تطور اجهزة الحاسب “قم ببعض الأبحاث”

وقد تدرج تطوير الحاسب بتغير اسمه وشكله والمهام التي يؤديها عبر الزمن كما يوضح العرض التالي:

الأباكس : وهي آلة لميكنة العمليات الحسابية وتستخدم في تعليم الأطفال طريقة العد.

آلة نابير الخشبية: تستخدم هذه الآلة لإجراء عمليات الضرب والقسمة المطولة .

آلة الجمع لباسكال: وهي أو آلة جمع ميكانيكية .

المسطرة الحاسبة: هي آلة يمكن عن طريقها إجراء مختلف العمليات الحسابية المعقدة.

حاسبة لينتر: هي آلة تستطيع تنفيذ عمليات الضرب والقسمة واستخراج الجذور التربيعية.

آلة الفروق لباباح: هي آلة تقوم باستخراج الجداول اللوغارتمية بدقة كبيرة .

آلة الجمع الطابعة: وهي آلة تقوم بطبع ناتج العملية الحسابية على شريط من الورق .

ماكينة هوليرت للتبويب: وهي أول آلة كهروميكانيكية، وتعمل بالبطاقات المثقبة.

س2: تحدث عن أجيال الحاسب بالتفصيل؟

الجيل الأول للحاسبات (1937-1950م):

استخدمت الحاسبات في هذا الجيل لأغراض خاصة، وكانت كبيرة الحجم وغالية الثمن وبطيئة في التعامل مع المعلومات ، ولم يكن إنتاج الحاسب في هذا الجيل الأغراض تجارية.

الجيل الثاني للحاسبات (1951-1958م):

استخدمت فيها الصمامات المفرغة (Vacuum Tubes) وكانت كبيرة الحجم وثقيلة الوزن وسرعتها بطيئة ، وكانت تستهلك طاقة كهربائية كبيرة مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الحاسب ، وأشهر حاسبات هذا الجيل : الحاسب الإلكتروني (IBM).

الجيل الثالث للحاسبات (1959-1964م):

استخدام الترانسستور والدوائر المتكاملة IC في تصميم الحاسبات بدلاً من الصمامات المفرغة ، ونتج عن ذلك تقليل استهلاك الطاقة الكهربائية وبالتالي قلت درجة الحرارة . كما أن أحجام حاسبات هذا الجيل أصبحت أصغر وتضاعفت سرعتها .

الجيل الرابع للحاسبات (1965-1971م) :

في تلك الفترة تم استخدام ماد السليكون لتصنيع الدوائر الإلكترونية وشرائح الذاكرة ، مما زادة سعة التخزين وسرعة معالجة المعلومات .

الجيل الخامس للحاسبات(1972- وحتى الآن):

في هذا الجيل أدخلت تعديلات هامة من حيث نظم التشغيل ونقل البيانات ووحدات الإدخال والإخراج والقدرة على التخزين واسترجاع المعلومات بسرعة فائقة ونتيجة لتطوير رقائق صغيرة من السليكون تدعى المعالجات دقيقة الحجم (Micro Processors) ، وقد أدى هذا الاختراع إلى صغر حجم الحاسب وارتفاع مستوى الأداء وانخفاض الأسعار .

س3: وضح أنواع الحاسبات بالتفصيل؟

1- أنواع الحاسبات حسب الغرض من استخدامها:

‌أ- حاسبات آلية عامة الغرض:

وهي الحسابات التي تصمم لأغراض كثيرة: علمية وتجارية واجتماعية وغيرها في جميع جوانب ومتطلبات الحياة .

‌ب- حاسبات آلية محدودة الغرض:

وهي حاسبات تؤدي غرض معين : قياس درجات الحرارة والضغط الجوي ووزن الشاحنات على الطرق السريعة وغيرها.

