تطورات الكمبيوتر

هو جهاز إلكتروني يستخدم في معالجة البيانات للحصول على معلومات لحل مشكلة معينة طبقاً لتعليمات التي يتلقاها من المستخدم.

كانت التقنية المستخدمة في الحاسوب ENIAC تعتمد على ما يعرف باسم الصمام المفرغ vacuum tube وهي التقنية التي ميزت الجيل الأول من الحواسيب ، والجديد في هذه الحواسيب هو طريقة عملها التي تختلف عن الطرق القديمة ، ولا زالت هذه الطريقة هي المستخدمة في الحاسوب الحالي ، وتتلخص فكرتها في تخزين البرنامج الذي يحتوي على مجموعة من الأوامر والتعليمات في ذاكرة الحاسوب لينفذها واحدة تلو الأخرى بدون تدخل يدويأجيال الحاسوب : كانت التقنية المستخدمة في الحاسوب ENIAC تعتمد على ما يعرف باسم الصمام المفرغ vacuum tube وهي التقنية التي ميزت الجيل الأول من الحواسيب ، والجديد في هذه الحواسيب هو طريقة عملها التي تختلف عن الطرق القديمة ، ولا زالت هذه الطريقة هي المستخدمة في الحاسوب الحالي ، وتتلخص فكرتها في تخزين البرنامج الذي يحتوي على مجموعة من الأوامر والتعليمات في ذاكرة الحاسوب لينفذها واحدة تلو الأخرى بدون تدخل يدوي . ورغم نجاح الحاسوب الجديد في إنجاز العمليات بسرعة تصل إلى مئات العمليات في الدقيقة ، وهي سرعة تعتبر في ذلك الوقت عالية ، إلا أن تقنية الصمامات المفرغة سببت الكثير من المشاكل ، منها كثرة الإعطاب . والحرارة العالية التي تحتاج إلى تكييف وتبريد خاص ومكثف . وكان الحال في نهائي الخمسينات ، بدخول ما يعرف بالترانزيستور إلى الوحدات الأساسية التي يتكون منها الحاسوب . ونتيجة لذلك فقد صغر حجمه ، وزادت سرعته ، وقلت الحرارة المنبثقة منه ، وانخفض ثمنه ، وقلت أعطابه . أي أن دخول الترانزيستور إلى تقنية الحاسوب يعد بداية مرحلة جديدة من تطور الحاسوب ، وبالتالي فتعتبر سنة 1957 ف بداية الجيل الثاني من أجيال الحاسوب . بعد ظهور الترانزيستور ظل المهندسون يقومون بتصغير حجمه لغرض تجميع أكبر عدد ممكن في حيز صغير لا يزيد عن السنتمتر المربع الواحد يسمى الدارة المتكاملة integrated circuits بحيث يضم هذا الحيز عشرات الآلاف من الترانزستورات ، وقد نجحوا في ذلك في أواسط الستينات وبالتالي اعتبرت هذه الفترة بداية الجيل الثالث للحاسوب .واستمر هذا التطور حتى أدى في فترة السبعينات إلى ظهور الحاسوب الشخصي Personal Computer أو باختصار PC . وقد أدى هذا التطور إلى دخول الحاسوب البيوت والشركات الصغيرة . وهو أمر لم يكن في الحسبان في بداية عصر الحاسوب . ولذلك اعتبرت تلك الفترة بداية الجيل الرابع للحاسوب .

