البيئة والدوائر (مقدمة •)الرقمية

تعامل الحاسب مع •البيانات

النظم العددية•أنظمة الترميز• Logicalالتصميم المنطقي •

Design Booleanالجبر البولياني •

Algebraالمعالج الدقيق •

الميكروبرسسر

عالقات البيانات عالقات البيانات والمعلومات واالشاراتوالمعلومات واالشارات

معلوماتمعالجة بيانات • إشاراتتعديل أوترميز بيانات •

خصائص االشاراتخصائص االشارات خصائص االشارة : التردد وطول الموجه واالتساع والطور •” ويرمز له بالرمز Hertz: عدد الدورات لإلشارة في الثاني/ة الواحدة ،الهرتز “”التردد“ •

"Hz "مقدار قيمة االشارة “ التساع”ا•مقدار إزاحة االشارة عن نقطة مرجعية .“ الطور”•: طول دورة كاملة لإلشارة الموجبة في الفراغ المكاني , وتقاس بوحدة طول موجة •

المتر أو أجزاء منه

تتم بتغيير عملية التعديل خصائص االشارة وفق البيانات التي تمثلها االشارة نحو تغيير

التردد او االتساع أو الطور : Codingترميز للبيانات عملية الترميز

هي عملية تمثيل البيانات بأحد أنظمة الترميز..

أنواع البيانات أنواع البيانات والمعلومات والمعلومات

واإلشاراتواإلشارات

التماثليةالبيانات Analogue Data

مثل: شدة الموجة الصوتية ، ،درجة الحرارة أو الضغط

Digital Data الرقميةالبيانات

مثل :نحو حروف الهجاء

البيانات نوعان :

أنواع البيانات أنواع البيانات والمعلومات والمعلومات واإلشاراتواإلشارات

إشارة مثل :اشارة تماثلية

التيار الكهربائي

للطاقة بالمنازل والمصانع

اإلشارات نوعان :

اإلشارات الكهربائية

الصادرة عن الحاسب

رقمية إشارة

.............أصغر وحدة لتمثيل بيانات Bit البتالحاسب الرقمية

تعنيR حالة من حالتينR ألبسط معلومة يدركها Rاإلنسان عن نقيضين

1 ,0 ( On اإلشارة موجودة Off اإلشارةغير موجودة(

كيف يتم تمثيل المعلومة؟كيف يتم تمثيل المعلومة؟

يمكن bits n اذا وجد لدينا 2Nتمثيل 24 يمكن تمثيل bit 4مثال

حالة16=

مثال :( ، 11000110 رموز ثنائية هي )8حرف )أ( بسلسلة من • رموز 4( بالنظام العشري بسلسلة من 9كما يعبر عن رقم )•

( 1001ثنائية )

تمثيل بيانات النصوص بالعدد الثنائيتمثيل بيانات النصوص بالعدد الثنائي

يتعامل الحاسب مع كافة البيانات Binary System بنظام العدد الثنائي

تعامل الحاسب مع بيانات الصور

واألشكالتتألف الصور على شاشة الحاسب من نقاط ضوئية •

(Pixelملونة منفصلة تدعى نقطة ) بيكسل

زادت كلما زاد عدد النقاط دقة الصورة

تخزن الصورة في ملفات )مثل: MP3 MPEG GIF)

بحفظ : إحداثيات موقع كل نقطة :

النقطة على شاشة الجهاز . لون النقطة

تعامل الحاسب مع بيانات الصور

واألشكال 256=8 2 بت يمكن تحديد 8باستخدام بايت واحد أي

بت 16لونا مختلفا لكل نقطة ، اما اذا استخدم اثنان أي . لونا مختلفا64000= 16 2يمكن تحديد

تعامل الحاسب مع البيانات تعامل الحاسب مع البيانات الفيديوية والصوتيةالفيديوية والصوتية

ثم إلى إشارة كهربائية تحويل األصوات او االفالم المرئية إلى ملفات بيانات رقمية

وحدات قياس البيانات والمعلوماتوحدات قياس البيانات والمعلومات

§KE? W¹� � Wj cY<� � NK �Byte: Y>q� (. ¼KY7¼KB¥¹ ¼KEoK¼KYW j NK f, W¹MEoKC¶K¥ ·KÅhMAA� � � � �9¹ � )

L< ¹¶KD>t Mu<MqKMu� � ´ :NKjAKbyte c � NKhY7¹M<¥ ¹�» �( 1024 )NK (i¥K7¹NK )

NKKEMbyte (» NKhY7¹M<¥ ¹c� � �1024 1024 * .NK ):NKKEGbyte (» NKKEhY7¹M<¥ ¹c� � �10241024* 1024* .NK ) :NK Ð�Tbyte hY7¹M<¥ ¹c� � (» NKKE�10241024*1024*1024*NK )

Decimal Decimal نظام العدد العشري نظام العدد العشري SystemSystem

( هو أساس النظام العددي العشري10الرقم )•, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1يتكون من عشرة أرقام )•

8 ,9 ,0)يحدد موقع الرقم قيمة العدد •

5 6 7 . 9 1 4

1 -0 1 2موقع العدد -2- 3

10 10 10 10 (وزن العدد) 10 10

(4 1 9. 7 6 5) يكتب بالنظام العشري 10

Binary Systemنظام العدد الثنائي

1 0 1 1 1 1 . 0 0 1

5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3

2 2 2 2 2 2 2 2 2

( 1 0 1 1 1 1 . 0 0 1) 2 تكتب

( هو أساس النظام العددي الثنائي2الرقم )•(1, 0يتكون من رقمين)• أو بتمسمى رقم ثنائي يطلق على كل •

جذيرة ثنائية

Octal Systemنظام العدد الثماني

=512*4+0+56+13 2 1 0

= 8 *4 +8 * 0 + 8 * 7+ 8 * 1

مثال 8 (4071 ) : قيمة العدد الثماني في النظام العشري

( هو أساس/ النظام العددي الثماني8الرقم )•(0،1،2،3،4،5،6،7يتكون من ثمان رموز )•

(2105)10

نظام العدد السادس عشري Hexadecimal System

=16384+0+112+123 2 1 0

= 16*4+16 *0 +16*7+ 16 * 12

مثال 8 (407C ) : قيمة العدد السادس عشري

في النظام العشري

( هو أساس النظام العددي الثماني16الرقم )•يتكون من ستة عشر رمزا ••(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F)

(16508)10

مقارنة األنظمة العدديةمقارنة األنظمة العددية

التحويل من النظام الثنائي إلى التحويل من النظام الثنائي إلى الثماني والسادس عشريالثماني والسادس عشري

تحويل العدد الثنائي الى عدد ثماني

111101

101

111

57

تحويل العدد الثنائي الى عدد سادس عشري

00111101

1101

0011

D3(75)8(3D)16

التحويل من الثماني والسادس التحويل من الثماني والسادس عشري إلى النظام الثنائي عشري إلى النظام الثنائي

تحويل من العدد الثماني إلى العدد

372الثنائي

010

111

(011111010)2

011

تحويل من العدد السادس عشري إلى العدد الثنائي

2A1

0001

1010

(001010100001)2

0010

التحويل من النظام العشري إلى التحويل من النظام العشري إلى والثمانيوالثماني الثنائيالثنائي

(1101)2

والباقي 6=2÷13 1

والباقي 3=2÷60

والباقي 1=2÷3 1

والباقي 0=2÷1 1

( 13تحويل العدد العشري )إلى ثنائي أو ثماني

والباقي 1=8÷135

والباقي 0=8÷11 (15)8

أمثلة

(1011.11)2

(A2F)16

حولى االعداد التالية الى النظام العشري

(45)8

أمثلة

1011.11 = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 + 1x2-1 + 1x2-2

= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 = 11.75

A2F = 10x162 + 2x161 + 15x160 = 10 x 256 + 2 x 16 + 15 x 1 = 2560 + 32 + 15 = 2607

الحل

(45=4*81 +5*80 = 32 +5= 37

ASCIIASCIIنظام الترميز نظام الترميز

..... لمستخدمي ( ASCIIآسكي )نظام الترميز باللغة اإلنجليزية الحاسب

يتم تمثيل الرموز بسبعة أرقام ثنائية، وبالتالي رمزا للحاسب، 128 أي 72يمكن تعريف

تم تطوير أنظمة ترميز قياسية موحدة تختلف األنظمة بحسب اللغة المستخدمة

وعدد األرقام الثانئية لكل رمز

bit ASCIIbit ASCII 77نظام ترميز - نظام ترميز -

أنظمة الترميز العربية أنظمة الترميز العربية

( التابعة للجامعة ASMO نظام ترميز )اسمو•IBMنظام ترميز من شركة )•

نظام ترميز شركة "صخر العالمية" سابقا • " شركة سعودي سوفت" والمسمى نظام " المساعد العربي" • نظام من تطوير شركة "ميكروسوفت" •

تتفق أنظمة الترميز العربية اعتماد رمز واحد لكل حرف هجاء عربي بغض النظر عن شكل •

الحرف. شمولها لكل من حروف اللغة العربية وحروف اللغة اإلنجليزي•

تهدف إلى تعامل الحاسب مع األحرف الهجائية العربيةتم تطوير عددا من انظمة الترميز العربية :واليوجد نظام موحد

أنظمة الترميز العربية أنظمة الترميز العربية المكافئ للرمز المستخدم بالنظام الست عشري لعدد من

أنظمة الترميز العربية

نظام الترميو يونيكود نظام الترميو يونيكود UNICODEUNICODE

تم تطويره من قبل تجمع أو ائتالف يونيكود وهو منظمة غير ربحية تأسست لتطوير وتشجيع استخدام معيار

يونيكود 162( رقم ثنائي .............. يسمح بتمثيل 16يستخدم )

حرفاوهو ما يكفي لتمثيل كل حروف الهجاء وجميع الرموز

واالشكال الموجودة بكافة لغات العالميعطي يونيكود ترميزا فريدا لكل حرف، بغض النظر عن

اللغة او البرنامج او موقع الحرف بالكلمة ، ويترك مظهر الحرف من حيث الحجم، أوالشكل، أوالخط، للتطبيقات البرمجية أألخرى، مثل متصفح الوب أو

.معالج الكلمات

نظام ترميز عالمي موحد لكافة لغات العالم وأطلق عليه اسم يونيكود

Logic Design التصميم المنطقي التصميم المنطقي

إلجراء عمليات المقارنة والجمع والطرح لها نستخدم •” logic gate البوابة المنطقيةمجموعة من "

من عدد كبير من Logic Circuit دائرة منطقية يتم بناء •البوابات المنطقية

تتكون معمارية الحاسب من عدد كبير من تنظيمات الدوائر • المنطقية والتي تكون وحدات الحاسب كالذاكرة والمعالج

على تصميم تنظيمات التصميم المنطقي يطلق مصطلح •الدوائر المنطقية التي يتكون منها الحاسب الرقمي.

Logic Design التصميم المنطقي التصميم المنطقي

logic gate البوابة المنطقية

Logic Circuit دائرة منطقية

التصميم المنطقيLogic Design

البوابات المنطقية االساسية

ME?:C& Mj� � �Logic Gate f@7KfEB �Graphic Symbols

"¹� "M j� OR

"¹ "M j�AND

"[ K "M j�Inverter

جدول الحقيقة جدول الحقيقة يوصف عالقة المخرج من

البوابة بمدخالت البوابة

يمثل المصباح نتيجة البوابةيمثل المصباح نتيجة البوابة : :

" لتمثيل عمل Functionدالة " البوابات

وتكتب بشكل تعبير رياضي وفق التالي :

