مبانی کامپیوتر و برنامه نویسی

مبانی کامپیوتر و برنامه نویسی

اسلاید 1: مبانی کامپیوتر و برنامه نویسی

اسلاید 2: 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 .

اسلاید 3: 3تعریف کامپیوتریک 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:الکترونیکیحجم زیادسرعت و دقتبرنامه از پیش نوشته شدهپردازش

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

اسلاید 5: 5ویژگیهای کامپیوتر در مقایسه با انسانسرعت زیادعدم خستگی از تکراردقت زیادقدرت ذخیره سازی خیلی بالاانعطاف پذیری زیاد ( عدم عادت)

اسلاید 6: 6ویژگیهای انسان در مقایسه با کامپیوتر خلاقیتتفکرکشف راه حل جدیدارادهانتخاب راه حل بهتر با توجه به شرایطدرک و احساس

اسلاید 7: 7تاریخچه کامپیوتردر طول تاریخ بشر همواره برای انجام محاسبات خود از وسایی نظیر چرتکه استفاده می کرد

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

اسلاید 9: 9سپس 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

اسلاید 10: 10انياك يكي از اولين رايانه هاي جهان كه در سال 1947 ساخته شد با مصرف 170 هزار وات انرژي 5 هزار محاسبه را در ثانيه انجام مي دادانیاک

اسلاید 11: 11نسل های کامپیوترFirst Generation (1939-1954) - vacuum tube

اسلاید 12: 12Second Generation (1954-1959) - transistor

اسلاید 13: 13Third Generation (1959-1971) – IC

اسلاید 14: 14Fourth Generation (1971-1991) - microprocessorIntel 4004 microprocessor

اسلاید 15: 15انواع کامپیوترسوپر کامپیوترهامینی کامپیوترهامیکرو کامپیوترهاکامپیوترهای شخصیایستگاههای کاریوسایل کامپیوتری

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

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

اسلاید 18: 18کامپیوترهای شخصی (PC) کامپيوتر شخصی وسيله ای همه منظوره بوده که توان عملياتی خود را مديون يک ريزپردازنده است. اين نوع از کامپيوترها دارای بخش های متعددی نظير :حافظه، هارد دیسک، مودم و... بوده که حضور آنها در کنار يکديگر به منظور انجام عمليات مورد نظر است. علت استفاده از واژه همه منظوره بدين دليل است که می توان به کمک اين نوع از کامپيوترها عمليات متفاوتی ( تايپ يک نامه ، ارسال يک نامه الکترونيکی، طراحی و نقشه کشی و ...) را انجام داد .

اسلاید 19: 19فصل دوم

اسلاید 20: 20 ارتباط باكامپيوترودستگاه‌هاي جانبي آن

اسلاید 21: 21واحدهاي مختلف كامپيوتر واحد حافظه واحد پردازنده مركزي دستگاه‌هاي ورودي دستگاه‌هاي خروجي

اسلاید 22: 22 ارتباط قسمت‌هاي مختلف كامپيوتر واحد پردازنده مركزي (CPU)واحد كنترل(C.U)واحد محاسبه و منطقحافظه اصلي (M.U)حافظه كمكي (ثانويه)واحد ورودي(I.U)واحد خروجي(O.U)

اسلاید 23: 231- ریزپردارنده CPU بمنزله مغز کامپيوتر بوده و مسئوليت انجام تمامی عمليات ( مستقيم يا غير مستقيم ) را برعهده دارد. هر چيزی را که کامپيوتر انجام می دهد با توجه به وجود ريز پردازنده است . نوع ريزپردازنده استفاده شده در يک کامپيوتر میتواند متفاوت باشد ولی تمام آنها عمليات يکسانی را انجام خواهند داد.

اسلاید 24: 242- برد اصلی Motherboard تمام عناصر داخلی کامپیوتر به آن متصل خواهند شد. برد اصلی يکی از اجزای اساسی و مهم کامپیوترهای شخصی محسوب می گردد. در سال 1982 همزمان با ارائه اولين کامپيوترهای شخصی از  برد اصلی استفاده گرديد. اولين برد اصلی از لحاظ اندازه نسبتا بزرگ و بر روی آن ريزپردازنده 8080 نصب گرديده بود .

اسلاید 25: 253- حافظه (Memory)حافظه با هدف ذخيره سازی اطلاعات ( دائم ، موقت ) در کامپيوتر استفاده می گردد و دارای انواع متفاوتی است:RAM ·ROM ·Cache ·Memory Flash ·Virtual Memory ·Video Memory ·BIOS ·

اسلاید 26: 263- حافظه (Memory)از حافظه های متعددی به منظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می گردد.

