الكمبيوتر هو جهاز يمكنه تخزين المعلومات التي نعالجها وإعادتها وقتما نريد. أجهزة الكمبيوتر اليوم قادرة على تتبع مجموعات معممة من العمليات تسمى البرامج. تمكن هذه البرامج أجهزة الكمبيوتر من أداء مجموعة متنوعة من المهام. يمكن الإشارة إلى الكمبيوتر الكامل الذي يحتوي على الأجهزة ونظام التشغيل (البرنامج الرئيسي) والمعدات الطرفية المطلوبة والمستخدمة للتشغيل "الكامل" على أنها نظام كمبيوتر. يمكن استخدام هذا المصطلح أيضًا لمجموعة من أجهزة الكمبيوتر المتصلة والعمل معًا ، لا سيما شبكة الكمبيوتر أو مجموعة أجهزة الكمبيوتر. أول كمبيوتر كهربائي هو ENIAC.
ظهرت أجهزة الكمبيوتر في العديد من الأشكال المختلفة عبر التاريخ. كانت أجهزة الكمبيوتر الأولى في منتصف القرن العشرين بحجم غرفة كبيرة وتستهلك طاقة أكبر بمئات المرات من أجهزة الكمبيوتر الحالية. بحلول بداية القرن الحادي والعشرين ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر أن تناسب ساعة اليد وتعمل ببطارية صغيرة. السبب الرئيسي الذي يجعل من الممكن تصنيعها صغيرة جدًا هو أنه في عام 20 ، يمكن تصنيع الدوائر التي يمكن تعبئتها في مساحات صغيرة جدًا من أشباه الموصلات. اكتسبت أجهزة الكمبيوتر التي نستخدمها اليوم زخمًا بعد Intel 21 ، أول عنوان معالج للكمبيوتر. لقد اعترف مجتمعنا بالكمبيوتر الشخصي وما يماثله المحمول ، الكمبيوتر المحمول ، كرموز لعصر المعلومات وعرفها بمفهوم الكمبيوتر. يتم استخدامها على نطاق واسع اليوم. مبدأ العمل الأساسي للكمبيوتر هو نظام الأرقام الثنائية ، أي الترميزات التي تتكون من 1969 و 4004 فقط.
تعد القدرة على حفظ البرنامج المطلوب وتشغيله في أي وقت الميزة الرئيسية التي تجعل أجهزة الكمبيوتر متعددة الاستخدامات وتميزها عن الآلات الحاسبة. أطروحة تشيرش تورينج هي تعبير رياضي عن هذا التنوع وتؤكد أن أي كمبيوتر يمكنه أداء مهام جهاز آخر. لذا مهما كانت درجة تعقيدها ، من أجهزة كمبيوتر الجيب إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، فيمكنهم جميعًا أداء نفس المهام بدون ذاكرة وحدود زمنية.
تاريخ الكمبيوتر
العديد من الأجهزة المعروفة باسم "أجهزة الكمبيوتر" في الماضي لا تستحق هذا التعريف بمعايير اليوم. في البداية، كانت كلمة الكمبيوتر اسمًا يطلق على الأشياء التي تسهل عملية الحساب. تتضمن أمثلة أجهزة الكمبيوتر من هذه الفترة الأولى حبة الأرقام (العداد) وآلة أنتيكيثيرا (150 قبل الميلاد - 100 قبل الميلاد). وبعد قرون، وفي ضوء الاكتشافات العلمية الجديدة في نهاية العصور الوسطى، كان أول جهاز من سلسلة أجهزة الحساب الميكانيكية التي طورها المهندسون الأوروبيون ينتمي إلى فيلهلم شيكارد (1623).
ومع ذلك ، لا يتوافق أي من هذه الأجهزة مع التعريف الحالي للكمبيوتر ، حيث إنها ليست قادرة على البرامج (أو قابلة للتثبيت). تعتبر البطاقات المثقوبة التي أنتجها جوزيف ماري جاكارد في عام 1801 من أجل أتمتة العملية على نول النسيج واحدة من أولى آثار البرمجيات (التثبيت) في عملية تطوير أجهزة الكمبيوتر ، وإن كانت محدودة. بفضل هذه البطاقات التي قدمها المستخدم ، يمكن أن يكيّف نول النسيج عمليته مع الرسم الموصوف بالثقوب الموجودة على البطاقة.
في عام 1837 ، تصور تشارلز باباج وصمم أول كمبيوتر ميكانيكي قابل للبرمجة بالكامل ، والذي أطلق عليه اسم المحرك التحليلي (المحرك التحليلي). إلا أنه لم يستطع تطوير هذه الآلة لأسباب مالية وعدم قدرته على إتمام عمله عليها.
كان أول استخدام واسع النطاق للبطاقات المثقوبة هو الآلة الحاسبة التي صممها هيرمان هوليريث في عام 1890 لاستخدامها في المعاملات المحاسبية. كان العمل الذي كان هوليريث تابعًا له في ذلك الوقت هو شركة IBM ، والتي تحولت إلى عملاق كمبيوتر عالمي في السنوات التالية. بحلول نهاية القرن التاسع عشر ، بدأت التطبيقات (التقنيات) في الظهور والتي من شأنها أن تساهم بشكل كبير في تطوير أجهزة ونظريات الحوسبة في السنوات القادمة: البطاقات المثقبة ، والجبر المنطقي ، وأنابيب الفضاء ، وأجهزة الطباعة عن بعد.
في النصف الأول من القرن العشرين ، تم تلبية العديد من المتطلبات العلمية بأجهزة الكمبيوتر التناظرية المعقدة بشكل متزايد. ومع ذلك ، كانوا لا يزالون بعيدين عن مستوى عصمة أجهزة الكمبيوتر اليوم.
استمر تحسين تطبيقات الحوسبة طوال ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين ، ولم يحدث ظهور الكمبيوتر الإلكتروني الرقمي إلا بعد اختراع الدوائر الإلكترونية (1930). تشمل الأعمال المهمة لهذه الفترة ما يلي:
- كونراد تسوسه "آلات Z". Z3 (1941) هي أول آلة يمكن أن تعمل على أساس الأرقام الثنائية وتعمل بأرقام حقيقية. في عام 1998 ، أثبت Z3 أنه متوافق مع Turing وبالتالي حصل على لقب أول كمبيوتر.
- اعتمد كمبيوتر Atanasoff-Berry (1941) على أنابيب المباعدة وكان له قاعدة أرقام ثنائية بالإضافة إلى جهاز ذاكرة قائم على المكثف.
- أظهر كمبيوتر Colossus الإنجليزي الصنع (1944) أن استخدام آلاف الأنابيب ، على الرغم من البرامج الثابتة المحدودة (قابلية التثبيت) ، يمكن أن تسفر عن نتيجة موثوقة بدرجة كافية. II. تم استخدامه في الحرب العالمية الثانية لتحليل الاتصالات السرية للقوات المسلحة الألمانية.
- Harvard Mark I (1944) ، جهاز كمبيوتر بإمكانية تكوين محدودة.
- تم تطوير ENIAC (1946) من قبل الجيش الأمريكي ، وهو يعتمد على قاعدة الكسور العشرية وهو أول كمبيوتر إلكتروني للأغراض العامة.
تحديد الجوانب السلبية لـ ENIAC ، عمل المطورون على حل أكثر مرونة وأناقة واقترحوا ما يُعرف الآن باسم بنية البرامج المخفية ، أو المعروفة أكثر باسم بنية فون نيومان. بعد ذكر هذا التصميم لأول مرة في منشور بقلم John von Neumann (1945) ، تم الانتهاء من أول أجهزة الكمبيوتر التي تم تطويرها بناءً على هذه الهندسة المعمارية في المملكة المتحدة (SSEM). تم تسمية ENIAC ، التي حصلت على نفس الهندسة المعمارية بعد عام ، EDVAC.
نظرًا لأن جميع أجهزة الكمبيوتر اليوم تقريبًا متوافقة مع هذه البنية، فإنها تستخدم أيضًا كتعريف لكلمة الكمبيوتر. لذلك، على الرغم من أن أجهزة الماضي لا تعتبر أجهزة كمبيوتر وفقًا لهذا التعريف، إلا أنها لا تزال يشار إليها على هذا النحو في السياق التاريخي. على الرغم من أن تنفيذ الكمبيوتر قد خضع لتغييرات جذرية منذ الأربعينيات، إلا أن الأغلبية ظلت وفية لهندسة فون نيومان.
