المكونات الرئيسية للحاسب الآلي

أولاً : العتاد ( الأجهزة ) 


1- وحدات الإدخال 
يمكن مقارنة الخطوات التي يمر بها عمل الحاسب بالعمل العقلي الذي يقوم به الإنسان فالوظيفة الأولى من وظائف الحاسب تتمثل في استقبال البيانات عن طريق وحدات الإدخال المختلفة مثل : لوحة المفاتيح أو الفارة أو الماسح الضوئي . و مثال ذلك أن يتم إدخال درجات الطلاب عن طريق لوحة المفاتيح 


2- وحدة المعالجة المركزية : 
بعد إدخال البيانات يتم استقبالها و حفظها مؤقتاً داخل الذاكرة العشوائية ( RAM ) هي منطقة تحفظ فيها المعلومات و البيانات لفترة مؤقتة داخل جهاز الكمبيوتر ، و تعمل هذه الذاكرة عمل " السبورة " في الفصل الدراسي تكتب عليها ثم تمسح ما كتبت _ بعد ذلك يبدأ المعالج في إجراء العمليات الحسابية ( مثل تجميع درجات الطلاب ) و كذلك العمليات المنطقية ( مثل ترتيب الطلاب الناجحين )
و تعتبر وحدة المعالجة المركزية من أهم وحدات الحاسب إذ تعالج الأوامر و تنفذ ملايين العمليات الحسابية و المنطقية في أجزاء من الثانية . 
و لذلك فإن أول المميزات التي يسأل عنها المستخدم هي سرعة المعالج و التي تقاس فنياً بوحدة الهيرتز و هي سرعة النابض أو الساعة  الداخلية داخل المعالج ، أما الميزة الثانية التي قد تميز معالجاً عن آخر فهي طول الكلمة و هذا يعني بشكل مبسط عدد خانات الأرقام ( Bit ) التي يمكن معالجتها و تخزينها في المرة الواحدة .
و قد أنتج أول معالج للحاسب الشخصي سنة 1982م و بلغت سرعته 4 ميجاهيرتز و طول الكلمة التي يتعامل معها ( Bit  8 )

أما المعالج " بنتيوم 4 " الذي انتشر استخدامه منذ سنة 2002 و تبلغ سرعته 3 جيجا هيرتز و طول الكلمة التي يتعامل معها ( Bit64 )  مما يدل على أن سرعة الحاسب الشخصي قد تضاعفت 100 مرة خلال تلك الفترة . 
و لتبسيط مفهوم ( طول الكلمة ) نقول أن الرقم أو الحرف الواحد يتم تخزينه في بايت ( Byte ) واحد ، و يقسم البايت إلى 8 أجزاء أو 16 أو 32 أو 64 أو أكثر حيث يحتوي كل جزء على صفر أو واحد 
و من هنا يأتي الآختلاف بين المعالجات فبعضها يتعامل مع البايت على اعتبار أنه 16 جزءا ( يسمى الجزء علميا Bit ) و بعضها الأخر يتعامل مع البايت على اعتبار أنه 32 جزء و هكذا ، و بالطبع فإن السرعة تزداد و بشكل ملحوظ بزيادة طول الكلمة ( 8 أو 16 أو 32 أو 64 أو أكثر ) 

1

0

0

1

0

1

1

0

يتكون هذا البايت من 8 بت ، و كما هو ملاحظ يحتوي كل منها على صفر أو واحد و يمكن من خلال تغيير ترتيب الأصفار و أرقام الواحد تمثيل 256 رمز فقط في البايت أعلاه لأنه ذو 8 بت فقط 

3- وحدات الأخراج : 

تعمل هذه الوحدات على إظهار المعلومات و نتائج عملية المعالجة المختلفة ( مثل شهادات الطلاب ) ، و من أشهر وحدات الإخراج الطابعة و الشاشة .

4- وحدات التخزيين الثانوية : 

تعمل وظائف وحدات الحاسب بشكل متداخل متزامن ، و تعتبر وحدات التخزين الثانوية من أبرز دعائم وحدات الحاسب المختلفة ( إدخال ، معالجة ، إخراج ) فعند عملية الإدخال تقوم وحدات التخزين مثل القرص الصلب بحفظ البيانات بشكل دائم و من ثم يتم تزويد المعالج بالبيانات المطلوبة تماماً أثناء عملية المعالجة . 

و أخيراً يتم حفظ النتائج النهائية داخل وحدات التخزيين المختلفة مثل القرص الصلب أو القرص المرن أو الأقراص الضوئية و ذلك لغرض الرجوع إليها مستقبلاً . 

ثانياً : البرمجيات Software 

يتكون الحاسب من شقين أساسيين هما الكيان المادي و الكيان المعنوي ، و يقصد بهذا أن الأجهزة المادية المكونة للحاسب لا بد لها من برمجيات ( كيان معنوي ) بحيث تتحكم فيها و تتابع سير عملها من إدخال و معالجة و إخراج . 

