تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر. هندسة الكمبيوتر

أول جهاز مصمم لتسهيل العد هو المعداد. بمساعدة العداد الدومينو، كان من الممكن إجراء عمليات الجمع والطرح والضرب البسيط.

1642 - صمم عالم الرياضيات الفرنسي بليز باسكال أول آلة جمع ميكانيكية، باسكالينا، والتي يمكنها إجراء عملية جمع الأرقام ميكانيكيًا.

1673 - صمم جوتفريد فيلهلم لايبنتز آلة جمع يمكنها إجراء العمليات الحسابية الأربع ميكانيكيًا.

النصف الأول من القرن التاسع عشر - حاول عالم الرياضيات الإنجليزي تشارلز باباج بناء جهاز حوسبة عالمي، أي جهاز كمبيوتر. أطلق عليه باباج اسم المحرك التحليلي. لقد قرر أن الكمبيوتر يجب أن يحتوي على ذاكرة ويتم التحكم فيه بواسطة برنامج. وفقًا لباباج، الكمبيوتر عبارة عن جهاز ميكانيكي يتم إعداد البرامج له باستخدام بطاقات مثقوبة - بطاقات مصنوعة من ورق سميك مع معلومات مطبوعة باستخدام ثقوب (في ذلك الوقت كانت تستخدم بالفعل على نطاق واسع في النول).

1941 - قام المهندس الألماني كونراد تسوسي ببناء جهاز كمبيوتر صغير يعتمد على عدة مرحلات كهروميكانيكية.

1943 - في الولايات المتحدة الأمريكية، في إحدى شركات IBM، أنشأ هوارد أيكن جهاز كمبيوتر يسمى "Mark-1". لقد سمح بإجراء الحسابات بشكل أسرع بمئات المرات من العمليات اليدوية (باستخدام آلة الجمع) واستخدم في الحسابات العسكرية. واستخدم مزيجًا من الإشارات الكهربائية والمحركات الميكانيكية. أبعاد "Mark-1" هي: 15 * 2-5 م وتحتوي على 750.000 قطعة. كان الجهاز قادرًا على ضرب رقمين 32 بت في 4 ثوانٍ.

1943 - في الولايات المتحدة الأمريكية، بدأت مجموعة من المتخصصين بقيادة جون ماوكلي وبروسبر إيكرت في بناء حاسوب إينياك المعتمد على الأنابيب المفرغة.

1945 - تم إحضار عالم الرياضيات جون فون نيومان للعمل على ENIAC وأعد تقريرًا عن هذا الكمبيوتر. في تقريره، صاغ فون نيومان المبادئ العامة لعمل أجهزة الكمبيوتر، أي أجهزة الحوسبة العالمية. حتى يومنا هذا، يتم تصنيع الغالبية العظمى من أجهزة الكمبيوتر وفقًا للمبادئ التي وضعها جون فون نيومان.

1947 - بدأ إيكيرت وموشلي في تطوير أول آلة تسلسلية إلكترونية UNIVAC (الكمبيوتر الأوتوماتيكي العالمي). تم بناء النموذج الأول للآلة (UNIVAC-1) لمكتب الإحصاء الأمريكي وتم تشغيله في ربيع عام 1951. تم إنشاء الكمبيوتر المتزامن والمتسلسل UNIVAC-1 على أساس أجهزة الكمبيوتر ENIAC وEDVAC. عملت مع تردد الساعة 2.25 ميجاهيرتز ويحتوي على حوالي 5000 أنبوب مفرغ. تم تنفيذ سعة تخزين داخلية تبلغ 1000 رقم عشري 12 بت على 100 خط تأخير زئبقي.

1949 - قام الباحث الإنجليزي مورنس ويلكس ببناء أول جهاز كمبيوتر، والذي جسد مبادئ فون نيومان.

1951 - نشر جي فورستر مقالًا عن استخدام النوى المغناطيسية لتخزين المعلومات الرقمية، وكانت آلة Whirlwind-1 أول من استخدم الذاكرة الأساسية المغناطيسية. يتكون من مكعبين بـ 32-32-17 نواة، مما يوفر تخزين 2048 كلمة لأرقام ثنائية 16 بت مع بتة تكافؤ واحدة.

1952 - أصدرت شركة IBM أول كمبيوتر إلكتروني صناعي لها، IBM 701، والذي كان عبارة عن كمبيوتر متوازي متزامن يحتوي على 4000 أنبوب مفرغ و12000 صمام ثنائي. كانت النسخة المحسنة من IBM 704 مختلفة السرعه العاليهفي العمل، تم استخدام سجلات الفهرس وتمثيل البيانات في شكل النقطة العائمة.

بعد جهاز الكمبيوتر IBM 704، تم إصدار جهاز IBM 709، والذي كان من الناحية المعمارية قريبًا من آلات الجيلين الثاني والثالث. في هذا الجهاز تم استخدام العنونة غير المباشرة لأول مرة وظهرت قنوات الإدخال والإخراج لأول مرة.

1952 - أصدرت شركة ريمنجتن راند جهاز الكمبيوتر UNIVAC-t 103، والذي كان أول من استخدم برامج المقاطعات. استخدم موظفو شركة Remington Rand نموذجًا جبريًا من خوارزميات الكتابة يسمى "الرمز القصير" (المترجم الأول، الذي أنشأه جون ماوكلي عام 1949).

1956 - قامت شركة IBM بتطوير رؤوس مغناطيسية عائمة على وسادة هوائية. جعل اختراعهم من الممكن إنشاء نوع جديد من الذاكرة - أجهزة تخزين القرص (SD)، والتي تم تقدير أهميتها بالكامل في العقود اللاحقة من تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر. ظهرت أجهزة تخزين الأقراص الأولى في أجهزة IBM 305 وRAMAC. كان لدى الأخير حزمة تتكون من 50 قرصًا معدنيًا بطبقة مغناطيسية تدور بسرعة 12000 دورة في الدقيقة. /دقيقة. ويحتوي سطح القرص على 100 مسار لتسجيل البيانات، يحتوي كل منها على 10000 حرف.

