كانت وحدة التحكم في المقاطعة جاهزة لاستقبال المقاطعة، فإنها ترسل إشارة إلى طرف محدد في وحدة المعالجة المركزية.

الخطوة 4: تضع وحدة التحكم في المقاطعة رقم جهاز الإدخال/الإخراج على الناقل حتى تتمكن وحدة المعالجة المركزية من قراءته ومعرفة الجهاز الذي أكمل عمله. عندما تتلقى وحدة المعالجة المركزية مقاطعة، يتم دفع محتويات عداد البرنامج (PC) وكلمات حالة المعالج (PSW) إلى المكدس الحالي، ويتحول المعالج إلى الوضع المميز (وضع kernel لنظام التشغيل). يمكن استخدام رقم جهاز الإدخال/الإخراج كفهرس لجزء من الذاكرة المستخدم للعثور على عنوان معالج المقاطعة من هذا الجهاز. يُسمى هذا الجزء من الذاكرة بمتجه المقاطعة. عندما يبدأ معالج المقاطعة (جزء برنامج تشغيل الجهاز الذي أرسل المقاطعة) عمله، فإنه يزيل عداد البرنامج وكلمة حالة المعالج الموجودة على المكدس، ويحفظهما، ويستفسر من الجهاز للحصول على معلومات حول حالته. بعد اكتمال معالجة المقاطعة، يعود التحكم إلى برنامج المستخدم الذي كان قيد التشغيل من قبل، إلى الأمر الذي لم يكتمل تنفيذه بعد (الشكل 6 ب).

3. لإدخال وإخراج المعلومات، يتم استخدام وحدة تحكم الوصول المباشر للذاكرة (DMA، الوصول المباشر للذاكرة)، والتي تتحكم في تدفق البتات بين ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وبعض وحدات التحكم دون تدخل مستمر من المعالج المركزي. يستدعي المعالج شريحة DMA، ويخبرها بعدد البايتات المطلوب نقلها، ويوفر عناوين الجهاز والذاكرة واتجاه نقل البيانات، ويتيح للرقاقة القيام بأشياءها الخاصة. عند الانتهاء، يصدر DMA مقاطعة، والتي يتم التعامل معها وفقًا لذلك.

يمكن أن تحدث المقاطعات في أوقات غير مناسبة، مثلاً أثناء معالجة مقاطعة أخرى. لهذا السبب، تتمتع وحدة المعالجة المركزية بالقدرة على تعطيل المقاطعات وتمكينها لاحقًا. أثناء تعطيل المقاطعات، تستمر جميع الأجهزة التي أكملت عملها في إرسال إشاراتها، ولكن لا يتم مقاطعة المعالج حتى يتم تمكين المقاطعات. إذا خرجت عدة أجهزة في نفس الوقت أثناء تعطيل المقاطعات، فإن وحدة التحكم في المقاطعة تقرر أي جهاز يجب معالجته أولاً، عادةً بناءً على الأولويات الثابتة المعينة لكل جهاز.

يحتوي نظام الحوسبة Pentium على ثمانية ناقلات (ناقل ذاكرة التخزين المؤقت، الناقل المحلي، ناقل الذاكرة، PCI، SCSI، USB، IDE وISA). كل حافلة لها سرعة ووظائف نقل البيانات الخاصة بها. يجب أن يحتوي نظام التشغيل على معلومات حول كافة الناقلات لإدارة الكمبيوتر وتكوينه.

ناقل ISA (بنية الصناعة القياسية) - ظهر لأول مرة على أجهزة كمبيوتر IBM PC/AT، ويعمل بسرعة 8.33 ميجاهرتز ويمكنه نقل بايتين لكل دورة على مدار الساعة بسرعة قصوى تبلغ 16.67 ميجابايت/ثانية؛ تم تضمينه في النظام للتوافق مع الإصدارات السابقة مع بطاقات الإدخال/الإخراج البطيئة الأقدم.

ناقل PCI (اتصال المكونات الطرفية) - الذي أنشأته شركة Intel كخليفة لناقل ISA، يمكن أن يعمل بتردد 66 ميجاهرتز وينقل 8 بايت في الساعة بسرعة 528 ميجابايت/ثانية. حالياً حافلات PCIاستخدم معظم أجهزة الإدخال/الإخراج عالية السرعة، بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على معالجات غير Intel، نظرًا لأن العديد من بطاقات الإدخال/الإخراج متوافقة معها.

يتم استخدام الناقل المحلي في نظام Pentium بواسطة وحدة المعالجة المركزية (CPU) لنقل البيانات إلى شريحة جسر PCI، التي تصل إلى الذاكرة على ناقل ذاكرة مخصص، يعمل غالبًا بسرعة 100 ميجاهرتز.

يتم استخدام ناقل ذاكرة التخزين المؤقت لتوصيل ذاكرة التخزين المؤقت الخارجية، نظرًا لأن أنظمة Pentium تحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الأول (ذاكرة تخزين مؤقت L1) مدمجة في المعالج وذاكرة تخزين مؤقت خارجية كبيرة من المستوى الثاني (ذاكرة تخزين مؤقت L2).

يتم استخدام ناقل IDE لتوصيل الأجهزة الطرفية: الأقراص وقارئات الأقراص المضغوطة. الناقل هو سليل واجهة وحدة التحكم في القرص PC/AT وهو حاليًا قياسي في جميع الأنظمة المعتمدة على معالجات Pentium.

حافلة USB (عالمية الناقل التسلسلي، الناقل التسلسلي العالمي) مصمم لتوصيل أجهزة الإدخال/الإخراج البطيئة (لوحة المفاتيح والماوس) بالكمبيوتر. يستخدم موصلًا صغيرًا بأربعة أسلاك مع سلكين لتزويد أجهزة USB بالطاقة.

ناقل USB عبارة عن ناقل مركزي يقوم الجهاز المضيف من خلاله باستقصاء أجهزة الإدخال / الإخراج كل مللي ثانية لمعرفة ما إذا كانت تحتوي على بيانات. يمكنه إدارة تنزيلات البيانات بسرعة 1.5 ميجابايت/ثانية. تستخدم جميع أجهزة USB نفس برنامج التشغيل، بحيث يمكن توصيلها بالنظام دون إعادة تشغيله.

ناقل SCSI (واجهة نظام الكمبيوتر الصغيرة) عبارة عن ناقل عالي الأداء يستخدم للأقراص السريعة والماسحات الضوئية والأجهزة الأخرى التي تتطلب نطاقًا تردديًا كبيرًا. يصل أداءه إلى 160 ميجابايت/ثانية. يتم استخدام ناقل SCSI في أنظمة Macintosh ويحظى بشعبية كبيرة في أنظمة UNIX والأنظمة الأخرى المعتمدة على معالجات Intel.

إن ناقل IEEE 1394 (FireWire) عبارة عن ناقل تسلسلي بت ويدعم نقل حزم البيانات بسرعات تصل إلى 50 ميجابايت/ثانية. تتيح لك هذه الخاصية توصيل كاميرات الفيديو الرقمية المحمولة وأجهزة الوسائط المتعددة الأخرى بجهاز الكمبيوتر الخاص بك. على عكس الإطارات حافلة USBلا يحتوي IEEE 1394 على وحدة تحكم مركزية.

يجب أن يكون نظام التشغيل قادرًا على التعرف على مكونات الأجهزة وأن يكون قادرًا على تكوينها. أدى هذا المطلب شركة انتلومايكروسوفت لتطوير نظام كمبيوتر شخصي يسمى التوصيل والتشغيل. قبل هذا النظام، كانت كل لوحة إدخال/إخراج تحتوي على عناوين تسجيل إدخال/إخراج ثابتة ومستوى طلب مقاطعة. على سبيل المثال، استخدمت لوحة المفاتيح المقاطعة 1 والعناوين في النطاق من 0x60 إلى 0x64؛ تستخدم وحدة التحكم بالقرص المرن المقاطعة 6 وتعالج 0x3F0 إلى 0x3F7؛ استخدمت الطابعة المقاطعة 7 والعناوين من 0x378 إلى 0x37A.

إذا اشترى المستخدم كارت الصوتوالمودم، فقد حدث أن هذه الأجهزة استخدمت نفس المقاطعة عن طريق الخطأ. كان هناك تعارض، لذا لم تتمكن الأجهزة من العمل معًا. حل ممكنكان الهدف إنشاء مجموعة من مفاتيح DIP (وصلات العبور) في كل لوحة وتكوين كل لوحة بحيث لا تتعارض عناوين المنافذ وأرقام المقاطعات للأجهزة المختلفة مع بعضها البعض.

