علوم الحاسوب
أنظمة الحاسوب — الورقة 1
- 1.
حوّل العدد العشري 45 إلى ثنائي من 8 بتات. اشرح لماذا لا يستطيع عدد صحيح غير موقّع من 8 بتات تخزين القيمة 300.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يحوّل 45 إلى 00101101.
- يذكر أن 8 بتات توفر 256 قيمة غير موقّعة مختلفة.
- يذكر أن المجال الممكن تمثيله هو 0 إلى 255.
- يستنتج أن 300 تتجاوز الحد الأقصى وتسبب فيضاً أو تحتاج بتات أكثر.
ملاحظة الفاحص: للعدد الصحيح غير الموقّع من n بت، الحد الأقصى هو 2^n − 1.
- 2.
تسمح مدرسة للطلاب بربط أجهزتهم الشخصية بشبكتها اللاسلكية. اشرح إجراءين أمنيين ينبغي للمدرسة استخدامهما وكيف يقلل كل منهما الخطر.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يحدد إجراءً صحيحاً مثل المصادقة القوية أو تقسيم الشبكة أو التشفير أو ترشيح الجدار الناري.
- يشرح كيف يمنع الإجراء الأول خطراً محدداً أو يحد منه أو يحمي ضده.
- يحدد إجراءً صحيحاً ثانياً مختلفاً.
- يشرح كيف يقلل الإجراء الثاني خطراً مختلفاً أو مرتبطاً.
ملاحظة الفاحص: اذكر التهديد الذي يعالجه كل ضابط؛ فسرد إجراءين دون أثرهما غير مكتمل.
- 3.
يجب أن يصدر جرس باب ذكي تنبيهاً إذا ضُغط الزر أو كشف مستشعر الحركة حركة. حدّد البوابة المنطقية التي تطابق هذا السلوك، واشرح السبب، واذكر مخرجها عندما يكون إدخال الزر 0 وإدخال المستشعر 1.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يحدد بوابة OR.
- يشرح أن بوابة OR تُخرج 1 إذا كان أحد الإدخالين على الأقل 1.
- يذكر أن المخرج 1 للإدخالين 0 و1.
ملاحظة الفاحص: لا تُخرج بوابة OR صفراً إلا عندما تكون جميع الإدخالات صفراً؛ ويكفي إدخال واحد يساوي 1 لجعل المخرج 1.
- 4.
يحتاج مصوّر إلى تخزين ملفات فيديو كبيرة جداً والاحتفاظ بنسخة احتياطية خارج الموقع يمكن الوصول إليها من أي مكان متصل بالإنترنت. أوصِ بحل تخزين مناسب وبرّر اختيارك.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يوصي بالتخزين السحابي.
- يشرح أن التخزين السحابي يمكن الوصول إليه عن بُعد من أي جهاز متصل بالإنترنت.
- يشرح أن هذا يجعله مناسباً لنسخة احتياطية خارج الموقع، يحمي الملفات إذا فُقد التخزين المحلي أو تضرر.
- يذكر قيداً، مثل الحاجة إلى اتصال إنترنت موثوق أو تكلفة اشتراك مستمرة.
ملاحظة الفاحص: يستبدل التخزين السحابي الاعتماد على الإنترنت بإتاحة عن بُعد وأمان خارج الموقع.
- 5.
حوّل القيمة السداسية عشرية 2F إلى عدد عشري.
[3 درجة]نقاط التصحيح
- يذكر أن 2F تعني (2 × 16) + F.
- يذكر أن F السداسية عشرية تساوي 15 بالنظام العشري.
- يحسب 32 + 15 = 47.
ملاحظة الفاحص: يمثل كل رقم سداسي عشري قوة للعدد 16، تماماً كما يمثل كل رقم عشري قوة للعدد 10.
- 6.
اشرح دور عدّاد البرنامج (PC) في دورة الجلب والتنفيذ.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يذكر أن عدّاد البرنامج يحمل عنوان الذاكرة للتعليمة التالية المراد جلبها.
- يشرح أنه يُزاد (أو يُحدَّث) بعد كل عملية جلب، كي يعرف المعالج من أين يجلب التعليمة التالية.
ملاحظة الفاحص: يتتبع عدّاد البرنامج الموضع ضمن تعليمات البرنامج، لا محتوى التعليمة نفسها.
