الحاسوب ( Computer )
☰ جدول المحتويات
 |
الحواسيب تأتي في سلسلة واسعة من الأحجامربما يملأ نظام حاسوب كبير حجرة كبيرة. |
وقد غــيرت الحواسيب الطريقة التي يؤدي بها الناس أعمالهم، حيث تضطلع بمهام عدة في مجال الأعمال التجارية، والتعليم، والصناعة، والمواصلات، والمجالات الأخــرى. وتقـوم الآن بأداء العديد من الأعمال الكتابية المضنـية في المكاتب التي كان يقــوم بها عــادة عدد كبير من الموظفــين المكـتبيين. وتـــزود العلماء والباحــثين بفهم أوضح للطبيعة، وتعطي الأشخاص الذين يتعاملون مع الكلمة طريقة فعالة لإعداد الوثائق، وتمكن المصممين والفنانين من رؤية أشياء لم تكن لترى من قبل.
تقدم الحواسيب معلومات جديدة بسرعة ودقة أدت إلى تغيير نظرة الناس إلى العالم. كما يستطيع الناس الاتصال بقواعد البيانات الإلكترونية عن بعد. لذا يعتبر الحاسوب من أكثر الآلات أهمية وإثارة للانتباه من بين الآلات التي تم اختراعها.
 |
الحاسوب المتفوق يمكن أن يحل مسائل رقمية معقدة بسرعة مدهشة. |
تتكون جميع الحواسيب الرقمية من جزءين أساسيين، الذاكرة والمعالج. تستقبل الذاكرة البيانات وتحتفظ بها لحين الحاجة إليها. وتتكون الذاكرة من مجموعة كبيرة من المفاتيح. ويقوم المعالج بتغيير البيانات، إلى معلومات مفيدة، بتحويل الأرقام إلى أرقام أخرى، حيث يقرأ الأرقام من الذاكرة، ثم يعالجها معالجات رياضية أساسية ؛ كالجمع أو الطرح، ويضع الجواب في الذاكرة. ويكرر المعالج هذا العمل مرة بعد أخرى حتى يتم الحصول على النتيجة المطلوبة. وتعمل كل من الذاكرة والمعالج إلكترونيًا، بمعنى أنهما يعملان، عن طريق إرسال الإشارات الكهربائية خلال الأسلاك.
 |
الحواسيب تتيح للمهندسينالتنبؤ بكيفية عمل الآلة. هذه الصورة توضح وصف الحاسـوب لسـيارة يتم اخـتبارها لمقاومة الرياح. |
ويستطيع الناس التفكير في المعضلات وإيجاد طريقة لحلها، لكن لاتستطيع الحواسيب التفكير. فلابد أن يعطي الشخص أوامر مبسطة ومحدَّدة للحاسوب لتوضيح المطلوب عمله في البيانات التي يستقبلها. وتعرف قائمة الأوامر التي يتلقاها الحاسوب باسم البرنامج.
استخدم الناس النبائط الحاسبة منذ وقت طويل، وتمت صناعة أول حاسوب رقمي إلكتروني عام 1946م، وكان يملأ غرفة كبيرة. ومنذ ذلك التاريخ أتاحت التطورات المتلاحقة في مجال تقنية الحواسيب، تطوير حواسيب أصغر حجماً، وأكثر قوة، وأقل تكلفة.
وإضافة إلى الحواسيب الرقمية، يوجد كذلك نوعان آخران من الحواسيب العامة: الحواسيب القياسية والحواسيب الهجينة. وتتعامل الحواسيب القياسية مباشرة مع قيمة مادية محسوسة، كالوزن والسرعة، بدلا عن الأرقام التي تمثل هذه القيمة. ويقوم هذا النوع من الحواسيب بحل المعضلات عن طريق قياس قيمة ما، مثل درجة الحرارة والتعبير عنها بقيمة أخرى، مثل طول عمود رفيع من سائل في جهاز مقياس الحرارة (ترمومتر). تجمع الحواسيب الهجينة بين خصائص الحواسيب الرقمية والقياسية. وتحتوي على العديد من الأجزاء، كتلك الموجودة بالحواسيب القياسية، ولكنها مثل الحواسيب الرقمية، تعالج البيانات عن طريق معالجة الأرقام. وهذه المقالة تركز على الحواسيب الرقمية. لمزيد من المعلومات عن الحواسيب القياسية، ★ تَصَفح: الحاسوب القياسي.
أهمية الحاسوب
تكتسب الحواسيب أهمية قصوى من عدة طرق. فهي تبسط، لدرجة كبيرة، الكثير من الأعمال الصعبة أو التي تأخذ وقتاً طويلاً لإنجازها. وتتيح للأعمال التجارية، والإدارات الحكومية، والأفراد، والمعاهد، وسيلة ذات كفاءة عالية لإدارة كم هائل من المعلومات. كما تساعد الحواسيب الناس في فهم الأشياء بطريقة أفضل ؛ وذلك بتمكينهم من عمل النماذج واختبار النظريات.
وتكمن قيمة الحواسيب في مقدرتها على القيام بأعمال أســاسية معينة، بســـرعة هائلة ودقــة متناهية. وتشمل هذه المهام: 1- حل المســائل الرقمية 2- تخزين واسترجاع المعلومات 3- إنشاء الوثائق والصور وعرضها.
 |
محاكاة الحاسوب توضح الصور الثلاث الأولى أعلاه أوصافًا مستنتجة لمقدمة القنبلة المخروطية عند اصطدامها بمسطح حديدي. الصورة الرابعة ـ هي مقدمة القنبلة المخروطية بعد الاختبار - تكشف الدقة الكبيرة المحاكاة الحاسوب. |
حل المسائل الرقمية:
من أهم وأصعب المهام التي تقوم بها الحواسيب حل المسائل الرياضية المعقدة التي تشتمل على الأرقام. وتستطيع الحواسيب حل هذه المسائل بسرعة هائلة. وفي أحوال كثيرة يوضِّح الحل كيف تعمل أشياء معينة أو تتصرف أو تحدُث.في الهندسة والعلوم. يُعبَّر عن كيفية عمل شيء معين في الغالب، في شكل معادلة. والمعادلة جملة رياضية تتكون من جزءين متساويين. يستخدم المهندسون والعلماء هذه المعادلات أو مجموعات منها، لتوضيح علاقة الأشياء بعضها ببعض. ويستخدمون الحلول لهذه المعادلات لتوقُّع ما يمكن أن يحدث في حالة تغيير بعض العناصر المكونة لوضع أو لتجربة ما. ويعتمد المهندسون والعلماء على هذه الحواسيب في حل المجموعات المعقدة من المعادلات التي يستخدمونها في حساب توقعاتهم.
ويستطيع المهندس على سبيل المثال، بمساعدة الحاسوب، توقع مستوى جودة طيران طائرة ؛ حيث تُعبِّر مجموعة كبيرة معقدة من المعادلات عن العلاقات بين أجزاء الطائرة المختلفة، وما يحدث عند طيرانها. يُدخِل المهندس أرقاماً تعبِّر عن حجم ووزن أجزاء معينة من الطائرة ؛ وعندئذ يقوم الحاسوب بإيجاد الحل لمعادلات هذه الطائرة ؛ وبناء على حلول المعادلات يستطيع المهندس توقع مدى إجادة الطائرة للطيران. وربما يقرر المهندس عند ذلك، تعديل حجم ووزن أحد أجزاء الطائرة، لتعديل الطريقة التي تطير بها. وبذلك يساعد الحاسوب المهندس في محاكاة أو تقليد الأحوال المختلفة.
تساعد الحواسيب الناس في تطوير واختبار النظريات العلمية. والنظرية هي تفسير مقترح لماهية شيء ما وكيفية حدوثه. والنظريات، كالعلاقات المعروفة، تُعبِّر عنها المعادلات في أغلب الأحيان. وتكون بعض هذه المعادلات معقدة لدرجة كبيرة، أو تحتاج لوقت طويل جداً لحلها بحيث يستحيل تطوير نظرية بخصوصها، بدون مساعدة الحواسيب. وتُفيد الحواسيب، على وجه الخصوص، في تطوير وتقويم النظريات التي تخص أشياء تصعب ملاحظتها وقياسها. فعلى سبيل المثال، يستخدم الفلكي مقدرة الحاسوب في حل المعضلات من أجل تطوير نظريات عن كيفية تكوين المجرَّات، فيقترح مجموعة من المعادلات تخص مجموعة من النجوم، ويقوم الحاسوب بإجراء الحسابات المطلوبة لحل هذه المعادلات. وعندئذ يستطيع الفلكي استخدام حلول هذه المعادلات لتوقع شكل المجرة التي يجب أن تكونها النجوم إذا كانت نظريته صحيحة. ولاختبار نظريته، يقوم الفلكي بمراقبة مجرَّة حقيقية ليرى إن كان لها الشكل المتوقع. فإذا كان شكل المجرة يماثل الشكل المتوقع نظرياً، كان الفلكي أكثر يقيناً بصدق نظريته. أما إذا كان شكل المجرة الحقيقية لايماثل الشكل المتوقع نظرياً فتكون النظرية خاطئة. وهنا يجب تعديل المعادلات وإجراء حسابات جديدة.
في الاقتصاد والتمويل. تقوم الحواسيب بحل المعادلات للقيام بتوقعات مالية. وكثير من المعادلات التي يستخدمها الاقتصاديون ورجال المال للقيام بتوقعات بعيدة المدى تكون معقدة للغاية. ولكن بعضًا من برامج الحاسوب المستخدمة بكثرة لهذا الغرض تعتمد على معادلات بسيطة لحد ما. وتساعد هذه البرامج الأشخاص والأعمال التجارية لمعرفة الضرائب المستحقة وعمل الميزانيات وحساب قيمة استثماراتهم.
 |
المصارف تعتمد على الحواسيب لتنفيذ العمليات المصرفية ولمتابعة الأسعار في أسواق الأوراق المالية والسندات والعملات. |
تخزين واسترجاع المعلومات:
يستخدم الناس الحواســيب لتخـــزين كــم هائل لايصدق من المعلومات. يطلــق أحـياناً مصطلح قاعــدة بيـانات عــلى المعـلومات المخزنة في الحاسوب. ويمكن أن تكون قواعد البيانات ضخمة للغاية، كأن تشتمل قاعدة البيانات الواحدة على كل بيانات تعداد سكاني لقطر بكامله. ويستطيع الحاسـوب البحـث عن معلومة معينة في قاعدة بيانات ضخمة بسرعة فائقة للحصول على المعلومة. وإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل المعلومة بسهولة وسرعة ـ غالبًا في أقل من ثانية واحدة.إن الكفاءة التي تتسم بها الحواسيب في تخزين واسترجاع المعلومات تجعلها ذات فائدة كبيرة للعديد من المهن. على سبيل المثال، يستخدم العلماء الحواسيب، للتخزين والاسترجاع السريع لنتائج تجاربهم، وتستخدم المكتبات فهارس الحاسوب لتخزين المعلومات عن مقتنياتها، وتُوظِّف المستشفيات الحواسيب لمتابعة سجلات المرضى، كما تُخزِّن الحكومات نتائج الانتخابات والتعداد السكاني على الحواسيب.