يسمح التوصيل والتشغيل لنظام التشغيل بجمع المعلومات تلقائيًا حول أجهزة الإدخال/الإخراج، وتعيين مستويات المقاطعة وعناوين الإدخال/الإخراج مركزيًا، ثم توصيل هذه المعلومات إلى كل لوحة. يعمل هذا النظام على أجهزة كمبيوتر بنتيوم. كل جهاز كمبيوتر مع معالج بنتيوميحتوي على اللوحة الأم التي يوجد عليها البرنامج - نظام BIOS (نظام إخراج الإدخال الأساسي). يحتوي BIOS على برامج إدخال/إخراج منخفضة المستوى، بما في ذلك إجراءات القراءة من لوحة المفاتيح، وعرض المعلومات على الشاشة، وبيانات الإدخال/الإخراج من القرص، وما إلى ذلك.

عند تشغيل الكمبيوتر، يبدأ تشغيل نظام BIOS، الذي يتحقق من مقدار ذاكرة الوصول العشوائي المثبتة في النظام، والاتصال والتشغيل الصحيح للوحة المفاتيح والأجهزة الرئيسية الأخرى. بعد ذلك، يقوم BIOS بفحص ناقلي ISA وPCI وجميع الأجهزة المتصلة بهما. بعض هذه الأجهزة تقليدية (التوصيل والتشغيل المسبق). لقد تم إصلاح مستويات المقاطعة وعنوان منفذ الإدخال/الإخراج (على سبيل المثال، يتم تعيينها باستخدام المفاتيح أو وصلات العبور على لوحة الإدخال/الإخراج ولا يمكن تغييرها بواسطة نظام التشغيل). يتم تسجيل هذه الأجهزة، ثم يتم تسجيل أجهزة التوصيل والتشغيل. إذا كانت الأجهزة الموجودة مختلفة عن تلك الموجودة أثناء التمهيد الأخير، فسيتم تكوين أجهزة جديدة.

يحدد BIOS بعد ذلك الجهاز الذي سيتم التمهيد منه عن طريق تجربة كل قائمة مخزنة في ذاكرة CMOS بدورها. يمكن للمستخدم تغيير هذه القائمة عن طريق الدخول إلى برنامج تكوين BIOS مباشرة بعد التشغيل. عادةً، سيحاول أولاً التمهيد من القرص المرن. إذا فشل هذا، تتم تجربة القرص المضغوط. إذا لم يكن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يحتوي على قرص مرن وقرص مضغوط، فسيتم تمهيد النظام من القرص الثابت. تتم قراءة القطاع الأول في الذاكرة من جهاز التمهيد ويتم تنفيذه. يحتوي هذا القطاع على برنامج يقوم بفحص جدول الأقسام في نهاية قطاع التمهيد لتحديد القسم النشط. تتم بعد ذلك قراءة أداة تحميل التشغيل الثانوية من نفس القسم. يقرأ نظام التشغيل من القسم النشط ويبدأ تشغيله.

يقوم نظام التشغيل بعد ذلك باستقصاء BIOS للحصول على معلومات حول تكوين الكمبيوتر والتحقق من وجود برنامج تشغيل لكل جهاز. في حالة فقدان برنامج التشغيل، يطلب نظام التشغيل من المستخدم إدخال قرص مرن أو قرص مضغوط يحتوي على برنامج التشغيل (يتم توفير هذه الأقراص من قبل الشركة المصنعة للجهاز). إذا كانت كافة برامج التشغيل في مكانها الصحيح، يقوم نظام التشغيل بتحميلها إلى النواة. ثم يقوم بعد ذلك بتهيئة جداول برامج التشغيل، وإنشاء أي عمليات خلفية ضرورية، وتشغيل برنامج إدخال كلمة المرور أو واجهة المستخدم الرسوميةفي كل محطة.

5. تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

تم تجهيز جميع أجهزة الكمبيوتر الشخصية المتوافقة مع IBM بمعالجات متوافقة مع Intel. إن تاريخ تطور المعالجات الدقيقة لعائلة Intel هو باختصار كما يلي. ظهر أول معالج دقيق عالمي من شركة إنتل في عام 1970. وكان يُطلق عليه اسم Intel 4004، وكان ذو أربع بتات ولديه القدرة على الإدخال/الإخراج ومعالجة الكلمات ذات الأربع بتات. وكانت سرعته 8000 عملية في الثانية. تم تصميم المعالج الدقيق Intel 4004 للاستخدام في الآلات الحاسبة القابلة للبرمجة بحجم ذاكرة يبلغ 4 كيلو بايت.

بعد ثلاث سنوات، أصدرت إنتل المعالج 8080، الذي يمكنه بالفعل إجراء عمليات حسابية 16 بت، وكان به ناقل عنوان 16 بت، وبالتالي يمكنه معالجة ما يصل إلى 64 كيلو بايت من الذاكرة (2516 0 = 65536). تميز عام 1978 بإصدار المعالج 8086 بحجم كلمة 16 بت (2 بايت)، وناقل 20 بت ويمكن أن يعمل بذاكرة سعة 1 ميجابايت (25200 = 1048576، أو 1024 كيلو بايت)، مقسمة إلى كتل (مقاطع) بحجم 64 كيلو بايت لكل منها. تم تضمين المعالج 8086 في أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM PC وIBM PC/XT. كانت الخطوة الرئيسية التالية في تطوير المعالجات الدقيقة الجديدة هي المعالج 8028b، الذي ظهر في عام 1982. كان يحتوي على ناقل عنوان 24 بت، ويمكنه إدارة 16 ميغابايت من مساحة العنوان وتم تثبيته على أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM PC/AT. في أكتوبر 1985، تم إصدار 80386DX مع ناقل عنوان 32 بت (أقصى مساحة عنوان 4 جيجابايت)، وفي يونيو 1988، تم إصدار 80386SX، والذي كان أرخص من 80386DX ويحتوي على ناقل عنوان 24 بت. ثم في أبريل 1989 ظهر المعالج الدقيق 80486DX، وفي مايو 1993 ظهرت النسخة الأولى من معالج بنتيوم (كلاهما مع ناقل عنوان 32 بت).

في مايو 1995 في موسكو في المعرض الدولي Comtec-95، قدمت إنتل المعالج الجديد- ص6.

كان أحد أهم الأهداف التي تم تحديدها أثناء تطوير P6 هو مضاعفة أداء معالج Pentium. وفي الوقت نفسه، سيتم تنفيذ إنتاج الإصدارات الأولى من P6 وفقًا لـ "Intel" التي تم تصحيح أخطاءها بالفعل واستخدامها في الإنتاج أحدث الإصداراتتقنية بنتيوم لأشباه الموصلات (O.6 ميكرون، 3.3 فولت).

يضمن استخدام نفس عملية التصنيع إمكانية إنتاج P6 بكميات كبيرة دون مشاكل كبيرة. ومع ذلك، فإن هذا يعني أن مضاعفة الأداء لا تتحقق إلا من خلال التحسينات الشاملة في البنية الدقيقة للمعالج. تم تصميم البنية الدقيقة P6 باستخدام مجموعة مدروسة بعناية ومضبوطة من التقنيات المعمارية المختلفة. تم اختبار بعضها سابقًا في معالجات أجهزة الكمبيوتر الكبيرة، وبعضها اقترحته مؤسسات أكاديمية، أما الباقي فقد تم تطويره بواسطة مهندسي إنتل. هذا المزيج الفريد من الميزات المعمارية، والذي تشير إليه Intel بـ "التنفيذ الديناميكي"، سمح لأول قالب P6 بتجاوز مستويات الأداء المخطط لها في الأصل.

عند مقارنتها بمعالجات Intel البديلة من عائلة x86، يتبين أن البنية الدقيقة P6 لديها الكثير من القواسم المشتركة مع البنية الدقيقة لمعالجات NexGen's Nx586 ومعالجات AMD's K5، وعلى الرغم من ذلك بدرجة أقل، مع Cyrix's M1. يتم تفسير هذا القواسم المشتركة من خلال حقيقة أن المهندسين من أربع شركات كانوا يحلون نفس المشكلة: إدخال عناصر تقنية RISC مع الحفاظ على التوافق مع بنية Intel x86 CISC.

