أساسيات النظم الرقمية

أساسياتالنظم الرقمية 33 5-3 المبين (المجس المنطقي Logic Probe المبين (المجس المنطقي هو Logic probeعبارة عن أداة سهلة وبسيطة تمسك في اليد يكون تقريباً في حجم القلم العادي، الشكل (20-1)، تستخدم لاختبار نقطة معينة فى الدائرة، لمعرفة هل الجهد عند هذه النقطة واحد 1 أم صفر 0، أم عبارة عن نبضات، حيث يتم بيان كل حالة على لمبة بيان معينة مع صوت رنين معين لكل حالة. 5-4 حاقن النبضـات Pulses Injector حاقن النبضات Pulse injector يشبه المبين المنطقي تماماً، سوى أنه يمكن به حقن نبضات عند نقطة معينة فى الدائرة كدخل لهذه الدائرة، حيث يمكن ملاحظة استجابة الدائرة لهذه النبضات عند أى خرج من مخارج الدائرة، الشكل ( 20-1) يظهر مثال عنمبين منطقي مع حاقن النبضات. الشكل (20-1) المبين (المجس المنطقي وحاقن النبضات Logic Probe and Pulses injector 5-5 جهاز القياس متعدد الأغراض ملتيميتر Multimeter (DMM) The Digital هو من أكثر الأجهزة استخداماً اختبار الدوائر الإلكترونية سواء الرقمية أو غير الرقمية، يمكن بهذا الجهاز قياس المقاومة بالأوم وقياس التيار وفرق الجهد سواء كان متردد أو مستمر، يتميز هذا الجهاز بصغر حجمه ورخص ثمنه بحيث يمكن أن يكون فى متناول أي هاوي، الشكل (21-1) يب نموذجين لهذا الجهاز. الشكل (21-1 )بعضأشكال الجهاز متعدد القياس الملتيميتر Multimeter (DMM)

أساسياتالنظم الرقمية 34 5-6 مولد الذبذبات (النبضـات) Function Generator لابد أن يحتوى أي معمل للإلكترونيات على أجهزة توليد الذبذبات Function generators بالأشكال المختلفة سواء الموجات الجيبية أو المربعة أو المثلثة أو الموجات TTL القياسية، مع إمكانية تغيير كل من تردد ومقدار أي واحدة من هذه الموجات، الشكل ( 22-1) يظهر أحد نماذج مولد الذبذبات (النبضات الشكل (22-1) الجهاز مولد الذبذبات (النبضات Function generator 5-7 مصـدر الطاقة Power Supply لابد أن يحتوي أى معمل للإلكترونيات على مصادر طاقةPower supplies تستخدم لتشغيل أي دائرة أو نظام إلكتروني تنوي اختباره أو تشغيله، في العادة تعطي مصادر القدرة جهداً متغيراً يمكن التحكم فيه أو جهداً ثابتاً 5 فولت يستخدم لتغذية الدوائر الرقمية، الشكل (23-1) يعرض نموذج عن عن أحد مصادر الطاقة(القدرة ). الشكل (23-1) جهاز مصدر الطاقة Power supply

أساسياتالنظم الرقمية 35 تدريبات 1. عرف الكمية التماثلية؟ 2. عرف الكمية الرقمية؟ 3. اشرح الفرق بين الكمية الرقمية والكمية التماثلية؟ 4. عدد اثنين من ميزات البيانات الرقميةبالمقارنة مع التماثلية. 5. أي الكميات أكثر تأثراً بالضجيج 6. عرف كلمة ثنائي؟ 7. ماذا تعني كلمة الخانة الثنائية Bit)؟ 8. ما هي الخانات الثنائية في النظام الثنائي؟ 9. كيف يقاس كل من زمن الصعود وزمن الهبوط للنبضة؟ 10. إذا علمت أن الدورةT) لشكل موجي ما، كي ف يمكن إيجاد التردد (f)؟ 11. شكل موجي دوري له عرض النبضة يساوي إ25μs، والدورةT) تساوي إ150μs، احسب قيمة التردد، ودورة التشغيل؟ 12. ما هو المخطط الزمني وما هي فوائد استخدامه 13. ما هي الدائرة المتكاملة 14. كيف يتم ترقيم أطراف شرائح الدوائر المتكاملة. 15. ما هي أصناف الدوائر المتكاملة حسب كثافة المكونات (التعقيد 16. ما هي أنواع الدوائر المتكاملة حسب نوع الترانزستور التي تبنى منه 17. عدد أهم الأجهزة المستخدمة في فحص واختبار الدوائر المنطقية 18. ما هو عمل مب الذبذبات أو راسم الإشارة (الأو سيلوسكوب). 19. ما هو عمل الل المنطقي. 20. كيف يتم ترقيم أطراف شريحة الدائرة المتكاملة

