السكشن الأول( مقدمة حاسبات)
أجيال الحاسب
كم عدد أجيال الحاسب؟
•خمس اجيال كالتالي :
•الجيل الاول.
•الجيل الثاني.
•الجيل الثالث.
•الجيل الرابع.
•الجيل الخامس.
الجيل الأول وأهم خصائصه
كانت أجهزة هذا الجيل في الفترة من 1950م إلى 1959م ، و استخدمت في صناعة الحاسب الصمامات الإلكترونية المفرغة و الأسطوانات الممغنطة.
•تعريف الصمامات الإلكترونية المفرغة Vacuum Tubes :
هي أنابيب زجاجية مفرغة ويمكنها أن توقف أو تمرر التيار الكهربائي دون الحاجة إلى محول ميكانيكي.
عيوب الصمامات الإلكترونية المفرغة:
1) كبيرة الحجم.
2) تستهلك مقداراً كبيراً من الطاقة الكهربائية.
3) سرعتها بطيئة جداً.
4) سهولة كسرها .
الجيل الثاني وأهم خصائصه
كانت أجهزة هذا الجيل من الفترة 1959م إلي 1964م. وذلك نتيجة التطور الذي أدى إلى صناعة الترانزستور (Transistor) الذي استخدم في صناعة الحاسب بدلاً من الصمامات الإلكترونية المفرغة.
تعريف الترانزستور:
هو وحدة صغيرة جداً تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها بمقدار يختلف باختلاف التيار الداخل لها أي أنها تسمح بالتحكم بشدة تيار كهربائي حسب شدة تيار كهربائي آخر.
كان لاستخدام الترانزستور العديد من المكاسب أهمها:
1. الترانزستور أصغر حجماً من الصمامات المفرغة بحيث يمكن تركيب مائتي ترانزستور في المساحة نفسها المخصصة لصمام مفرغ واحد.
2. يستهلك الترانزستور كمية حرارة أقل بكثير من الصمامات المفرغة.
3. الترانزستور أسرع كثيراً من الصمامات المفرغة.
4. ينبعث من الترانزستور كمية حرارة أقل بكثير من الصمامات المفرغة.
الجيل الثالث وأهم خصائصه
•كانت أجهزة هذا الجيل في الفترة من 1964م إلي 1972م. فقد حدث تطور إلكتروني آخر بصناعة الدوائر المتكاملة “IC”
*تعريف الدوائر المتكاملة :
عبارة عن مواد شبه موصلة نقية يتم إضافة شوائب إليها بطريقة معينة ودقيقة للغاية بحيث ينتج عن ذلك تكون مكثفات وترانزستورات ومقاومات وبقية عناصر الدوائر المتكاملة .
مميزات الدوائر المتكاملة :
1. وزنها خفيف .
2. ذات مساحة و حجم صغيرين .
3. قلة ثمنها .
عيوب الدوائر المتكاملة :
1. لا يمكن فصل مكوناتها عن بعضها بعد تصنيعها .
2. لا يمكن إصلاحها إذا تعطلت .
الجيل الرابع وأهم خصائصه
كانت اجهزة هذا الجيل في الفترة من 1971 وما بعدها وحدث تطور هائل حيث استخدمت الشرائح الرقيقة Chips
(المعالجات الدقيقة Microprocessor)
* تعريف المعالج الدقيق:
شريحة تحوي أكثر من ألف ترانزيستور في مساحة صغيرة جدا من السليكون بدون أسلاك تلحيم وبحجم صغير جدا مما أدى إلى زيادة كبيرة في سرعة نقل المعلومات و توفير أكبر في الطاقة الكهربائية.
* مميزات المعالجات الدقيقة :
•أدت إلى ظهور الميكروكمبيوترMicrocomputer.
•انخفضت تكلفة الإنتاج بشكل كبير.
الجيل الخامس وأهم خصائصه
•جيل قادم من الحاسبات الذكية.
•كفاءة أعلى (تمييز الأصوات – التعامل مع اللغات واللهجات لتنفيذ الأوامر وتحليلها).
•ظهرت في الجيل الرابع النقلة النوعية المتوقعة هي إنتاج حاسبات تعتمد على الضوء في نقل المعلومات.
أنظمة تشغيل الحاسبات الآلية
(Operating Systems)
ما هو نظام التشغيل؟!
هو عبارة عن مجموعة من البرمجيات الأساسية التي تقوم بإدارة جهاز الحاسب وتتحكم في كافة البرامج والتطبيقات.
ويتميز بما يلي:
lتيسر هذه البرمجيات على المستخدم الاستفادة من الأجهزة التي يتكون منها الحاسب والملحقات التابعة له.
lيعد نظام التشغيل أهم البرمجيات فهو عصب الحياة بالنسبة للحاسب.
lتختلف مهام نظم التشغيل باختلاف أحجام الحاسب.
مهام نظام التشغيل
l1- التحكم في مسار البيانات
l2- تحميل البرمجيات التطبيقية
l 3- التحكم في وحدة الذاكرة الرئيسة
l4- التحكم في وحدات الإدخال والإخراج
l5- اكتشاف الأعطال
كيف يعمل نظام التشغيل؟
lقراءة وتنفيذ التعليمات والأوامر من ذاكرة القراءة الثابتة ROM.
l فحص وحدات الحاسب للتأكد من سلامتها .
l تحميل نظام التشغيل من الأقراص اللينة أوالضوئية أو من القرص الصلب.
l استلام أوامر مستخدم الجهاز.
l تحميل البرمجيات التطبيقية وتنفيذ تعليماتها.
l العودة إلى نظام التشغيل وانتظار أوامر المستخدم وتكرار الخطوات السابقة بدءاً من الخطوة الرابعة.
أنواع نظم التشغيل
تنقسم نظم التشغيل من حيث قدرتها على تشغيل أكثر من برنامج لنفس المستخدم في نفس الوقت إلى قسمين:
*
أنظمة متعددة المهام Multi-Tasking
*
أنظمة وحيدة المهام Single-Tasking
كما تنقسم نظم التشغيل من حيث قدرتها على السماح لأكثر من مستخدم بتشغيل برامجها في نفس الوقت إلى قسمين:
*
.أنظمة متعددة المستخدمينMulti-user
*
أنظمة وحيدة المستخدم Single-user
1. نظام وحيد المستخدم وحيد المهام
single-user Single-tasking
وهو أقل الأنظمة قوة ويسمح لمستخدم واحد فقط بالعمل عليه، ولا يستطيع مستخدمه أن يشغل أكثر من برنامج في نفس الوقت. وهذا النظام مستخدم مع أجهزة الحاسب القديمة.
2. نظام متعدد المستخدم وحيد المهام
Multi-user Single-tasking
وهو شائع الاستخدام على أجهزة الحاسب الخادم حيث يسمح لعدد من المستخدمين بالعمل معاً ولكن يجري تشغيل برنامج واحد فقط لكل مستخدم.
3. نظام وحيد المستخدم متعدد المهام
Single-user Multi-tasking وهو النظام الشائع الاستخدام حالياً على أجهزة الحاسب الشخصي ومحطات العمل حيث يتيح للمستخدم الواحد القدرة على تنفيذ أكثر من برنامج في نفس الوقت.
4. نظام متعدد المستخدم متعدد المهام
Multi-user Multi-tasking
وهو أقوى الأنظمة وهو السائد على أجهزة الحاسب المركزية والمتوسطة. وقد بدأ زحف هذا النظام مؤخراً على أجهزة الحاسب الشخصي. وفي هذا النظام يقوم كل مستخدم بالتعامل مع الحاسب وكأن الحاسب يعمل له وحده، وذلك لما يتميز به من سرعات عالية في التشغيل وتنفيذ الأوامر. كما أن أي خطأ يرتكبه مستخدم ما لا يؤثر على باقي المستخدمين ولا يعطل أعمال الحاسب.
أمثلة لنظم التشغيل الشائعة
نظام التشغيل دوس (DOS)
üيطلق على نظام تشغيل الحاسب الشخصي.
üيعتبر من الأنظمة ذات أسلوب المواجهة الخطية.
üاختصار للعبارة (Disk Operating System) أي نظام تشغيل الأقراص.
ü من الأنظمة وحيدة المهام. وقد ظهر هذا النظام عام 1981م وأنتجته شركة IBM.
üنظام قوي جداً مكون من مجموعة من البرامج والأوامر يمكِّن المستخدم من عمل المطلوب.
نظام تشغيل النوافذ (Windows)
üأنتجته شركة مايكروسوفت
üيعتبر من أنظمة التشغيل ذات أسلوب المواجهة الرسمية حيث يتيح استخدام تقنية الفأرة والرموز الصورية.
üظهر من هذا النظام عدة إصدارات من أهمها:
lwindows 3.1 و windows 3.11
l windows 95
l windows 98
l windows Millennium
l windows XP
lلهذا النظام فوائد كثيرة منها:
•سهولة الاستخدام.
•إمكانية التشغيل المتعدد للبرامج والتطبيقات.