بعد استخدام أجهزة الكمبيوتر القائمة على الأنابيب الفضائية طوال الخمسينيات من القرن الماضي ، أصبحت أجهزة الكمبيوتر القائمة على الترانزستور الأسرع والأرخص شيوعًا في الستينيات. نتيجة لهذه العوامل ، تم وضع أجهزة الكمبيوتر في الإنتاج الضخم على مستوى غير مسبوق. بحلول سبعينيات القرن الماضي ، كان هناك مرة أخرى زيادة هائلة في الأداء والموثوقية ، فضلاً عن خفض التكلفة ، وذلك بفضل تنفيذ الدوائر المتكاملة وتطوير المعالجات الدقيقة مثل Intel 1950. في الثمانينيات ، بدأت أجهزة الكمبيوتر تأخذ مكانها في معدات التحكم في العديد من الأجهزة الآلية في الحياة اليومية مثل الغسالات. في نفس الفترة ، اكتسبت أجهزة الكمبيوتر الشخصية شعبية. أخيرًا ، مع تطور الإنترنت في التسعينيات ، أصبحت أجهزة الكمبيوتر أجهزة روتينية مثل أجهزة التلفزيون والهواتف.
وفقًا لمعمارية فون نيومان ، تتكون أجهزة الكمبيوتر من أربعة مكونات رئيسية ، وللكمبيوتر منطق حسابي.
ذاكرة
يمكن اعتبار ذاكرة الكمبيوتر على أنها مجموعة من الخلايا التي تحتوي على أرقام. يمكن كتابتها في كل خلية ويمكن قراءة محتوياتها. كل خلية لها عنوان فريد. سيكون أحد الأوامر ، على سبيل المثال ، إضافة محتويات الخلية رقم 34 برقم الخلية 5.689 ووضعها في الخلية 78. يمكن أن تكون الأرقام التي تحتوي عليها أي شيء أو رقم أو أمر أو عنوان أو حرف وما إلى ذلك. فقط البرنامج الذي يستخدمه هو الذي يحدد طبيعة محتواه. تستخدم غالبية أجهزة الكمبيوتر اليوم أرقامًا ثنائية لحفظ البيانات ، ويمكن أن تحتوي كل خلية على 8 بت (أي بايت واحد).
لذلك يمكن أن يمثل البايت 255 رقمًا مختلفًا ، ولكن يمكن أن يكون فقط من 0 إلى 255 أو من -128 إلى +127. عند استخدام وحدات بايت متعددة مرتبة جنبًا إلى جنب (عادة 2 أو 4 أو 8) ، فمن الممكن تسجيل أعداد أكبر بكثير. تحتوي ذاكرة أجهزة الكمبيوتر الحديثة على مليارات البايت.
تحتوي أجهزة الكمبيوتر على ثلاثة أنواع من الذاكرة. السجلات في المعالج سريعة للغاية ولكنها ذات سعة محدودة للغاية. يتم استخدامها لتلبية حاجة المعالج للوصول إلى الذاكرة الرئيسية الأبطأ بكثير. تنقسم الذاكرة الرئيسية إلى ذاكرة الوصول العشوائي (ذاكرة الوصول العشوائي أو ذاكرة الوصول العشوائي ، ذاكرة الوصول العشوائي) وذاكرة القراءة فقط (ذاكرة التخزين المؤقت أو ذاكرة القراءة فقط). يمكن كتابتها على ذاكرة الوصول العشوائي في أي وقت ، ويتم الاحتفاظ بمحتواها فقط طالما يتم الحفاظ على الطاقة. يحتوي على معلومات يمكن قراءتها وتحميلها مسبقًا في ذاكرة القراءة فقط. يحافظ على هذا المحتوى بغض النظر عن قوته. على سبيل المثال ، بينما توجد أي بيانات أو أمر في ذاكرة الوصول العشوائي ، فإنه يوجد في BIOS ROM ، الذي ينظم أجهزة الكمبيوتر.