1956 - أصدر فيرانتي كمبيوتر بيغاسوس، الذي تم فيه تطبيق مفهوم سجلات الأغراض العامة (GPR) لأول مرة. مع ظهور RON، تم القضاء على التمييز بين سجلات الفهرس والمراكم، ولم يكن لدى المبرمج تحت تصرفه سجل واحد، بل عدة سجلات تراكم.

1957 - أكملت مجموعة بقيادة د. باكوس العمل على أول لغة برمجة عالية المستوى تسمى فورتران. وقد ساهمت اللغة، التي تم تطبيقها لأول مرة على جهاز الكمبيوتر IBM 704، في توسيع نطاق أجهزة الكمبيوتر.

الستينيات - الجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر، يتم تنفيذ عناصر المنطق الحاسوبي على أساس أجهزة الترانزستور شبه الموصلة، ويتم تطوير لغات البرمجة الخوارزمية مثل ألغول وباسكال وغيرها.

السبعينيات - الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر، دوائر متكاملةتحتوي على آلاف الترانزستورات على رقاقة واحدة من أشباه الموصلات. بدأ إنشاء أنظمة التشغيل ولغات البرمجة المنظمة.

1974 - أعلنت العديد من الشركات عن إنشاء جهاز كمبيوتر شخصي يعتمد على المعالج الدقيق Intel-8008 - وهو جهاز يؤدي نفس وظائف الكمبيوتر الكبير، ولكنه مصمم لمستخدم واحد.

1975 - ظهر أول كمبيوتر شخصي تم توزيعه تجاريًا Altair-8800 استنادًا إلى المعالج الدقيق Intel-8080. كان هذا الكمبيوتر يحتوي على 256 بايت فقط من ذاكرة الوصول العشوائي، ولم يكن هناك لوحة مفاتيح أو شاشة.

أواخر عام 1975 - أنشأ بول ألين وبيل جيتس (المؤسسان المستقبليان لشركة Microsoft) مترجمًا للغة الأساسية لجهاز كمبيوتر Altair، مما سمح للمستخدمين بالتواصل ببساطة مع الكمبيوتر وكتابة البرامج له بسهولة.

أغسطس 1981 – قدمت شركة IBM جهاز الكمبيوتر الشخصي IBM PC. كان المعالج الدقيق الرئيسي للكمبيوتر هو المعالج الدقيق Intel-8088 16 بت، والذي يسمح بالعمل مع 1 ميغابايت من الذاكرة.

الثمانينيات - الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر المبنية على دوائر متكاملة كبيرة. يتم تنفيذ المعالجات الدقيقة كشريحة واحدة، ويتم إنتاجها بكميات كبيرة حواسيب شخصية.

التسعينيات — الجيل الخامس من أجهزة الكمبيوتر، دوائر متكاملة كبيرة جدًا. تحتوي المعالجات على ملايين الترانزستورات. ظهور العالمية شبكات الحاسبالاستخدام الشامل.

العقد الأول من القرن الحادي والعشرين - الجيل السادس من أجهزة الكمبيوتر. التكامل بين أجهزة الكمبيوتر و الأجهزة المنزلية، أجهزة الكمبيوتر المدمجة، تطوير الحوسبة الشبكية.

اتجاه "المعلوماتية وعلوم الحاسوب"– واحدة من الأكثر استقرارا من حيث ارتفاع الطلب في جميع أنحاء العالم. بدأ الطلب على المتخصصين في مجال البرمجة وعلوم الكمبيوتر وتكنولوجيا الكمبيوتر (المهندسين والفنيين) في النمو مرة أخرى في التسعينيات، وفي العقد الأول من القرن الحادي والعشرين أصبح مرتفعًا باستمرار، والذي لا يزال قائمًا حتى يومنا هذا. ومن الواضح أن هذا الوضع سيستمر لعقود عديدة أخرى.

"المعلوماتية وعلوم الكمبيوتر" هي مجموعة رئيسية من التخصصات في صناعة الكمبيوتر. يعد البرنامج الأساس لتشغيل كل من أجهزة الكمبيوتر الشخصية التقليدية وأجهزة الكمبيوتر الأكثر قوة المخصصة للأغراض العلمية أو لدعم تشغيل المؤسسات الكبيرة. يعمل خريجو الجامعات الحاصلون على شهادة في المعلوماتية وهندسة الكمبيوتر في شركات مثل Microsoft وOracle وSymantec وIntel وIBM وHP وApple. ولكن إذا كانت الشركات المذكورة أعلاه تنتمي إلى ما يسمى "الحرس القديم"، فإن المبرمجين الجيدين اليوم يعملون أيضًا في شركات مثل Google وFacebook وAmazon وPayPal وEBay وTwitter وغيرها.

يمكن لخريجي درجة البكالوريوس أو الماجستير في المعلوماتية وعلوم الحاسب أن يشغلوا مناصب في المجالات التالية:

• تطوير البرمجيات: ويشمل ذلك محللي الأنظمة والمبرمجين والمطورين. أثناء التدريب، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لتعلم لغات البرمجة مثل C++ وJava وما إلى ذلك. من المهم أن نفهم أنه حتى بعد التخرج، يجب على هؤلاء المتخصصين أن يأخذوا دورات تدريبية متقدمة باستمرار من أجل مواكبة الاتجاهات والتغيرات الجديدة في لغات البرمجة؛
• تكنولوجيا البرمجيات (أو برمجةتكنولوجيا الكمبيوتر والأنظمة الآلية) - يتضمن ذلك تطويرًا أكثر شمولاً لمنتجات البرامج في الواجهة تكنولوجيا الكمبيوتروالهندسة والرياضيات والتصميم والعمل الجماعي؛
• مراقبة الجودة والاختبار؛
• تطوير الوثائق الفنية؛
• دعم فني؛
• إدارة قواعد البيانات الكبيرة؛
• تصميم المواقع الإلكترونية؛
• ادارة مشروع؛
• التسويق والمبيعات.

على مدار العقود الماضية، اكتسب العالم تقنيات جديدة بسرعة، وهناك حاجة متزايدة إلى المتخصصين في مجال علوم الكمبيوتر وتكنولوجيا الكمبيوتر. سيكون لدى الخريجين آفاق وظيفية كمهندسي برمجيات ومصممي الويب ومطوري ألعاب الفيديو ومحللي الأنظمة ومديري قواعد البيانات ومسؤولي الشبكات.

مجال آخر من مجالات التخصص هو العمل المباشر مع أجهزة الكمبيوتر والمجمعات والأنظمة والشبكات. إنه قطاع فرعي مهم في صناعة الكمبيوتر. يتعلم المهندسون والفنيون كيفية العمل مع الأجهزة، أي في إنتاج المعدات وأجهزة الكمبيوتر، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الأدوات، مثل الطابعات والماسحات الضوئية وما إلى ذلك.
يبدأ تطوير الكمبيوتر في أقسام البحث والتطوير في الشركات الكبيرة. تعمل فرق المهندسين (الميكانيكية والإلكترونية والكهربائية والتصنيع والبرمجة) معًا لتصميم المكونات واختبارها وإنتاجها. المجال المنفصل هو أبحاث السوق التسويقية وإنتاج المنتج النهائي. يوجد في هذا القطاع نقص كبير في المتخصصين المؤهلين المطلعين على البرمجة والروبوتات والأتمتة وما إلى ذلك.

ولكن إذا كان من الممكن تصنيف هذه التخصصات على أنها تقليدية إلى حد ما في هذا المجال، فإن عددًا من المهن التي لم تكن موجودة منذ حوالي 10 إلى 15 عامًا أصبحت اليوم ذات شعبية متزايدة.

• تطوير واجهة المستخدم: مطلوب هؤلاء المتخصصين في شركات مثل Electronic Arts وApple وMicrosoft وغيرها العاملة في مجال تطوير ألعاب الفيديو، تطبيقات الهاتف الجوالإلخ.
• علم البيانات السحابية: تحتاج العديد من الشركات إلى متخصصين مثل مطور برامج سحابية، ومهندس شبكات سحابية، ومدير منتج في مجال المنتجات السحابية، وعلى رأسها Google، وAmazon، وAT&T، وMicrosoft.
• معالجة وتحليل قواعد البيانات الكبيرة: متخصصو معالجة قواعد البيانات الكبيرة ( البيانات الكبيرة) يمكن أن يعمل في مجموعة متنوعة من الشركات - في قطاع الأعمال والقطاع المالي، والتجارة الإلكترونية، المؤسسات الحكومية، المنظمات الطبية، الاتصالات السلكية واللاسلكية، الخ.
• الروبوتات: هؤلاء المتخصصون مطلوبون في الشركات الصناعية الكبيرة، على سبيل المثال، في الهندسة الميكانيكية (خاصة في صناعات السيارات والطائرات).

الجامعات التي تقدم التدريب في مجال المعلوماتية وعلوم الكمبيوتر تشمل: MSTU. ن. بومان، MEPhI، MIREA، MESI، MTUSI، HSE، MPEI، MAI، MAMI، MIET، MISIS، MADI، MATI، LETI، Polytech (سانت بطرسبورغ) وغيرها الكثير.

التواصل مع ممثلي الجامعة شخصياً

وكما ترون فإن هناك عدداً كبيراً من الجامعات والبرامج في هذا التخصص. لذلك، يمكنك جعل اختيارك أسهل وأسرع من خلال زيارة المعرض المجاني "الماجستير والتعليم الإضافي" في أو.

المعالج الدقيق هو جهاز كهربائي قابل للبرمجة مصمم لمعالجة المعلومات المقدمة في شكل رقمي ويتم تنفيذه في LSI.

نظام المعالجات الدقيقة هو جهاز كهربائي متخصص مصنوع على أساس معالج واحد أو أكثر، ويتضمن جهاز المعالجات الدقيقة: - الذاكرة، - عنصر الإدخال / الإخراج، - الجهاز الذي يضمن تشغيل المعالج.

اعتمادا على الغرض، م. وتنقسم إلى: - المعلومات والحوسبة؛ - أجهزة التحكم والتحكم.

أجهزة المعلومات والحوسبة – الحواسيب الصغيرة، أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

أجهزة التحكم – المتحكم الدقيق، جهاز التحكم القابل للبرمجة.

وسائل المعالجات الدقيقة هي المعالجات الدقيقة وغيرها من LSIs المدمجة لأغراض وظيفية والمخصصة لبناء أنظمة المعالجات الدقيقة. مولدات النظام. وحدات تحكم النظام. توقيت النظام. وحدات تحكم الإدخال/الإخراج. وحدات تحكم المقاطعة. وحدات تحكم الوصول المباشر للذاكرة.

التحكم الدقيق هو جهاز كمبيوتر، بما في ذلك وسيلة ذاكرة للاتصال بالأجهزة الطرفية، ومدمج في هيكل داعم واحد.

يمكن تنفيذها على 1) معالج دقيق أحادي الشريحة 2) معالج دقيق مقطعي (متعدد الرقائق) 3) معالج دقيق أحادي الشريحة 4) دوائر منطقية مصفوفية معقدة قابلة للبرمجة

السؤال الرابع مفهوم المعلومات. طرق نقل المعلومات

التناظرية الرقمية

تتابع نبض

المعلومات هي معلومات عن العالم من حولنا.

الإشارة هي ظاهرة مادية فيزيائية تنقل المعلومات

الرسالة - مجموعة من الإشارات المرسلة

الإشارات: 1) مستمرة 2) منفصلة

إشارة مستمرة (تناظرية) مجال تعريفها هو الفضاء المستمر، ويتم تقديم المعلومات في شكل مناسب للتخزين والمعالجة والنقل يسمى البيانات.