بلورتان في عبوة واحدة

الميزة الرئيسية والميزة الفريدة لـ P6 هي موقعهاتوجد في نفس الحزمة مع المعالج ذاكرة تخزين مؤقت ثابتة ثانوية بحجم 256 كيلو بايت، متصلة بالمعالج بواسطة ناقل مخصص خصيصًا. يجب أن يبسط هذا التصميم بشكل كبير تصميم الأنظمة القائمة على P6. يعد P6 أول معالج دقيق مصمم للإنتاج الضخم ليحتوي على شريحتين في حزمة واحدة.

تحتوي وحدة المعالجة المركزية في P6 على 5.5 مليون ترانزستور. كريستال ذاكرة التخزين المؤقت L2 - 15.5 مليون. بالمقارنة، يتضمن أحدث طراز من بنتيوم حوالي 3.3 مليون ترانزستور، وتم تنفيذ ذاكرة التخزين المؤقت L2 باستخدام مجموعة خارجية من قوالب الذاكرة.

يرجع هذا العدد الكبير من الترانزستورات في ذاكرة التخزين المؤقت إلى طبيعتها الثابتة. تستخدم الذاكرة الثابتة لجهاز P6 ستة ترانزستورات لتخزين بت واحد، بينما تحتاج الذاكرة الديناميكية إلى ترانزستور واحد فقط لكل بت. الذاكرة الثابتة أسرع ولكنها أكثر تكلفة. على الرغم من أن عدد الترانزستورات الموجودة على شريحة ذات ذاكرة تخزين مؤقت ثانوية أكبر بثلاث مرات من شريحة المعالج، إلا أن الأبعاد المادية لذاكرة التخزين المؤقت أصغر: 202 ملليمتر مربع مقابل 306 ملليمتر مربع للمعالج. كلا البلورات محاطة معًا في عبوة خزفية تحتوي على 387 جهة اتصال ("مصفوفة ذات تجاويف مزدوجة"). تم تصنيع كلا القالبين باستخدام نفس التقنية (0.6 ميكرومتر، 4 طبقات معدنية-BiCMOS، 2.9 فولت). الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة المقدر: 20 وات عند 133 ميجاهرتز.

السبب الأول لدمج المعالج وذاكرة التخزين المؤقت الثانوية في حزمة واحدة هو تسهيل تصميم وإنتاج أنظمة عالية الأداء تعتمد على P6. أداء نظام الحوسبة المبني عليه معالج سريع، يعتمد إلى حد كبير على الضبط الدقيق لرقائق بيئة المعالج، ولا سيما ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية. لا تستطيع جميع شركات تصنيع أجهزة الكمبيوتر تحمل تكاليف البحث المناسب. في P6، تم بالفعل تكوين ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية على النحو الأمثل للمعالج، مما يبسط تصميم اللوحة الأم.

السبب الثاني للاندماج هو تحسين الإنتاجية. يتم توصيل وحدة المعالجة المركزية من المستوى الثاني بالمعالج بواسطة ناقل عريض 64 بت مخصص خصيصًا وتعمل بنفس تردد الساعة مثل المعالج.

تمكنت معالجات Pentium الأولى بتردد 60 و66 ميجا هرتز من الوصول إلى ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية عبر ناقل 64 بت بنفس سرعة الساعة. ومع ذلك، مع زيادة سرعات ساعة Pentium، أصبح من الصعب والمكلف للغاية بالنسبة للمصممين الحفاظ على سرعات الساعة هذه على اللوحة الأم. ولذلك، بدأ استخدام مقسمات التردد. على سبيل المثال، بالنسبة لجهاز Pentium بسرعة 100 ميجاهرتز، يعمل الناقل الخارجي بتردد 66 ميجاهرتز (بالنسبة لجهاز Pentium بتردد 90 ميجاهرتز، فهو 60 ميجاهرتز، على التوالي). يستخدم Pentium هذا الناقل للوصول إلى ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية وللوصول إلى الذاكرة الرئيسية والأجهزة الأخرى، مثل مجموعة شرائح PCI.

يؤدي استخدام ناقل مخصص للوصول إلى ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية إلى تحسين أداء النظام. أولاً، يحقق ذلك مزامنة كاملة لسرعات المعالج والناقل؛ ثانيًا، يتم التخلص من المنافسة مع عمليات الإدخال/الإخراج الأخرى والتأخيرات المرتبطة بها. إن ناقل ذاكرة التخزين المؤقت L2 منفصل تمامًا عن الناقل الخارجي، حيث يتم من خلاله نقل الذاكرة و الأجهزة الخارجية. يمكن أن يعمل الناقل الخارجي 64 بت بنصف أو ثلث أو ربع سرعة المعالج، بينما يعمل الناقل المؤقت الثانوي بشكل مستقل بأقصى سرعة.

