دانلود مقاله مبانی کامپیوتر

سخت افزار:مجموعه قطعات الکترونیکی کامپیوتر که به نوعی با هم و با دنیای بیرون رابطه دارند را سخت افزار گویند.
نرم افزار:مجموعه برنامه های هستند که سخت افزار را وادار به نوعی فعالیت می کند.
برنامه:مجموعه دستورالعمل های که منجر به دستیابی به یک هدف مشترک می شود را برنامه گویند.
تعریف خروجی:مجموعه ابزارهایی که به نوعی اطلاعات را از درون سیستم به بیرون منتقل می کند را خروجی گویند.
تعریف ورودی:مجموعه ابزارهای الکتریکی یا الکترونیکی که به نوعی اطلاعات را یا داده ها را وارد سیستم می کند را ورودی گویند.
کامپیوتر نیز همانند انسان دارای ابزارهای خروجی است.
کامپیوتر نیز همانند انسان دارای ابزارهای ورودی است.
کنترل گر مرکزی:قسمتی از سیستم است به عبارتی تمامی کنترل های سیستم به عهده این قسمت می باشد (cpu)
تعریف حافظه: حافظه در واقع مکانی است که برای ذخیره سازی اطلاعات یا داده های خام مورد استفاده قرار می گیرد.
اطلاعات: مجموعه داده های پردازش شده است.
داده های خام: مجموعه داده های پردازش نشده است.
پردازش: تجزیه و تحلیل یک سری اطلاعات است.
کامپیوتر: مجموعه ای از قطعات الکترونیکی است که با هم گردآوری شده و مجموعه سخت افزار را به وجود آورده و به کمک نرم افزار مجموعه ای نسبتا هوشمند بوجود آورده است.
سیستم عامل: عبارت است از 1)برنامه کلی که به عنوان روح و مدیر سیستم وظایف عمده ای را بر عهده دارد که از جمله این موارد1)مدیریت سیستم2)فراهم آوردن محیطی جهت ارتباط با دنیای بیرون 3)فراهم آوردن محیطی جهت فعال شدن نرم افزارها و یا حتی سیتسم عامل های دیگر
زبان برنامه نویسی : یک زبان برنامه نویسی عبارت است از مجموعه دستورالعمل ها و مجموعه قواعد حاکم که مجموعا جهت انجام کار یا عملی از ان زبان استفاده می کنیم.

زبان های برنامه سازی به طور کلی در سه سطح:سطح پایین، سطح میانه، سطح بالا تقسیم بندی می شوند.
زبان های سطح پایین: زبان هایی هستند که معمولا درک آن برای مشکل ولی به زبان کامپیوتر و به سطح پایین یعنی سخت افزار نزدیک تر است.
زبان های سطح بالا: زبان های مستند که به زبان انسان یا کاربران نزدیک شده و درک آن برای کاربران به سهولت صورت می گیرد.
تقسیم بندی علوم کامپیوتر:1)شاخه سخت افزار 2)شاخه نرم افزار
تقسیم بندی سخت افزار:1)ورودی ها:صفحه کلید یا کیبرد، موس، اسکنر، فلاپی یا هم ورودی و هم خروجی.

قلم نوری، دوربین دیجیتال
2)خروجی:فلاپی درایو، پرینتر، اسپیکر(بلندگو)، مانیتور، رایتر(هم ورودی و هم خروجی)، سی دی درایو، چاپگر
3)کنترل گر مرکزی (cpu): CPU قسمت اصلی سیستم می باشند که به عبارتی کنترل گر مرکزی در داخل CPU قرار می گیرد و این CPU بر روی بردهای اصلی کامپیوتر به نام برد قرار می گیرند.
4)حافظه:حافظه ها یا موقت اند یا دائم، حافظه ها یا اصلی اند یا جانبی
تعریف حافظه اصلی: حافظه های اصلی حافظه هایی هستند که با کنترل در مرکزی یعنی CPU بلاواسطه در ارتباط اند.
تعریف حافظه جانبی: حافظه های جانبی حافظه هایی هستند که به وسیله حافظه های اصلی با CPU در ارتباط‌اند .

تعریف حافظه دائم:حافظه هایی هستند که اطلاعات ثابت است و به نوعی می شود گفت یکبار مصرف اند از نظر ثبت اطلاعات مانند CD.
تعریف حافظه موقت: حافظه هایی هستند که اطلاعات آنها دائمی نیست ممکن است با قطع جریان برق اطلاعات آنها از بین برود.
حافظه اصلی
حافظه ROM
حافظه RAM
حافظه های ROM:حافظه ROM از نوع دائم اند و هم چنین اصلی اند.
خصوصیات ROM:با قطع برق اطلاعات از بین نمی رود فقط قابل خواندن است و قابل نوشتن نیست کم حجم و گران قیمت است.
حافظه هایRAM:یک حافظه اصلی است و موفت
خصوصیات RAM:با جریان برق اطلاعات از بین می رود هم قابل خواندن است و هم قابل نوشتن کم حجم و گران قیمت است.
خصوصیات ROM:با قطع برق اطلاعات از بین نمی رود فقط قابل خواندن است و قابل نوشتن نیست کم حجم و گران قیمت است.

حافظه هایRAM:یک حافظه اصلی است و موفت خصوصیات RAM:با جریان برق اطلاعات از بین می رود هم قابل خواندن است و هم قابل نوشتن کم حجم و گران قیمت است.

حافظه جانبی:مانند هارددیسک (دیسک سخت)، فلاپی دیسک (دیسک نرم)، LCDها، DVDها و نوارهای مغناطیسی.

نوارهای مغناطیسی:نوعی حافظه های جانبی است که با دسترسی ترتیبی هستند.

حافظه انسان قابل گسترش است ولی کامپیوتر غیر قابل گسترش است.

خصوصیات نسل های کامپیوتری: 1)نسل اول:این کامپیوترها اساس کارشان بر مبنای کار لامپ های خلا بوده و از روشن و خاموش بودن این لامپها به عنوان بود و نبود اطلاعات استفاده می شود.

خصوصیات این نسل عبارت است از بالا بودن مصرف انرژی، پایین بودن سرعت(سرعت انتقال داده ها و سرعت پردازش اطلاعات)، گرما زیاد، حافظه پایین، پایین بودن حجم حافظه، اشغال فضای زیاد.

2)نسل دوم:به جای لامپ خلاء اختراع و جایگزینی ترانزیستورها به محض ورود به عرصه علم کامپیوتر باعث کاهش حجم، کاهش مصرف انرژی، افزایش حافظه، افزایش سرعت و کاهش نسبی گرما شد که از خصوصیات بارز این نسل است.

3)نسل سوم:جایگزینی IC ها به جای ترانزیستورها در نسل سوم کامپیوتر با جایگزین شدن IC ها خصوصیات زیر به هر کامپیوتر تعلق گرفت: 1)مصرف انرژی به حداقل رسید.

2)حجم و فضای اشغالی توسط سیستم به حداقل رسید 3)گرمای تولیدی به حداقل رسید و نزدیک به صفر 4)قدرت ذخیره سازی و قدرت پردازش افزایش پیدا کرد.

در خصوصیات بسیار مهم دیگر به شرح ذیل اتفاق افتاد: 1)کامپیوترها به صورت استفاده شخصی مبدل شده و در منازل و ادارات مورد استفاده قرار گرفت.

2)امکان برقراری ازتباط ما بین کامپیوترها از شهری به شهری یا از کشوری به کشوری و یا از نقطه ای به نقطه دیگر امکان پذیر شد.

نسل چهارم:IC ها بر روی یکسری بردها قرار گرفت و سرعت بالا، مصرف انرژی حداقل افزایش حجم صورت گرفت.

بیت:کوچکترین محل ذخیره سازی اطلاعات است که مقدار ان فقط می تواند صفر و یک باشد که آن را بیت می گویند.

بایت:هرگاه مجموعه هست بیت در کنار هم قرار گیرد یک بایت تعریف می شود.

برای ذخیره سازی اطلاعات می توانیم از اعداد استفاده کنیم.

یادآوری 1: می دانیم اعداد ریاضی بر مبنای ده استوار است و در این مبنا ده عدد صفر، یک تا نه با جایگشت های مختلف تمامی اعداد را تولید می کند.

لذا اگر ما تمامی حروف و علائم را کد گذاری کنیم و به هر کدام که واحد اختصاص دهیم و با تغییر مبنای این کدها به اضافه تغییر کد اعداد مبنای ده و انتقال تمامی این مبناها به مبنای واحدی به نام باینری می تواند نقطه آغازی برای ذخیره سازی تمامی حروف و ارقام قرار گیرد به حساب آید.

تعریف مبنای پاییزی: همان گونه که گفته شد مبنای باینری همان مبنای دو است به عبارت دیگر مبانی که فقط از صفر و یک تشکیل می شود.

یادآوری2: برای نمایش مبنای اعداد، اعداد را به این شکل در داخل پرانتز 10(133) و در پای پرانتز مبنا را مشخص می کنیم.

استاندارد مبنای اعداد ریاضی ده و استاندارد مبنای اعداد در کامپیوتر مبنای دو می باشد.

یادآوری 3: هرگاه صحبت خاصی شود دیگر نمی توان آن مبنا را در بین ارقام اعداد مبنا مشاهده کرد(یعنی اگر صحبت از مبنای 2 باشد ارقام تشکیل دهنده اعداد ما فقط صفر و یک است و دو قابل مشاهده نیست یا به عبارت دیگر اینکه خود مبنا در بین ارقام وجود ندارد چرا که با جایگشت های مختلف آن عدد تولید خواهد شد.

2،1،0...

A،B،C،D،E،F 16( )=10(165) 16( )=10(1479) روش تبدیل اعداد به مبنای 2: جهت تبدیل اعداد به مبنای 2 اعداد در مبنای ده را با استفاده از تقسیم های متوالی به مبنای دو می بریم.

2( )=10(25) 4( )=10(95) 2( )=10(46) جهت ذخیره سازی در کامپیوتر:مبنای ذخیره سازی همان مبنای بیت یا همان مبنای لامپ خلاء و مبنای دو یا باینری می باشد چرا که یک لامپ دو حالت خاموش و روشن را دارد.

بیت دو حالت صفر و یک را در خود جای می دهد و مبنای باینری همان صفر و یک است برای ذخیره سازی داده ها و اطلاعات در کامپیوتر باید تمامی داده ها و اطلاعات کدگذاری شده و به زبان صفر و یک یعنی زبان ماشین ترجمه شوند تمامی عملیات بر روی این اعداد صورت می گیرد.

نکته 1:همان گونه که در مبنای ده یکان، دهگان، صدگان و هزارگان و...

داریم در مبنای دو نیز مبنای یکی، دوتایی، چهارتایی، هشت تایی و ...

یعنی توان های عدد دو را داریم چرا که در مبنای ده مرتبه تغییراتی یعنی از یکان به دهگان یا از دهگان به صدگان به هزارگان با استفاده از توان های عدد ده است لذا بر این مبنا و معیار در مبنای دو نیز تغییرات بر مبنای توان های دو است.

148 تمرین:اعداد را از مبنای داده شده به مبنای خواسته شده ببرید؟

2( )=16( )=10( )=3(2121) 2( )=16( )=10( )=5(4432) 2( )=16( )=10( )=7(634215) 2( )=16( )=10( )=9(87654321) 2( )=4( )=10( )=2(11011011) 2( )=7( )=5( )=2(111110) (AB2)=16( )=2( )10= تذکر:هرگاه کامپیوترماnبیتی باشدما می توانیم حداکثر را در آن نمایش دهیم به شرطی که تعداد بیتهای ماهمگی برای اعداد مثبت به کار رود یعنی بیتی به عنوان بیت علامت نداشته باشد.

جمع اعداد باینری:جمع اعداد باینری همانندجمع اعداد دارای قواعد و قوانین است به شرح ذیل: یک رقم نقلی یادآوری:همان گونه که در جمع اعداد در مبنای ده وقتی مجموع اعداد از نه بیشتر میشود از قاعده ده بر یک استفاده می کنیم درجمع باینری نیز از رقم نقلی استفاده می کنیم.

