الكمبيوتر ومكوناته

يتضمن الكمبيوتر وكل مكوناته الأجزاء المادية المرتبطة بنظام الكمبيوتر، وتشمل هذه الأجزاء أساسًا مكونات وحدة المعالجة المركزية. لذلك، يجب أن يتعرف فنيو الكمبيوتر جيدًا على هذه المكونات الأساسية وكيفية التعامل مع كل جزء منها، بما في ذلك اللوحة الأم، ومصدر الطاقة، واللوحة المفاتيح، والماوس، والشاشة. في هذا المقال سوف نناقش التفاصيل المتعلقة بمكونات الكمبيوتر الأساسية، بالإضافة إلى خصائصه.

ما هو الكمبيوتر

الكمبيوتر جهاز إلكتروني يستقبل البيانات ويؤدي العمليات ويعرض النتائج، ويُخزن البيانات أو النتائج حسب الحاجة. وتتكون هذه الأجهزة من موارد الأجهزة والبرامج التي تعمل معًا لتقديم وظائف مختلفة للمستخدم. ويشمل الأجهزة المعالج وأجهزة الذاكرة والشاشة ولوحة المفاتيح والمكونات الأخرى، وتشتمل البرامج على مجموعة من الإرشادات التي يتوجب اتباعها لتعمل الموارد الأجهزة بشكل صحيح.

مكونات الكمبيوتر

هناك ثلاث مكونات أساسية للكمبيوتر:

• وحدة الإدخال.
• وحدة المعالجة المركزية (CPU).
• وحدة الإخراج.

1. وحدة الإدخال:

تتكون وحدة الإدخال من الأجهزة التي يتم ربطها بجهاز الكمبيوتر لمدخلات البيانات. وظيفتها تحويل هذه المدخلات من صيغتها الأولى إلى صيغة ثنائية يفهمها الكمبيوتر. ومن بين الأجهزة التي تستخدم عادةً في الإدخال: لوحة المفاتيح، الماوس، عصا التحكم، الماسح الضوئي، وغيرها.

تتكون الوحدة المدخلة بجهاز الكمبيوتر من توصيل أكثر من جهاز مدخل لها.

يقوم الشخص المستخدم بإدخال تعليمات ومعلومات باستخدام وسائل الإدخال مثل لوحة المفاتيح، الماوس وغيرها.

تستعمل وحدة الإدخال لتأمين البيانات للمعالجة الإضافية.

2. وحدة المعالجة المركزية:

عند إدخال المعلومات إلى الكمبيوتر من خلال جهاز الإدخال، ينطلق المعالج في معالجتها. تُعرف وحدة المعالجة المركزية بأنها عُقْل الكمبيوتر؛ لأنها تمثل وسط السيطرة على الكمبيوتر. يُستَلّ من الذاكرة التعليمات أوليًا، ثم يفسر المعالج مضمونها، ليُعْرِف بما يتعين القيام به. إذا لزم الأمر، تُستعمل البيانات من خلال جهاز الإدخال أو الذاكرة؛ حيث يُجري المعالج الحسابات المراد القيام بها، ثم يتمّ تخزين النتائج أو جعلها قابلةً للعرض من خلال جهاز الإخراج. تتكون وحدة المعالجة المركزية من (ثلاثة) أجزاء رئيسية، كلٌ منها موَكِّل بمهمة محدَّدة.

• وحدة المنطق الحسابي (ALU).
• وحدة التحكم (CU).
• سجلات الذاكرة.

أولًا: وحدة الحساب والمنطق (ALU):

تقوم وحدة الحساب الوطنية والمنطقية بمهام حسابية واتخاذ قرارات منطقية، كما يوضح اسمها. وتتضمن المهام الحسابية الجمع والطرح والضرب والقسمة، فيما تتضمن القرارات المنطقية مقارنة بين عنصرين من البيانات لمعرفة الأكبر أو الأصغر أو المتساوي بينهما.

وحدة المعالجة المركزية تتألف بشكل أساسي من الوحدة المنطقية الحسابية، التي تعد العنصر الأساسي في هذه الوحدة.

تُستخدم الدائرة الرقمية الحسابية والمنطقية في القيام بالعمليات الحسابية والمنطقية.

ثانيًا: وحدة التحكم:

تنسق وحدة التحكم وتتحكم في تدفق البيانات داخل وخارج وحدة المعالجة المركزية كما أنها تتحكم في جميع عمليات ALU وسجلات الذاكرة ووحدات الإدخال / الإخراج كما أنها مسؤولة عن تنفيذ جميع التعليمات المخزنة في البرنامَج. يرسل إشارات التحكم إلى أجهزة الإدخال / الإخراج بحيث تتم العملية المطلوبة بشكل صحيح بواسطة ALU والذاكرة.

وحدة التحكم هي إحدى مكونات وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر التي توجه تشغيل المعالج.

