الحاسبة الإلكترونية


(صدى السنين) #1


[CENTER]

[SIZE=5][COLOR=green]الآلة الحاسبة البسيطة تعتمد في علملها على خليط من علوم المنطق الرياضياتي، والإلكترونيات.

ما ينبغي أن تتعرف عليه أولا هو الإبحار في مادة تدعى دوائر منطقية Logic Circuits وكيفية تصنيعها من الدوائر الإلكترونية.

في الآلة الحديثة هناك إضافات متقدمة في المنطق الرياضي وهي قابليتها لأوامر برمجية مثل معالجة خوارزميات.

بعد تعرفك على أنواع الدوائر الرقمية والمنطقية يمكنك تحليل فكرة عمل الآلة الحاسبة

  • نحتاج لدوائر تتحسس لمسات المفاتيح (نظام الإدخال) وتكون عادة مفاتيح عادية نصل بينها أثناء الضغط على قطعة البلاستيك المغلفة بمادة كربونية للتوصيل. بعد ذلك يتم ترجمة هذه المفاتيح بحسب نوعها (أرقام عشرية، مفاتيح تخزين، مفاتيح عمليات مثل +، *، \، - ومفاتيح خدمية أخرى) عبر دائرة إلكترونية (منطقية) خاصة وضيفتها تشفير هذه المفاتيح بالنظام الثنائي كونه النظام القادر على التعبير عن كل هذه المتحولات بنبضات كهربائية متسلسلة (أصفار وواحدات). تنتقل هذه المعلومات إلى قسم المعالجة أولا بأول والذي بدوره يعيد ترجمتها وتحويلها إلى قسم الإخراج بالإضافة لتخزينها مؤقتاً بهدف المعالجة أثناء اكتمال التعبير أو العملية الحسابية.

  • تتم عمليات المعالجة بواسطة دوائر منطقية أخرى مصممة لغرض الجمع غالبا حيث يمكن إثبات أن جميع العمليات الأخرى مثل الطرح، الضرب، والقسمة تنشأ من هذه العملية الأساسية بالإضافة لما ندعوم بمتمم الرقم. في الآلة الحديثة يمكن إجراء عمليات أكثر تعقيدا بنفس الطريقة حيث يتم إعادة نشر أي دالة رياضياتية في حلقة تكرارية متقاربة مثل النشر بواسطة دوال ماكلورين وتايلور، النقطة الثابتة، قوانين المصفوفات وغيرها ومن ثم ترجمتها إلى عمليات أساسية مبنية من الجامع والمتمم.

  • بعد الانتهاء من عمليات المعالجة تقوم دوائر منطقية أخرى وظيفتها ترجمة هذه العمليات المرمزة ثنائيا في شكل نبضات كهربائية وإعادة إرسالها لقسم الإخراج مثل الشاشة وتكون عادة من نوع 7-segment أو من نوع مصفوفة نقطية.

  • هناك بالطبع دوائر مساعدة وظيفتها إعادة استعمال العملية الأساسية مثل الجامع والتنقل بين الأوامر كما لو كنا نرسلها سطرا سطرا ومن هذه الدوائر الساعة clock والمسجلات registers وبالتالي فهي توفر الحاجة لزيادة عدد الدوائر التي تستوعب العمليات التي قد نحتاجها أثناء المعالجة. نتوقع بالمقابل أن تبطئ الحاسبة أكثر كلما كانت العملية أكثير تعقيدا بالرغم من سرعة أداء الساعة. نطلق على هذه العملية بالمنطق التعاقبي.

بالطبع لن تعمل الآلة ولن نحصل على النبضات الكهربائية من دون مصدر للطاقة مثل البطارية.

إن رغبت بفهم مبدأ الآلة الحاسبة أنصحك بداية بالتدرب على برمجتها بواسطة إحدى لغات البرمجة حيث يمكنك حينها فهم التسلسل المنطقي الذي تحتاجه لترجمة مايدخله المستخدم إلى آلتك وما ينبغي عليك فعله لمعالجة ما تم إدخاله ثم إخراج العمليات على صندوق نصي.
يمكنك أيضا فهم الجزء العملي أو الإلكتروني إذ يمكنك محاكاة عمل آلة حاسبة بسيطة بتصميمها بأحد برامج المحاكاة الكهربائية مثل Pspice وMultisim وغيرها.
بعد نجاحك في هذه الخطوة يمكنك المتابعة وشراء الدوائر المنطقية اللازمة لهذه العمليات وبالطبع سيزداد عددها واستهلاكها للطاقة كلما قررت أن تتعمق أكثر في تصنيع كل شيء بنفسك من الأساسيات المتوافرة بدلا من شراء دوائر متكاملة تؤدي وظائف خاصة.[/color][/size]
[/center]