ما هو الفرق بين الأجهزة و البرامج؟

يعلم الجميع أن هناك فرقا بين الأجهزة والبرامج (وربما سمعت أيضا عن البرامج الوسيطة) ، ولكن هل يمكنك شرح هذا الاختلاف؟ بالإضافة إلى الملموسية ، تشكل الأجهزة والبرامج أساس بنية الكمبيوتر ، وبينما تعمل معا وتعتمد على بعضها البعض للعمل ، فإنها تخدم أغراضا متميزة للغاية. سيساعدك معرفة المزيد حول هذه الاختلافات على فهم أفضل للتكنولوجيا التي نستخدمها كل يوم - وإذا كنت مطورا ، فسيمنحك أيضا مزيدا من التبصر حول كيفية عمل برامجك واتساع وتنوع الوظائف في هذا المجال.

ما هي الأجهزة؟

الأجهزة هي الجزء (الأجزاء) المادية للجهاز. يتضمن الأجهزة الملموسة التي تعمل معها يوميا وجميع مكوناتها الميكانيكية / الكهربائية ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة المودم وأجهزة التوجيه والهواتف المحمولة. تشمل الأشكال الأخرى للأجهزة الأدوات الطبية (مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي) ، وروبوتات خط التجميع ، والعديد من المكونات المتعلقة بالكهرباء في السيارات ، وحتى معدات الصوت مثل الميكروفونات ومكبرات الصوت وأجهزة المزج التناظرية.

تعتبر الأجزاء الأصغر التي تشكل هذه الأجهزة أيضا أجهزة في حد ذاتها (أو أجهزة معالجة) ، مثل وحدة المعالجة المركزية أو محرك الأقراص الثابتة. تعمل مكونات الأجهزة هذه معا حتى يعمل الكمبيوتر ، حيث يؤدي كل جزء مهام محددة.

النظام الثنائي

اليوم ، نحن نعرف البيانات لتمثيل الحقائق والملاحظات في الأرقام والنصوص والصور والأصوات. ومع ذلك ، بالنسبة لمكونات أجهزة الكمبيوتر ، يتم تعريف البيانات فقط بالأرقام 1 و 0 - تسمى البتات (أو الأرقام الثنائية). إذن كيف يعمل النظام الثنائي؟

كما أوضحنا في مقدمتنا لهندسة الكمبيوتر ، تتم كتابة تعليمات الكمبيوتر في ثنائي ، والمعروف أيضا باسم رمز الجهاز. تعمل أجهزة الكمبيوتر على سلسلة من هذه التعليمات الثنائية من خلال إشارات الطاقة النابضة التي تشير إما إلى OFF أو ON بناء على الأرقام الثنائية 0 و 1 على التوالي.

لذلك ، يتم نقل تعليمات رمز الجهاز بين مكونات أجهزة الكمبيوتر باستخدام إما 1 أو 0. إذا أخذنا الأمر إلى أبعد من ذلك ، فإن الثنائي هو نظام ترقيم مبني على قاعدة 2. عند العد إلى عشرة في ثنائي ، في كل مرة تصل فيها القيمة إلى قوة 2 ، تتم إضافة رقم ، مثل:

نظام عد ثنائي

   0         0

   1         1

   2         10

   3         11

قد تلاحظ أن الأرقام الثنائية يمكن أن تنمو بشكل كبير جدا مع زيادة الرقم العشري. لحسن الحظ بالنسبة لنا نحن البشر ، نترك معظم عمل قراءة الأرقام الثنائية للكمبيوتر (إلا إذا كنت الشخص الذي يبني الكمبيوتر ، بالطبع).

لذلك ، تقوم أجهزة الكمبيوتر بمعالجة البيانات عن طريق تنفيذ تعليمات التخزين والحركة بين المكونات ، مما يجعل المعلومات في متناول المستخدم. الوظائف الأساسية الأربع لأجهزة الكمبيوتر التي تسمح بتفاعل المستخدم هي:

الادخال

المعالجة (تحويل المدخلات إلى مخرجات)

تخزين الذاكرة

الناتج

بنية فون نيومان: مفهوم البرنامج المخزن

يتبع نظام الكمبيوتر الحديث بنية فون نيومان أو مفهوم البرنامج المخزن. تسمح هذه الفكرة لتخزين ذاكرة الكمبيوتر بالاحتفاظ بكل من التعليمات والبيانات ، مما يسمح لأنظمة الكمبيوتر بتخزين كل من بيانات الأجهزة وبيانات البرامج.

