CPE 012: Computers & Programming
الحاسبات والبرمجة — المحاضرات 01، 02، 03
تأسيس معمارية الحاسوب، تاريخ آلات الحرب والترانزستور، تمثيل البيانات بالثنائي والعشري، وترميز النصوص والصور والصوت والفيديو والذكاء الاصطناعي.
جدول المصطلحات الأكاديمي الشامل (Terminology Table)
| # | المصطلح بالعربية | English Term | Academic Definition (EN) | Practical Example | Lec | Importance | Category |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 01 | بت (أصغر وحدة بيانات) | Bit (Binary Digit) | The most fundamental unit of data in computing representing 0 or 1. | Switch state: 1=ON, 0=OFF | Lec 01 | ★★★ | Fundamentals |
| 02 | بايت (8 بتات) | Byte | Standard grouping of 8 bits representing 256 unique combinations. | ASCII 'A' = 01000001 | Lec 01 | ★★★ | Fundamentals |
| 03 | ترانزستور | Transistor | Microscopic electronically controlled solid-state semiconductor switch. | Over 10 billion inside CPU | Lec 01 | ★★★ | Hardware |
| 04 | صمام مفرغ | Vacuum Tube | Early electronic glass bulb controlling current; bulky, fragile, and hot. | Used in ENIAC (1946) | Lec 01 | ★★☆ | History |
| 05 | معمارية فون نيومان | Von Neumann Architecture | Architecture unifying code instructions and data in same memory. | Modern PCs and phones | Lec 01 | ★★★ | Architecture |
| 06 | ذاكرة الرام (RAM) | RAM | Fast, temporary volatile primary working memory workspace. | 16 GB DDR5 RAM | Lec 02 | ★★★ | Memory |
| 07 | الذاكرة المخبأة | Cache Memory | Ultra-fast SRAM on CPU bridging CPU-RAM access latency gap. | L1, L2, L3 caches | Lec 02 | ★★★ | Memory |
| 08 | النظام الثنائي | Binary System (Base 2) | Positional base-2 system matching transistor physical voltage states. | 101101₂ = 45₁₀ | Lec 02 | ★★★ | Numbers |
| 09 | ترميز أسكي | ASCII Code | 7-bit character encoding standard defining 128 characters. | 'A' = 65₁₀, 'a' = 97₁₀ | Lec 03 | ★★★ | Encoding |
| 10 | ترميز يونيكود | Unicode Standard | Universal encoding assigning unique code point to every language. | Arabic (أ، ب، ت), Emojis | Lec 03 | ★★★ | Encoding |
| 11 | بكسل (عنصر الصورة) | Pixel (Picture Element) | Smallest discrete addressable color dot on a digital screen grid. | 1080p has 2,073,600 pixels | Lec 03 | ★★★ | Graphics |
| 12 | ألوان الـ 24-بت | 24-bit True Color | Allocating 8 bits per RGB channel yielding 16,777,216 distinct colors. | 256 × 256 × 256 shades | Lec 03 | ★★★ | Graphics |
| 13 | معيار نايكويست-شانون | Nyquist-Shannon Theorem | Sampling rate must be at least twice maximum signal frequency. | CD Audio = 44,100 Hz | Lec 03 | ★★★ | Audio |
| 14 | معدل الإطارات (FPS) | Frame Rate (FPS) | Frequency of consecutive image frames displayed per second. | Cinema = 24, Games = 60 | Lec 03 | ★★★ | Video |
صحيفة القوانين والمعادلات الهندسية (Flip Formula Cards)
Binary to Decimal Expansion
b_i = bit value (0 or 1), 2^i = place weight.
مفكوك القيمة المكانية الثنائية
تُستخدم لتحويل أي عدد ثنائي إلى نظيره العشري بضرب كل خانة في وزنها الثنائي.
مثال: 101101₂ = 1·32 + 0·16 + 1·8 + 1·4 + 0·2 + 1·1 = 45₁₀.
⚠️ فخ: الأس يبدأ من 2⁰ في أقصى اليمين!
Maximum Unsigned Value
n = number of bits in memory register.
أقصى قيمة لعدد صحيح غير موقّع
تُحدد سعة مسجل الذاكرة؛ عند تخصيص بايت واحد (n=8): Max = 2⁸ - 1 = 255. هذا هو سبب ظهور الرقم 255 في كافة قنوات ألوان RGB وأقنعة الشبكات IP!
24-Bit RGB True Color Combinations
8 bits per channel (Red, Green, Blue).
توليفات ألوان الـ True Color
كل بكسل يحتاج 3 بايت؛ مزيج القنوات الثلاث يعطي 16.7 مليون لون طبيعي يفوق قدرة العين البشرية على التمييز.
Raw Image File Size
W, H: resolution in pixels, 3 bytes per pixel.
حساب حجم الصورة الخام قبل الضغط
صورة 1080p (1920×1080) تحتاج 1920×1080×3 ≈ 5.93 MB قبل تطبيق ضغط JPEG أو PNG.
Nyquist-Shannon Sampling
fs: sampling rate, f_max: audio max frequency.
معيار نايكويست لأخذ عينات الصوت
لمنع تشويه الصوت (Aliasing)، يجب أن يكون معدل القياس ضعف التردد الصوتي المسموع (20 kHz ➔ 44.1 kHz جودة CD).
الملخص التنفيذي المركز للمادة
البتات في الذاكرة مجرد شحنات ومفاتيح. النمط الثنائي 01000001 يراه المعالج الحسابي كرقم عشري 65، ويراه محرر النصوص كحرف 'A'، ويراه معالج الألوان كدرجة أحمر خافتة بقيمة 65. البرنامج وقاعدة الترميز هما من يحددان المعنى!
8 بتات تعطي 256 قيمة، لكن مداها هو من 0 إلى 255. في حساب حجم الصور، إذا كان عمق اللون 24 بت فاقسم على 8 ليصبح 3 بايت لكل بكسل!
الخريطة الذهنية التفاعلية للمنهج
الهرم التجريدي للمعمارية والبيانات
UEB 02_E: Critical Thinking
التفكير النقدي — المنهج الأكاديمي الشامل
معايير التفكير الفكري الثمانية، التفكير الإبداعي مقابل النقدي، العوائق النفسية، والانحيازات المعرفية في الهندسة.
جدول المصطلحات الأكاديمي الشامل (Terminology Table)
| # | المصطلح بالعربية | English Term | Academic Definition (EN) | Practical Example | Unit | Importance | Category |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 01 | التفكير النقدي | Critical Thinking | Disciplined process of actively analyzing and evaluating evidence to guide belief. | Evaluating structural load reports | Unit 1 | ★★★ | Foundations |
| 02 | التفكير الإبداعي | Creative Thinking | Generative mental process synthesizing novel divergent possibilities. | Designing aerodynamic bridge truss | Unit 1 | ★★★ | Foundations |
| 03 | معيار الوضوح | Clarity | Intellectual standard demanding statements be readily understood and illustrated. | Elaborating on ambiguous questions | Unit 2 | ★★★ | Standards |
| 04 | معيار الدقة والصحة | Accuracy | Standard requiring statements be factual, true, and verified by reliable data. | Verifying lab sensor calibration | Unit 2 | ★★★ | Standards |
| 05 | معيار التحديد والإحكام | Precision | Standard requiring specific numerical details and metric tolerances. | Specifying exact 25 minutes | Unit 2 | ★★★ | Standards |
| 06 | معيار الصلة والارتباط | Relevance | Standard requiring direct connection to resolving the central inquiry. | Discarding irrelevant complaints | Unit 2 | ★★★ | Standards |
| 07 | انحياز التأكيد | Confirmation Bias | Psychological bias searching only for data confirming prior belief. | Searching only for favorable test data | Unit 3 | ★★★ | Biases |
| 08 | مغالطة التكلفة الغارقة | Sunk Cost Fallacy | Persisting in bad project purely because time/money was already invested. | Refusing to fix defective architecture | Unit 3 | ★★★ | Fallacies |
معايير التفكير الفكري الثمانية (Universal Standards Cards)
معيار الوضوح (Clarity)
خلو الفكرة من اللبس والغموض اللغوي وإمكانية تمثيلها بمثال واضح.
تطبيق الوضوح
عبارة طالب: 'المادة صعبة!' ➔ المعالجة النقدية: 'المادة صعبة في أي جانب بالتحديد؟ هل في طول المحاضرات أم المسائل الرياضية أم وقت الامتحان؟'.
معيار الدقة والصحة (Accuracy)
مطابقة العبارة للواقع التجريبي والاعتماد على مراجع رسمية موثوقة.
تطبيق الدقة
طالب يقول: 'الدكتور ألغى الامتحان!' ➔ المعالجة النقدية: 'هل اطلعت على إعلان رسمي موقع في لوحة الإعلانات أو البريد الجامعي؟ لا تصدق الشائعات دون فحص المصدر!'.
معيار التحديد والإحكام (Precision)
استخدام الأرقام والكميات المحددة بدلاً من الكلمات الفضفاضة (كثير، قليل، طويل).
تطبيق التحديد
طالب يقول: 'الامتحان كان طويلاً جداً!' ➔ تحسينها نقدياً: 'الامتحان احتوى 20 مسألة تفاضل في زمن قدره 50 دقيقة فقط' (تحديد كمي دقيق).
الملخص التنفيذي المركز للتفكير النقدي
التفكير الإبداعي (Creative) توليدي متباعد يبتكر الحلول الجديدة والفرص غير المألوفة. أما التفكير النقدي (Critical) فتقويمي تحليلي متقارب يغربل الادعاءات ويفحص سلامة الأدلة. المهندس الناجح يبتكر بالإبداع ويمحص بالنقاد!
Physics 1: Fluid Mechanics & Heat
الفيزياء الهندسية 1 — ميكانيكا الموائع والحرارة
ميكانيكا الموائع الساكنة والمتحركة، قاعدة باسكال والروافع، قاعدة أرشميدس والطفو، وخواص المادة والمرونة والديناميكا الحرارية.
جدول المصطلحات الأكاديمي الشامل (Terminology Table)
| # | المصطلح بالعربية | English Term | Academic Definition (EN) | Practical Example | CH | Importance | Category |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 01 | الكثافة الكتلية (ρ) | Density (ρ) | Mass per unit volume of substance: ρ = m / V. | Water ρ = 1000 kg/m³ | CH 1 | ★★★ | Fluids |
| 02 | الضغط الهيدروستاتيكي | Hydrostatic Pressure | Normal perpendicular force per unit area: P = F / A. | Pressure P = P₀ + ρgh | CH 1 | ★★★ | Fluids |
| 03 | مبدأ باسكال | Pascal's Principle | Pressure applied to enclosed fluid transmits undiminished everywhere. | Hydraulic car service lift | CH 1 | ★★★ | Fluids |
| 04 | قاعدة أرشميدس | Archimedes' Principle | Submerged body is buoyed up by force equal to displaced fluid weight. | Huge steel ship floating | CH 1 | ★★★ | Buoyancy |
| 05 | قوة الطفو (FB) | Buoyant Force | Net upward hydrostatic fluid force: FB = ρ_fluid · V_dis · g. | Upward lift on submerged ball | CH 1 | ★★★ | Buoyancy |
| 06 | المانومتر ذو الشعبتين | U-Tube Manometer | U-shaped tube measuring fluid density disparity: ρ₁h₁ = ρ₂h₂. | Oil vs water column balance | CH 1 | ★★★ | Fluids |
| 07 | معامل يونج (Y) | Young's Modulus | Material stiffness ratio: tensile stress divided by tensile strain. | Structural steel Y ≈ 200 GPa | CH 2 | ★★★ | Elasticity |
| 08 | التمدد الحراري الخطي | Linear Thermal Expansion | Fractional length change: ΔL = α · L₀ · ΔT. | Expansion gaps in railway tracks | CH 3 | ★★★ | Thermal |
صحيفة القوانين والمعادلات الهندسية (Flip Cards)
Pascal Hydraulic Lift Law
F: force in Newtons, A: piston area in m².
قانون باسكال والروافع
الضغط متساوٍ (P₁ = P₂) بينما تتضاعف القوة بنسبة مساحة المكبسين (A₂/A₁) لرفع الأوزان الثقيلة بقوة إدخال صغيرة.
⚠️ فخ: الضغط متساوٍ وليس القوة!
Archimedes' Buoyancy Principle
ρ: fluid density, V_dis: submerged volume, g=9.8 m/s².
قوة الطفو الصاعدة
قوة الطفو تساوي وزن السائل المزاح؛ عند الطفو الحر المتزن تكون قوة الطفو مساوية لوزن الجسم الكلي (F_B = w). نسبة الحجم المغمور = نسبة الكثافات!
Ping-Pong Ball Submersion
D=3.8 cm, ρ_ball=84 kg/m³, ρ_water=1000 kg/m³.
مسألة كرة البنج بونج الشهيرة
القوة الخارجية لأسفل اللازمة لغمر كرة البنج بونج بالكامل تحت الماء تساوي الفرق بين قوة الطفو والوزن = 0.258 نيوتن!
EBS 111: Engineering Mechanics 1
ميكانيكا هندسية 1 — استاتيكا وتحليل المتجهات 3D
تحليل المتجهات ثنائي وثلاثي الأبعاد، متجهات الوحدة، جيوب تمام الاتجاه، متجهات الموضع، والضرب القياسي ومساقط القوى.
جدول المصطلحات الأكاديمي الشامل (Terminology Table)
| # | المصطلح بالعربية | English Term | Academic Definition (EN) | Practical Example | Lec | Importance | Category |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 01 | كمية قياسية | Scalar Quantity | Physical quantity characterized completely by magnitude alone. | Mass m = 50 kg, Length | Lec 01 | ★★★ | Fundamentals |
| 02 | كمية متجهة | Vector Quantity | Physical quantity possessing magnitude and spatial direction. | Force F = 500 N at 30° | Lec 01 | ★★★ | Fundamentals |
| 03 | محصلة القوى (R) | Resultant Force | Equivalent single vector summation of forces: R = ∑F. | Combined pull of 3 cables | Lec 01 | ★★★ | Addition |
| 04 | متجه الوحدة الكارتيزي | Unit Vector (u) | Dimensionless vector of magnitude 1 defining spatial direction line. | u = cos(α)i + cos(β)j + cos(γ)k | Lec 02 | ★★★ | 3D Vectors |
| 05 | معيار المتجه | Vector Magnitude | Scalar length of vector: A = √(Ax² + Ay² + Az²). | A = √((-3)² + 2² + 6²) = 7 m | Lec 02 | ★★★ | 3D Vectors |
| 06 | جيوب تمام الاتجاه | Direction Cosines | Cosines of coordinate angles: cos(α) = Ax/A, cos(β) = Ay/A. | cos²α + cos²β + cos²γ = 1 | Lec 02 | ★★★ | Direction |
| 07 | متجه الموضع (r_AB) | Position Vector | Spatial vector from point A to point B: r_AB = Δx i + Δy j + Δz k. | Guy-wire cable vector | Lec 02 | ★★★ | Position |
| 08 | الضرب القياسي (النقطي) | Dot Product | Scalar product: A · B = |A||B|cos(θ) = AxBx + AyBy + AzBz. | Finding angle between cables | Lec 02 | ★★★ | Dot Product |
صحيفة القوانين والمعادلات الهندسية (Flip Cards)
3D Vector Magnitude
Ax, Ay, Az: orthogonal Cartesian components.
معيار المتجه الفراغي
حساب مقدار أي قوة أو طول كابل في الفراغ. مثال السلايدز: A = √((-3)² + 2² + 6²) = √49 = 7 م.
Direction Cosines Identity
α, β, γ: angles with positive x, y, z axes.
متطابقة جيوب تمام الاتجاه
تُستخدم لحساب الزاوية الثالثة المجهولة في مسائل الامتحانات إذا أُعطيت زاويتان (مثال: أُعطيت α و β، احسب γ).
Force Along a Position Vector
r_AB: position vector from A to B, F: scalar tension magnitude.
القوة على خط عمل كابل
خطة الـ 3 خطوات لحل مسائل الكابلات: 1. حدد إحداثيات النقطتين A و B. 2. احسب متجه الموضع r_AB وطوله. 3. اضرب في مقدار القوة F = F · u_AB!
Mathematics 1: Calculus (Differentiation)
تفاضل وتكامل 1 — الاشتقاق وقاعدة السلسلة
تعريف المشتقة باستخدام النهايات ومعدل التغير، القواعد الجبرية، الدوال المثلثية والأسية واللوغاريتمية، وقاعدة السلسلة ومسائل الامتحانات.
جدول المصطلحات الأكاديمي الشامل (Terminology Table)
| # | المصطلح بالعربية | English Term | Academic Definition (EN) | Practical Example | Lec | Importance | Category |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 01 | المشتقة الأولى | First Derivative (f') | Instantaneous rate of change of function: f'(x) = dy/dx. | Slope of curve y = x² at x=2 is 4 | Lec 02 | ★★★ | Definitions |
| 02 | خط القاطع وميله | Secant Line Slope | Average rate of change between two curve points: m = Δy / Δx. | m_sec = [f(x+h) - f(x)] / h | Lec 02 | ★★★ | Geometry |
| 03 | خط المماس | Tangent Line | Straight line touching curve at single point with slope m = f'(x₀). | Tangent: y - y₀ = m(x - x₀) | Lec 02 | ★★★ | Geometry |
| 04 | قاعدة القوى | Power Rule | Derivative rule: d/dx[xⁿ] = n · xⁿ⁻¹ for any real power n. | d/dx[x⁵] = 5x⁴; d/dx[√x] = 1/(2√x) | Lec 02 | ★★★ | Rules |
| 05 | قاعدة حاصل الضرب | Product Rule | Differentiation of product: (u · v)' = u'v + uv'. | d/dx[x² · sin x] = 2x sin x + x² cos x | Lec 02 | ★★★ | Rules |
| 06 | قاعدة خارج القسمة | Quotient Rule | Differentiation of fraction: (u/v)' = (u'v - uv') / v². | d/dx[x / (x+1)] = 1 / (x+1)² | Lec 02 | ★★★ | Rules |
| 07 | قاعدة السلسلة | Chain Rule | Derivative of composite function: d/dx[f(g(x))] = f'(g(x)) · g'(x). | d/dx[(3x²+1)⁵] = 30x(3x²+1)⁴ | Lec 02 | ★★★ | Rules |
| 08 | الخط العمودي على المماس | Normal Line | Line perpendicular to tangent at tangency point: m_norm = -1 / m_tan. | Normal: y - y₀ = (-1/m)(x - x₀) | Lec 02 | ★★★ | Geometry |
صحيفة القوانين والمعادلات الهندسية (Flip Cards)
Limit Definition of Derivative
h: horizontal increment approaching 0.
تعريف المشتقة بالنهايات
معدل التغير اللحظي؛ يُشتق هندسياً من ميل خط القاطع بجعل المسافة الأفقية h تؤول إلى الصفر.
The Chain Rule
f(u): outer function, u=g(x): inner core function.
قاعدة السلسلة للدوال المركبة
مشتقة الدالة الخارجية بالنسبة للداخلية × مشتقة ما بداخل القوس. القاعدة الأهم في كافة امتحانات التفاضل!
Tangent & Normal Lines
(x₀, y₀): point of tangency, m = f'(x₀).
معادلتا المماس والعمودي
التطبيق الهندسي الأبرز: المشتقة تعطي ميل المماس m، وميل الخط العمودي هو مقلوب الميل بعكس الإشارة (-1/m)!