محاسبه در کامبیوتر

فرمت :WORD                                                     تعداد صفحه :62

فصل اول

001-001:محاسبات چگونه صورت می گیرد:

   برای پی بردن به نحوه عمل ماشینهای حسابگر و یا کامپیوترهای دیجیتالی بهتر آن است که ابتدا  تصویر ساده‌ای از چگونگی انجام یک محاسبه ‌که توسط انسان و به کمک قلم و کاغذ صورت می‌پذیرد ارائه شود. بدیهی است که دلیل استفاده ازکاغذ در محاسبات عددی یادداشت و ذخیره نمودن عملیات و نتایج حاصله از ریاضی است.

   دادههای اطلاعاتی یادداشت شده بر روی صفحه کاغذ می‌توانند شامل دستورالعمل‌ها دادههای عددی و برنامه‌های اجرائی عملیات ریاضی باشند.

   در ضمن اجرا و یا حل هر سیستم ویا مسئله ریاضی جوابها و یا نتایج عملیات می باید بر روی کاغذ یادداشت گردد. شخص حسابگر در تمام مدت اجرای عملیات سیر تسسل‌ عملیات و تجزیه و تحلیل دستورالعمل و برنامه‌های اجرائی را رهبری نموده و مسئولیت اجرای درست عملیات را به عهده دارد.

   درخلال انجام محاسبات انسان حسابگر دو عمل اساسی انجام میدهد .یکی از آنهاکنترل عملیات است .در این مرحله انسان درک و فهمی درست از دستورالعمل‌ها و یا فرامین پیدا می‌نماید و در ضمن انجام عملیات مطمئن می‌گرددکه مراحل تسسل عملیات درست صورت می پذیرد. وظیفه شخص حسابگر اجرای نهایی عملیات ریاضی است که منجر به نتایج عددی مورد نیاز میگردد.

   امروزه اکثر دانشجویان و پژوهندگان جهت سادگی اجرای عملیات ریاضی و دستیابی سریع به‌ جواب درست و مطمئن از ماشینهای حساب‌ دستی استفاده می نمایند.

  در شکل 1  شمای ساده‌ای از رابطه بین سه واحد کاغذ, ماشین‌حساب و شخص حسابگر داده‌ شده‌ است‌که بیانگر سیر تسسل اجرای عملیات است و میتوان چگونگی آن رابصورت زیر بیان نمود.

   ابتدا نخستین دستور العمل از برنامه اجرائی از روی صفحه کاغذ توسط شخص حسابگر خوانده  می‌شود . دستورالعمل قرائت شده در مغز تجزیه وتحلیل شده و مفهوم آن آشکار می گردد.

   در این مرحله شخص حسابگر متوجه عمل ریاضی که باید انجام دهد میگردد ومتوجه میشود که باید عمل جمع  A+B صورت گیرد ونتیجه آن به متغیرX نسبت داده شود.

برای رسیدن به این منظور شخص حسابگر مقدار عددی A رااز روی کاغذ قرائت نموده و آنرا به‌ روی‌ دکمه‌های ماشین حساب منتقل مینماید .سپس دکمه فرمان +  را فشار داده و بدنبال آن مقدار عددی متغیر Bرا به ماشین حساب میدهد تا جواب منسوب به X بدست آید. نتیجه عمل جمع از ماشین حساب برروی کاغذ منتقل و درآنجا ثبت میگردد. درتمام مراحل عملیات مغز انسان حسابگر سیر اجرا ئی عملیات را کنترل نموده و دست او با فرامین اخذ شده از مغز مراحل مختلف محاسبه را انجام میدهد.

   واحد کنترل برنامه دستورالعمل‌ها و جزئیات برنامه را ترجمه و تفسیر نموده‌ و تسسل‌ اجرای عملیات را تشخیص می‌دهد. قسمت ریاضی ـ منطقی موجود دستورالعمل‌ها و عملیات تشخیص داده شده را اجرا می‌نماید.    برای آنکه عملیات تشریح شده فوق بتواند تماماً توسط ماشین حسابگر اتوماتیک انجام بپذیرد می‌باید برای هر قسمت از شمای طبقاتی شکل 1 واحد معادلی انتخاب شود تاامکان انجام عملیات مهیا گردد. جهت انجام این منظور شمای طبقاتی شکل 2  پیشنهاد می‌گردد که شباهت زیادی بواحد شکل 1 دارد. واحد حافظه در این سیستم همانند صفحه کاغذ وظیفه انبار نمودن دستورالعمل‌ها (برنامه) و داده‌ها را بعهده دارد .

                   شکل 2: واحد‌های مختلف یک ماشین حسابگر اتوماتیک (کامپیوتر)

      دو واحد کنترل برنامه و ریاضی ـ منطقی روی هم واحد کنترل عملیاتی ( CPU) را تشکیل می‌دهند که وظیفه مغز انسان حسابگر را انجام می‌دهد.

   تفاوت عمده بین انسان حسابگر وکامپیوتر تنها در شکل نمایش اطلاعات بصورت دستور و داده‌هاست انسان می‌تواند بکمک زبانی که تکلم می‌کند مفاهیم و سیر اجرائی عملیات را بیان نماید و عینا آنها را بر صفحه کاغذ منتقل نماید. در حالیکه در کامپیوتر‌های دیجیتالی اطلاعات (دستورالعمل‌هاوداده‌ها) بیشتر بصورت رمز باینری در حافظه ماشین انبار می‌گردد و سپس عملیات برروی آنها می‌گیرد.

    برای برقراری ارتباط بین انسان و ماشین حسابگر که دارای دو زبان مختلف هستند , حتماً نیاز به مترجم و یا عاملی هستیم که مطالب هریک را بشکل دلخواه و قابل فهم طرف دیگر ترجمه و تفسیر نماید. هر ماشین حسابگر می‌بایست دارای واحدهای ضروری زیر باشد تا بتواند عملیات ریاضی و منطقی و تصمیم‌گیری را به طور اتوماتیک انجام دهد.

 الف: واحد عملیاتی ویا پردازشی  PROCESSOR

     این واحد وظیفه اصلی و اساس را در ترجمه وتفسیر اجرای برنامه بعهده داشته و قادر است عملیات مختلف ریاضی  /منطقی را انجام دهد.

ب: واحد حافظه MEMORY

     این واحد جهت انبارنمودن ونگهداری دستورالعمل ها- دادهها والگوریتم‌های اجرائی و نتایج حاصل از عبارات ضروریست.

ج: واحدهای ورودی/خروجی  INPUT/OUTPUT

    وسیله ویا دستگاهی جهت انتقال و تبادل دستورالعملها ,دادهها و الگوریتم های اجرائی ازدنیای خارج بداخل کامپیوتر و بالعکس برای انتقال نتایج حاصله ازعملیات ازدرون کامپیوتر بدنبال خارج مورد نیازخواهد بود. واحدهای ورودی/ خروجی امکان ارتباط ومحاوره بین انسان وماشین رامهیا می‌نماید.

                       شکل3: نمونه‌ای از امکانات و تجهیزات یک مرکز کامپیوتر

010-001:سازمان و تشکیلات کامپیوتر‌ها :

    لفظ کامپیوتر بطور کلی با انواع بسیار متنوعی از ماشین‌های حسابگر اطلاق می‌گردد که هم از نظر اندازه و هم از نظر سرعت , قدرت, نوع کاربرد و قیمت با هم متفاوت هستند.

   اکثر مواقع جهت معین نمودن نوع و وسعت عمل کامپیوتر از اصطلاحات زیر استفاده می‌گردد :

شبکه‌های کامپیوتری, مالتی کامپیوتر‌ها, مالتی پروسسورها, کامپیوتر(همه منظوره ـ ویژه), مینی‌کامپیوتر, میکروکامپیوتر.

   سیستم‌های کامپیوتری بر شمرده فوق در موارد متعدد چه از نظر تاسیسات و چه از نظر نوع کار و قدرت اجرائی با هم اختلاف فاحشی دارند که در شکل 4 نمایش داده شده‌اند که عبارتند از :

 واحد کنترل ـ واحد ریاضی / منطقی , واحد حافظه و واحد‌های ورودی / خروجی .