2- أنواع الحاسبات حسب طريقة أدائها:

‌أ- الحاسبات الرقمية :

سميت هذه الحاسبات بهذا الاسم لاستخدامها نظام الترميز الرقمي لتمثيل البيانات ، حيث يقوم الحاسب بتحويل الأحرف والأرقام والرموز المختلفة إلى نظام البيانات ن حيث يقوم الحاسب بتحويل الأحرف والأرقام والرموز المختلفة إلى نظام الترميز الثنائي الرقمي (1.0) ،وتستخدم هذه الحاسبات لأغراض متعددة مثل : المؤسسات التجارية ، الدوائر الحكومية ، المدارس ، الجامعات.

‌ب- الحاسبات القياسية (Analogue Computer):

تعتمد هذه الحاسبات على الإشارات التماثلية في أداء عملها ، لذلك تستخدم لقياس درجات الحرارة والضغط الجوي وغيرها من الظواهر المختلفة.

3- أنواع الحاسبات الآلية حسب الحجم:

‌أ- الحاسبات الكبيرة (Mainframe Computers):

وهي أكثر الحاسبات الشائعة الاستخدام في الشركات الكبيرة والدوائر الحكومية ، وظهر هذا النوع في الخمسينات ،وكانت كبيرة الحجم وبطيئة السرعة باهظة التكاليف ،وفي الوقت الحاضر بدأت معظم المؤسسات بالانتقال من استخدام الحاسب المركيز إلى الحاسب المضيف (العميل).

‌ب- الحاسبات المتوسطة:

ظهرت في مطلع الستينات ، وذلك بعد استخدام مادة السليكون في تصنيع أجزاء الحاسب ، وتستخدم في المؤسسات الصغيرة ،وذلك لصغر حجمها وقلة تكاليفها .

‌ج- الحاسبات الصغيرة :

هذا النوع هو الأقل من حيث سرعة معالجة البيانات وطاقة التخزين بالنسبة للحاسبات الآلية الأخرى ، وقد انتشرت هذه الحاسبات نسبة لجمالها ومظهرها اللائق وسعرها المنخفض . ومن أنواع الحاسبات الآلية الصغيرة، الحاسب الشخصي، الحاسب المحمول، والحاسب المفيرال.

س4: ما هي المكونات الأساسية للحاسب؟

1- المكونات المادية (Hardware).

2- البرمجيات(Software) .

أولاً : المكونات المادية (Hardware Elements)

وهي عبارة عن القطع المعدنية والبلاستيكية والملحقات التي يكن لمسها ومشاهدتها في جهاز الحاسب ، وتشمل الأجزاء الزجاجية ورقائق السليكون .

ويمكن حصرها فيما يلي :

1- وحدات الإدخال (Input Units) .

2- وحدات المعالجة المركزية (Central Processing Unit) .

3- وحدة الإخراج (Output Units).

4- وحدات التخزين (Storage Units) .

تقوم هذه الوحدات بإدخال أو إيصال البيانات إلى الحاسب ، ومن أهمها مايلي:

1- وحدات الادخال(Input Units ) .:

‌أ) لوحة المفاتيح (Keyboard) :وهي عبارة عن اللوحة التي تيم بوساطتها كتابة الحروف والأرقام والعلامات الرياضية وبعض الرموز الأخرى ، كما تحتوي على مفاتيح بعض الأوامر .

‌ب) الفأرة (Mouse) : الفأرة : هي عبارة عن أداة تحتوي على جهاز تحسس ينقل اتجاه وموقع حركة يد المستخدم ، ويمكن بواسطة الفأرة إعطاء أوامر إدخال أو استرجاع البيانات.

‌ج) الماسح الضوئي ( Scanner ) : يستخدم هذا لجهاز لمسح وإدخال الصور والمستندات باستخدام خاصية انعكاس الضوء عن الأجزاء المضيئة والمظلمة مثل آلات تصوير المستندات ، وتتفاوت في الدقة والسرعة والحجم .

‌د) الميكروفون (Microphone): يستخدم لإدخال الأصوات إلى جهاز الحاسب.

2- وحدة المعالجة : (Central Processing Unit) :

تتكون هذه الوحدة من آلاف الدوائر الإلكترونية المصنوعة من مادة السليكون وتسمى هذه الدوائر بلغة الحاسب رقائق (Chips) وتعد قلب الحاسب النابض، وتتكون هذه الوحدة من جزئين رئيسين، هما:

أ‌- المعالج (Processor) : وهو يشبه المخ بالنسبة للإنسان ويشمل الدوائر اللازمة لتنفيذ العمليات وتوجيه المدخلات والمخرجات من وإلى وحدات الإدخال والإخراج ، ويشتمل على وحدتين:

وحدة الحاسب والمنطق (ALU) وهي الوحدة التي تقوم بأداء العمليات الحسابية.

وحدة التحكم (Control Unit) وهي الوحدة التي تقوم بإدخال ونقل وإخراج البيانات والمعلومات وتقوم بتنظيم وتنسيق علم وحدات الحاسب.

ب‌- الذاكرة (Memory) :

تنقسم ذاكرة الحاسب إلى ثلاث وحدات فرعية هي:

الذاكرة العشوائية (RAM: random Access Memory) : وهي الذاكرة الرئيسية للحاسب ، والتي قوم باستيعاب المعلومات المؤقتة أثناء تشغيل الجهاز أو أثناء العمل عليه وتفقد محتوياتها بمجرد إيقاف تشغيل الجهاز أو انقطاع التيار الكهربائي ، لذلك يتم حفظ البيانات في وحدات تسمى (وحدات التخزين) قبل إيقاف تشغيل الجهاز .

ذاكرة القراءة فقط (ROM: Read Only Memory) : تحتفظ فقط بالبيانات الأساسية التي يحتاجها الجهاز لبدء التشغيل مثل (معلومات وحدات الإدخال والإخراج المتصلة بالجهاز) ، كما تحتفظ بمعلومات عن الشركة المصنعة ، ولا فقد محتوياتها عند إيقاف تشغيل الجهاز أو انقطاع التيار الكهربائي.

الذاكرة المخبأة (Cache Memory) : هي ذاكرة مساعدة للوحة المعالجة المركزية للحصول على معلومات من الذاكرة الرئيسة في أقل زمن ممكن ، ليتيح أسرع وقت ممكن للحصول على البيانات المطلوبة.

3- وحدات التخزين (Storage Units)

تستخدم هذه الوحدات لتخزين البيانات بناء على طلب المستخدم وذلك لإتاحة إمكانية استرجاعها متى ما طلب المستخدم ذلك وهي وحدات لا تفقد محتوياتها عند إيقاف تشغيل الجهاز أو انقطاع التيار الكهربائي ويتم التخزين بنقل البيانات التي يتم العمل عليها من الذاكرة العشوائية إلى وحدة التخزين ، ويوجد عدة أنواع من وحدات التخزين يمكن سردها على النحو التالي :

‌أ- الأقراص الصلبة (Hard Disks) :

تتسع هذه الأقراص لتخزين بيانات ومعلومات ضخمة ، وهذه الأقراص ثابتة وغير قابلة للتبديل ويتم التسجيل عليها بواسطة المغنطة ، ويتم تصنيعها من مواد معدنية مغطاة بمادة أكسيد الحديد القابل للمغنطة .

‌ب- الأقراص المرنة ( Floppy Disks) :

وهذه عبارة عن أقرص صغيرة الحجم وخفيفة الوزن لذلك تستخدم في التخزين الخارجي وتتم عملية التخزين على قرص مغنطيسي يقاس حجمه بوحدة البوصة (3.5) وسعة هذا القرص تعتبر صغيرة نسبياً بالنسبة لسعة الأقراص الصلبة حيث أن أقصى سعة له تقريباً (1.44مجابايب).

