الــباب الاول :
انواع الـ RAM & ROM والفرق بينهما
الرام تعرف باسم ذاكرة الوصول العشوائي Random Access Memory واختصارها RAM وهذا النوع من الذاكرة مؤقت إذ أن المعلومات يتم تفريغها آلياً منه بمجرد إعادة التشغيل، وأحياناً عند إغلاق البرنامج الذي يستهلك جزء منها، وهذا النوع يحرص المحترفون (خصوصاً من يتركز عملهم على التصميم باستخدام برامج متقدمة كالفوتوشوب وثري دي ماكس وغيرها) على توفير أفضل الأنواع منها ويحرصون أيضاً على زيادتها لأنها المسئولة عن سرعة تنفيذ العمليات والمعالجة.
مكونات ذاكرة الوصول العشوائي :
كل قطعة ذاكرة تعد دائرة متكاملة مركبة من ملايين الخلايا التي يكونها اتحاد الترانزستورات Transistors والمكثفات Capacitors ، بحيث يشكل كل ترانزيستور و مكثف خلية واحدة من خلايا الذاكرة، وكل خلية من هذه الخلايا تعادل بتاً واحداً من البيانات، ومعلوم أن البت bit أصغر وحدة من وحدات قياس الذاكرة وكل 8 بت تشكل بايتاً واحداً والبايت Byte هو المساحة الكافية لتخزين قيمة حرف واحد أو رقم أو رمز (والمسافة أيضاً تعادل بايت).
سبب تسميتها بذاكرة الوصول العشوائي :
سميت بهذا الاسم لأنها تستطيع الوصول إلى أي خلية بشكل مباشر ومن أي مكان، وهي على عكس ذاكرة الوصول التسلسلي Serial access memory واختصارها SAM والتي لا يمكنها الوصول لأي خلية فيها إلا بشكل تسلسلي كامل من البداية إلى النهاية.
أنواع ذاكرة الوصول العشوائي :
هناك أكثر من نوع من ذاكرة الوصول العشوائي، وأسعارها تتفاوت باختلاف هذه الأنواع :
النوع الأول SD-RAM أو SDR-RAM :
هي اختصار للجملة Single Data Rate Random Access Memory والتي تعني ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة ذات النقل الأحادي . هذا النوع يقوم بنقل البيانات بسرعة مقبولة نوعاً ما، لكنه في المقابل يستهلك قدراً كبيراً من الطاقة مقارنة بالأنواع الأخرى لأنه يقوم بنقل بت مرة واحدة عند ارتفاع النبضة ثم يعود ليرفع بتاً آخراً بارتفاع النبضة … وهكذا، وكلما زادت الوحدات أدى ذلك إلى زيادة سرعة المعالجة . وسرعة نقل البيانات فيها إما أن تكون 100 أو 133 ميجاهرتز.
النوع الثاني DD-RAM أو DD-SDRAM :
هناك خلاف على تسميتها ، فالبعض يقول أنها اختصار للجملة Dual Data Rate Synchronous Dynamic Random Access أي ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة ذات النقل الثنائي ، بينما هناك من يقول أنها تعني Double Data Rate-Synchronous DRAM أي ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة ذات النقل المضاعف أو المزدوج، وكلاهما يؤدي لنفس المعنى، هذا النوع يؤدي ضعف أداء النوع الأول، فهي تعطي 2 بت في الثانية الواحدة بمعنى أنها تنقل بتاً لدى ارتفاع النبضة وآخراً عند انخفاضها . ويتميز هذا النوع عن سابقه بان لديه عرض نطاق مضاعف وهذا يمكنه من نقل كمية مضاعفة من المعلومات في الثانية قياسا لل sd-ram . كماأنه يستخدم قدراً أقل من الطاقة.
النوع الثالث RD-RAM
هي اختصار للجملة Rambus Dynamic Random Access Memory وتعني الخطوط الديناميكية لذاكرة الوصول العشوائي، وهذه الذاكرة تمتاز بسرعة مذهلة وأسعارها باهضة، ويرتكز عملها على أساس توزيع نقل البيانات ما بين الذاكرة والمعالج على أكثر من قناة. عن طريق تصغير حجم الناقل الأمامي من 32 بت (المستخدمة في الأنواع الأخرى) إلى 16 بت ومن ثم توزيع الحركة على أكثر من قناة تعمل بشكل خطوط متوازية (وهذا سبب تسميتها بالخطوط) ، وتعطي سرعات تردد عالية جداًَ تصل إلى 800 ميجاهرتز. وهذا النوع لا يعمل إلا مع معالجات بنتيوم 4 كما أنها تتطلب أنواعاً مخصصة من اللوحات الأم مثل إنتل 850. وتم التخلي عنها بسرعة بسبب إثبات ذاكرة DDR والجيل الجديد DDR 2 انهما يمكنهما إعطاء نتائج منافسة جدا وحتى متفوقة بتكلفة إقل .
