المكونات المادية للحاسب الآلي – وحدة النظام Unit System

المكونات المادية للحاسب الآلي – وحدة النظام Unit System وحدة المعالجة المركزية CPU هي بمثابة عقل الكمبيوتر الذي يمكنه من اجراء كافة الاعمال التي تطلب منه ولولاها لأصبح الكمبيوتر بدون فائدة او بالاحري لم يكن هناك شئ اسمه حاسوب

المكونات المادية للحاسب الآلي وهي المكونات الفعلية التي يمكن مشاهدتها ولمسها ويشتمل ذلك على وحدة وكل شئ متصل بها مثل الشاشة ، لوحة المفاتيح ، الفأرة وتنقسم المكونات المادية إلي 4 أقسام وهي : 

1. وحدات الإدخال Input Units
2. وحدات الإخراج Output Units
3. وحدات التخزين Storage Units
4. وحدة النظام Unit system

سنتحدث اليوم عن رابعا وحدة النظام Unit System

رابعا وحدة النظام Unit System

وحدة المعالجة المركزية CPU هي بمثابة عقل الكمبيوتر الذي يمكنه من اجراء كافة الاعمال التي تطلب منه ولولاها لأصبح الكمبيوتر بدون فائدة او بالاحري لم يكن هناك شئ اسمه حاسوب ، فوحدة المعالجة المركزية تقوم بكافة عمليات المعالجة التي يوكل إلي الكمبيوتر إنجازها .

وكما ذكرنا سابقا أن الكمبيوتر قادر على معالجة أي شئ حيث يستمد هذه الميزة من وحدة المعالجة المركزية التي يعتمد عليها الكمبيوتر ومن خلال النظام يتم الاتي :

1- القيام بجميع عمليات المعالجة مثل معالجة البيانات 

2- التنسيق بين جميع عناصر نظام الحاسب المختلفة وتنظيم عمل كل منها

3- توصيل وحدات الادخال Input Units ووحدات الاخراج Output Units بها والتعامل معها

4- تركيب جميع الكروت ومشغلات الأقراص المستخدمة بها

5- تطوير الحاسب الآلي عند الحاجة

والان نستعرض بعض عناصر وحدة المعالجة المركزية CPU كما يلي :

الصندوق الخارجي  Case:

وهو صندوق معدني فارغ من الداخل ويمثل الإطار الخارجي لحفظ مكونات  الحاسوب  الداخلية حيث يوضع بداخله المكونات الدقيقة ، ومن هنا يمكن تشبيهها بالحافظة حيث تحفظ المكونات من التعرض للتلف نتيجة للعديد من العوامل الخارجية مثل سوء التناول أو اللمس أو الأتربة أو تأثيرات المجالات المغناطيسية ، وأحيانا يتم إضافة مراوح للتهوية لتقليل مخاطر تلف المكونات المادية للحاسب الآلي عن طريق زيادة درجة الحرارة الناتجة عن التشغيل

وحدة الطاقة Power Supply

هي الوحدة الخاصة بإمداد التيار الكهربي اللازم لمكونات  الحاسوب  بالجهد والتيار الكهربائي المطلوبين كل حسب حاجته .

اللوحة الأم Motherboard

تعتبر اللوحة الام أهم عنصر من عناصر وحدة النظام لأنها تضم على سطحها جميع المكونات الداخلية للحاسب الآلي ومن هنا سميت باللوحة الأم ، وكذلك تمثل اللوحة الأم للحاسب مركز التجميع والربط لجميع المكونات الداخلية إلي جانب وجود العديد من المسارات والتي تربط بين هذه المكونات المختلفة وتسهل عملية نقل الأوامر والمعلومات فيما بينها ، وتتمثل أهمية اللوحة الأم فيما يلي :

(أ) تتحكم في تحديد مدي قابلية الجهاز للترقية Upgrade لزيادة سرعته وقدرته مثل (تطوير المعالج ، ونوعية وحجم الذاكرة العشوائية ، عدد فتحات التوسعة )

(ب) تحدد اللوحة الأم نوعية الأجهزة الملحقة بالجهاز والتي تستطيع توصيلها من خلال الكروت المناسبة

(ج) نوع اللوحة الأم يحدد الكثير من مميزات الحاسب بشكل عام مثل سرعة الناقل المحلي وسرعة الذاكرة العشوائية ومميزات اخري

د الجهاز المزود بلوحة أم جيدة يكون أسرع من الجهاز المزود بلوحة أو رديئة حتي لو كانت المكونات الاخري متماثلة (المعالج – الذاكرة – الكروت - وغيرهم)

المعالج الدقيق Microprocessor

المعالج هو الجزء االمسئول عن القيام بالعمليات الحسابية والمنطقية إلي جانب التحكم في جميع أجزاء الحاسب الاخري ولذلك يسمي أحيانا بوحدة المعالج المركزية CPU وهي اختصار لـ Central Processing Unit

يقوم المعالج باستقبال البيانات من وحدات الادخال المختلفة ومعالجتها ثم إرسال النتائج إلي وحدات الاخراج المختلفة حسب أوامر المستخدم وتخزينها بصفة مؤقتة بالذاكرة لحين التصرف فيها ، ويمكن القول بأن كل ما تفعله أثناء عملك على الحاسب يقوم به المعالج بشكل كلي أو جزئي .

وتتمثل أهمية المعالج في أنه المحدد لمدي تطور الجهاز وليس من خلال أي مكون اخر فقد نقول :

هذا الجهاز PIII أي Pentium III وسرعته 900MHz

ما هو المعالج ؟ وما المقصود بسرعته ؟

المعالج :

هو عبارة عن شريحة مربعة الشكل تحوي الملايين من الدوائر الالكترونية والتي تقوم بدورها بجميع العمليات الحسابية والمنطقية ، والتطوير المستمر في المعالج يتمثل في محاولة زيادة عدد الدوائر الالكترونية مع ثبات حجم الشريحة كلما أمكن وهو ما يتمثل في الأجيال المختلفة للمعالج .

سرعة المعالج :

فهي عبارة عن عدد يقاس بوحدة تسمي الميجاهيرتز MHz وهي للتبسيط تساوي تقريبا مليون عملية في الثانية ، وجدير بالذكر أن أول معالج انتشر تجاريا في بداية الثمانينات كان بسرعة تعادل 404 ميجاهيرتز

أما الان ومع التطور السريع والمستمر فإن سرعة المعالج تعدت حاجز 3 جيجا هيرتز ما يعادل 3000 ميجاهيرتز تقريبا (ومازال هناك المزيد من التطور – ربما يكون أكثر أجزاء الحاسب سرعة في التطور هي المعالج – وحاليا تعتبر معالجات Pentium IV هي الأكثر مبيعا اليوم في أسواق المعالجات .

ويمكن لجهاز الحاسب أن يحوي أكثر من معالج واحد في نفس الوقت وهو ما يسمح بعمليات المعالجة المتزامنة .

الذاكرة :

كلمة الذاكرة تشمل تحتها الذاكرة الدائمة ROM والذاكرة العشوائية RAM ووسائط التخزين والتي يطلق عليها الذاكرة الثانوية (القرص الصلب والقرص المرن والقرص المدمج ..) ونعلم أن هناك وحدات لقياس سعة الذاكرة وهي ايضا المستخدمة لقياس سعة وسائط التخزين ، ومن وحدات قياس السعة التخزينية ما يلي :

البت

البايت = 8 بت

الكيلوبايت = 1024 بايت

الميجابايت = 1024 كيلوبايت

الجيجابايت = 1024 ميجابايت

التيرابايت = 1024 جيجابايت

يقاس حجم الذاكرة بالبايت (8 بت) أو الكيلوبايت أو مضاعفاتها (بالضرب في 1024)

والبايت عبارة عن مجموعة من الأرقام الثنائية (8 أرقام ) تستخدم كوحدة لتشفير الرمز المفرد

وتنقسم ذاكرة الحاسب إلي 3 أنواع رئيسية هي : ROM و RAM و Cache

الذاكرة الدائمة ROM

ROM وهي اختصار لـ Read Only Memory الذاكرة الدائمة هي عبارة عن شريحة صغيرة مثبتة على اللوحة الأم وتحتفظ بالمعلومات الخاصة بمواصفات الجهاز وبعض البرامج المفيدة الاخري مثل البرامج الخاصة بتحميل الجهاز وتسهيل عمليات الادخال والاخراج ولهذا تسمي هذه الذاكرة بذاكرة الجهاز وهي ذاكرة لا تتأثر محتوياتها بوجود التيار الكهربي من عدمه وبياناتها ثابتة طوال الوقت ولذلك سميت بالذاكرة الدائمة

الذاكرة العشوائية RAM

RAM وهي اختصار لـ Random Access Memory يطلق على الذاكرة العشوائية اسم RAM أي ذاكرة الوصول العشوائي وتفيد في سرعة معالجة البيانات فمثلا إذا أراد المعالج معالجة بعض البيانات فإنه لا بد من تخزين هذه البيانات في وسط تخزين سريع جدا لحين الانتهاء من معالجتها ومن ثم يتم تخزينها في الذاكرة الدائمة كالقرص الصلب ، إلا أنها تفقد البيانات المسجلة عليها بمجرد انقطاع مصدر التيار الكهربائي

