الفصل 3: مفاهيم حول تعليمات الحاسوب – تنظيم الحاسوب

يتناول هذا الفصل المفاهيم الأساسية لتعليمات الحاسوب وكيفية تفاعل الإنسان مع الآلة من خلال لغات البرمجة المختلفة. يبدأ بشرح الفرق بين اللغات الطبيعية ولغات الآلة، ثم يعرّف اللغة machine كلغة ثنائية لا يفهمها الإنسان مباشرة، واللغة assembly كلغة رمزية قريبة منmachine، واللغات المرتفعة المستوى مثل C وJava التي تُترجم إلى أوامرmachine. يُستعرض مفهوم مجموعة التعليمات (Instruction Set Architecture) وكيفية تصنيف المعالجات إلى CISC ذات مجموعة تعليمات واسعة ومعقدة، وRISC ذات مجموعة تعليمات مبسطة ومتساوية الطول، مع أمثلة على معالجات Intel وMIPS. يوضح الفصل تنسيق التعليمات machine إلى حقل العملية (opcode) وحقل operand، وأنماط العنونة المختلفة مثل العنونة الفورية، المباشرة، غير المباشرة، والمستقرة، مع أمثلة من معمارية 80x86. بعد ذلك، يصف مراحل ترجمة البرنامج من اللغة العالية المستوى إلى الكود القابل للتنفيذ: التحليل lexical، syntactic، sémantique، توليد الكود، التجميع، وربط المكتبات. أخيراً، يشرح وحدة التحكم (Control Unit) ودورها في تنفيذ التعليمات عبر خطوات الفتح، التفكيك، التنفيذ، الوصول للذاكرة، وكتابة النتيجة، ثم مفهوم الأنابيب (pipeline) لتحسين الأداء، والمخاطر التي قد تحدث مثل المخاطر الهيكلية ومخاطر البيانات، مع حلول مثل الإرسال الأمامي والتنفيذ خارج الترتيب.