 |
برامج التصميم بمساعدة الحاسوب لها أهمية في مجالات عديدة. يستخدم المهندس الحاسوب في التصميمات |
إنشاء الوثائق والصور وعرضها:
 |
يساعد الحاسوب علماء الأرصاد الجوية في التنبؤ بأحوال الطقس بحل المعادلات التي تصف التغيرات المناخية. |
وتسهِّل برامج معالجة النصوص تعديل النص المدخل على الحاسوب، فيمكنك أن تقوم بتصحيح أخطاء النسخ بسرعة، إضافة إلى تصحيح الأخطاء الإملائية. كما يمكن إضافة، أو حذف، أو إعادة ترتيب كلمات أو جمل أو أجزاء بكاملها من الوثيقة. وبالإمكان طبع الوثيقة على الورق في أي وقت بعد توصيل جهاز الحاسوب بالطابعة. ويُعدُّ رجال الأعمال، والصحفيون، والمحامون والعلماء والسكرتيرون، والطلاب، ضمن أولئك المستفيدين من برامج معالجة النصوص.
 |
الحاسوب يستخدم بيانات الأشعة السينية لعمل صور ثلاثية الأبعاد لأجزاء من الجسم ؛ كالعمود الفقري للإنسان، أعلاه. تساعد هذه الصور الأطباء في معرفة العلل دون إجراء الجراحة. |
رسوم الحاسوب ـ استخدام الحاسوب للرسم ـ يمثل إحدى التطبيقات الأخاذة سريعة الانتشار. فبإمكان الحاسوب عمل صــور تبــدو وكأنها صــور ضوئية. وفي البــداية يقــوم الحاسوب بحل معادلات تتوقع الشكل المطلوب. ومن ثم يُستخدم هذا التوقع لعرض الصورة على النهاية الطرفية أو طباعتها على الورق.
تكتسب برامج التصميم بمساعدة الحاسوب أهمية في عدة مجالات ؛ خاصة مجالي الهندسة والمعمار. تنشئ برامج التصميم بمساعدة الحاسوب صورة أو رسمًا تخطيطيًا للموضوع الجديد، ومن ثم تقوم بحل المعادلات التي تـتوقع كيفية عمل هذا الموضوع. ويستخدم المهندسون والمعماريون برامج التصميم بمساعدة الحاسوب لتصميم الطائرات، والجسور، والمباني، والسيارات، والآلات الإلكترونية، والعديد من الآلات والهياكل الأخرى.
 |
ألعاب الحاسوب تُسلِّي الكبار والأطفالتعرض كثير من هذه الألعاب صورًا متحركة مفصَّلة على الشاشة. |
كما تُستخدم الحواسيب لإنتاج ألعاب الفيديو. وتقوم شاشات النهايات الطرفية أو التلفاز بعرض الألعاب والصور المتحركة. ويستعمل اللاعب لوحة المفاتيح أو جهازا آخر كالفأرة أو عصا التحكم في هذه الألعاب.
 |
المدارس تستخدم الحواسيب |
ولاتعطي الصور المعروضة كل التفاصيل التي نراها في الواقع الفعلي. بالإضافة إلى ذلك هنالك فترة تأخير ينتج عنها عدم تطابق حركة اليد مع التغييرات المصاحبة لها في الصورة المعروضة. ولكن على الرغم من ذلك، فإن لتقنية الواقع الافتراضي العديد من التطبيقات. وتتراوح هذه التطبيقات بين مجموعات الألعاب البسيطة، والأجهزة المتطورة المستخدمة في التحكم في الروبوتات.
| مصطلحات الحاسوب | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
استخدامات أخرى:
تحتاج العديد من الآلات المعقدة لضبطها من وقت لآخر لكي تعمل بكفاءة. ويمكن تركيب حواسيب صغيرة، داخل هذه الآلات، وبرمجتها لتقوم بعملية الضبط هذه. وفي السيارات الحديثة، تتحكم هذه الحواسيب المدمجة في أوجه معينة من التشغيل، كخليط الوقود والهواء الداخل للمحرك. وفي هذه الأيام تحمل الطائرات التجارية والحربية الحواسيب على متنها للمساعدة في التحكم في مسار الطائرة. وتتحكم الحواسيب المدمجة أيضًا في الروبوت الصناعي كما تُستخدم لتوجيه نظم الأسلحة الحديثة، كالصواريخ ومدفعية الميدان، لأهدافها.ويمكن للحواسيب حل العديد من المشكلات المعقدة التي لاتشتمل على معادلات رقمية ؛ فالأطباء، على سبيل المثال، يتحرون عن المرض، ويتخذون قرارهم عند التشخيص، ويصفون العلاج. وهم يحلون هذه المشكلات من خلال معرفتهم وخبرتهم، وليس عن طريق حل المعادلات. ويَستخدم حقل من حقول الحاسوب يسمى الذكاء الاصطناعي برامج تساعد في حل المشكلات، باستخدام المعرفة والخبرة الإنسانية. وتمكن نظم الذكاء الاصطناعي، التي يطلق عليها النظم الخبيرة، الحواسيب المبرمجة بكمية هائلة من البيانات، من التفكير في احتمالات عديدة ـ كالأمراض التي تدل عليها أعراض معينة ـ واتخاذ قرار أو تشخيص بناء على ذلك.
كما يمكن استخدام الحواسيب في إرسال المعلومات لمسافات طويلة، إذ في استطاعتها إرسال المعلومات فيما بينها باستخدام خطوط الهاتف. ونتيجة لهذه الخاصية تُزوِّد الحواسيب المصارف ودور الصحف والمؤسسات الأخرى بأحدث المعلومات حتى آخر دقيقة. وتتكون شبكة الحواسيب من عدة حاسبات في مواقع جغرافية مختلفة: حجرات، ومبان، ومدن، وأقطار مختلفة. وكل هذه المواقع متصلة بعضهـا ببعض. وتتيـح شـبكات الحواسيب الاتصال بين الناس باســتخدام البريد الإلكتروني، حــيث يتــم نســخ وثيقة في حاسوب و تُسلَّم إلى حاسوب آخر. يستغرق إرسال هذه الوثائق دقائق معدودة، حتى لو كانت مرسلة من مسافة بعيدة.
وتُستخدم الحواسيب كذلك في التعليم. تساعد البرامج المصممة للتعليم بمساعدة الحواسيب الطلاب في مختلف المستويات، من المستوى الابتدائي وحتى المستوى الجامعي. يجلس الطالب أمام نهاية طرفية متصلة بحاسوب، وتعرض شاشة النهاية الطرفية سؤالا على الطالب للإجابة عنه. وإذا كانت الإجابة غير صحيحة أو ناقصة، ربما يطلب الحاسوب من الطالب محاولة الإجابة مرة أخرى. وبعدئذ ربما يعطي الحاسوب الإجابة الصحيحة مع تفسير لها. ويستخدم أسلوب الأوامر بمساعدة الحاسوب أيضًا في برامج تعليم الكبار، وكجزء من برامج تدريب العاملين ببعض الشركات والمؤسسات.
المبادئ الأساسية للحاسوب
يتلقى الحاسوب أجزاءً من البيانات، ويقوم بتحويلها إلى معلومة أكثر فائدة، ومن ثم يطَّلع مشغِّل الحاسوب على كنْه هذه المعلومة. فالشخص الذي يود معرفة حاصل جمع أربعة أرقام، على سبيل المثال، يدخل هذه الأرقام في الحاسوب. وخلال جزء من الثانية، تتغير الإشارات التي ترمز إلى الأرقام إلى الإشارات التي ترمز إلى حاصل الجمع. بعدئذ يقوم الحاسوب بعرض حاصل الجمع على المستخدم
 |
 كيف يعمل الحاسوب؟ |
كيف يعمل الحاسوب:
يستخدم الناس أجهزة الإدخال لإدخال البيانات في الحواسيب. ومن أكثر أجهزة الإدخال شيوعًا النهاية الطرفية التي تشبه لوحة مفاتيح مدمجة مع شاشة تلفاز. تظهر البيانات التي تطبع بوساطة لوحة المفاتيح على الشاشة. وفي الوقت نفسه تذهب البيانات إلى الذاكرة. وتحتفظ الذاكرة كذلك بالبرنامج الذي هو مجموعة من الأوامر المتتابعة للحاسوب ليتبعها. ويتناول المعالج هذه البيانات على هدي تعليمات البرنامج.ُترسَل المعلومات المعالجة إلى جهاز إخراج يقوم بعرضها على المستخدم. وفي حالات كثيرة تكون النهاية الطرفية التي هي بمثابة جهاز الإدخال، هي نفسها جهاز الإخراج، حيث تعرض شاشته النتائج. وتمثل الطابعات نوعاً آخر مهماً من أجهزة الإخراج. وتُستخَدم أجهزة تخزين الملفات لحفظ المعلومات والبرامج لاستخدامها في المستقبل.
تدخل كل البيانات التي يتعامل معها الحاسوب، بما في ذلك الكلمات، في شكل أرقام. وتستخدم الحواسيب عادة أرقام نظام الترقيم الثنائي ★ تَصَفح: أنظمة الأعداد. وخلافًا لنظام الترقيم العشري، الذي يستخدم عشرة أرقام. ★ تَصَفح: أنظمة الأعداد. يستخدم نظام الترقيم الثنائي رقمين ثنائيين: (0 و 1). ويطلق على هذين الرقمين لفظ بت. وتمثل التوليفات المختلفة للأرقام الثنائية، الحروف والرموز والأعداد العشرية، وكل توليفة تسمى بايت، فالتمثيل الثنائي للحرف ، على سبيل المثال، هو (1000001)، في حين أن تمثيل الحرف هو (1011010)، وذلك استنادًا لأحد أنظمة الترميز القياسية. وكل رمز وحرف رقمي يمثل توليفة خاصة من الأصفار والآحاد.
وكل واحدة من آلاف الدوائر الإلكترونية الدقيقة بالحاسوب، تعمل بطريقة مماثلة لعمل المحوِّل الضوئي. عندما تكون الدائرة غير موصلة فهي تماثل الرقم الثنائي (0)، وعندما تكون موصلة تماثل الرقم الثنائي (1). والأرقام الثنائية، مثل الأرقام العشرية، يمكن جمعها، وطرحها، وضربها، وقسمتها. وعلى هذا، يمكن للحاسوب القيام بكل العمليات الحسابية الأساسي.
أجهزة الحاسوب وبرمجياته:
المعدات التي تكوِّن الحاسوب تسمى أجهزة. وهذه الأجهزة تشمل معدات الإدخال والإخراج، ومعدات تخزين الملفات التي تسمى كذلك الأجهزة الطرفية.تتكون برمجيات الحاسوب من برامج يستخدمها الحاسوب للقيام بمهمة ما. يطور الناس هذه البرامج أو يشترونها. وتتمتع الحواسيب بمقدرات واسعة ومتعددة بفضل وجود كم هائل من هذه البرامج.
أنواع الحواسيب
تختلف الحواسيب اختلافاً كبيراً حسب الحجم وسرعة الأداء والإمكانية. ويحدد حجم الحاسوب جزئياً أنواع وعدد الوظائف التي يمكن أن يؤديها. ولكن حتى الحاسوب من الحجم الصغير يستطيع القيام بمهام معقدة. فالحاسوب المكتبي الحديث، مثلاً، له من قوة المعالجة، مايفوق الحواسيب الضخمة من جيل الستينيات من القرن العشرين الميلادي، التي تملأ غرفاً بكاملها.
 |
المعالج الدقيق، هو شريحة يمكن أن تلج من خلال ثقب الإبرة. |
المعالج الصغير:
جهاز إلكتروني يتكون من آلاف الترانزستورات والدوائر الإلكترونية ذات العلاقة، على شريحة من مادة السليكون، ويؤدي دوراً بارزاً في كل الحواسيب الحديثة تقريباً. والمعالج الصغير الواحد له من قوة المعالجة مايعادل حاسوباً كبيراً، وتكلفته عموماً أقل بكثير من تكلفة الحاسوب الكبير. والحجم الصغير والقيمة الزهيدة للمعالجات الصغيرة جعلها مكوِّنات قيمة في أنظمة الحواسيب.ويمكن تصنيف الحواسيب الرقمية إلى مجموعات: 1- الحواسيب المدمجة 2- الحواسيب الشخصية ومحطات العمل 3- الحواسيب الكبيرة. وتتغير الحدود بين هذه المجموعات باستمرار، مع التطوير المستمر لحواسيب صغيرة أقوى.
الحواسيب المدمجة:
تتحكم في عمليات أنواع مختلفة من الآلات تقريبًا. وكل الحواسيب المدمجة ليست سوى معالجات صغيرة. ومن أمثلة الآلات ذات الحواسيب المدمجة: السيارات، وساعات المعصم الرقمية، وأجهزة الهاتف ومسجلات الفيديو. |
حاسوب شخصي |
الحواسيب الشخصية ومحطات العمل:
حواسيب يستخدمها شخص واحد في كل مرة. ويمكن وضع الحاسوب من هذا النوع على المنضدة كما يمكن وضع بعضها الآخر على الفخذ أو حمله في اليد.ويستخدم الناس الحواسيب الشخصية في نشاطات مختلفة مثل معالجة النصوص، وتخزين وتحديث المعلومات، والقيام بالعمليات الحسابية البسيطة، وألعاب الحاسوب. وهذه الحواسيب مهمة للأشخاص العاملين في مجال الأعمال التجارية، حيث يستخدمونها لإدارة المعلومات بخصوص المخزون، وأرقام المبيعات، والعملاء، والموظفين.
وتحتوي الحواسيب الشخصية على واحد أو أكثر من المعالجات الصغيرة. واستناداً إلى المقاييس الحديثة لسرعة وسعة الحاسوب، فإن الحواسيب الشخصية تنفذ البرامج. وهي ذات ذاكرة وسعة محدودتين لتخزين الملفات.
ومحطات العمل أقوى من الحواسيب الشخصية، ومناسبة أكثر لحل المسائل الهندسية والبيانية والعلمية الصعبة. وتوصل هذه المحطات، عمومًا، بعضها ببعض، لتكوِّن شبكات الحاسوب. وتتيح هذه الشبكات للمشغلين تبادل المعلومات بسرعة، وتتيح أيضاً لمحطات العمل المشاركة في استخدام الطابعات وأجهزة تخزين الملفات. وتعد شبكة المنطقة المحلية إحدى أهم شبكات الحاسوب، وتربط بين محطات عمل تقع في المبنى نفسه أو في مبان متجاورة، بينما تربط شبكة المنطقة الواسعة محطات عمل تقع في مناطق واسعة.
الحواسيب الكبيرة:
وهي سريعة ولها ذاكرة وأنظمة تخزين ملفات كبيرة. وهي حواسيب قوية، تحل المسائل بالغة التعقيد، وتدير كماً هائلاً من المعلومات. ومعظم هذه الحواسيب تودع في خــزانات كبيرة. وبعض الحواسيب الكبيرة تؤدي وظيفة واحدة، مثل نسخ وتخزين المعلومات الناتجة عن تجربة معملية. ويؤدي بعضها الآخر وظائف متعددة. أما الحواسيب المتوسطة وفوق المتوسطة فهي تتمتع بمقدرات الحواسيب الكبيرة، لكنها أقل حجماً وتكلفة.وفي الحواسيب الكبيرة، يمكن لمئات الأشخاص أن يكونوا على صلة وهم ينفذون برامج في وقت واحد. وتُطلق مقاسمة الوقت على استخدام عدة مستخدمين في الوقت نفسه لحاسوب كبير وقوي. وهنا يبدو الحاسوب الكبير وكأنه ينفذ العديد من البرامج في الوقت نفسه. ولكنه في الواقع يتحول بسرعة من تنفيذ برنامج إلى تنفيذ برنامج آخر، ينفِّذ قليلاً من العمل أولا، ثم يتحول بسرعة ليعمل في الآخر.
وتسمى الحواسيب الكبيرة الأسرع بـالحواسيب العملاقة. وهي تقوم بحل المسائل الرقمية بأقصى سرعة تتيحها التقنية الحالية. وتُستخدم الحواسيب العملاقة في بناء أجهزة الطقس، وتصميم السيارات والطائرات، وفي عدة استخدامات أخرى. ولكنها نادرة، بسبب ثمنها الباهظ. وأحيانًا ينفذ المستخدمون الأفراد ـ وهم في الغالب علماء ومهندسون بالمرافق العلمية الكبيرة ـ برامجهم على الحواسيب المتفوقة عن بعد، بوساطة شبكات الحاسوب.
وفي الأعوام الأخيرة، حققت الحواسيب الكبيرة المعروفة بالحواسيب المتوازية، إضافات كبيرة في السرعة مقارنة بغيرها من الحواسيب. لكن هذه الحواسيب المتوازية لديها عدة معالجات تعمل جميعها في وقت واحد. ويمكن لكل معالج أن يعمل في جزء من البرنامج. ونتيجة لذلك، يمكن تنفيذ البرنامج بسرعة أكبر كثيرًا مقارنة بتنفيذه على حاسوب ذي معالج واحد. وأسرع الحواسيب العملاقة هي الحواسيب المتوازية. ولكن، يمكن أن تعمل الحواسيب المتوازية أيضًا، كمحطات عمل خاصة سريعة
كيف يعمل الحاسوب
تؤدي الحواسيب نشاطات عديدة ومتنوعة لأنها تستطيع تخزين قوائم ضخمة من الأرقام، والقيام بالعمليات الحسابية بسرعة خارقة، وتعمل كلها أساسًا بطرق مماثلة. ويُرمِّز الحاسوب ـ يترجم ـ الأعداد والكلمات والصور والأصوات وأشكال أخرى من البيانات إلى أصفار وآحاد (0، 1) عن طريق استخدام نظام الترقيم الثنائي. ويقوم معالج الحاسوب بمعالجة الأرقام الثنائية بموجب تعليمات معينة. ويتم الحصول على كل التغييرات المطلوبة على البيانات، بإجراء العمليات الحسابية على هذه الأرقام الثنائية. وبذلك يتم تحويل الأرقام الثنائية التي تمثل البيانات إلى أرقام ثنائية أخرى تمثل المعلومات المطلوبة. ثم تتم عملية فك الترميز (إعادة الترجمة) للنتائج من أرقام ثنائية إلى أرقام عشرية، وإلى كلمات، وصور وأشكال أخرى.
ويمكننــا تجزئة عمل الحاسوب إلى ثلاث خطوات، وهي: 1- إدخال وترميز البيانات والتعليمات 2- معالجة البيانات 3- حل ترميز النتائج وإصدار المخرج. وتتم عملية تخزين المعلومات خلال المراحل الثلاث لعمل الحاسوب
إدخال وترميز البيانات والتعليمات:
تستخدم أجهزة الإدخال في هذه الخطوة. ويشرح هذا الفصل كيف يُرمِّز الحاسوب البيانات المدخلة خلال نهاية طرفية، كذلك يشرح الفصل عدداً من معدات الإدخال.النهــايات الطرفية. تتيــح لمستخدمي الحاسوب طباعة الرموز (الحروف والأرقام) مباشرة على الحاسوب. وتتكون النهاية الطرفية من لوحة مفاتيح و مرقاب. ويتكون المرقاب عادة من أنبوب أشعة الكاثود (سـي. آر. تـي). والمرقاب أنبوب صمام مُفرَّغ من الهواء وشاشة مثل شاشة التلفاز. ★ تَصَفح: الصمام المفرغ. يتيح عرضُ البيانات على المرقاب للمستخدم إمكانية مراجعة البيانات المدخلة وتصحيحها إذا دعت الحاجة.
عند طباعة الرمز، تقوم الدوائر الإلكترونية داخل النهاية الطرفية بتخزينه مؤقتاً في موقع تخزين يسمى المخزن الوسيط. وحالما يظهر الرمز على المخزن الوسيط، ينفِّذ المعالج إحدى التعليمات التي تقوم بتحويله من المخزن الوسيط إلى ذاكرة الحاسوب. وللمرقاب كذلك مخزن وسيط. وكلما أرسل المعالج رمزاً ثنائياً لهذا المخزن الوسيط ظهر الرمز المقابل على الشاشة.
تُستخدم كذلك معدات إدخال أخرى مع المراقيب. فعلى سبيل المثال، تتيح بعض النهايات الطرفية لمستخدميها إمكانية التخاطب مع الحاسوب عن طريق رسم الصور أو الرسم التخطيطي على الشاشة باستخدام قلم ضوئي. وتقوم مثل هذه الوحدات بترميز الرسومات مباشرة من المرقاب. وهناك جهاز يسمى الفأرة يمكن استخدامه لإعطاء أوامر مباشرة للحاسوب. فعند تحريك هذا الجهاز الممسوك باليد على سطح مسطح، فإنه يجعل مؤشراً يؤشر بأمر معين، أو بجزء من بيانات معروضة على المرقاب. يتسبب الضغط على زر بالفأرة، في تنفيذ الأمر، أو تحريك، أو تبديل جزء من البيانات.
المودمات (محولات الرموز). أجهزة تتيح للحواسيب الاتصال بالحواسيب الأخرى باستخدام خطوط الهاتف. يترجم المودم الرموز الثنائية إلى نغمات. ويقوم مودم في النهاية الأخرى من الخط، بترجمة هذه النغمات إلى رموز ثنائية وبيانات رقمية.
وحدة القرص ووحدة الشريط.لها عدة وظائف في عمل الحاسوب. إحدى هذه الوظائف توفير المدخل في شكل ثنائي. ووحدة القرص جهاز يقوم، بجانب أشياء أخرى، بقراءة الأصفار والآحاد التي تم ترميزها مغنطيسيا على الأقراص. وعندئذ تذهب هذه المعلومات للمخزن الوسيط والذاكرة. ويتيح نظام القرص الوصول السريع والمباشر لمعلومة معينة موضوعة بأي مكان على القرص. والأقراص الممغنطة التي تسمى الأقراص المرنة شائعة الاستخدام لتوفير المدخل للحواسيب الشخصية، في حين تُستخدم الأقراص الصلبة مع الحواسيب الكبيرة وبعض الحواسيب الشخصية.
تعمل وحدات الأقراص والأشرطة الممغنطة بالطريقة نفسها تقريبا. ولكن هنا لابد من إعادة الشريط للموقع الذي يحتوي على المعلومة المطلوبة. لهذا السبب تأخذ قراءة معلومة من الشريط وقتاً أطول من قراءتها من القرص.
الماسحات الضوئية.وهي تقرأ البيانات والأوامر أيضًا. وتستشعر بعض الماسحات ضوئيًا شفرات القضبان والعلامات الأخرى المطبوعة على بطاقات التعريف وبطاقات المكتبات، والبضائع في المحال التجارية، والوثائق. ومن ثَم تقوم بتحويلها إلى إشارات كهربائية. وتقرأ بعض الماسحات المعلومات من الأقراص المضغوطة (الأسطوانة المدمجة) أو الأقراص الضوئية. وتحتوي هذه الأقراص على معلومـات مــرمَّزة رقميا ً، يمكــن قراءتها بوساطة شعاع من الليزر.
أجهزة الإدخال الأخرى.وتشتمل على عمود الإدارة لتحريك الأشكال على الشاشة، ولوحة الرسومات التي تتكون من وسادة رقيقة، وقلم خاص لعمل التوضيحات. وتستخدم بعض هذه الأجهزة مع الحواسيب الشخصية. ويُمكِّن جهاز الصوت الحواسيب من فهم الكلمات المنطوقة. كما تحصل بعض الحواسيب الكبيرة على المدخل بوساطة قارئات البطاقات التي تقرأ المعلومات من البطاقات المثقَّبة. ويمثل نمط الثقوب الأحرف، والأرقام، والرموز الأخرى. وكانت قارئات البطاقات مستخدمة على نطاق واسع في وقت من الأوقات، ولكنها أصبحت اليوم أقل استخداماً.
 |
دائرة متكاملة تحتوي على كل الأجهزة الدقيقة المكوِّنة للمعالج على شريحة صغيرة واحدة. هذه الصورة مأخوذة من خلال مجهر، وتوضح جزءاً من هذه الشريحة. |
معالجة البيانات:
يمثل المعالج الذي يُسمَّى كذلك وحدة المعالجة المركزية أو (سي بي يو)، قلب الحاسوب النابض. فهو يقوم بمعالجة الأرقام الثنائية التي تمثل المدخل على هدي من البـرنامج، ثم يقـوم بتحويلها إلى أرقام ثنائية تمثل النتيجة المطلوبة.ومنذ تطوير الدائرة المتكاملة في الستينيات من القرن العشرين، أصبح المعالج في كثير من الحواسيب محتويًا ـ في معالج دقيق واحد ـ شريحة سليكونية ليست أكبر حجماً من الظفر. ★ تَصَفح: الدوائر المتكاملة. وكل المعدات والأسلاك المكونة للمعالج موجودة على سطح الشريحة. والسليكون هو أحد مجموعة من المواد يطلق عليها اسم أشباه الموصلات. ★ تَصَفح: شبه الموصل. وتحتوي الدوائر الإلكترونية بالشريحة، على عدد كبير من الأجهزة الصغيرة، تسمى ترانزستورات. والترانزستور إما أن يوقف تدفق التيار الكهربائي أو يدعه يتدفق. ★ تَصَفح: الترانزستور. ويتكون معالج الحاسوب من جزءين: 1- وحدة التحكم. 2- وحدة المنطق الرقمية.
وحدة التحكم. وهي توجه وتنسق العمليات في كل الحاسوب بموجب الأوامر المخزنة في الذاكرة. وعلى وحدة التحكم أن تخــتار الأوامر بالتسلسل الصحيح حيث إن هذا التسلسل يحــدد كل خطوة في العمليات. ويكون التعبير عن مجموعة من الأوامر بوساطة رمز عملية ثنائي يصنِّف مايجب عمله للقيــام بوظيفــة معينة. كما يعطــي رمز العملية معلومات توضــح أيــن توجد بيانات عملية المعالجة من الذاكرة. وتقوم وحــدة التحكــم بترجمة الأوامــر وإرسالها إلى وحدة المنطق. كذلك تقوم بتنظيم انسياب البيانات بين الذاكرة ووحدة المنطق، وتوجيه المعلومات المعالجة للمُخْرَج، أو أجهزة تخزين الملفات.
وحدة المنطق الرقمية. وتعرف أحيانًا باسم وحدة الحساب/المنطق أو (إيه، إل، يو) ؛ وهي تعالج البيانات الواردة من الذاكرة، وتقوم بكل الوظائف والعمليات المنطقية المطلوبة لحل المشكلة. وتستخدم الحواسيب المنطق في تنفيذ العمليات الحسابية: الجمع، والطرح، والضرب، والقسمة.
تخزن المسجِّلات، وهي مخازن مؤقتة بوحدة المنطق الرقمية، البيانات الآتية من الذاكرة. وتتكون هذه البيانات من إشارات كهربائية تمثل الأرقام الثنائية، فتمثل الإشارة ذات الضغط الكهربائي المنخفض الرقم الثنائي (0)، بينما تمثل الإشارة ذات الضغط الكهربائي المرتفع الرقم الثنائي (1).
ولتنفيذ عملية حسابية، تنتقل الإشارة الكهربائية على سلك لدائرة أخرى، وذلك لكل مدخل. وتأتي الإجابة على سلك من الناحية الأخرى من الدائرة الإلكترونية. وهناك عدد من الدوائر الأساسية: ثلاث منها هي: البوابة ¸و· والبوابة ¸أو· والبوابة ¸لا· أو العاكس.
وتُفصل هذه الدوائر الأساسية، وتُدْمج مع بعضها، بمختلف الطرق لتنفيذ شتى العمليات الحسابية والمنطقية على الإشارات الكهربائية التي تمثل الأرقام الثنائية. فعلى سبيل المثال، تقوم مجموعة من الدوائر المنطقية بعملية الجمع. وتقوم مجموعة أخرى بمقارنة عددين، ثم تقوم بعمل محدد بناء على نتيجة المقارنة.
وبعد إتمام العملية، يمكن إرسال النتيجة إلى الذاكرة لحين الحاجة إليها. وفي أحيان كثيرة ترسل النتيجة لجهاز إخراج أو جهاز تخزين ملفات.
حل ترميز النتائج وإصدار المُخْرَج:
يستعمل الناس أجهزة الإخراج للحصول على معلومة من الحاسوب. وتترجم أجهزة الإخراج الإشارات الكهربائية التي تمثل أرقاماً ثنائية إلى شكل يستطيع المستخدم أن يفهمه. كما أنها في أحيان كثيرة، تعمل كأجهزة إدخال. وهناك أنواع عديدة من أجهزة الإخراج، مثل النهايات الطرفية، والطابعات، والمودمات، ووحدات الأقراص والأشرطة.النهايات الطرفية. بجانب عملها كجهاز إدخال، تقوم النهايات الطرفية بعرض المخرج على الشاشة. وعندما تنتقل المعلومات من المعالج إلى النهاية الطرفية، تمر من خلال المخزن الوسيط الذي استخدم في وظيفة الإدخال. ويمكن للمستخدم أن يتلقى البيانات على النهاية الطرفية في شكل كلمات، أو أرقام، أو رسوم بيانية، أو صور.
الطابعات. وهي تنتج المخرج على الورق ولها مخازن وسيطة مثل النهايات الطرفية. ولطباعة حرف ما، يضع المعالج الرمز الثنائي لذلك الحرف في المخزن الوسيط بالطابعة. وعندها تقوم الطابعة بطباعة الحرف المقابل للرمز. وبعض الطابعات تعمل بطريقة مماثلة للآلة الطابعة. ويستعمل بعضها الآخر الحرارة، أو كيميائيات خاصة، أو الليزر أو مجموعة من هذه الوسائل لوضع الحروف على الورق.
المودمــات. وتقـــوم بترجـمة الأصوات إلى أرقام ثنائية خلال وظيفة الإدخال، كما يمكنها أن تزود المخرج بترجمة الأرقام الثنائية إلى أصوات. ونتيجة لذلك، توفر للمستخدم إمكانية الحصول على المعلومات عن بُعْد من الحواسيب.
وحدات الأقراص ووحدات الأشرطة. وهي تعمل كأجهزة إدخـــال وإخراج. تتلقــى الأقـــراص والأشــرطة الممغنطة المخرج في شكل ثنائي. وتقوم الوحدات بترجمة المعلومات الثنائية من الأقراص والأشرطة وعرضها على المستخدم، في الغالب، على المرقاب. يمكن استرجاع البيانات المخرجة والمحفوظة على الأقراص والأشرطة بسهولة إلى الحاسوب وقت اللزوم.
أجهزة إخراج أخرى. يشمل ذلك الراسمات، وآلات مفاتيح التثقيب، والأجهزة الصوتية. وتستخدم الراسمات الأقلام لعمل المخططات، والرسومات التخطيطية، والرسومات البيانية على الورق، أو البلاستيك الشفاف. وتسجل آلات التثقيب البيانات بتثقيب البطاقات (الكروت)، أو الأشرطة الورقية وعمل ثقوب بها. وتخرج الأجهزة الصوتية كلمات صوتية من خلال جهاز هاتف خاص أو مكبر صوت. وتزداد أهمية مثل هذه الأجهزة باستمرار.
تخزين المعلومات:
في استطاعة الحواسيب أن تخزن المعلومات في نوعين من المواقع أثناء معالجتها ـ في الذاكرة وأجهزة تخزين الملفات. والذاكرة جزء لايتجزأ من الحاسوب، وهي تحتفظ بالأوامر والبيانات خلال المعالجة. في حين توفر أجهزة تخزين الملفات مستودعاً طويل الأمد لكميات كبيرة من المعلومات.الذاكرة. وتسمى كذلك الذاكرة الداخلية، أو الذاكرة الرئيسية، وتقوم بتخزين المعلومات والبرامج داخل الحاسوب. وتستقبل الذاكرة البيانات والأوامر، من جهاز إدخال أو جهاز تخزين ملفات، كما تستقبل المعلومات من المعالج. وبعد أن ينتهي المعالج من العمل على البيانات، تُحوَّل هذه البيانات إلى أجهزة تخزين الملفات للتخزين الدائم، أو تُرسَل مباشرة لجهاز إخراج لاستخدامها في الحال.
ويمكن بناء المعدات والأسلاك التي تكوِّن الذاكرة، من دوائر متكاملة في شريحة واحدة أو أكثر. وتؤلف الدوائر، والأسلاك، والترانزستورات خلايا ذاكرة كثيرة، في استطاعتها تخزين الأرقام الثنائية. وهذه الخلايا منظمة في مجموعات كل مجموعة لها عنوان ؛ رقم يمكن بوساطته تحديد موقع أجزاء معينة من المعلومات بسرعة أجهزة تخزين الملفات. وتسمى كذلك وحدات التخزين المساعدة، وتستطيع تخزين كميات هائلة من المعلومات لفترات طويلة من الزمن. هذه الوحدات أبطأ من الذاكرة المبنية داخل جهاز الحاسوب ـ الذاكرة الرئيسية. لكنها تمتاز بمقدرتها على تخزين معلومات أكثر كما أنها أقل تكلفة. ولهذا السبب، تُستخدم أجهزة تخزين الملفات لتخزين كميات كبيرة من البيانات، والبرامج، والمعلومات المعالجة.
وأهم أجهزة تخزين الملفات هي الأسطوانات المغنطيسية والأشرطة المغنطيسية. وتشغَّل الأسطوانات والأجهزة بوساطة محرك أسطوانات ومحرك أشرطة. وتُستخدم هذه أيضًا كمعدات لإدخال المعلومات وإخراجها. تحول هذه الوحدات المعلومات إلى رموز على سطح الأسطوانات والأشرطة بتحويل الإشارات الكهربائية التي تمثل الأصفار والرقم واحد (1) من رمز مزدوج إلى مغنطيس. وكل صفر يمثَّل في الأسطوانة أو الشريط بوساطة مغنطيس صغير موجه إلى جهة معينة، وكل الأرقام (1) بوساطة مغنطيس موجه إلى الجهة الأخرى المضادة. ولقراءة المعلومات من الأسطوانة أو الشريط يترجم جهاز المحرك الإشارات المغنطيسية إلى إشارات كهربائية، ويرسلها إلى الذاكرة. ويقال إن الأسطوانات المغنطيسية هي أجهزة توصيل عفوية لأن أي جزء من المعلومات فيها يمكن أن يُعايَن أو، يُستبدل بسهولة.
تحتوي أنواع أخرى من أجهزة تخزين الملفات على ذاكرة القراءة فقط ـ أي معلومات لايستطيع الحاسوب تغييرها، وتحتوي وحدات ذاكرة القراءة فقط على قرص مضغوط، أو خرطوشة، أو شريحة سليكون، وتُستخدم لتخزين قواعد المعلومات الضخمة، وبرامج ألعاب الحاسوب.
برمجة الحاسوب
 |
مبرمجو الحاسوبيكتبون الأوامر للحواسيب لاتِّباعها. هذا المبرمج يدخل البرنامج في الحاسوب. |
ولايستطيع الحاسوب تنفيذ البرامج المكتوبة بلغة برمجة مباشرة، بل يجب قبل ذلك ترجمة الأوامر إلى لغة الآلة المكونة من أرقام ثنائية. وتمثل هذه الأرقام الثنائية رموز العمليات، وعناوين الذاكرة، والرموز الأخرى المختلفة، كعلامة الجمع وعلامة الطرح. وتعرف لغة الآلة أيضاً باللغة المتدنية المستوى.
وتترجم برامج خاصة تسمى البرامج المترجمة والبرامج المجمعة لغات البرمجة إلى لغة الآلة. كما يوجد برنامج من نوع خاص يسمى نظام التشغيل يحتوي على أوامر لتشغيل الحاسوب، ويتحكم في أجهزة الإدخال والإخراج، ويقرأ أوامر المستفيدين ويستجيب لها. كما يقوم بتخزين البرامج والبيانات بالذاكرة، ويتأكد من أن المعالج ينفذ البرامج الصحيحة، يجمع نظام التشغيل العديد من أجزاء الحاسوب المنفصلة في نظام واحد مفيد.
ويمكن اعتبار البرامج المترجمة، والمجمِّعة، ونظم التشغيل برامج ذكية لأنها تتيح للحاسوب فهم الأوامر الصعبة. ويتصل مستخدم الحاسوب بهذا البرنامج الذكي، ويقوم البرنامج الذكي بدوره بالاتصال بالحاسوب. وعند دمج الحاسوب مع البرنامج يتصرف كحاسوب أذكى. هذا الدمج ينتج ما يسمى الآلة الافتراضية.
إعداد البرنامج:
ويبدأ بوصف كامل للعمل المرغوب في أدائه بوساطة الحاسوب. ويتم الحصول على هذا الوصف من الشخص المعني بالبرنامج كرجل الأعمال أو المهندس. ويوضح الوصف نوع البيانات المدخلة والمعالجة المطلوبة وماهية المخرج من البيانات. ويستخدم المبرمجون هذا الوصف لتجهيز الرسومات والصور المساعدة الأخرى التي تمثل الخطوات المطلوبة للقيام بالمهمة. وربما جهز المبرمج رسماً يُطلق عليه خريطة تدفق النظم توضح كيف تتحد الأجزاء الرئيسية للعمل المطلوب بطريقة نظامية.وبعد كتابة البرنامج يتم اختباره على الحاسوب لاكتشاف أي أخطاء به. ويرمز المبرمجون إلى هذه الأخطاء في البرامج بلفظ الشوائب الصغيرة (البقة) واختبار البرامج وتصميمها بلفظ اكتشاف الشوائب الصغيرة.
ويتم إدخال البرنامج عمومًا، في الحاسوب فيما يعرف بالبيئة التبادلية. ويدخل المبرمج جزءاً من البرنامج من نهاية طرفية للحاسوب، فيستجيب نظام التشغيل بصورة فورية موضحاً للمبرمج كيف سيفسر الحاسوب كل أمر. وفي استطاعة المبرمج عندئذ أن يحلل كل استجابة. ويتم تخزين البرامج الناتجة من هذا التبادل بين المبرمج والحاسوب في أحد أنواع أجهزة التخزين لحين الحاجة إليها.
استخدام لغات البرمجة:
تبدو الحواسيب وكأنها تتعامل مباشرة مع لغات البرمجة. ولكن البرنامج الذكي، وليس الحاسوب، هو الذي يفهم هذه اللغات. فهو يقوم بترجمة هذه اللغات إلى لغة الآلة، ثم يقوم بإدخال البرنامج المترجم إلى ذاكرة الحواسيب، ويقرأ المعالج وينفذ كل أمر مترجم.وتوجد العديد من لغات البرمجة المختلفة عالية المستوى. وبعضها قريب الشبه بلغة الرياضيات. وبعضها الآخر يتيح للمبرمجين إمكانية استخدام الرموز والتعابير اليومية الكثيرة، مثل اقرأ، و اطبع، و قف. وصُمِّمت جميع اللغات عالية المستوى لتمكن المبرمج من التركيز على الأفكار الأساسية للعمل المطلوب وترتفع فوق مستوى تفاصيل الاختلافات بين الحواسيب.
وتعتمد اللغة التي يستخدمها المبرمج لحد كبير على نوع العمل المطلوب، فإذا كان ذلك يتطلب معالجة لبيانات تجارية ؛ يستخدم المبرمج في الغالب لغة الكوبول، وهي اختصار لعبارة إنجليزية تعني اللغة الموجهة للأعمال العامة. ولكن ربما تتطلب برمجة الحاسوب لحل مسائل علمية معقدة استخدام لغة ذات صبغة رياضية مثل لغة الفورتران، وهي اختصار لعبارة إنجليزية تعني ترجمة الصيغة. ويمكن استخدام بعض اللغات عالية المستوى في المجالات التجارية، والفنية، والعلمية. وتشمل هذه اللغات، لغة إيه. بي. إل ؛ وسي ؛ وليسب.
| لغة إيه. بي. إل a. p. l | ||||
|
| لغة الآلة | ||||||||
|
وتوجد لغة أخرى شائعة الاستخدام هي لغة البيسك، وهي اختصار لعبارة إنجليزية تعني شفرة الرموز الموجهة لكل أغراض المبتدئين. وهي لغة مناسبة لكتابة برامج بسيطة نسبياً للحواسيب الشخصية. وكثير من المدارس الابتدائية والثانوية التي تشتمل مناهجها على دورات في البرمجة تقوم بتدريس لغة البيسك لأنها سهلة الفهم والاستخدام. كما تقوم مدارس عديدة بتدريس لغة باسكال نسبة إلى عالم الرياضيات الفرنسي بليز باسكال.
ويمكن كتابة بعض البرامج باستخدام لغة التجميع. وهذا النوع من اللغات صعب الاستخدام مقارنة باللغات عالية المســتوى. وعــلى المبرمج توضيح كل أمر بدقة شديدة مع كثير من التفاصيل التي لاداعي لها عند استخدام لغة عالية المستوى.
| لغة البيسك | ||||||||||||||||||||||||
|
صناعة الحاسوب
تمثل صناعة الحاسوب وتطويره ومبيعاته وصيانة أجهزته وبرامجه إحدى أكبر وأهم الصناعات في العالم. وتعتمد الحكومات والمؤسسات، بل كل الصناعات، على الحواسيب. ومن المتوقع أن تكون صناعة الحواسيب ثانية كبرى صناعات العالم من حيث الدخل السنوي في القرن الحادي والعشــرين.
تم تصــنيع أول حواسيب آلية خلال خمسـينيات القـرن العشرين الميلادي، وازدادت أهميتها وإقبال الناس عليها. وبحلول عام 1961م كان عدد الحواسيب العاملة 10,000 جهاز، وقفز الرقم لأكثر من 100,000 جهاز بعد عشرة أعوام. وبحلول عام 1990م كان هناك بالتقريب 100 مليون جهاز حاسوب لمعالجة البيانات ـ أي الحواسيب التي تتطلب أجهزة إدخال وإخراج ـ تعمل على نطاق العالم. وتوجد بالولايات المتحدة الأمريكية أكبر صناعة للحواسيب في العالم، يعمل بها أكثر من مليون شخص، وبها من الحواسيب أكثر من أي قطر آخر ـ أكثر من 50 مليون جهاز، أو نصف عدد الأجهزة في العالم. وتأتي اليابان في المرتبة الثانية وبها أكثر من 9 ملايين حاسوب، حوالي 11% من جملة الحواسيب في العالم. وتمثل الأقطار الأوروبية نسبة 25% من الحواسيب. وهناك دول كثيرة تعمل على تطوير صناعة الحواسيب.
ويماثل النمو الاقتصادي لصناعة الحواسيب الزيادة في عددها. فقد أنتجت الولايات المتحدة الأمريكية ماقيمته بليون دولار تقريبًا من أجهزة الحواسيب عام 1958م. ووصل هذا الرقم، بعد عشرة أعوام، إلى 8,4 بليون دولار. وبحلول عام 1978م، أصبحت الولايات المتحدة الأمريكية تنتج من أجهزة الحواسيب ماقيمته 6,16 بليون دولار سنويًا.
وفي أواخر السبعينيات من القرن العشرين الميلادي، ازداد نمو صناعة الحاسوب بصورة واضحة. وأتاح التطور في تقنية الحواسيب، وتقنية التصنيع، للولايات المتحدة الأمريكية أن تصل قيمة مبيعاتها لأكثر من 30 بليون دولار عام 1981م. وبحلول عام 1990م قفز الدخل السنوي لصناعة الحاسوب بالولايات المتحدة الأمريكية إلى 100 بليون دولار، وهو يزيد باطراد.
 |
شركات الحاسوبتصنع الأجهزة والبرامج واللوازم. في هذه الصورة، يفحص العاملون بضبط الجودة الحواسيب في خط التجميع. |
التصنيع:
نمت صناعة الحاسوب من بضع عشرات من الشركات في أوائل الستينيات من القرن العشرين الميلادي إلى أكثر من 10,000 شركة حول العالم في نهايات القرن نفسه. وتقوم هذه الشركات بتصنيع الحواسيب والأجهزة الطرفية كالمودمات والطابعات، كما تقوم بتطوير وتسويق البرامج ولوازم الحواسيب، مثل الأقراص المغنطيسية.وتنتج بعض الشركات كل أنواع الحواسيب، من الحواسيب الشخصية، إلى الحواسيب العملاقة. كما يوجد العديد من الشركات التي تصنع أجزاء الحاسوب، بما في ذلك المعالجات. وتنتج بعض الشركات الأخرى أجهزة الإدخال والإخراج كالنهايات الطرفية والطابعات. كذلك، من منتجات صناعة الحاسوب المهمة تلك التي تزيد من مقدرة الحاسوب في إعطاء مخرج صوتي ومرئي، وأيضاً لوحات الدوائر الإلكترونية والكوابل المستخدمة لخلق شبكات الحاسوب.
تـُـعد شركة الآلات العالمية للأعمال (آي بي إم، أكبر شركات تصنيع الحواسيب ؛ فقد وصلت مبيعات هذه الشركة بنهاية عقد الثمانينيات من القرن العشرين إلى 50 بليون دولار. وتأتي في المرتبة الثانية شركة الأجهزة الرقمية ومبيعاتها أكثر من 9 بلايين دولار عام 1988م. وتجيء شركة يونسيس في المرتبة الثالثة في الولايات المتحدة، وتبلغ مبيعاتها السنوية أكثر من 7 بلايين دولار في نهاية عقد الثمانينيات من القرن العشرين. ومن الشركات الرئيسية الأخرى بالولايات المتحدة الأمريكية آبل، وكمباك، وكري، وتاندي، وزينث.
أكبر مُصنِّع للحاسوب خارج الولايات المتحدة الأمريكية هو شركة فوجتسو اليابانية، تليها شركة (c) أيضًا من اليابان. وبلغ دخل كل منهما أكثر من 9 بلايين دولار في عام 1988م. وتضم شركات الحاسوب الرئيسية في أوروبا قروبْ بُل الفرنسية، وأوليفتي الإيطالية، وسيمنز أيه. جي الألمانية.
البحث والتطوير:
الزيادة المطردة في قوة معالجة الحاسوب سبب رئيسي في نجاح صناعة الحواسيب. وهذه الزيادة هي نتيجة الأبحاث والتطوير، في مجال علوم الحاسوب، بالشركات التجارية والجامعات، في شتى أنحاء العالم.ومن المجالات ذات الاهتمام الكبير للباحثين والمصنعين، سرعة وسعة الذاكرة. فكلما صارت البرامج أكثر تعقيداً، احتاجت إلى ذاكرة أكبر لتعمل بطريقة سليمة. وفي الوقت نفسه، تعالج البرامج المعقدة البيانات بكميات أكبر باستمرار، وبالتالي تحتل هذه البيانات حيزاً أكبر في ذاكرة الحاسوب.
من المجالات المهمة أيضًا تخزين ملفات البيانات، حيث يعمل الباحثون لتطوير أساليب لضغط كثير من البيانات في حيز ضيق، مثال ذلك الأقراص الممغنطة، والأقراص المضغوطة، أو الأجهزة الأخرى.
ومجال الذكاء الاصطناعي من المجالات المثيرة في أبحاث البرامج. ويصمم الاختصاصيون في هذا الحقل أنظمة حاسوب تقوم بأعمال يبدو أنها تحتاج إلى ذكاء، مثال ذلك التفكير والاستنتاج من الوقائع والمقدمات والتعلم. وبهذه الطريقة، يأمل الاختصاصيون في زيادة مقدرة الحواسيب في الاستجابة للمسائل بأسلوب إنساني. ★ تَصَفح: الذكاء الاصطناعي.
المبيعات:
تباع الحواسيب بعدة طرق ؛ فالشركات المصنعة الكبيرة لها فرق من المهنيين في المبيعات. تقوم هذه الفرق بزيارة الشركات والمؤسسات، ودراسة متطلباتها، وصيانة الأجهزة وتقديم البرامج المناسبة. وتعمد بعض الشركات الأخرى، لشراء أنظمة الحواسيب، ومكوناتها، من مصادر عديدة. ثم تقوم بتجميع هذه المكونات، وبيع المنتجات المنتهية لمستخدمي الحاسوب.وتؤدي محلات البيع بالتجزئة دوراً كبيراً في مبيعات الحواسيب الشخصية. وتقوم سلسلة مخازن الحواسيب ببيع العديد من الحواسيب الشخصية. كما توجد بعض المحلات التجارية العامة التي تقوم ببيع الحواسيب والبرامج، ومستلزماتها العديدة.
 |
اختصاصيو الإصلاح يقومون بصيانة حاسوب شخصي. يؤمِّن العديد من صانعي الحواسيب ووكلائهم خدمات الصيانة. |
الصيانة والإصلاح:
من الأهمية بمكان صيانة الحواسيب دوريًا وإصلاحها بسرعة عند الحاجة، نظرًا لاعتماد الناس على هذه الأجهزة. وتعرض معظم الشركات المصنعة للحواسيب عقوداً للصيانة تؤمن صيانة دورية وإصلاحاً سريعاً. وعندما يتعطل نظام حاسوب كبير، يقوم فنيو الصيانة بزيارة الحاسوب بالموقع. وبعض الشركات التجارية الكبيرة والمؤسسات لها موظفوها المتخصصون بصيانة الحاسوب.وتقدم كثير من محلات البيع بالتجزئة خدمات الصيانة لعملائها. وتسمح هذه المحلات لعملائها بإحضار الحواسيب المتعطلة للمحل للصيانة أ و الإصلاح
المهن:
توجد العديد من فرص التوظيف المختلفة في صناعة الحواسيب. ويعد مهندسو الحاسوب الأكثر تخصصاً فنياً من بين اختصاصيي الحاسوب. ويصمم مهندسو الأجهزة الدوائر الإلكترونية المنقوشة على الرقائق، ويطورون ويصممون الأسلاك التي تسمح بانسياب المعلومات داخل الحاسوب.كما يصمم المهندسون أيضاً النواحي الفنية من الذاكرة، وملف التخزين والأجهزة الطرفية. ويكتب مبرمجو الحاسوب الأوامر التي تجعله يعمل بصورة سليمة. ويحدد محللو النظم الاستخدام الأمثل للحواسيب في وضع معين ؛ حيث يقومون بدراسة أنظمة بكاملها ـ الأجهزة والبرامج ـ والغرض المفترض أن يؤديه الحاسوب.
ويمثل منتجو البرامج حقلاً آخر من حقول المهن. وينتج العاملون في هذا الحقل البرامج، وكتابة وتحرير وثائق التعليمات، وتقديم الخدمات الفنية للعملاء.
ويوجد العديد من فرص المهن الأخرى في الحواسيب، خارج مجال صناعة الحواسيب. مثال ذلك، معالجو البيانات الذين يدخلون البيانات في الحواسيب. ويقوم العمال في صناعات كثيرة، بمراقبة الحواسيب التي تتحكم في الآلات.
وبعض أنجح الأشخاص في هذه الصناعة قام بتعليم نفسه اعتمادًا على مواهبه الشخصية، لكن معظم المهن تتطلب درجة جامعية. وتشمل دورات الجامعات التي تهيئ الطلاب لمهن في مجال الحاسوب ؛ البرمجة، والإلكترونيات، وتحليل النظم ومعالجة البيانات
تطوُّر الحاسوب
أدت أفكار واختراعات العديد من المهندسين والرياضيين والعلماء إلى تطوير الحاسوب. ويُعدُّ المِعْداد القديم أول جهاز للعدّ. ولكن حد من استخدامه ضرورة تحريك كل معداد فرعي بمفرده. ★ تَصَفح: المعداد.
 |
إنياك اكتمل بناؤه عام 1946م، وكان أول حاسوب رقمي متعدد الأغراض. اخترع هذه الآلة الضخمة جيه. برسبر إيكرت، الابن، (يسار مقدمة الصورة)، وجون دبليو. موشلي، (في الوسط). |
الآلات الحاسبة الأولى:
طُورت أولى الآلات الحاسبة الحقيقية في القرن السابع عشر الميلادي. وفي عام 1642م اخترع عالم الرياضيات والعلوم الفيلسوف الفرنسي بليس باسكال أول آلة حاسبة أوتوماتية. وتقوم الآلة بعمليات الجمع والطرح، بوساطة مجموعة من العجلات، موصلة بعضها ببعض بوساطة تروس. وتمثل العجلة الأولى الأرقام من 1 إلى 10، وتمثل العجلة الثانية العشرات، والعجلة الثالثة المئات وهلم جرا. وعند إدارة العجلة الأولى عشر أسنان، يحرك الترس العجلة الثانية سناً واحدة للأمام. وتعمل العجلات الأخرى بطريقة مشابهة.في أوائل سبعينيات القرن السابع عشر الميلادي، وسع عالم الرياضيات الألماني غوتفريت فلهلم فون لايبنيز، مجال الاستفادة من آلة باسكال الحاسبة. وضمت تحسينات لايبنيز ترتيبات العجلات والتروس، التي مكنت من القيام بعمليات الضرب والقسمة.
وبحث لايبنيز أيضًا عن نظام حسابي للآلة أسهل من النظام العشري ؛ فقام بتطوير النظام الثنائي الرياضي في أواخر القرن السابع عشر الميلادي. وتستخدم الرياضيات الثنائية الرقمين صفر وواحد فقط، وترتبهما لتمثيل الأرقام الأخرى.
قدم جورج بول، عالم المنطق والرياضيات الإنجليزي، مساهمة مهمة في تطوير الرياضيات الثنائية، وذلك في منتصـف القــرن التاســع عشـر الميلادي. فقد استخدم بول النظام الثنائي لاختراع نوع جديد من الرياضيات. يقوم علم الجبر البولياني و المنطق البولياني بعمليات رياضية ومنطقية معقــدة على الرمزين (0)، و(1). ويتطلب التمثيل الآلي للرياضيات الثنائية تمثيل رقمين فقط. وهذا التطور كان له أثره الكبير في تطور منطق الحاسوب ولغاته.
الجيل الأول من أجهزة البطاقات المثقبة الحاسبة:
كان الإسهام الكبير التالي في تطور الحاسوب من نصيب النساج الفرنسي جوزيف ماري جاكار. توجه الإبر الخيوط في عملية النسيج لإنتاج التصميمات. وفي عام 1801م اخترع جاكار آلة نسيج جاكار التي تستخدم البطاقات المثقبة لإجراء هذه العملية بصورة آلية وذلك للمرة الأولى.تحتوي البطاقات على نماذج من الثقوب توضع بين الإبر الصاعدة والخيوط. ويمكن مقارنة وجود الثقب أو عدمه للرقمين في النظام الثنائي. وفي حالة وجود ثقوب تصعد الإبر لملاقاة الخيوط. وعندما لاتوجد ثقوب تحجب الإبر. وأصبح في الاستطاعة إنتاج نسيج بتصاميم معقدة، عن طريق تغيير البطاقات، ومبادلة تصميمات الثقوب.
ألهمت البطاقات المثقبة لآلة غزل جاكار عالم الرياضيات الإنجليزي تشارلز بابيج، فقام خلال ثلاثينيات القرن التاسع عشر الميلادي، بتطوير فكرة حاسوب أطلق عليه اسم الآلة التحليلية. وعمل على هذه الآلة لمدة أربعين عاما تقريبا. عندما تقوم الآلة بعمليات رياضية معقدة، أو بسلسلة من العمليات الحسابية، تختزن المجموعات المكتملة من البطاقات المثقبة لاستخدامها في العمليات اللاحقة. كانت آلة بابيج التحليلية تحتوي على كل العناصر الأساسية المكونة للحاسوب: التخزين، والذاكرة العاملة، ونظام للحركة بين الاثنين وجهاز إدخال. لكن لم تكن التقنية في عصر بابيج متقدمة بشكل كاف، لتأمين الأجزاء الدقيقة، التي كان يحتاجها لتركيب آلته، كما كان ينقصه التمويل اللازم للمشروع. أيضًا، وكغيره من أبناء زمانه، كانت تنقصه المعرفة بطبيعة الكهرباء واستخدامها.
 |
آلة التثقيب المجدولةاخترعها هيرمان هوليرث، وكانت أول حاسوب ناجح واستُخدمت لحساب نتائج الإحصاء السكاني لعام 1890 م بالولايات المتحدة الأمريكية. |
أول حاسوب ناجح:
في عام 1888م، طور المخترع ورجل الأعمال الأمريكي هيرمان هوليرث نظام تثقيب البطاقات بما في ذلك آلة التثقيب، لجدولة نتائج الإحصاء السكاني للولايات المتحدة الأمريكية. ★ تَصَفح: الإحصاء السكاني. استخدمت آلات هوليرث مسامير مشحونة بالكهرباء، عندما تمر بثقب في البطاقة، تكوِّن دائرة كهربائية. وهذه الدوائر مسجلة في جزء آخر من الآلة حيث تتم قراءتها وتسجيلها. واستطاعت آلات هوليرث جدولة نتائج الإحصاء الســكاني لعــام 1890م بالــولايات المتحدة الأمريكية، حــيث جــعلت منه أســـرع الإحصاءات الســكانية وأقلها تكلفة حتى تاريخه. ففي يوم واحد، يمكن أن تقوم 56 آلة بجدولة معلومات الإحصاء السكاني لأكثر من 6 ملايين نسمة تقريباً.نالت مجدولة هوليرث حظاً وافراً من النجاح. فقد استفادت الحكومات والمؤسسات والصناعات من استخدامات هذه الآلة. وفي عام 1896م، أسس هوليرث شركة آلات الجدولة. واستمر في تحسين آلته في السنوات التالية. ولكن في عام 1911م، باع نصيبه في الشركة. وعدل اسمها إلى الشركة الحاسبة ـ المجدولة ـ المسجلة (سي. وفي عام 1924 م تغير الاسم إلى شركة آلات التجارة العالمية ( أي بي أم , IBM).
أول حاسوب قياسي:
عمل فانفر بوش، وهو مهندس كهربائي أمريكي، على تطوير حاسوب يمكن أن يساعد العلماء. ففي عام 1930م، تمكن من بناء جهاز يسمى محلل المعادلات التفاضلية لحل المعادلات التفاضلية. وكان أول حاسوب تفاضلي يُعتمد عليه. وهو يستنتج قياساته من حركات التروس والأعمدة.أول حواسيب إلكترونية:
رأى بعض العلماء والمهندسين إمكانات حسابية هائلة في الإلكترونيـات. فأنشأ جونأتاناسوف وهو عالم رياضيات وفيزياء أمريكي الجنسية، أول حاسوب رقمي شبه إلكتروني عام 1939م. وفي عام 1944م، بنى هوارد أيكن، وهو أستاذ في جامعة هارفارد، بالولايات المتحدة الأمريكية، نموذجاً أولياً آخر للحاسوب الرقمي أطلق عليه اسم مارك 1. وتتحكم بشكل رئيسي في عمليات هذه الآلة متابعات كهروآلية (أجهزة تبديل).وفي عام 1946م، قام مهندسان بجامعة بنسلفانيا بالولايات المتحدة الأمريكية، وهما جيه. برسبر إيكرت، الابن وجون وليم موشلي ببناء أول حاسوب رقمي إلكتروني بالكامل. وأطلقا عليه اسم إنياك وهو اختصار لعبارة إنجليزية تعني الدمج الرقمي الإلكتروني والحاسوب. واحتوى جهاز إنياك على 18 ألف صمام إلكتروني، حلت محل المتابعات التي كانت تتحكم في عمليات مارك 1. وكان وزن الآلة أكثر من 27 طناً مترياً، ومقام على مساحة أكثر من 140م²، وكانت تستهلك 150 كيلو واط من الكهرباء أثناء التشغيل. وكانت إنياك تعمل بسرعة تزيد 1,000 مرة عن سرعة مارك 1. ويمكنها أداء حوالي 5,000 عملية جمع و1,000عملية ضرب في الثانية. كذلك، يمكن لإنياك أن تختزن أجزاء من برمجتها.
ورغم قيام إنياك بعملها بسرعة فائقة إلا أن برمجة هذه الآلة الضخمة استغرقت كثيراً من الوقت. وبعد ذلك عمل إيكرت وموشلي على تطوير آلة يمكنها أن تختزن برامج أكثر. وعملا مع جون فون نيومان، وهو عالم رياضيات أمريكي هنغاري المولد، ساعد فون نيومان في تجميع كل المعرفة المتاحة عن الكيفية التي يجب أن يقوم عليها منطق الحاسوب. كما ساعد في تحديد الخطوط العريضة في تحسين الحاسوب، بوساطة أساليب البرامج المخزونة.
وفي عام 1951م، بدأ أول حاسوب تم بناؤه على أساس إنجازات هؤلاء الرجال الثلاثة، عمله. وأُطلق عليه اسم إدفاك وهو اختصار لعبارة إنجليزية أخرى تعني الحاسوب الإلكتروني ذو المتغير المنفصل. وقد أثر إدفاك بقوة في تصميم الحواسيب اللاحقة. وفي عام 1951م كذلك اخترع إيكرت وموشلي حاسباً آلياً أكثر تطوراً أطلقا عليه اسم يونيفاك 1. وخلال سنوات قليلة، أصبح يونيفاك 1 أول حاسوب ينتشر تجاريًا. وخلافاً للحواسيب السابقة، تعامل يونيفاك 1 مع الأرقام والحروف معاً بصورة مماثلة. كما كان أول حاسوب يتم فيه فصل عمليات أجهزة الإدخال والإخراج من تلك التي تخص وحدة المعالجة. واستخدم يونيفاك 1 الصمامات الإلكترونية للقيام بالوظائف الرياضية ووظائف تبديل الذاكرة.
تم تركيب أول يونيفاك 1 بدائرة الإحصاء السكاني بالولايات المتحدة الأمريكية في يونيو 1951 م. وفي العام التالي، استخدم يونيفاك 1 في جدولة نتائج الانتخابات الرئاسية في الولايات المتحدة الأمريكية. وفي ضوء البيانات المتوافرة، تنبأ يونيفاك 1 بدقة بانتخاب الرئيس دوايت دي أيزنهاور في أقل من 45 دقيقة بعد قفل باب التصويت.
تصغير أجزاء الحاسوب المركبة:
أدى اختراع الترانزستور عام 1947م إلى إنتاج حواسيب إلكترونية أكثر سرعة واعتمادية. ويتحكم الترانزستور في انسياب التيار الكهربائي في الأجهزة الإلكترونية، وبسرعة حلّ محل الصمامات الإلكترونية، التي هي أكبر حجماً وأقل اعتمادية. وفي عام 1958م، قدمت شركة بيانات التحكم أول حاسوب مُصَنع بالكامل باستخدام الترانزستور، صممه المهندس الأمريكي سيمور كري. وقدمت شركة أول حاسوب لها باستخدام الترانزستور عام 1959م.استمر التصغير مع تطوير الدوائر المتكاملة في أوائل الستينيات من القرن العشرين. وتتكون الدائرة المتكاملة من آلاف من الترانزستورات، والأجزاء الصغيرة الأخرى، في شريحة صغيرة من مادة السليكون. وقد مكن هذا الجهاز المهندسين من تصميم حواسيب متوسطة وحواسيب كبيرة سريعة بسعات ذاكرة ضخمة.
وعلــى الرغــم من انكماش أحـجام الأجزاء المركبة، ظلت معظم الحواسيب كبيرة نسبياً ومكلفة. ولكن ازداد الاعتماد على الحواسيب، بصورة كبيرة. ففي أواخر الستينيات من القرن العشرين كانت معظم شركات الأعمال التجارية الكبيرة تعتمد على الحواسيب. وقام العديد من الشركات بتوصيل حواسيبها بوساطة الشبكات، مما مكن العديد من المكاتب التابعة لها المشاركة في المعلومات.
وخلال الستينيات من القرن العشرين، تحسنت تقنية الحواسيب بوتيرة سريعة. وأمكن وضع الأنواع المختلفة من الدوائر، على شرائح السليكون. واحتوت بعض الدوائر على وحدة المنطق للحاسوب. وبعضها الآخر احتوى على الذاكرة. وبحلول أوائل السبعينيات من القرن العشرين، كان في الإمكان وضع جملة أعمال الحاسوب في عدة شرائح محـدودة. ونتيجــة لذلك، أصبحـــت الحواسيب الصغيرة ممكنة. وصارت الشريحة المركزية في الحاسوب تعرف بالمعالج الدقيق.
 |
الحاسوب الشخصيتم تقديمه عام 1975م، ولاقى نجاحا كبيراً. الحجم الصغير والتكلفة المنخفضة جعلا للحواسيب الشخصية شعبية في أوساط الأفراد والمدارس والأعمال التجارية. |
الحاسوب الشخصي:
تم الإعلان عن أول حاسوب شخصي، ألتير عام 1975م. وكان المشترون له من فئة هواة الإلكترونيات فقط.وفي عام 1977م، أسس طالبان أمريكيان، ستيفن بي. جوبس وستيفن جي. ووزنياك شركة أبل للحاسوب، وأعلنا عن الحاسوب الشخصي أبل 2، وكان أقل كثيراً في التكلفة من الحواسيب الضخمة. ونتيجة لذلك، توافرت الحواسيب لأناس غير اختصاصيين أو فنيين للحواسيب، واشترت الشركات الصغيرة والمتوسطة الحواسيب الشخصية. وهذه الشــركات لاتســـتطيع شـراء الحواسيب الضخمة، أو لاتحتاج لقــوة المعالجة الهائلة التي توفرها هذه الحواسيب. كما اشترى ملايين الأفراد، والأسر، والمدارس هذه الحواسيب الشخصية.
