دانلود تحقیق شناخت و کاربرد کامپیوتر

1- چرا بخاطر کامپیوتر بخود دردسر می دهیم؟
(اهمیت کامپیوتر)
چرا درباره کامپیوترها بحث می کنیم؟

چرا آنها را برای نخبگانی که آنها را درک می کنند نمی گذاریم؟
شما نمی توانید به آسانی نقش کامپیوترها را ندیده بگیرید.

نفوذ آنها در جامعه ما سریعاً در حال گسترش است.

در کلیه امور زندگی، از صندوقهای سوپر مارکتها گرفته تا مراکز قدرت، نفوذ آنها محسوس است.

اکنون بیشتر صورتحسابها و فیش های حقوقی بوسیله کامپیوتر آماده میشوند.

با این وجود کامپیوترها کمتر در دید عموم قرار دارند.

ممکن آنها چراغهای راهنمایی سراسر شهر را و یا سیستم تلفن محلی را کنترل کنند .

ساختمان اتومبیل شما ممکن است بوسیله یک کامپیوتر کنترل شده باشد.

افه های مخصوص در فیلم های فضایی اخیر ممکن است بوسیله کامپیوترها تولید شده باشد.

حتی در خانه ها نیز ممکن است کامپیوترهای کوچکی مورد استفاده قرار گیرند.
به چه دلیل کامپیوترها چنین کاربرد وسیعی دارند؟

این امر اصولاً بدلیل کاهش فوق العاده قیمت و اندازه کامپیوترها علاوه بر افزایش قدرت و انعطاف پذیری آنها حاصل می شود و در نتیجه شما در کامپیوترها سریعتر از همیشه افزایش یافته و باز هم در حال افزایش است.

اولین حسابگر الکترونیکی کامل (نه کاملاً یک کامپیوتر) در سال 1945 در دانشگاه پنسیلوانیا ساخته وانیاک نامیده شد.

در سال 1950 پانزده کامپیوتر کامل شده یا در حال ساخت در جهان وجود داشت.

سی سال بعد، سالنامه استفاده کنندگان کامپیوتر برای سال 1980 مجموعه ای از 26.872 کامپیوتر را فقط در بریتانیا و ایرلند فهرست کرده است.

البته این عدد در مورد تأسیسات متوسط و بزرگ بود و شمار کامپیوترهای کوچک باید خیلی بیشتر از این می شد و با احتساب کوچکترین کامپیوترها، یعنی میکرو کامپیوترها مجموع کامپیوترهای جهان سر به میلیونها می زد.
اکنون خرید یک میکرو کامپیوتر با قیمتی در حدود قیمت یک تلویزیون سیاه و سفید امکان پذیر است.
چنین میکرو کامپیوتری عملیات ریاضی را بیست بار سریعتر از انیاک انجام میدهد و حافظه بزرگتری دارد و هزاران بار قابل اطمینان تر است و همان نیرویی را مصرف می کند که یک لامپ روشنایی الکتریکی، در حالیکه انیاک نیرویی معادل نیروی یک لوکوموتیو احتیاج داشت و حجم آن 30.000 برابر میکرو کامپیوترهای امروزی و قیمتش 10.000 برابر آنها بود.
چون کامپیوترها به سرعت ارزان می شوند و سهلتر در دسترس قرار می گیرند لذا بیشتر مورد استعمال قرار گرفته، ارزشمندتر شده، اهمیت یافته و حتی سبب نگرانی می شوند.

کامپیوترها بطور سریع و خستگی ناپذیر فرمانبردارند و (برخلاف آنچه متداول است) تقریباً هرگز دچار اشتباه نمی شوند.

آنها توانایی انجام بسیاری از اعمالی را که تاکنون بوسیله انسان انجام می شده است دارند و بکمک آنها میتوان کاری را که بوسیله بیش از یک دو جین انسان انجام می شده است (و حتی ممکن است بدلیل پیچیدگی و بغرنجی زیاد کسی بفکر انجام آن نیفتاده باشد) یکنفره انجام داد.

یکی از موارد نگرانی در مورد گسترده تر شدن کاربرد کامپیوتر افزایش شدید بیکاری است.

برای شناخت بهتر کامپیوترها و توانائیهای آنها دلایل متعدد دیگری وجود دارد که با بررسی آنها ممکن است که خطر جدی کامپیوترها را بصورت علمی و دقیق ارزیابی کرد.
همانگونه که برای روشن شدن یک گیرنده تلویزیونی دانستن طرز کار آن لازم نیست، دانستن چگونگی کار یک کامپیوتر هم به منظور استفاده از آن مورد لزوم نمی باشد.

این کتاب طرز کار کامپیوتر را به دو دلیل توضیح می دهد.

اول برای کسانی که ممکن است هیچگاه مجبور نباشند که یک کامپیوتر را اداره کنند یا برنامه کامپیوتر بنویسند، با این وجود ممکن است علاقه داشته باشند بدانند که یک مجموعه از اجزای الکترونیکی چگونه می تواند اعمالی را که از آن خواسته شده است انجام دهد.

دوم بمنظور درک کردن انقلابی که این ماشینها علت آن هستند، دانستن اینکه آنها چگونه ساخته شده اند و چگونه عمل می کنند مفید است فقط با این اطلاعات است که هرکس می تواند درباره قدرت کامپیوترها و محدودیت آنها قضاوت کند ابهاماتی را که پیرامون کامپیوترها وجود دارد با کمی روشنگری در مورد روش کار آنها برطرف سازد.
کامپیوترها با همه چیزهایی که ما می شناسیم بسیار متفاوتند و از این رو ارتباط دادن آنها به چیزهایی دیگر که ما در موردشان تجربه داریم بسیار مشکل است در بخش دو انواع اصلی کامپیوترها توضیح داده می شوند و مقایسه هایی ارائه می شود تا نشان دهد که یک کامپیوتر به چه چیز شباهت دارد.
جنبه ای که کامپیوترها را بی همتا می کند، قدرت آنها در پردازش اطلاعات است.

این اطلاعات فقط با استفاده از دو رقم شمارشی صفر و یک در داخل کامپیوتر نمایش داده می شوند، که البته به آن اندازه که تصور می شود موجد محدودیت نیست.

اینکه چگونه انواع گوناگون اطلاعات ممکن است در داخل یک کامپیوتر ذخیره شوند در بخش سه مورد بحث قرار خواهد گرفت.
بعلاوه دستور العمل ها نیز با ارقام صفر و یک بصورت رمز در حافظه کامپیوتر ذخیره می گردند.

بخش چهار شرح می دهد که چگونه از چنین دستوراتی با ترتیب معین، بصورت یک برنامه استفاده می شود.
تصور اینکه چگونه وسایل الکترونیکی می توانند اعمال ریاضی را – مانند جمع کردن دو عدد – انجام دهند مشکل است.

بخش پنج یک شرح غیر تکنیکی را در مورد اینکه چگونه این عمل انجام می گیرد ارائه می دهد.
کاهش قیمت و اندازه کامپیوترها، که عامل اصلی آن پیشرفت تکنولوژی ساخت تراشه های سیلسیم است، موضوعی است که در بخش شش مورد استفاده قرار می گیرد.

کاهش قیمت و اندازه کامپیوترها، که عامل اصلی آن پیشرفت تکنولوژی ساخت تراشه های سیلسیم است، موضوعی است که در بخش شش مورد استفاده قرار می گیرد.

اگر کامپیوتر یک مغز الکترونیکی باشد به دست، چشم، گوش و دهان نیاز دارد تا قادر به پاسخ دادن گردد.

بخش هفت بعضی از دستگاههایی را که در یک کامپیوتر، بعنوان مشابه اعضای بدن یک حیوان، بکار میرود بررسی می کند.

اگر دستورالعمل هایی را که یک کامپیوتر اطاعت می کند، رشته هایی از صفر و یک باشند، ممکن است این گمان را بوجود آورد که ارتباط با دستگاه بشدت مشکل است.

ولی همانطوری که بخش هشت نشان می دهد، کامپیوترها را می توان طوری ساخت که علاوه بر زبان خودشان، زبانهای دیگری را نیز بفهمند.

بمنظور دادن طرحی برای طرز نوشتن یک برنامه کامپیوتری، در بخش نه نمونه برنامه ای که در یکی از عمومی ترین زبانهای برنامه نویسی دنیا نوشته شده ارائه می گردد.

به همان پایه که کامپیوترها بزرگتر شده و پیچیدگی ساختمان آنها افزایش یافته است، مسئولیت بیشتری را در کنترل کار خود بعهده گرفته اند.

توسعه برنامه های بخصوصی که سیستم های اداره کننده (سیستم عامل) نامیده می شوند، در بخش ده مطرح شده است.

کاربردهای کامپیوتر آنقدر متنوع و بیشمار است که بخش یازده می تواند فقط تعداد کمی مثال برای نمایان کردن محدوده هایی که حضور محسوس کامپیوتر در آنها لازم می باشد، بیاورد.

با آنکه میکروکامپیوترها در مقایسه با دستگاههای بزرگ بیشتر از نظر اندازه و قیمت تفاوت دارند تا از جهت روشها و اصول کارکرد؛ روز بروز در حال ارزان شدن و کوچک شدن هستند، تا حدی که ممکن است در راههایی بکار روند که برای پسر عموهای بزرگترشان هرگز در نظر گرفته نشده است.

بنابراین بخش دوازده به میکروها اختصاص یافته است.

در داخل کامپیوترها چه می گذارد؟

(نمایش اطلاعات) اگر یک کامپیوتر را باز کنید داخل آن توده های سیم، تخته های مدار و قطعات الکترونیکی را می بینید.

هرچند در این بخش سر و کاری با مدارها نداریم، ولی موضوع مورد بحث اطلاعات داخل کامپیوتر است.

در فصل قبل گفته شد که اطلاعات، با استفاده از سیستم دودویی ذخیره و پردازش می شوند.

داده هائی 22 که کامپیوترها باید پردازش کنند، بندرت ، در آغاز کار بشکل صفر و یک هستند.

داده ها ممکن است عبارت باشند از نامها و آدرسها و مقادیر بدهی های پولی، تعداد قطعه های گوناگون سفارش داده شده و غیره.

اگر قرار باشد که کامپیوتر با چنین اطلاعاتی سر و کار داشته باشد، باید آنها بروش دودویی رمزبندی 23 شده باشند.

منظور از رمز دقیقاً آنچه که عوامل سری از آن استفاده می کنند نیست.

رمزبندی، به منظور تبدیل اطلاعات، بصورت کنترل پذیرتری می باشد.

بعنوان مثال، روزهای اول اختراع تلگراف کلمات بصورت رمز توصیه شده بوسیله ساموئل مورش فرستاده می شد.

اطلاعات را می توان به روشهای گوتاگون رمزبندی کرد اما نتیجه آنها همیشه برای پردازش مناسب نیست.

مثلاً امکان دارد برای ثبت کردن یک سمفونی بتهون، هرنت را با کلمه ای بیان نمود و بعد برای انتقال دادن کلمه ها به نوازندگان از رمز مخابره بوسیله پرچم استفاده نمود.

در این حالت اطلاعات وجود دارد، ولی اعضای ارکستر پردازش آنرا مشکل می یابند.

اع داد می توانند با استفاده از روش رومی ها رمزبندی شوند، اما در این صورت، انجام عمل ضرب بر روی آنها آسان نیست.

(شاید بهمین دلیل است که رومی ها ریاضی دانهای بزرگی نبودند.

ولی در عوض آنها از کامپیوتر عصر خویش – چرتکه – برای محاسبات مالی استفاده می کردند).

ساده ترین راه برای ذخیره و پردازش اطلاعات در کامپیوتر استفاده از رمز بندی در سیستم دودویی است.

که در آن فقط از علائم صفر و یک استفاده می شود.

یک رقم دودویی که می تواند صفر و یک باشد، اغلب با نام کوتاه شده بیت 24 خوانده می شود.

طی سالها روش مطلوب انبار کردن بیت ها، استفاده از حلقه های کوچک فلز مغناطیسی 25 بود.

هریک از این حلقه ها زمانی که در یک جهت معین مغناطیسی شده باشد برای نمایش عدد یک بکار میرود والا نمایانگر صفر خواهد بود.

سیمهایی در داخل حلقه ها، جهت مغناطیسی آنها را عوض و یا تست می کند.

امروزه بجای حافظه هایی متشکل از حلقه های مغناطیسی از مدارات الکترونیکی استفاده می شود.

هر مقدار، وقتی جریان از آن عبور می کند یک یک را نشان می دهد و زمانی که جریان عبور نمی کند یک صفر را.

بیت ها علاوه بر اینکه بکمک الکترونیک ذخیره می شوند، بهمان وسیله نیز پردازش می شوند.

اینکه چگونه ممکن است برای جمع کردن دو عدد دودویی، از مدارات الکترونیکی استفاده کرد، موضوعی است که در بخش پنج مورد بحث قرار خواهد گرفت.

نتیجه منطقی مسایل ذکر شده این است که اطلاعات داده شده به کامپیوتر باید به سیستم دودویی ترجمه شوند.

اعداد دهدهی برای ما بسیار آشنا هستند، ولی اعداد دودویی نیاز به مقداری توضیح دارند.

احتمال دارد شما تصور کنید که اعداد رمزبندی شده بصورت مجموعه ای از صفرها و یک ها، نسبت به اعداد رمزبندی شده با استفاده از همه ده رقم، محدودیت بیشتری ایجاد می کنند؛ ولی چنین نیست.

هر عددی که بتواند با استفاده از سیستم ده علامتی نمایش داده شود، با استفاده از فقط دو علامت نیز قابل نمایش است.

برای فهمیدن چگونگی این عمل، ابتدا لازم است که در ارتباط با شمارش دهدهی کاملاً روشن شویم.

یک کیلومتر شمار دوچرخه را در نظر بگیرید.

هر کدام از چرخدنده های داخل آن، دارای ده علامت صفر تا نه می باشد.

وقتی که دوچرخه حرکت کرده و تا نه کیلومتر حرکت می کند، در فهم اینکه چه فاصله ای پیموده شده اشکالی وجود ند ارد.

حال اگر دوچرخه یک کیلومتر دیگر حرکت کند مشکلی پیش می آید.

دیگر علامتی برای عدد ده وجود ندارد البته همه ما می دانیم دکه چه باید کرد؛ اما عده کمی، به اینکه این عمل چه مفهومی دارد، فکر می کنند رقم قبلی را تبدیل به صفر می کنیم و یک واحد به ستون بعدی نقل می کنیم.

عدد حاصل، به این معنی است، یک گروه ده تایی و صفر واحد.

بطور کلی ستونها را می توان بصورت زیر نامگذاری کرد: پس دیگر مشکلی در فهم این مطلب موجود نیست و برای مثال، عدد 025708 چنین معنی می دهد: دو – ده هزار، پنج - هزار ، هفت – صد، هیچ – ده و هشت واحد.

حال فرض کنید ما یک کیلومتر شمار داریم که روی هر چرخ دنده آن فقط دو علامت صفر و یک نوشته شده است.

تا وقتی دوچرخه از صفر کیلومتر تا یک کیلومتر حرکت کند مشکلی وجود ندارد: مشکل زمانی بوجود می آید که دوچرخه یک کیلومتر بیشتر حرکت می کند، چون علامتی برای عدد دو موجود نیست.

پس رقم قبلی را صفر قرار می دهیم و یک واحد (به ستون بعد) نقل می کنیم.

علامت حاصل چنین معنی خواهد داد : یک گروه دو تایی و هیچ واحد.

بطور کلی ستون ها را می توان بصورت زیر نامگذاری کرد: به عنوان مثال عدد 010110 در سیستم دودویی چنین معنی می دهد، یک گروه شانزده تایی، هیچ گروه هشت تایی، یک گروه چهار تایی، یک گروه دوتایی، و هیچ واحد.

به عبارت دیگر عدد 22 در سیستم دهدهی.

در انبار حافظه یک کامپیوتر، جعبه هایی وجود دارند که مانند کیلومتر شمارهای دودویی کار می کنند.

هر جعبه می تواند یک ردیف از بیت ها را نگه دارد.

اعداد درست مثبت (0 و 1و 2 و 3 و 4 و ...) می توانند در چنین کیلومتر شمار دودویی، بصورتی که در صفحات قبل توضیح داده شد، نگهداری شوند.

اعداد درست منفی (1- و 2- و 3 و 4- و ...) می توانند بوسیله در نظر گرفتن اولین بیت از سمت چپ بعنوان علامت، نمایش داده می شوند: صفر بمعنی مثبت و یک بمعنی منفی.

(کامپیوترها در روشی که برای نمایش اعداد منفی بکار می برند، تفاوت دارند، توضیح فوق در مورد یکی از راههای نمایش دادن آنها است).

تابحال ما فقط از ذخیره کردن اعداد درست صحبت کردیم (یا اعداد صحیح، آنطور که ریاضی دانها آنها را می نامند).

این اعداد امکان دارد برای کشاورزی که فرضاً می خواهد مقدار محصول نخود را محاسبه کند مناسب باشد اما برای آمارگری که احتیاج دارد با معدلی از 65/2 نفر سروکار داشته باشد مناسب نیست.

ما چگونه می توانیم چنین اعداد کسری را (که ریاضی دانها آنها را اعداد حقیقی می خوانند) روی یک کیلومتر شما دودویی نمایش دهیم.

ابتدا انجام این کار را در یک کیلومتر شمار دهدهی در نظر می گیریم.

اخترشناسان نیاز به استفاده از اعداد بسیار بزرگ دارند و میکرب شناسها نیازمند استفاده زیاد از اعداد بسیار کوچکند.

ریاضی دانها راهی برای ساده تر نوشتن اعداد خیلی بزرگ یا خیلی کوچک دارند.

آنها عدد 26.500.000.000 را بصورت 1011 × 265/0 می نویسند (که بصورت دویست و شصت و پنج هزارم ضرب در ده به توان یازده خوانده می شود) و عدد 0.000.000.000.0265 را به شکل 10-7 ×265/0 می نویسند.

برای انجام این کار آنها ممیز اعشاری را به اندازه چند مکان انتقال می دهند تا مقداری کسری در وضعیت مناسبی قرار گیرد، سپس تعداد مکانهایی را که ممیز اعشاری انتقال پیدا کرده بعنوان توان 0 می نویسند.

(یازده یعنی یازده مکان بطرف چپ، منفی هفت یعنی هفت مکان بطرف راست).

چون در یک کیلومتر شمار فضا محدود است، می توان این روش را برای متراکم تر کردن اعداد بکار بست.

هر عدد حقیقی را آنقدر تغییر می دهیم تا ممیز قبل از اولین رقم بیاید.

در ضمن باید تعداد مکانهایی که ممیز اعشاری حرکت می کند شمارش شود.

مثلاً : با انتقال سه مکان بطرف چپ 2813/0 3/281 با انتقال دو مکان بطرف راست 52/0 0052/0 اکنون دو عدد برای قرار دادن دو کیلومتر شمار وجود دارد.

مقدار کسری (2813/0 یا 52/0 در اینجا) و تغییر مکان عدد اعشاری 3+ یا 2- در اینجا).

در حقیقت اینکه تغییر مکان ممکن است منفی باشد، قدری نامناسب است.

چون ما در حال قرار دادن قواعد هستیم، اجازه بدهید به هر عدد مربوط به تغییر مکان 50 واحد بیفزاییم، تا همیشه (در داخل محدوده عملمان) مثبت باشد.

پس اعداد مربوط به تغییر مکان یعنی 2- و 3+ به 48 و 53 تبدیل خواهند شد.

حال این دو عدد را می توان به صورت زیر در کیلومتر شمارهای دهدهی قرار داد: عدد مربوط به تغییر مکان اولین دو مکان را اشغال می کند و مقدار کسری در بقیه کیلومتر شمار قرار می گیرد.

مسلماً ممیز را در کیلومتر شمار نمی توان نمایش داد، چون هیچ یک از چرخ دنده ها این علامت را ندارند.

پس باید فرض شود که ممیز بلافاصله قبل از مقدار کسری قرار دارد.

در مورد کیلومتر شمارهای دودویی نیز می توان تکنیک مشابهی را بکار زد.

چند بیت را می توان برای نگهداری عدد مربوط به تغییر مکان (که معمولاً توان گفته می شود) در نظر گرفت و بقیه کیلومتر شمار را برای مقدار کسری عدد دودویی کنار گذاشت.

برای مثال: شنیدن اینکه کامپیوترها قادر به ذخیره اعداد هستند، تعجب آور نیست.

برخی بر این باورند که کامپیوترها بطور ساده ماشین های حسابگر بزرگی هستند که فقط توانایی انجام عملیات دلخواه روی اعداد را دارند.

ولی دقیقاً این طور نیست؛ حروف ، لغات و جملات نیز بوسیله کامپیوتر ذخیره و پردازش می شوند.

این بدین معنی است که آنها باید بصورت عباراتی شامل صفر و یک، رمزبندی شوند.

برای فهمیدن چگونگی انجام این عمل، دوباره می توان از کیلومتر شما دهدهی، بعنوان پایه ای برای مقایسه های بعدی، استفاده کرد.

در صورتیکه، برای نمایش هریک از حروف الفبا، دو رقم بکار بریم؛ در هر کیلومتر شمار شش رقمی، سه حرف جا می گیرد.

روش های مختلفی، برای رمزبندی همه 26 حرف انگلیسی بصورت جفت هایی از ارقام دهدهی قابل اتخاذ است.

در اینجا یک رمز قابل بحث بچشم می خورد: حال می توانیم کلمه PIG به معنی خوک را در داخل کیلومتر شمار قرار دهیم: یا هر کلمه سه حرفی دیگری را : البته فقط رمزبندی حروف کافی نیست، بلکه رمزبندی باید شامل چیزهای دیگری نیز باشد، مثلاً هر چیزی که با ماشین تحریر می توان تایپ کرد (شامل کاما، نقطه و البته جای خالی).

بمنظور ذخیره کردن چیزی بلندتر از سه حرف (برای مثال یک نام و آدرس)، باید چندین کیلومتر شمار بطور پی در پی وجود داشته باشد، جای خالی 28 نقطه 27 کاما 26 درست به همین روش می توان حروف و علائم را در یک کیلومتر شما دودویی (یا در یک کامپیوتر) نمایش داد.

هر حرف باید در عباراتی متشکل از صفر و یک و با استفاده از صفر و یک و با استفاده از تعداد معینی بیت به نمایش در آید.

بعنوان مثال، این عمل ممکن است بروش زیر انجام شود: Ietc E01000101 A 01000001 F01000110 B 01000010 G01000111 C 01000011 H01001000 D 01000100 اگر چه همه کامپیوترها از الگوهای ذکر شده در اینجا، در مورد بیتها استفاده نمی کنند، لیکن این الگوها در برخی ماشینها بکار می روند.

توجه داشته باشید که در این فصل، سه قرارداد مختلف برای رمزبندی انواع مختلف اطلاعات ارائه شد.

بنابراین اگر شما رشته ای از بیتها را در خیابان پیدا کنید، نمی فهمید که این رشته چه معنی می دهد مگر اینکه قرار دادی را که در رمزبندی استفاده قرار گرفته بدانید اگر شما به یک کیلومتر شمار دهدهی که در آن عدد 031406 وجود داشت برمی خوردید، چه نتیجه ای می گرفتید؟

آن عدد ممکن است یک عدد صحیح باشد (31.406 ) یا یک عدد حقیقی (10-47 × 0.1406 ) یا یک کلمه (DOG) .

پس شما تا وقتی که ندانید کدام قرارداد رمزبندی بکار رفته است، نمی توانید معنی 031406 را بدانید.

تنها گونه های معدودی از اطلاعات هستند که بصورت اعداد یا کلمات قابل نمایش نمی باشند.

اگر کامپیوتری بتواند اعداد صحیح، اعداد حقیقی و حروف را در حافظه اش نگهدارد؛ خواهد توانست از عهده تقریباً همه انواع اطلاعات موجود در دفاتر، کارخانه ها و دانشگاهها برآید.

در فصول بعدی، کارهایی که کامپیوترها می توانند با این اطلاعات انجام دهند، شرح داده می شود.

در کامپیوترها نوع دیگری از اطلاعات نیز بصورت رمزبندی شده در سیستم دودویی وجود دارد، که از جهاتی مهمترین نوع اطلاعات می باشد.

