شرح الميد · أجهزة الحواسيب وشبكات الاتصال وخدماتها

هدف الدرس

أن تربط مكونات الحاسوب بوظائفها، وتفرق بين الذاكرة المؤقتة والتخزين الدائم والسحابي، ثم تميز أنواع الشبكات والبروتوكولات وخدمات الإنترنت وأسباب الأعطال الأساسية.

الفهرس

• مكونات نظام الحاسوب والتخزين المحلي والسحابي.
• الشبكات ووسائط الاتصال والبروتوكولات.
• مزود خدمة الإنترنت والأجيال الخلوية والمحافظة على الحاسوب.

مكونات نظام الحاسوب

ينقسم نظام الحاسوب إلى مكونات مادية يمكن رؤيتها ولمسها، وبرمجيات تنظم العمل وتوجه العتاد. وتشمل المكونات المادية وحدة المعالجة المركزية، والذاكرة الرئيسة، ووحدات الإدخال والإخراج، ووحدات التخزين المساعدة.

تتأثر قدرة المعالج بسرعة الساعة وعدد الأنوية والذاكرة المخبأة ودعم بنية 32 أو 64 بت، لكن الاختيار الصحيح يوازن بين الأداء والطاقة والسعر. أمّا RAM فزيادة سعتها وترددها تساعد في تشغيل مهام أكثر، لكنها لا تصبح تخزينًا دائمًا؛ محتواها مؤقت.

مسار البيانات داخل الحاسوب

تدخل البيانات عبر وحدة الإدخال، وتصبح متاحة في الذاكرة أثناء العمل. داخل المعالج تنظّم وحدة التحكم تنفيذ التعليمات، وتنجز وحدة الحساب والمنطق العمليات الحسابية والمقارنات، وتحفظ المسجلات قيمًا يحتاجها المعالج أثناء التنفيذ. تساعد ذاكرة Cache على إتاحة البيانات المتكررة بسرعة. ثم تظهر النتيجة عبر الإخراج أو تُحفظ في التخزين الثانوي.

بهذا يمكن التمييز بين ثلاث وظائف: المعالج ينفذ، والذاكرة تحتفظ أثناء العمل، والتخزين الثانوي يحفظ للرجوع لاحقًا. ليست زيادة سعة القرص بديلًا عن زيادة RAM، كما أن زيادة RAM لا تغير سعة الملفات التي يحفظها القرص.

برمجيات النظام وبرمجيات التطبيقات

عندما يكتب الطالب تقريرًا فإنه يستخدم تطبيق معالجة كلمات، لكن التطبيق يحتاج نظام تشغيل يدير الملفات والذاكرة وأجهزة الإدخال والإخراج. كلاهما برمجيات، ويختلفان في الدور.

قراءة مواصفات الذاكرة والتخزين

تضم مواصفات RAM النوع والتردد والسعة والشركة المصنعة. ويورد الفصل تسميات DRAM وSD-RAM وRDRAM وDD-RAM ضمن مادته؛ لا ينبغي فصل اختيار الذاكرة عن ملاءمتها للجهاز. أما القرص الصلب الدوار فتؤثر سعته في كمية الملفات، وتؤثر سرعة دورانه في الوصول إلى البيانات.

أمثلة المعالجات والأحجام والسرعات في الفصل تعود إلى مادته المؤرخة 2019/2020؛ وظيفتها توضيح عناصر المقارنة، وليست قائمة شراء حالية. الأساس هو موازنة متطلبات الاستخدام مع الأداء والطاقة والتكلفة.

التخزين الثانوي والتخزين السحابي

القرص الصلب مثال على التخزين الثانوي؛ سعته تحدد مقدار ما يمكن حفظه، وسرعة القراءة والكتابة تؤثر في الأداء. أمّا التخزين السحابي فيحفظ البيانات على خوادم عبر الإنترنت وتقدمه غالبًا جهة ثالثة وفق مقدار الاستخدام.

يوجد نمطان وردا في المرجع:

• النسخ الاحتياطي Backups: تنقل نسخة من البيانات إلى السحابة دفعة واحدة وفق جدول، للرجوع إليها لاحقًا.
• المزامنة Synching: تحدّث النسخة السحابية تلقائيًا كلما تغير المحتوى في الجهاز.

لا تخلط بينهما: النسخ الاحتياطي يبني نقطة استعادة، بينما المزامنة تحافظ على تطابق النسخ؛ وقد تنقل الحذف أو الخطأ إلى النسخة المتزامنة.

من أمثلة مقدمي التخزين المذكورين في الفصل Google Drive وOneDrive وAmazon S3 وBox وDropbox.

من مزايا السحابة المرونة في زيادة المساحة أو تقليلها، وخفض الحاجة إلى شراء عتاد جديد وصيانته، وسهولة مشاركة الملفات وإدارتها من تطبيقات مختلفة. لكنها تعتمد على خوادم مادية واتصال وسياسات حماية؛ كلمة «سحابي» لا تعني أن البيانات بلا أجهزة.

شبكات الحاسوب ووسائط الاتصال

الشبكة مجموعة من حاسوبين أو أكثر متصلين لمشاركة الموارد وتبادل الملفات وتوفير الاتصال الإلكتروني. ويمكن إنشاء الاتصال بالكابلات أو موجات الراديو أو خطوط الهاتف أو الأقمار الصناعية أو الأشعة تحت الحمراء.

الإنترنت أكبر مثال على WAN، ولذلك توصف بأنها شبكة شبكات العالم؛ تربط شبكات معلومات وقواعد بيانات في دول كثيرة.

وسائط الاتصال السلكية واللاسلكية

الوسيط يصف كيف تنتقل الإشارة، أما LAN وMAN وWAN فتصف نطاق الشبكة. لذلك لا يكفي كون الشبكة لاسلكية للحكم بأنها واسعة. ويعرض الفصل الكابلات العابرة للمحيطات والوصلات بالأقمار الصناعية مثالين لربط أجزاء الشبكات الواسعة.

البروتوكولات وIP وTCP/IP

لكي تتبادل الحواسيب المعلومات لا بد من توافقها مع قواعد اتصال تسمى بروتوكولات. تنتقل البيانات عبر الشبكة في حزم. يتولى بروتوكول الإنترنت IP عنونة حزم البيانات وتوجيهها، ويتيح IPv4 تجزئة الحزمة عند الحاجة لتناسب حد الحجم الذي يسمح به مسار النقل. لا تعني هذه التجزئة أن IP وحده مسؤول عن جميع مراحل تقسيم رسالة التطبيق ونقلها.

ويندرج IP ضمن حزمة TCP/IP، وهي مجموعة بروتوكولات طورت لتمكين الاتصالات بين شبكات مختلفة الأنواع. إذن البروتوكول ليس سلكًا أو جهازًا؛ بل قواعد مشتركة تجعل الأجهزة تفهم طريقة بناء البيانات وإرسالها واستقبالها.

مزود خدمة الإنترنت والأجيال الخلوية

مزود خدمة الإنترنت ISP هو الشركة التي تتيح للعميل الوصول إلى الإنترنت. وقد يستخدم الاتصال الهاتفي أو خط المشترك الرقمي أو كابل المودم أو الاتصال اللاسلكي أو الوصلات عالية السرعة. وقد يقدم كذلك حسابات بريد إلكتروني وبرامجها، أو تخزينًا سحابيًا.

شبكات 3G وسعت خدمات الاتصال الخلوي لتشمل نقل البيانات واسع النطاق والمكالمات المرئية، أما 4G فهي تطوير يقدم الصوت والبيانات والوسائط المتدفقة عبر بروتوكول الإنترنت بمعدلات أعلى من الأجيال السابقة.

أعطال الحاسوب والمحافظة عليه

تنقسم الأعطال إلى أعطال مادية في العتاد وأعطال برمجية في البرامج والتشغيل. ومن أبرز أسباب الأعطال الخارجية ارتفاع الحرارة وتراكم الغبار؛ إذ يعوق الغبار تبديد الحرارة فتزداد المشكلة. ويذكر الفصل أيضًا التشغيل والإطفاء المتكرر بصورة غير سليمة. لذلك تشمل الصيانة تنظيف فتحات التهوية والمروحة، وإبعاد الجهاز عن مصادر الحرارة والرطوبة، وإيقافه بالطريقة الصحيحة.

أما الوقاية البرمجية فتشمل تحديث برنامج مكافحة الفيروسات، واستخدام كلمة مرور قوية مكونة من حروف وأرقام ورموز، وفحص بطاقات الذاكرة قبل تشغيلها، وتجنب الملفات والمواقع مجهولة المصدر.

الخلاصة

الحاسوب منظومة عتاد وبرمجيات؛ RAM ذاكرة مؤقتة والتخزين الثانوي دائم؛ السحابة خوادم بعيدة للنسخ أو المزامنة؛ والشبكة تبدأ بجهازين وتتسع من LAN إلى MAN ثم WAN. البروتوكول هو قواعد الاتصال، وIP يعنون الحزم ويوجهها، وISP يوفّر الوصول وقد يقدم البريد والسحابة.