فصل اول

001-001:محاسبات چگونه صورت مي گيرد:

براي پي بردن به نحوه عمل ماشينهاي حسابگر و يا كامپيوترهاي ديجيتالي بهتر آن است كه ابتدا تصوير ساده‌اي از چگونگي انجام يك محاسبه ‌كه توسط انسان و به كمك قلم و كاغذ صورت مي‌پذيرد ارائه شود. بديهي است كه دليل استفاده ازكاغذ در محاسبات عددي يادداشت و ذخيره نمودن عمليات و نتايج حاصله از رياضي است.

دادههاي اطلاعاتي يادداشت شده بر روي صفحه كاغذ مي‌توانند شامل دستورالعمل‌ها دادههاي عددي و برنامه‌هاي اجرائي عمليات رياضي باشند.

در ضمن اجرا و يا حل هر سيستم ويا مسئله رياضي جوابها و يا نتايج عمليات مي بايد بر روي كاغذ يادداشت گردد. شخص حسابگر در تمام مدت اجراي عمليات سير تسسل‌ عمليات و تجزيه و تحليل دستورالعمل و برنامه‌هاي اجرائي را رهبري نموده و مسئوليت اجراي درست عمليات را به عهده دارد.

درخلال انجام محاسبات انسان حسابگر دو عمل اساسي انجام ميدهد .يكي از آنهاكنترل عمليات است .در اين مرحله انسان درك و فهمي درست از دستورالعمل‌ها و يا فرامين پيدا مي‌نمايد و در ضمن انجام عمليات مطمئن مي‌گرددكه مراحل تسسل عمليات درست صورت مي پذيرد. وظيفه شخص حسابگر اجراي نهايي عمليات رياضي است كه منجر به نتايج عددي مورد نياز ميگردد.

امروزه اكثر دانشجويان و پژوهندگان جهت سادگي اجراي عمليات رياضي و دستيابي سريع به‌ جواب درست و مطمئن از ماشينهاي حساب‌ دستي استفاده مي نمايند.

در شكل 1 شماي ساده‌اي از رابطه بين سه واحد كاغذ, ماشين‌حساب و شخص حسابگر داده‌ شده‌ است‌كه بيانگر سير تسسل اجراي عمليات است و ميتوان چگونگي آن رابصورت زير بيان نمود.

ابتدا نخستين دستور العمل از برنامه اجرائي از روي صفحه كاغذ توسط شخص حسابگر خوانده مي‌شود . دستورالعمل قرائت شده در مغز تجزيه وتحليل شده و مفهوم آن آشكار مي گردد.

در اين مرحله شخص حسابگر متوجه عمل رياضي كه بايد انجام دهد ميگردد ومتوجه ميشود كه بايد عمل جمع A+B صورت گيرد ونتيجه آن به متغيرX نسبت داده شود.

براي رسيدن به اين منظور شخص حسابگر مقدار عددي A رااز روي كاغذ قرائت نموده و آنرا به‌ روي‌ دكمه‌هاي ماشين حساب منتقل مينمايد .سپس دكمه فرمان + را فشار داده و بدنبال آن مقدار عددي متغير Bرا به ماشين حساب ميدهد تا جواب منسوب به X بدست آيد. نتيجه عمل جمع از ماشين حساب برروي كاغذ منتقل و درآنجا ثبت ميگردد. درتمام مراحل عمليات مغز انسان حسابگر سير اجرا ئي عمليات را كنترل نموده و دست او با فرامين اخذ شده از مغز مراحل مختلف محاسبه را انجام ميدهد.

شكل 1: چگونه يك محاسبه رياضي صورت مي‌گيرد

براي آنكه عمليات تشريح شده فوق بتواند تماماً توسط ماشين حسابگر اتوماتيك انجام بپذيرد مي‌بايد براي هر قسمت از شماي طبقاتي شكل 1 واحد معادلي انتخاب شود تاامكان انجام عمليات مهيا گردد. جهت انجام اين منظور شماي طبقاتي شكل 2 پيشنهاد مي‌گردد كه شباهت زيادي بواحد شكل 1 دارد. واحد حافظه در اين سيستم همانند صفحه كاغذ وظيفه انبار نمودن دستورالعمل‌ها (برنامه) و داده‌ها را بعهده دارد .

واحد كنترل برنامه دستورالعمل‌ها و جزئيات برنامه را ترجمه و تفسير نموده‌ و تسسل‌ اجراي عمليات را تشخيص مي‌دهد. قسمت رياضي ـ منطقي موجود دستورالعمل‌ها و عمليات تشخيص داده شده را اجرا مي‌نمايد.

شكل 2: واحد‌هاي مختلف يك ماشين حسابگر اتوماتيك (كامپيوتر)

دو واحد كنترل برنامه و رياضي ـ منطقي روي هم واحد كنترل عملياتي (CPU) را تشكيل مي‌دهند كه وظيفه مغز انسان حسابگر را انجام مي‌دهد.

تفاوت عمده بين انسان حسابگر وكامپيوتر تنها در شكل نمايش اطلاعات بصورت دستور و داده‌هاست انسان مي‌تواند بكمك زباني كه تكلم مي‌كند مفاهيم و سير اجرائي عمليات را بيان نمايد و عينا آنها را بر صفحه كاغذ منتقل نمايد. در حاليكه در كامپيوتر‌هاي ديجيتالي اطلاعات (دستورالعمل‌هاوداده‌ها) بيشتر بصورت رمز باينري در حافظه ماشين انبار مي‌گردد و سپس عمليات برروي آنها مي‌گيرد.

براي برقراري ارتباط بين انسان و ماشين حسابگر كه داراي دو زبان مختلف هستند , حتماً نياز به مترجم و يا عاملي هستيم كه مطالب هريك را بشكل دلخواه و قابل فهم طرف ديگر ترجمه و تفسير نمايد. هر ماشين حسابگر مي‌بايست داراي واحدهاي ضروري زير باشد تا بتواند عمليات رياضي و منطقي و تصميم‌گيري را به طور اتوماتيك انجام دهد.

الف: واحد عملياتي ويا پردازشي PROCESSOR

اين واحد وظيفه اصلي و اساس را در ترجمه وتفسير اجراي برنامه بعهده داشته و قادر است عمليات مختلف رياضي /منطقي را انجام دهد.

ب: واحد حافظه MEMORY

اين واحد جهت انبارنمودن ونگهداري دستورالعمل ها- دادهها والگوريتم‌هاي اجرائي و نتايج حاصل از عبارات ضروريست.

ج: واحدهاي ورودي/خروجي INPUT/OUTPUT

وسيله ويا دستگاهي جهت انتقال و تبادل دستورالعملها ,دادهها و الگوريتم هاي اجرائي ازدنياي خارج بداخل كامپيوتر و بالعكس براي انتقال نتايج حاصله ازعمليات ازدرون كامپيوتر بدنبال خارج مورد نيازخواهد بود. واحدهاي ورودي/ خروجي امكان ارتباط ومحاوره بين انسان وماشين رامهيا مي‌نمايد.

شكل3: نمونه‌اي از امكانات و تجهيزات يك مركز كامپيوتر

010-001:سازمان و تشكيلات كامپيوتر‌ها :

لفظ كامپيوتر بطور كلي با انواع بسيار متنوعي از ماشين‌هاي حسابگر اطلاق مي‌گردد كه هم از نظر اندازه و هم از نظر سرعت , قدرت, نوع كاربرد و قيمت با هم متفاوت هستند.

اكثر مواقع جهت معين نمودن نوع و وسعت عمل كامپيوتر از اصطلاحات زير استفاده مي‌گردد :

شبكه‌هاي كامپيوتري, مالتي كامپيوتر‌ها, مالتي پروسسورها, كامپيوتر(همه منظوره ـ ويژه), ميني‌كامپيوتر, ميكروكامپيوتر.

سيستم‌هاي كامپيوتري بر شمرده فوق در موارد متعدد چه از نظر تاسيسات و چه از نظر نوع كار و قدرت اجرائي با هم اختلاف فاحشي دارند كه در شكل 4 نمايش داده شده‌اند كه عبارتند از :

واحد كنترل ـ واحد رياضي / منطقي , واحد حافظه و واحد‌هاي ورودي / خروجي .

شكل 4 :واحدهاي اساسي سيستم‌هاي كامپيوتري

اين پنچ واحد اساسي كه استخوان بندي هر سيستم كامپيوتري را تشكيل مي‌دهند مي‌تواند در سه قسمت اصلي تقسيم بندي شود :

1-واحد عملياتي يا پردازشگر

2- واحد حافظه

3- واحد ورودي / خروجي

در هر سيستم كامپيوتري واحد ورودي اطلاعات دنياي خارجي را بعد ازتغيير مناسب تحت كنترل واحد مركزي عملياتي بداخل حافظه مي‌فرستد. اطلاعات (دستورالعمل‌ها- دادهها) انبارشده در حافظه بوسيله واحد كنترل يك بيك از حافظه به بيرون حافظه فرا خوانده شده و بعد از تجزيه و تحليل و تشخيص نوع عمليات فرمانهاي لازم جهت اجراي آن به قسمت‌هاي مختلف ماشين صادر مي‌گردد. واحد رياضي / منطقي كامپيوتر تحت تاثير فرامين صادره از سوي واحد كنترل عمليات تعيين شده را انجام مي‌دهد ونتايج عمليات اجرا شده را بداخل يكي از ريجستر‌ها (انباره‌هاي موقت) مي‌فرستد. اين نتايج بموجب فرامين واحد كنترل بداخل حافظه برگشت داده شده و در صورت لزوم از طريق يكي از واحد‌هاي خروجي بشكل مطلوب در اختيار استفاده كننده قرار مي‌گيرد.

در اينجا ذكراين نكته ضروريست كه اطلاعات اعمال شده به كامپيوتر نمي‌تواند از دو گروه داده شده زير خارج باشد .

1- دستورالعمل‌ها يا فرامين

2- دادهها

دستورالعمل‌ها ويا فرامين اوامري هستند كه موجب نقل و انتقالات و اجراي عمليات گوناگون در داخل و خارج كامپيوتر مي‌گيردند. بنابراين بصورت ساده مي‌توان گفت كه تمام نقل و انتقالات داده‌ها و عمليات رياضي / منطقي بكمك مجموعه پيوسته‌اي از دستورالعمل‌ها انجام مي‌پذيرد كه به آن برنامه مي‌ گويند روش عادي اجراي هر برنامه توسط ماشين بدين صورت انجام مي‌پذيرد كه ابتدا تمام برنامه بداخل حافظه فرستاده شده و بعد از تشخيص و تعيين نوع عمليات واحد كنترل متناسب با آن دستورالعمل فرامين لازم جهت باجرا در آمدن آن دستورالعمل را بتمام قسمت‌هاي ماشين ارسال مي‌ دارد.

چنين ماشين‌هائي را كه برروي برنامه‌هاي ذخيره شده عمل مي‌نمايند كامپيوترهاي با برنامه ذخيره‌اي مي‌گويند(STORED PROGRAM COMPUTERS) .

دادهها كه دومين جزء هر برنامه كامپيوتري است چيزي جزء اطلاعات عددي و يا حرفي نيست كه مي‌بايست بروي آنها عمليات انجام گيرد.

تعداد صفحات پروژه 52 صفحه می باشد.