دستورالعملهایی که برنامه را تشکیل می دهند – یعنی آنها که به کامپیوتر می گویند چگونه انواع دیگر اطلاعات را پردازش کند – بخودی خود، درست مثل بقیه، بصورت رشته هایی از صفر و یک رمزبندی شده اند.

کامپیوترها چگونه کار می کنند؟

دستورالعملهای زبان ماشین قدرت بزرگ و قابلیت انعطاف کامپیوتر در این حقیقت نهفته است که دستورالعملهایی که کامپیوتر آنها را اطاعت می کند، در طول زمانی که داده ها پردازش می شوند، در حافظه خود کامپیوتر ذخیره می شوند.

برای فهم چگونگی این عمل، دانستن چیزهایی راجع به بخش های اصلی یک کامپیوتر ضروری است.

یک کامپیوتر ممکن است بصورت دو جعبه تصورشود انباره اصلی 28 یا حافظه (جایی که مقدار زیادی اطلاعات ذخیره می شود) و یکان پردازش مرکزی 29 (جایی که اطلاعات پردازش می شود).

دستگاههای بیشماری نیز ممکن است به این جعبه ها وصل شود.

(که در بخش هفت با آنها سر و کار خواهیم داشت).

در داخل انباره اصلی توده هایی از ارقام دودویی – صفرها و یک هایی که در فصل قبل شرح داده شد – وجود دارد.

البته همه آنها در یک جا جمع نیستند.

انباره اصلی تعداد زیادی محفظه های کوچک دارد که هر کدام یک ردیف از بیت ها را در خود جای داده است.

این جعبه ها همان کیلومترشمارهای دودویی شرح داده شده در بخش قبل هستند و هر کدام یک کلمه 30 نامیده می شوند.

در کامپیوتر تعداد بیت هایی که در هر کلمه وجود دارد طول کلمه 31 گفته می شود.

طول کلمه، بسته به ساختمان کامپیوتر ممکن است به کوچکی هشت بیت یا به بزرگی شصت بیت یا بیشتر باشد.

تعداد کلمات موجود در انباره اصلی، اندازه حافظه یک کامپیوتر را مشخص می کند، که ممکن است از چند هزار کلمه در کوچکترین کامپیوترها تا چندین میلیون در بزرگترین آنها باشد.

هر کلمه (یا جعبه) یک آدرس دارد که ممکن است بصورت یک شماره نوشته شده روی هر جعبه تصور شود.

بوسیله این آدرس است که اطلاعات می تواند در یک کلمه ویژه قرار داده شده و در زمان احتیاج بازیابی شود.

در داخل کامپیوتر اطلاعات، قابل انتقال میباشد.

اگر اطلاعات (بصورت صفرها و یک ها) به یک آدرس بخصوص فرستاده شده باشد، آنچه قبلاً در آن آدرس وجود داشته پاک شده و اطلاعات جدید جای آنرا می گیرد.

و اگر اطلاعات از آدرس بخصوصی گرفته شده باشد؛ فقط به منزله تصویری از اطلاعات اصلی است و صفرها و یک ها در آن آدرس صورت قبلی خود را حفظ می کنند.

در داخل یکان پردازش مرکزی حداقل یک جعبه وجود دارد که قادر است اطلاعات موجود در یک کلمه از انباره اصلی را در خود نگهدارد.

البته چنین جعبه ای در یکان پردازش مرکزی بیشتر ثبات 32 نامیده می شود تا کلمه ممکن است چندین عدد از چنین ثبات هایی در یک کامپیوتر وجود داشته باشد، ولی تعداد آنها بندرت از یک زوج دوازده تایی تجاوز می کند.

مطلب مهم درباره یکان پردازش مرکزی این است که اطلاعات در آن پردازش می شوند.

امکان دارد اطلاعات در داخل انباره اصلی، یا ما بین انباره اصلی و یکان پردازش مرکزی، انتقال داده شود، اما اگر انجام اعمال ریاضی روی اطلاعات لازم باشد، این عمل معمولاً در یکان پردازش مرکزی انجام می شود.

اگر بخواهیم چگونگی کار کامپیوترها را با استفاده از رشته های طولانی ارقام دودویی شرح دهیم، کار مشکل می شود.

کلمات تشکیل دهنده انباره اصلی و ثبات های داخل یکان پردازش مرکزی با کیلومترشمارهای دودویی مشابهت بسیار زیاد دارند.

پس در اینجا کامپیوتر با این فرض شرح داده می شود که همه کلمات و ثبات هایش واقعاً کیلومتر شمار – اما از نوع دهدهی – باشد .

آنچه در مورد کیلومترشمارهای دهدهی گفته می شود، همانطور که دیده خواهد شد، بآسانی می تواند برای انواع دودویی نیز بسط داده شود.

برای فهمیدن اینکه چگونه این عمل بوسیله کامپیوتر انجام می شود، یک مسئله ساده در نظر می گیریم.

دو عدد به کامپیوتر داده می شود، جمع شده و نتیجه چاپ می شود.