أساسياتالنظم الرقمية 36 المصطلحات والعبارات الرئيسة واختصاراتهاKey Terms and Abbreviations المصطلح أو العبارة الترجمة الصفحة المصطلح أو العبارة الترجمة الصفحة الترانزستورات المنفصلة Discrete Transistors 15 المنطق الموجب Positive Logic 19 الدوائر التماثلية Analog Circuits 15 المنطق السالب Negative Logic 19 الدوائر الرقمية Digital Circuits 15 الانتقال الموجب Positive Transitions / Positive-Going 19 القيم/الكميات المنفصلة Discrete Values\ Quantities 15 الانتقال السالب Negative Transitions / Negative -Going 19 القيم/الكميات المستمرة Continuous Values\ Quantities 15 المستويات المنطقية Logic Levels 19 قيم عينات Sampled Values 16 الموجات الرقمية Digital Waveforms 20 شفرة رقمية Digital Code 16 الحافة الأمامية أو الصاعدة Rising or Leading Edge 21 البيانات الرقمية Digital Data 17 الحافة التابعة أو الهابطة Falling or Trailing Edge 21 قرص مضغوط Compact Disk(CD) 17 زمن الصعود Rise Time 21 اشارة صوتية Audio Signal 17 زمن الهبوط Fall Time 21 مكبر خطي Linear Amplifier 17 قيمة النبضة Pulse Amplitude 21 النظام الثنائي الضوئي باستخدام أشعة الليزر Laser Diode Optical System 18 عرض النبضة Pulse Width 21 محول الإشارة من الشكل الرقمي إلى التماثلي Digital to Analog Converter (DAC) 18 موجة مربعة Square wave 21 محول الإشارة من الشكل التماثلي إلى الرقمي Analog to Digital Converter (ADC) 18 الرنين / التجاوز Overshoot/ Ringing 21 النظام الثنائي Binary System 19 قطار النبضات Pulse Trains 21 الرقم الثنائي Binary Digit 19 دورية Periodic 22 الخانة الثنائية Bit 19 الدورة Period 22

أساسياتالنظم الرقمية 37 التردد Frequency 22 منطق ترانستور-ترانزستور Transistor- Transistor Logic(TTL) 26 دورة التشغيل Duty Cycle 22 نصف الناقل اكسيد-معدن Metal – Oxide Semiconductor (MOS) 26 المعلومات الثنائية Binary Information 23 نصف الناقل اكسيد-معدن المتمم Complementary Metal – Oxide Semiconductor (CMOS) 26 زمن البت Bit Time 23 شوتكي منخفض الطاقة Low-Power Schottky 26 اشارة نبضات الساعة The Clock 23 سموس عالية السرعة High-Speed CMOS 26 المخطط الزم Timing Diagram 24 لوحاتالدوائر المطبوعة Printed Circuit Boards (PCBs) 27 الدائرة المتكاملة Integrated Circuit(IC) 25 التوضع باستخدام الثقوب Through-Hole Mounted 27 الترانزستورات Transistors 25 تقنية التوضع السطحي Surface-Mount Technology (SMT) 27 ديودات Diodes 25 الشرائح السطحية الصغيرة Small Outline IC 28 مقاومات Resistors 25 الشرائح ذات الصفين Dual In line Package (DIP) 28 مكثفات Capacitors 25 الشرائح ذات الأرجل السلكية Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC) 28 الدوائر المتكاملة ذات الوظيفة الثابتة Fixed-Function Logic 25 الشريحة السيراميكية بلا أطراف Leadless Ceramic Chip Carrier (LCCC) 28 الدوائر المتكاملة القابلة للبرمجة Programmable Logic 25 ظروف تشغيلية ينصح بها Recommended Operating Conditions 29 عائلة تقنية الدائرة المتكاملة Logic Circuit Technology Family 25 خصائص كهربائية Electrical Characteristics 29 الوظيفة المنطقية Logic Function 25 خصائص تبديلية Switching Characteristics 29