- 7.
تريد شركة إرسال ملف صورة كبير عبر البريد الإلكتروني. اشرح الفرق بين الضغط المفقِد والضغط غير المفقِد، واذكر أيهما أنسب إذا وجب الحفاظ على جودة الصورة تماماً.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن الضغط المفقِد يحذف بعض البيانات نهائياً لتحقيق حجم ملف أصغر، وقد يقلل الجودة.
- يشرح أن الضغط غير المفقِد يقلل حجم الملف دون فقدان أي بيانات نهائياً، بحيث يمكن استرجاع الأصل كاملاً.
- يذكر أن الضغط غير المفقِد أنسب عندما يجب الحفاظ على الجودة تماماً.
ملاحظة الفاحص: يستبدل الضغط المفقِد بعض الجودة بملف أصغر؛ بينما يحافظ الضغط غير المفقِد على كل بِتّة من البيانات الأصلية.
- 8.
يُسجَّل صوت بمعدل أخذ عينات 44,100 هرتز لمدة 10 ثوانٍ، باستخدام عينات 16 بت وقناة واحدة (أحادية). احسب حجم الملف غير المضغوط بالبتات.
[3 درجة]نقاط التصحيح
- يذكر الصيغة: حجم الملف = معدل أخذ العينات × المدة × عمق البت × عدد القنوات.
- يعوّض بالقيم المعطاة: 44,100 × 10 × 16 × 1.
- يحسب الإجابة بـ 7,056,000 بت.
ملاحظة الفاحص: اضرب العوامل الأربعة معاً؛ ونسيان عدد القنوات خطأ شائع للتسجيلات الثنائية.
- 9.
اجمع العددين الثنائيين من 8 بتات 00001101 و00000110. أعطِ إجابتك بالنظام الثنائي.
[3 درجة]نقاط التصحيح
- يحوّل أو يتعرف على 00001101 كـ 13 و00000110 كـ 6.
- يجمع 13 + 6 = 19.
- يحوّل 19 مجدداً إلى الثنائي كـ 00010011.
ملاحظة الفاحص: يمكنك جمع الأرقام الثنائية مباشرة بجمع الأعمدة والترحيل، أو التحويل إلى العشري والجمع ثم التحويل مجدداً — كلتا الطريقتين تعطيان النتيجة نفسها.
- 10.
اشرح كيف يُمثَّل حرف مثل 'A' داخل الحاسوب، مشيراً إلى نظام ترميز أحرف مثل ASCII.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن كل حرف يُخصَّص له رقم رمز عشري فريد (وبالتالي ثنائي) بواسطة نظام الترميز.
- يشرح أن الحاسوب يخزن ويعالج رقم الرمز الثنائي، لا الشكل المرئي للحرف مباشرة.
ملاحظة الفاحص: يخصص ASCII لكل حرف رقماً من 0 إلى 127؛ ويوسّع يونيكود هذا لتمثيل أحرف أكثر بكثير من لغات مختلفة.
- 11.
ميّز بين الذاكرة العشوائية (RAM) والذاكرة للقراءة فقط (ROM) في نظام حاسوبي.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن RAM متطايرة (تُفقد محتوياتها عند انقطاع الطاقة) ويمكن القراءة منها والكتابة إليها أثناء تشغيل الحاسوب.
- يشرح أن ROM غير متطايرة (تحتفظ بمحتوياتها دون طاقة) وهي للقراءة فقط عادة، وغالباً ما تخزن تعليمات بدء التشغيل.
ملاحظة الفاحص: تحمل RAM مؤقتاً البيانات والبرامج قيد الاستخدام حالياً؛ بينما تخزن ROM بصورة دائمة تعليمات مطلوبة حتى قبل تحميل نظام التشغيل.
- 12.
اشرح الغرض من الذاكرة المخبّئة (كاش) في نظام حاسوبي.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن الكاش كمية صغيرة من ذاكرة سريعة جداً، تقع أقرب إلى المعالج من الذاكرة الرئيسية (RAM).
- يشرح أنها تخزن تعليمات أو بيانات متكررة الاستخدام، كي يصل إليها المعالج أسرع من جلبها من RAM الأبطأ في كل مرة.