من الملاحظ أن البرامج والبيانات تزداد حجما عاما بعد اخر لذلك أصبح الطلب يزداد على أحجام أكبر من الذاكرة، ولعل ما دفع إلي ذلك هو ظهور أنظمة التشغيل الرسومية مثل ويندوز التي تتطلب كمية كبيرة من الذاكرة

وتعتبر الذاكرة العشوائية من العوامل الهامة المحددة لكفاءة الجهاز ، ويمكن القول بصفة عامة أنه كلما زاد حجم الذاكرة العشوائية بالجهاز كلما تحسن أداءه بشكل ملحوظ مع ثبات العوامل الاخري (اللوحة الأم ، المعالج ، .....)

الذاكرة المخبئة Cache Memory

هي ذاكرة صغيرة تشبه الذاكرة العشوائية إلا أنها أسرع منها عدة مرات وأصغر حجما وتكون مدمجة على شريحة المعالج ، أثناء عمل المعالج يقوم بقراءة وكتابة البيانات والتعليمات من وإلي الذاكرة العشوائية بصفة متكررة ، المشكلة أن الذاكرة العشوائية تعتبر بطيئة قياسا بسرعة المعالج والتعامل معها مباشرة يبطئ الأداء ، ولتحسين الأداء توضع ذاكرة الكاش Cache Memory تقنيا بين المعالج والذاكرة العشوائية

وبصفة عامة فإن تأثير زيادة سعة ذاكرة الكاش يؤثر إيجابا على سرعة أداء  الحاسوب  على حساب زيادة تكلفته

شاهد ايضا : ما هي العوامل المؤثرة على أداء وسرعة الحاسب الآلي؟

القرص الثابت الصلب :

وهو عبارة عن أقراص معدنية مطلية بمادة ممغنطة موضوعة داخل علبة محكمة الإغلاق ومفرغة من الهواء إذ تخزن المعلومات فيه بشكل دائم مع إمكانية حذفها أو إعادة تخزينها فيه .

ويعتبر القرص الصلب مخزن المعلومات الرئيسي في  الحاسوب  ، وتصل سعة القرص الصلب لعدة تيرابايت في الوقت الحاضر.

ناقل البيانات Data Bus

عبارة عن الكابلات الخاصة التي تستخدم في توصيل أجزاء الحاسب الخاصة بالبيانات ومن أشهرها : ناقل بيانات المعالج لنقل البيانات من وإلي المعالج ويكون معدل النقل به عالي جدا – ناقل بيانات الذاكرة لنقل البيانات بين المعالج والذاكرة الرئيسية – ناقل المخرجات لاتصال الحاسب بالأطراف التي تم توصيلها بالحاسب مثل القرص الصلب ومشغلات الأقراص وغيرها .

كروت الأجهزة المادية  Hardware Cards

مثل كروت الصوت والشاشة والفاكس والمودم وغيرهم

منافذ التوسعة Extension Slots

منافذ التوسعة عبارة عن شقوق أو فتحات فارغة  توجد في اللوحة الأم وتستخدم في إضافة أجزاء مادية للجهاز تسمي الكروت والتي تسمح بتوصيل مكونات مادية جديدة للجهاز .

وتوجد أنواع مختلفة من فتحات المنافذ هي :

منافذ التوصيل Ports

تعتبر المنافذ هي الواجهة التي يطل منها الحاسب على العالم الخارجي وبالتالي فهي تعتبر وسيلة التواصل الوحيدة والمستخدمة في عمليات الإدخال والإخراج ، وكلما زادت هذه المنافذ كلما أمكن توصيل وحدات طرفية أكثر بالجهاز وأضافت من إمكانيات الجهاز ، ومن أمثلة منافذ التوصيل :

أ- المنافذ المتوالية Port Serial

تعتبر منافذ (PS/2) منافذ متوالية وهي عبارة عن منفذان مخصصان لتوصيل الفأرة ولوحة المفاتيح وهما متشابهان من حيث الشكل إلا أنهما مختلفان من حيث اللون ، اللون الأول أخضر وهو مخصص للفأرة واللون الآخر بنفسجي وهو مخصص للوحة المفاتيح

ب- منافذ USB

USB وهي اختصار لـ Universal Serial Ports تسمي بالمنفذ التسلسلي العام وهي من المنافذ الحديثة والتي سمحت بتوصيل أكثر من وحدة مادية بالجهاز (وحدات ادخال – وحدات اخراج – وسائط تخزين ) في نفس المنفذ ، ويتميز بسرعاته العالية في نقل البيانات.