النوع الفرعي الأخير من الذاكرة هو ذاكرة التخزين المؤقت. إنه موجود في المعالج وهو أسرع من الذاكرة الرئيسية ، فضلاً عن امتلاكه سعة أكبر من المسجلات.
الإدخال / الإخراج هو الأداة التي يستخدمها الكمبيوتر لتبادل البيانات من العالم الخارجي. تشتمل وحدات الإدخال الشائعة الاستخدام على لوحة المفاتيح والماوس ، وللإخراج ، الشاشة (أو العارض ، والشاشة) ، ومكبر الصوت ، والطابعة. من ناحية أخرى ، تتولى الأقراص الثابتة والبصرية كلا المهمتين.
شبكات الكمبيوتر
تم استخدام أجهزة الكمبيوتر منذ الخمسينيات من القرن الماضي لتنسيق المعلومات عبر بيئات متعددة. كان نظام (SAGE) للجيش الأمريكي أول مثال شامل لهذه الأنظمة وكان رائدًا في العديد من الأنظمة التجارية ذات الأغراض الخاصة مثل (Sabre). في السبعينيات ، قام المهندسون الأمريكيون بتوصيل أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض (ARPANET) في إطار مشروع تم تنفيذه داخل الجيش ، ووضعوا أسس ما يعرف الآن باسم شبكة الكمبيوتر. بمرور الوقت ، لم تقتصر شبكة الكمبيوتر هذه على الوحدات العسكرية والأكاديمية ، بل توسعت وتم إنشاء ملايين أجهزة الكمبيوتر داخل Bilgisunar (الإنترنت أو الشبكة العامة). بحلول التسعينيات ، أصبحت شبكات الكمبيوتر منتشرة على نطاق واسع ، مع بروتوكولات تسمى الشبكة العالمية (شبكة الويب العالمية ، WWW) التي تم تطويرها في مركز أبحاث CERN في سويسرا ، وتطبيقات مثل البريد الإلكتروني ، وحلول الأجهزة غير المكلفة مثل الإيثرنت.
خردوات
يشمل مفهوم الأجهزة جميع المكونات اللمسية للكمبيوتر.
| الوحدات الطرفية (مدخل / مخرج) | المقدمة | الماوس ولوحة المفاتيح وعصا التحكم والمستعرض |
| خروج | شاشة ، طابعة ، مكبر صوت | |
| كلاهما | القرص المرن ، القرص الصلب ، القرص الضوئي | |
| وحدات الوصلات | مدى قصير | RS-232 ، SCSI ، PCI ، USB |
| بعيدة المدى (شبكات الكمبيوتر) | إيثرنت ، ATM ، FDDI |
وحدات الإدخال / الإخراج
يتيح الإدخال / الإخراج الاتصال بين الوحدات الوظيفية المختلفة (الأنظمة الفرعية) لنظام معالجة البيانات أو إرسال إشارات المعلومات مباشرةً إلى هذه الواجهات.
المدخلات هي إشارات مستلمة من وحدات مختلفة. النواتج هي الإشارات المرسلة إلى هذه الوحدات. يتم استخدام أجهزة الإدخال / الإخراج بواسطة مستخدم (أو أنظمة أخرى) للاتصال بالكمبيوتر. على سبيل المثال ، تعد لوحة المفاتيح والماوس من أجهزة إدخال الكمبيوتر. الشاشة ومكبر الصوت والطابعة هي أجهزة إخراج الكمبيوتر. تستخدم الأجهزة المختلفة إشارات الإدخال والإخراج للاتصال بالكمبيوتر. قد تكون بطاقات المودم والاتصال أمثلة.
تأخذ لوحة المفاتيح والماوس الحركات الجسدية للمستخدمين كمدخلات وترفع هذه الحركات الجسدية إلى مستوى يمكن لأجهزة الكمبيوتر فهمه. تأخذ وحدات الإخراج (مثل الطابعة والسماعة والشاشة) إشارات الإخراج التي ينتجها الكمبيوتر كإشارة إدخال وتحويل هذه الإشارات إلى مخرجات يمكن للمستخدمين رؤيتها وقراءتها.