وفي عام 1981م، دخلت شركة IBM سوق الحواسيب الشخصية بحاسوبها الشخصي "PC". واستخدمت نظام تشغيل مرخصًا من شركة مايكروسوفت، يسمى دوس (وهو اختصار لعبارة نظام تشغيل القرص باللغة الإنجليزية). يستخدم دوس نظام تواصل بيني يرتكز على خط الأوامر (يتواصل المستخدم مع الحاسوب عن طريق طباعة الأوامر على شاشة خالية إلى حد بعيد من أي شيء آخر). لم تستطع شركة IBM ، الحاصلة على ترخيص استخدام نظام دوس، منع استخدامه على حواسيب أخرى ليست من إنتاجها. أصبح دوس بحلول منتصف الثمانينيات من القرن العشرين، أكثر أنظمة التشغيل المتوفرة نجاحًا، بفضل المرونة التي يتميز بها. كان نظام التشغيل الآخر الناجح في مطلع الثمانينيات هو نظام يونيكس الذي طورته شركة بيل لابروتريز، وهو يستخدم أيضًا نظام تواصل بيني يرتكز على خط الأوامر، ولكنه يسمح للعديد من المستخدمين بعمل أشياء مختلفة على نفس النظام وفي نفس الوقت (وهو إجراء يعرف باسم تعدد المهمات). يتميز يونيكس، مثله في ذلك مثل الدوس، بالمرونة. وقد شاع استخدامه بصورة خاصة في الحواسيب الكبيرة للجامعات والشركات.
 |
جزء من المحرك الرئيسي لمكوك الفضاء |
ساعدت شركة أبل ماكنتوش في بدء وتطوير الصناعات المرتبطة بالنشر المكتبي والتصميم بمساعدة الحاسوب على أجهزة متينة وقادرة على التحمل. وفي عام 1986م، أطلقت شركة مايكروسوفت نظامها الجديد المنافس ذا الواجهة الرسومية، المسمى النوافذ، للعمل على حواسيب IBM الشخصية والحواسيب المتوافقة معها. فاقت مبيعات النوافذ، فيما يتعلق بالتطبيقات غير المرتبطة بالنشر، مبيعات نظام أبل ماكنتوش. وفي عام 1995م، أطلقت مايكروسوفت أحدث إصدار من نظامها باسم النوافذ 95.
أصبحت تقنية واجهة المستخدم الرسومية ممكنة في الثمانينيات والتسعينيات من القرن العشرين، لأن الحواسيب أصبحت أسرع وأقوى. وفي التسعينيات زادت تقنية ريسك من سرعة وسعة الحاسوب. تستخدم الحواسيب المزودة بتقنية ريسك، معالجات دقيقة عالية السرعة، لأنها تحمل الدارات الكهربائية على أداء عمليات أقل من تلك التي تؤديها الحواسيب الأخرى.
وجنبًا إلى جنب مع السعي الحثيث لزيادة السرعة والقوة، تزداد أحجام الحواسيب صغرًا باستمرار. فالمفكرات الإلكترونية اليدوية وحواسيب الحضن وحواسيب راحة اليد متوفرة الآن بشكل تجاري في الأسواق. وسوف يستمر التوجه نحو صناعة حواسيب أصغر حجمًا مما هي عليه الآن، باستخدام الدوائر المتكاملة. ويتوقع بعض الخبراء، إنتاج الحواسيب البيولوجية، التي سيتم استنباتها بدلاً من صناعتها. كما يعتقد خبراء آخرون أن تقنية الحاسوب سوف تطور طرقًا لتخزين البيانات على الجزيئات الفردية.
تستمر البحوث المتعلقة بالبرمجيات في تركيزها على الذكاء الاصطناعي بغرض مساعدة الحواسيب في اكتساب القدرة على اتخاذ القرارات. وأحد أنواع الذكاء الاصطناعي هو النظام الخبير الذي يبحث عن حلول للمشاكل عن طريق تضييق مجال البحث. فالأطباء، على سبيل المثال، يستخدمون مثل هذا النظام في تشخيص الأمراض. يسأل الحاسوب المريض العديد من الأسئلة حول الأعراض التي يشكو منها. تحدد كل إجابة السؤال التالي الذي سيطرحه الحاسوب. وتكون الاستجابة النهائية (التشخيص النهائي) مرتكزة على بيانات الخبرة الطبية التي تم إعداد البرنامج على أساسها.
يتميز الحاسوب بقدرته على تقاسم البيانات مع الحواسيب الأخرى، عبر شبكة تربطها خطوط الهاتف، مما يجعله في قلب الثورة الكبيرة التي يشهدها قطاع الاتصالات عن بعد. لقد توسعت الشبكة العالمية لشبكات الحاسوب المعروفة باسم إنترنت، بشكل كبير منذ أوائل التسعينيات من القرن العشرين. بدأت الإنترنت في الستينيات بوصفها شبكة دفاعية أمريكية مكونة من حواسيب عسكرية وعلمية. وأصبحت الآن شبكة عالمية لإرسال واستقبال البريد الإلكتروني، والبرمجيات وملفات الصور والوثائق الإلكترونية عبر كل أنحاء العالم. لقد نجحت الإنترنت في خفض تكاليف الاتصالات الدولية للعديد من الناس. كما أن بإمكانها تغيير الطريقة التي يعمل بها الناس. إذ يمكن، مع استخدام الإنترنت، لأعداد متزايدة من الناس العمل من منازلهم.
مشكلات عصر الحاسوب
تتناقص بصورة مستمرة كمية المعلومات المخزنة على الورق، نظرًا لأن الحواسيب توفر مخزنًا ملائمًا لتخزين كميات هائلة من البيانات. وتنبع معظم هذه الملاءمة من كون الحواسيب قادرة على تكوين شبكات فيما بينها باستخدام خطوط الهاتف. لكن يشبه الحاسوب الموصَّل بالشبكة غرفة بعدة أبواب. ومن الصعوبة بمكان متابعة الدخلاء الذين ربما تسللوا من هذه الأبواب. ولهذا السبب يجتهد مصممو الحواسيب لتأمين سلامة المعلومات المخزنة ضد النفاذ غير المصرَّح به، وضد تعطل النظام وفشله كذلك.
الحواسيب والسرية:
يشعر بعض الناس بالخوف من تهديد حقهم في سرية معلوماتهم الشخصية عن طريق سوء استخدام محتمل أو كشف غير مصرح به للمعلومات في قواعد بيانات الحاسوب. وتحتوي قواعد البيانات في معظم الأحيان على معلومات خاصة وشخصية، مثل السجلات الطبية والمصرفية والضرائبية. وبعض قواعد البيانات الأخرى، تحتفظ بخطط العمل التجاري، أو الاختراعات التي تحرص الشركة على إخفائها من الشركات المنافسة. كما تختزن قواعد بيانات أخرى معلومات عسكرية في غاية السرية، أو معلومات أخرى ذات أهمية لأمن الدولة. وتتحكم القوانين اليوم في الكشف عن البيانات.الحواسيب والأمن:
يتم تصميم نظم تشغيل الحواسيب بحيث تمنع الدخول إلى الحواسيب دون تصريح، ولكن على الرغم من ذلك، فإن جرائم الحاسوب قد تقع. وفي أحايين كثيرة، يستخدم جواسيس الصناعة واللصوص خطوط الهاتف للوصول إلى داخل الحاسوب. ويقوم بعض هؤلاء المجرمين بسرقة، أو تعديل المعلومات، في قاعدة البيانات. ويسرق البعض الآخر المال باستخدام إمكانية الحاسوب في تحويل الأموال كهربائيًا من حساب إلى آخر. ويمكن أن تحدث مشكلات رئيسية إذا تمكن أحدهم من الوصول غير القانوني لمعلومات سرية بقواعد بيانات تابعة للحكومة أو الشركات الكبيرة. وفي بعض الأحيان، فإن العاملين أنفسهم بمنظمة ما يرتكبون جرائم الحاسوب. وبعض جرائم الحاسوب يرتكبها أناس من الخارج ويؤدي دخولهم بدون تصريح للحواسيب إلى إشاعة الفوضى في المنظمة.وفي نهاية الثمانينيات من القرن العشرين الميلادي تكشفت لخبراء الحاسوب خطورة نوع من البرامج أُطلق عليه فيروس الحاسوب. ويُصمَّم فيروس الحاسوب ليلحق الأذى، في بعض الأحيان بمسح أو تعديل المعلومات، وفي أحيان أخرى بإقحام رسالة. وفي نهاية المطاف، يدخل فيروس الحاسوب إلى نظام تشغيل الحاسوب. وينتشر بنسخ نفسه بسرعة فائقة، وهكذا ينشر العدوى في الحواسيب الأخرى المتصلة بالشبكة. ويمكن أن تؤدي هذه العملية بسرعة إلى زيادة الأحمال على شبكات الحاسوب الضخمة.
توجد عدة طرق تساعد في حماية أنظمة الحواسيب وقواعد البيانات. وكثير من الحواسيب يطلب من المستخدم إدخال كلمة السر. وبعضها الآخر يقوم بترميز المعلومات آلياً، بحيث يمكن فك ترميزها بوساطة الأشخاص المصرح لهم بذلك فقط. وتساعد الحماية الحريصة لكلمات السر والرموز على التقليل من احتمالات الدخول غير المشروع.
مشكلات أخرى:
تفيد الحواسيب في أمور عديدة، ولكن إذا تعطل الحاسوب أو تم تخريبه، يواجه الأشخاص المعتمدون عليه مصاعب جمة. وحتى يتم إصلاحه، ربما يصير هؤلاء الأشخاص أسوأ حالاً مما لو كانوا بدون حاسوب. على سبيل المثال، يمكن أن تُفْقَد المعلومات إذا تعرضت الحواسيب لخراب من جراء كارثة طبيعية، كالنار أو الفيضان. ويتسبب توقف الحاسوب نتيجة للأعطال والبرمجة الخاطئة في المؤسسات التجارية في تأخير المعاملات، وتوقف العمل، وخلق مشكلات للعملاء. وقد يؤدي خلل في الحاسوب بمركز التحكم في حركة الطائرات إلى تصادم بينها. وربما يكون لتعطل حاسوب بموقع للدفاع الوطني نتائج أكثر ضرراً.والحواسيب، وبرامجها، هي أكثر الآلات تعقيداً في التاريخ. وجدلياً، أكثرها فائدة، حيث تعتمد المجتمعات الصناعية الحديثة على الحواسيب في البيت، والمدرسة، والعمل. وكلما ازدادت الحواسيب قوة وانتشاراً، زادت الحاجة إلى التعليم والتدريب في هذا المجال.
إختبر معلوماتك :
- ما أكثر الحواسيب شيوعًا ؟
- كيف يختلف النظام الثنائي عن النظام العشري ؟
- ا الدور الذي تقوم به وحدة المنطق الرقمية في المعالجة ؟
- كيف يستخدم العلماء الحواسيب لتطوير النظريات ؟
- ما نظام التشغيل ؟
- كيف أثر الترانزستور في تقنية الحاسوب ؟
- كيف يعمل المودم ؟
- لماذا تستطيع الحواسيب الكبيرة تلبية احتياجات عدة مستخدمين في الوقت نفسه ؟
- لماذا زادت درجة نمو صناعة الحواسيب بحدة خلال سبعينيات القرن العشرين ؟