و يمكننا تقسيم البرمجيات إلى ثلاث أنواع رئيسه و هي : 

1- نظام التشغيل الذي يقوم بالتنظيم و الإشراف على وحدات الحاسب من إدخال و معالجة و إخراج 

2- لغات البرمجة التي تمكن مختصي الحاسب من تطوير و بناء البرمجيات ( مثل نظام التشغيل ) 

3- البرامج التطبيقية التي تقدم الخدمات المختلفة للمستخدمين 

أولاً : نظام التشغيل : 

من أجل تسهيل مهمة تشغيل الحاسب أنشئت نظم التشغيل التي تقوم بدورها في التحكم في سير البيانات و الأوامر بين البرامج التطبيقية و أجزاء الحاسب ، و تكون وسيطاً بين المستخدم و الحاسب ، فالمستخدم لا يفهم لغة الحاسب ( لغة الآلة ) و الحاسب لا يفهم لغة الإنسان 

و بالرغم من أن لكل نظام من نظم التشغيل وظائفه و مزاياه التي تجعله مناسبا للغرض منه و لمجموعة الآلات المخصص لها إلا أن هناك وظائف مشتركة في معظم نظم التشغيل نورد منها على سبيل المثال : 

1- استدعاء البرامج المراد تنفيذها منم وحدة التخزين ( القرص الصلب على سبيل المثال ) إلى الذاكرة الرئيسية ووضعها موضع التنفيذ . 

2- مراقبة تنفيذ وظائف الإدخال و الإخراج للبرامج المتعددة أثناء تنفيذها 

3- نقل الرسائل المتبادلة بين المشغل و البرامج المنفذة و بينها و بعضها بعضا 

4- المحافظة لكل برنامج على حقه في استخدام الوحدات و المساحة من الذاكرة المخصصة له في حالة الحاسبات متعددة المستخدمين و التحكم في نظام أولوية التنفيذ بالنسبة للبرامج المختلفة . 

5- التحكم في عملية التخزين و النسخ على الأقراص الممغنطة و ترجمة أوامر التشغيل و البرامج إلى نبضات كهربائية أو حركات ميكانيكية من الصعب أن يباشر المشغل أو البرنامج فمثلا لو أردنا تخزين ملف بيانات فإن نظام التشغيل هو الذي يبحث له عن حيز من الفراغ على القرص الممغنط و يقوم بكتابة اسم الملف و تاريخ و وقت كتابته في فهرس القرص 

و نظام التشغيل عبارة عن برنامج أو برامج متعددة قد تكون مخزنة على الحاسب و مسجلة على شريحة من نوع ( ذاكرة القراءة فقط ) و قد تكون محفوظة على القرص الصلب كما هو شائع في الأجهزة الشخصية الحديثة و كثيراً ما يكون نظام التشغيل مكون من جزئين أحدهما أساسي مرتبط بالجهاز مخزن فيه و يسمى ( نظام الإدخال و الإخراج الأساسي ) و الآخر على القرص . 

و عندما يكون نظام التشغيل كبيراً فقد يقسم إلى أكثر من برنامج ، و يحمل أهم هذه البرامج في الذاكرة الرئيسية و يتولى التوصيل بين المشغل و الجهاز و يؤدي بعض العمليات التي يحتاج إليها كثيراً ، و يبقى الجزء الآخر على القرص ليتم استدعائه وقت الحاجة ، و تسمى هذه البرامج التي تبقى على القرص لحين الحاجة برامج الخدمات . و تختلف نظم التشغيل من حيث حجمها و قدراتها و أنواع الأجهزة التي تعمل عليها 

أما من حيث الحجم فإن هناك نظم التشغيل صغيرة الحجم و بسيطة تكون غالباً مخزنة في الحاسب إلا أنها ذات أداء و كفاءة متدنيتين و يوجد بعض النظم الضخمة ذات الاداء العالي غير أن هذه النظم تتطلب وجود ذاكرة كبيرة 

و كما تختلف النظم من حيث الحجم فهي أيضاً تختلف من حيث الاستخدام فبعضها يعمل على الأجهزة المزودة بمعالجات من ذوات الثمان بت  ( Bit  8 ) بينما تعمل نظم أخرى على الأجهزة المزودة بمعالجات من ذوات 16 أو 32 بت . و لذا يجب عند التفكير في استخدام نظام التشغيل دراسة مدى ملائمته لاحتياجات المستخدم و الأجهزة التي يملكها ، إضافة إلى أنه يجب بحث البرامج الجاهزة و لغات البرمجة المتوفرة التي تعمل مع هذا النظام أو ذاك ، إذ قد تكتشف بعد البداية في استخدام نظام ذو قدرة فائقة و مناسب تماما لاحتياجات من حيث تعدد المستخدمين و تعدد البرامج التي يمكن أن تشتغل في نفس الوقت و مطابقته للأجهزة المتوفرة لديك أنه لا يوجد بالسوق ما تحتاج إليه من البرامج التطبيقية التي تحتاج إلى استخدامها و التي تعمل مع النظام الذي تستخدمه . 