أساسياتالنظم الرقمية 38 الشرائح ذات التكامل العالي جدا Very Large Scale Integration (VLSI) 30 مب الذبذبات أو راسم الإشارة Oscilloscope 31 الشرائح فائقة التكامل Ultra-Large-Scale Integration (LSI) 30 المحلل المنطقي Logic Analyzer 32 ترانزستور نوع وصلة ثنائية القطبية Bipolar Junction (BJT ) Transistors 30 المبين (المجس المنطقي Logic probe 33 ترانزستور تأثير الحقل الكهربائي نوع معدن – أوكسيد نصف ناقل Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors) MOSFETs 30 حاقن النبضات Pulse Injector 33 الشرائح ذات التكامل الصغير Small-Scale Integration (SSI) 30 جهاز القياس متعدد الأغراض ملتيميتر The Digital Multimeter (DMM) 33 الشرائح ذات التكامل المتوسط Medium-Scale Integration (MSI) 30 مولد الذبذبات (النبضات) Function Generator 34 الشرائح ذات التكامل العالي Large-Scale Integration (LSI) 30 مصدر الطاقة Power Supply 35

أساسياتالنظم الرقمية 39 الفصلالثاني 2 تمثيل البيانات في الأنظمة الرقمية Data Representation in Digital Systems

أساسياتالنظم الرقمية 40 الأهداف العامة للفصل Objectives Chapter عندما تكمل هذا الفصلسوف تكتسب مجموعة من الخبرات والمعارف و ينبغي أن تكون قادراً على: تعريف عملية الترميز وأهدافها وقواعدها. معرفة كيف يتم تمثل المعلومة باستخدام الأصفار والواحدت. شرح أهم أنظمة ترميز البيانات، وتعريف بعض الشفرات القياسية المستخدمة في أنظمة المعلومات. شرح كيفية تمثيل الأرقام والرموز ضمن أنظمة المعلومات. شرح الأنو ا ع الأساسية من البيانات و طريقة تمثيلها. وصف أنواع الشفرات القياسية المستخدمة في الحاسب. وصف كيفية تمثيل الأرقام والرموز. وصف أنواع الأعدد المستخدمة في الحاسب. التعرف على أنواع الأعداد الصحيحة. استنتاج مدى القيم الذي يمكن استخدامه مع كل نوع.

أساسياتالنظم الرقمية 41 1- مقدمةIntroduction نقدم في هذاالفصل الطريقة التي يتم بها تمثيل مختلف أنواع البيانات داخل الدوائر الرقمية التي تبنى منها الأنظمة الرقمية Digital Systems)، وداخل جهاز الحاسب بصفة خاصة، إذ سيتم تعريف الأنواع الأساسية من البيانات، وتشمل الأعداد الصحيحة و الأعداد الحقيقية والرموز، وتوضيح طريقة تمثيل كل نوع منها، ومدى القيم التي يقبلها كل نوع، والاستخدامات المناسبة لكل نوع، كما يتناول الفصل أهم أنظمة تمثيل وتشفير البيانات وبعض أنواع الشفرات القياسية المستخدمة في الحاسب لتمثيل البيانات. من الضروري معرفة كيف يتم تمثل المعلومات في أنظمة المعلومات الرقمية، ولماذا تسمى هذه الأنظمة بالأنظمة الرقمية، وما هي الأنظمة العددية المستخدمة في الحاسب وأنظمة المعلومات، ما هي الشفرة الثنائية، وما حقيقة الأصفار والواحدات التي تحمل وتخزن المعلومة في الفضاء. 2- البيانات والتعليمات الإلكترونية Electronic Data and Instructions هل سبق لك أن تساءلت لماذا يقال أننا نعيش في عالم رقمي؟ وما هو سبب تسمية بعض الأجهزة بالرقمية؟ السبب هو أن المعلومات التي تتعامل معها الأجهزة التي نستخدمها تكون فقط على شكل إشارات إلكترونية رقميةSignal Digital، فأجهزة الحاسب لا يمكنها التعرف على المعلومات بنفس الطريقة التي نستطيع أن نتعرف عليها أنا وأنت، الناس تتبع التعليمات وتعالج البيانات باستخدام الحروف والأرقام والرموز الخاصة، على سبيل المثال، إذا أراد شخص جمع الأرقام 3 و5 وتسجيل الجواب، يمكننا القول "الرجاء إضافة 3 إ5"،وحدة النظام هي مجموعة من الدوائر الإلكترونية لا يمكنها معالجة مثل هذا الطلب مباشرة، فقبل أن تحدث أي معالجة داخل وحدة النظام، يجب أن يحدث تحويل من الشكل الذي نفهمه نحن إلى الشكل الذي يمكن أن تعالجه وحدة ا لنظام إلكترونياً. 2-1 المعلومة من خصـائص الكون والترميز الأمان لها The Information is From The Universe Properties and Coding is the Safety for it نشهد العصر الرقمي بكل إنجازاته وثورة معلوماته، هذه المعلومات Information تكتب وتخزن وتنقل بشكل رقمي مشفّر أو مرمّز، وقد أذهل العلماء وجود التّشفير والترّ ميز في كل أركان الكون، بدءاً من أشكال تواصل المخلوقات إلى أنوية ذراتها، ومن أحماض الإنسان وصفاته، إلى مائه وسيّ الات أعصابه. يقول خبراء نظرية المعلومات أن المعلومات إحدى الخصائص الأساسية للكون، شأنها شأن المادة والطاقة، وكما أن الكتلة هو التعبير عن المادة فإن التنظيم هو التعبير عن المعلومات، والتّشفير والترميز هو الحافظ لها شكلاً ومضموناً، وهو الأمان لها.

