كورس أساسيات البرمجة المقال الثاني

1- لما نسأل ما هو الكمبيوتر؟ What is computer؟ 

بعد معرفة الفرق بين الـ data والـ information والـ knowledge والـ wisdom، الكمبيوتر هو جهاز إلكتروني، هذا الجهاز الإلكتروني يستقبل منك بيانات كمدخلات له، بتدخل بيانات data as input من خلال المدخلات، فيقوم لك بعملية معالجة processing لهذه البيانات.

الكمبيوتر بيعالج هذه البيانات على أي أساس؟ 

بيعالجها ضمن قواعد وقوانين وأوامر أنت بتكون كاتبها له ضمن البرنامج اللي إنت برمجته، فوظيفة المبرمج  يكلم الكمبيوتر ويعطيه أوامر وقوانين وقواعد يقول له عالج البيانات بهذه الطريقة عندما تستقبل البيانات.

إذا الكمبيوتر هو جهاز إلكتروني بيستقبل data as input (البيانات كمدخلات) بيعملها processing (معالجة) حسب القوانين اللي متبرمج عليها.

بعد ما بيعالج البيانات بيحولها لك لنتائج Information معلومات، ثم تراها أمامك As Output (مخرجات).

فإذاً عندنا Input Process (عملية الإدخال) ثم Process (معالجة) ثم مخرجات وأي شي في الدنيا له مدخلاته وخطوات للمعالجة ثم مخرجات.

 ومع الوقت الknowledge المعرفة لما بتطبقها بتصبح عندك wisdom خبرة، هذا تعريف الكمبيوتر.

2- ما هي وظائف الكمبيوتر؟ Computer functions (وظائف الكمبيوتر)؟

لما بتسمع كلمة functions يعني كمبيوتر، ما هي وظائف الكمبيوتر؟ 

أي كمبيوتر في الدنيا سواء كان موبايل أو لاب توب أو بي سي له خمس وظائف رئيسية لابد من فهمها جيداً:

1- بيدخل بيانات input data.

2- بيخزن بيانات stores data بيخزنهم عنده إلى أن تطلبها منه.

3- بيعمل processing لل data بيعالج هذه البيانات.

4- بيعمل لك output للنتائج مخرجات للمعلومات.

5- بيعمل عملية control لكل هذه الوظائف.

control تحكم وسيطرة يعني الكمبيوتر بيسيطر على وحدات الادخال، بيسيطر على التخزين، بيسيطر على عمليات المعالجة، بيسيطر على عمليات الاخراج.

تعريف الكمبيوتر Computer is:

electronic device جهاز الكتروني.

operating under the control of instructions يعمل تحت سيطرة التعليمات.

accepts data as inputs يقبل البيانات كمدخلات.

processes data according to certain rules معالجة البيانات وفقًا لقواعد معينة.

produces information as output ينتج المعلومات كمخرجات.

stores this information for future use يخزن هذه المعلومات للاستخدام في المستقبل.

فهو جهاز إلكتروني بيشتغل ضمن أوامر بيستقبل داتا كمدخلات بيعمل بروسيس للداتا بمعالجة البيانات حسب البرامج (القوانين والأوامر اللي انت بتكون مبرمجها عليه) بيطلع لك نتائج، أو معلومات، أوبيخزن داتا، فهذا هو تعريف الكمبيوتر.

3- ما هي مكونات الكمبيوتر Computer components؟ 

أي كمبيوتر يتكون من مكونين software (برمجة) وhardware (الأجهزة).

 ما هو ال software؟

السوفت وير هو البرامج التي تنزل على الكمبيوتر Intangible أي شيء غير ملموس في الكمبيوتر يعتبر سوفت وير، وعادة السوفت وير في الكمبيوتر مقسوم لقسمين رئيسيين:

القسم الاول: 

اللي بنسميه system software (برامج النظام) يعني operating system يعني (نظام التشغيل) لما تشتري computer او laptop او mobile بيبقى عليه نظام تشغيل زي:

 windows Mac OS, UNIX, DOS, Linux, Android, iOS, whatever 

فهذه أنظمة تشغيل البرنامج الرئيسي الكبير اللي بيشغلي هذا الكمبيوتر بنسميه System Software أو Operating System بعد ما بينزل عليه Operating System عشان يقدروا يشغلوا جهاز الكمبيوتر.

