الوحدة 2: مكونات الحاسوب – العتاد الصلب والبرمجيات

1. مكونات الحاسوب الأساسية

يتكون الحاسوب من قسمين رئيسيين يعملان معًا بتناغم لتحقيق وظائفه:

• العتاد الصلب (Hardware): يُشير إلى جميع المكونات المادية الملموسة في الحاسوب والتي يمكنك رؤيتها ولمسها. هو الجانب الفيزيائي للجهاز.
• البرمجيات (Software): هي مجموعة من التعليمات والأوامر غير الملموسة التي تُخبر العتاد الصلب بما يجب عليه فعله. هي الروح التي تُحيي الجهاز.

2. وحدات الإدخال (Input Devices) ⌨️

تُستخدم وحدات الإدخال لإدخال البيانات والأوامر إلى الحاسوب ليتمكن من معالجتها.

لوحة المفاتيح (Keyboard)

الجهاز الأساسي لإدخال النصوص والأرقام والأوامر.

الفأرة (Mouse)

تُستخدم للتنقل والنقر والسحب داخل الواجهة الرسومية.

الماسح الضوئي (Scanner)

لتحويل المستندات والصور الورقية إلى صيغة رقمية.

الكاميرا الرقمية (Digital Camera)

لالتقاط الصور ومقاطع الفيديو وإدخالها للحاسوب.

شاشة اللمس (Touchscreen)

تُستخدم للإدخال المباشر باللمس في الهواتف والأجهزة اللوحية وبعض الشاشات.

3. وحدات الإخراج (Output Devices) 🖨️

تُستخدم وحدات الإخراج لعرض النتائج أو إخراج البيانات المعالجة من الحاسوب للمستخدم.

الشاشة (Monitor)

الجهاز الأساسي لعرض المعلومات المرئية (نصوص، صور، فيديو).

الطابعة (Printer)

لتحويل المستندات الرقمية إلى نسخ ورقية.

السماعات (Speakers)

لإخراج الصوت من الحاسوب.

البروجكتور (Projector)

لعرض الصور والفيديو على شاشات كبيرة أو جدران.

4. وحدات المعالجة (CPU والذاكرة) 🧠

تُعتبر هذه الوحدات قلب الحاسوب، حيث تتم فيها العمليات الحسابية والمنطقية وتخزين البيانات المؤقت.

• المعالج (CPU - Central Processing Unit):

  يُعرف بـ "عقل الحاسوب" أو "المعالج المركزي". هو المكون المسؤول عن تنفيذ التعليمات البرمجية، إجراء العمليات الحسابية والمنطقية، والتحكم في تدفق البيانات بين جميع مكونات الحاسوب الأخرى. كلما كان المعالج أسرع وأقوى، كان أداء الحاسوب أفضل في تنفيذ المهام المعقدة وتشغيل التطبيقات الثقيلة.

• الذاكرة الرئيسية (RAM - Random Access Memory):

  هي ذاكرة وصول عشوائي مؤقتة وسريعة جدًا تُستخدم لتخزين البيانات والتعليمات التي يستخدمها المعالج حاليًا. عندما تقوم بفتح برنامج أو ملف، يتم تحميل جزء منه إلى الـ RAM لسرعة الوصول إليه. تُفقد جميع محتوياتها عند إيقاف تشغيل الحاسوب أو انقطاع التيار الكهربائي، لذا تُعتبر ذاكرة متطايرة (Volatile Memory). كلما زادت سعة الـ RAM، زادت قدرة الحاسوب على التعامل مع مهام متعددة في نفس الوقت بسلاسة.

5. وحدات التخزين 💾

تُستخدم وحدات التخزين لحفظ البيانات والمعلومات بشكل دائم، بحيث لا تُفقد عند إيقاف تشغيل الحاسوب.

• القرص الصلب (Hard Disk Drive - HDD):

  هو وسيط التخزين الرئيسي في معظم الحواسيب القديمة والحديثة. يقوم بتخزين البيانات باستخدام أقراص مغناطيسية دوارة. يتميز بسعة تخزينية كبيرة وتكلفة منخفضة نسبيًا، ولكنه أبطأ وأكثر عرضة للتلف الميكانيكي.

• محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة (Solid State Drive - SSD):

  بديل أحدث وأسرع للقرص الصلب. يستخدم ذاكرة فلاش لتخزين البيانات، مما يجعله أسرع بكثير في القراءة والكتابة، وأكثر متانة ومقاومة للصدمات لأنه لا يحتوي على أجزاء متحركة.

• الأقراص المدمجة (CD/DVD/Blu-ray):

  وسائط تخزين بصرية تُستخدم لتخزين البيانات، الأفلام، والموسيقى. تُقرأ بواسطة محركات الأقراص الضوئية.

• ذاكرة USB (USB Flash Drive / Thumb Drive):

  جهاز تخزين صغير ومحمول يعتمد على ذاكرة الفلاش، يُستخدم لنقل وتخزين البيانات بسهولة بين الأجهزة المختلفة.

• التخزين السحابي (Cloud Storage):

  نموذج لتخزين البيانات على خوادم بعيدة تُدار بواسطة مزود خدمة سحابية (مثل Google Drive, Dropbox, OneDrive). يتيح هذا الوصول إلى البيانات من أي جهاز متصل بالإنترنت وفي أي مكان.

6. البرمجيات (Software) 💻

البرمجيات هي الروح التي تُحيي العتاد الصلب وتجعله يؤدي وظائفه. بدون البرمجيات، الحاسوب مجرد آلة صماء. تنقسم البرمجيات بشكل عام إلى نوعين رئيسيين:

برامج النظام (System Software)

هي البرامج المسؤولة عن إدارة وتشغيل مكونات الحاسوب المادية والبرمجية الأخرى. تُعد أساس عمل الحاسوب.

• نظام التشغيل (Operating System - OS):

  هو أهم برنامج نظام. يعمل كوسيط بين المستخدم والعتاد الصلب، ويدير جميع موارد الحاسوب (مثل المعالج، الذاكرة، وحدات الإدخال/الإخراج، الملفات). يوفر نظام التشغيل واجهة للمستخدم للتفاعل مع الحاسوب (مثل سطح المكتب والأيقونات).

  • أمثلة: Microsoft Windows (Windows 10, Windows 11), Apple macOS, Linux (Ubuntu, Fedora), Android (للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية), Apple iOS (لأجهزة iPhone و iPad).

• برامج تشغيل الأجهزة (Device Drivers):

  برامج صغيرة تُمكن نظام التشغيل من التواصل والتحكم في قطعة معينة من العتاد الصلب (مثل الطابعة، بطاقة الرسوميات).

البرامج التطبيقية (Application Software)

هي البرامج التي تُصمم لأداء مهام محددة ومباشرة للمستخدم، وتعتمد في عملها على نظام التشغيل.

• أمثلة شائعة:
  • برامج معالجة النصوص: مثل Microsoft Word، Google Docs (لإنشاء وتحرير المستندات النصية).
  • برامج الجداول الإلكترونية: مثل Microsoft Excel، Google Sheets (لإجراء العمليات الحسابية، تحليل البيانات، وإنشاء الرسوم البيانية).
  • برامج العروض التقديمية: مثل Microsoft PowerPoint، Google Slides (لتصميم وتقديم العروض المرئية).
  • متصفحات الويب: مثل Google Chrome, Mozilla Firefox, Microsoft Edge (للوصول إلى الإنترنت وتصفح المواقع).
  • برامج تحرير الصور والفيديو: مثل Adobe Photoshop, DaVinci Resolve.
  • برامج الألعاب: مثل Fortnite, Minecraft.
  • برامج التواصل الاجتماعي: مثل WhatsApp, Telegram.

7. العلاقة بين العتاد الصلب والبرمجيات 🔄

لا يمكن للعتاد الصلب أن يعمل بمفرده بدون البرمجيات، ولا يمكن للبرمجيات أن تُنفذ بدون العتاد الصلب. العلاقة بينهما تكاملية وضرورية لعمل الحاسوب.

• نظام التشغيل كحلقة وصل:

  يعمل نظام التشغيل كـ "حلقة وصل" أو "مترجم" بين المستخدم ومكونات الحاسوب المادية. عندما يُعطي المستخدم أمرًا (مثل فتح برنامج)، يتلقى نظام التشغيل هذا الأمر، ثم يترجمه إلى تعليمات يفهمها العتاد الصلب، ويُرسلها إليه ليقوم بالتنفيذ.

• مسار تنفيذ أمر (مثال):

  عندما تقوم بطباعة مستند من برنامج معالجة النصوص (برنامج تطبيقي):

  1. يُعطي المستخدم الأمر "طباعة" من خلال واجهة البرنامج.
  2. يُرسل برنامج معالجة النصوص هذا الأمر إلى نظام التشغيل.
  3. يُحدد نظام التشغيل الطابعة المتصلة ويُرسل لها البيانات والتعليمات اللازمة للطباعة.
  4. تستقبل الطابعة (عتاد صلب) التعليمات وتُنفذ عملية الطباعة.

  الشكل 5: مسار تنفيذ أمر الطباعة