يعد الجمع بين المعالج وذاكرة التخزين المؤقت الثانوية في حزمة واحدة والاتصال بينهما عبر ناقل مخصص خطوة نحو تقنيات تحسين الأداء المستخدمة في أقوى معالجات RISC. وهكذا، في معالج Alpha 21164 من شركة Digital، توجد ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الثاني البالغة 96 كيلو بايت في قلب المعالج، مثل ذاكرة التخزين المؤقت الأساسية. يوفر هذا أداءً عاليًا جدًا لذاكرة التخزين المؤقت عن طريق زيادة عدد الترانزستورات الموجودة على الشريحة إلى 9.3 مليون. أداء Alpha 21164 هو 330 SPECint92 عند 300 ميجاهرتز. أداء P6 أقل (تقدر Intel 200 SPECint92 بتردد 133 ميجاهرتز)، لكن P6 يوفر أفضل نسبة تكلفة/أداء لسوقه المحتمل.

عند تقييم نسبة التكلفة إلى الأداء، تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن P6 قد يكون أكثر تكلفة من منافسيه، إلا أن معظم المعالجات الأخرى يجب أن تكون محاطة بمجموعة إضافية من شرائح الذاكرة ووحدة تحكم ذاكرة التخزين المؤقت. بالإضافة إلى ذلك، لتحقيق أداء مماثل لذاكرة التخزين المؤقت، ستحتاج المعالجات الأخرى إلى استخدام ذاكرة تخزين مؤقت أكبر من 256 كيلو بايت.

تقدم Intel عادةً العديد من الأشكال المختلفة لمعالجاتها. ويتم ذلك من أجل تلبية المتطلبات المتنوعة لمصممي النظام وترك مساحة أقل للنماذج المنافسة. لذلك، يمكننا أن نفترض أنه بعد وقت قصير من بدء إنتاج P6، سيتم إجراء كلا التعديلين مع زيادة حجم ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية، والتعديلات الأرخص مع موقع خارجي لذاكرة التخزين المؤقت الثانوية، ولكن مع الاحتفاظ بحافلة مخصصة بين ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية و سيظهر المعالج

بنتيوم كنقطة انطلاق

معالج بنتيوم مع خط أنابيبه والسلمية الفائقةحققت الهندسة المعمارية مستويات مذهلة من الأداء. يحتوي Pentium على خطي أنابيب من 5 مراحل يمكن تشغيلهما بالتوازي وتنفيذ تعليمات عددية صحيحة لكل دورة على مدار الساعة. في هذه الحالة، لا يمكن تنفيذ سوى زوج من الأوامر بالتوازي، يتبع كل منهما الآخر في البرنامج ويلبي قواعد معينة، على سبيل المثال، عدم وجود تبعيات التسجيل من النوع "الكتابة بعد القراءة".

في P6، لزيادة الإنتاجية، تم الانتقال إلى خط أنابيب واحد مكون من 12 مرحلة. تؤدي زيادة عدد المراحل إلى انخفاض العمل المنجز في كل مرحلة، ونتيجة لذلك، إلى تقليل الوقت الذي يقضيه الفريق في كل مرحلة بنسبة 33 بالمائة مقارنة بالبنتيوم. وهذا يعني أن استخدام نفس التقنية المستخدمة لإنتاج P6 مثل Pentium بسرعة 100 ميجاهرتز سيؤدي إلى إنتاج P6 بسرعة 133 ميجاهرتز.

سيكون من الصعب التغلب على قوة بنية Pentium فائقة السلمية، مع قدرتها على تنفيذ تعليماتين في كل ساعة، دون اتباع نهج جديد تمامًا. يزيل نهج P6 الجديد العلاقة الصارمة بين مرحلتي "الجلب" و"التنفيذ" التقليديتين، حيث يتوافق تسلسل الأوامر خلال هاتين المرحلتين مع تسلسل الأوامر في البرنامج.