يسمح مفهوم البرنامج المخزن في النهاية للمستخدمين بتغيير بيانات البرنامج دون التفاعل مع مكونات الأجهزة. وضع هذا التصميم الأساس الذي انطلق منه البرنامج.

ما هو البرنامج؟

البرنامج عبارة عن مجموعة من التعليمات البرمجية المصممة مسبقا والتي تعمل كبرنامج على الكمبيوتر الفعلي. قد يحتاج المستخدم إلى تثبيت البرامج ، أو أنها تأتي مع جهاز الكمبيوتر الخاص بك المثبت مسبقا من قبل البائع.

"يحدد البرنامج العمل الذي يتعين القيام به ويتحكم في تشغيل النظام." - إيرف إنجلندر.

يمكن إنشاء البرامج باستخدام العديد من لغات البرمجة المختلفة ، مثل جافا و سويفت. كل لغة لها إيجابياتها وسلبياتها ، اعتمادا على كل ما تقوم ببنائه. وفي جذرها ، تحدد برامج التطبيقات البرمجية التعليمات التي سيتم تنفيذها بواسطة الأجهزة.

اليوم ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من البرامج شائعة الاستخدام ، مدرجة في الأقسام أدناه.

برنامج التطبيق

برامج التطبيقات (أو التطبيقات) هي برامج يمكن تثبيتها على أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف ، بالإضافة إلى العديد من الأجهزة الأخرى أيضا. تتضمن الأمثلة ميكروسوفت وورد و زووم و سبوتيفاي. تستضيف متاجر تطبيقات أبل و أندرويد الآلاف من التطبيقات الجاهزة للتثبيت لهاتفك.

تتناسب تطبيقات الويب أيضا مع هذه الفئة. يستخدم المبرمجون بشكل أساسي HTML و JavaScript لإنشاء هذه واستضافتها على صفحات الويب التي يمكن لأي شخص الوصول إليها عن طريق كتابة عنوان URL. جوجل و ياهو و بينج هي تطبيقات ويب - وكلها نوع فرعي من التطبيقات تسمى محركات البحث. هناك إمكانيات تطوير لا حصر لها على الويب ، من الألعاب إلى جداول البيانات وغير ذلك الكثير.

برمجيات النظام

تأتي برامج النظام مثبتة مسبقا على الأجهزة. مثال على ذلك هو نظام تشغيل الجهاز ، مثل ويندوز أو لينكس أو ماك أو اي اس. يقوم نظام التشغيل بإنشاء الواجهة الرئيسية التي تراها في كل مرة تقوم فيها بتشغيل جهازك. يدير المدخلات والمخرجات ، وينفذ البرامج ، ويسمح بإدارة الملفات ، من بين أشياء أخرى. أنظمة تشغيل الأجهزة المحمولة هي برامج النظام في الهواتف ، بما في ذلك نظام التشغيل أندرويد و آي أو إس و نظام التشغيل بلاك بيري.

برامج البرمجة

برامج البرمجة هي ما يستخدمه المبرمجون لتطوير أنواع أخرى من البرامج. على سبيل المثال ، جافا هي لغة برمجة تستخدم عادة برامج البرمجة ، مثل المجمعين والمجمعات ومصححات الأخطاء.

تجمع بيئات التطوير المتكاملة (IDEs) بين العديد من برامج البرمجة في برنامج واحد لسهولة الاستخدام. على سبيل المثال ، هذا ممكن في جافا مع حزمة تسمى Java IDE. بعض الأمثلة على IDEs الشائعة والمتعددة الاستخدامات التي يطورها المبرمجون هي مايكروسوفت فيجوال ستوديو و Atom و Brackets و Sublime.

مكونات

تساعد مكونات البرامج والأجهزة في توضيح الفرق بين الاثنين. بالنسبة للبرامج ، لا توجد العديد من المكونات. واجهة البرمجة هي المكان الذي يتم فيه إنشاء التطبيق في محرر التعليمات البرمجية. ثم هناك واجهة المستخدم ، وهي شاشة البرامج التي تواجه المستخدم.

بشكل أساسي ، المكونات الرئيسية لأجهزة الكمبيوتر هي المدخلات ووحدة المعالجة المركزية والذاكرة والإخراج. ومع ذلك ، هذه نظرة عامة كبيرة. هناك العديد من مكونات أجهزة الكمبيوتر - من المعالجات مثل وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات إلى أجهزة التخزين ، مثل محرك الأقراص الثابتة وذاكرة الوصول العشوائي. المكونات الرئيسية الأخرى ، مثل لوحة الدوائر الأساسية (تسمى اللوحة الأم) وأجهزة الإدخال / الإخراج. تتضمن الأمثلة على ذلك لوحة مفاتيح الكمبيوتر والشاشة والماوس ومنفذ مزود الطاقة ومقبس الصوت.

تتضمن المزيد من مكونات الأجهزة ما يلي:

مفاتيح

المقابض

ازرار

الترنزستورات

الحافلات

وحدات تحكم

نظام مضمن

وحدة تحكم الشبكة

ما هو الفرق بين الأجهزة والبرامج؟

كما يمكنك أن تقول على الأرجح ، تختلف الأجهزة والبرامج اختلافا كبيرا. يمكن الخلط بينها لأننا عادة ما نرى فقط واجهة أجهزة الكمبيوتر - شاشات نظام التشغيل وبرامج التطبيقات على أجهزتنا. لذلك ، يمكننا بسهولة نسيان كل ما يحدث داخل الصندوق.

الفرق الحاسم عند مقارنة الأجهزة بالبرامج هو الكود المستخدم لتشغيلها. تستخدم أجهزة الكمبيوتر رمز الجهاز الذي يعمل بمساعدة التعليمات في البيانات الثنائية. تعمل البرامج عبر الكود الذي يجعلها ، وهو أمر ممكن مع العديد من لغات البرمجة المختلفة. وتتكون بيانات البرامج من أكثر بكثير من الأرقام ، على عكس الأجهزة. يعمل البرنامج على الأجهزة من خلال تعليمات البرامج المشفرة التي يتم ترجمتها في النهاية إلى رمز الجهاز.

يختلف الاثنان أيضا في كيفية أدائهما بعد مرور الوقت. تتآكل الأجهزة بمرور الوقت وتكون عرضة للتلف المادي ، في حين أن البرامج لا تتآكل لأنه بمجرد كتابتها ، تظل كما هي. إذا تمت كتابة الأخطاء في الكود ، فستبقى في الكود حتى يتم إصلاحها.

كلاهما متشابهان من حيث أنهما عرضة لأن يصبحا قديمين. يتم إصدار إصدارات أحدث من مكونات الأجهزة التي تحتوي ببساطة على مواصفات فنية أفضل من التكرارات السابقة. أما بالنسبة للبرامج ، فقد تصبح لغات البرامج قديمة وتخاطر بعدم دعمها. خصصت معظم البرامج الموثوقة موظفين لضمان تحديث البرنامج وعمله على النحو المنشود.

وظائف الأجهزة مقابل البرمجيات

يقوم مهندسو البرمجيات ومهندسو الأجهزة بوظائف مختلفة. تتكون مسؤوليات مهندس أجهزة الكمبيوتر من تصميم مكونات الأجهزة واختبارها وتحديثها. بينما ، على جانب البرنامج ، يقوم مهندسو البرمجيات بترميز إما التطبيق أو النظام أو برنامج البرمجة ، وتحديد التعليمات لكل جانب من جوانب البرنامج الناتج.

ومع ذلك ، قد يحتاج معظم أصحاب العمل إلى خبرة في كل من الأجهزة والبرامج. لا تستخدم جميع المواقف كليهما ، لكن بعضها يفعل ذلك بالتأكيد. تتضمن أمثلة المسميات الوظيفية للاثنين ما يلي:

✅ مهندس أجهزة كمبيوتر

✅ مهندس شبكات الكمبيوتر

✅ مهندس ميكانيكي

✅ مهندس مكدس كامل

✅ مبرمج كمبيوتر

✅ مهندس الواجهة الخلفية

✅ مطور برامج

✅ مهندس برمجيات

✅ مهندس الواجهة الأمامية

✅ مهندس كهرباء

✅ مهندس طيران

✅ مسؤول الشبكات وأنظمة الكمبيوتر

✅ عالم أبحاث الحاسوب والمعلومات

✅ مدير الحاسوب ونظم المعلومات

الوظائف الرئيسية لأجهزة الكمبيوتر الحديثة

أعلاه ، ذكرنا أربع وظائف رئيسية لأجهزة الكمبيوتر التي تسمح بتفاعل المستخدم. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل من هذه الوظائف ونرى كيف ترتبط بجانب الأجهزة في أجهزة الكمبيوتر. أدناه ، سنتعمق في المكونات الوظيفية للكمبيوتر اليوم - وكلها مطلوبة للعمل معا حتى تعمل برامج الكمبيوتر بشكل صحيح.

