Week 2 · Unit 1 Number systems (2): why computers use binary, bit and byte, the number of binary patterns 2 to the power n · 3 lessons
1
لماذا يعمل الكمبيوتر بالرقمين ٠ و١ فقط؟
ICT Secondary 3 Term 1, Unit 1, Topic 1: pp. 11–13
الهدفاشرح لماذا يكفي الحاسوب رمزان فقط، وكيف تتحول البيانات إلى أصفار وآحاد.
كلمات جديدة
النظام الثنائي · نظام عددي أساسه ٢ ورمزاه ٠ و١ فقطالدائرة · مسار للتيار الكهربائي؛ وفي الحاسوب إما أن يمر فيها تيار أو لا يمرلغة الآلة · تعليمات مكتوبة بتشكيلات من ٠ و١ تستطيع الآلة تنفيذها مباشرةالبيانات · حقائق وإشارات، مثل النصوص والصور والصوت، يخزنها الحاسوب ويستخدمها
الشرح
كل ما يتعامل معه الحاسوب، من حروف وصور ممسوحة وصوت مسجّل وفيديو، يتحول أولًا إلى أعداد، وتُكتب الأعداد برمزين فقط. والسبب في الآلة نفسها. فالحاسوب مبني من عدد هائل من الدوائر الإلكترونية الدقيقة، وكل دائرة إما أن يمر فيها تيار أو لا يمر، مثل مصباح مضاء أو مطفأ. والحالتان سهلتان في التصنيع وسهلتان في التمييز بينهما حتى لو كانت الإشارة ضعيفة قليلًا أو مشوشة؛ أما عشر حالات في الدائرة الواحدة فالتمييز بينها أصعب كثيرًا. لذلك نكتب إحدى الحالتين ١ (مضاء) والأخرى ٠ (مطفأ). وداخل الجهاز هما مستويان كهربائيان مختلفان، منخفض وعالٍ. وتسمى قائمة التعليمات المكتوبة بالرمزين ٠ و١ فقط لغة الآلة، لأن الآلة تستطيع تنفيذها مباشرة. ولا نقول إن الحاسوب «يفهم» ٠ و١، بل إنه مصمم ليعمل بحالتين. والنظام الثنائي، أساسه ٢ ورمزاه ٠ و١، هو النظام العددي المناسب لذلك.
المرحلة
ماذا يحدث؟
١
حروف وصور وصوت وفيديو
٢
تتحول إلى أعداد
٣
تُكتب الأعداد بالرمزين 0 و1
٤
دوائر: يمر التيار أو لا يمر
أمثلة محلولة
المصباح
١
٢
٣
٤
الحالة
مضاء
مطفأ
مضاء
مضاء
الرمز
١
٠
١
١
أربعة مصابيح في صف: مضاء ومطفأ ومضاء ومضاء. إذا كتبنا المضاء ١ والمطفأ ٠ صار الصف التشكيلة 1011، وهي من أربعة رموز.
التصميم
مستويات يجب التمييز بينها
خطر الخطأ في القراءة
عشرة مستويات (من ٠ إلى ٩)
١٠
أكبر
مستويان (٠ و١)
٢
أقل
لماذا لا نستخدم عشرة مستويات كهربائية، لكل رقم عشري مستوى؟ قد يدفع اضطراب صغير الإشارة من مستوى إلى المستوى المجاور فتقرأ الآلة رقمًا خاطئًا. أما مع مستويين فقط فالفاصل بين المطفأ والمضاء واسع، فلا يغيّر الاضطراب الصغير شيئًا.
نشاط الفصل
اختر أربعة أشياء في بيتك لها حالتان فقط، مثل باب مفتوح أو مغلق. قرّر أي حالة تكتبها ١ وأيها ٠، ثم اكتب تشكيلة الأشياء الأربعة في لحظة واحدة.
تدرّب
1
ما الرمزان اللذان يستخدمهما النظام الثنائي؟
٠ و١.
2
في نموذج المصباح، ماذا يمثل ١ وماذا يمثل ٠؟
١ يمثل المضاء (يمر التيار) و٠ يمثل المطفأ (لا يمر تيار).
3
اذكر ثلاثة أنواع من البيانات يحوّلها الحاسوب إلى أعداد.
مثلًا: الحروف والصور والصوت والفيديو.
4
لماذا يسهل بناء دوائر ذات حالتين أكثر من دوائر ذات عشر حالات؟
لأن التمييز بين حالتين سهل، فتقل أخطاء القراءة الناتجة عن الاضطرابات الصغيرة.
5
ما لغة الآلة؟
تعليمات مكتوبة بتشكيلات من ٠ و١ تستطيع الآلة تنفيذها مباشرة.