اسلاید 27: 273- حافظه (Memory)حافظه Random Access Memory) RAM (شناخته ترين نوع حافظه در دنيای کامپيوتر است. جهت خواندن و نوشتن اطلاعات استفاده مي‌شود.به آن حافظه فرّار كامپيوتر نيز مي‌گويند.

اسلاید 28: 283- حافظه (Memory)حافظه Read Only Memory) ROM (حافظه ROM يک نوع مدار مجتمع (IC)است که در زمان ساخت داده هائی در آنذخيره می گردد. اين نوع حافظه ها علاوه بر استفاده درکامپيوترهای شخصی در سايردستگاههای الکترونيکی نيز به خدمت گرفته می شوند. حافظه های ROM از لحاظتکنولوژی استفاده شده، دارای انواع متفاوتی است:ROM ·PROM ·EPROM ·EEPROM ·Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory داد ه های ذخيره شده در اين نوع تراشه ها غير فرار بوده و پس از خاموش شدن منبع تامين انرژی اطلاعات خود را از دست نمی دهند. داده های ذخيره شده در اين نوع از حافظه ها غير قابل تغيير بوده و يا اعمال تغييرات در آنها مستلزم انجام عمليات خاصی است.

اسلاید 29: 293- حافظه (Memory)حافظه Cache يک تکنولوژی استفاده شده برای زير سيستم های حافظه، در کامپيوتر است. مهمترين هدف Cache افزايش سرعت و عملکرد کامپيوتر بدون تحميل هزينه های اضافی برای تهيه سيستم است. با استفاده از Cache عمليات کاربران با سرعت بيشتری انجام خواهد شد.تکنولوژی Cache استفاده از حافظه های سریع و کوچک بمنظور افزایش سرعت یک حافظه کند ولی با حجم بالا است.

اسلاید 30: 303- حافظه (Memory)حافظه های فلش FLASHحافظه های الکترونيکی با اهداف متفاوت و به اشکال گوناگون تاکنون طراحی و عرضه شده اند. حافظه فلش، يک نمونه از حافظه های الکترونيکی است که برای ذخيره سازی آسان و سريع اطلاعات در دستگاههائی نظير: دوربين های ديجيتال، کنسول بازيهای کامپيوتری و ... استفاده می گردد. حافظه فلش اغلب مشابه يک هارد استفاده می گردد تا حافظه اصلی. حافظه های فلش نويز پذير نمی باشند. · سرعت دستيابی به حافظه های فلش بالا است. · حافظه های فلش دارای اندازه کوچک هستند. · حافظه فلش دارای عناصر قابل حرکت ( نظير هارد ) نمی باشند.

اسلاید 31: 313- هارد دیسک (Hard Disk)يک حافظه با ظرفيت بالا و دائم که از آن برای نگهداری اطلاعات و برنامه ها استفاده می گردد.  بر روی هر کامپيوتر حداقل يک هارد ديسک وجود دارد. برخی از سيستم ها ممکن است دارای بيش از يک هارد ديسک باشند. هارد ديسک يک محيط ذخيره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نمايد . اطلاعات ديجيتال در کامييوتر می بايست بگونه ای تبديل گردند که بتوان آنها را بصورت دائم بر روی هارد ديسک مغناطيسی ذخيره کرد.

اسلاید 32: 323- 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.

اسلاید 33: 333- هارد دیسک (Hard Disk)اطلاعات بر روی سطح هر يک از صفحات هارد ديسک در مجموعه هائی با نام سکتور (Sector) و شيار (Track) ذخيره می گردد. شيارها دوايرمتحدالمرکزی می باشند (نواحی زرد) که بر روی هر يک از آنها تعداد محدودی سکتور با ظرفيت بين 256 ، 512 بايت ايجاد می گردد. زماني که يک درايو تحت عملياتی با نام Low level format قرار می گيرد، شيارها و سکتورها ايجاد می گردند. در ادامه و زماني که درايوHigh level format  گرديد، با توجه به نوع سيستم عامل و سياست های راهبردی مربوطه ساختارهائی نظير : جدول اختصاص فايل ها، جدول آدرس دهی فايل ها و...  ايجاد، تا بستر مناسب برای استقرار فايل های اطلاعاتی فراهم گردد. 

اسلاید 34: 343- حافظه (Memory)حافظه های BIOSBIOS 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.

اسلاید 35: 35

اسلاید 36: 36واحدهای حافظهBit بیت) : بیت( کوچک‌ترین واحد حافظه‌است که فقط دو مقدار صفر (۰) یا یک (۱) را می‌توان 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 می‌کند.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 .

اسلاید 37: 37واحدهای حافظهGB (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 .

اسلاید 38: 38ناممخففاندازهKiloK2^10 = 1,024MegaM2^20 = 1,048,576GigaG2^30 = 1,073,741,824TeraT2^40 = 1,099,511,627,776PetaP2^50 = 1,125,899,906,842,624ExaE2^60 = 1,152,921,504,606,846,976ZettaZ2^70 = 1,180,591,620,717,411,303,424YottaY2^80 = 1,208,925,819,614,629,174,706,176

اسلاید 39: 395 - 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.

اسلاید 40: 405- 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 بيشتر در محيط‌هاي گرافيكي مثل سيستم عامل ويندوز، برنامه‌هاي تحت ويندوز، بازي‌ها و ... استفاده مي‌شود

اسلاید 41: 415- دستگاههای ورودی 3- CD Driveديسک های فشرده رايج ترين رسانه ذخيره سازی برای انتقال وجابجائی نرم افزارها و ... میباشند. ظرفيت ديسک های فوق معادل 783 مگابايت است. قطر اين ديسک ها 12 سانتيمتر است. CD دارای يک شيار حلزونی (مارپيچ) داده است. دواير از قسمت داخل ديسک شروع و  بسمت بيرون ديسک ختم می شوند. CD Player مسئوليت يافتن و خواندن اطلاعات ذخيره شده بر روی يک CD را برعهده دارد.يک CD drive دارای سه بخش اساسی است : يک موتور که باعث چرخش ديسک می گردد. چرخش موتور فوق200 و 500 دور دردقيقه با توجه به شياری است می بايست خوانده شود. يک ليزر و يک سيستم لنز که برآمدگی های موجود بر روی CD را خواهند خواند. يک مکانيزم رديابی به منظور حرکت  ليزر بگونه ای که پرتو نور قادر به دنبال نمودن شيار حلزونی باشد.

اسلاید 42: 425- دستگاههای ورودی4- اسکنر استفاده از اسکنر در ساليان اخير 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 روميزی نيز ناميده میشوند.

اسلاید 43: 436- دستگاههای خروجی1- مانیتوررايج ترين دستگاه نمايش اطلاعات در کامپيوتر است. اغلب صفحات نمايشگر از CRT (Cathode Ray Tube) استفاده می نمايند .کامپیوترهای Laptop و ساير دستگاه هایمحاسباتی قابل حمل ، از LCD (Liquid Crystal Display) استفاده می نمايند. استفاده از مانيتورهای LCD با توجه به مزايایعمده آنان نظير : مصرف انرژی پايين بتدريج جايگزين مانيتورهای CRT میگردند.

اسلاید 44: 446- دستگاههای خروجی2- پرینترانواع آن عبارتند از: پرینتر سوزنی پرینتر لیزری پرینتر جوهر افشان 

اسلاید 45: 45چاپگرهاي ماتريس نقطه‌اي؛ براي چاپ كردن خروجي به‌صورت نوشتاري يا گرافيكي بر روي كاغذ استفاده مي‌شود كه داراي يك هد حاوي تعدادي سوزن است.

اسلاید 46: 46چاپگرهاي جوهر افشان؛ براي چاپ كردن خروجي استفاده مي‌شود.اين نوع چاپگرها داراي يك هد است كه با پاشيدن جوهر در رنگ‌هاي مختلف خروجي رنگي را به خوبي انجام مي دهد.

اسلاید 47: 47چاپگرهاي ليزري؛ براي چاپ از تكنولوژيي مشابه با دستگاه‌هاي فتوكپي استفاده مي‌كند.

اسلاید 48: 48رسام(پلاتر)؛ يكي از دستگاه‌هاي خروجي كه براي رسم نقشه، نمودارهاي بزرگ، طرح‌ها و اشكال خطي مورد استفاده قرار مي‌گيرد رسام يا مي‌باشد.

اسلاید 49: 49بلندگو؛ از بلندگو، براي پخش موسيقي و يا ساير صداها از كامپيوتر استفاده مي‌شود.

اسلاید 50: 50فصل سوم نرم‌افزار

اسلاید 51: 51 سيستم عامل نرم‌‌افزارهاي سيستمي مترجم‌هاي زبان نرم‌افزار (بسته‌هاي نرم‌افزاري) نرم‌‌افزارهاي كاربردي

اسلاید 52: 52وظايف كلي سيستم عامل 1) مديريت و تقسيم وقت CPU و تخصيص فضاي حافظه به برنامه‌ها و كاربران مختلف 2) ‌مديريت و كنترل وسايل ورودي/خروجی 3) مديريت و كنترل اطلاعات و فايلها

اسلاید 53: 53ویندوز 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.

اسلاید 54: 54ویندوز دارای دو خصیصه مهم است:Multi Tasking: می توان چند برنامه را همزمان اجراکردMulti User : چند کاربر بطور همزمان میتوانند از سیستم عامل استفاده کنند.WindowsMulti UserMulti Tasking

اسلاید 55: 55فصل چهارم عدد نویسی

اسلاید 56: 564- نظام های عدد نویسیاگر عدد M به عنوان مبنا باشدمجموعه ارقام قابل قبول شامل 0,1,….,M-1مثال:M=10مجوعه ارقام قابل قبول = 0,1,2,3,4,….,8,9

اسلاید 57: 57سیستم اکتال (مبنای 8)M=8مجموعه ارقام قابل قبول =0,1,2,…,6,7مثال : کدامیک از ارقام زیر درمبنای 8 نوشته شده است ؟1001751811920

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

اسلاید 59: 59ارزش ارقامدر زمان قرار گرفتن در یک عدد ،هر رقم دارای دو ارزش متفاوت استارزش مطلق 6539ارزش مکانی33066000

اسلاید 60: 60ارزش مکانیارزش 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

اسلاید 61: 61مثالارزش مکانی رقم 2 کدامست ؟ (627)8 2 * 8 1=162 1 0

اسلاید 62: 62مثال ارزش مکانی هر کدام از ارقام عدد زیر را بدست آورید : (A2C)16 12* 160=122*161=3210*162=2560

اسلاید 63: 63مقدار عددیمقدار هر عدد برابر است با مجموع ارزش مکانی ارقام آنمثال: مقدار عددی (A2C)16 کدامست ؟(A2C)16= 12+32+2560=2604

اسلاید 64: 64مثالمقدار هر کدام از اعداد زیر را بدست آورید(141)8 = ? (3A)16 = ?

اسلاید 65: 65تبدیل مبناهامبناهای مهم : 2,8,10,16تبدیل از همه مبناها به 10مجموع ارزش مکانی281016

اسلاید 66: 66 تبدیل از باینری به دسیمال تبدیل از 2 به 10مثال : عدد زیر را به مبنای 10 تبدیل کنید (1001010) 6 5 4 3 2 1 001*21 =201*23=8001*26=64(1 0 0 1 0 1 0)64, 32,16,8, 4 ,2 ,164+8+2=74

اسلاید 67: 67تبدیل از مبنای 10 به دیگر مبناهاروش تقسیمات متوالی281610

اسلاید 68: 68تبدیل از مبنای 10 به دیگر مبناهامثال عدد 154 را به مبنای 2 تبدیل کنید154277238221994222210011001(154)=(10011010)2

اسلاید 69: 69مثال : عدد 154 را به صورت اکتال و هگزادسیمال بنویسید154 =154=

اسلاید 70: 70تبدیل از مبنای 8و16 به مبنای 2تبدیل رقم به رقممبنای 8 : سه رقم سه رقممبنای 16: چهار رقم ، چهار رقم2816سه رقمچهار رقم

اسلاید 71: 71مثالعدد (734)8 را به مبنای 2 تبدیل نمایید7111340111004 2 14 2 14 2 1

اسلاید 72: 72مثالعدد (AFC2)16 را به مبنای 2 تبدیل نمایید :1010111111000010AFC28 4 2 18 4 2 18 4 2 18 4 2 1

اسلاید 73: 73تبدیل از مبنای دو به مبنای 8 و16تبدیل به 8 : هر سه رقم با هم ترکیب میشوندتبدیل به 16 : هر چهار رقم با هم ترکیب میشوند2816سه رقمچهار رقم

اسلاید 74: 74مثال عدد (01110011)2 را به مبنای 8 تبدیل کنید011100111632 14 2 14 2 1

اسلاید 75: 75مثال عدد (100101110)2را به مبنای 16 تبدیل کنید :1110001018 4 2 18 4 2 112E1

اسلاید 76: 76تبدیل از 16 به 8 و برعکسابتدا به عنوان یک واسطه به مبنای 2 تبدیل می کنیم2816

اسلاید 77: 77مثال عدد (AC2)16 را به مبنای 8 تبدیل نماییدحل ) 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

اسلاید 78: 78تمرینعدد (561)8 را به مبنای 16 تبدیل نمایید171161271261