Figure 1.1 Basic Iunctional unit of a computer

                                شکل 4 :واحدهای اساسی سیستم‌های کامپیوتری

   این پنچ واحد اساسی که استخوان بندی هر سیستم کامپیوتری را تشکیل می‌دهند می‌تواند در سه قسمت اصلی تقسیم بندی شود :

    1-واحد عملیاتی یا پردازشگر

   2- واحد حافظه

   3- واحد ورودی / خروجی

   در هر سیستم کامپیوتری واحد ورودی اطلاعات دنیای خارجی را بعد ازتغییر مناسب تحت کنترل واحد مرکزی عملیاتی بداخل حافظه می‌فرستد. اطلاعات (دستورالعمل‌ها- دادهها) انبارشده در حافظه بوسیله واحد کنترل یک بیک از حافظه به بیرون حافظه فرا خوانده شده و بعد از تجزیه و تحلیل و تشخیص نوع عملیات فرمانهای لازم جهت اجرای آن به قسمت‌های مختلف ماشین صادر می‌گردد. واحد ریاضی / منطقی کامپیوتر تحت تاثیر فرامین صادره از سوی واحد کنترل عملیات تعیین شده را انجام می‌دهد ونتایج عملیات اجرا شده را    بداخل یکی از ریجستر‌ها (انباره‌های موقت) می‌فرستد. این نتایج بموجب فرامین واحد کنترل بداخل حافظه برگشت داده شده و در صورت لزوم از طریق یکی از واحد‌های خروجی بشکل مطلوب در اختیار استفاده کننده قرار می‌گیرد.

   در اینجا ذکراین نکته ضروریست که اطلاعات اعمال شده به کامپیوتر نمی‌تواند از دو گروه داده شده زیر خارج باشد .    

1. دستورالعمل‌ها یا فرامین
2.  دادهها

   دستورالعمل‌ها ویا فرامین اوامری هستند که موجب نقل و انتقالات و اجرای عملیات گوناگون در داخل و خارج کامپیوتر می‌گیردند. بنابراین بصورت ساده می‌توان گفت که تمام نقل و انتقالات داده‌ها و عملیات ریاضی / منطقی بکمک مجموعه پیوسته‌ای از دستورالعمل‌ها انجام می‌پذیرد که به آن برنامه می‌ گویند روش عادی اجرای هر برنامه توسط ماشین بدین صورت انجام می‌پذیرد که ابتدا تمام برنامه بداخل حافظه فرستاده شده و بعد از تشخیص و تعیین نوع عملیات واحد کنترل متناسب با آن دستورالعمل فرامین لازم جهت باجرا در آمدن آن دستورالعمل را بتمام قسمت‌های ماشین ارسال می‌ دارد.

   چنین ماشین‌هائی را که برروی برنامه‌های ذخیره شده عمل می‌نمایند کامپیوترهای با برنامه ذخیره‌ای می‌گویند (STORED PROGRAM COMPUTERS) .

   دادهها که دومین جزء هر برنامه کامپیوتری است چیزی جزء اطلاعات عددی و یا حرفی نیست که می‌بایست بروی آنها عملیات انجام گیرد.

                شکل 5 : شمای طبقاتی و نحوه ارتباط واحدها در یک سیستم کامپیوتری

   برنامه‌های اجرائی کامپیوتر به هر شکلی نوشته شود خواه به صورت زبانهای سطح بالا شبیه فورترن, کوبال بیسیک وخواه بصورت زبانهای سطح پایین همانند زبان اسمبلی باشد می‌بایست توسط برنامه دیگری تبدیل به کدهای قابل قبول ماشین شود .عامل برنامه‌ای که موجب ترجمه ویا تفسیر برنامه‌های ورودی می‌گردد کامپایلر یا مترجم یا اسمبلر نامیده می‌شوند.

جهت دانلود محصول اینجا کلیک نمایید