أساسياتالنظم الرقمية 42 3- نظام الترميز Coding system إن نظام الترّميز Coding System هو ذلك الابتكار الذي سمح بالقفزة الحاسوبية التي اعتبرت مولد الحاسب الحالي، تتلخص فكرته أنه يعتمد على الإشارات التي يتم تلقيها من أجهزة الإدخال، ثم يتم تجميع هذه الإشارات في مجموعات ذات طول محدد، ويعمل على فهم كل مجموعة وفقاً لتعريف مسبق. 3-1 تمثيل المعلومات في الأنظمة الرقمية Data Representation in Information Systems ح يتمكن أي نظام رقمي مثل الحاسب من التعامل مع أي نوع من أنواع البيانات فإن تلك البيانات يجب أن تكون ممثلة في الشكل الثنائي Binary)، أي في شكل مجموعة من الأصفار0"s والواحدات1"s، حيث يتم تمثيل القيمة المنطقية صفر 0 بمستوى جهد معين داخل الدوائر الإلكترونية للنظام الرقمي، ويتم تمثيل القيمة المنطقية واحد 1 بمستوى جهد آخر. مثلاً تمثل القيمة المنطقية 1 بالجهد5 Volt ، والقيمة المنطقية0 بالجهد0 Volt . إن الأنظمة الرقمية كالحاسب وأنظمة الاتصالات لا تفقه شيئاً سوى مفهو مين بسيطين هما الوجود والعدم أو الواحد 1 والصفر 0، وهكذا، فللتعبير عن أي شيء ينبغي تحويله إلى سلسلة طويلة من الخانات الممغنطة وغير الممغنطة، وحسب تسلسل مغنطتها يمكن معرفة المقصود من السلسلة المحددة. لفهم آلية استخدام نظام الترّميز نعرض مثلاً من الحواسيب الحالية التي تعتمد طول المجموعة مؤلفا من ثماني إشارات، والإشارات هي شحنات كهربائية متساوية الكمية وكل منها يعبر عن إحدى حالتين، إحداهما حالة وجود شحنة والثانية حالة عدم وجود شحنة، وبالتالي فالمجموعة التي تتألف من ثماني إشارات يمكن تركيبها بعدد من الطرق مساوٍ للعدد اثنين مضروباً بنفسه ثماني مرات ، لأن كل موقع يحتمل حالتين :الوجود وعدم الوجود، أي: 2×2×2×2×2×2×2×2=256 والآن نصطلح لكل مجموعة من هذه المجموعات بر مز معين ليعبر عنها فنحصل على نظام الترّميز . تعريف: نظام الترميزCoding System : هو طريقة للاصطلاح على تمثيل محدد لكل مجموعة من احتمالات التشكيل المختلفة لسلسلة ذات طول ثابت من البيانات الثنائية .والسلسلة ذات الطول الثابت من البيانات الثنائية تسمى البايت.

أساسياتالنظم الرقمية 43 3-2 علمالتررميز والترعمية واستخراج المعمى Cryptography التّعميةأو الترميز Cryptography هو علم رياضي يهدف لتحويل مجموعة من المعلومات الرمزية بهدف إخفاء محتواها، إلى مجموعة أخرى مبهمة باستخدام طريقة محددة، يمكن بمعرفتها العودة إلى النص الأساسي الواضح وهو ما يسمى باستخراج المعمّ ى. عُرف علم التّعمية منذ القدم، إذ استخدم لإخفاء معلومات الرسائل، وانتهجت طرق ونظم رمزية عديدة من أجل ذلك. وقد يغيب عن الكثيرين أن أصله عربي وأن العرب هم آباؤه ويدين لهم ولادةً ونشأةً وتطوراً ، ويعد كتاب الكندي «رسالة استخراج الأعداد المضمرة »، أول مرجع معروف في علم التّعمية واستخراج المعمى واصطلح على تسميته حديثا علم الشِفرة. يحظى علم التّعمية واستخراج المعمى بمكانة مرموقة بين العلوم، وقد أكتسب أهمية بالغة لتنوع تطبيقاته وخصوصاً في المجالات الأمنية والعسكرية والمصرفية، إذ يعتبر لغة عملٍ للتطبيقات التقنية، وأحد الأساسيات في عملها وأسلوباً لأمن معلوماتها، وله مؤسسات توفر له أسباب الرعاية والتطوير والاختبار، وتنتج أنظمة تشفير تعتمد خوارزميات معقدة وموثوقة (2). 3-3 القواعد الرئيسيةلعملية التررميز The Basic Rules For Coding إن أهم أسس عمليةالترّميز ، هو اعتماد قواعد ثابتة وخوارزميات معروفة، والإيجاز والاختصار لتقليل احتمال الأخطاء في عمليتي النقل وفك الترّيمز ، بالإضافة إلى استخدام رموز تكون: ثابتة البنية محددة الطول. واضحة غير متشابهة. قابلة للتصنيف والقراءة. قابلة للاسترجاع والمعالجة. متناغمة منطقيًا مع النظام الكلي. تغطي جميع الرموز المطلوبة لتبادل المعلومات. 3-4 أهداف التررميز Coding objectives السرية أو الخصوصية: للحفاظ على محتوى المعلومات تكامل البيانات: للحفاظ على المعلومات من التغيير (حذف أو إضافة أو تعديل). 1. د. محمد مراياتي، وآخرون. التعمية واستخراج المعمى عند العرب، (دمشق، سوريا: مجمع اللغة العربية، دار طلاس، 1414هـ،1997م)، ج2، ص: 108.

أساسياتالنظم الرقمية 44 إثبات الهوية: إثبات هوية التعامل مع البيانات. عدم الإنكار: منع الشخص من إنكاره القيام بعمل ما . سهولة الاستخدام: بتسهيل التعامل مع المعلومات كتقليل حجمها مثلاً. 4- التمثيلالرقمي للبيانات Digital Data Representation 4-1 نظامالترميز الثرنائي Binary Code System يعدّ نظامالترميز الثّنائي Binary Code System)أبسطنظم الترميز (نفسه نظام العد الثّنائي Binary Number System)، أساسه الرّقم2) ، إذ يتكوّن من الرّمزين صفر وواحد (1،0)، وهما إسقاط مباشر لمفهومي "العدم " و "الوجود " فالعدم يعبر عنه بالعنصر "صفر" 0 ، والوجود يعبر عنه بالعنصر "واحد 1 ." باستخدام رموز النظام الثنائي صفر وواحد (1،0) يمكن تمثيلأي عدد من أي نظام عددي، إذ يتكرّران على شكل سلسلة بما يتناسب مع العدد المطلوب، و يمكن تطبيق قواعد الجبر البولياني على هذا النظام بشكلٍ مباشر، وبالتّالي تنفيذ كافة العمليات المنطقية اللازمة من أجل تكوين الدوائر الرقمية. الجدول (1-2) يعرض المكافئ الثنائيالأعداد العشرية من 0~15، ونلاحظ أننا نحتاج أربع خانات لتمثيلالأعداد من 0 ح15، بشكل عام من أجلn خانة يمكن أن نمثل1-n2 عدد مختلف. عدد الأعداد التي يمكن تمثيلها = 1-n2 على سبيل المثال إذا كان (n=5)، فإننا نستطيع أن نمثل31 عدد مخلتف 31=1-32=1-52 ثنائي عشري ثنائي عشري ثنائي عشري ثنائي عشري 1100 12 1000 8 100 4 0 0 1101 13 1001 9 101 5 1 1 1110 14 1010 10 110 6 10 2 1111 15 1011 11 111 7 11 3 الجدول1-2) الأرقام العشرية من0 ح15 مع مكافئها بنظام العد الثنائي يمكن التعبير عن أي عدد بواسطة عدد ثنائي، لكن الأرقام الثنائية صعبة للفهم على الإنسان لكي يتعامل معها، لأنها تتطلب العديد من الأرقام أو الخانات في العدد الواحد، بدلاً من ذلك، غالباً ما يتم تمثيل الأرقام الثنائية في شكل أكثر قابلية للقراءة من قبل البشر، ويست خدم لذلك النظام الست عشري The hexadecimal system, or hex الذييستعمل 16

أساسياتالنظم الرقمية 45 رقم0،1،2،3،4،5،6،7،8،9،A،B،C،D،E،F) لتمثيلالأعداد الثنائية، و يمثل كل رقم ست عشري باستخدام أربعة أرقام ثنائية، ويستخدم رقمين ست عشريين مع بعض لتمثيل واحد 1 بايت8 أرقام ثنائية الجدول (2-2 )يعرض الأرقام العشرية من1 ح16 مع المكافئ لها في النظام الثنائي، والست عشري (وقد ظللنا عمود الأرقام القاعدية للأنظمة العددية). يمكن أن تشاهد الأرقام الست عشرية، عند اختيار اللون في تطبيقات تصميم الموقع أو التطبيقات الرسومية، أو عند إدخال كلمة المرور للوصول إلى شبكة لاسلكية. ولدينا النظام العشري decimal system الذي نعرفه يتألف من عشرة أرقام (0،2،3،4،5،6،7،8،9.) النظام الثنائي binary system يتكون من رقم فقط صفر 0 و واحد 1 . وتعتمد لغة وشفرة عمل الحاسب الثنائية (المثاني) نظام العد الثّنائي. الجدول (2-2 )الجدول1-10 )الأرقام العشرية من1 ح16 مع المكافئ لها في النظام الثنائي، والست عشري 4-2 لغة عمل الحاسب الثنائية Binary Computer Working Language تكتب البرامج الحاسوبية على شكل تعليمات وتراكيب حسابية ومنطقية بإحدى لغات البرمجة، إذ تجري ترجمة هذه التعليمات والتراكيب إلى سلاسل من الرموز الرقمية الثنائيّة أصفار وواحدت (1) التي تعبرّ عن شيفرة يفهمها الحاسب تدعى لغة الآلة Machine Language. تعتمد لغة وشفرة عمل الحا سب الثنائية (الآلة) نظام العد الثّنائي، إذ تستخدمها الأجهزة والأنظمة الرّقميّة كالحواسيب وأنظمة الاتّصالات في الدّ وائر الإلكترونيّة الرّقميّة Digital Electronic Circuits)، إذ أن هذه الدوائر عند معالجة البيانات، وتخزينها، ونقلها، وحتى إرسالها، لا تستطيع أن تفهم إلا ال بيانات الثنائية، أي البيانات التي تكون على شكل سلاسل من الأصفار والواحدات. عشري Decimal ست عشري Hexadecimal ثنائي Binary 00 00 00000000 01 01 00000001 02 02 00000010 03 03 00000011 04 04 01000000 05 05 01010000 06 06 01100000 07 07 01110000 08 08 10000000 09 09 10010000 10 0A 10100000 11 0B 10110000 12 0C 11000000 13 0D 11010000 14 0E 11100000 15 0F 11110000 16 10 10000000