بتنزل عليه القسم الثاني:

بنسميه Application Software (برامج التطبيقات)

مثلا اشتريت اليوم computer نزلت عليه windows اللي هو operating system أو system software بعدين بنزل عليه office adobe photoshop chrome internet explorer (برنامج الأوفيس، برنامج أدوبي فوتوشوب، برنامج جوجل كروم، وإنترنت إكسبلورر) كل هذه البرامج تسمى application software.

فإذاً أي computer software بينقسم له قسمين هي system software أو application software وإنت كمبرمج وظيفتك في الحياة إنك يا تعمل system software ، operating system أو تبرمج application software تمام هذا هو بالنسبة للسوفت وير.

ما هو الهاردوير؟

الهاردوير هو (الأجهزة المادية) hardware Physical  فأي جزء تستطيع أن تمسكه في يدك في الكمبيوتر وتلمسه يسمى هاردوير فهو Tangible (ملموس).

أمثلة علي  الهارد وير:

الشاشة، سماعات الكمبيوتر، كيس الكيبورد، الماوس، برينتر، هارد درايف، الرام، الماثربورد، البروسيسور، وغيرهم وغيرهم يسمى هارد وير.

4- ما هي الوحدات التي يتكون منها الكمبيوتر Computer units؟

input units وحدات إدخال.

output units وحدات إخراج.

primary memory وحدة الذاكرة الرئيسية.

secondary storage وحدات الذاكرة الثانوية.

central processing units وحدات المعالج المركزية.

وحدة الإدخال input units أي جهاز يمكن أن يدخل عن طريقه بيانات أو إشارات للكمبيوتر يعتبر وحدات إدخال زي الكيبورد يعتبر وحدة إدخال لأنه يدخل بيانات عن طريقه وكذا الماوس إنت لما بتحرك الماوس بتبعت إشارة للكمبيوتر فهو بترجمها للماوس التاتش سكرين شاشات اللمس الأقلام الضوئية، الدراعات لما بتلعب على الكمبيوتر هذه وحدة ادخال بتبعت بيها اوامر، الكاميرا، الريموت المايكروفون، السكانر، اي شي بتدخل فيه بيانات على الكمبيوتر او Signal (إشارة) يعتبر وحدات ادخال.

وحدات الإخراج output units وهي أي جهاز بيستخدم عشان يوصل لك نتيجة أو معلومة يعتبر وحدة إخراج وهي Printer (الطابعة)، Monitor (الشاشة) Speaker (مكبر الصوت)، ووحدات الإخراج غيرهم.

primary memory وهي وحدة الذاكرة الرئيسية مثل الرام ram والروم rom والرام اختصار Random Access Memory (ذاكرة الوصول العشوائي) وحدة ذاكرة سريعة جدا في الكمبيوتر وسموها Random Access Memory لان الكمبيوتر بيقدر يوصل للمعلومات في الذاكرة بشكل عشوائي يعني بيروح على الخلية اللي فيها المعلومة وبيجبها بسرعة.

غير الهاردسك بيكون Sequential  (القراءة المتسلسلة) ماشي خطوة خطوة لكن الرام بتكون سريعة جدا، والرام بشكل عام مهمة لسرعة الكمبيوتر انت لما بتشتري كمبيوتر مثلا يكون 8 جيجا رام او 16 جيجا رام، الرام وظيفته أنه عندك البرنامج مثل أدوبي فتوشوب مثلاً يكون نازل على الهاردسك أول ما تشغل الجهاز يأخذ شوية وقت، أقفل البرنامج وارجع افتحه كمان مرة بتلاقيه يفتح بسرعة لانه اول مرة تحمل جزء منه من الهاردسك للرام وبعدين ثاني مرة لما قفلته ورجعت فتحته حمل من الرام دايركت، فالرام هو ذاكرة سريعة ويعتبر Temporary (مؤقت) عندما تغلق الجهاز بتروح فهي ذاكرة مؤقتة بتكون شغالة طالما الجهاز شغال.