ذاكرة القراءة فقط : (ROM)
ذاكرة القراءة فقط وهي مختصر لـ(Read Only Memory) وهذه الذاكره تصمم من قبل الشركة المصممة للوحة الام وهي تحوي برامج منها مشغ الكمبيوتر البدائي بمعنى بداية تشغيل الحاسوب قبل التحميل من القرص الصلب. كما يحوي على برنامج اخر للتعرف على الاجهزه الموصوله بالجهاز ويعطي تقرير عن ذلك.كما انه لايمكن حذف المعلومات التي تحويها هذه الذاكره .
الجدول التالي يوضح الفرق بين الـ RAM & ROM :
ROM RAM
وحدة المعالجة تقراء منها فقط وحدة المعالجة تقراء وتكتب فيها
تحتوي على البرامج الصغيره التي تعمل في كل مره يتم فيها فتح الجهاز تحتوي على البيانات المدخله والبرامج التي تعمل اثناء التشغيل والنتائج النهائيه
صغيره نسبيا من حيث السعه كبيره نسبيا من حيث السعه
لاتفقد محتوياتها بانقطاع التيار الكهربائي وغلق الجهاز تفقد محتوياتها بانقطاع التيار الكهربائي وغلق الجهاز
لاتستخدم من قبل مستخدم الحاسب تستخدم من قبل مستخدم الحاسب
الــباب الثاني :
الاقراص المضغوطه
القرص المضغوط :
القرص المضغوط أو الاسطوانة المدمجة هو قرص ضوئي يستخدم لتخزين البيانات، و تمت صناعته فى الأصل لتخزين الأصوات رقميـًا.
و القرص المضغوط العادي يستطيع تسجيل الصوت بهيئة تتوافق مع أساسيات الكتاب الأحمر. يتكون القرص المضغوط من مجموعة من مقاطع الصوت الثنائية التى تم تسجيلها باستخدام ترميز بى سى إم 16-بت بمتوسط عينات 44.1 كيلوهرتز. و للقرص المضغوط قطر يبلغ 120 ملم.\، بالرغم من وجود إصدارات ذات قطر 80 ملم. يستطيع القرص ذو القطر 120ملم أن يخزن 74 دقيقة من الصوت و يوجد الآن إصدارات بإمكانها تخزين 80 أو حتى 90 دقيقة. أما الأسطوانة ذات القطر 80 ملم فتستطيع تخزين 20 دقيقة من الصوت. و فيما بعد تم تبني تقنية الأقراص المضغوطة لاستخدامها فى تخزين البيانات و التى أصبحت تعرف باسم الأقراص المضغوطة - قراءة الذاكرة فقط CD-ROM.
انتشر بشكل واسع في يومنا هذا استخدام الاسطوانات أو الأقراص المدمجة-CDs- , فأصبحنا نراها في كل مكان إما علي هيئة اسطوانات صوتية Audio CD التي أصبحت منافس قوي لشرائط الكاسيت التقليدية , و عندما نشتري برنامج كمبيوتر أو لعبة ما تصلنا علي اسطوانة مدمجه -Data CD- جميلة المنظر مطبوع عليها اسم البرنامج أو اللعبة, و تتميز تلك النوعية من وسائط التخزين - الاسطوانات المدمجة - بأنها رخيصة الثمن و أيضاً سهلة الاستخدام إلى درجة أن العديد من الشركات تقوم بتوزيع الآلاف من الاسطوانات سنويا مجانا كنوع من الدعاية , إذ لا يحتاج المستخدم لتشغيل الاسطوانة إلا إلى محرك الاسطوانات CD-R DRIVE و هو الآن متوافر عند كل مستخدمي الكمبيوتر .
السعة التخزينية
تقاس السعة التخزينية للقرص المضغوط بالميجا بايت و تتراوح من 150 ميجا بايت حتى 900 ميجا بايت .
تركيب الاسطوانة المدمجة :
الاسطوانة المدمجة عبارة عن قطعة بسيطة من البلاستيك , يبلغ سمكها حوالى 4/100 من البوصة أي ما يعادل حوالى 1.2 مم و قطرها يساوي حوالى 12 سم , ويمكن للاسطوانة أن تحمل 650 ميجا بايت من البيانات أو ما يعادل 74 دقيقه من التسجيل الصوتي و حديثا 700 م.ب , و 80 دقيقه . تتكون معظم الاسطوانات من الـ clear polycarbonate plastic المصبوب بطريقة الحقن, و أثناء التصنيع يضغط علي هذا البلاستيك بصدامات ميكروسكوبية, مرتبه بجانب بعضها بحيث تشكل مسار بيانات مستمر لولبي الشكل عندما يتم الضغط علي البلاستيك بها . وعندما تنتهي عملية صب البلاستيك و ضغطه بالصدامات الميكروسكوبية , يتم رش طبقة رفيعة عاكسة من مادة الألمنيوم aluminum علي الاسطوانة. بعد ذلك يتم وضع طبقة رفيعة من مادة الاكريلك acrylic علي طبقة الألمنيوم لكي تحميها . وأخيرا يتم طباعة الملصق Label الذي يتم كتابة محتويات السي دي عليه علي طبقة الاكريلك .Acrylic والشكل التالى يوضح مقطع في أسطوانة مدمجه : تحتوي الاسطوانة المدمجة علي مسار بيانات لولبي يبدأ من داخل الاسطوانة و ينتهي خارجها , ويرجع السبب في جعل مسار البيانات يبدأ من الداخل للخارج : حتي نتمكن تقليل قطر الاسطوانة إلى أقل من 12 سم إذا دعت الحاجة لذلك , و من هذه الفكرة تم تصنيع أسطوانات في نفس حجم بطاقات الائتمان و بطاقات العمل و تصل سعة هذه الاسطوانات إلى حوالى 2 م.ب !!! .
ويبلغ عرض مسار البيانات هذا حوالى 0.5 ميكرون والمسافة الفاصلة بين المسار والمسار المجاور له تكون حوالى 1.6 ميكرون (الميكرون = 1/1000000 م ) , والأجزاء البارزة التي تكون المسار كل جزء منها يبلغ عرضه نفس عرض المسار أي 0.5 ميكرون و طوله علي الأقل 0.83 ميكرون و ارتفاعه يساوي 125 نانوميتر (النانوميتر = 1/1000000000 م. الشكل التالى يوضح ما سبق :
هذه الأبعاد الدقيقة جدا تجعل المسار اللولبي الذي علي الاسطوانة طويل جدا , لدرجة انه إذا تخيلنا أنه يمكننا أن نرفعه من علي الاسطوانة و نفرده فسيتكون لدينا خط طوله حوالى 5 كم (3.5 ميل) و عرضه 0.5 ميكرون !! . إذن لقراءة معلومات مخزنه علي شئ دقيق كهذا المسار فإننا نحتاج إلى جهاز ذو دقه عالية جدا , هيا إذن نتعرف علي قارئ الأسطوانات المدمجة CD player : قارئ الاسطوانات المدمجة CD player : وظيفة قارئ الاسطوانات المدمجة هي إيجاد و قراءة المعلومات المخزنة علي الاسطوانة علي هيئة أجزاء بارزة أو مرتفعه , و نظرا لصغر حجم هذه الأجزاء يجب أن يكون هذا القارئ دقيق جدا في عمله . يتكون القارئ من ثلاثة أجزاء رئيسية :
1. موتور drive motor يقوم بتدوير الاسطوانة , و يتم ضبط سرعة دوران هذا الموتور من 200 لفه بالدقيقة إلى 500 لفه فى الدقيقة تبعا لمكان المسار الذي تتم قراءته حالياً علي الاسطوانة .
2. منظومة الليزر و العدسات laser and a lens system تتركز وظيفتها في قراءة البيانات من علي الاسطوانة .
3. منظومة التتبع tracking mechanism وظيفتها هي تحريك منظومة الليزر حتي يتمكن شعاع الليزر من تتبع المسار اللولبي , و يجب أن تكون دقه هذه المنظومة عالية جدا حتي تتمكن من تحريك منظومة الليزر بأبعاد تصل للميكرون.
يتم داخل قارئ الاسطوانات تحويل البيانات المخزنة علي الأسطوانة -الغير مفهومه -إلى مجموعات من البيانات التي يمكن التعامل معها ثم إرسالها أما إلى (DAC (Digital to analogue converter في حالة ما إذا كانت Audio CD , أو إلى كمبيوتر إذا كانت Data CD . وتتمثل الوظيفة الرئيسية لمشغل الاسطوانات في تركيز شعاع الليزر علي مسار البيانات , عندما يصل شعاع الليزر إلى الاسطوانة يمر من خلال طبقة البلاستيك ثم ينعكس عندما يصطدم بطبقة الألمنيوم و يذهب الشعاع المنعكس إلى خلية الكترو-ضوئية وظيفتها الإحساس بالتغيير في الضوء , وهنا لدينا حالتان إما أن يصطدم شعاع الليزر بجزء مرتفع فيقع -عندما ينعكس- علي الخليه الكترو-ضوئية و يمكن تمثيل هذه الحالة ب( 1 ), أو يصطدم شعاع الليزر بجزء منخفض فلا يقع عندما ينعكس علي الخلية الكهرو-ضوئية و يمكن تمثيل هذه الحالة ب ( 0 ) , ثم يتم تجميع هذه الوحايد و الأصفار لتكوين ال Bits ثم ال Bytes .
و أصعب جزء في عملية القراءة من علي الاسطوانة هي في الحفاظ علي شعاع الليزر مركز علي منتصف مسار البيانات , وهي وظيفة منظومة التتبع . يجب أن تقوم منظومة التتبع -أثناء تشغيل الاسطوانة- بتحريك منظومة الليزر للخارج , وهذا يؤدي إلى أن تكون سرعه مرور الأجزاء المرتفعة -المكونة لمسار البيانات- أمام شعاع الليزر أكبر , لذا يجب أن يقوم الموتور الذي يدور الاسطوانة بتقليل سرعته حتي تظل سرعة مرور الأجزاء المرتفعة ثابتة , وبالتالي يكون معدل قراءة البيانات من الاسطوانة ثابت .
أنواع البيانات Data Formats :
عملية كتابة البيانات علي الاسطوانات المدمجة معقده نوعا ما , لذا يمكنك الحصول علي برامج جاهزة تقوم بهذه العملية-كتابة البيانات علي الاسطوانة- بالنيابة عنك مثل الـ Nero , Easy CD Creator , ولكن سنعطي نبذه بسيطة عن بعض الشروط أو القواعد التي يتم بها بناء الـ data formats علي الاسطوانات المدمجة :
• نظرا لأن شعاع الليزر يتتبع مسار البيانات اعتمادا علي الأجزاء البارزة , لا يجب أن تكون هناك مسافات بينيه كبيرة بين الأجزاء البارزة و بعضها البعض وهذا غير منطقي لذا لحل تلك المشكلة , يتم تشفير البيانات علي الاسطوانة باستخدام كود (EFM (eight-fourteen modulation , في كود EMF يتم تحويل الـ 8-BIT BYTE إلى 14-BIT , ويضمن كود EMF أن بعض هذه الـ BITS سوف تكون وحايد Ones .
• في الاسطوانات الصوتية نحتاج للتنقل بين الـTRACKS, لذا نستخدم ما يعرف بال sub code data, هذا الكود يمكنه أن يشفر أو يعطي المكان النسبي و الحقيقي الذي يجب أن يذهب إليه شعاع الليزر علي الاسطوانة للوصول لتراك معين , و يتضمن هذا الكود أيضاً معلومات أخري مثل العناوينTITLES الخاصة بالAUDIO TRACKS الموجودة علي الاسطوانة .
• من الطبيعي أن يخطأ شعاع الليزر قراءة الأجزاء المرتفعة أحيانا , لذا نحتاج إلى الأكواد المسماة بــ error- correcting codes , هذه الأكواد مسئوله عن تصحيح الخطأ في قراءة الـ BIT الواحدة .
• ولكن من الممكن أن يحتوي سطح الاسطوانة علي خدش أو ذرات أتربه تؤدي إلى حدوث خطأ في قراءة مجموعه كبيرة من ال BYTES يعرف هذا الخطأ بال burst error , ولحل تلك المشكلة : أثناء تخزين البيانات علي الاسطوانة يتم تخزينها بشكل غير متتالى لكي يتم تخطي الجزء المخدوش , ثم عند قراءتها بعد ذلك يتم قراءتها بشكل متتابع (لأن شعاع الليزر لن يذهب للجزء المخدوش لأنه لا توجد بيانات مخزنه عليه.
الشكل التالى يوضح كيف تؤثر الخدوش والأتربة علي الخطأ في القراءة :
في الحقيقة توجد العديد من أنواع الـ DATA FORMATS الخاصة بالاسطوانات المدمجة و لكن أشهرها هما : CD-DA الخاص بمشغلات الاسطوانات الصوتية و CD-ROM الخاص بالكمبيوتر .
الــباب الثالث :
وحدات قياس سعة التخزين في الحاسوب
تعريف :
وحدات قياس سعة التخزين في الحاسوب هي الوحدات التي تستخدم لحساب مساحات الذاكرة في الحاسوب, وهي تعبر أساساً عن كمية المعلومات المخزنة وتقاس عادة بالبايت ومضاعفاته.
فمثلاُ يحدد حجم مقال بعدد الكلمات أو الحروف فيه فيقال مثلاُ مقال من 500 كلمة. بنفس الطريقة تحدد كمية المعلومات المخزنة في وحدات تخزين المتصلة بالحاسوب بأستخدام البايت ومضاعفاته والتي تكون عادة مخزنة على شكل ملفات.
البت :
هي أصغر وحدة تخزين ممكنة، كل بت عبارة عن خانة واحدة من رقم ثنائي وله أحتمالين فقط اما ان يكون البت 0 أو يكون 1. يتكون البايت (محرف) عادة من 8 بت، ولذلك فأن البايت يحتوي على 2أس8=256 أحتمال مختلف يخزن البت أحداها من 00000000 الى 11111111، لتسهيل كتابة البايت وقرآته بشريأ يحول الرقم الثنائي الى نظام عد سداسي عشر أو نظام عد عشري فالحرف A رمزه حسب جدول الآسكي 10000001 ويقابله الرقم 41 بالترميز السداسي عشر والرقم 65 بالترميز العشري (أنظر الأنظمة الرقمية لمزيد من المعلومات).
مضاعفات البايت
لاحظ أن الأسماء كيلوبايت و ميجابايت …الخ، يمكن أن يكون معناها أما علمي (مضاعفات بأساس عشري) أو ثنائية (مضاعفات بأساس ثنائي) .
علمي
• 1 كيلوبايت kB يساوي 103 يساوي 1,000 بايت
• 1 ميجابايت MB يساوي 106 يساوي 1,000,000 بايت
• 1 جيجابايت GB يساوي 109 يساوي 1,000,000,000 بايت
• 1 تيرابايت TB يساوي 1012 يساوي 1,000,000,000,000 بايت
• 1 بيتابايت PB يساوي 1015 يساوي 1,000,000,000,000,000 بايت
• 1 إكسابايت EB يساوي 1018 يساوي 1,000,000,000,000,000,000 بايت
• 1 زيتابايت ZB يساوي 1021 يساوي 1,000,000,000,000,000,000,000 بايت
• 1 يوتابايت YB يساوي 1024 يساوي 1,000,000,000,000,000,000,000,000 بايت
ثنائي
• 1 كيلوبايت KB أو KiB يساوي 210 يساوي 1,024 بايت
• 1 ميجابايت MB أو MiB يساوي 220 يساوي 1,048,576 بايت
• 1 جيجابايت GB أو GiB يساوي 230 يساوي 1,073,741,824 بايت
• 1 تيرابايت TB أو TiB يساوي 240 يساوي 1,099,511,627,776 بايت
• 1 بيتابايت PB أو PiB يساوي 250 يساوي 1,125,899,906,842,624 بايت
• 1 إكسابايت EB أو EiB يساوي 260 يساوي 1,152,921,504,606,846,976 بايت
وبتمديد النمط، نستطيع الحصول على وحدتين أضافيتين غير رسميتين. الوحدتين كبيرتين جداً لأستخدامها في الحياة الواقعية في المستقبل القريب.
• 1 زيتابايت ZB أو ZiB يساوي 270 يساوي 1,180,591,620,717,411,303,424 بايت
• 1 يوتابايت YB أو YiB يساوي 280 يساوي 1,208,925,819,614,629,174,706,176 بايت
لاحظ أن الفرق بين الوحدات بقيمها العلمية والثنائية يزيد كلما كانت الوحدة أكبر.
[RIGHT]خالص الشكر
[RIGHT]محمد حمدتو