الجيل الأول: كانت أجهزة هذا الجيل في الفترة من 1950م إلى 1959م ،فقد استخدمت في صناعة الحاسب الصمامات الإلكترونية المفرغة و الأسطوانات الممغنطة .* تعريف الصمامات الإلكترونية المفرغة: هي أنابيب زجاجية مفرغة ويمكنها أن توقف أو تمرر التيار الكهربائي دون الحاجة إلى محول ميكانيكي. عيوب الصمامات الإلكترونية المفرغة: 1) كبيرة الحجم. 2) تستهلك مقداراً كبيراً من الطاقة الكهربائية. 3) سرعتها بطيئة جداً.4) سهولة كسرها .2) الجيل الثاني: كانت أجهزة هذا الجيل من الفترة 1959م إلي 1964م. وذلك نتيجة التطور الذي أدى إلى صناعة الترانزستور (Transistor) الذي استخدم في صناعة الحاسب بدلاً من الصمامات الإلكترونية المفرغة. * تعريف الترانزستور: هو وحدة صغيرة جداً تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها بمقدار يختلف باختلاف التيار الداخل لها أي أنها تسمح بالتحكم بشدة تيار كهربائي حسب شدة تيار كهربائي آخر.كان لاستخدام الترانزستور العديد من المكاسب أهمها: 1) الترانزستور أصغر حجماً من الصمامات المفرغة بحيث يمكن تركيب مائتي ترانزستور في المساحة نفسها المخصصة لصمام مفرغ واحد. 2) يستهلك الترانزستور كمية حرارة أقل بكثير من الصمامات المفرغة. 3) الترانزستور أسرع كثيراً من الصمامات المفرغة. 4) ينبعث من الترانزستور كمية حرارة أقل بكثير من الصمامات المفرغة. 3) الجيل الثالث: كانت أجهزة هذا الجيل في الفترة من 1964م إلي 1972م. فقد حدث تطور إلكتروني آخر بصناعة الدوائر المتكاملة "IC" .*تعريف الدوائر المتكاملة :عبارة عن مواد شبه موصلة نقية يتم إضافة شوائب إليها بطريقة معينة ودقيقة للغاية بحيث ينتج عن ذلك تكون مكثفات وترانزستورات ومقاومات وبقية عناصر الدوائر المتكاملة .مميزات الدوائر المتكاملة :1) وزنها خفيف .2 ) ذات مساحة و حجم صغيرين .3 ) قلة ثمنها . عيوب الدوائر المتكاملة :1) لا يمكن فصل مكوناتها عن بعضها بعد تصنيعها .2) لا يمكن إصلاحها إذا تعطلت .المدخل إلى عالم الحاسب : إن الحاسوب أو الحاسب أو الحاسب الآلي أو الكمبيوتر هي أسماء لآلة واحدة وهي جميعاً تقابل المصطلح الأجنبي ( Computer ). * معنى كلمة الكمبيوتر:إن اسم الكمبيوتر ( Computer ) يعني باللغة العربية " الحاسب " وذلك لأن اسم الكمبيوتر مشتق من الفعل ( to Compute ) أي "يحسب". وهذه هي أول الوظائف التي اخترع الحاسب من أجلها وهي أداء الأعمال الحسابية والإحصائية المعقدة والمكررة. ويعتقد الكثيرون أن الكمبيوتر هو مجرد آلة لإجراء العمليات الحاسبية لا أكثر، و لكن الحاسب – في واقع الحال - جهاز قادر على إجراء العديد من العمليات الأخرى بالإضافة إلى العمليات الحاسبية مثل: مقارنة قيمتين ومعرفة هل هما متساويتان أم لا، ومقارنة قيمتين وتحديد أيتهما أكبر من الأخرى، ونسخ بيانات من مكان لأخر، واختيار قيمة من البيانات وفق شروط معينة. والكمبيوتر جهاز لا يعقل ولا يفكر ولا يستطيع أن يحل أي مشكلة بمفرده ولكن يمكن الاستفادة من مكوناته وسرعته حيث نقوم بتلقينه كيفية إجراء العمليات المختلفة .* تعريف الكمبيوتر:- يعرف الكمبيوتر على أنه آلة سريعة جداً لا تستطيع التفكير والتمييز .- هو جهاز إلكتروني يقوم باستقبال البيانات و معالجتها طبقاً لتعليمات محددة على شكل برنامج ثم استخراج المعلومات المطلوبة .- هو آلة كهربائية مكونة من مجموعة من الدوائر الإلكترونية يقوم بالعمليات الحسابية والمقارنة بعد تزويده بالتوجيهات والأوامر اللازمة .الفرق بين المعلومات والبيانات: * تعريف البيانات ( Data ) : هي العناصر التي نستخلص منها المعلومات بعد المعالجة ( ولا تكون مفيدة بمفردها ). * تعريف المعلومات ( Information ) : - هي عبارة عن عناصر البيانات التي تم معالجتها بواسطة الكمبيوتر ( وتكون مفيدة للمستخدم). - هي المعاني المدركة للإنسان ، وتمثل ظاهرياً بالبيانات والتي قد تكون نصاً أو صوتاً أو غير ذلك .مراحل معالجة البيانات: 1) إدخال البيانات ( Input Data ): هي عملية نقل البيانات والملفات والبرامج من المستخدم إلى داخل الكمبيوتر. 2) معالجة البيانات ( Processing ): هي إجراء عمليات المعالجة المختلفة على البيانات التي أدخلت وخزنت في الكمبيوتر مثل العمليات الحسابية مثل( + ، - ، * ، ÷ ) أو عمليات المقارنة بين القيم. 3 )استرجاع النتائج ( Output Information ): هي عرض النتائج التي توصل إليها الكمبيوتر على المستخدم إما على شاشة العرض أو على الآلة الطابعة أو غير ذلك .أقسام البيانات :تنقسم البيانات إلى قسمين :1 ) بيانات رقمية : وهي البيانات التي تأخذ قيماً محددة لا تخرج عنها ، ومثال ذلك حروف الهجاء .2 ) بيانات تمثيلية : وهي البيانات التي تأخذ قيماً عديدة غير محدودة ، نحو شدة الصوت أو درجة الحرارة .جهاز الحاسب كما أسلفنا جهاز إلكتروني ، لذا يستخدم الحاسب إشارات أو نبضات كهربائية ، وحيث أن الإشارة الكهربائية لها حالتين عادة ، وهي إما وجود الإشارة أو عدم وجودها أو أن تكون الإشارة موجبة مثل (+5) فولت أو سالبة مثل (-5) فولت . ولذا فإن تمثيل البيانات داخل الحاسب يكون باستخدام إحدى هاتين الحالتين. لذا تعد بيانات الحاسب بيانات رقمية ثنائية بمعنى أنها تمثل بقيمتين فقط يطلق على كل منها رقم ثنائي أو كلمة بت "Bit" . ويمثل الرقم حالة كهر بائية معينة للإشارة نحو كونها سالبة أو موجبة أو حالة وجود الإشارة أو عدمها . وعند التعبير عن هاتين الحالتين في الحاسب يستخدم رمزين هما (0 ، 1) حيث يمثل الصفر حالة عدم وجود الإشارة أو كونها سالبة ، بينما يمثل الرقم (1) حالة وجود الإشارة أو كونها موجبة . وعند إدخال معلومة للحاسب فإنه لا يدرك البيانات التي يتعامل بها الحاسب ، حيث يعتبر الرقم (0 ،1) الوحدة الأساسية لأي معلومة ، وباستخدام مجموعة من هذه الأرقام الثنائية "البتات" حيث يمثل الحرف (أ) بثمانية أرقام ثنائية ، مثلاً (11000110) ويمكن التعبير عن الرقم (9) بسلسة من أربعة أرقام ثنائية ، مثلاً (1001) وهكذا .وحدات قياس التخزين في الحاسب الآلي :1 ) البايت (BYTE) :يتكون البايت من سلسة من ثمانية أرقام ثنائية ، وعادة يمثل البايت الواحد حرفا هجائيا معيناً أو رقماً بين (0 ، 9) أوعلامة خاصة نحو علامة الاستفهام أو التعجب .2 ) الكيلوبايت (K.Byte) :يتكون الكيلوبايت من ألف وأربعة وعشرين بايت (1024 بايت ) ويشار له بالرمز "ك بايت " .3 ) الميجابايت (M.Byte) :يتكون من ألف وأربعة وعشرين كيلوبايت (1024 ك بايت )ويرمز له بالرمز "م بايت" .4 ) الجيجابايت (G.Byte) :يتكون من ألف وأربعة وعشرين ميجا بايت (1024 م بايت )ويمز له بالرمز "ج بايت" .استخدامات الحاسب الآلي :للحاسب استخدامات عديدة فالفرق بينه وبين الأجهزة الأخرى المنتشرة في كل مكان هو انه يفعل أكثر من أمر واحد في نفس الوقت ، أي انه يمكن استخدام الحاسب في أمور كثيرة جداً لا يستطيع الإنسان حصرها ، ليس كبقية الأجهزة مثل "التلفزيون" الذي لا تستطيع فعل شيء به سوى مشاهدة ما يعرضه . ومن بعض الأمور البسيطة التي يمكن للحاسب عملها هي :- القيام بعمليات حسابية للشركات والمؤسسات وحتى الدول مهما كان حجمها .- القيام بأعمال معقدة مثل الرسم الهندسي ثلاثي الأبعاد .- القيام بتصميم وطباعة الرسومات والحركات .- القيام بطباعة وتنسيق الرسائل والخطابات والمستندات .- الاستماع للموسيقى .-القيام بتصفح
يعتبر الحاسوب الحديث من أهم المنجزات العلمية التي توصل إليها العقل البشري في هذا العصر. وقد بدأ تطوره منذ عدة قرون واستمر إلى ان وصل إلى ما هو عليه الان من الانتشار الكبير والاستخدام الواسع في كل مجالات الحياة. وتم تقسيم تطور الحاسوب إلى ثلاثة أقسام: مراحل تطور الحاسوب: 1. المرحلة الأولى ( الاجهزة اليدوية ) 2. المرحلة الثانية ( ظهور الحاسبات الميكانيكية والكهروميكانيكية) 3. المرحلة الثالثة ( ظهور الحواسيب الالكترونية)[b]<font color=red>المرحلة الأولــــــــــى [/red][b]<font color=green>(ظهور الاجهزة اليدوية) هي المرحلة المبكرة والتي تمتد حتى منتصف القرن السابع عشر وتمتاز بتطوير أجهزة حساب يدوية وبالانتاج العلمي الذي توصل إليه العديد من العلماء في مجال العلوم الرياضية والفيزيائية. وتقسم إلى ثلاثة دوريات: *2000ق.م : طور الصينيون آلة تساعد في التعامل مع الأعداد تسمى المعداد ويعد وسيلة يدوية جيدة للعد والحساب. واستعمل من قبل المصريين واليونانيين والرومان. *825م: تأليف كتاب "الجبر والمقابلة" منقبل العالم أبو جعفر محمد بن موسى الخوارزمي وهوصاحب فكرة الطرق والخطوات المكتوبة لتنفيذ العمليات الحسابية للحصول على النتائج المطلوبة. *القرن الثاني عشر الميلادي: انتشر استحدام أنظمة العد الهندية والعربية, والتي امتازت بتأكيدها على قيمة كل رقم حسب موضعة (Position) داخل العدد. ويمتاز نظام العد العربي بوجود الصفر بعكس نظام العد الروماني لاتحتوي علىالصفر.[/green][b]<font color=red>المرحلة الثانية [/red][b]<font color=orange>(ظهور الحاسبات الميكانيكية والكهروميكانيكية)1642م: اختراع آلة ميكانيكية نصف آلية من قبل العالم الفرنسي بليز باسكال استعملها لجمع الاعداد وكانت تتكون من دواليب معدنية نقشت عللى محيط كل منها وعلى مسافات منتظمة الارقام العشرية. 1692م: قام العالم ليبيز بإجراء إضافات إلى آلة باسكال لتصبح قادرة على تنفيذ عملية الضرب ولكن دقة هذه الآله لم تكن كافية. 1806م: استطاع العالم الفرنسي جوزيف جاكوارد إدخال تحسين على فكرة استعمال آلات نسيج مبرمجة بوساطة شريط ورقي مثقب. 1832م: قام العالم الإنجليزي شالرز باباج بتصميم آلة حاسبة ميكانيكية (آلة الفرق) قادرة على إجراء العمليات الحسابية وبعض العمليات الآخرى (اللوغاريتمات, والنسب المثلثية لزوايا باستخدام فرق مربعات الاعداد). 1833م: بدأ شارلز باباج بتصميم آلة حاسبة جديدة هي الآلة التحليلية وامتازت بالدقة العالية حيث وصل طول الرقم المستعمل 50 خانة. ويعد باباج الاب الحقيقي للحاسوب الحديث فهو أول من أوجد فكرة البرنامج المخزون وقسم حاسبته إلى وحدات وظيفية تشبه فكرة التقسيم المستخدمة في الحواسيب الحديثة . 1854م:قام الرياضي الانجليزي جورج بوول بنشر كتابة "استقراء قوانين التفكير" الذي وضع فيه وفي أعماله اللاحقة أسس الجبر المنطقي الذي يعد لبنة هامة في تصميم العمليات المنطقية للحاسوب الحديث . 1887م: تمكن العالم الامريكي هيرمان هوليرث من صنع آلة لتثقيب البطاقات وآلة تبويب استعملت في إجراء إحصاء السكان في الولايات المتحدة. 1890م: تأسيس شركة لانتاج آلات التبويب حيث توسعت هذه الشركة واتحدت مع شركات أخرى وأدت الى ظهور (IBM). 1939م: بدأهوارد آيكن من جامعة هافارد بتصميم آلة حاسبة لحل مسائل عملية ورياضية. 1944م: تمكن آيكن وجريس هوبر بمساعدة من شركة IBM من إنتاج أول آلة حاسبة كهروميكانيكية سميت Mark-1 .[/orange][b]<font color=red>المرحـــــــلة الثالـــــثة [/red][b]<font color=limegreen>(ظهور الحواسيب الالكترونية) 1945م: قام فريق من المهندسين في جامعة بنسلفانيا بقيادة جون موشلي وإيكيرت بإنتاج حاسوبفي كلية مور للهندسة الكهربائية وسمي(ENIAC: Electronic Numerical Integrator And Calculation)الجهاز أول حاسوب إلكتروني. 1946م: إنتاج جهاز يسمى (EDVAC:Electronic Discrete Variable Automatic Computer) من قبل نفس الاشخاص بالاضافة إلى العالم جون فون نيومان الذي ركز جهوده على المنطق والبرمجة وتوصل إلى فكرة تخزين البرنامج و البيانات داخل ذاكرة الحاسوب على شكل أرقام في نظام العد الثنائي(Binary System). 194م: أنتاج جهاز يسمى (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) من قبل مجموعة من الباحثين في جامعة كمبردج, حيث استعملت فيه خطوط التأخير الزئبقية كذاكرة وكذلك مراجيح(Flip-Flops)مركبة من الصمامات الالكترونية المفرغة ويعتبر الجهاز أول حاسوب يعمل على أساس فكرة البرنامج المخزون داخل الذاكرة. 195م: إنتاج جهاز يسمى (Universal Automatic Computer) من قبل موشلي وايكيرت بعد التحاقهما بشركة (UNIVAC)وهو أول جهاز يتم إنتاجه وتسويقة على أساس تجاري.[/limegreen