يوجه ذاكرة الكمبيوتر، والوحدة الحسابية، والمنطق، وأجهزة الإدخال والإخراج حول كيفية الاستجابة لتعليمات المعالج.

من أجل تنفيذ التعليمات، تتلقى مكونات الكمبيوتر إشارات من وحدة التحكم.

ويسمى أيضًا الجهاز العصبي المركزي أو دماغ الكمبيوتر.

ثالثًا: سجلات الذاكرة:

السجل هو المكون المؤقت في وحدة المعالجة المركزية، ويستعمل لتخزين البيانات التي يتلافى الكمبيوتر مباشرة. ويمكن أن تأتي هذه السجلات في أشكال مختلفة، مما يشمل ١٦ بت و ٣٢ بت و ٦٤ بت، على سبيل المثال. لكل سجل داخل وحدة المعالجة المركزية، وظيفة معينة، بما في ذلك تخزين البيانات، وتحمل التعليمات، وتخزين عناوين المواقع في الذاكرة، وغيرها من الأدوار المماثلة. يتّسع السجل لاستخدام المبرمج لغة التجميع لتخزين المعلمات والنتائج المؤقتة. والسجل الرئيس في وحدة المعالجة المركزية هو ACC، ويضم إحدى معلمات العمليات التي تنفذها وحدة الحساب المركزي.

يتم استخدام الذاكرة المرفقة بوحدة المعالجة المركزية من أجل حفظ البيانات والتعليمات، ويُطلق عليها الذاكرة الداخلية. تتم تقسيم الذاكرة الداخلية إلى مواقع تخزين مختلفة، حيث يُمكن لكل منها تخزين البيانات أو التعليمات، ولكل موقع ذاكرة حجم متماثل وله عنوان. باستخدام هذا العنوان، بإمكان الجهاز الكمبيوتري قراءة أي موقع ذاكرة بكل سهولة بدون الحاجة إلى البحث الشامل في الذاكرة أثناء تنفيذ البرنامَج. يتم نسخ البيانات المراد تنفيذها إلى الذاكرة الداخلية ويتم حفظها هناك حتى نهاية العملية. تُعرف هذه الذاكرة أيضًا باسم الذاكرة الأولية أو الذاكرة الرئيسة، وتُعرف أيضًا بذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وذلك حيث يتم الوصول إلى البيانات المخزنة فيها دون اعتبار لموقعها في الذاكرة.

وحدة التخزين الأساسية للكمبيوتر هي وحدة الذاكرة.

يخزن كل من البيانات والتعليمات.

تتم حفظ المعلومات والتعليمات بشكل دائم في هذه الوحدة لضمان توفُّرها في أي وقت.

3. وحدة الإخراج:

تتكون وحدة الإخراج من مجموعة أجهزة الإخراج التي يتم توصيلها بالكمبيوتر، وتعمل هذه الأجهزة على تحويل البيانات الثنائية التي تصدر من وحدة المعالجة المركزية إلى نظام يمكن فهمه من قبل الإنسان. ومن بين الأجهزة الشائعة في وحدة الإخراج: الشاشة والطابعة والرسام، إلخ.

يقوم جهاز الإخراج بطباعة أو عرض البيانات المعالجة بتنسيق بسيط وسهل الاستخدام.

يتم تشكيل وحدة الإخراج بتوصيل أدوات الإخراج المتوافقة مع الكمبيوتر.

تستقبل وحدة الإخراج المعلومات من وحدة المعالجة المركزية وتظهرها بصورة يمكن للمستخدم قراءتها.

خصائص الكمبيوتر

1. تتميز أجهزة الكمبيوتر بالسرعة، حيث يمكنها أداء الملايين من العمليات الحسابية في ثوانٍ معدودة، مما يجعل سرعتها في الحسابات لا تضاهى.

2. الدقة: بسبب استخدام برامج مبرمجة مسبقًا في أجهزة الكمبيوتر، فلا يفسد حدوث أخطاء بشرية.

3. يقوم الكمبيوتر بإجراء عمليات معقدة ومطولة بدقة عالية في الوقت نفسه، وهذا يعكس قدرته على الاجتهاد.

4. تم تصميم أجهزة الكمبيوتر لتكون شديدة الفائدة، و تستطيع القيام بعدة مهام في آن واحد.

5. يمكن لأجهزة الكمبيوتر أن تخزن كميات هائلة من البيانات والتعليمات في ذاكرتها، وهي قابلة للاسترجاع في أي وقت.

وفي النهاية نصل إلى خلاصة مقالتنا، حيث تم تعريفنا على الكمبيوتر ومكوناته ومهامها الأساسية، ويمكننا القول بأن التصميم يختلف بين أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة ولكن تظل المكونات الأساسية متماثلة، فبدونها لن يكون هناك وجود لتشغيل البرامج الأساسية التي تجعل الكمبيوتر فعال ومفيد للإنسان.