يمكن تخزين المعلومات المقدمة في شكل أرقام ونقلها. يتم التخزين في الذاكرة الرقمية. يتم النقل باستخدام خط اتصال، ويتم المعالجة باستخدام نظام المضخة. الحد الأدنى لوحدة قياس المعلومات هو 1 بت (0 1) وتسمى عملية تحويل المعلومات من نوع إلى آخر بالترميز.

إبلاغ-نص-أرقام-فيديو-صوت

السؤال 5.6 أنظمة الأرقام المستخدمة في تكنولوجيا الحوسبة

الأسس الحسابية لتقنية MP – الحساب الثنائي.

نظام الأرقام الثنائية موضعي ويستخدم لعرض الأرقام – "0" و"1".

نظام الأرقام عبارة عن مجموعة من العلامات والقواعد لتسجيلها بغرض معالجة أرقام المعلومات.

نظام الأرقام الموضعية - عدد الأرقام = قاعدة النظام.

وزن الرقم في العدد يساوي قيمته، والأرقام مضروبة في الأساس للقوة 1 أقل من موضع الرقم في الرقم.

قيمة الرقم البادئ أقل بـ 1 من الرقم الأساسي.

يمكن تحويل جميع الأرقام العاشرة إلى الثانية:

في الحوسبة، يتم استخدام أنظمة الأرقام الثمانية والست عشرية. يتم استخدامها لتبسيط كتابة الأرقام الثنائية.

نظام 8-ary:0 1 2 3 4 5 6 7.16-ary: 0-9, A,B,C,D,E,F.1110 1110 1101 =EDD16(H)111 011 101 101 = 73558(Q)

567=101 110 111 ; 1FA= 1 1111 1010 الترجمة من 10 أرقام إلى 8-16 رقم: من 8 إلى 16 رقم:

AB816=101010111000=52708 العمليات الحسابية في النظام الثنائيالقياسات: +,-,*,/.0+0=0; 0+1=1; 1+0=1; 1+1=10.

+ 1101110

عمليه الضرب:

قواعد الضرب:1*0=00*0=01*1=1يمكن استبدال عملية الضرب بعملية جمع وتحويل

عملية القسمة يمكن استبدال عملية القسمة بعملية الطرح وعملية التحويل

8 أرقام ونظام سداسي عشري

1F(16) = 111112، وليس 00011111(2)

F1(16) = 111100012 = 0111100012 = 361(8)

في عصرنا الحديث الذي يتغير بسرعة، لم تصبح علوم الكمبيوتر والحوسبة مجرد معيار للحياة، بل أصبحت حياتنا. تبدأ جودة الوجود البشري في الاعتماد على مدى نجاح الناس في فهمهم. إذا كان الشخص يعرف كيفية التعامل معها معدات الحاسوبعلى "أنت" فيعيش على إيقاع الزمن وينتظره النجاح دائما.

إن كلمة "علوم الكمبيوتر" في جميع لغات العالم تقريبًا تعني العلم الذي يرتبط بتكنولوجيا الحوسبة أو أجهزة الكمبيوتر. وبشكل أكثر تحديدًا، يحتوي هذا المصطلح على التعريف التالي: هذا هو اسم العلم، الذي تتمثل مهمته الرئيسية في دراسة الطرق المختلفة للحصول على المعلومات وتخزينها وتجميعها ونقلها وتحويلها واستخدامها.

تشمل علوم الكمبيوتر التطبيقية استخدامها في المجتمع والبرمجيات ومحاربتها فيروسات الكمبيوترو مجتمع المعلومات. يتم استخدام المعلوماتية وعلوم الكمبيوتر في حياة عصريةفي عدة اتجاهات رئيسية:

تطوير أنظمة الكمبيوتر والبرمجيات اللازمة؛

نظرية المعلومات، التي تدرس جميع العمليات المرتبطة بها؛

أساليب الذكاء الاصطناعي؛

تحليل النظام؛

طرق الرسوم المتحركة والرسومات الآلية؛

الاتصالات، والتي تشمل الاتصالات العالمية؛

مجموعة متنوعة من التطبيقات التي تغطي جميع جوانب النشاط البشري تقريبًا.

لا شك أن تطور التقدم التكنولوجي له تأثير مهم على حياتنا ويتيح للإنسانية باستمرار فرصًا جديدة للحصول على المعلومات وجمعها وتخزينها.

بمجرد أن اكتشف الشخص مفهوم "الكمية"، بدأ على الفور في اختيار الأدوات التي من شأنها تحسين وتسهيل العد. اليوم، تقوم أجهزة الكمبيوتر فائقة القوة، بناءً على مبادئ الحسابات الرياضية، بمعالجة المعلومات وتخزينها ونقلها - وهي أهم مورد ومحرك للتقدم البشري. ليس من الصعب الحصول على فكرة عن كيفية تطور تكنولوجيا الكمبيوتر من خلال النظر بإيجاز في المراحل الرئيسية لهذه العملية.

المراحل الرئيسية لتطور تكنولوجيا الكمبيوتر

أكثر التصنيف الشعبييقترح تسليط الضوء على المراحل الرئيسية لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر على أساس زمني:

• المرحلة اليدوية. بدأت في فجر العصر البشري واستمرت حتى منتصف القرن السابع عشر. خلال هذه الفترة ظهرت أساسيات العد. في وقت لاحق، مع تشكيل أنظمة الأعداد الموضعية، ظهرت الأجهزة (العداد، العداد، ولاحقًا مسطرة الشريحة) التي جعلت الحسابات بالأرقام ممكنة.
• مسرح ميكانيكي. بدأت في منتصف القرن السابع عشر واستمرت حتى نهاية القرن التاسع عشر تقريبًا. لقد أتاح مستوى تطور العلوم خلال هذه الفترة إنشاء أجهزة ميكانيكية تقوم بالعمليات الحسابية الأساسية وتتذكر تلقائيًا أعلى الأرقام.
• المرحلة الكهروميكانيكية هي الأقصر بين كل ما يوحد تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر. استمرت حوالي 60 عامًا فقط. هذه هي الفترة ما بين اختراع أول جهاز جدولة في عام 1887 حتى عام 1946، عندما ظهر أول جهاز كمبيوتر (ENIAC). الآلات الجديدة التي يعتمد تشغيلها على محرك كهربائي و التتابع الكهربائي، جعل من الممكن إجراء العمليات الحسابية بسرعة ودقة أكبر بكثير، ولكن لا يزال يتعين على الشخص التحكم في عملية العد.
• بدأت المرحلة الإلكترونية في النصف الثاني من القرن الماضي وتستمر حتى اليوم. هذه هي قصة ستة أجيال من أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية - من الوحدات العملاقة الأولى، التي كانت تعتمد على الأنابيب المفرغة، إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحديثة فائقة القوة مع عدد كبير من معالجات العمل المتوازية، القادرة على تنفيذ العديد من الأوامر في وقت واحد.

يتم تقسيم مراحل تطور تكنولوجيا الكمبيوتر وفقًا لمبدأ زمني بشكل تعسفي إلى حد ما. في الوقت الذي كانت فيه بعض أنواع أجهزة الكمبيوتر قيد الاستخدام، تم إنشاء المتطلبات الأساسية لظهور ما يلي بشكل نشط.

أجهزة العد الأولى

إن أقدم أداة عد معروفة في تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر هي الأصابع العشرة في يد الإنسان. تم تسجيل نتائج العد في البداية باستخدام الأصابع، والشقوق على الخشب والحجر، والعصي الخاصة، والعقد.

ومع ظهور الكتابة طرق مختلفةتسجيل الأرقام، تم اختراع أنظمة الأرقام الموضعية (العشري - في الهند، الستيني - في بابل).

في حوالي القرن الرابع قبل الميلاد، بدأ اليونانيون القدماء العد باستخدام المعداد. في البداية، كان عبارة عن لوح مسطح من الطين مع خطوط مطبقة عليه بأداة حادة. تم إجراء العد عن طريق وضع أحجار صغيرة أو أشياء صغيرة أخرى على هذه الخطوط بترتيب معين.

في الصين، في القرن الرابع الميلادي، ظهر عداد ذو سبعة رؤوس - سوانبان (سوانبان). تم شد الأسلاك أو الحبال - تسعة أو أكثر - على إطار خشبي مستطيل. سلك آخر (حبل)، ممتد بشكل عمودي على الآخرين، يقسم السوانبان إلى جزأين غير متساويين. في الحجرة الأكبر، التي تسمى "الأرض"، كان هناك خمس عظام معلقة بالأسلاك، وفي الحجرة الأصغر، التي تسمى "السماء"، كان هناك اثنان منها. كل من الأسلاك يتوافق مع منزلة عشرية.

أصبح عداد السوروبان التقليدي شائعًا في اليابان منذ القرن السادس عشر، حيث وصل إلى هناك من الصين. في الوقت نفسه، ظهر المعداد في روسيا.

في القرن السابع عشر، واستنادا إلى اللوغاريتمات التي اكتشفها عالم الرياضيات الاسكتلندي جون نابير، اخترع الإنجليزي إدموند غونتر قاعدة الشريحة. تم تحسين هذا الجهاز باستمرار وقد بقي حتى يومنا هذا. فهو يسمح لك بضرب الأعداد وتقسيمها، ورفعها إلى القوى، وتحديد اللوغاريتمات والدوال المثلثية.

أصبحت المسطرة المنزلقة جهازًا أكمل تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر في المرحلة اليدوية (ما قبل الميكانيكية).

أول أجهزة الحاسبة الميكانيكية

في عام 1623، ابتكر العالم الألماني فيلهلم شيكارد أول "آلة حاسبة" ميكانيكية، والتي أطلق عليها اسم ساعة العد. تشبه آلية هذا الجهاز ساعة عادية تتكون من تروس وعجلات مسننة. ومع ذلك، أصبح هذا الاختراع معروفا فقط في منتصف القرن الماضي.

كانت النقلة النوعية في مجال تكنولوجيا الحوسبة هي اختراع آلة الجمع باسكالينا في عام 1642. بدأ مبتكره، عالم الرياضيات الفرنسي بليز باسكال، العمل على هذا الجهاز عندما لم يكن عمره حتى 20 عامًا. كان "باسكالينا" جهازًا ميكانيكيًا على شكل صندوق به عدد كبير من التروس المترابطة. تم إدخال الأرقام المطلوب إضافتها إلى الآلة عن طريق تدوير عجلات خاصة.

في عام 1673، اخترع عالم الرياضيات والفيلسوف الساكسوني جوتفريد فون لايبنتز آلة تقوم بالعمليات الرياضية الأربع الأساسية ويمكنها استخراج الجذر التربيعي. يعتمد مبدأ عملها على نظام الأرقام الثنائية، الذي اخترعه العالم خصيصًا.

في عام 1818، اخترع الفرنسي تشارلز (كارل) كزافييه توماس دي كولمار، الذي أخذ أفكار لايبنتز كأساس، آلة الجمع التي يمكنها الضرب والقسمة. وبعد ذلك بعامين، بدأ الإنجليزي تشارلز باباج في بناء آلة قادرة على إجراء العمليات الحسابية بدقة تصل إلى 20 منزلة عشرية. ظل هذا المشروع غير مكتمل، ولكن في عام 1830 قام مؤلفه بتطوير محرك تحليلي آخر لإجراء حسابات علمية وتقنية دقيقة. كان من المفترض أن يتم التحكم في الآلة عن طريق برنامج، وأن يتم استخدام البطاقات المثقبة ذات مواقع مختلفة للثقوب لإدخال المعلومات وإخراجها. توقع مشروع باباج تطوير تكنولوجيا الحوسبة الإلكترونية والمشكلات التي يمكن حلها بمساعدتها.

يشار إلى أن شهرة أول مبرمج في العالم تعود إلى امرأة - السيدة أدا لوفليس (ني بايرون). كانت هي التي أنشأت البرامج الأولى لجهاز كمبيوتر باباج. وقد سميت فيما بعد إحدى لغات الكمبيوتر باسمها.

تطوير نظائرها الحاسوبية الأولى

في عام 1887، دخل تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر مرحلة جديدة. تمكن المهندس الأمريكي هيرمان هوليريث (هوليريث) من تصميم أول كمبيوتر كهروميكانيكي - جهاز الجدولة. كانت آليتها تحتوي على مرحل بالإضافة إلى عدادات وصندوق فرز خاص. يقوم الجهاز بقراءة وفرز السجلات الإحصائية التي تم إجراؤها على البطاقات المثقوبة. وفي وقت لاحق، أصبحت الشركة التي أسسها هوليريث العمود الفقري لشركة آي بي إم العملاقة للكمبيوتر المشهورة عالميًا.

في عام 1930، أنشأ الأمريكي فانوفار بوش محللا تفاضليا. كان يعمل بالكهرباء، وتم استخدام الأنابيب المفرغة لتخزين البيانات. كانت هذه الآلة قادرة على إيجاد حلول سريعة للمسائل الرياضية المعقدة.

وبعد ست سنوات، طور العالم الإنجليزي آلان تورينج مفهوم الآلة، الذي أصبح الأساس النظري لأجهزة الكمبيوتر الحديثة. كان يتمتع بجميع الخصائص الرئيسية لتكنولوجيا الكمبيوتر الحديثة: يمكنه تنفيذ العمليات التي تمت برمجتها في الذاكرة الداخلية خطوة بخطوة.

وبعد عام من ذلك، اخترع العالم الأمريكي جورج ستيبيتز أول جهاز كهروميكانيكي في البلاد قادر على إجراء عمليات الجمع الثنائية. كانت عملياته مبنية على الجبر البوليني - المنطق الرياضي الذي ابتكره جورج بول في منتصف القرن التاسع عشر: استخدام العوامل المنطقية AND وOR وNOT. وفي وقت لاحق، سيصبح المجمع الثنائي جزءًا لا يتجزأ من الكمبيوتر الرقمي.

في عام 1938، قام كلود شانون، الموظف في جامعة ماساتشوستس، بوضع الخطوط العريضة للمبادئ جهاز منطقيالكمبيوتر الذي يستخدم الدوائر الكهربائيةلحل مسائل الجبر البوليني.

بداية عصر الكمبيوتر

كانت حكومات الدول المشاركة في الحرب العالمية الثانية على دراية بالدور الاستراتيجي للحوسبة في إدارة العمليات العسكرية. وكان هذا هو الدافع وراء التطور والظهور الموازي للجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر في هذه البلدان.

كان كونراد تسوزه، أحد رواد مجال هندسة الكمبيوتر، وهو مهندس ألماني. وفي عام 1941، ابتكر أول جهاز كمبيوتر يتم التحكم فيه عن طريق برنامج. تم بناء الآلة، التي تسمى Z3، على مرحلات هاتفية، وتم تشفير البرامج الخاصة بها على شريط مثقوب. كان هذا الجهاز قادراً على العمل بالنظام الثنائي، وكذلك العمل بأرقام الفاصلة العائمة.

النموذج التالي لجهاز Zuse، Z4، تم الاعتراف به رسميًا كأول كمبيوتر قابل للبرمجة يعمل حقًا. كما دخل التاريخ باعتباره مبتكر أول لغة برمجة عالية المستوى تسمى Plankalküll.

في عام 1942، قام الباحثون الأمريكيون جون أتاناسوف (أتاناسوف) وكليفورد بيري بإنشاء جهاز حاسوبي يعمل على الأنابيب المفرغة. الآلة تستخدم أيضا الكود الثنائييمكن تنفيذ عدد من العمليات المنطقية.

في عام 1943، في مختبر حكومي إنجليزي، وفي جو من السرية، تم بناء أول جهاز كمبيوتر، يسمى "Colossus". بدلا من المرحلات الكهروميكانيكية، تم استخدام 2 ألف أنبوب إلكتروني لتخزين ومعالجة المعلومات. وكان الهدف منه كسر وفك تشفير شفرة الرسائل السرية المرسلة بواسطة آلة التشفير الألمانية إنجما، والتي كانت تستخدم على نطاق واسع من قبل الفيرماخت. تم الاحتفاظ بوجود هذا الجهاز بسرية تامة لفترة طويلة. بعد انتهاء الحرب، وقع ونستون تشرشل شخصيًا على أمر تدميرها.

تطوير الهندسة المعمارية

في عام 1945، ابتكر عالم الرياضيات الأمريكي من أصل مجري ألماني جون (يانوس لاجوس) فون نيومان النموذج الأولي للهندسة المعمارية أجهزة الكمبيوتر الحديثة. واقترح كتابة برنامج على شكل تعليمات برمجية مباشرة في ذاكرة الجهاز، مما يعني تخزينًا مشتركًا للبرامج والبيانات في ذاكرة الكمبيوتر.

شكلت بنية فون نيومان أساس أول عالمي الكمبيوتر الالكتروني- إنياك. يزن هذا العملاق حوالي 30 طنًا ويقع على مساحة 170 مترًا مربعًا. تم استخدام 18 ألف مصباح في تشغيل الآلة. ويمكن لهذا الكمبيوتر إجراء 300 عملية ضرب أو 5 آلاف عملية جمع في ثانية واحدة.

تم إنشاء أول كمبيوتر عالمي قابل للبرمجة في أوروبا في عام 1950 في الاتحاد السوفيتي (أوكرانيا). قامت مجموعة من علماء كييف، بقيادة سيرجي ألكسيفيتش ليبيديف، بتصميم آلة حاسبة إلكترونية صغيرة (MESM). وكانت سرعتها 50 عملية في الثانية، وتحتوي على حوالي 6 آلاف أنبوب مفرغ.

في عام 1952، تم تجديد تكنولوجيا الكمبيوتر المحلية باستخدام BESM، وهي آلة حاسبة إلكترونية كبيرة، تم تطويرها أيضًا تحت قيادة ليبيديف. كان هذا الكمبيوتر، الذي أجرى ما يصل إلى 10 آلاف عملية في الثانية، هو الأسرع في أوروبا في ذلك الوقت. تم إدخال المعلومات إلى ذاكرة الجهاز باستخدام شريط ورقي مثقوب، وتم إخراج البيانات عبر طباعة الصور.

خلال نفس الفترة، تم إنتاج سلسلة من أجهزة الكمبيوتر الكبيرة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية تحت الاسم العام "ستريلا" (كان مؤلف التطوير يوري ياكوفليفيتش بازيلفسكي). منذ عام 1954، بدأ الإنتاج التسلسلي للكمبيوتر العالمي "أورال" في بينزا تحت قيادة بشير رامييف. كانت أحدث الموديلات عبارة عن أجهزة وبرامج متوافقة مع بعضها البعض، وكانت هناك مجموعة واسعة من الأجهزة الطرفية، مما يسمح لك بتجميع الأجهزة ذات التكوينات المختلفة.

الترانزستورات. إطلاق أول أجهزة الكمبيوتر التسلسلية

ومع ذلك، تعطلت المصابيح بسرعة كبيرة، مما يجعل العمل مع الآلة أمرًا صعبًا للغاية. نجح الترانزستور الذي تم اختراعه عام 1947 في حل هذه المشكلة. وباستخدام الخصائص الكهربائية لأشباه الموصلات، فإنها تؤدي نفس المهام التي تؤديها الأنابيب المفرغة، ولكنها تشغل مساحة أقل بكثير ولا تستهلك الكثير من الطاقة. جنبا إلى جنب مع ظهور النوى الفريتية لتنظيم ذاكرة الكمبيوتر، فإن استخدام الترانزستورات جعل من الممكن تقليل حجم الآلات بشكل كبير، مما يجعلها أكثر موثوقية وأسرع.

في عام 1954، بدأت الشركة الأمريكية Texas Instruments في إنتاج الترانزستورات بكميات كبيرة، وبعد عامين ظهر أول كمبيوتر من الجيل الثاني مبني على الترانزستورات، TX-O، في ماساتشوستس.

في منتصف القرن الماضي، استخدم جزء كبير من المؤسسات الحكومية والشركات الكبرى أجهزة الكمبيوتر للأغراض العلمية والمالية الحسابات الهندسية، العمل مع كميات كبيرة من البيانات. تدريجيا، اكتسبت أجهزة الكمبيوتر ميزات مألوفة لنا اليوم. خلال هذه الفترة، ظهرت أجهزة التخطيط والطابعات ووسائط التخزين على الأقراص والأشرطة المغناطيسية.

أدى الاستخدام النشط لتكنولوجيا الكمبيوتر إلى توسيع مجالات تطبيقها وتطلب إنشاء تقنيات برمجية جديدة. ظهرت لغات برمجة عالية المستوى تتيح نقل البرامج من جهاز إلى آخر وتبسيط عملية كتابة التعليمات البرمجية (فورتران، كوبول وغيرها). وظهرت برامج مترجمة خاصة تقوم بتحويل التعليمات البرمجية من هذه اللغات إلى أوامر يمكن للآلة إدراكها مباشرة.

ظهور الدوائر المتكاملة

في 1958-1960، وبفضل المهندسين من الولايات المتحدة روبرت نويس وجاك كيلبي، عرف العالم عن وجود الدوائر المتكاملة. تم تركيب الترانزستورات المصغرة والمكونات الأخرى، التي تصل أحيانًا إلى مئات أو آلاف، على قاعدة من السيليكون أو بلورة الجرمانيوم. وكانت الرقائق، التي يزيد حجمها قليلاً عن سنتيمتر واحد، أسرع بكثير من الترانزستورات وتستهلك طاقة أقل بكثير. يربط تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر ظهورها بظهور الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر.

في عام 1964، أصدرت شركة IBM أول جهاز كمبيوتر من عائلة SYSTEM 360، والذي كان يعتمد على الدوائر المتكاملة. من هذا الوقت فصاعدا، يمكن حساب الإنتاج الضخم لأجهزة الكمبيوتر. في المجموع، تم إنتاج أكثر من 20 ألف نسخة من هذا الكمبيوتر.

في عام 1972، قام الاتحاد السوفييتي بتطوير جهاز الكمبيوتر ES (السلسلة الموحدة). كانت هذه مجمعات موحدة لتشغيل مراكز الكمبيوتر النظام المشتركالأوامر تم أخذ نظام IBM 360 الأمريكي كأساس.

وفي العام التالي، أصدرت شركة DEC الكمبيوتر الصغير PDP-8، وهو أول مشروع تجاري في هذا المجال. أتاحت التكلفة المنخفضة نسبيًا لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة للمؤسسات الصغيرة استخدامها.

خلال نفس الفترة، تم تحسين البرنامج باستمرار. تم تطوير أنظمة التشغيل بهدف دعم أكبر عدد ممكن من الأجهزة الخارجية، وظهرت برامج جديدة. وفي عام 1964، قاموا بتطوير لغة BASIC، وهي لغة مصممة خصيصًا لتدريب المبرمجين المبتدئين. بعد خمس سنوات، ظهر باسكال، والذي تبين أنه مناسب جدًا لحل العديد من المهام التطبيقية.

حواسيب شخصية

وبعد عام 1970، بدأ إنتاج الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر. يتميز تطور تكنولوجيا الكمبيوتر في هذا الوقت بإدخال دوائر متكاملة كبيرة في إنتاج الكمبيوتر. ويمكن لهذه الآلات الآن إجراء آلاف الملايين من العمليات الحسابية في ثانية واحدة، كما زادت سعة ذاكرة الوصول العشوائي الخاصة بها إلى 500 مليون بت. أدى الانخفاض الكبير في تكلفة الحواسيب الصغيرة إلى حقيقة أن فرصة شرائها أصبحت متاحة تدريجياً للشخص العادي.

كانت شركة Apple واحدة من أوائل الشركات المصنعة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. صمم مبتكروها، ستيف جوبز وستيف وزنياك، أول نموذج للكمبيوتر الشخصي في عام 1976، وأطلقوا عليه اسم Apple I. وكان سعره 500 دولار فقط. وبعد مرور عام، تم تقديم النموذج التالي لهذه الشركة - أبل الثاني.

أصبح الكمبيوتر في ذلك الوقت يشبه الأجهزة المنزلية لأول مرة: بالإضافة إلى حجمه الصغير، كان لديه تصميم أنيق وواجهة سهلة الاستخدام. أدى انتشار أجهزة الكمبيوتر الشخصية في نهاية السبعينيات إلى انخفاض الطلب على أجهزة الكمبيوتر المركزية بشكل ملحوظ. أثارت هذه الحقيقة قلقًا كبيرًا من الشركة المصنعة لها، IBM، وفي عام 1979 أصدرت أول جهاز كمبيوتر شخصي لها في السوق.

وبعد ذلك بعامين، ظهر أول حاسوب صغير للشركة ذو بنية مفتوحة، يعتمد على المعالج الدقيق 8088 16 بت الذي تصنعه شركة إنتل. وقد تم تجهيز الكمبيوتر بشاشة عرض أحادية اللون، ومحركين للأقراص المرنة مقاس خمس بوصات، كبشالحجم 64 كيلو بايت. نيابة عن الشركة المبدعة، قامت Microsoft بتطوير نظام تشغيل خاص لهذا الجهاز. ظهرت العديد من نسخ أجهزة الكمبيوتر الشخصية لشركة IBM في السوق، مما حفز نمو الإنتاج الصناعي لأجهزة الكمبيوتر الشخصية.

في عام 1984، قامت شركة أبل بتطوير وإصدار حاسوب جديد- ماكنتوش. له نظام التشغيلكان سهل الاستخدام للغاية: فقد قدم الأوامر في النموذج الصور الرسوميةوسمح لهم بالدخول باستخدام مناور - فأرة. هذا جعل الوصول إلى الكمبيوتر أكثر سهولة، حيث لم تعد هناك حاجة إلى مهارات خاصة من المستخدم.

ترجع بعض المصادر أجهزة الكمبيوتر من الجيل الخامس لتكنولوجيا الحوسبة إلى الفترة 1992-2013. باختصار، تمت صياغة مفهومهم الرئيسي على النحو التالي: هذه أجهزة كمبيوتر تم إنشاؤها على أساس معالجات دقيقة معقدة للغاية، ولها بنية متجهة متوازية، مما يجعل من الممكن تنفيذ العشرات من الأوامر المتسلسلة المضمنة في البرنامج في وقت واحد. تتيح الأجهزة التي تحتوي على عدة مئات من المعالجات التي تعمل بالتوازي معالجة البيانات بشكل أكثر دقة وسرعة، فضلاً عن إنشاء شبكات فعالة.

إن تطور تكنولوجيا الكمبيوتر الحديثة يسمح لنا بالفعل بالحديث عن أجهزة كمبيوتر الجيل السادس. هذه أجهزة كمبيوتر إلكترونية وإلكترونية ضوئية تعمل على عشرات الآلاف من المعالجات الدقيقة، وتتميز بالتوازي الهائل ونمذجة بنية الأنظمة البيولوجية العصبية، مما يسمح لها بالتعرف بنجاح على الصور المعقدة.

بعد فحص جميع مراحل تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر باستمرار، تجدر الإشارة إلى ذلك حقيقة مثيرة للاهتمام: الاختراعات التي أثبتت نجاحها في كل منها، بقيت حتى يومنا هذا ويستمر استخدامها بنجاح.

دروس علوم الكمبيوتر

يخرج خيارات مختلفةتصنيفات الكمبيوتر.

لذلك، وفقا للغرض منها، يتم تقسيم أجهزة الكمبيوتر:

• إلى المشكلات العالمية - تلك القادرة على حل مجموعة واسعة من المشكلات الرياضية والاقتصادية والهندسية والتقنية والعلمية وغيرها؛
• موجه نحو حل المشكلات - حل المشكلات ذات الاتجاه الضيق، المرتبطة، كقاعدة عامة، بإدارة عمليات معينة (تسجيل البيانات، وتراكم ومعالجة كميات صغيرة من المعلومات، وإجراء العمليات الحسابية وفقًا لخوارزميات بسيطة). لديهم موارد برمجية وأجهزة محدودة أكثر من المجموعة الأولى من أجهزة الكمبيوتر؛
• عادةً ما تحل أجهزة الكمبيوتر المتخصصة مهام محددة بدقة. لديهم بنية متخصصة للغاية ومع تعقيد منخفض نسبيًا للجهاز والتحكم، فهي موثوقة ومنتجة تمامًا في مجال عملهم. وهي، على سبيل المثال، وحدات التحكم أو المحولات التي تتحكم في عدد من الأجهزة، بالإضافة إلى المعالجات الدقيقة القابلة للبرمجة.

تنقسم أجهزة الحوسبة الإلكترونية الحديثة حسب الحجم والقدرة الإنتاجية إلى:

• إلى الأجهزة الكبيرة جدًا (أجهزة الكمبيوتر العملاقة)؛
• أجهزة كمبيوتر كبيرة؛
• أجهزة كمبيوتر صغيرة؛
• صغيرة جدًا (الحواسيب الصغيرة).

وهكذا، رأينا أن الأجهزة، التي اخترعها الإنسان لأول مرة لمراعاة الموارد والقيم، ومن ثم إجراء الحسابات المعقدة والعمليات الحسابية بسرعة ودقة، كانت تتطور وتتحسن باستمرار.