OR : F= X + y دالة AND F= X * y : دالة

‘F= X أو ’NOT : F=Yدالة

التمثيل الرياضي لعمل البوابة المنطقية

أمثلةأمثلة

صمم تنظيم للبوابات المنطقية التي تنفذ الدالة المنطقية التالية، وحدد جدول

الحقيقة لها :F = X*Y*Z

أمثلةأمثلة:الحل

F = X*Y*Z

صمم تنظيم للبوابات المنطقية التي تنفذ الدالة المنطقية التالية:

X * Y ’ +Y * Z’ F=وحدد جدول الحقيقة لها

22مثال مثال

F=X * Y ’ +Y * Z’

22مثال مثال

X Y Z المخرج F

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 0

الحل :

Boolean Algebra الجبر البولياني الجبر البولياني يعد الجبر البولياني احد فروع علم الجبر • يتم التعامل م/ع قيم المتغيرات ليس باعتبارها ارقاما عددية •

ولكن باعتبارها قيما منطقية تاخذ احد احتمالين ، إما " صواب " ( أو "خطأ " ويمثله العدد الثنائي )صفر 1ويمثله العدد الثنائي )

0 )بخالف الجبر االعتيادي الذي يتم به حل الدوال من خالل •

العمليات الرياضية التقليدية كالجمع والطرح والضرب ، يستخدم ( AND ( عملية ) و ORالجبر البولياني العمليات المنطقية ) أو

)Inverter وعملية ) العاكس يقوم الجبر البولياني بتبسيط وحل الدوال المنطقية من •

مجموعة من قواعد العمليات للجبر البولياني تبنى بشكل logic Identity متطابقة منطقية

قائمة قواعد الجبر البولياني قائمة قواعد الجبر البولياني

أمثلة تبسيط الدوال المنطقية أمثلة تبسيط الدوال المنطقية

F= X + X`Y

F= X`Y + X`Y`

صممي دائرة تنظيم البوابات المنطقية للدوال التالية:

ثم بسطي الدالة بقواعد الجبر البولياني وصمميها

والحظي الفرق

أمثلة تبسيط الدوال المنطقية أمثلة تبسيط الدوال المنطقية

F= X + X`YF= X`Y + X`Y`الحل:

X

Y

أمثلة تبسيط الدوال المنطقية أمثلة تبسيط الدوال المنطقية

F= X + X`Y= (X+X`)*(X+Y)=1 * (X+Y)=X+Y

F= X`Y + X`Y`= X`(Y +Y`)= X`*1= X`

XY X

صممي دائرة تنظيم البوابات المنطقية للدالة :

F= X`*Y` + X*Y` +X*Y

ثم بسطي الدالة بقواعد الجبر البولياني وصمميها

والحظي الفرق

الحل:

F= X`*Y` + X*Y` +X*Y= Y`(X+X`) +X*Y=Y`*1 +(X*Y)=(Y`+Y) * (Y`+X)= 1*(Y`+X)=X+Y`

X

YX

Y

F= XY+ X`Z+YZ

بسطي الدالة بقواعد الجبر البولياني والحظي الفرق

F= XY+ X`Z+YZ= XY+ X`Z+YZ*(X+X`)= XY+ X`Z+XYZ +X`YZ=XY+XYZ +X`Z +X`YZ=XY(1+Z) +X`Z (1+Z)=XY +X`Z

الحل

عمارة الحاسب والدوائر المنطقية عمارة الحاسب والدوائر المنطقية Computer Architecture

سبق لك معرفة ان عمارة الحاسب هو العلم الذي يتعلق •بتصميم مكونات الحاسب

تشمل مكونات الحاسب المعالج الدقيق والذاكرة وعدد من •التجهيزات االلكترونية كالمسجالت والعدادات والتي يتم

بناءها باستخدام الدوائر المنطقية

الخالصة الخالصة

يتم بناء وتبسيط الدوائر المنطقية باستخدام قواعد الجبر البولياني وتطبيق هذه القواعد

في تبسيط دوال الجبر البولي ولتبسيط تصميم دوائر وبوابات الحاسب المنطقية .