الدارة المتكاملة (Integrated Circuit) (تسمى أيضا رقاقة أو شريحة) - كتاب المهارات الرقمية - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال تدريب 1: هل يمكنك تحديد كافة مخرجات الدارة التالية؟ دوّن المخرج في الجدول أدناه:

الإجابة: س1: مدخل A = 0, B = 0 ← 0 مدخل A = 1, B = 0 ← 1 مدخل A = 0, B = 1 ← 1 مدخل A = 1, B = 1 ← 1

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال. لدينا دارة منطقية، والمطلوب هو تحديد مخرجها (الخرج) لكل مجموعة من المدخلات A و B. الفكرة هنا هي أننا نحتاج إلى فهم نوع البوابة المنطقية المستخدمة في الدارة. بالنظر إلى قيم الخرج المعطاة في الإجابة، نلاحظ أن الخرج يكون 0 فقط عندما يكون كلا المدخلين A و B مساويين للصفر (0). في جميع الحالات الأخرى (عندما يكون A=1 أو B=1 أو كلاهما 1)، يكون الخرج 1. هذا الوصف يتطابق تماماً مع وظيفة **بوابة OR** (أو). إذن، الدارة تستخدم بوابة OR. قاعدة عملها هي: الخرج = 1 إذا كان **أي** من المدخلين A أو B أو كلاهما = 1. الخرج = 0 فقط إذا كان كلا المدخلين = 0. وبتطبيق هذه القاعدة على كل سطر في الجدول: - عندما A=0 و B=0، لا يوجد مدخل بقيمة 1، فالخرج = 0. - عندما A=1 و B=0، يوجد مدخل واحد (A) بقيمة 1، فالخرج = 1. - عندما A=0 و B=1، يوجد مدخل واحد (B) بقيمة 1، فالخرج = 1. - عندما A=1 و B=1، كلا المدخلين بقيمة 1، فالخرج = 1. لذلك، مخرجات الدارة هي كما هو موضح في الجدول.

سؤال تدريب 2: املأ الفراغات في الجدول أدناه:

الإجابة: س2: 1101 (ثنائي) = 13 (عشري) = D (ست عشري) 85 (عشري) = 1010101 (ثنائي) = 55 (ست عشري) 3F8 (ست عشري) = 1016 (عشري) = 001111111000 (ثنائي)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والمطلوب):** لدينا تمارين تحويل بين أنظمة العد: الثنائي (الأساس 2)، والعشري (الأساس 10)، والست عشري (الأساس 16). المطلوب إكمال الجدول. **الخطوة 2 (القوانين والمفاهيم):** نتذكر أن: 1. للتحويل من **ثنائي إلى عشري**: نضرب كل رقم (0 أو 1) في قوة الأساس 2 حسب موقعه (من اليمين، المرتبة 0، ثم 1، ثم 2، ...) ونجمع النواتج. 2. للتحويل من **عشري إلى ثنائي**: نقسم الرقم العشري على 2 بشكل متكرر ونأخذ باقي القسمة (من الأسفل إلى الأعلى) للحصول على الرقم الثنائي. 3. للتحويل من **عشري إلى ست عشري**: نقسم الرقم العشري على 16 بشكل متكرر. إذا كان الباقي بين 0-9 نكتبه كما هو، وإذا كان بين 10-15 نكتبه كحرف (A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15). 4. للتحويل من **ست عشري إلى عشري**: نضرب كل رقم (0-9 أو A-F) في قوة الأساس 16 حسب موقعه ونجمع. 5. للتحويل بين **ثنائي وست عشري** مباشرة: كل 4 خانات ثنائية (من اليمين) تمثل خانة واحدة ست عشرية، والعكس صحيح. **الخطوة 3 (الحل والتطبيق):** لنطبق هذه القواعد على كل صف: **الصف الأول:** 1101 (ثنائي) → عشري → ست عشري. - **ثنائي إلى عشري:** (1×2³) + (1×2²) + (0×2¹) + (1×2⁰) = 8 + 4 + 0 + 1 = **13**. - **عشري (13) إلى ست عشري:** 13 ÷ 16 = 0 والباقي 13. الباقي 13 يمثله الحرف **D**. **الصف الثاني:** 85 (عشري) → ثنائي → ست عشري. - **عشري إلى ثنائي:** 85 ÷ 2 = 42 والباقي 1 42 ÷ 2 = 21 والباقي 0 21 ÷ 2 = 10 والباقي 1 10 ÷ 2 = 5 والباقي 0 5 ÷ 2 = 2 والباقي 1 2 ÷ 2 = 1 والباقي 0 1 ÷ 2 = 0 والباقي 1 نقرأ البواقي من الأسفل إلى الأعلى: **1010101**. - **عشري (85) إلى ست عشري:** 85 ÷ 16 = 5 والباقي 5. 5 ÷ 16 = 0 والباقي 5. نقرأ البواقي من الأسفل إلى الأعلى: **55**. **الصف الثالث:** 3F8 (ست عشري) → عشري → ثنائي. - **ست عشري إلى عشري:** (3×16²) + (F×16¹) + (8×16⁰) = (3×256) + (15×16) + (8×1) = 768 + 240 + 8 = **1016**. - **ست عشري (3F8) إلى ثنائي:** نحول كل رقم ست عشري إلى 4 خانات ثنائية: 3 → 0011 F (15) → 1111 8 → 1000 ندمجها: **0011 1111 1000** أو **001111111000**. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، القيم المكملة للجدول هي: - الصف الأول: 13 (عشري)، D (ست عشري). - الصف الثاني: 1010101 (ثنائي)، 55 (ست عشري). - الصف الثالث: 1016 (عشري)، 001111111000 (ثنائي).

ما هي الدارة المتكاملة (Integrated Circuit)؟

• أ) هي بوابة منطقية واحدة تستخدم في الحواسيب.
• ب) هي مجموعة من العناصر الإلكترونية المتكاملة المركبة معًا، وتسمى أيضًا رقاقة أو شريحة.
• ج) هي برنامج يحاكي عمل الدارات الإلكترونية.
• د) هي وحدة تخزين للبيانات في الحاسب.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: هي مجموعة من العناصر الإلكترونية المتكاملة المركبة معًا، وتسمى أيضًا رقاقة أو شريحة.

الشرح: 1. الدارة المتكاملة هي مكون إلكتروني أساسي. 2. تتكون من عدة عناصر إلكترونية (مثل الترانزستورات، المقاومات) مُدمجة معًا في شريحة واحدة. 3. تُعرف أيضًا باسم الرقاقة أو الشريحة. 4. أحدثت ثورة في التقنية بسبب صغر حجمها وكفاءتها.

تلميح: فكر في مكون إلكتروني صغير يجمع عدة وظائف.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما الذي يمثله الرقمان 0 و 1 في الدارات المنطقية من حيث الإشارات الكهربائية؟

• أ) يمثل 0 الجهد المرتفع، ويمثل 1 الجهد المنخفض.
• ب) يمثل 0 التيار المستمر، ويمثل 1 التيار المتردد.
• ج) يمثل 0 الجهد المنخفض، ويمثل 1 الجهد المرتفع.
• د) يمثل 0 مقاومة عالية، ويمثل 1 مقاومة منخفضة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: يمثل 0 الجهد المنخفض، ويمثل 1 الجهد المرتفع.

الشرح: 1. في الدارات الرقمية والإلكترونيات الرقمية، تُستخدم مستويات جهد كهربائي لتمثيل القيم المنطقية. 2. يُستخدم الجهد المنخفض (عادة قريب من 0 فولت) لتمثيل القيمة المنطقية 0. 3. يُستخدم الجهد المرتفع (مثل 5 فولت أو 3.3 فولت) لتمثيل القيمة المنطقية 1. 4. هذا التمثيل هو أساس عمل جميع الدارات الرقمية والمعالجات.

تلميح: تذكر أن النظام الثنائي (0 و1) مرتبط بمستويات الجهد الكهربائي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

أي مما يلي يمثل أحد مزايا الدارات المتكاملة التي أحدثت ثورة في عالم التقنية؟

• أ) كبر حجمها الذي يسمح بتبريد أفضل.
• ب) صغر حجمها، والطاقة القليلة التي تستهلكها، وقدرتها العالية على تنفيذ مهام معقدة بسرعة.
• ج) ارتفاع تكلفة تصنيعها الذي يضمن الجودة.
• د) اعتمادها على التيار المتردد فقط.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: صغر حجمها، والطاقة القليلة التي تستهلكها، وقدرتها العالية على تنفيذ مهام معقدة بسرعة.

الشرح: 1. الدارات المتكاملة (الرقائق) حلت محل الدارات المنفصلة الكبيرة. 2. مزاياها الرئيسية هي: - صغر الحجم بشكل كبير. - استهلاك طاقة أقل. - قدرة عالية على تنفيذ عمليات معقدة بسرعات هائلة. 3. هذه المزايا مكنت من تصغير الأجهزة وزيادة كفاءتها.

تلميح: فكر في الفرق بين الحواسيب القديمة الضخمة والحواسيب الحديثة الصغيرة والقوية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الفرق الرئيسي في طريقة العمل بين وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة معالجة الرسومات (GPU) كما ورد في النص؟

• أ) CPU أسرع من GPU في جميع المهام.
• ب) GPU تستخدم للمعالجة الرئيسة، وCPU للرسومات.
• ج) وحدة المعالجة المركزية (CPU) تدير مهمة واحدة في كل مرة، بينما وحدة معالجة الرسومات (GPU) تدير العديد من المهام المختلفة في وقت واحد (تعدد المهام).
• د) لا يوجد فرق، كلاهما يؤدي نفس الوظيفة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: وحدة المعالجة المركزية (CPU) تدير مهمة واحدة في كل مرة، بينما وحدة معالجة الرسومات (GPU) تدير العديد من المهام المختلفة في وقت واحد (تعدد المهام).

الشرح: 1. وحدة المعالجة المركزية (CPU): - تشغل وظائف المعالجة الرئيسة للحاسب. - تتميز بالتركيز على تنفيذ سلسلة واحدة من التعليمات بسرعة عالية (مهمة واحدة في كل مرة). 2. وحدة معالجة الرسومات (GPU): - تستخدم أساسًا لمعالجة الصور والرسومات. - مصممة لمعالجة عدد هائل من العمليات البسيطة والمتشابهة بشكل متوازٍ (تعدد المهام). 3. هذا الاختلاف في التصميم يحدد المهام المناسبة لكل منهما.

تلميح: ركز على كلمتي 'مهمة واحدة' و 'العديد من المهام'.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط