[F.Abdelaziz]

معدات Hardwareوبرمجيات Software الميكروكونترولرPIC والبرمجة بلغة الأسمبلى Assembly

الفصل الاول : مقدمة

ما هو الكمبيوتر (الحاسوب) ؟ Computer
يتكون الكمبيوتر من المعدات ( الأجهزة) ( المكونات المادية ) hardware والبرمجيات software.

أولا : المكونات المادية Hardware

تتألف المكونات المادية للحاسوب من أربعة مكونات هي :

1- المعالج (بروسيسور) : Processor
المعالج هو المسؤل عن أداء جميع العمليات الحسابية وتنسيق إستخدام موارد الحاسوب , وقد يحتوى نظام حاسوبي على معالج واحد أو على عدة معالجات . يوجد هناك معالج يمكن أن يؤدي العمليات الحسابية للأغراض العامة وآخر للعمليات الحسابية للأغراض الخاصة مثل عرض الرسوم البيانية والطباعة أو لتجهيز الشبكات ( التشبيك ).
يسمى المعالج أيضا وحدة المعالجة المركزية(CPU) ويتكون المعالج على الأقل من العناصر الثلاثة التالية :

1-1 السجلات :Registers
السجل هو موقع التخزين داخل وحدة المعالجة المركزية ,ويستخدم للإحتفاظ و / أو عنونة الذاكرة أثناء تنفيذ التعليمات , ولأن السجل قريب للغاية من وحدة المعالجة المركزية فإنه يوفر وصول سريع إلى المعاملات operands أللآزمة لتنفيذ البرنامج . عدد السجلات يختلف من معالج إلى معالج اخر .

1-2 وحدة الحساب والمنطق Arithmetic logic unit (ALU)
تؤدي وحدة الحساب والمنطق كل العمليات الحسابية والمنطقية للمعالج . تستقبل وحدة الحساب والمنطق البيانات من الذاكرة ، وتقوم بإجراء العمليات عليها ، وإذا أقتضى الأمر تعود لتكتب النتيجة فى الذاكرة.
يستطيع الحاسوب العملاق اليوم أداء تريليونات العمليات في الثانية الواحدة.إن وحدة الحساب والمنطق والسجلات معا يعرفان بأنهما ممر(طريق) البيانات للمعالج.

1-3 وحدة ألتحكم Control unit :
تحتوى وحدة ألتحكم على العتاد hardwareلمنطق التعليمات,ووحدة التحكم تفك الشفرة ( تترجم أو تفسر ) وتراقب ( تتابع ) تنفيذ التعليمات .
وحدة التحكم أيضا تقوم بدور الحكم ( الوسيط) عندما تتنافس مختلف أجزاء الحاسب على موارد ( إمكانات ) وحدة المعالجة المركزية. أنشطة ( أعمال ) وحدة المعالجة المركزية تعمل متزامنة من قبل ساعة النظام system clock .
وحدة التحكم يوجد بها مسجل يسمى عداد البرنامج (PC) يحافظ على تتبع عنوان التعليمة التالية فى التنفيذ .
أثناء تنفيذ البرنامج قد يحدث فائض (طفحان) overflow أو حمل carry فى عملية الجمع أو إستعارة (إستدانة أو سلف) borrow فى عملية الطرح وما إلى ذلك حيث يقوم النظام بالاشارة اليها ( بالعلام عليها ) flagged وتخزن فى مسجل يسمى "سجل الحالة" status register . والأعلام الناتجة تستخدم بواسطة المبرمج للتحكم فى سير البرنامج واتخاذ القرار .

2- أجهزة الدخل (المدخلات ) : Input devices
يصمم الكمبيوتر لتنفيذ البرامج التى تتعامل مع البيانات (المعطيات ) data. أجهزة الدخل ضرورية لتوصيل بيانات الدخل إلى البرنامج المطلوب تنفيذه لكى يتم معالجتها فى الحاسب .
توجد طائفة واسعة من أجهزة المدخلات مثل : لوحات المفاتيح keyboards ، والماسحات الضوئية scanners ، وقارئآت شريط الشفرة bar code readers ، وأجهزة الاستشعار
( الحساسات ) sensors وهلم جرا.

3- أجهزة الخرج ( الإخراج ) Output devices
لا يهم إذا كان المستخدم يستعمل الحاسوب للقيام ببعض العمليات الحساببية أو للحصول على معلومات من شبكة الإنترنت أو قاعدة بيانات فالنتائج النهائية يتم عرضها و / أو طباعتها على الورق حتى يتمكن المستخدم من مشاهدتها .
هناك العديد من الوسائل والأجهزةالتي يمكن إستخدامها لعرض المعلومات : كالشاشات ووحدات العرض من نوع seven-segment والطابعات ، والدايودات المشعة للضوء LEDsوغيرها.

4- أجهزة الذاكرة ( ألتذكر ) : Memory devices

لكى يتم تنفيذ البرنامج ولكى تعالج البيانات يجب أن تخزن فى أجهزة ذاكرة ( تذكر ) بحيث يستطيع المعالج الوصول اليها بسرعة .

[F.Abdelaziz]

ما هو المعالج الدقيق ؟ Microprocessor
أدى تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات إلى إمكانية تجميع كل مكونات ( وحدات ) المعالج فى دائرة متكاملة واحدة (تسمى أيضا رقاقة أو شريحة chip) , والمعالج الدقيق هو معالج مجمع فى دائرة واحدة .
الكومبيوتر الدقيق microcomputer هو كومبيوتر يستخدم المعالج الدقيق كوحدة معالجة مركزية , والكمبيوتر الشخصى PC هو كمبيوتر دقيق .
تعرف المعالجات بعدد البتات أو الخانات bits ( وهى أصغر وحدة تعامل فى الأنظمة الرقمية ) والتى يمكن أن يتعامل معها ( يعالجها ) فى عملية واحدة . فهناك المعالج الدقيق ذو 4 بت وآخر 8 بت وثالث 16 بت ورابع 32 بت وخامس 64 بت , وهذا الرقم هو طول الكلمة word(أو طول مسار البيانات data path length ) وحاليا فإن المعالجات الدقيقة الأكثر إستعمالا هي ذو 8 بت .

ماهو المتحكم الدقيق ( الميكروكنترولر) ؟ Microcontrollers ( MCU)
الميكروكنترولر هو كومبيوتر تم تنفيذه (بناءه) فى دائرة متكاملة مفردة ( واحدة ) , و بالإضافة إلى المكونات الموجودة بالمعالج الدقيق ( الميكروبروسيسور ) فإن الميكروكونترولر يحتوى أيضا على بعض من المكونات المحيطية ( الطرفية ) وهى :
ذاكرات
مؤقتات
معدلات عرض النبضة (PWM)
محولات من تشابهى إلى رقمى (ADC)
محولات من رقمى إلى تشابهى (DAC)
وسائل ربط متوازى للدخل و الخرج Parallel I/O interface
وسائل ربط للإتصال المتتالى (المتسلسل) الغير متزامن (UART)
وسائل الربط للإتصال المتتالى المتزامن (SPI, 12C, and CAN)
متحكمات ذاكرات الوصول المباشر للذاكرة (DMA)
دوائر الربط مع مكونات الذاكرة
برامج التصحيح لدعم الأجهزة( العتاد )
مناقشة وظائف وتطبيقات هذه المكونات هو موضوعنا. سنتناول معظم هذه الوظائف بالتفصيل لاحقا.
منذ بدء ظهور الميكروكونترولر فإنه يستخدم تقريبا في كل التطبيقات التي تتطلب قدرا من الذكاء, فهو يستخدم كمتحكم فى أجهزة العرض ، والطابعات ، ولوحات المفاتيح وأجهزة المودم ، وبطاقات شحن الهواتف والكومبيوتر الكفى والأجهزة المنزلية مثل الثلاجات والغسالات ، وأفران الميكروويف , كما أنه يستخدم للتحكم في تشغيل المحركات والآلات في المصانع , وواحدة من أهم تطبيقاته هو التحكم فى السيارات. لدرجة أنه فى السيارة الفخمة يمكن أستخدام أكثر من 100 ميكروكونترولر. واليوم فإن معظم المنازل بها واحدا أو أكثر من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية والتى تعمل بالميكروكونترولر , ومنتجات من هذا النوع تسمى بالانظمة المتضمنة embedded systems.

[F.Abdelaziz]

الذاكرة Memory
في نظام الحاسب تخزن البرامج والبيانات في الذاكرة , وقد يحتوي الحاسب على ذاكرات من نوع ذاكرة أشباه الموصلات وذكرة مغناطيسية و / أو ذاكرة بصرية .
سنناقش فقط ذاكرة أشباه الموصلات لأن الذاكرة الضوئية والمغناطيسية نادرا ما تستخدم في تطبيقات الميكروكونترولر ذو 8 بت .
تصنف ذاكرة أشباه الموصلات إلى نوعين رئيسيين : ذاكرة الوصول العشوائي (رام) (RAM) وذاكرة للقراءة فقط (روم) (ROM) .

1- ذاكرة الوصول العشوائي Random-access memory
ذاكرة الوصول العشوائي متطايرة (متبخرة ) بمعنى أنها لا يمكنها الإحتفاظ بالبيانات في حالة عدم وجود جهد التغذية (القدرة ) , وتسمى أيضا بذاكرة القراءة والكتابة لأنها تسمح (تتيح) للمعالج بالقراءة منها والكتابة فيها .
زمن الوصول لشريحة الرام لكل من القراءة والكتابة تقريبا متساوى , ويستطيع الميكروبروسسور كتابة البيانات في مكان ما في رقاقة ذاكرة الوصول العشوائي ، وإعادة قراءة محتوياتها في وقت لاحق طالما أن القدرة ( التغذية ) موجودة .
القرأة من الذاكرة غير مدمر بمعنى أنهعندما يكتب المعالج الدقيق البيانات على الذاكرة يمحو البيانات القديمة ويكتب مكانها البيانات الجديدة .
هناك نوعان من تقنيات ذاكرة الوصول العشوائي : رام ساكنة (SRAM) ورام ديناميكية (DRAM) .
تستخدم SRAM من أربع إلى ست ترنزستورات لتخزين حرف واحد من المعلومات. المعلومات المخزنة في SRAM لن تفقد ما دامت القدرة موجودة .
ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية تستخدم ترانزستور واحدة ومكثف واحدة لتخزين حرف واحد للمعلومات. تخزن المعلومات في المكثف في شكل شحنة كهربائية. الشحنة المخزنة في المكثف يحدث لها تسريب ( فقد ) مع الزمن ولذلك يجب دوريا إعادة تنشيط الذاكرة للحفاظ على محتويات DRAM .
ذاكرة الوصول العشوائي أساسا تستخدم لتخزين البيانات والبرامج الديناميكية ( المتغيرة ).
غالبا ما يرغب مستخدم الكمبيوتر فى تشغيل برامج مختلفة على نفس الكمبيوتر ، وعادة ما تكون هذه البرامج تعمل على مجموعات مختلفة من البيانات , لذلك يجب تحميل البرامج والبيانات إلى الذاكرة من القرص الصلب أو أى مصدر تخزين ثانوى آخر ولهذا تسمى ديناميكية .

[F.Abdelaziz]

2- ذاكرة القرأة فقط ROM
ذاكرة ROM غير متطايرة . إذا تم إزالة القدرة عن ROM ثم أعيدت مرة أخرى فإن البيانات الأصلية ستظل كما هى . يدل أسمها على أن البيانات فيها تقرا فقط وهذا غير صحيح تماما.
معظم تقنيات ROM تتطلب خوارزمية ( نظام أو برنامج للحل الحسابى ) وجهد لكتابة البيانات على الرقاقة. بدون إستخدام هذه الخوارزمية الخاصة والجهد فإن أي محاولة للكتابة على ذاكرةROM لن يكتب لها النجاح.
يستخدم اليوم العديد من أنواع التقنيات المختلفة من ROM :

أ‌- ذاكرة للقراءة فقط مبرمجة مقنعة ( مخبئة ) Masked-programmed
(MROM) وهى نوع من ROM والتي يتم برمجتها عندما يتم تصنيعها, وفيها يقوم صناع أشباه الموصلات بوضع البيانات الثنائية في الذاكرة حسب طلب ومواصفات الزبون , لتكون رخيصة من حيث التكلفة حيث يتم عمل عدة آلاف من رقائق الذاكرة MROM كل منها يحتوي على نسخة من البيانات نفسها (أوالبرنامج). كثير من الناس يطلقون على MROM أسم ROM .

ب‌- ذاكرة للقراءة فقط مبرمجة (PROM)
وهو نوع من ذاكرة القراءة فقط التي يمكن برمجتها في مكان العمل (في كثير من الأحيان من قبل المستخدم النهائي) بإستخدام جهاز يسمى مبرمج PROM أو حارق PROM.
وبمجرد برمجة PROM فإنه لا يمكن تغيير محتواها .
ذاكرة PROM تعتمد على مصهرات fuse بمعنى أن المستخدم النهائي يقوم ببرمجة المصهرات لتكوين محتويات الذاكرة .

ت‌- ذاكرة للقراءة فقط القابلة للمحو(للمسح) (EPROM)
هى نوع من ذاكرة القراءة فقط والتى يمكن مسحها بتعريضها للأشعة فوق البنفسجية القوية.
تصميم دائرة بها EPROM يتطلب من المستخدم محو محتوياتها قبل كتابة قيم جديدة عليها .
توجد نافذة (فتحة) من الكوارتز فى أعلى الدائرة المتكاملة EPROM لتسمح للأشعة فوق البنفسجية بالسقوط مباشرة على رقائق السليكون في الداخل.
بمجرد برمجة الرقاقة تغطى النافذة بشريط داكن لمنع المحو التدريجي للبيانات.
في حالة عدم وجود النافذة فان رقاقة ال EPROM تكون قابلة للبرمجة لمرة واحدة فقط.
تستخدم الEPROM كثيرا في نماذج الكمبيوتر prototype حيث يتم إعادةالبرمجة عدة مرات حتى الوصول الى الكمال .
لا يسمح EPROM بمحو محتوى موقع معين , والطريقة الوحيدة هى محو كل محتويات رقاقة ال EPROM ثم إعادة برمجتها .
تتم برمجةرقاقة EPROM كهربائيا باستخدام جهاز يسمى مبرمج EPROM.
اليوم أغلب المبرمجات أصبحت عامة بمعنى أنها يمكن أن تقوم ببرمجة عدة أنواع من الذاكرة مثل EPROM ، EEPROM ، ذاكرة الفلاش flash memory ، وبرمجة ألاجهزة المنطقية.

ث‌- ذاكرة للقراءة فقط القابلة للمسح كهربيا (EEPROM)
هى نوع من الذاكرة غير متطاير ويمكن أن تمحى ويعاد برمجتها باشارات كهربائية .
وهى مثل ال EPROM فتصميم دوائر EEPROM يتطلب أيضا من المستخدم محو محتويات الذاكرة قبل كتابة قيم جديدة عليها . تسمح EEPROM بمحو موقع معين وإعادة برمجته .
على العكس من EPROM فإن EEPROM يمكن محوها وبرمجتها باستخدام نفس المبرمج , ولكن بدفع ثمن لهذه المرونة فى القابلية للمسح , فثمن رقاقة EEPROM أكثر بكثير من رقاقة EPROM التى لها نفس الخواص .

ج‌- ذاكرة الفلاش
تم إختراع ذاكرة الفلاش لدمج مزايا وتجنب مساوئ تقنيات كل من EPROM وEEPROM .
ذاكرة الفلاش يمكن محوها وبرمجتها في النظام دون إستخدام جهاز برمجة خاص .
وهى تحقق خصائص EPROM لكن لا تحتاج إلى نافذة للمحو, ومثل EEPROM فذاكرة الفلاش يمكن برمجتها ومحوها كهربائيا. ومع ذلك لا تسمح بمحو مكان معين من الذاكرة ولكن يمكن للمستخدم فقط محو إما جزء أو كامل الرقاقة .
ويزداد اليوم أكثر فأكثر إدراج رقاقة ذاكرة الفلاش داخل رقاقة الميكروكونترولر MCUs لتخزين البيانات والبرامج.
مثال ذلك ذاكرة الفلاش المعتمدة داخل الميكروكونترولر PIC .





تذكر أن :

الميكروكونترولر = ميكروبروسسور + بعض منافذ الخرج والدخل المختلفة

أى

Microcontroller = Microprocessor + Some Preipherals

بينما المتحكم المنطقى القابل للبرمجة PLC :
أساس تكوينه عبارة عن ميكروكونترولر ويضاف اليها العديد من الاجهزة ( العتاد ) الصلب hardware وأيضا البرمجيات softwareأى أنه أيضا يعتبر نظام حاسب ولكنه خاص .
ومن ثم يمكن القول :
PLC = software Microcontroller + Some hardware + Some

والشكل يوضح تركيب متحكم منطقى مبرمج

[F.Abdelaziz]

ثانيا : برمجيات الحاسب الآلي Software

تعرف البرامج Programs بالبرمجيات Software.البرنامج هو عبارة عن مجموعة من التعليمات التي يمكن أن ينفذها الكمبيوتر.يخزن البرنامج في ذاكرة الكمبيوتر في شكل أرقام ثنائية تسمى تعليمات الآلة
( الماكينة ) machine instructions . طول تعليمات الآلة للكمبيوتر قد يكون ثابتا أو متغيرا.
تثبيت (تحديد) طول التعليمات يجعل فك رموز التعليمات سهل (بسيط) وبالتالي يمكن تبسيط تصميم المعالج.ومع ذلك هناك واحدا من أوجه القصور المحتملة وهو أن البرنامج يكون أطول بسبب عدم كفاءة فك الشفرة .

لغة التجميع (الأسمبلى) Assembly Language
ليس من الصعب إستنتاج أن تطوير البرمجيات بلغة الآلة صعبا للغاية للأسباب الاتية :
1- إدخال ( كتابة ) البرنامج :
يجب أن يستخدم المبرمج أنماط (نماذج) من الأرقام الثنائية لكل تعليمة من تعليمات الالة , وقبل أن يتمكن المستخدم من حفظ (تخزين ) الأنماط الثنائية يجب عليه الرجوع إلى الجداول (القوائم ) باستمرار لترجمة التعليمات . بالإضافة إلى ذلك يجب على المبرمج أن يعمل بمنطق برمجة ذو مستوى منخفض جدا ، مما يعيق إنتاجية البرمجة.
2- تصحيح أخطاء البرنامج debugging
كلما لا يحقق البرنامج الاداء المتوقع منه سيجد المبرمج صعوبة في التعرف على التعليمات التي تسببت في المشكلة وسوف يحتاج المبرمج إلى تحديد كل تعليمة آلة ثم التفكير في ما هى العملية التي تقوم بها تلك التعليمة , هذه ليست مهمة سهلة.
3- برنامج الصيانة :
معظم البرامج تحتاج إلى الصيانة على المدى الطويل , والمبرمج الذي لم يكتب البرنامج سيكون من الصعب عليه قراءة البرنامج وكشف منطق البرنامج .

لذلك أخترعت لغة التجميع ( الأسمبلى ) لتبسيط عملية البرمجة . يتألفبرنامج الأسمبلى من تعليمات لغة الأسمبلى هى تمثيل للتذكير mnemonic بتعليماتالآلة.
باختراع لغة التجميع لم يعد المبرمج بحاجة للعمل من خلال الأرقام الثنائية (الصفر والواحد ) بغرض تحديد ما هي التعليمة في البرنامج , وهذا يمثل تحسنا كبيرا على البرمجة بلغة الآلة.
برنامج الأسمبلى الذى يقوم المبرمج بكتابته ( إدخاله ) يسمى البرنامج المصدر أو شفرة (كود) المصدر source code.
يحتاج المستخدم إلى برنامج لترجمة (تفسير) البرنامج المصدر إلى لغة الآلة بحيث يمكن للكومبيوتر من تنفيذ هذا البرنامج وهذا البرنامج يسمى الأسمبلر assembler. خرج الأسمبلر يسمى شفرة (كود) الهدف
(الغاية - المقصود) object code .
هناك نوعان من الأسمبلر : اسمبلر طبيعى ( محلى – فطرى) native وأسمبلر متقاطع (متعارض ) cross.
النوع الاول native يعمل فى جهاز كمبيوتر ويولد كود الآلة والذى ينفذ فى نفس الكومبيوتر أو فى كومبيوتر آخر له نفس مجموعة التعليمات .
أما النوع الثانى cross يعمل فى جهاز كومبيوتر ولكنه يقوم بتوليد شفرة الآلة والتي سيتم تنفيذها من خلال أجهزة الكمبيوتر والتي لديها مجموعة تعليمات مختلفة.
برنامج MPASM هو أسمبلر شركة ميكروشيب Microchip من النوع الثانى cross assembler والمصمم بحيث يعمل على الكومبيوتر الشخصى PC لترجمة برامج لغة الأسمبلى للميكروكونترولر طراز PIC .




أللغات ذات المستوى الرفيع ( العالى ) High-Level Languages

هناك بعض السلبيات للغة البرمجة الاسمبلى :
1- يجب أن يكون المبرمج على علم ببنية الجهاز hardware الذي سينفذ البرنامج عليه.
2- البرنامج المكتوب بلغة الأسمبلى (وخاصة الطويل) يصعب على الكثير فهمه إلا مؤلفه (كاتبه).
3- إنتاجية برمجية غير مرضية وخاصة لبرمجة المشاريع الكبيرة لأن المبرمج بحاجة للعمل بمنطق برمجى في مستوى منخفض جدا.
لهذه الأسباب تم إيجاد ( إختراع ) لغات البرمجة ذات المستوى الرفيع مثلC لتجنب مشاكل البرمجة بلغة التجميع.
اللغات رفيعة المستوى أقرب إلى اللغة الانجليزية العادية وبالتالي فإن البرامج المكتوبة باللغات الرفيعة المستوى تكون أيسر على الفهم , فالعبارةالواحدة statement فى اللغات رفيعة المستوى غالبا ما تناظر عشرات بل مئات التعليمات من لغة الاسمبلى . ويمكن للمبرمج العمل بمنطق برمجى عالى المستوى الأمر الذي يجعل مهمة البرمجة أسهل بكثير.
البرنامج المكتوب بلغة عالية المستوى يسمى أيضا شفرة المصدر source code ويحتاج إلى برنامج software يسمى الكومبيلر ( المجمع ) compiler لترجمته إلى تعليمات لغة الآلة .
خرج الكومبيلر أيضا يسمى شفرة الهدف أو المقصود object code . وكما يوجد أسيمبلر متقاطع يوجد كومبيلر متقاطع أى يعمل على جهاز ولكن يترجم التعليمات لتنفذ على جهاز آخر مختلف معه فى التعليمات .
لغات البرمجة عالية المستوى ليست مثالية ايضا .
واحدة من المشاكل الرئيسية التي تواجه البرمجة باللغات رفيعة المستوى هي أن شفرة الآلة الناتجة من برنامج مكتوب بلغة عالية المستوى تكون أطول ولا تستطيع أن تعمل أسرع من المكافىء لها بلغة الأسمبلى assembly .ولهذا السبب مازال الكثير من البرامج والتى فيها الوقت ( الزمن ) حرج أو حيوى تكتب بلغة الأسمبلى assembly.
أستخدمت لغةالسى C على نطاق واسع في برمجة الميكروكونترولر فى الصناعة ومعظم مطورى ومصنعى الميكروكونترولر لهم سى كومبيلر C compilers.

[mhmd.sh89]

أخي شكراً لك على الموضوع

ولكن أتمنى عليك أخي بعد الدخول في موضوع الاسمبلي أن تكمل ونتعلم مبدأ العمل مع البيك.

فأنا أخذت الاسمبلي عن MC68hc11 ولكن غير كافي ، فنحن نريد البيك أيضاً

سلام

[F.Abdelaziz]

اقتباس المشاركة الأصلية كتبت بواسطة mhmd.sh89 أخي شكراً لك على الموضوع ولكن أتمنى عليك أخي بعد الدخول في موضوع الاسمبلي أن تكمل ونتعلم مبدأ العمل مع البيك. فأنا أخذت الاسمبلي عن MC68hc11 ولكن غير كافي ، فنحن نريد البيك أيضاً سلام

اخى الكريم

شكرا جزيلا لك

ان شاء الله نكمل الموضوع

مع تمنياتى بدوام التوفيق

[F.Abdelaziz]

الفصل الثانى

الميكروكونترولر: MicrocontrollersPic

أولا : مقدمة

معلومات أساسية عن انظمة الكومبيوتر :

عناصر نظام الكومبيوتر :

الشكل يبين المكونات ( العناصر ) الأساسية لنظام الكومبيوتر . أساسا يجب أن يكون النظام قادرا على إجراء العمليات الرياضية والمنطقية . هذه الوظيفة تقوم بها وحدة المعالجة المركزيةCPU , وهى تعمل من خلال تعليمات متتالية تسمى البرنامج والذى يحفظ فى الذاكرة . أى من هذه التعليمات تقوم بوظيفة بسيطة جدا ونظرا لأن أنظمة الكومبيوتر تعمل بسرعة هائلة فإن التأثير الكلى ( المحصل ) يكون مقدرة حسابية هائلة. كثير من التعليمات تسبب عمليات رياضية ومنطقية , هذه المهمة تنفذ فى جزء من وحدة المعالجة المركزية يسمى ALU وحدة الحساب والمنطق .

لكى يكون نظام الكومبيوتر مفيد للإستخدام يجب أن يتصل بالعالم الخارجى ويتم ذلك من خلال مداخله ومخارجه . ففى نظام الكومبيوتر الشخصى يتفاعل مع الإنسان من خلال لوحة المفاتيح والشاشة والطابعة . وفى الانظمة الاخرى يتم الاتصال بالعالم الخارجى من خلال الحساسات ( مداخل ) والمنفذات ( مخارج).
وبوجه عام يمكن القول أنه توجد ذاكرتان رئيسيتان ( كما فى الشكل ) . ذاكرة تحتفظ بالبرنامج الذى سينفذه النظام (لذلك تسمى ذاكرة البرنامج ). هذه الذاكرة يجب أن تكون دائمة سواء أكان هناك مصدر تغذية أم لا وتكون جاهزة للعمل بمجرد توصيل مصدر التغذية .
الذاكرة الأخرى تستخدم فى حفظ البيانات المؤقتة temporary والذى يعمل عليها البرنامج عند تشغيله (لذلك تسمى ذاكرة البيانات ). هذه الذاكرة لا تتطلب أن تكون ثابتة على الرغم من أن لاضرر من ان تكون ثابتة .
وأخيرا يجب أن يكون هناك ناقلات أو مسارات ( ممرات) بين الاجزاء المختلفة .