يتضمن النهج الجديد استخدام ما يسمى بتجمع الأوامر والجديد طرق فعالةالتنبؤ بالسلوك المستقبلي للبرنامج. في هذه الحالة، يتم استبدال مرحلة "التنفيذ" التقليدية بمرحلتين: "الإرسال/التنفيذ" و"التراجع". ونتيجة لذلك، قد يبدأ تنفيذ الأوامر بأي ترتيب، ولكن دائمًا ما يتم إكمال تنفيذها وفقًا لترتيبها الأصلي في البرنامج. يتم تنفيذ نواة P6 كثلاثة أجهزة مستقلة تتفاعل من خلال مجمع أوامر (الشكل 1).

المشكلة الرئيسية في تحسين الإنتاجية

تم اتخاذ قرار تنظيم P6 كثلاثة أجهزة مستقلة تتفاعل عبر مجموعة تعليمات بعد إجراء تحليل شامل للعوامل التي تحد من أداء المعالجات الدقيقة الحديثة. الحقيقة الأساسية، التي تنطبق على بنتيوم والعديد من المعالجات الأخرى، هي أن قوة المعالج لا تستخدم إلى أقصى حد عند تنفيذ برامج العالم الحقيقي.

وبينما زادت سرعات المعالج 10 مرات على الأقل خلال السنوات العشر الماضية، انخفضت أوقات الوصول إلى الذاكرة الرئيسية بنسبة 60 بالمائة فقط. كان هذا التأخر المتزايد في سرعة الذاكرة بالنسبة لسرعة المعالج هو المشكلة الأساسية التي كان لا بد من حلها عند تصميم P6.

أحد الأساليب الممكنة لحل هذه المشكلة هو تحويل تركيزها إلى تطوير المكونات عالية الأداء المحيطة بالمعالج. ومع ذلك، فإن الإنتاج الضخم للأنظمة التي تتضمن معالجًا عالي الأداء ورقائق بيئة متخصصة عالية السرعة سيكون مكلفًا للغاية.

قد يكون أحد حلول القوة الغاشمة المحتملة هو زيادة حجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 لتقليل النسبة المئوية للمرات التي تفقد فيها ذاكرة التخزين المؤقت البيانات المطلوبة.

يعد هذا الحل فعالاً، ولكنه أيضًا مكلف للغاية، خاصة بالنظر إلى متطلبات السرعة الحالية لمكونات ذاكرة التخزين المؤقت L2. تم تصميم P6 من وجهة نظر التنفيذ الفعال لنظام حوسبة كامل، وكان مطلوبًا تحقيق الأداء العالي للنظام بأكمله باستخدام نظام فرعي للذاكرة منخفض التكلفة.

هكذا،مزيج P6 من التقنيات المعمارية مثل تحسين التنبؤ بالفرع (يتم تحديد التسلسل التالي للأوامر بشكل صحيح دائمًا تقريبًا)، وتحليل تدفق البيانات (يتم تحديد الترتيب الأمثل لتنفيذ الأمر)، والتنفيذ الأمامي (يتم تنفيذ التسلسل المتوقع للأوامر دون توقف بالترتيب الأمثل) تضاعف الأداء مقارنة بـ Pentium باستخدام نفس تقنية الإنتاج. يُطلق على هذا المزيج من الأساليب اسم التنفيذ الديناميكي.

تعمل Intel حاليًا على تطوير تقنية إنتاج جديدة بحجم 0.35 ميكرون، والتي ستمكن من إنتاج معالجات P6 بسرعة ساعة أساسية تزيد عن 200 ميجاهرتز.

P6 كمنصة لبناء خوادم قوية

من بين أهمهايمكن تسليط الضوء على الاتجاهات في تطوير الكمبيوتر في السنوات الأخيرة من خلال الاستخدام المتزايد للأنظمة المعتمدة على معالجات عائلة x86 كخوادم التطبيقات، والدور المتزايد لشركة Intel كمورد للتقنيات غير المعالجات، مثل الحافلات، تقنيات الشبكةوضغط الفيديو وذاكرة الفلاش وأدوات إدارة النظام.