مثال1) تفریق اعداد باینری : برای تفریق اعداد از سه روش زیر استفاده می کنیم : 1)روش اول تفریق : روشی است که با استفاده از قواعد ذیل قابل انجام است‌ : 1 رقم قرضی مثال 2: تمرین : 2)روش دوم تفریق : با استفاده از روش مکمل یک اعداد باینری .

توضیح : روش بدست اوردن مکمل یک اعداد باینری : در این روش تمامی صفرها به یک و یکها به صفر تبدیل می شود .

مثال 3 : در این روش جهت تفریق به شرح ذیل اقدام می کنیم : ابتدا عدد تفریق شونده (عدد دومی) را مکمل یک می کنیم سپس عدد مکمل شده یک را با عدد اول جمع می نمائیم .

آخرین بیت با ارزش حاصلجمع را حذف یا نادیده فرض می کنیم .

در گام بعدی حاصل نهایی را با یک جمع می کنیم .

مثال 4: 3)روش سوم تفریق : با استفاده از قاعده مکمل دو : توضیح : برای بدست آوردن مکمل دو اعداد به صورت باینری : ابتدا مکمل یک عدد آن را بدست آورده حاصل مکمل یک را با یک جمع می کنیم در این روش پس از محاسبه مکمل دو عدد تفریق شونده آن را با عدد اول جمع می کنیم در نهایت بیت با ارزش را در صورت یک بودن حذف می کنیم .

مثال : ضرب اعداد باینری : اگر عدد دومی بیت اول یک بود خود عدد اول را می نویسیم و اگر عدد دومی بیت اول صفر بود به تعداد ارقام عدد اول صفر می گذاریم .

تقسیم اعداد باینری : سوال 1 : کوچکترین واحد اطلاعاتی در حافظه چه نام دارد؟

16 بیت چند بایت است ؟

سوال 2) اگر کامپیوتر ما هشت بیتی باشد کدام یک از اعداد زیر قابل نمایش نیست؟چرا؟

1024 512 256 128 64 تمرین : حاصل عبارات زیر را محاسبه کنید؟

تمرین : تفریق های زیر را به سه روش الف)معمولی ب)مکمل یک ج) مکمل دو بدست آورید .

الگوریتم : کلمه الگوریتم برگرفته از اسم دانشمند ایرانی خوارزمی است .

الگوریتم در اصطلاح لغت به معنای متد و روش و تکنیک حل مسئله است به طور کلی الگوریتم عبارت است از فهرستی از دستورالعمل ها که برای انجام یک کار قدم به قدم اجرا شود در الگوریتم شروع و پایان کار باید مشخص باشد .

فلوچارت (روند نما یا نمایش روند) نمایش تصویری الگوریتم را فلوچارت می نامیم .

اجزای فلوچارت : شروع : دستورات اجرایی : تصمیم گیری یا عبارات شرطی : ورودی ها و خروجی ها : چاپ کرد : یا مثال : می خواهیم اعداد صفر تا ده را چاپ کنیم الگوریتم مربوطه را بنویسید ؟

مثال : مطلوب است الگوریتم تولید حاصلجمع اعداد کوچکتر از ده .

مطلوب است الگوریتم جمع اعداد زوج کوچکتر از 20 .

مطلوب است الگوریتم محاسبه حاصلجمع اعداد فرد کوچکتر از 20 مثال : مطلوب است الگوریتم محاسبه اعداد اول کوچکتر از 100 را .

مطلوب است الگوریتم و فلوچارت تولید اعداد فیبوناچی را .

مطلوب است الگوریتم فلوچارتی که بتواند عدد دلخواهی را گرفته و فاکتوریل آنرا محاسبه نماید ؟

مطلوب است الگوریتمی که محاسبه نماید مجموع زوایای یک n ضلعی را .

(چند ضلعی منتظم) مطلوب است الگوریتمی که محاسبه نماید مساحت متوازی الاضلاع .

مطلوب است الگوریتم و فلوچارت محاسبه ریشه های معادله درجه دوم .

مطلوب است الگوریتمی که محاسبه نماید توان های فرد کوچکتر از 10 عدد دلخواهی را .

مطلوب است محاسبه الگوریتم مساحت دایره ای دلخواه را .

عناصر تشکیل دهنده زبان پاسکال به عنوان یک