مكونات الحاسب الالي حسب بنية نيوفومان

كتابة: ايمان حسني آخر تحديث: 27 يناير 2023 , 04:45

من مكونات الحاسب الالي بنية نيو فيومان

وحدات الذاكرة الرئيسية .

من مكونات الحاسب الآلي حسب بنية نيوفومان وحدات الذاكرة الرئيسية، المسؤولة عن التعامل مع البيانات والتعليمات، فتؤدي أجهزة الحاسب مهام ثلاث رئيسية، هي حفظ البيانات، ومعالجة البيانات، واسترجاع البيانات، مما يساعد على تزويد الحاسب بأهم التعليمات، ليبدأ بتنفيذها وحفظها واسترجاعها، وذلك يتم عن طريق النظام الثنائي، ولهذا وضع نيومان أساس مكونات الحاسب في شكل وحدات منفردة، تلك الوحدات لها مهام متعددة.

فون نيومان وضع أساس معمارية الحاسب على شكل وحدات حسب

  • الذاكرة الرئيسية.
  • وحدات التخزين.
  • الأقراص الصلبة.
  • الأقراص الرقمية.

الذاكرة الرئيسية: هناك تعامل يحدث في بنية نيوفومان المختص بالذاكرة الرئيسية مع البيانات والتعليمات، وتتكون من قسمين، ذاكرة الوصول العشوائي، وذاكرة القراءة فقط (Read Only Memory Rom)، وهناك فروقات بين القسمين، فعند إعادة كتابة البيانات داخل الذاكرة يتم استخدامها لبدء التشغيل تحت مسمى البرامج الثابتة، أما عن ذاكرة الوصول العشوائي، فهي ذاكرة القراءة والكتابة وهي ذاكرة مؤقتة، ولذلك يحدث لها فقدان بيانات بمجرد انقطاع التيار الكهربي عنها.

وحدات التخزين: وحدات التخزين في الحاسب الآلي من الذاكرة الرئيسية المحدودة في الحجم، لذلك هي تحتاج إلى نوع آخر من أجهزة التخزين، وبذلك يساعدها في الاحتفاظ بالبيانات بأمان والتعليمات عندما يحدث إيقاف للحاسب الآلي، ومن تلك الأجهزة الأخرى، على سبيل المثال محرك الأقراص الصلبة (Hard disk drive HDD)، وأقراص الفيديو الرقمية (DVD)، ولذلك تلك الأجهزة هي أجهزة قراءة بيانات وكتابة بيانات، وحسب بنية فون نيومان تعتبر أجهزة التخزين الثانوية أجهزة إدخال وإخراج.

الأقراص الصلبة: توجد الأقراص الصلبة في الحاسبات وتحتوي عدداً من الصفائح المركبة، وكل صفيحة مركبة لها رأس قراءة وكتابة متصل بعمود يسمى عمود دوران، وصفائح الأقراص الصلبة، تصطف في مجموعة من المسارات، وتشكل اسطوانة ويتم تقسيم كل صفيحة لعدد من القطاعات، وهذا من أجل الوصول لبيانات على القرص الصلب الذي يحدد رقم الصفيحة ورقم المسار ورقم المقطع، ويتحرك القرص الصلب على ذراع ينتقل من مسار إلى آخر، ويحدد مساره تبعاً للمعلومات المتاحة التي يتم الوصول لها في مجموعة من البيانات، أما عن قراءة وكتابة بيانات القرص الصلب فتعتمد على عوامل تبين حسب كفاءة القرص الصلب، وقت البحث (Seek Time) والانتظار (Latency Time)،ووقت الوصول (Access Time) ومعدل النقل للمعلومات (Transfer Rate).

الأقراص الرقمية: الأقراص الرقمية وأقراص الفيديو تختلف عن الأٌقراص الصلبة بأنها تقرأ البيانات بصرياً، من قرص مصنوع من الألومنيوم والبلاستيك ويتم ذلك باستخدام شعاع الليزر، الذي يقوم بحفر سلسلة من النتوءات على طبقة من الألومنيوم، ليتم تمثيل البيانات وهي بيانات ثنائية، وعند القراءة يحفر شعاع الليزر سلسلة من التجاويف على طبقة من الألومنيوم، فترتد البيانات الثنائية عند القراءة ويرتد شعاع الليزر من النتوءات من طبقة الألومنيوم لا التجاويف، وهكذا يمكن قراءة السلاسل المتعلقة بالبيانات الثنائية في الحاسب الألي.[1]

العالم الذي قام بتصميم معمارية الحاسب الرئيسية هو فون نيومان

  • وحدة المعالجة المركزية (CPU).
  • وحدة الحساب والمنطق (ALU).
  • وحدة التحكم (CU).

فون نيومان نشر هندسة الحاسب الآلي عام 1945، وتحدث عن معمارية الحاسب الخاص به والتي تم تصميمها من وحدات تحكم ووحدة حساب ومنطق ووحدة الذاكرة والسجلات من مدخلات ومخرجات، واعتمدت بنية نيوفومان (Von Neumann) على مفهوم الكمبيوتر الذي يخزن البرامج، ويتم تخزين بيانات التعليمات وبيانات البرنامج من نفس الذاكرة، ولا يزال هذا التصميم مستخدمًا في أغلب أجهزة الكمبيوتر التي يتم انتاجها اليوم.

وحدة المعالجة المركزية (CPU): وحدة المعالجة المركزية سي بي يو (CPU)، وهي عبارة عن الدائرة الإلكترونية التي تنفذ التعليمات الخاصة ببرامج الكمبيوتر، ويتم الإشارة إليه بإسم المعالج.

وحدة الحساب والمنطق (ALU): وتسمح تلك الوحدة (ALU)، بإجراء العديد من العمليات الحسابية مثل الجمع والطرح والنسبة والتناسب.

وحدة التحكم (CU): تم تسمية وحدة التحكم بهذا الإسم، لأنها تعمل على تشغيل وحدة الكمبيوتر والذاكرة وأجهزة الإدخال أو الإخراج، وتخبرهم بكيفية الاستجابة لتلك التعليمات وتفسيرها، كما أن وحدات التحكم تختص بإشارات التوقيت ومكونات الكمبيوتر المختلفة.

وحدة الذاكرة (RAM): وهي ذاكرة الوصول العشوائي، والتي يشار لها بالذاكرة الرئيسية أو الأساسية وهي عكس القرص الصلب، فهي ذاكرة سريعة ويمكن أن يتم الوصول إليها عن طريق وحدة المعالجة المركزية، وذاكرة الوصول العشوائي هي ذاكرة يتم تقسيمها إلى أقسام متعددة، تسمح بتحميل البيانات من الحاسب الألي من القرص الصلب إلى الذاكرة المؤقتة وهي الأسرع، والتي يمكن الوصول لها بشكل مباشر لوحدة المعالجة المركية للعمل بشكل أفضل.[2]

نظام تشغيل الحاسب الآلي

  • إدارة الذاكرة.
  • إدارة العمليات.
  • إدارة أجهزة الإدخال والإخراج.
  • إدارة الملفات.

إدارة الذاكرة: نظام التشغيل في الحاسب الألي هو نواة البرامج التي تدير نظام التشغيل مثل الذاكرة ووحدات الإدخال والإخراج وهو نظام تشغيل يمنح الحاسب واجهة تفاعل، ويقوم بإدارة الذاكرة عن طريق تتبع مكان البرنامج داخل الذاكرة، وتحويل العناوين المنطقية إلى عناوين ذاكرة حقيقية، ويتعامل نظام التشغيل في الحاسب مع الذاكرة الرئيسية التي تكون مقسمة إلى أربع خانات ثنائية، تحتوي على بيانات وتعليمات، وتحتاج البرامج إلى عناوين منطقية.

إدارة العمليات: يحتاج نظام التشغيل بالحاسب إلى إدارة وحدة المعالجة المركزية بعمليات فردية، ومن الممكن لعملية واحدة فقط تنفيذ جزء من تعليمات الحاسب الآلي عن طريق وحدة المعالجة المركزية، التي تقوم باستخدام النظام لتنفيذ العمليات داخل المعالج وفق مراحل محددة، وهي جلب وتنفيذ التعليمات وفك وتشفير البيانات ثم حفظ البيانات في الذاكرة.

إدارة أجهزة الإدخال والإخراج: هناك مفتاح قياسي للوحة المفاتيح داخل الحاسب الألي، وشاشة للتواصل التي تساعد المستخدم ومن أجهزة الإخراج الشاشة والطابعة، وتعتبر أجهزة الإدخال والإخراج من أجهزة التخزين الثانوية لإدارة جميع الأجهزة في الحاسب الألي من خلال أنظمة التشغيل.

إدارة الملفات: تعتبر الأقراص الصلبة من عمليات تنظيم مخازن البيانات الثانوية، وهي إحدى مهام أنظمة التشغيل داخل الحاسب الآلي، ومن أهم مهامها حفظ البيانات عند فقدان الكهرباء، ويتم تنظيم المعلومات على القرص الصلب داخل الحاسب الألي في شكل ملفات وتلك الملفات لها تعريف هام، فالملف هو مجموعة من البيانات الهامة، التي ترتبط معاً وهي وحدة منظمة للقرص الصلب، بالإضافة إلى ذلك يعتبر نظام الملفات من الأنظمة المنطقية التي تمكن مستخدم الحاسب من إدارة المعلومات وتنظيمها داخل مجلدات.[1]

جون نيوفومان

الاسم الأصلي له يانوس نيومان، وهو من من مواليد 28 ديسمبر 1903م في بودابست بالمجر و توفي في 8 فبراير 1957م، ونيوفومان عالم رياضيات أمريكي هندس معمارية الحاسب، وهو من أبرز علماء الحاسب الآلي في القرن العشرين، وولقد أسس نيوفومان نظريات هامة لها علاقة بكل فروع الرياضيات، وساعدته موهبته في الرياضيات التطبيقية والاقتصاد ونظرية الكم وغيرها.

بدأ فون نيومان مسيرته المتعلقة بهندسة الحاسب الآلي متأثراً بديفيد هيلبرت وبرنامجه الخاص بتأسيس أسس بديهية للرياضيات، كما عرض فون نيومان ورقة بحثية عام 1923 م، ولذلك فون نيومان من العلماء الذين لهم دوراً كبيراً في إرساء قواعد النظريات الرياضية.[3]

إشترك
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى