كتاب علوم الحاسوب

كتاب علوم الحاسوب للصف الثالث الثانوي (الطبعة المنقحة 2010) هو الثالث في سلسلة المرحلة الثانوية بعد كتاب الصف الأول عن الحاسوب ومكوناته وكتاب الصف الثاني عن معالجة البيانات والبرمجة. وهو مدخل إلى علوم الحاسوب البحتة: التصاميم والخوارزميات والبرمجيات اللازمة لتخزين البيانات واسترجاعها وتصنيفها وتأمينها، ونظم التشغيل، وتحليل وتصميم نظم المعلومات. تستخدم لغة باسكال في التطبيقات من غير اشتراط معرفة قواعدها، وتشرح البرامج بالعربية، وفي آخر كل باب تمارين. وقد استبدلت في هذه الطبعة وحدة الذكاء الاصطناعي بوحدة تحليل وتصميم النظم الآلية للمعلومات.

الباب الأول: الدوائر المنطقية والعد الثنائي

• مدخل: تمثيل المعلومات بالصفر والواحد، والمفتاح الموصل والفاصل للتيار، وربط المفتاحين على التوالي (علاقة "و") وعلى التوازي (علاقة "أو") مع جداول الصواب.
• ربط ثلاثة مفاتيح بصور مختلفة وتمثيلها بالجبر المنطقي، وقاعدتا التوزيع، وأمثلة الدوائر ومعكوس المفتاح.
• قوانين هامة في الدوائر المنطقية، واختصار الدوائر المنطقية بتطبيقها.
• مصطلح الأشكال الهندسية في الدوائر المنطقية (رموز البوابات).
• النظام العددي الثنائي ومقارنته بالعشري، والتحويل من العشري إلى الثنائي وبالعكس بالقسمة المتكررة والمنزلة.
• الكسور الثنائية وتحويل الكسر العشري إلى ثنائي بالضرب المتكرر.
• الجمع الثنائي والطرح الثنائي والضرب الثنائي والقسمة الثنائية بأمثلة.
• تمارين تشمل الصمامات والدوائر والتحويل بين النظامين.

الباب الثاني: بنائيات البيانات

• مدخل: نظام معالجة البيانات المحوسب، وذاكرة الحاسوب بالكلمة والعنوان وعنوان بسيط ومركب.
• أنواع البيانات وتمثيلها: الأعداد الصحيحة السالبة والموجبة بخوارزمية علامة القيمة وخوارزمية الإتمام الآحادي والإتمام الثنائي، والأعداد الحقيقية بالقوة والكسر وتطبيع الكسر، والحروف بنظم الترميز مثل آسكي وإبسدك.
• التحول في نوع البيانات وتحديد نوع المتغير بحسب لغة البرمجة.
• المصفوفات والسجلات: المصفوفة ذات البعد الواحد وذات البعدين (أسماء الطلاب ودرجاتهم) وطريقة تخزينها بالموقع الأساس، والسجل، ومصفوفة السجلات.
• الشكل العام للبرنامج في لغة باسكال: العنوان والثوابت والمتغيرات والمصفوفات والسجلات والجزء التنفيذي.
• عبارتا الإخراج والإدخال: Write وWriteLn وRead وReadLn.
• معالجات الحاسوب لأنواع البيانات: الأعداد، والحروف، والبيانات المنطقية (AND وOR).
• عبارات التحكم: الحلقات التكرارية (For وUntil) وعبارة الشرط (If) وأمثلة كحساب مربعات الأعداد ومجموعها ووسطها الحسابي.
• البنائيات المتجردة: القوائم المتصلة (العقد ورأس القائمة وآخرها والمؤشر)، وخوارزميات الإضافة والحذف في المكدس.
• مقارنة القوائم المتصلة والمصفوفات: ديناميكية المساحة، وسهولة البحث في المصفوفات.
• قواعد البيانات العلائقية كبنائية متجردة معقدة وجدول بيانات الأفراد.
• تمرين.

الباب الثالث: الخوارزميات البيانية

• خوارزميات البحث عن المعلومة: أماكن التخزين والمفتاح والمفتاح الأساسي، والبحث المتتالي (الخطي) وبرنامجه، والبحث الثنائي وشرط ترتيب المفاتيح وبرنامجه.
• تصنيف المعلومات: خوارزمية الفقاعة بدوراتها وبرنامجها، وخوارزمية الاختيار المباشر.
• خوارزميات تشفير المعلومات: أصل كلمة التشفير، وشفرات الاستبدال والتعويض كشفرة يوليوس قيصر وبرنامجها، وإمكان كسر الشفرة بتكرار الحروف ومعرفة أسلوب المنافس.
• ترميز هوفمان: ضغط الملفات بإعطاء الرمز الأكثر تكرارا أقصر كود، وبناء الشجرة الثنائية والأكواد ومتوسط حجم الشجرية.
• تمارين.

الباب الرابع: نظم التشغيل

• مدخل: نظام التشغيل برنامج بين المستخدم والحاسوب ينظم الطلبات.
• ما قبل نظم التشغيل: المترجمات، وحجز وقت الحاسوب، ووظيفة المشغل والمعالجة الحزمية.
• المراقب المقيم وأوامره، والمراقب والمستخدم (حالة المستخدم وحالة المشرف)، ونداءات النظام.
• ساعة الحاسوب لمنع الدوار اللانهائي، والإرجاء (التخزين المؤقت Buffering) والتخزين على القرص.
• البرمجة المشتركة (Multiprogramming)، واشتراك الوقت والتخاطب المباشر، والأنظمة اللحظية، وأنظمة المعالجات المشتركة، وتطور أنظمة التشغيل.
• نظام التشغيل يونيكس: الدخول وكلمة السر وأوامر مثل mkdir وls وmore وrev وcal وman.
• نظام التشغيل لينوكس: نشأته بعد المعالجات 32 ثنائية، واستفادته من يونيكس، ومتطلباته وخطوات تنزيله.
• تمارين.

الباب الخامس: تحليل وتصميم النظم الآلية للمعلومات

• تعريف النظام ووحداته: الإدخال والمعالجة والإخراج.
• تحليل النظام الآلي للمعلومات: أسبابه، وتحليل وحدة الإخراج (المستخدمون)، ووحدة المعالجة (البرمجيات والأجهزة)، ووحدة الإدخال.
• تصميم النظام: يبدأ بعكس التحليل بالإدخال ثم المعالجة ثم الإخراج.
• بيئة النظام الآلي للمعلومات.
• مثال: تحليل النظام المعلوماتي للمدارس بطريقة التوجه نحو الكينونة: كينونات التلميذ والمعلم والشعبة والمنهج، وجداول أسمائها، والعلاقات بينها.
• واصفات الكينونات (Attributes).
• الاستفسار: شاشات اختيار المعلومة عن طالب أو معلم وتحصيله ومؤهلاته.
• التقارير.
• تمرين: تعريف النظام وأهداف نظام المعلومات ووحداته، وتصميم البرمجيات والأجهزة وتعريف الكينونة.