من الكهرباء إلى البت
درس 1 من 4
1من الكهرباء إلى البت
لا تحتاج أي خلفية هنا. سنبدأ من مصباح ومفتاح، ونصل إلى الحرف الذي تقرؤه الآن على شاشتك.
خارطة هذا الجزء
المفاهيم بالترتيب، اضغط أيًّا منها للقفز إليه:
طريقان إلى نفس الفكرة
تخيّل لوحة فيها صفّ من مفاتيح الإنارة. كل مفتاح إما مطفأ أو مضاء، ولا شيء بينهما. لو كتبنا المطفأ صفرًا والمضاء واحدًا، نستطيع أن نتفق أن ترتيبًا معينًا من الأضواء يعني الحرف «أ»، وترتيبًا آخر يعني لونًا أحمر. الحاسوب لوحة فيها مليارات من هذه المفاتيح.
الترانزستور مفتاح إلكتروني يمثّل بتًا واحدًا (0 أو 1). ثمانية بتات تصنع بايتًا يحمل 256 قيمة. كل بيانات الحاسوب أرقام ثنائية، ومعنى الرقم يحدده اتفاق مسبق يسمّى الترميز: UTF-8 للنصوص، وRGB للألوان، وصيغ مثل PNG للصور.
قبل أن تبدأ
🔌تجربة مع مفتاح كهرباء
تعرف أن المفتاح إمّا يوصل التيار أو يقطعه. هذا كل ما نحتاجه.
🔢العدّ حتى عشرة
سنعدّ بطريقة مختلفة قليلًا، لكن الفكرة هي العدّ نفسه.
الفكرة الجوهرية
1المفتاح: مفتوح أو مغلق
انظر إلى الرسم. مفتاح يوصل التيار إلى مصباح أو يقطعه. حالتان فقط: يضيء أو لا يضيء.
داخل المعالج مليارات من هذه المفاتيح، لكنها صغيرة جدًّا وتُفتح وتُغلق بالكهرباء نفسها لا بإصبع. اسمها الترانزستور.
اتفق المهندسون على تسمية الحالتين برقمين: التيار يمرّ نسمّيه 1، ولا يمرّ نسمّيه 0. من هنا تبدأ كل البرمجة.
2البت والبايت
الخانة الواحدة التي تحمل 0 أو 1 اسمها بت. بت واحد يميّز بين شيئين فقط. بتّان يميّزان بين أربعة. ثلاثة بتات بين ثمانية.
تابع الرسم: ثلاث خانات تعدّ من 0 إلى 7 بنفس طريقة عدّك العادي، لكن الخانة تمتلئ عند 2 بدل 10. هذا هو النظام الثنائي.
ثمانية بتات معًا اسمها بايت، وتميّز بين 256 شيئًا. وهذا يكفي لإعطاء كل حرف في لوحة المفاتيح رقمه الخاص.
3من الأرقام إلى الحروف والصور
الحاسوب لا يعرف حرف A. يعرف أن الرقم 65 اتُّفق على أنه A. والحرف «أ» له رقم أكبر في جدول أوسع اسمه يونيكود.
الصورة شبكة نقاط، وكل نقطة ثلاثة أرقام: كم أحمر وكم أخضر وكم أزرق. والصوت سلسلة أرقام تقيس الموجة آلاف المرات في الثانية.
القاعدة الواحدة التي تخرج بها من هذا الدرس: كل شيء في الحاسوب أرقام، وكل رقم بتات، وكل بت مفتاح.
كيف يعمل، خطوة بخطوة: كيف يصير حرف تكتبه ضوءًا على الشاشة
تضغط حرف A، فترسل لوحة المفاتيح الرقم 65 على شكل ثمانية نبضات كهربائية: 01000001.
يحفظ الحاسوب هذه البتات في الذاكرة كشحنات في مفاتيح صغيرة.
عند العرض، يبحث عن شكل الحرف 65 في الخط المختار، وهو نفسه مجموعة أرقام تصف النقاط.
تضيء الشاشة النقاط المطلوبة بألوانها، فترى A. في الطريق كله لم يكن هناك إلا أرقام.
جرّب بلا كود
خرافة مقابل حقيقة
| الخرافة | الحقيقة |
|---|---|
| الحاسوب «يفهم» الحروف والصور. | لا يفهم إلا 0 و1. الفهم في الاتفاقات التي وضعها البشر: هذا الرقم يعني هذا الحرف. |
| البت شيء مادي تستطيع رؤيته. | البت حالة: مفتاح مغلق أو مفتوح، شحنة موجودة أو لا. ما تراه هو أثره. |
| الثنائي أصعب من العشري. | هو نفس العدّ لكن بخانتين بدل عشر. الصعوبة من عدم التعوّد فقط. |
جرّب بنفسك
كم شيئًا مختلفًا تستطيع أن تميّز بين أربع بتات؟
كل بت يضاعف الاحتمالات: بت واحد 2، اثنان 4، ثلاثة 8، أربعة 16. والبايت الكامل بثماني بتات يصل إلى 256.
بطاقات مراجعة سريعة
تحقق من فهمك
لماذا لا تُبنى الحواسيب على عشر حالات بدل اثنتين؟
لأن التمييز بين حالتين كهربائيتين (تيار أو لا) أسهل وأقل عرضة للخطأ من التمييز بين عشر درجات من التيار.
ما الذي يتغيّر لو كان البايت ستة بتات بدل ثمانية؟
يميّز بين 64 قيمة فقط، فلا يكفي للحروف الكبيرة والصغيرة والأرقام والرموز معًا.
إن كان A هو 65، فما B على الأرجح؟
66. الحروف المتتالية أخذت أرقامًا متتالية في الجدول.
مصادر هذا الدرس
مرتّبة بالنوع. ابدأ بالتوثيق الرسمي إذا تبي المرجع الدقيق، وبالمقال أو الفيديو إذا تبي الشرح أولًا.
خلّصت الدرس؟
سجّل الدخول ليُحفظ تقدّمك.