كتاب أساسيات الحاسوب
أساسيات الحاسوب, الكتاب مخصص للمبتدئين في مجال الحاسوب أو الطلاب السنة الأولى في مجال المعلوماتية. فقد تم شرح في هذا الكتاب جميع الأساسيات و تعاريفها مع صور مرفقة لسهولة التعلم و تركيز المعلومة في العقل فهو يعتبر القسم العملي في هذا المجال و ممكن ايضاً يعتبر كـ نظري.
وحدة المعالجة المركزية (CPU): هي الجزء الأساسي في الحاسوب وتقوم بتنفيذ العمليات الحسابية والتحكم في سير العمل في الحاسوب.
الذاكرة العشوائية (RAM): تستخدم لتخزين البيانات المؤقتة التي يحتاجها الحاسوب أثناء تشغيل البرامج. تكون أسرع من وحدة التخزين الدائم (مثل القرص الصلب) ولكنها تفقد البيانات عند إيقاف تشغيل الحاسوب.
وحدة التخزين الدائم: تستخدم لتخزين البيانات بشكل دائم، مثل القرص الصلب (Hard Disk Drive) أو القرص الصلب ذو الحالة الصلبة (Solid State Drive). يتم استخدامها لتخزين نظام التشغيل والبرامج والملفات.
نظام التشغيل: هو البرنامج الذي يدير ويتحكم في عمل الحاسوب. يوفر واجهة بين المستخدم والأجزاء الأخرى من الحاسوب ويدير تنفيذ البرامج وإدارة الموارد.
البرمجيات: هي البرامج التي تعمل على الحاسوب وتقوم بتنفيذ وظائف محددة. تشمل البرمجيات أنظمة التشغيل والتطبيقات المختلفة مثل محررات النصوص ومستعرضات الويب وبرامج المونتاج والألعاب وغيرها.
الشبكات: تمكن الحاسوب من الاتصال ببعضها البعض وبالإنترنت. تستخدم الشبكات لنقل البيانات والمعلومات بين الأجهزة المختلفة وتمكين التواصل وتبادل الموارد.
الإدخال والإخراج: يتم تحقيق تفاعل المستخدم مع الحاسوب من خلال وسائل الإدخال مثل لوحة المفاتيح والفأرة والشاشة التي تعرض النتائج ووحدات التخزين الخارجية والطابعات والسماعات وغيرها.
ما هي وظيفة وحدة المعالجة المركزية في الحاسوب؟
وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي الجزء الأساسي في الحاسوب وتقوم بأداء العديد من الوظائف الحاسوبية الأساسية. إليك بعض وظائف وحدة المعالجة المركزية:
تنفيذ العمليات الحسابية: تقوم وحدة المعالجة المركزية بتنفيذ العمليات الحسابية الأساسية مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة. تتم هذه العمليات بسرعة فائقة وفي وقت حقيقي.
التحكم في سير العمل: تدير وحدة المعالجة المركزية السير العام للعمل في الحاسوب. تقوم بتحميل وتنفيذ البرامج وإدارة تنفيذ العمليات والتحويل بين المهام المختلفة.
إدارة الذاكرة: تدير وحدة المعالجة المركزية الوصول إلى الذاكرة العشوائية (RAM) وتعمل على تحميل وحفظ البيانات في الذاكرة وإرجاعها حسب الحاجة. تساعد في تنظيم استخدام الذاكرة بشكل فعال لضمان سلاسة تشغيل البرامج والعمليات.
التحكم في الأجهزة الأخرى: تتعامل وحدة المعالجة المركزية مع الأجهزة الأخرى في الحاسوب مثل القرص الصلب ووحدات التخزين والشاشة والطابعة وغيرها. تقوم بإرسال واستقبال الإشارات والبيانات للتفاعل مع هذه الأجهزة وتنسيق عملها.
التحكم في توزيع الموارد: تقوم وحدة المعالجة المركزية بإدارة توزيع الموارد المتاحة في الحاسوب، مثل قدرة المعالجة والذاكرة وحجم البيانات المستخدمة. تقوم بتحديد أولويات التنفيذ وتخصيص الموارد بشكل مناسب لضمان أداء النظام بأفضل طريقة ممكنة.
