مقدمه ای بر کامپیوتر
توصیفی عمومی از کامپیوتر
کامپیوتر ماشینی الکترونیکی است که می تواند داده های مختلفی از قبیل اعداد و حروف را بعنوان مشخصات اشخاص و یا اشیا, و غیره ، گرفته و آنها را ضبط و ذخیره نماید و سپس با امکان بازیابی آنها ، اعمال مختلفی از قبیل اعمال حسابی و مقایسه های منطقی را روی آنها انجام داده و نتایج جدیدی را به دست آورد .
این نتایج می توانند به طریق مناسب از قبیل متن ، نمودار ،تصویر ، و یا صدا در اختیار گرفته و در تصمیم گیری ها مورد استفاده قرار شوند .
کاری که کامپیوتر می تواند انجام دهد شبیه عمل کرد انسان در هنگام کوشش برای حل یک مساله است انسان برای اینکه مساله ای را حل کند نخستین کاری که انجام میدهد گوش دادن یا خواندن صورت مساله و سپردن نکات مهم آن در ذهن است .
بعد از این کار ، نوبت به فکر کردن در باره راه حل مساله و تجزیه و تحلیل آن می رسد انسان با توجه به سوابق ذهنی و معلوماتی که در باره مساله دارد ، سعی می کند راهی برای حل آن بیابد .
بعد از پیدا کردن راه حل مساله و حل آن ، نوبت به بیان جواب مساله یا نتایج بدست آمده می رسد .
مراحلی را که گفتیم به صورت سلسله عملیات خواندن صورت مساله و معلومات آن ، تقکر درباره مساله و نوشتن جواب مساله خلاصه شود .
کاری که کامپیوتر در حل یک مساله انجام میدهد شبیه این مراحل است .
بدین معنی که باید صورت مساله و معلومات آن در اختیار کامپیوتر گذاشته شود .
در مورد انسان این کار از طریق راهها و یا کانال های مختلفی نظیر چشم ، گوش و حواس دیگر انجام می گیرد .
برای اینکه بتوانیم اطلاعات اولیه مربوط به مساله را در اختیار کامپیوتر بگذاریم باید کامپیوتر نیز دارای چنین کانال هایی باشد در مورد کامپیوتر این کانال ها دستگاههایی هستند که آنها را دستگاه ورودی
می گویند این دستگاهها انواع مختلفی دارند و می توانند اطلاعات اولیه را وارد کامپیوتر کنند .
مروری بر تاریخچه ساخت وتکامل کامپیوتر :
در بررسی تاریخ نکامل کامپیوترها , غالباً تا آنجایی در تاریخ به عقب باز می گردند که در زمینه های نیاز انسان به اعمالی از قبیل شمارش و محاسبه و سپس کوشش برای ساخت وسایلی جهت انجام این امور مورد بررسی و تحلیل قرار گیرند .
علایم باقی ماتده از اعصار کهن تشان می دهند که شمارش و نمایش اعداد , قبل از پیدایش خط و نوشتن نیز رایج بوده است .
در ابتدا این کار به کمک دست و اعضای بدن صورت
می گرفته و در کنار آنها از خطوط و علایمی که روی گل یا سنگ حک می شد دانه های شنی که در
گوشه ای کومه می کردند و گره هایی در یک تکه نخ می زدند و استفاده می کردند .
نخستین وسیله ای که برای شمارش و محاسبه در دسترس انسان قرار داشته انگشتان دست بوده است.پژوهندگان انتخاب پایه ده را بعنوان پایه شمارش طبیعی باوجود ده انگشت در دستهای انسانی
بی ارتباط نمی دانند اثر کاربرد انگشتان در شمارش , در ارقام رومی در مورد نمایش 1 با یک انگشت و همینطور 5 با پنج انگشت در شکل این ارقام که I,V هستند بخوبی هویدا است V شکل پتجه دست را تداعی می کند البته پایه شمارش تنها به 10 محدود نمی شود .
آثار باقی مانده از تمدنهای کهن و مطالعه در تاریخ قبایل استفاده از پایه های شمارشی دیگر را نشان می دهد بعضی تمدنها به جای پایه شمارشی ده دهی از پایه 20 استفاده کرده اند انتخاب پایه 20 به این خاطر بوده در شمارش تعداد انگشتان دست را کافی
نمی دانستند و از انگشتان پاها نیز استفاده می کردند.
حتی امروز نیز برخی از اسکیموها , سرخ پوستان آمریکایی و قبایل آفریقایی از پایه شمارشی 20 استفاده
می کنند.
آزتکها و مایاها نیز که تمدنهای درخشانی داشتند از پایه 20 استفاده کردند .
بابلیان و کلدانیان در محاسبات خود پایه 60 را به کار بردند البته کلدانیان در کنار پایه 60 از پایه 10 نیز استفاده کردند .
وجود چیزهایی از قبیل نمره 20 وتقسیم بندی درجه به 60 دقیقه و دقیقه به 60 ثانیه می تواند نشانی از کاربردی از این پایه های شمارشی باشد .
با پیشرفت زندگی اجتماعی وپیچیدگی هایی که از آن ناشی می شد دیگر دست را یارای محاسبه پیچیده نبود بدین علت انسان مجبور شد برای انجام محاسبات روز مره وسایلی را ابداع کند .
وسایل دیگری که به کار گرفته شد دانه های شن , تکه های نخ بودند که درروی آنها گره هایی یا شیارهایی ایجاد می کردند وبدین وسیله شمارش انجام می دادند .
فکر ساختن وسیله ای که بتواند محاسبات ساده را انجام دهد به 2000 سال می رسد .
چرتکه معمولی یکی از نخستین وسایلی است که برای این منظور ساخته شد .
ماشینهایی که هم قادر به محاسبه وهم چاپ نتایج بودند در سال 1890 بوجود آمدند این ماشینها قادر بودند عملیات مختلفی را ترکیب کرده و نتایج را روی نواری بنویسند از این نوار بعنوان وسیله برای ضبط و بایگانی نتایج استفاده می شد .
کارت منگنه که تا چندی پیش در کارهای کامپیوتری به مقدار زیاد مصرف
می شد گرچه بعد از سالهای 1930 به خدمت کارهای کامپیوتری درآمد ولی دارای قدمت بیشتری است .
نخستین بار , یک فرانسوی به نام ژاکار از آن برای کارهای بافندگی استفاده کرد.
( اولین ماشین جمع زن مکانیکی در سال 1642 توسط بلز پاسکال در فرانسه ساخته شد )
هرمان هولریث با استفاده از این ایده , کارتهای مدرن منگنه را ابداع کرد و ماشینی بر مبنای آن ساخت .
هولریث در سال 1896 ماشین ساخت خود را تکمیل کرد وآن را به یک شرکت آی.بی.ام امروزه بکی از بزرگترین تولید کنندگان کامپیوتر را در اختیار دارد .
در سال 1833 چارلز بابیج استاد ریاضی دانشگاه در انگلستان ساختن ماشینی را پیشنهاد کرد که آن را
موتور تحلیلی نامید .
طرح ماشین بابیج دارای بیشتر اجزای کامپیوترهای امروزی بود , ولی بابیج نتوانست ماشین خود را تکمیل کند , زیرا اکثر ایده های او در آن زمان دور ازتصور بود .
در سال 1937 هوواردآیکن ماشین محاسبه ُ خودکاری ساخت که از ایده ماشینهای قبلی در آن استفاده شده بود .
این ماشین مارک-1 نام گرفت .
کار تکمیل این ماشین در سال 1944 پایان گرفت .
مارک-1 , ماشینی الکترومکانیکی بود و تا اندازه ای نیز با ایده های بابیج انطباق داشت.
نخستین ماشین الکترونیکی که می توان آن را یک کامپیوتر نامید .
در سالهای 1939 تا 1946 ساخته شد در این کامپیوتر قریب 19000 لامپ خلاء بکار رفته بود که خود نشان دهنده بزرگی و حجیم بودن آن است .مصرف انرژی این کامپیوتر 130000 وات بود که در مقایسه با کامپیوترهای امروزی این مقدار انرژی برتی مصرف 1000000 ترانزیستور کافی است .
سالهای 1954 الی 1964 را می توان دوره به بازار آمدن کامپیوترها دانست در این دوره شرکت آی.
بی.
ام ماشینهای جدیدی ساخت وآنها را روانه بازار کرد .
این کامپیوترها از ماشینهای نسل اول بود که در آنها در یک لحظه تنها یک سلسله عملیات در حال انجام بود این مطلب به این معنی است که اگر جریان حل یک مساله بوسیله کامپیوتر به سه مرحله ورودی , پردازش
داده ها و خروجی تقسیم کرد.
که در آنها در یک لحظه فقط یکی از این سه مرحله در حال انجام بود به بیان دیگر امکان همزمانی کار واحدهای کامپیوتر وجود نداشت یا زمان کلی برای حل یک مساله بوسیله کامپیوتر برابر مجموع زمان هر کدام از سه مرحله بالا بود در سال 1959 الی 1960 کامپیوترهای نسل دوم معرفی شدند این کامپیوترها از کامپیوترهای قبلی کوچکتر بودند و سرعتشان نیز بیشتر از آها بود در ضمن برای ساختن حافظه آنها از
حلقه های مغناطیسی استفاده شده بود در این کامپیوترها امکان همزمانی کار واحدها , تا اندازه ای بوجود آمده بود و صنعت کامپیوترها از این انقلاب بی نصیب نماند .
لامپ های خلاء که گرمای زیادی تولید
می کردند و عمر کمی داشتند ، جای خود را به اجزای الکترونیکی جدیدی از قبیل دیود و ترانزیستور دادند .
در سال 1964 کامپیوترهای نسل سوم به بازار آمدند کامپیوترهای این نسل به مراتب ظریفتر ، سریعتر و دارای حافظه بزرگتری از کامپیوترهای قبلی بودند واحدهای تشکیل دهنده کامپیوتر های جدید عبارت انداز : واحد ورودی که داده ها را می گیرد ، واحد حافظه که داده ها واطلاعات و دستوالعمل ها در آن ضبط می شود ، واحد حساب و منطق که عملیات ریاضی و منطقی را انجام می دهد ،واحد خروجی که نتایج بدست آمده را بیرون می دهد ، و واحد کنترل که بر اعمال تمام واحدها نظارت دارد و آنها را کنترل می کند در صنعت کامپیوتر ، امروزه روی نسل های جدیدتری نیز کار شده است که در ادامه بحث درباره آنها صحبت خواهیم کرد .
تحولات جاری در زمینه کامپیوتر ها و انواع کامپیوتر ها در سال های اخیر کامپیوترهای جدید وکوچکی تولید و عرضه شده اند ریز کامپیوتر یا کامپیوتر های شخصی معرف شده اند .
ریز کامپیوتر ها ، کامپیوتر های کوچکی هستند که به تنهایی دارای تجهیزات لازم برای عملیات ورودی ، پردازش و خروجی هستند .
ریز کامپیوترها نتیجه گرایش ایجاد کامپیوترهای کوچک و قابل حمل و در عین حال ارزان قیمت در صنعت کامپیوتر هستند که عمدتا در سال های دهه 1980 وارد بازار تجارت کامپیوتر شده اند خود این گرایش نیز در واقع نتیجه پیشرفت تکنولوژی تولید مدار های مجتمع با تعداد عناصر الکترونیکی بیشتر در یک قطعه از آنهاست منظور این مطلب آن است که با پیشرفت تکنولوژی تعداد عناصر قابل بسته بندی در یک قطعه از مدار هر روز بیشتر و بیشتر شده و در نتیجه اندازه ها نیز کوچکتر و کوچکتر شده است و این پیشرفت همچنان ادامه دارد یکی از معیار های دسته بندی کامپیوتر ها اندازه آنهاست ریز کامپیوتر ها یا کامپیوتر های شخصی از نظر دسته بندی اندازه ، در مرتبه سوم قرار می گیرند .
دسته های اول ودوم را بترتیب بزرگ کامپیوتر ها و کوچک کامپیوتر ها ( مینی کامپیوتر ها ) تشکیل می دهند ریز کامپیوتر ها با استقبال زیادی روبرو شده اند و این بیشتر به سبب کوچک و قابل حمل و در عین حال ارزان بودن آنهاست به طوری که یک فرد معمولی نیز با امکانات مالی خود توانایی خرید یکی از آنها را دارد در صورتی که در مورد بزرگ کامپیوتر ها و کوچک کامپیوتر ها به سبب بالا بودن قیمت چنین امکانی وجود ندارد البته این نکته را نیز نباید فراموش کرد که این کامپیوتر ها در عین کوچک و ارزان بود ن ، توانایی های محدود دارند ، از جمله در این کامپیوتر ها سرعت عملیات و میزان حافظه در درسترس نسبت به کامپیوترهای بزرگ از خود پایین است البته کوشش این است که کامپیوتر های شخصی در عین حفظ کوچکی و ارزان بودن به پای کامپیوتر های بزرگتر برسند و در این زمینه موفقیت هایی نیز به دست آمده است همچنین کامپیوتر های از رده بالاتری که اصطلاحا آنها را ابر کامپیوترها نیز می گویند بوجود آمدند امروزه صحبت از ماشین هایی است که به جای یک پردانده مرکزی ، دارای چندین واحد مرکزی باشند و این پردازنده ها به طور موازی و همزمان با هم کار کنند .
پیشرفت در تکنولوژی ساخت کامپیوترها نسل های کامپیوتر ی جدیدتری را به ارمغان آورده که به نسل های چهارم و پنجم موسوم هستند .در مورد نسل های جدید کامپیوتری این تقسیم بندی غالبا از روی تعداد عناصر الکترونیکی که در یک قطعه از مدار مجتمع می توان بسته بندی کرد ، معین می گردد در مورد کامپیوترهای نسل چهارم ، این تعداد صد تا هزار عنصر و در مورد کامپیوترهای نسل پنجم ده هزار تا صد هزار عنصر در یک قطعه مدار است .
سیر تحولات در بزرگی و تعداد عناصر الکترونیکی قابل بسته بندی در یک مدار در مورد نسل های مختلف کامپیوتری مشخص شده است کامپیوتر های شخصی شامل طیف وسیعی از کامپیوتر های کوچک است که اندازه آنها از یک ماشین حساب رومیزی تا کامپیوتر های که با تشکیلات خود ، تمام روی یک میز را اشغال می کنند متفاوت است .
یکی ار هدفهایی که در ساخت و عرضه این نوع از کامپیوترها به بازار وجود داشته این بوده که استفاده از کامپیوتر را آسان تر و راحتر کنند این کوشش تا اندازه زیادی با موفقیت همراه بوده است ولی هنوز نیز در استفاده از کامپیوتر های