يعد إصدار المعالج P6 استمرارًا لسياسة Intel المتمثلة في جلب الإمكانات التي كانت موجودة سابقًا فقط في أجهزة الكمبيوتر الأكثر تكلفة إلى السوق الشامل. يتم توفير التحكم في التكافؤ لسجلات P6 الداخلية، كما تم تجهيز ناقل 64 بت الذي يربط قلب المعالج وذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني بأدوات اكتشاف الأخطاء وتصحيحها. تتيح الإمكانيات التشخيصية الجديدة المضمنة في P6 للمصنعين تصميم أنظمة أكثر موثوقية. يوفر P6 إمكانية الحصول على معلومات من خلال جهات اتصال المعالج أو استخدام البرنامج حول أكثر من 100 متغير أو حدث للمعالج يحدث فيه، مثل عدم وجود بيانات في ذاكرة التخزين المؤقت، ومحتويات السجلات، وظهور كود التعديل الذاتي، و قريباً. يمكن لنظام التشغيل والبرامج الأخرى قراءة هذه المعلومات لتحديد حالة المعالج. يتميز P6 أيضًا بدعم محسّن لنقاط التفتيش، مما يعني أنه يمكن إرجاع الكمبيوتر إلى الحالة المسجلة مسبقًا في حالة حدوث خطأ.

وثائق مماثلة

ظهرت تكنولوجيا الكمبيوتر منذ وقت طويل، حيث كانت الحاجة إلى أنواع مختلفة من الحسابات موجودة في فجر تطور الحضارة. التطور السريع لتكنولوجيا الكمبيوتر. إنشاء أول أجهزة كمبيوتر شخصية وأجهزة كمبيوتر صغيرة منذ الثمانينيات من القرن العشرين.

الملخص، تمت إضافته في 25.09.2008


خصائص أنظمة الصيانة الفنية والوقائية لأجهزة الحاسب الآلي. برامج التشخيص لأنظمة التشغيل. الترابط بين أنظمة التحكم الآلي. حماية جهاز الكمبيوتر الخاص بك من التأثيرات السلبية الخارجية.

الملخص، تمت إضافته في 25/03/2015


تطوير نظام معلومات وتحليلي لتحليل وتحسين تكوين أجهزة الكمبيوتر. هيكل التحكم الآلي في أجهزة الكمبيوتر. البرمجيات ومبررات الكفاءة الاقتصادية للمشروع.

أطروحة، أضيفت في 20/05/2013


المرحلة اليدوية لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر. نظام الأرقام الموضعية. تطور الميكانيكا في القرن السابع عشر. المرحلة الكهروميكانيكية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر. حاسبات الجيل الخامس. خيارات و السمات المميزةالكمبيوتر العملاق.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 18/04/2012


هيكل ومبدأ تشغيل الكمبيوتر الشخصي (PC). تشخيص أداء الكمبيوتر وتحديد الأعطال. مهام صيانةمرافق الكمبيوتر. تطوير طرق للحفاظ على المعدات في حالة صالحة للعمل.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 13/07/2011


دراسة الممارسات الأجنبية والمحلية في تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر، وكذلك آفاق تطوير أجهزة الكمبيوتر في المستقبل القريب. تقنيات استخدام الحاسب الآلي. مراحل تطور صناعة الحوسبة في بلادنا. دمج أجهزة الكمبيوتر والاتصالات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 27/04/2013


تصنيف إجراءات التصميم. تاريخ توليف تكنولوجيا الكمبيوتر والتصميم الهندسي. وظائف أنظمة التصميم بمساعدة الحاسوب وبرمجياتها. مميزات استخدام الماسحات الضوئية والمعالجات والطابعات ثلاثية الأبعاد.

الملخص، تمت إضافته في 25/12/2012


أتمتة معالجة البيانات. علوم الحاسوب ونتائجها العملية. تاريخ إنشاء تكنولوجيا الكمبيوتر الرقمي. أجهزة الكمبيوتر الكهروميكانيكية. الاستخدام أنابيب مفرغةوأجهزة الكمبيوتر من الأجيال الأول والثالث والرابع.

أطروحة، أضيفت في 23/06/2009


مفهوم وخصائص الكمبيوتر الشخصي وأجزائه الرئيسية والغرض منها. أدوات تدريس علوم الكمبيوتر وميزات تنظيم العمل في فصل علوم الكمبيوتر. تجهيز أماكن العمل وتطبيق البرمجيات.

الملخص، تمت إضافته في 07/09/2012


تكوين نظام الكمبيوتر هو تكوين الكمبيوتر وأجهزته وبرامجه. الأجهزة والأدوات التي تشكل تكوين الأجهزة للكمبيوتر الشخصي. الذاكرة الرئيسية، منافذ الإدخال/الإخراج، المحول الطرفي.