هذه بعض الوظائف الأساسية لوحدة المعالجة المركزية في الحاسوب. يمكن القول إنها العقل الحاسوبي الذي يدير وينفذ العمليات والبرامج ويتحكم في سير العمل العام للحاسوب.
كيف يمكن لوحدة المعالجة المركزية أن تدير توزيع الموارد في الحاسوب؟
وحدة المعالجة المركزية (CPU) تدير توزيع الموارد في الحاسوب باستخدام نظام تشغيل الحاسوب. النظام الأساسي لتوزيع الموارد يعتمد على مفهوم "الجدولة" (Scheduling)، والذي يعني تحديد ترتيب تنفيذ المهام المختلفة.
فيما يلي بعض الأساليب التي يستخدمها النظام لتوزيع الموارد:
جدولة قائمة انتظار المهام (Task Queue Scheduling): يقوم النظام بإنشاء قائمة انتظار لجميع المهام المتاحة للتنفيذ ويختار المهمة التالية التي ستُنفذ وفقاً لأسلوب الجدولة المحدد. يتم تحديد أولويات المهام وتخصيص الموارد بناءً على عوامل مثل الأولوية، ووقت الوصول، والموارد المطلوبة.
جدولة بالأولوية (Priority Scheduling): يتم تعيين أولوية لكل مهمة وفقًا لمعايير محددة. يتم تخصيص الموارد للمهام ذات الأولوية العالية أولاً، ومن ثم المهام ذات الأولوية المتوسطة والمنخفضة. هذا يضمن أن المهام الأكثر أهمية تحصل على الموارد أولاً.
جدولة الأولوية المستوى المتعدد (Multilevel Priority Scheduling): يتم تقسيم المهام إلى مجموعات معينة وتعيين أولوية لكل مجموعة. ثم يتم تطبيق جدولة الأولوية داخل كل مجموعة على حدة. هذا النهج يسمح بتنظيم المهام وتحقيق التوازن بين الأداء والاستجابة.
جدولة بالدوران (Round Robin Scheduling): يتم تخصيص مقطع زمني (كمثال 10 ميلي ثانية) لكل مهمة، وتقوم الوحدة المركزية بتنفيذ المهمة لفترة محددة ثم تنتقل إلى المهمة التالية. يتم تنفيذ المهام بتتابع دوري حتى اكتمال تنفيذها.
هذه بعض الأساليب الشائعة لتوزيع الموارد باستخدام وحدة المعالجة المركزية. يتم تحديد الأسلوب المناسب وفقًا لاحتياجات النظام ومعايير الأداء المطلوبة. كما يمكن للنظام أن يستخدم تقنيات إضافية مثل التوزيع التوازني للحمولة (Load Balancing) لتعزيز توزيع الموارد بشكل أفضل.
هل يمكن استخدام أكثر من أسلوب جدولة في نظام تشغيل الحاسوب؟
نعم، يمكن استخدام أكثر من أسلوب جدولة في نظام تشغيل الحاسوب. في الواقع، الأنظمة الحديثة غالبًا ما تستخدم مجموعة متنوعة من أساليب جدولة المهام لتلبية متطلبات مختلفة وتحقيق أداء متوازن وفعال.
في النظم ذات الوقت الحقيقي، يمكن استخدام جدولة الأولوية (Priority Scheduling) لتخصيص الموارد وضمان تنفيذ المهام في الوقت المحدد. على سبيل المثال، المهام ذات الأولوية العالية مثل العمليات الحساسة للوقت أو الأنظمة القائمة على الأحداث قد تتمتع بأولوية عالية في التنفيذ.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام جدولة بالدوران (Round Robin Scheduling) لتوزيع الموارد بين المهام بشكل متساوٍ، مما يسمح بتحقيق توازن الأداء وضمان تنفيذ المهام بشكل عادل.
بعض الأنظمة قد تستخدم أيضًا جدولة الأولوية المستوى المتعدد (Multilevel Priority Scheduling) لتنظيم المهام وتحقيق توازن بين الأداء والاستجابة. يتم تعيين مستويات مختلفة من الأولوية للمهام وتخصيص الموارد وفقًا لذلك.
استخدام مزيج من أساليب جدولة المهام يمكن أن يتيح مرونة أكبر وتلبية متطلبات متنوعة للتطبيقات والبيئات المختلفة. يعتمد الاختيار الأمثل لأساليب جدولة المهام على نوع النظام ونوع التطبيقات ومتطلبات الأداء والاستجابة وغيرها من العوامل المحددة لكل حالة.
يمكن تلخيص أساسيات الحاسوب في النقاط التالية:
- المعالج المركزي (CPU): هو العقل المدبر للجهاز والذي يقوم بتنفيذ الأوامر التي ترسل إليه من قبل المستخدم أو البرامج.
- الذاكرة العشوائية (RAM): هي الذاكرة التي يتم استخدامها لتخزين البيانات المؤقتة التي يحتاجها المعالج المركزي لتنفيذ البرامج.
- القرص الصلب (Hard Drive): هو الجهاز الذي يستخدم لتخزين البيانات طويلة الأجل، والملفات والبرامج.
- الشاشة (Monitor): هي الواجهة التي يراها المستخدم لعرض النتائج والمعلومات.
- لوحة المفاتيح (Keyboard): هي جهاز يستخدم لإدخال النصوص والأوامر إلى الحاسوب.
- الفأرة (Mouse): هي جهاز يستخدم للتحكم في حركة المؤشر على الشاشة وتحديد المواقع والأوامر.
- نظام التشغيل (Operating System): هو برنامج يدير وينظم عمليات الحاسوب ويساعد المستخدم على التفاعل مع الحاسوب.
- البرامج (Software): هي البرامج التي تستخدم لتنفيذ المهام والأوامر التي يحتاجها المستخدم، وتشمل برامج المعالجة النصية وبرامج الرسم وغيرها من البرامج الأخرى.
هذه هي بعض الأساسيات الرئيسية التي يجب على المستخدمين معرفتها عن الحاسوب.
ما هي أنواع أنظمة التشغيل المختلفة؟
هناك العديد من أنواع أنظمة التشغيل المختلفة، ومن بينها:
1 - ويندوز (Windows): هو نظام تشغيل مطور من قبل شركة مايكروسوفت ويستخدم على نطاق واسع في الحواسيب الشخصية.
2 - ماك أو إس (macOS): هو نظام تشغيل مطور من قبل شركة آبل ويستخدم في أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة من آبل.
3 - لينكس (Linux): هو نظام تشغيل مفتوح المصدر ومجاني، ويستخدم على نطاق واسع في الخوادم والأجهزة الذكية والحواسيب الشخصية.
4 - يونكس (Unix): هو نظام تشغيل مطور من قبل شركة بيل لابس في الستينيات، ويستخدم على نطاق واسع في الخوادم والأجهزة الكبيرة.
5 - أنظمة تشغيل الهواتف الذكية: مثل نظام تشغيل آي أو إس (iOS) من آبل والذي يستخدم في الآيفون والآيباد ونظام أندرويد (Android) الذي يستخدم في أجهزة الهواتف والأجهزة اللوحية من شركات مختلفة.
هناك أيضًا أنظمة تشغيل متخصصة لأغراض محددة مثل أنظمة تشغيل الألعاب وأنظمة تشغيل الروبوتات والأنظمة الإدارية والمالية والطبية وغيرها.
محتويات كتاب أساسيات الحاسوب
- تعريف الحاسوب.
- مكونات الحاسب الآلي ( الهارد وير, سوفت وير ).
- الفأرة Mouse.
- كيفية فتح جهاز الكمبيوتر.
- مكونات سطح المكتب.
- الإغلاق و تبديل المستخدمين.
- التحكم بحجم الرموز و الأيقونات.
- ترتيب الأيقونات على سطح المكتب.
- تغيير الخلفية لسطح المكتب.
- شريط العنوان و مكوناته.