ملاحظة الفاحص: يقع الكاش بين المعالج وRAM في التسلسل الهرمي للذاكرة، فيقايض حجم تخزين صغيراً جداً بسرعة أكبر بكثير.
- 13.
اشرح ميزة واحدة لمحرك أقراص ذي حالة صلبة (SSD) مقارنة بمحرك قرص صلب تقليدي (HDD) لتخزين نظام تشغيل حاسوب محمول.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يذكر ميزة مثل سرعات قراءة/كتابة أعلى، لأن SSD لا يحتوي أجزاء متحركة.
- يشرح أن ذلك يعني تحميل نظام التشغيل والبرامج أسرع من HDD.
ملاحظة الفاحص: يجعل افتقار SSD لأجزاء ميكانيكية متحركة أيضاً أكثر مقاومة للصدمات الفيزيائية من HDD، إضافة إلى كونه أسرع.
- 14.
اشرح وظيفة واحدة يؤديها نظام التشغيل لإدارة موارد عتاد الحاسوب.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يحدد وظيفة صحيحة، مثل إدارة الذاكرة، أو جدولة المعالج (المهام)، أو إدارة أجهزة الإدخال/الإخراج.
- يشرح بإيجاز ما تفعله هذه الوظيفة، مثل تخصيص إدارة الذاكرة مساحة RAM لبرامج مختلفة قيد التشغيل.
ملاحظة الفاحص: يعمل نظام التشغيل كمدير بين برمجيات التطبيقات وموارد عتاد الحاسوب الفعلية.
- 15.
اشرح الغرض من برمجيات الأدوات المساعدة، مستخدماً برنامج مكافحة الفيروسات مثالاً.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن برمجيات الأدوات المساعدة تؤدي مهمة صيانة أو دعم محددة لنظام الحاسوب، بدلاً من كونها تطبيقاً للمهام الرئيسية للمستخدم النهائي.
- يطبق ذلك على برنامج مكافحة الفيروسات، الذي يفحص البرمجيات الخبيثة ويكتشفها ويزيلها للحفاظ على أمان النظام.
ملاحظة الفاحص: تدعم برمجيات الأدوات المساعدة (مكافحة الفيروسات، إلغاء تجزئة القرص، أدوات النسخ الاحتياطي) النظام وتصونه، بخلاف برمجيات التطبيقات المستخدمة مباشرة لمهام المستخدم.
- 16.
ميّز بين لغة برمجة عالية المستوى ولغة برمجة منخفضة المستوى.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن اللغة عالية المستوى تستخدم تعليمات أقرب إلى لغة البشر، مما يسهل قراءتها وكتابتها، لكن يجب ترجمتها قبل أن تعمل.
- يشرح أن اللغة منخفضة المستوى (مثل لغة التجميع) أقرب إلى تعليمات المعالج نفسه، مما يمنح تحكماً مباشراً أكبر بالعتاد لكنه يجعلها أصعب قراءة وكتابة.
ملاحظة الفاحص: تُعطي اللغات عالية المستوى الأولوية لسهولة الاستخدام للمبرمجين؛ بينما تُعطي اللغات منخفضة المستوى الأولوية للتحكم المباشر والفعّال بالعتاد.
- 17.
ميّز بين المترجم (compiler) والمفسّر (interpreter) كطريقتين لترجمة شيفرة برمجية عالية المستوى.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن المترجم يترجم البرنامج بأكمله إلى شيفرة آلة دفعة واحدة قبل تشغيله، منتجاً ملفاً تنفيذياً مستقلاً.
- يشرح أن المفسّر يترجم البرنامج وينفذه سطراً سطراً، دون إنتاج ملف تنفيذي منفصل مخزَّن.
ملاحظة الفاحص: يعمل البرنامج المُترجَم أسرع لأن الترجمة قد اكتملت بالفعل؛ بينما يكون تصحيح البرنامج المُفسَّر أسهل غالباً لأن الأخطاء تُبلَّغ مع تنفيذ كل سطر.
- 18.
أكمل منطق جدول الحقيقة لبوابة AND: اذكر المخرج عندما يكون الإدخال A = 1 والإدخال B = 0، والمخرج عندما يكون الإدخال A = 1 والإدخال B = 1.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يذكر أن المخرج 0 عندما A = 1 وB = 0.
