الثلاثاء، 19 نوفمبر، 2013

اللوحة الأم



اللوحة الأم (الرئيسية)Motherboard
لا يوضع المعالج منعزلا.. لكنه يوضع مع الذاكرة وبعض الدوائر الإلكترونية على لوحة واحدة تسمى اللوحة الأم.
اللوحة الأم تزود الحاسب بالمسارات والتوصيلات الكهربية التى تصل المعالج بطرفياته كالذاكرة والمداخل والمخارج.
تضم اللوحة الأم المكونات التالية:
المعالج الدقيق Microprocessor
شرائح الذاكرة RAM+ROM
دوائر إلكترونية تعالج المداخل والمخارج
شقوق Slots وفتحات تركب عليها كروت إضافية مثل كارت الفاكس.

 



نظام الربط البينى
يلعب دورا مهما في تبادل المعلومات بين مكونات الحاسب.


1- ربط وحدة CPU مع الذاكرة
يتم ربطها من خلال ثلاثة نواقل.


ناقل البيانات Data Bus
يصنع من عدة أسلاك كل منها يحمل بت واحد فى لحظة ما.
عدد الأسلاك التى يتكون منها تعتمد على طول الكلمة.
إذا كان حجم الكلمة 32 bits فإنها تحتاج إلى 32 سلكا لنقل الكلمة ككل مرة واحدة في نفس الوقت.

 
 

ناقل إشارات التحكم Control Bus
يحمل إشارات الاتصالات بين وحدة المعالجة والذاكرة والوحدات الأخرى.
لابد من إرسال شفرة من CPU إلى الذاكرة لتحديد عملية القراءة والكتابة.
عدد الأسلاك يعتمد على العدد الكلى لأوامر التحكم التى يحتاجها الحاسب.



2- توصيل أجهزة الإدخال والإخراج
لا يمكن توصيل أجهزة الإدخال والإخراج مباشرة بالنواقل Bus التى تربط CPU بالذاكرة.
وحدة CPU بطبيعتها إلكترونية ذات سرعة عالية.
أجهزة الإدخال والإخراج units I/O هى أجهزة إلكتروميكانيكية أو مغناطيسية أو ضوئية أبطأ بكثير من CPU والذاكرة.
نحتاج إلى وسيط لمعالجة الفرق فى السرعة.
وصل أجهزة I/O إلى النواقل عبر أجهزة متحكمات الإدخال والإخراج.
يوجد متحكم مخصص لكل جهاز إدخال وإخراج.



نظام الإدخال والإخراج الأساسى BIOS
يسمى Basic Input Output System (BIOS)
هو برنامج تتم كتابته بلغة برمجة متدنية المستوى مخزن في ذاكرة ROM.
يتم بيع هذه الذاكرة عادة مدمجة مع اللوحة الأم للحاسب.
عندما يشغل الحاسب ويبدأ المعالج بالعمل لا يجد بيانات في ذاكرة RAM فينفذ تعليمات برنامج BIOS في كل مرة يتم فيها تشغيل الحاسب.
مهمة BIOS
1- عملية الفحص الأولى للجهاز Power On Self Test (POST) الذى يشمل أجزاء النظام وأجهزة الإدخال والإخراج.
2- عملية الإقلاع من الأقراص.
3- عملية بدء تشغيل نظام التشغيل فيبحث عن نظام التشغيل ويسلمه مهمة التحكم بالجهاز.
4- عمليات الإدخال والإخراج الأساسية.
موانى المداخل والمخارجI/O Ports
تتصل اللوحة الأم بوحدات الإدخال والإخراج عن طريق موانىء.
لكى تصل عنصر خارجى بالحاسب لابد أن يوصل كابل التوصيل الخاص به بالتجويف المناسب في ظهر الحاسب (أى الموانىء).
تحتوى اللوحة الأم على مجموعة من موانى التوصيل القياسية تناسب معظم الطرفيات .. هي:
الموانى المتتابعة
الموانى المتوازية
موانى USB
موانى الأشعة تحت الحمراء




الموانى المتتابعة Serial Ports
تننقل البيانات بت وراء الآخر فينقل الحرف المشفر على ثمانى دفعات.
الموانى المتوازية Parallel Ports
تسمح بنقل البيانات على شكل مجموعات دفعة واحدة على التوازى.
تستخدم مع ملحقات الحاسب ذات السرعات العالية كالطابعة.
موانى (USB) Universal Serial Bus
تناسب الملحقات السريعة مثل الكاميرا الرقمية والماسح.
موانى الأشعة تحت الحمراءInfrared Ports
تستقبل البيانات عبر موجات الأشعة تحت الحمراء لاسلكيا.
كيف يعمل المعالج
يتم تطوير معالجات أجهزة IBM من خلال شركات عديدة أشهرها شركة Intel
بدأت Intel بالمعالج 8086 ثم طورته إلى 80286 و 80386 و 80486
ثم أطلقت أول شريحة لمعالج Pentium عام 1993 بخط نقل 64 b
وتطورت العائلة حتى وصلت Pentium 4 عام 2000 إلى 2005
الآن يوجد I7
يختلف معالج عن آخر في ثلاثة أمور
1- سرعة المعالج Processor Speed
تقاس بعدد ملايين العمليات التى يمكن أن ينفذها في الثانية
Million Instructions per second (MIPS)
أو تردد الساعة أو دورة الآلة Machine cycle
2- سعة الذاكرة Memory Size
تقاس بعدد البايتات التى يمكن تخزينها فيها.
3- طول الكلمة Word Length
تقاس بعدد البتات التى يتعامل معها الحاسب كوحدة واحدة.
تحدد بسعة ناقل البيانات الداخلى (8-16-32-64 bits)
تنفيذ البرنامج Program Execution
تستخدم أجهزة الحاسب مجموعة من التعليمات تسمى البرنامج لمعالجة البيانات.
يقوم الحاسب بتنفيذ البرنامج لتوليد المخرجات من المدخلات.
يخزن كلا من البرنامج والبيانات في ذاكرة الحاسب.
لشرح كيفية تنفيذ البرنامج سنتعرض لدورة الآلة.

نتناول في المحاضرة القادمة مكونات الحاسب البرمجية