في هندسة الكمبيوتر ، تشكل وحدة المعالجة المركزية (CPU) والذاكرة الرئيسية قلب الكمبيوتر. لأن الذاكرة يمكنها قراءة البيانات مباشرة في وحدة المعالجة المركزية وكتابة البيانات مباشرة إلى وحدة المعالجة المركزية مع التعليمات الخاصة بها. على سبيل المثال ، يأخذ محرك الأقراص المرنة في الاعتبار إشارات الإدخال / الإخراج. يساعد توفير وحدة المعالجة المركزية لطرق الإدخال / الإخراج على إكمال برامج تشغيل الأجهزة في برمجة الكمبيوتر منخفضة المستوى.
تسمح أنظمة التشغيل عالية المستوى والبرمجة عالية المستوى بالعمل من خلال التمييز بين مفاهيم الإدخال / الإخراج المثالية والعناصر الأساسية. على سبيل المثال ، تحتوي لغة البرمجة C على وظائف لتنظيم I / Os للبرنامج. تسمح هذه الوظائف بقراءة البيانات من الملفات والبيانات المكتوبة في هذه الملفات.
البرمجيات
يصف مفهوم البرنامج جميع المكونات غير المادية في الكمبيوتر: البرامج والبروتوكولات والبيانات كلها برامج.
| نظام التشغيل | يونكس / بي إس دي | UNIX V و AIX و HP-UX و Solaris (SunOS) و FreeBSD و NetBSD و IRIX |
| جنو / لينكس | توزيعات لينكس | |
| مايكروسوفت ويندوز | Windows 3.0 و Windows 3.1 و Windows 95 و Windows 98 و Windows NT و Windows CE و Windows XP و Windows Vista و Windows 7 و Windows 8 و Windows 8.1 Windows 10 | |
| DOS | DOS / 360 و QDOS و DRDOS و PC-DOS و MS-DOS و FreeDOS | |
| نظام التشغيل Mac OS | نظام التشغيل Mac OS X | |
| أنظمة تشغيل مضمنة وفي الوقت الحقيقي | أنظمة التشغيل المضمنة | |
| المكتبات | الوسائط المتعددة | برنامج DirectX و OpenGL و OpenAL |
| مكتبة البرمجيات | مكتبة ج | |
| البيانات | حكم الاتصال | TCP / IP ، Kermit ، FTP ، HTTP ، SMTP ، NNTP |
| تنسيقات المستندات | HTML ، XML ، JPEG ، MPEG ، PNG | |
| واجهة المستخدم | واجهة المستخدم الرسومية (WIMP) | مايكروسوفت ويندوز ، جنوم ، كيدي ، كيو إن إكس فوتون ، سي دي إي ، جيم |
| واجهة المستخدم النصية | سطر الأوامر ، شل | |
| Diğer | ||
| تطبيق | مكتب | معالج النصوص ، النشر المكتبي ، برامج العروض التقديمية ، نظام إدارة قواعد البيانات ، جداول البيانات ، برامج المحاسبة |
| الوصول إلى الكمبيوتر | الماسح الضوئي ، عميل البريد الإلكتروني ، خادم الويب العالمي ، برنامج المراسلة الفورية | |
| تصميم | التصميم بمساعدة الكمبيوتر ، الإنتاج بمساعدة الكمبيوتر | |
| الرسوم البيانية | محرر الرسومات الخلوية ، محرر الرسومات الاتجاهية ، مصمم النماذج ثلاثية الأبعاد ، محرر الرسوم المتحركة ، رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد ، تحرير الفيديو ، معالجة الصور | |
| صوت رقمي | محرر الصوت الرقمي ، مشغل الصوت | |
| هندسة البرمجيات | مترجم ، مترجم ، مترجم فوري ، مصحح أخطاء ، محرر نصوص ، بيئة تطوير متكاملة ، مراجعة الأداء ، التحكم في التغيير ، إدارة تكوين البرامج | |
| ألعاب | إستراتيجية ، مغامرة ، ألغاز ، محاكاة ، لعب أدوار ، خيال تفاعلي | |
| Ek | + الاصطناعي ، برنامج مكافحة الفيروسات ، مدير المستندات |
كن أول من يعلق