- يذكر أن المخرج 1 عندما A = 1 وB = 1.
ملاحظة الفاحص: لا تُخرج بوابة AND 1 إلا عندما تكون جميع إدخالاتها 1؛ وأي إدخال 0 يجبر المخرج على أن يكون 0.
- 19.
اشرح ما تفعله بوابة NOT بإشارة إدخال ثنائية واحدة.
[1 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن بوابة NOT تعكس إدخالها الواحد: يصبح الإدخال 1 مخرجاً 0، ويصبح الإدخال 0 مخرجاً 1.
ملاحظة الفاحص: بوابة NOT هي البوابة المنطقية الأساسية الوحيدة ذات إدخال واحد فقط، لأن مهمتها الكاملة هي عكس تلك الإشارة الواحدة.
- 20.
تجمع دائرة منطقية بوابة AND تُغذّي بوابة NOT: تأخذ بوابة AND الإدخالين A وB، ويصبح مخرجها الإدخال الوحيد لبوابة NOT. احسب المخرج النهائي عندما A = 1 وB = 1.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يحسب مخرج بوابة AND بـ 1، لأن كلاً من A وB يساويان 1.
- يحسب مخرج بوابة NOT بعكس هذا الـ 1، فيعطي مخرجاً نهائياً 0.
ملاحظة الفاحص: اعمل خلال دائرة منطقية مجمّعة بوابة واحدة في كل مرة، مستخدماً مخرج البوابة الأولى كإدخال للبوابة التالية.
- 21.
اشرح كيف تتكون الصورة الرقمية من بكسلات، وكيف تؤثر الدقة في جودة الصورة.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن الصورة الرقمية تتكون من شبكة من عناصر صورة فردية صغيرة (بكسلات)، يخزن كل منها قيمة لون.
- يشرح أن الدقة الأعلى تعني استخدام بكسلات أكثر لتمثيل الصورة نفسها، منتجة عموماً صورة أوضح وأكثر تفصيلاً (لكن بحجم ملف أكبر أيضاً).
ملاحظة الفاحص: تصف الدقة عدد البكسلات في صورة؛ وعموماً تحسّن البكسلات الأكثر الوضوح على حساب حجم ملف أكبر.
- 22.
تستخدم صورة عمق لون قدره 4 بتات لكل بكسل. احسب العدد الكلي للألوان المختلفة التي يمكن تمثيلها لكل بكسل.
[2 درجة]نقاط التصحيح
- يذكر أن عدد الألوان = 2 مرفوعة لقوة عدد البتات.
- يحسب 2^4 = 16 لوناً.
ملاحظة الفاحص: كل بت إضافي من عمق اللون يضاعف عدد الألوان التي يمكن تمثيلها.
- 23.
اشرح المقصود بالنظام المُضمَّن، مستخدماً الحاسوب داخل غسالة الملابس مثالاً.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبةنقاط التصحيح
- يشرح أن النظام المُضمَّن نظام حاسوبي مُدمج داخل جهاز أكبر لأداء وظيفة محددة ومخصصة، لا حوسبة عامة الغرض.
- يطبق ذلك على المثال: يتحكم الحاسوب المُضمَّن في الغسالة فقط بدورات الغسيل وإعداداتها، بخلاف حاسوب عام الغرض يمكنه تشغيل برامج مختلفة كثيرة.
ملاحظة الفاحص: يُصمَّم النظام المُضمَّن لأداء مهمة واحدة بإتقان؛ بينما يُصمَّم الحاسوب عام الغرض لتشغيل أنواع برمجيات مختلفة كثيرة.
- 24.
باستخدام مُتمِّم الاثنين من 8 بتات، حوّل القيمة العشرية −5 إلى الثنائي.
[3 درجة]نقاط التصحيح
- يكتب التمثيل الثنائي للعدد الموجب 5 كـ 00000101.
- يعكس جميع البتات ليحصل على 11111010.
- يضيف 1 للحصول على الإجابة النهائية لمُتمِّم الاثنين: 11111011.
ملاحظة الفاحص: مُتمِّم الاثنين لعدد سالب: اكتب القيمة الثنائية الموجبة، اعكس كل بت، ثم أضف 1.