أساسياتالنظم الرقمية 46 تعدالشفرة الثنائية أساس الثورة الرقمية بالكامل، وتأتي أهميتها من كونها نظام التشفير (الترميز) المستخدم لتمثيل المعلومات والمعطيات ضمن الحواسيب والأنظمة الرقمية، إذ يعدّ من أبسط أنواع أنظمة التّشفير، فالعلوم والمعلومات اليوم بأشكالها وأنواعها تمُثّل وتُكتب وتُعالج وتخُزّن وتُوثّق وتُنشر وترُسل باستخدام الرموز الرقمية الثنائيّة الأصفار والواحدات (1)،وذلك على شكل شِفرات (إشارات)، هذه الإشارات هي سلسلة من شحنات كهربائيّة متساوية الكميّة، الخانة الواحدة في السّلسلة تسمّى بت، ومجموعة 8 بتات تشكل البايتByte. " بتbit أو(bit=binary digit) Bit = 1 Byte 8 تخزّنفي هذه الخانة الثنائية إحدى القيمتين، الأولى حالة وجود شحنة واحد (1)، والثانية حالة عدم وجود شحنة صفر (0)، لتشكل بيانات مصفوفة من هذه الأصفار والواحدات، تتم معالجتها ضمن الأنظمة الرقمية، ومن ثم يتم تحويل ناتج المعالجة للشكل الذي نستوعبه، ويتم إظهاره . وقد أشار القرآن الكريم لهذه اللغة باستخدام نفس الكلمة القرآنية الثنائية، شفرة المثاني، وكلمة { قال  : ﴿وَلَقَدْ آتينَكَ سَبْعاً مرنَ الْمَثَانيِ وَالْقُرْآنَ الْعَظِيمَ ﴾15/87.] ﴿ اللَّهُ نزهلَ أَحْسَنَ الحَْدِيثِ كِتََٰبًا مُّتَشََٰبِهًا مهثَانيَِ تقْشَعِرُّ مِنْهُ جُلُودُ الهذِينَ يََْشَوْنَ رَبهُمْ ثُُه تَلِينُ جُلُودُهُمْ وَقلُوبهُمْ إِلىََٰ ذِكْرِ اللَّهِ ذََٰلِكَ هُدَى اللَّهِ يهْدِي بِهِ مَن يَشَاءُ وَمَن يُضْلِلِ اللَّهُ فَمَا لَهُ مِنْ هَاد ﴾[39/23.] إنكلمة إشارة علمية قرآنية صريحة إلى لغة وشِفرة عمل الحاسب المثاني، الأصفار والواحدات، التي تدعى أيضاً لغة عمل الآلة (3). إن الإشارة القرآنيّة للغة وشِفرة نقل المعلومة الكونيّة، هو سبق قرآني وإعجاز علميّ، فهذه الشفرة هي لغة الإعجاز الجديد لكتاب   بلغة القرن الواحد والعشرين، لغة نظام عمل أنظمته وتقنيّاته، لغة وأبجديّة توحيد كل تقنيّات العلم وأدواته. 4-3 البايت ومشتقاته Bytes and Multiples البت Bit أو الخانة الثنائية :الخانة الواحدة في السلسلة تسمى بت bit،إذن فالـ "بت "هو موقع واحد يحتمل فقط أحد خيارين :إما أن يكون مشحونا أو خاليا من الشحنة. 2. مثاني القرآن الكر إشارة إلى شِفرة عمل الحاسب المثاني، الأصفار والواحدات، بحث للمؤلف.

أساسياتالنظم الرقمية 47 الخطوة التالية هي تحديد طول معياري للسلسلة بحيث كلما مضى عدد من الخانات بطول هذه السلسة المعيارية نقوم بتفسير الترميز. البايت:Byte هو سلسلة ذات طول ثابت من الخانات الثنائية، تتوزع الشحنات على السلسلة بشكل مختلف في كل مرة ، ومقابل كل طريقة لتوزيع الشحنات يتم الاصطلاح على رمز يقابل ذلك التوضع. والطول الثابت للسلسلة يحدد حاليا بثماني خانات خصوصا بالنسبة للبنية المعتمدة في تهيئة الأجهزة المادية، الشكل (1-2) يظهر البايت والبت الشكل (1-2) البايت Byte والبت Bit مضاعفات البايت، الجدول (3-2:) الكيلوبايت يساوي102 =1024 بايت. الميغابايت تساوي 202 بايت، أو102 كيلوبايت. الغيغابايت تساوي 302 بايت، 202 كيلوبايت، أي 102 ميغابايت. التيرابايت تساوي 402 بايت، 302 كيلوبايت، أي 202 ميغابايت، أي 102غيغابايت. الجدول (3-2) مضاعفات البايت 5- أنظمةتمثيل وترميز البيانات Data Representation (Encoding Systems) من خلال ما سبق وجدنا أ ن نظام الترميز هو بالفعل أبجدية الحاسب، وسنتطرق إلى عرض أهم أنظمة الترميز المستخدمة، وكيفية تمثيل المدخلات الأساسية. توجد طرق عديدة يمكن بها أن يتم تخصيص الشفرات الثنائية المتاحة للرموز المختلفة، مما قد يؤدي إلى اختلافات كبيرة في تمثيل البيانات، ومنعاً للاختلاف تم الاتفاق عالمياً على طرق محددة لتمثيل البيانات، و تم توثيق هذه الطرق في المؤسسات المعنية، ويتم مراجعتها و تطويرها ونشرها بانتظام لكي يلتزم الجميع به، الأمر الذي جعل تبادل البيانات يتم على نطاق واسع، خاصة في عصر

أساسياتالنظم الرقمية 48 الإنترنت، أمراً ممكناً ، سنتعرض في الجزء التالي لعدد من أنظمة الترميز و الشفرات القياسية (Standard Codes) المستخدمة حالياً في تمثيل البيانات. 5-1 نظام التررميز المعياري آسكي ASCII نظام التررميز أو شفرة أسكي (الشفرة الأمريكية القياسية لتبادل المعلومات ASCII (American Standard Code for Information Interchange) عبارة عن شفرة ثنائية مكونة من سبعة خانات تستخدم في تمثيل الرموز . وتعتبر الشفرة الأكثر استخداماً لهذا الغرض والأوسع انتشاراً حالياً . تم ابتكار شفرة آسكي ASCII في الأساس لتمثيل الرموز في آلات تسمى التيلي تايب (Teletype Machines)،وهي عبارة عن وسيلة اتصال استخدمت في السابق لنقل البيانات، و تتكون مما يشبه الآلتين الكاتبتين Typewriters) إحداهما مرسلة و الأخرى مستقبلة، عند طباعة أي نص على لوحة مفاتيح الآلة المرسلة يظهر ذلك النص مطبوعاً على الورق في الآلة المستقبلة. و يعتبر جهاز التلكس Telex) مثالاً لهذا النوع من الآلات. نجد في الملحق 1 جداول الحروف القابلة للطباعة في نظام ترميز آسكي، وأهم ما يلاحظ في بنية نظام الترّميز ASCII ما يلي أنها معروضة بشكل صورة وليست عبارة عن نصوص مكتوبة، ذلك لأن كتابتها على شكل محارف يعرضها للتغير عندما تعرض على حواسيب أو برامج مختلفة في أسلوب التعرف على نظم الترّميز. إن تخصيص الشفرات الثنائية للرموز المختلفة تم بطريقة محكمة ومدروسة. عند ملاحظة العلاقة ما بين الشفرات الممثلة للأرقام (Digits) من 0 ح9، و قيم تلك الأر قام، تجد أن هناك فرقاً ثابتاً مقداره 16(30) ما بين شفرة الرقم و قيمته، مما يسهل من عملية تحويل رموز الأرقام إلى القيم المقابلة لها، وهي عملية نحتاج لها كثيرًا في الحاسب والأنظمة الرقمية الأخرى . لاحظ أيضاً و جود علاقة ر ياضية ثابتة ما بين شفرة آسكي ASCII للحرف الكب(Capital Letter) ونظيره الصغير Small Letter) حيثتجد أن الفرق بين شفرتيهما هو 16(20) مما يجعل من عملية تحويل الأحرف الكبيرة إلى أحرف صغيرة أو العكس في نص معين عملية سهلة. إن التوضعات 32 الأولى مخصصة للفعاليات والتحديدات والرموز الخاصة ، من 65 لغاية90 مخصصة للحروف اللاتينية الكبيرة، من 97 لغاية122 مخصصة للحروف اللاتينية الصغيرة عندما استخدمت شفرة آسكي ASCII في تمثيل الرموز في الحاسب، ظهرت مشكلة الخانة الثامنة (bit th8)، حيث أن التخزين فى الحواسيب مبني على نظام البايت المكون من 8 بت،8bits)،بينما شفرة آسكي ASCII عبارة عن شفرة مكونة من سبعة خانات (bit Code- 7)،لذلك كان لابد من إيجاد استخدام للخانة الثامنة، وهناالك طريقتان لاستغلال هذه الخانة: