IGCSE علوم الحاسوب · الموضوع 4
13:11
الأجهزة والبرمجيات
هنا حاسوب جديد تماماً. كل جزء مادي يعمل — المعالج، الذاكرة، الشاشة، لوحة المفاتيح. شغله، ولا يحدث شيء. سطح المكتب…
سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية
يتكون نظام الحاسوب من جزأين يعملان معًا.
لا يمكن للمعدات القيام بأي شيء مفيد بمفردها. تحتاج البرمجيات إلى معدات لتعمل عليها. كلاهما مطلوب.
| English | العربية |
|---|---|
| Hardware/ˈhɑːdweə/ | المعدات. |
| physical/ˈfɪzɪkl/ | فيزيائي |
| Software/ˈsɒftweə/ | البرمجيات. |
| programs/ˈprəʊɡræmz/ | البرامج |
| System software/ˈsɪstəm ˈsɒftweə/ | برمجيات النظام |
| operating system/ˈɒpəreɪtɪŋ ˈsɪstəm/ | نظام تشغيل |
| يجب أن يكون المرشحون قادرين على: | ملاحظات وإرشادات |
|---|---|
| 1 وصف الفرق بين البرمجيات النظامية والبرمجيات التطبيقية وتقديم أمثلة لكل نوع | • البرمجيات النظامية توفر الخدمات التي يحتاجها الحاسوب، بما في ذلك نظام التشغيل والبرمجيات المساعدة • البرمجيات التطبيقية توفر الخدمات التي يحتاجها المستخدم |
| 2 صف دور ووظائف نظام التشغيل الأساسية | • بما في ذلك: – إدارة الملفات – معالجة المقاطعات – توفير واجهة – إدارة الأجهزة الطرفية والبرامج التعريفية – إدارة الذاكرة – إدارة تعدد المهام – توفير منصة لتشغيل التطبيقات – توفير الأمان للنظام – إدارة حسابات المستخدمين |
| 3 افهم كيف أن الأجهزة المادية، والبرمجيات الثابتة، ونظام التشغيل ضرورية لتشغيل برمجيات التطبيقات | • تُشغل التطبيقات على نظام التشغيل • يُشغل نظام التشغيل البرمجية الثابتة • يقوم مُمهّد الإقلاع (البرمجية الثابتة) بالتشغيل على الأجهزة المادية |
| 4 صف دور ومبدأ عمل المقاطعات | • بما في ذلك: – كيفية توليد المقطع – كيفية معالجته باستخدام روتين خدمة المقاطع – ما يحدث كنتيجة للمقاطعات • تشمل المقاطعات البرمجية القسمة على الصفر وحاول عمليتان الوصول إلى نفس موقع الذاكرة • تشمل المقاطعات المادية الضغط على مفتاح في لوحة المفاتيح وتحريك الفأرة |
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
تنقسم البرمجيات إلى نوعين.
برمجيات النظام تتحكم في الحاسوب نفسه وتمنح أساساً لتشغيل برامج أخرى. أمثلة:
أسفل نظام التشغيل يوجد البرمجيات الثابتة – برمجيات مخزنة بشكل دائم على ROM أو فلاش تعمل لحظة تشغيل الحاسوب. BIOS ومُحمّل الإقلاع هما برمجيات ثابتة: تفحص المعدات ثم تحمّل نظام التشغيل. لذا ترتبط الطبقات كالتالي معدات ← برمجيات ثابتة ← نظام تشغيل ← برمجيات تطبيقية، حيث يعمل كل طبقة على الطبقة التي أسفلها.
البرمجيات التطبيقية تمكن المستخدم من إنجاز مهمة مفيدة. أمثلة:
| برمجيات النظام | برمجيات تطبيقية | |
|---|---|---|
| الوظيفة | تشغيل وإدارة الحاسوب | مساعدة المستخدم في إنجاز مهمة |
| المستخدم | الحاسوب (في الخلفية) | المستخدم (مباشرة) |
| أمثلة | نظام التشغيل، التعريفات، الأدوات المساعدة | معالج النصوص، المتصفح، الألعاب |
نظام التشغيل (OS) هو برمجيات النظام الرئيسية. يتحكم في الحاسوب بالكامل ويسمح للمعدات، والبرمجيات التطبيقية، والمستخدم بالعمل معًا. بدون نظام تشغيل يكون الحاسوب صعب الاستخدام للغاية.
للنظام العديد من الأدوار:
الانقطاع هو إشارة تُرسل إلى المعالج لتخبره أن هناك شيئًا يتطلب انتباهه الآن.
قد يأتي الانقطاع من ثلاثة مصادر:
عند وصول انقطاع، يتوقف المعالج عما يقوم به، يحفظ موقعه الحالي، ويعالج (يتعامل مع) الانقطاع. وعند الانتهاء، يعود إلى ما كان يقوم به سابقًا. يسمح هذا للكمبيوتر بالاستجابة بسرعة للأحداث الهامة.
مرّ بخطوات المقاطعة. توقف CPU عما يقوم به، ويتعامل مع الحدث العاجل، ثم يستكمل بالضبط حيث توقف — وهذا هو الطريقة التي يتعامل بها معالج واحد مع لوحة المفاتيح والطابعة والعداد في آنٍ واحد.
| English | العربية |
|---|---|
| interrupt/ˈɪntərʌpt/ | انقطاع |
| processor/ˈprəʊsesə/ | المعالج |
| central processing unit/ˈsentrəl ˈprəʊsesɪŋ ˈjuːnɪt/ | وحدة المعالجة المركزية |
| programming language/ˈprəʊɡræmɪŋ ˈlæŋɡwɪdʒ/ | لغة برمجة |
| high-level language/haɪ ˈlevl ˈlæŋɡwɪdʒ/ | لغة عالية المستوى |
| low-level language/ləʊ ˈlevl ˈlæŋɡwɪdʒ/ | لغة منخفضة المستوى |
| machine code/məˈʃiːn kəʊd/ | كود الآلة |
| assembly language/əˈsemblɪ ˈlæŋɡwɪdʒ/ | لغة التجميع |
| specific/spəˈsɪfɪk/ | محددة |
| translator/trænˈsleɪtə/ | مُترجم |
| يجب أن يكون المرشحون قادرين على: | ملاحظات وإرشادات |
|---|---|
| 1 اشرح ما يعنيه مصطلح لغة عالية المستوى ولغة منخفضة المستوى، بما في ذلك مزايا وعيوب كل منهما | • تشمل المزايا والعيوب: – سهولة قراءة وكتابة الكود، مثلاً لغة منخفضة المستوى صعبة القراءة – سهولة تصحيح أخطاء الكود – الاستقلالية عن الآلة – التحكم المباشر في الأجهزة المادية |
| 2 افهم أن لغة التجميع هي شكل من أشكال لغات المستوى المنخفض تستخدم رموزاً مختصرة، وأن مبرمج التجميع مطلوب لترجمة برنامج لغة التجميع إلى كود الآلة | |
| 3 صف مبدأ عمل المُجمِّع والمفسِّر، بما في ذلك كيفية ترجمة كل منهما للغة عالية المستوى وكيفية الإبلاغ عن الأخطاء | • يقوم المُجمِّع بترجمة الكود بالكامل مرة واحدة قبل تنفيذه، مما ينتج عنه ملف قابل للتنفيذ • يقوم المفسِّر بترجمة الكود وتنفيذه سطراً بسطر • يقدم المُجمِّع تقريراً للأخطاء للكود بأكمله إذا تم اكتشاف أخطاء • يتوقف المفسِّر عن التنفيذ عند العثور على خطأ |
| 4 اشرح مزايا وعيوب المُجمِّع والمفسِّر | • بما في ذلك فهم أن المفسِّر يُستخدم بشكل رئيسي أثناء تطوير البرنامج، بينما يُستخدم المُجمِّع لترجمة البرنامج النهائي |
| 5 اشرح دور بيئة التطوير المتكاملة (IDE) في كتابة كود البرنامج والوظائف الشائعة التي توفرها | • بما في ذلك: – محررات الكود – بيئة وقت التشغيل – المترجمات – تشخيص الأخطاء – الاكتمال التلقائي – التصحيح التلقائي – تنسيق الكود الجميل |
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
تعالج جميع أجهزة الكمبيوتر البيانات باستخدام وحدة المعالجة المركزية (CPU). لجعل وحدة المعالجة المركزية تقوم بالعمل، يكتب الناس برامج بلغة برمجة. هناك نوعان.
اللغة عالية المستوى تُكتب بكلمات تشبه الإنجليزية قليلاً (على سبيل المثال Python). وهي:
اللغة منخفضة المستوى قريبة مما تستخدمه المكونات الصلبة فعليًا. وتتضمن:
ترتبط اللغة منخفضة المستوى بنوع محدد من وحدة المعالجة المركزية، لذا قد لا يعمل برنامج مُكتب لوحدة معالجة واحدة على أخرى. تُستخدم عندما يحتاج المبرمج إلى تحكم كامل في المكونات الصلبة أو عندما يكون الكود سريعًا جدًا وصغيرًا.
صنّف الأمثلة المحددة حسب الفكرة الحاسوبية التي تمثلها.
يمكن لوحدة المعالجة المركزية تشغيل كود الآلة فقط. يجب تحويل برنامج عالي المستوى أولاً إلى كود آلة. البرمجيات التي تقوم بذلك هي المُترجم. توجد ثلاثة أنواع: المُترجم الكامل والمُفسِّر (للأكواد عالية المستوى)، والمُجمِّع (للأكواد منخفضة المستوى).
المُترجم الكامل يُترجم الكامل البرنامج إلى كود آلة قبل تشغيله. بعد الترجمة، يمكن تشغيل كود الآلة مرات عديدة دون الحاجة لإعادة الترجمة.
المُفسِّر يُترجم ويشغل البرنامج سطراً تلو الآخر.
| المترجم | المفسر | |
|---|---|---|
| الترجمة | البرنامج بأكمله دفعة واحدة | سطرًا تلو الآخر |
| الأخطاء | تُبلغ جميعها في النهاية | يتوقف عند أول خطأ |
| سرعة البرنامج النهائي | أسرع | أبطأ |
| هل هو مطلوب للتشغيل لاحقاً؟ | لا | نعم |
استخدم المُترجم الكامل عندما ترغب في مشاركة برنامج نهائي سريع. استخدم المُفسِّر عندما تكون في مرحلة كتابة واختبار برنامج وتريد اكتشاف الأخطاء بسهولة.
المُجمِّع يُترجم برنامج لغة تجميع منخفضة المستوى (مكتوب برموز مجزية مثل LDA، ADD) إلى كود آلة. كل رمز مجزي يصبح تعليمية واحدة من تعليمات الآلة — ترجمة مباشرة من واحد لواحد، على عكس المُترجم الكامل أو المُفسِّر الذي يعمل على الأكواد عالية المستوى.
*المُترجم الكامل يترجم البرنامج كاملاً مرة واحدة إلى كود آلة؛ بينما المُفسِّر يترجم ويشغل سطراً تلو الآخر
مثال محلول. فريق يكتب برنامجًا. أثناء تطويره، يرغبون في العثور على الأخطاء وإصلاحها بسرعة؛ وعند إطلاقه للعملاء، يرغبون في أن يعمل Program بسرعة دون رؤية الكود المصدر. أي مُترجم يناسب كل مرحلة؟ أثناء التطوير، استخدم المُفسِّر: فهو يترجم ويشغل سطراً تلو الآخر ويتوقف عند أول خطأ، مما يجعل定位 الخطأ سهلاً. للإطلاق، استخدم المُترجم الكامل: فهو يترجم البرنامج كاملاً مرة واحدة إلى كود آلة، والذي بدوره يعمل بسرعة بدون وجود المُترجم، ويستلم العميل الملف التنفيذي بدلاً من الكود المصدر. الاثنان ليسا منافسين - حدد المرحلة وقدم السبب، لأن عبارة "المُترجم الكامل أسرع" وحدها لا تمنح نقاطاً.
| English | العربية |
|---|---|
| compiler/kəmˈpaɪlə/ | مُترجم |
| linker/ˈlɪŋkə/ | المربط |
| device driver/dɪˈvaɪs ˈdraɪvə/ | تعريف الجهاز |
| utility software/juːˈtɪlɪti ˈsɒftweə/ | برامج الأداة |
| firmware/ˈfɜːmweə/ | برمجيات ثابتة |
| bootloader/ˈbuːtləʊdə/ | مُحمّل الإقلاع |
| Application software/ˌæplɪˈkeɪʃn ˈsɒftweə/ | برامج التطبيقات |
| word processing/wɜːd ˈprəʊsesɪŋ/ | معالجة النصوص |
| spreadsheet/ˈspredʃiːt/ | جداول بيانات |
| database management system/ˈdeɪtəbeɪs ˈmænɪdʒmənt ˈsɪstəm/ | نظام إدارة قواعد البيانات |
| web browser/web ˈbraʊzə/ | متصفح ويب |
| providing a user interface/prəˈvaɪdɪŋ ə ˈjuːzə ˈɪntəfeɪs/ | توفير واجهة مستخدم |
| managing peripherals/ˈmænɪdʒɪŋ pəˈrɪfərəlz/ | إدارة الأجهزة الطرفية |
| managing multitasking/ˈmænɪdʒɪŋ ˈmʌltitæskɪŋ/ | إدارة تعدد المهام |
| providing a platform/prəˈvaɪdɪŋ ə ˈplætfɔːm/ | توفير منصة |
| interpreter/ɪnˈtɜːprɪtə/ | مُفسِّر |
| assembler/əˈsemblə/ | مبرمج |
| integrated development environment/ˈɪntɪɡreɪtɪd dɪˈveləpmənt enˈvaɪrənmənt/ | بيئة التطوير المدمجة |
| code editor/kəʊd ˈedɪtə/ | محرر الأكواد |
| run time environment/rʌn taɪm enˈvaɪrənmənt/ | بيئة التشغيل |
| error diagnostics/ˈerə ˌdaɪəɡˈnɒstɪks/ | تشخيص الأخطاء |
| auto-completion/ˈɔːtəʊ kəmˈpliːʃn/ | الاكتمال التلقائي |
| auto-correction/ˈɔːtəʊ kəˈrekʃn/ | التصحيح التلقائي |
| prettyprinting/ˈpretɪprɪntɪŋ/ | تنسيق الجمال |
| user interface/ˈjuːzə ˈɪntəfeɪs/ | واجهة المستخدم |
| peripherals/pəˈrɪfərəlz/ | الأجهزة الطرفية |
| multitasking/ˈmʌltitæskɪŋ/ | متعدد المهام |
| platform/ˈplætfɔːm/ | المنصة |
بيئة التطوير المتكاملة (IDE) هي برمجيات تساعدك على كتابة البرامج. تجمع العديد من الأدوات المفيدة في مكان واحد:
ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.
جار تحميل المواضيع…