پاورپوینت مبانی کامپیوتر و برنامه نویسی


مبانی کامپیوتر و برنامه نویسی

جایگاه این درس در رشته مهندسی کامپیوتر و فناوری
این درس اولین درس دانشگاهی رشته می باشد و نقطه شروعی برای ورود به
دنیای جالب برنامه نویسی و علم و فن کامپیوتر هست . بنابراین یاد گیری
اصول اولیه برنامه نویسی در این درس از جایگاه ویژه ای برخوردار است.
این درس پایه و اساس برنامه نویسی که جزء اصول این رشته می باشد را به
فرگیران یاد می دهد .
بنابراین یادگیری دقیق این درس به همراه ارائه پروژه های عملی که لازمه این درس می باشد جزء اهم مسائل می باشد .

3
تعریف کامپیوتر
یک دستگاه الکترونیکی است که حجم زیادی از داده ها و اطلاعات را با سرعت و دقت زیاد طبق برنامه داده شده پردازش می نماید.
نکات:
الکترونیکی
حجم زیاد
سرعت و دقت
برنامه از پیش نوشته شده
پردازش

4
چند اصطلاح:
Data : هر نوع آگاهی خام
Information : داده های پخته شده
Program : مجموعه دستورالعملهایی که اجرای به ترتیب آنها ما را به هدفی خاص می رساند.
Process : کار بر روی داده ها مطابق با برنامه

5
ویژگیهای کامپیوتر در مقایسه با انسان
سرعت زیاد
عدم خستگی از تکرار
دقت زیاد
قدرت ذخیره سازی خیلی بالا
انعطاف پذیری زیاد ( عدم عادت)

6
ویژگیهای انسان در مقایسه با کامپیوتر
خلاقیت
تفکر
کشف راه حل جدید
اراده
انتخاب راه حل بهتر با توجه به شرایط
درک و احساس

7
تاریخچه کامپیوتر
در طول تاریخ بشر همواره برای انجام محاسبات خود از وسایی نظیر چرتکه استفاده می کرد

8
 اما اولین ماشین حساب مکانیکی در سال 1642 توسط بلیز پاسکال فیلسوف مشهور فرانسوی اختراع شد

9
سپس در سال 1882 چارلز بابیچ ماشینی طراحی کرد که قادر به انجام محاسبات مثلثاتی و لگاریتمی بود اما به علت کمبود امکانات فقط بخشی از آن ساخته شد

ماشین تفاضل

10
انیاک یکی از اولین رایانه های جهان که در سال 1947 ساخته شد با مصرف 170 هزار وات انرژی 5 هزار محاسبه را در ثانیه انجام می داد

انیاک

11
نسل های کامپیوتر
First Generation (1939-1954) – vacuum tube

12
Second Generation (1954-1959) – transistor

13
Third Generation (1959-1971) – IC

14
Fourth Generation (1971-1991) – microprocessor
Intel 4004 microprocessor

15
انواع کامپیوتر
سوپر کامپیوترها
مینی کامپیوترها
میکرو کامپیوترها
کامپیوترهای شخصی
ایستگاههای کاری
وسایل کامپیوتری

16
سخت افزار چیست؟
سخت افزار عبارت است از تجهیزات فیزیکی که سیستم کامپیوتری را تشکیل می دهند.

17
نرم افزار چیست؟
نرم افزار یا برنامه های کامپیوتری دستورالملهایی هستند که باعث کارکردن
سخت افزار می شود.

18
کامپیوترهای شخصی (PC)
کامپیوتر شخصی وسیله ای "همه منظوره" بوده که توان عملیاتی خود را مدیون یک ریزپردازنده است. این نوع از کامپیوترها دارای بخش های متعددی نظیر :حافظه، هارد دیسک، مودم و… بوده که حضور آنها در کنار یکدیگر به منظور انجام عملیات مورد نظر است. علت استفاده از واژه "همه منظوره" بدین دلیل است که می توان به کمک این نوع از کامپیوترها عملیات متفاوتی ( تایپ یک نامه ، ارسال یک نامه الکترونیکی، طراحی و نقشه کشی و …) را انجام داد .

19
فصل دوم

20
ارتباط باکامپیوترودستگاه های جانبی آن

21
واحدهای مختلف کامپیوتر واحد حافظه واحد پردازنده مرکزی دستگاه های ورودی دستگاه های خروجی

22

ارتباط قسمت های مختلف کامپیوتر

23
1- ریزپردارنده CPU
بمنزله " مغز" کامپیوتر بوده و مسئولیت انجام تمامی عملیات ( مستقیم یا غیر مستقیم ) را برعهده دارد. هر چیزی را که کامپیوتر انجام می دهد با توجه به وجود "ریز پردازنده " است . نوع ریزپردازنده استفاده شده در یک کامپیوتر میتواند متفاوت باشد ولی تمام آنها عملیات یکسانی را انجام خواهند داد.

24
2- برد اصلی Motherboard
تمام عناصر داخلی کامپیوتر به آن متصل خواهند شد. برد اصلی یکی از اجزای اساسی و مهم کامپیوترهای شخصی محسوب می گردد. در سال 1982 همزمان با ارائه اولین کامپیوترهای شخصی از  برد اصلی استفاده گردید. اولین برد اصلی از لحاظ اندازه نسبتا بزرگ و بر روی آن ریزپردازنده 8080 نصب گردیده بود .

25
3- حافظه (Memory)
حافظه با هدف ذخیره سازی اطلاعات ( دائم ، موقت ) در کامپیوتر استفاده می گردد و دارای انواع متفاوتی است:
RAM ·
ROM ·
Cache ·
Memory Flash ·
Virtual Memory ·
Video Memory ·
BIOS ·

26
3- حافظه (Memory)
از حافظه های متعددی به منظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می گردد.

27
3- حافظه (Memory)
حافظه Random Access Memory) RAM (
شناخته ترین نوع حافظه در دنیای کامپیوتر است. جهت خواندن و نوشتن اطلاعات استفاده می شود.
به آن حافظه فرّار کامپیوتر نیز می گویند.

28
3- حافظه (Memory)
حافظه Read Only Memory) ROM (
حافظه ROM یک نوع مدار مجتمع (IC)است که در زمان ساخت داده هائی در آن
ذخیره می گردد. این نوع حافظه ها علاوه بر استفاده درکامپیوترهای شخصی در سایر
دستگاههای الکترونیکی نیز به خدمت گرفته می شوند. حافظه های ROM از لحاظ
تکنولوژی استفاده شده، دارای انواع متفاوتی است:
ROM ·
PROM ·
EPROM ·
EEPROM ·
Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
داد ه های ذخیره شده در این نوع تراشه ها " غیر فرار "
بوده و پس از خاموش شدن منبع تامین انرژی اطلاعات
خود را از دست نمی دهند.
داده های ذخیره شده در این نوع از حافظه ها
غیر قابل تغییر بوده و یا اعمال تغییرات در آنها مستلزم انجام عملیات خاصی است.

29
3- حافظه (Memory)
حافظه Cache

یک تکنولوژی استفاده شده برای زیر سیستم های حافظه، در کامپیوتر است. مهمترین هدف Cache افزایش سرعت و عملکرد کامپیوتر بدون تحمیل هزینه های اضافی برای تهیه سیستم است. با استفاده از Cache عملیات کاربران با سرعت بیشتری انجام خواهد شد.
تکنولوژی Cache استفاده از حافظه های سریع و کوچک بمنظور افزایش سرعت یک حافظه کند ولی با حجم بالا است.

30
3- حافظه (Memory)
حافظه های فلش FLASH

حافظه های الکترونیکی با اهداف متفاوت و به اشکال گوناگون تاکنون طراحی و عرضه شده اند. حافظه فلش، یک نمونه از حافظه های الکترونیکی است که برای ذخیره سازی آسان و سریع اطلاعات در دستگاههائی نظیر: دوربین های دیجیتال، کنسول بازیهای کامپیوتری و … استفاده می گردد. حافظه فلش اغلب مشابه یک هارد استفاده می گردد تا حافظه اصلی.
حافظه های فلش نویز پذیر نمی باشند. ·
سرعت دستیابی به حافظه های فلش بالا است. ·
حافظه های فلش دارای اندازه کوچک هستند. ·
حافظه فلش دارای عناصر قابل حرکت ( نظیر هارد )
نمی باشند.

31
3- هارد دیسک (Hard Disk)
یک حافظه با ظرفیت بالا و دائم که از آن برای نگهداری اطلاعات و برنامه ها استفاده می گردد.  بر روی هر کامپیوتر حداقل یک هارد دیسک وجود دارد. برخی از سیستم ها ممکن است دارای بیش از یک هارد دیسک باشند. هارد دیسک یک محیط ذخیره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نماید . اطلاعات دیجیتال در کامییوتر می بایست بگونه ای تبدیل گردند که بتوان آنها را بصورت دائم بر روی هارد دیسک مغناطیسی ذخیره کرد.

32
3- هارد دیسک (Hard Disk)
بمنظور افزایش ظرفیت هارد دیسک می توان تعدادی از صفحات را استفاده کرد. شکل زیر هارد دیسکی با سه صفحه و شش هد خواندن/ نوشتن را نشان می دهد.

33
3- هارد دیسک (Hard Disk)
اطلاعات بر روی سطح هر یک از صفحات هارد دیسک در مجموعه هائی با نام سکتور (Sector) و شیار (Track) ذخیره می گردد. شیارها دوایرمتحدالمرکزی می باشند (نواحی زرد) که بر روی هر یک از آنها تعداد محدودی سکتور با ظرفیت بین 256 ، 512 بایت ایجاد می گردد. زمانی که یک درایو تحت عملیاتی با نام Low level format قرار می گیرد، شیارها و سکتورها ایجاد می گردند. در ادامه و زمانی که درایوHigh level format  گردید، با توجه به نوع سیستم عامل و سیاست های راهبردی مربوطه ساختارهائی نظیر : جدول اختصاص فایل ها، جدول آدرس دهی فایل ها و…  ایجاد، تا بستر مناسب برای استقرار فایل های اطلاعاتی فراهم گردد. 

34
3- حافظه (Memory)
حافظه های BIOS
BIOS نرم افزار خاصی است که بعنوان اینترفیس بین عناصر سخت افزار نصب شده بر روی سیستم و سیستم عامل ایفای وظیفه می نماید.
BIOS این اطمینان را به عناصر سخت افزاری نظیر : تراشه ها، هارد دیسک، پورت ها ، پردازنده و … خواهد داد که به درستی عملیات خود را در کنار یکدیگر انجام دهند.
مهمترین وظیفه BIOS استقرار سیستم عامل در حافظه است.
نرم افزار فوق در حافظه ای خاص از نوع ROM و بصورت یک تراشه بر روی بورد اصلی نصب می گردد.

35

36
واحدهای حافظه
Bit بیت) : بیت( کوچک ترین واحد حافظه است که فقط دو مقدار صفر (۰) یا یک (۱) را می توان در آن ذخیره کرد
.
Byte (بایت) : هر بایت برابر ۸ بیت است . معمولاً حجم هر کارکتری (کاراکتر یعنی ارقام ، حروف یا علامتها) برابر یک بایت است . به عبارتی هر کاراکتر یک بایت فضا اشغال می کند.

KB (کیلو بایت) : هر کیلو بایت برابر ۱۰۲۴ بایت است . به عبارتی هر کیلو بایت برابر ۲ به توان ۱۰ بایت است .

MB (مگا بایت) : هر مگا بایت برابر ۱۰۲۴ کیلو بایت است . به عبارتی هر مگا بایت برابر ۲ به توان ۱۰ کیلو بایت است .

37
واحدهای حافظه
GB (گیگا بایت) : هر گیگا بایت برابر ۱۰۲۴ مگا بایت است . به عبارتی هر گیگا بایت برابر ۲ به توان ۱۰ مگا بایت است .

TB (ترا بایت) : هر ترا بایت برابر ۱۰۲۴ گیگا بایت است . به عبارتی هر ترا بایت برابر ۲ به توان ۱۰ گیگا بایت است .

38

39
5 – دستگاههای ورودی
1- صفحه کلید (Keyboard)
متداولترین وسیله ورودی اطلاعات در کامپیوتر است. شامل مجموعه ای از سوئیچ ها است که به یک ریزپردازنده متصل می گردند.

40
5- دستگاههای ورودی
2- ماوس (Mouse)
جهت سهولت در استفاده از نرم افزارها استفاده می شود. ماوس قادر به تشخیص حرکت و کلیک بوده و پس از تشخیص لازم اطلاعات مورد نیاز برای کامپیوتر ارسال تا عملیات لازم انجام گیرد. از ماوس بیشتر در محیط های گرافیکی مثل سیستم عامل ویندوز، برنامه های تحت ویندوز، بازی ها و … استفاده می شود

41
5- دستگاههای ورودی
3- CD Drive
دیسک های فشرده رایج ترین رسانه ذخیره سازی برای انتقال وجابجائی نرم افزارها و … میباشند. ظرفیت دیسک های فوق معادل 783 مگابایت است. قطر این دیسک ها 12 سانتیمتر است. CD دارای یک شیار حلزونی (مارپیچ) داده است. دوایر از قسمت داخل دیسک شروع و  بسمت بیرون دیسک ختم می شوند.
CD Player مسئولیت یافتن و خواندن اطلاعات ذخیره شده بر روی یک CD را برعهده دارد.
یک CD drive دارای سه بخش اساسی است :
یک موتور که باعث چرخش دیسک می گردد. چرخش موتور فوق200 و 500 دور دردقیقه با توجه به شیاری است می بایست خوانده شود.
یک لیزر و یک سیستم لنز که برآمدگی های موجود بر روی CD را خواهند خواند.
یک مکانیزم ردیابی به منظور حرکت  لیزر بگونه ای که پرتو نور قادر به دنبال نمودن شیار حلزونی باشد.

42
5- دستگاههای ورودی
4- اسکنر
 استفاده از اسکنر در سالیان اخیر در اغلب ادارات و موسسات متداول شده است . ایده اولیه تمامی اسکنرها تجزیه و تحلیل یک تصویر و انجام پردازشهای مربوطه است.
اسکنرها دارای مدلهای متفاوتی می باشند . اسکنرهای مسطح متداولترین نوع اسکنر بوده و اسکنر رومیزی نیز نامیده میشوند.

43
6- دستگاههای خروجی
1- مانیتور
رایج ترین دستگاه نمایش اطلاعات در کامپیوتر است.
اغلب صفحات نمایشگر از CRT (Cathode Ray Tube)
استفاده می نمایند .کامپیوترهای Laptop و سایر دستگاه های
محاسباتی قابل حمل ، از LCD (Liquid Crystal Display)
استفاده می نمایند. استفاده از مانیتورهای LCD با توجه به مزایای
عمده آنان نظیر : مصرف انرژی پایین بتدریج جایگزین مانیتورهای CRT میگردند.

44
6- دستگاههای خروجی
2- پرینتر

انواع آن عبارتند از:

پرینتر سوزنی

پرینتر لیزری

پرینتر جوهر افشان 

45
چاپگرهای ماتریس نقطه ای؛ برای چاپ کردن خروجی به صورت نوشتاری یا گرافیکی بر روی کاغذ استفاده می شود که دارای یک هد حاوی تعدادی سوزن است.

46
چاپگرهای جوهر افشان؛ برای چاپ کردن خروجی استفاده می شود.این نوع چاپگرها دارای یک هد است که با پاشیدن جوهر در رنگ های مختلف خروجی رنگی را به خوبی انجام می دهد.

47
چاپگرهای لیزری؛ برای چاپ از تکنولوژیی مشابه با دستگاه های فتوکپی استفاده می کند.

48
رسام(پلاتر)؛ یکی از دستگاه های خروجی که برای رسم نقشه، نمودارهای بزرگ، طرح ها و اشکال خطی مورد استفاده قرار می گیرد رسام یا می باشد.

49
بلندگو؛ از بلندگو، برای پخش موسیقی و یا سایر صداها از کامپیوتر استفاده می شود.

50
فصل سوم نرم افزار

51
سیستم عامل نرم افزارهای سیستمی مترجم های زبان نرم افزار (بسته های نرم افزاری) نرم افزارهای کاربردی

52
وظایف کلی سیستم عامل 1) مدیریت و تقسیم وقت CPU و تخصیص فضای حافظه به برنامه ها و کاربران مختلف 2) مدیریت و کنترل وسایل ورودی/خروجی 3) مدیریت و کنترل اطلاعات و فایلها

53
ویندوز چیست؟
یک سیستم عامل گرافیکی Graphical User Interface(GUI)
توسط شرکت مایکروسافت طراحی شده است.
برنامه ها و فرامین به صورت تصاویر کوچک که به آنها Icon گفته میشود ارائه گردیده اند.
برای اجرا کافیست اشاره گر ماوس را روی آیکن مربوطه قرار داد و با استفاده از دگمه ماوس روی آن کلیک کرد.

54
ویندوز دارای دو خصیصه مهم است:

Multi Tasking: می توان چند برنامه را همزمان اجراکرد
Multi User : چند کاربر بطور همزمان میتوانند از سیستم عامل استفاده کنند.
Windows
Multi User
Multi Tasking

55
فصل چهارم عدد نویسی

56
4- نظام های عدد نویسی
اگر عدد M به عنوان مبنا باشد
مجموعه ارقام قابل قبول شامل 0,1,….,M-1

مثال:
M=10
مجوعه ارقام قابل قبول = 0,1,2,3,4,….,8,9

57
سیستم اکتال (مبنای 8)
M=8
مجموعه ارقام قابل قبول =0,1,2,…,6,7
مثال : کدامیک از ارقام زیر درمبنای 8 نوشته شده است ؟
100
1751
811
920

58
سیتم هگزادسیمال ( مبنای 16)
M=16
مجموعه ارقام قابل قبول =0,1,2,…,8,9,A,B,C,D,E,F

59
ارزش ارقام
در زمان قرار گرفتن در یک عدد ،هر رقم دارای دو ارزش متفاوت است
ارزش مطلق 6539
ارزش مکانی

3
30
6
6000

60
ارزش مکانی
ارزش مکانی هر رقم برابر است با :

ارزش مطلق ضربدر ( مبنا به توان شماره مکان )

که شماره مکان از سمت راست ترین رقم و با مکان صفر شروع میشود

61
مثال
ارزش مکانی رقم 2 کدامست ؟ (627)8

2 * 8 1=16
2 1 0

62
مثال
ارزش مکانی هر کدام از ارقام عدد زیر را بدست آورید :
(A2C)16
12* 160=12
2*161=32
10*162=2560

63
مقدار عددی
مقدار هر عدد برابر است با مجموع ارزش مکانی ارقام آن

مثال: مقدار عددی (A2C)16 کدامست ؟

(A2C)16= 12+32+2560=2604

64
مثال
مقدار هر کدام از اعداد زیر را بدست آورید

(141)8 = ?
(3A)16 = ?

65
تبدیل مبناها
مبناهای مهم : 2,8,10,16
تبدیل از همه مبناها به 10
مجموع ارزش مکانی
2
8
10
16

66
تبدیل از باینری به دسیمال
تبدیل از 2 به 10
مثال : عدد زیر را به مبنای 10 تبدیل کنید

(1001010)
6 5 4 3 2 1 0
0
1*21 =2
0
1*23=8
0
0
1*26=64
(1 0 0 1 0 1 0)
64, 32,16,8, 4 ,2 ,1
64+8+2=74

67
تبدیل از مبنای 10 به دیگر مبناها
روش تقسیمات متوالی

2
8
16
10

68
تبدیل از مبنای 10 به دیگر مبناها

مثال عدد 154 را به مبنای 2 تبدیل کنید
154
2
77
2
38
2
2
19
9
4
2
2
2
2
1
0
0
1
1
0
0
1
(154)=(10011010)2

69
مثال : عدد 154 را به صورت اکتال و هگزادسیمال بنویسید
154 =
154=

70
تبدیل از مبنای 8و16 به مبنای 2
تبدیل رقم به رقم
مبنای 8 : سه رقم سه رقم
مبنای 16: چهار رقم ، چهار رقم
2
8
16
سه رقم
چهار رقم

71
مثال
عدد (734)8 را به مبنای 2 تبدیل نمایید

7
1
1
1
3
4
0
1
1
1
0
0
4 2 1
4 2 1
4 2 1

72
مثال
عدد (AFC2)16 را به مبنای 2 تبدیل نمایید :

1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
A
F
C
2
8 4 2 1
8 4 2 1
8 4 2 1
8 4 2 1

73
تبدیل از مبنای دو به مبنای 8 و16

تبدیل به 8 : هر سه رقم با هم ترکیب میشوند
تبدیل به 16 : هر چهار رقم با هم ترکیب میشوند
2
8
16
سه رقم
چهار رقم

74
مثال
عدد (01110011)2 را به مبنای 8 تبدیل کنید

0
1
1
1
0
0
1
1
1
6
3
2 1
4 2 1
4 2 1

75
مثال
عدد (100101110)2را به مبنای 16 تبدیل کنید :

1
1
1
0
0
0
1
0
1
8 4 2 1
8 4 2 1
1
2
E
1

76
تبدیل از 16 به 8 و برعکس
ابتدا به عنوان یک واسطه به مبنای 2 تبدیل می کنیم
2
8
16

77
مثال
عدد (AC2)16 را به مبنای 8 تبدیل نمایید
حل ) ابتدا عدد را به مبنای 2 می بریم

(AC2)16=(1010,1100,0010)

سپس تبدیل به 8 را انجام میدهیم
=(101,011,000,010)=(5302)8

78
تمرین
عدد (561)8 را به مبنای 16 تبدیل نمایید
171
161
271
261