اکنون دو دستگاه باید به کامپیوتر وصل شود؛ یکی برای دادن اعداد به کامپیوتر؛ دیگری چاپ اعداد تولید شده بوسیله کامپیوتر.

در فصل هفت توضیحات بیشتری در مورد چنین دستگاههایی داده شده است.

فعلاً وجود یک صفحه کلید ماشین تحریر برای دادن اعداد به کامپیوتر و گونه ای چاپ کننده برای بیرون دادن اعداد در نظر گرفته می شود.

قبل از اینکه پردازش آغاز گردد، وضعیت می تواند بصورت نشان داده شده در شکل بالا باشد .

در این شکل یک ثبات و کلمات زیادی در انباره اصلی در داخل یکان پردازش مرکزی بنمایش در آمده اند.

آنچه در این کیلومترشمارها دیده می شود، احتیاج به مقداری توضیح دارد.

ثبات و کلمات شماره 87 تا 89 مقادیر بجا مانده از محاسبات قبلی را شامل می شوند و این مقادیر مربوط به مسئله جاری نیست.

از طرف دیگر کلمه های 71 تا 76 شامل دستورالعمل های مورد نیاز برای خواندن دو عدد از صفحه کلید، جمع کردن آنها و چاپ نتیجه میباشد.

(فعلاً مهم نیست که این دستورالعملها چگونه به این موقعیت راه یافته اند، این مطلب در فصول بعد توضیح داده می شود).

هیچکس نمی تواند بداند که آیا کلمات 71 تا 76 برنامه – یعنی مجموعه دستورات را، تشکیل می دهند (مگر اینکه به او گفته شود).

این مقادیر ممکن است اعداد مربوط به داده ها باشند.

هرچند قرارداد متفاوتی برای رمزبندی اطلاعات جدید مورد استفاده قرار گرفته است.

در این کامپیوتر هر دستورالعمل دو قسمت دارد.

رمز عمل 33 (دو رقم اول) و آدرس یک کلمه از انباره اصلی (چهار رقم آخر).

رمز عمل مشخص می کند که چه عملی مورد نیاز است.

در کامپیوتر تصوری ما 55 به این معنی است که : یک عدد از صفحه کلید بگیر و آنرا در انباره اصلی ذخیره کن.

آدرس نشان می دهد که کدام کلمه از انباره اصلی باید هنگام عمل مورد استفاده قرار گیرد: کلمه 087 در زمان اجرای برنامه، هریک از دستورالعملهای 71 تا 76 به ترتیب بوسیله کامپیوتر اطاعت خواهد شد.

حال اثر هر دستور شرح داده می شود.

یک عدد از طریق صفحه کلید گرفته شده و در کلمه شماره 87 انباره اصلی قرار داده می شود.

اگر عدد 15 در صفحه کلید تایپ شود.

در نتیجه، مقدار ذخیره شده در مکان شماره 87 بصورت نشانداده شده، تغییر می کند.

(چون در کامپیوتر تصوری ما کلمات کیلومتر شمارهای دهدهی هستند، هیچ تغییری در داده ها لازم نیست؛ اما در یک کامپیوتر حقیقی اعداد باید از سیستم دهدهی به سیتم دودویی تبدیل شوند).

رمز عمل 55 مشابه رمز عمل دستور قبلی است.

بار دیگر یک عدد از طریق صفحه کلید گرفته می شود و در یک کلمه از انباره اصلی قرار می گیرد.

این بار کلمه 88 تغییر می کند، چون آدرس داده شده در دستور 0088 می باشد.

اگر عدد 127 در صفحه کلید تایپ شود، این مقدار جایگزین مقدار قبلی کلمه 88 می گردد.

رمز عمل 11 به این معنی است: یک عدد را از یک کلمه از انباره اصلی بگیر و آنرا در ثبات تصویر کن.

آدرس موجود در دستور، مشخص می کند که باید از کدام کلمه استفاده شود: کلمه 087 پس مقدار کلمه 87 در ثبات تصویر می شود.

بعد از انجام این عمل، مقدار کلمه 87 بدون تغییر باقی می ماند، اما مقدار موجود در ثبات بصورت نشان داده شده در شکل است: رمز عمل 21 به این معنی است که : یک عدد از یک کلمه از انباره اصلی بگیر و آنرا به مقدار ثبات بیفزا.

بخاطر بیاورید که معمولاً محاسبات ریاضی در واحد پردازش مرکزی انجام می شود.

کلمه ای که بکار برده می شود 88 است.

مقدار موجود در کلمه 88 (یعنی 127) به مقدار موجود در ثبات (یعنی 15) اضافه می شود، و نتیجه (یعنی 142) در ثبات باقی می ماند.

مقدار کلمه 88 بدون تغییر خواهد ماند.

رمز عمل 32 یعنی : یک عدد از ثبات بگیر و آنرا در یک کلمه از انباره اصلی تصویر کن.

سرنوشت این عدد این است که کلمه 89 را تشکیل دهد.

این دستور باعث می شود عدد قبلی در کلمه 89 با مقدار بدست آمده از ثبات (یعنی 142) جایگزین شود.

مقدار ثبات بدون تغییر باقی می ماند (یعنی 142).

رمز عمل 56 دارای این معنی است: یک عدد را از کلمه ای در انباره اصلی بگیر و به دستگاه چاپ 34 بفرست.

و بقیه دستور مشخص می کند که کلمه 89 است که باید مورد عمل قرار گیرد.

این دستور باعث می شود که مقدار کلمه 89 (یعنی 142) بوسیله دستگاه چاپ روی کاغذ چاپ شود.

مقدار کلمه 89 بدون تغییر باقی می ماند.

( در یک کامپیوتر حقیقی این عدد باید از سیستم دودویی به سیستم دهدهی تبدیل شود.

ولی چون کامپیوتر تصوری ما در سیستم دهدهی کار می کند به این تبدیل نیازی نیست).

روشی که برای جمع کردن دو عدد پیش گرفتیم بنظر راه طاقت فرسایی است.

با وجود اینکه دستورالعمل های کامپیوتری سریعاً اجرا می شوند (با سرعت حدود یک میلیون دستورالعمل در ثانیه)؛ مقدار کاری که هر دستورالعمل انجام می دهد بسیار کم است.

رمزهای عملی که در این بخش می بینید ویژه کامپیوتری تصوری ما (که با استفاده از تعدادی کیلومتر شمار ساخته شده) می باشد؛ ولی اعمال انجام شده تقریباً همتای اعمالی است که دستورهای یک کامپیوتر حقیقی انجام می دهد.

در صفحه 48 این نکته باید شرح داده می شد که دستورات تشکیل دهنده برنامه در کلمه های شماره 71 تا شماره 76 قرار داشتند.

خوب، کامپیوتر چگونه می فهمد که دستورالعملها در اینجا هستند؟

البته لازم نیست که برنامه، در هر زمان که از کامپیوتر استفاده می شود، در همین محل باشد.

و نیز اگر، مثلاً، کامپیوتر داده های موجود در کلمه های شماره 87 تا 89 را دستورالعملهای برنامه فرض کرده و آنها را اجرا کند، مصیبت بار خواهد بود.

پاسخ این است که واحد پردازش مرکزی یک ثبات مخصوص دارد که ثبات ترتیب 35 نامیده می شود.

این ثبات همیشه آدرس دستورالعمل بعدی را که باید اجرا شود در خود نگه می دارد.

و زمانیکه کامپیوتر لازم دارد بداند عمل بعدی آن باید انجام دهد چیست، به این ثبات رجوع می کند.

بعد از اینکه کامپیوتر به آدرس ذخیره شده در این ثبات رجوع نمود – کامپیوتر در حال اجرای دستور ذخیره شده در آن ادرس است – ثبات ترتیب بصورتی تغییر می کند که آدرس دستورالعمل بعدی را نشان می دهد و این عمل تا آخر اجرای برنامه تکرای می شود اگر دستورالعملهایی که باید اجرا شوند، از کلمه شماره 71 آغاز می گردد، ابتدا باید مقدار 71 را در ثبات ترتیب قرار داد.

ممکن است سئوال شود زمانی که دستور موجود در کلمه شماره 76 اجرا شد، چه اتفاقی می افتد؟

چون کامپیوتر دستورالعملها را بترتیب اجرا می کند؛ عدد موجود در ثبات تبدیل به 77 می شود.

و وقتی کامپیوتر اجرای دستورالعمل موجود در کلمه 76 را با تمام رساند، ثبات ترتیب مشخص می کند که دستورالعمل بعدی در کلمه 77 می باشد.

اما، آیا آنجا دستورالعملی برای اطاعت شدن وجود دارد؟

اگر چنین است، در مورد کلمه 78 چه؟

مسلم است که بعد از چندی کامپیوتر سعی خواهد کرد که دستورالعمل کلمه 87 را اجرا کند؛ ولی کلمه 87 هیچ دستورالعملی را در بر نمی گیرد.

با قراردادن یک دستور ویژه در کلمه 77 می توان از بروز این اشکال جلوگیری کرد.

اکنون بمحض اینکه دستورالعمل موجود در کلمه شماره 76 اجرا شد؛ کامپیوتر در ثبات ترتیب آدرس 77 را می یابد.

سپس کامپیوتر دستورالعمل موجود در کلمه 77 را بعنوان دستورالعمل بعدی که باید عمل شود در نظر می گیرد.

در آن لحظه مقدار ثبات ترتیب بطور خودکار به 78 تبدیل می شود.

پس تا اینجا هیچ اتفاق جدیدی نیفتاده است.

ولی بعد از این اعمال، کامپیوتر اجرای دستورالعمل 430071 را آغاز می کند.

رمز عمل 43 یعنی آدرس موجود در این دستور را بگیر و آنرا در ثبات ترتیب کپی کن.

آدرس موجود در این دستورالعمل 0071 است، پس این مقدار جانشین مقدار قبلی ثبات ترتیب می شود.