تجهيز

وحدة المعالجة المركزية (CPU)

وحدة المعالجة المركزية هي أهم مكونات الأجهزة في الكمبيوتر ، حيث أن هذا هو الجهاز الذي ينفذ تعليمات رمز الجهاز. هناك ثلاثة مكونات رئيسية تشكل وحدة المعالجة المركزية: وحدة الحساب / المنطق (ALU) ، ووحدة التحكم (CU) ، ووحدة إدارة الذاكرة (الموجودة داخل CU). يوجد أدناه مخطط لوظائف كل مكون:

وحدة إدارة الذاكرة

مكون داخل CU ضروري لجلب البيانات والتعليمات.

ALU

يحدد وينفذ التعليمات عبر دورة الجلب والتنفيذ.

CU

يقوم بإجراء حسابات للبيانات التي تمر عبر الوحدة.

ذاكرة

التخزين الأساسي: ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)

ذاكرة الوصول العشوائي هي الذاكرة المتوفرة للكمبيوتر فقط عندما يكون الكمبيوتر في حالة التشغيل (الذاكرة المتطايرة). هناك نوعان فرعيان من ذاكرة الوصول العشوائي: ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) وذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM). تستخدم أجهزة الكمبيوتر الحديثة كليهما. ومع ذلك ، عادة ما تكون الذاكرة الأساسية في معظم أجهزة الكمبيوتر هي DRAM. يقارن الرسم البياني أدناه ميزات أجهزة الكمبيوتر SRAM و DRAM.

SRAM

يتطلب المزيد من الطاقة الكهربائية

أكثر تكلفة

سعة تخزين أصغر

أسرع للوصول

DRAM

أقل تكلفة

يتطلب طاقة كهربائية أقل

سعة تخزين أكبر

أبطأ في الوصول

التخزين الثانوي: القرص الصلب

وظيفة محركات الأقراص الثابتة هي لتخزين البيانات الدائم (ذاكرة غير متطايرة). بدون التخزين الدائم ، لن نتمكن من حفظ البرامج أو المستندات على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا دون الحفاظ على الطاقة في جميع الأوقات. لذلك ، تعد الذاكرة الدائمة مكونا مهما من مكونات الأجهزة في أجهزة الكمبيوتر الحديثة.

محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) هي المعيار لأجهزة الكمبيوتر اليوم - بدلا من محركات الأقراص الثابتة للقرص المغناطيسي التي كانت تستخدم سابقا للتخزين طويل الأجل. محركات أقراص الحالة الصلبة هي وحدات ذاكرة فلاش ذات سعة كبيرة. لديهم أوقات وصول أفضل للبيانات وإمكانية سعة تخزين مقارنة بالأقراص الصلبة. تستخدم ذاكرة الفلاش في الأنظمة الأكبر حجما ، وحتى في الأنظمة المحمولة ، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.

الإدخال / الإخراج (I / O)

تمر البيانات من أجهزة الإدخال / الإخراج عبر وحدات التحكم في الإدخال / الإخراج وما بعدها إلى وحدة المعالجة المركزية ، بحيث يمكن معالجة البيانات وفقا لذلك. بدون الإدخال / الإخراج ، لن نتمكن من فعل الكثير مع أجهزة الكمبيوتر على الإطلاق. حتى الشبكات لن تكون ممكنة. هذا شيء قد نعتبره أمرا مفروغا منه اليوم. ببساطة إعداد اتصال بالإنترنت هو مهمة تنطوي على أجهزة الإدخال / الإخراج.

تأخذ وحدات الإدخال البيانات. على طول مسار البيانات ، يتم تحويل البيانات إلى تدفقات من رمز آلة البايت ، مما يسمح للكمبيوتر بالعمل مع المعلومات.

بعد المعالجة ، توفر وحدات الإخراج البيانات التي تم تحويلها مرة أخرى إلى شيء يمكن فهمه للبشر ، مثل ما يتم نقله على شاشات الكمبيوتر الخاصة بنا أو من خلال سماعات الرأس الخاصة بنا.

بنية نظام الكمبيوتر

تنقسم بنية الكمبيوتر الحديثة إلى أربعة أساسيات: الأجهزة والبرامج والبيانات والشبكات. بدون أي من هذه القطع الأساسية ، لن يعمل الكمبيوتر كما يعمل. لذا ، فإن تعلم ما يفعله كل واحد بمفرده ثم فهم كيفية عمله معا أمر بالغ الأهمية لتصور نظام الكمبيوتر ككل.