إضافة إلى ذلك فإن بعض نظم التشغيل تمتاز بالقدرة على استخدام أكثر من معالج في الوقت نفسه ( تسمى خاصية تعدد المعالجات ) و بالتالي يمكنها توزيع بمبدأ العمل على أكثر من معالج فعلى سبيل المثال يمكن أن يكون هناك معالج خاص بالرسوم يقوم بمهمة الإشراف على إظهار البيانات و الرسوم على الشاشة و معالج خاص بالأصوات يقوم بالإشراف على إصدار الأصوات عبر سماعة الجهاز إضافة إلى المعالج المركزي و هناك بعض الأجهزة تستخدم معالج رياضي مساعد للقيام بمهام العمليات الحسابية المعقدة 

أنظمة التشغيل المشهورة : 

إم إس دوس : 

يتم العمل مع هذا النظام من خلال عرضه سطورا من النص ( الكتابة ) على الشاشة تمكنك من تنفيذ الوظائف المختلفة بكتابة أوامر مختصرة الكلمات 

النوافذ ( Windows ) : 

يعرض برنامج نظام التشغيل ويندوز شاشة تشتمل على رسوم ، و يستخدم الماوس ( الفأرة ) لتنفيذ مختلف الوظائف و الأعمال في هذه البيئة باختبار الرسوم و الصور بدلا من الأوامر و الكلمات لتنفيذ مختلف الوظائف و الأعمال التي تريدها من نظام التشغيل و بهذا يصبح هذا النوع من نظام التشغيل أسهل استخداماً عن غيره ، و بشكل عام لا يمكن للبرامج التي تعمل في نظام تشغيل معين أن تعمل في نظام آخر 

ثانياً : لغات البرمجة : 

يجدر بنا قبل أن نحاول تعريف لغات البرمجة أن نحاول التعرف على ماهية البرمجة . إن البرمجة تعني كتابة البرنامج ، و البرنامج عبارة عن مجموعة من التعريفات و الأوامر المكتوبة برموز خاصة الهدف منها التحكم في عمل الحاسب من أجل أداء عمل معين و عليه فإن لغة البرمجة تتكون من مجموعة من الرموز و القواعد تستخدم لكتابة الأوامر التي توجه الحاسب لأداء عمل معين و عند إعداد البرامج بإحدى لغات البرمجة فإن هذا البرنامج يتم تخزينه على إحدى وسائل التخزين حيث يمكن استرجاعه و تشغيله عند الحاجة إليه 

و نظراً للخلط الذي يحدث أحياناً عند غير المشتغلين في الحاسب فإنه يجدر بنا هنا أن نشير إلى أن برمجة الحاسب تختلف عن إدخال البيانات فيه فإذا كان لدينا على سبيل المثال مهمة إعداد فواتير الكهرباء ، فإن اسم المشترك و رقم اشتراكه ، و كمية الطاقة المستهلكة هي بيانات يقوم مستخدم البرنامج بإدخالها ، أما طريقة إدخال البيانات السابقة ، و كيفية تخزينها ، و حساب قيمة الفاتورة و طباعتها ، فهي من مهام المبرمج الذي استخدم إحدى لغات البرمجة لبناء هذا البرنامج 

أهمية لغات البرمجة : 

إن الاتصال و التعامل مع الحاسب لا يمكن أن يتم دون وجود وسيلة للتخاطب معه ، و لذا فإنه يلزم وجود لغة مشتركة يتحدثها كل من الحاسب و الإنسان على حد سواء ، فكان من الضروري أن نعلم الحاسب لغة البشر و هذا أمر لا يزال صعباً أو أن يتعلم الإنسان لغة الحاسب المعقدة و هذا أمر لا يتيسر لكل إنسان و لذا وجب تطوير لغة وسيطة تكون مفهومة للإنسان بعد دراستها و يمكن نقلها إلى الحاسب مباشرة أو باستخدام وسيلة من وسائل الترجمة ، و هذا يوضح لنا مدى أهمية لغة البرمجة كوسيلة اتصال بين الحاسب و الإنسان .

إلا أن هذه الأهمية اليوم تنطبق فقط على المشتغلين في مجال الحاسب من المهنيين و الهواة ، أما المستخدمين فلم تعد للغات البرمجة تلك الأهمية حيث توجد الآن في الأسواق الكثير من البرامج التطبيقية المفيدة التي يستطيع أن يستخدمها المستخدم العادي دون أي حاجة لمعرفة أي من لغات البرمجة 

ثالثاً : البرامج التطبيقية 

يتم تصميم هذا النوع من البرمجيات لحل مشاكل معينة في مجالات كثيرة تجارية أو علمية أو إدارية .. و تستخدمها الشركات و المؤسسات أو لأفراد . و يمكن الحصول على هذه البرمجيات بطريقتين : 

1- شراءها جاهزة من محلات بيع الحاسب و مستلزماتها 

2- طلب برمجتها من المتخصصين بتحليل و برمجة النظم . 

و أشهر هذه البرامج تلك التي تستخدم للأعمال المكتبية مثل معالجة الكلمات ، و الجداول الألكترونية أو برامج الرسومات .