الرام كلما كان أكبر في الجهاز كان الجهاز أسرع وهو من الأشياء الأساسية اللي بتحدد لك سرعة الجهاز.

 روم Read Only Memory (قراءة الذاكرة فقط) يعني ممنوع حد يجي على البيانات اللي موجودة جواها أو على الأوامر اللي موجودة جواها ويلعب فيها، عادة هذه الذاكرة بتكون ذاكرة دائمة يعني لو طفيت الجهاز بتضل المعلومات الموجودة فيها والأوامر الموجودة فيها محفوظة.

وعادة في الروم بتخزن فيها الأوامر اللي لها علاقة في تشغيل الجهاز لأنه إنت أول ما تشغل الجهاز لويندوز مثلاً الجهاز لسة بيشتغل  طيب هو كيف الكمبيوتر بيفهم إنك عايز تشغل الويندوز، فيه أوامر بتبقى مخزنة في الروم.

secondary storage units وهي وحدات الذاكرة الثانوية بتخزن فيه المعلومات بشكل دائم سواء شغلت الجهاز أو طفيته بتبقى المعلومة محفوظة زي الهارد درايف، السي دي روم، الميموري كارد، الفلاش ميموري، بيخزنوا المعلومات بشكل دائم.

central processing units وحدات المعالج المركزية وحدة مهمة جدا من وحدات الكمبيوتر اللي هي CPU اللي هي

It's responsible for all functions and processes (فهو مسؤول عن جميع الوظائف والعمليات) CPU وحدة المعالجة المركزية اللي هي مخ الكمبيوتر المسؤولة عن كل وظائف والعمليات اللي بتحصل في الكمبيوتر CPU وعادة بيسموها Microprocessors (المعالجات الدقيقة) أو processor (المعالج) أو CPU اللي هي Central Processing Unit هذه هي المخ والدماغ تبع الكمبيوتر. 

وهي مكونة من transistor هو عبارة عن binary switch (التبديل الثنائي) زي كبس الكهرباء لما بتشغل و بتطفي بالضغط عليه يا on يا off فاذا transistor هو binary switch فهو إما يسمح بوجود كهرباء أو لا يسمح فقلنا أن الكمبيوتر هو جهاز يعمل على الكهرباء فهذا transistor هو المكون الأساسي للـ CPU موجود فيه مئات الملايين أو مليارات من ال transistor. 

لازم تعرف إنه CPU هو مكون من مئات الملايين من الترانزيستر اللي هو زي مفاتيح الكهربة الـ CPU مقسم لثلاث أجزاء: 

الجزء الأول بسموها ALU Arithmetic Logic Unit (وحدة الحساب والمنطق)

الجزء الثاني يسمى control unit (وحدة التحكم)

الجزء الثالث هو Cache (مخبأ) و register (يسجيل) Cache register (سجل ذاكرة التخزين المؤقت) اتكلمنا عن الوحدات التي يحتوي عليها الكمبيوتر وهي وحدات الإدخال مثل عليها الكيبورد ووحدات الإخراج مثل عليها الشاشة وحدة الذاكرة الرئيسية مثال عليها الرام وحدة الذاكرة الثانوية مثال عليها الهارد درايف.

وال CPU وحدة المعالجة المركزية مكونة من 3 أجزاء اللي هم

ال Arithmetic Logic Unit

الـ Control Unit 

الـ Cache Registers 

الـ Arithmetic Logic Unit الـ Arithmetic من اسمها هي وحدة المعالجة الحسابية يعني أي شئ له علاقة بالحسابات سواء جمع طرح قسمة ضرب مين بيقوم بيه في الكمبيوتر Arithmetic Unit

Logic Unit من اسمها Logic وحدة المنطق يعني ايه وحدة المنطق هي اللي مسؤولة عن المقارنات بتقارن لك هل هذا حرف ولا رقم بتقارن هل هذا الرقم أكبر من هذا الرقم، هل هذا الرقم أصغر من هذا الرقم، هل الرقم يساوي هذا أي شيء منطقي فيه منطق اللوجيك يونيت هي اللي بيقوم بيه.

Control Unit زي المنصق العام في الـ في الـ CBU هو المسيطر على كل وحدات الكمبيوتر، تسيطر على وحدات الإدخال الكيبورد وتسيطر على الشاشة وتسيطر على الرام وتسيطر على الهاردسك وتسيطر على Arithmetic Logic تسيطر على أي شيء في الكمبيوتر فهي وحدة السيطرة على الكمبيوتر.

Cache و Registers  زي ما قلنا ان عندي الهاردسك بخزن فيه بيانات بشكل دائم والرام كذلك اسرع من الهاردسك بخزن فيه بيانات بشكل مؤقت تمام في وحدة ذاكرة بسموها Cache هي أسرع من الرام تمام وفيه وحدة ذاكرة أسرع من Cache اللي هي Registers

عندك الCPU صح اللي هي وحدة المعالجة المركزية بيكون وفي عندي هاردسك إذا أراد أن يأخذ البيانات من الهاردسك سيذهب مشوار طويل للهاردسك يأخذ المعلومات ويرجع فالعملية ستكون بطيئة دائما في جلب أي بيانات أو معلومات حتى تتحمل من الهاردسك بتكون slow access (وصول بطيء) للداتا إلى ال cpu ال access تبعها بطيء جدا لو الدنيا وقفت على كدة كان في cpu و hard disk كان هتقعد على الالة الحاسبة دقيقتين لحد ما تطلعلك النتيجة لانه مشوار طويل ما بين ال cpu وال hard disk.

عشان كدة طلع الرام هي primary storage (التخزين الأساسي) وهي كثير أسرع من الهاردسك وبعدها طلع الكاش ميموري هي وحدة ذاكرة أسرع من الرام فالCPU لما يعوز بيانات معينة بيجي على الكاش أسرع ما يروح على الرام  أسرع ما يروح على الهاردسك تمام وطلع كمان ذاكرة الريجسترز وهي أسرعهم.

عشان كدة الCPU دائماً مع البيانات التي يريدها بشكل متكرر بيخزنها بالرجستر، والأقل تكرارا بيخزنها بالكاش، والأقل بتتخزن في الرام، والأقل بتتخزن بالهاردسك.

لازم نعرف ان الرام والكاش والريجسترز كلهم temporary (مؤقت) لما بتطفي الجهاز كل شي بيروح وبتصفر اللي بيفضل الاشياء اللي بتتخزن في هاردسك وفلاش ميموري وتي دي روم وغيره.

موضوع ثاني وهو الـ GPU الـ Graphics Process Unit (وحدة معالجة الرسومات) الـ CPU كان اختصار Central Processing Unit وهي وحدة المعالجة المركزية لكن الـ GPU هو اختصار الـ Graphics Processing Unit وحدة معالجة الصور لان الصور والفيديوهات بدها سرعات عالية جدا لينعملها processing عشان كدة في شي بنسميه كرت الشاشة والصحيح GPU هو مش كرت الشاشة هو جزء من كرت الشاشة، كرت الشاشة فيه أشياء كثيرة تانية اللي بيهم الناس منه معالج للفيديوهات معالج للصور بيكون سرعته عالية عشان يساعد في عمليات processing.

المقال الثالث: تمثيل البيانات في الكمبيوتر النظام الثنائي