•إمكانية استخدام اللغة العربية ولغات أخرى كواجهة تطبيق لنظام التشغيل
.
•توجد العديد من البرامج الملحقة والتطبيقات المساندة لهذا النظام مثل برامج الصيانة، تفحص الأقراص، ... وغيرها واستخدامات أخرى للفأرة مثل تثبيت الإعدادات ونسخ وحذف الملفات ومجالات أخرى كثيرة.
•تمكن هذا النظام من تشغيل برامج الوسائط (Multimedia).
نظام تشغيل آبل ماكنتوش (Mac OS)
هو نظام تشغيل خاص بأجهزة آبل ماكنتوش ولا تعمل على أجهزة IBM. ويتميز هذا النظام عن نظام النوافذ بقدرته وكفاءته في التعامل مع الصور والرسوم.
*
نظام تشغيل يونكس (UNIX)
تم إنتاج هذا النظام في معامل الهاتف للشركة الأمريكية AT&T عام 1969م لاستخدامه في أجهزة الحاسب الخادم والتعامل مع الشبكات. ويتميز هذا النظام عن غيره بمزايا عديدة منها:
•يمكن استخدامه مع جميع أنواع الحاسبات الآلية.
•يعد نظام يونكس أول نظام يسمح إمكانية البرمجة المتعددة المهام.
•توفر نظام أمني لحماية المستندات لمنع الآخرين من الاطلاع عليها.
•هذا النظام قوي جداً في مجال الشبكات لأن معظم البرمجيات التي تتعامل مع الشبكات وتديرها تعتمد على هذا النظام مثل بروتوكول الاتصالات (TCP/IP).
أنظمة تشغيل الشبكات
أنظمة تشغيل الشبكات لا تختلف عن أنظمة التشغيل الأخرى إلا أنها مهيأة بحيث تسمح لأجهزة الحاسب المتصلة بالشبكة بتبادل المعلومات فيما بينها والاستفادة من الموارد المتوفرة مثل الطابعة أو الأقراص المدمجة، بالإضافة إلى أن لها قدرات أمنية لمنع التسلل أو العبث بالأجهزة ... وغيرها.
ü نظام النوافذ إن تي (windows NT) من إنتاج مايكروسوفت
ü windows 2000 و windows 2003
üنظام Net-ware من إنتاج شركة نوفل Novell
أجيال الحاسب
كم عدد أجيال الحاسب؟
•خمس اجيال كالتالي :
•الجيل الاول.
•الجيل الثاني.
•الجيل الثالث.
•الجيل الرابع.
•الجيل الخامس.
الجيل الأول وأهم خصائصه
كانت أجهزة هذا الجيل في الفترة من 1950م إلى 1959م ، و استخدمت في صناعة الحاسب الصمامات الإلكترونية المفرغة و الأسطوانات الممغنطة.
•تعريف الصمامات الإلكترونية المفرغة Vacuum Tubes :
هي أنابيب زجاجية مفرغة ويمكنها أن توقف أو تمرر التيار الكهربائي دون الحاجة إلى محول ميكانيكي.
عيوب الصمامات الإلكترونية المفرغة:
1) كبيرة الحجم.
2) تستهلك مقداراً كبيراً من الطاقة الكهربائية.
3) سرعتها بطيئة جداً.
4) سهولة كسرها .
الجيل الثاني وأهم خصائصه
كانت أجهزة هذا الجيل من الفترة 1959م إلي 1964م. وذلك نتيجة التطور الذي أدى إلى صناعة الترانزستور (Transistor) الذي استخدم في صناعة الحاسب بدلاً من الصمامات الإلكترونية المفرغة.
تعريف الترانزستور:
هو وحدة صغيرة جداً تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها بمقدار يختلف باختلاف التيار الداخل لها أي أنها تسمح بالتحكم بشدة تيار كهربائي حسب شدة تيار كهربائي آخر.
كان لاستخدام الترانزستور العديد من المكاسب أهمها:
1. الترانزستور أصغر حجماً من الصمامات المفرغة بحيث يمكن تركيب مائتي ترانزستور في المساحة نفسها المخصصة لصمام مفرغ واحد.
2. يستهلك الترانزستور كمية حرارة أقل بكثير من الصمامات المفرغة.
3. الترانزستور أسرع كثيراً من الصمامات المفرغة.
4. ينبعث من الترانزستور كمية حرارة أقل بكثير من الصمامات المفرغة.
الجيل الثالث وأهم خصائصه
•كانت أجهزة هذا الجيل في الفترة من 1964م إلي 1972م. فقد حدث تطور إلكتروني آخر بصناعة الدوائر المتكاملة “IC”
*تعريف الدوائر المتكاملة :
عبارة عن مواد شبه موصلة نقية يتم إضافة شوائب إليها بطريقة معينة ودقيقة للغاية بحيث ينتج عن ذلك تكون مكثفات وترانزستورات ومقاومات وبقية عناصر الدوائر المتكاملة .
مميزات الدوائر المتكاملة :
1. وزنها خفيف .
2. ذات مساحة و حجم صغيرين .
3. قلة ثمنها .
عيوب الدوائر المتكاملة :
1. لا يمكن فصل مكوناتها عن بعضها بعد تصنيعها .
2. لا يمكن إصلاحها إذا تعطلت .
الجيل الرابع وأهم خصائصه
كانت اجهزة هذا الجيل في الفترة من 1971 وما بعدها وحدث تطور هائل حيث استخدمت الشرائح الرقيقة Chips
(المعالجات الدقيقة Microprocessor)
* تعريف المعالج الدقيق:
شريحة تحوي أكثر من ألف ترانزيستور في مساحة صغيرة جدا من السليكون بدون أسلاك تلحيم وبحجم صغير جدا مما أدى إلى زيادة كبيرة في سرعة نقل المعلومات و توفير أكبر في الطاقة الكهربائية.
* مميزات المعالجات الدقيقة :
•أدت إلى ظهور الميكروكمبيوترMicrocomputer.
•انخفضت تكلفة الإنتاج بشكل كبير.
الجيل الخامس وأهم خصائصه
•جيل قادم من الحاسبات الذكية.
•كفاءة أعلى (تمييز الأصوات – التعامل مع اللغات واللهجات لتنفيذ الأوامر وتحليلها).
•ظهرت في الجيل الرابع النقلة النوعية المتوقعة هي إنتاج حاسبات تعتمد على الضوء في نقل المعلومات.
أنظمة تشغيل الحاسبات الآلية
(Operating Systems)
ما هو نظام التشغيل؟!
هو عبارة عن مجموعة من البرمجيات الأساسية التي تقوم بإدارة جهاز الحاسب وتتحكم في كافة البرامج والتطبيقات.
ويتميز بما يلي:
lتيسر هذه البرمجيات على المستخدم الاستفادة من الأجهزة التي يتكون منها الحاسب والملحقات التابعة له.
lيعد نظام التشغيل أهم البرمجيات فهو عصب الحياة بالنسبة للحاسب.
lتختلف مهام نظم التشغيل باختلاف أحجام الحاسب.
مهام نظام التشغيل
l1- التحكم في مسار البيانات
l2- تحميل البرمجيات التطبيقية
l 3- التحكم في وحدة الذاكرة الرئيسة
l4- التحكم في وحدات الإدخال والإخراج
l5- اكتشاف الأعطال
كيف يعمل نظام التشغيل؟
lقراءة وتنفيذ التعليمات والأوامر من ذاكرة القراءة الثابتة ROM.
l فحص وحدات الحاسب للتأكد من سلامتها .
l تحميل نظام التشغيل من الأقراص اللينة أوالضوئية أو من القرص الصلب.
l استلام أوامر مستخدم الجهاز.
l تحميل البرمجيات التطبيقية وتنفيذ تعليماتها.
l العودة إلى نظام التشغيل وانتظار أوامر المستخدم وتكرار الخطوات السابقة بدءاً من الخطوة الرابعة.
أنواع نظم التشغيل
تنقسم نظم التشغيل من حيث قدرتها على تشغيل أكثر من برنامج لنفس المستخدم في نفس الوقت إلى قسمين:
*
أنظمة متعددة المهام Multi-Tasking
*
أنظمة وحيدة المهام Single-Tasking
كما تنقسم نظم التشغيل من حيث قدرتها على السماح لأكثر من مستخدم بتشغيل برامجها في نفس الوقت إلى قسمين:
*
.أنظمة متعددة المستخدمينMulti-user
*
أنظمة وحيدة المستخدم Single-user
1. نظام وحيد المستخدم وحيد المهام
single-user Single-tasking
وهو أقل الأنظمة قوة ويسمح لمستخدم واحد فقط بالعمل عليه، ولا يستطيع مستخدمه أن يشغل أكثر من برنامج في نفس الوقت. وهذا النظام مستخدم مع أجهزة الحاسب القديمة.
2. نظام متعدد المستخدم وحيد المهام
Multi-user Single-tasking
وهو شائع الاستخدام على أجهزة الحاسب الخادم حيث يسمح لعدد من المستخدمين بالعمل معاً ولكن يجري تشغيل برنامج واحد فقط لكل مستخدم.
3. نظام وحيد المستخدم متعدد المهام
Single-user Multi-tasking وهو النظام الشائع الاستخدام حالياً على أجهزة الحاسب الشخصي ومحطات العمل حيث يتيح للمستخدم الواحد القدرة على تنفيذ أكثر من برنامج في نفس الوقت.
4. نظام متعدد المستخدم متعدد المهام
Multi-user Multi-tasking
وهو أقوى الأنظمة وهو السائد على أجهزة الحاسب المركزية والمتوسطة. وقد بدأ زحف هذا النظام مؤخراً على أجهزة الحاسب الشخصي. وفي هذا النظام يقوم كل مستخدم بالتعامل مع الحاسب وكأن الحاسب يعمل له وحده، وذلك لما يتميز به من سرعات عالية في التشغيل وتنفيذ الأوامر. كما أن أي خطأ يرتكبه مستخدم ما لا يؤثر على باقي المستخدمين ولا يعطل أعمال الحاسب.
أمثلة لنظم التشغيل الشائعة
نظام التشغيل دوس (DOS)
üيطلق على نظام تشغيل الحاسب الشخصي.
üيعتبر من الأنظمة ذات أسلوب المواجهة الخطية.
üاختصار للعبارة (Disk Operating System) أي نظام تشغيل الأقراص.
ü من الأنظمة وحيدة المهام. وقد ظهر هذا النظام عام 1981م وأنتجته شركة IBM.
üنظام قوي جداً مكون من مجموعة من البرامج والأوامر يمكِّن المستخدم من عمل المطلوب.
نظام تشغيل النوافذ (Windows)
üأنتجته شركة مايكروسوفت
üيعتبر من أنظمة التشغيل ذات أسلوب المواجهة الرسمية حيث يتيح استخدام تقنية الفأرة والرموز الصورية.
üظهر من هذا النظام عدة إصدارات من أهمها:
lwindows 3.1 و windows 3.11
l windows 95
l windows 98
l windows Millennium
l windows XP
lلهذا النظام فوائد كثيرة منها:
•سهولة الاستخدام.
•إمكانية التشغيل المتعدد للبرامج والتطبيقات.
•إمكانية استخدام اللغة العربية ولغات أخرى كواجهة تطبيق لنظام التشغيل
.
•توجد العديد من البرامج الملحقة والتطبيقات المساندة لهذا النظام مثل برامج الصيانة، تفحص الأقراص، ... وغيرها واستخدامات أخرى للفأرة مثل تثبيت الإعدادات ونسخ وحذف الملفات ومجالات أخرى كثيرة.
•تمكن هذا النظام من تشغيل برامج الوسائط (Multimedia).
نظام تشغيل آبل ماكنتوش (Mac OS)
هو نظام تشغيل خاص بأجهزة آبل ماكنتوش ولا تعمل على أجهزة IBM. ويتميز هذا النظام عن نظام النوافذ بقدرته وكفاءته في التعامل مع الصور والرسوم.
*
نظام تشغيل يونكس (UNIX)
تم إنتاج هذا النظام في معامل الهاتف للشركة الأمريكية AT&T عام 1969م لاستخدامه في أجهزة الحاسب الخادم والتعامل مع الشبكات. ويتميز هذا النظام عن غيره بمزايا عديدة منها:
•يمكن استخدامه مع جميع أنواع الحاسبات الآلية.
•يعد نظام يونكس أول نظام يسمح إمكانية البرمجة المتعددة المهام.
•توفر نظام أمني لحماية المستندات لمنع الآخرين من الاطلاع عليها.
•هذا النظام قوي جداً في مجال الشبكات لأن معظم البرمجيات التي تتعامل مع الشبكات وتديرها تعتمد على هذا النظام مثل بروتوكول الاتصالات (TCP/IP).
أنظمة تشغيل الشبكات
أنظمة تشغيل الشبكات لا تختلف عن أنظمة التشغيل الأخرى إلا أنها مهيأة بحيث تسمح لأجهزة الحاسب المتصلة بالشبكة بتبادل المعلومات فيما بينها والاستفادة من الموارد المتوفرة مثل الطابعة أو الأقراص المدمجة، بالإضافة إلى أن لها قدرات أمنية لمنع التسلل أو العبث بالأجهزة ... وغيرها.
ü نظام النوافذ إن تي (windows NT) من إنتاج مايكروسوفت
ü windows 2000 و windows 2003
üنظام Net-ware من إنتاج شركة نوفل Novell