‌ج- الأقراص المدمجة (CD – ROM) :

وهو قرص مغطى بطبقة من الألمنيوم العاكس ،ويتم تسجيل البيانات عليه بواسطة أشعة الليزر ، ويمكن استرجاع المعلومات منه بواسطة مشغل أقراص خاص به (CD –Rom Drive) ، كما يمكن الكتابة عليه بوساطة مشغل أقرص خاص يسمى (Re- Writeable CD0 – Rom ) ، ويتميز بسعة تخزين تتوسط سعة تخزين القرص الصلب والمرن وتصل إلى (650 ميجابايت).

4- وحدات الإخراج ( Output Units) : هي الوحدات التي يتم بواسطتها إخراج البيانات التي تم معالجتها عند طلبها من قبل المستخدم ومن همها :

‌أ) شاشة العرض (Monitor) :

تشبه شاشة الحاسب شاشة التلفاز ،وتقوم بعرض ( النصوص ، البيانات الرسوم ، الأشكال ..) وتتفاوت شاشات العرض من حيث حجم الشاشة (Size) ، حدة الوضوح (dot-Pith) درجة الوضوح (Resolution) .

‌ب) الطابعات (Printers) : تستخدم لطباعة البيانات أو مخرجات الحاسب على ورق .

‌ج) السماعات الصوتية (Speakers) : تقوم السماعات الموصولة بجهاز الحاسب بإخراج الأصوات من الحاسب .

‌د) الراسمات (Plotters) : وهي طبعات خاصة تستعمل لإنتاج اللوحات والرسومات البيانية وأنواع أخرى من المواد المصورة .

1- أنواع الفيروسات :

‌أ. فيروسات قطاع التشغيل بالقرص.

‌ب. فيروسات الملفات.

‌ج. فيروسات الملفات :

‌د. فيروسات تنشأ داخل ملفات البرامج .

2- أعراض الفيروسات :

هناك أعراض كثيرة تنجم عن إصابة الحاسب بالفيروس ، ومنها مايلي :

1- نقص شديد في الذاكرة نتيجة لاحتلال الفيروس لحجم كبير منها.

2- تغيير أحجام بعض الملفات بالزيادة ، أو النقصان.

3- تغيير حجم وتاريخ الملفات.

4- كثرة توقف الجهاز عن العمل .

5- عدم السيطرة على لوحة المفاتيح والفأرة.

6- تعطيل بعض الأجهزة عن العمل.

7- مسح البيانات الموجودة في الجهاز .

3- الوقاية من الفيروسات : أهم السبل التي يجب الأخذ بها للوقاية من الفيروسات ما يأتي :

1. تخزين برامج الوقاية من الفيروسات في جهاز الحاسب .

2. عدم تحميل البرامج المجانية من الإنترنت.

3. عدم فتح الملفات المجهولة التي لا تعرف مصدرها في بريدك الإلكتروني .

ثانياً : البرمجيات (SOFTWARE)

البرامج هي المكون الثاني من مكونات الحاسب ،وتقوم البرامج بوظائف محددة في الحاسب وهي التي توجه الحاسب لعمل أي أمر .

أولاً : أقسام برامج الحاسب

تنقسم برامج الحاسب إلى ثلاثة أنواع رئيسة هي :

1. برامج نظم التشغيل : وهي البرامج التي تساعد الحاسب على إدارة نفسه .

2. البرامج المساعدة لأنظمة التشغيل : مهمة هذه البرامج تحسين أنظمة التشغيل ، وتعتبر الوسيط بين نظام التشغيل والمكونات المادية للحاسب.

3. البرامج التطبيقية : تخدم هذه البرامج هدف معين أنشئت من أجله مثل : برامج معالجة النصوص ، برامج قواعد البيانات.

تحدث عن نظم تشغيل الحاسبات الآلية :

1- تعريف نظام التشغيل : نظام التشغيل هو مجموعة متكاملة من البرامج والتعليمات التي تتحكم وتنظم طريقة عمل الحاسب ووحداته المختلفة ، ويتحكم نظام التشغيل في عمل المكونات المادية والبرامج الخاصة بالحاسب .وأي نظام تشغيل يحتوي على الأوامر والتعليمات التي تقوم بالوظائف التالية:

1. التحكم في الملفات التي تحتوي على البيانات المدخلة والنتائج الخارجة من الحاسب

2. التحكم في أجهزة التخزين .

3. التحكم في الأجهزة الملحقة : الطابعات ، لوحة المفاتيح ، الفأرة ، وغيرها .

4. تنفيذ البرامج التطبيقية .

5. إدارة وتنظيم العمليات التي قوم بها وحدات الحاسب المختلفة .

6. تسهيل العمليات والأوامر لتصبح في متناول مستخدمي الحاسب .

7. التنسيق بين برامج التطبيقات .

8. مراقبة مدة التنفيذ لك تطبيق.

2- مكونات نظام التشغيل :

أ‌. جزء يتحكم في الأجهزة :وهو يتكون من مجموعة من التعليمات والأوامر تعمل بصورة تلقائية لا يستطيع المستخدم التحكم فيها أو تغيير أي شيء فيها ، وعادة ما تكون مخزنة في ذاكرة القراءة (ROM) .

ب‌. جزء ييسر للمستخدم أداء كثير من الأعمال المختلفة : ويتكون من مجموعة من الأوامر والبرامج التي تسهل على المستخدم استخدام الحاسب والإفادة منه إلى أقصى حد ممكن ، وتنقسم إلى أوامر داخلية وأوامر خارجية .

3- أنواع نظم التشغيل : من أشهر نظم التشغيل ما يلي :

‌أ. نظام تشغيل القرص (MS-Dos) .

‌ب. نظام تنفيذي شامل (Unix) .

‌ج. نظام النوافذ (Windows) .

وضح ما هية البرامج التطبيقية :

يختلف استخدام هذه البرامج حسب الحاجة ، فهناك برامج متخصصة في المحاسبة ، وأخرى في تنسيق النصوص والجداول ، وثالثة متخصصة في إنشاء العروض ، وأربعة متخصصة في قواعد البيانات، ومن أشهر هذه البرامج :

1- برامج معالجة النصوص : وهي تستخدم لتنسيق النصوص المكتوبة وإدراج الجداول والتعامل مع الصور وأشكال الإطارات المختلفة .

2- برامج الجداول الحسابية : وهي برامج متخصصة في المحاسبة .

3- برامج العروض : وهي برامج تقوم بإنشاء العروض التقديمية سواء التجارية أو العملية ،مع إمكانية استخدام النصوص والصور والتصاميم الجذابة ، وإمكانية اختير التنسيقات المناسبة لطبيعة العرض

4- برامج قواعد البيانات : وهي برامج ستخدم لتخزين كمية هائلة من البيانات بطريقة منظمة تجعل من إمكانية استرجاع البيانات أو البحث عنها سهلاً بالنسبة لمستخدم البرنامج .

5- برامج الرسوم : وهي برامج متخصصة في الرسم ،حيث تتيح هذه البرامج رسم الأشكال الهندسية المختلفة ،إضافة إلى إمكانية اختيار الألوان المناسبة للرسم ، وإمكانية كتابة النصوص على الرسم.

6- الوسائط المتعددة Multimedia :وهي عبارة عن مجموعة من البرامج تجمع بين مجموعة من الوسائط مثل الصوت والصورة والفيديو والرسم .

أهم عناصر تطبيقات الوسائط المتعددة :

– الرسوم

– إمكانية عرض المخططات والخرائط والصور المتحركة والفوتوغرافية.

– الأصوات : تحويل الأصوات إلى إشارات رقمية .

– النصوص : يمكن تخزين كمية هائلة من النصوص باستخدام الأقراص لمدمجة .

– الفيديو أصبح واحداً من أروع وأفضل التحسينات والإضافات التي تمت ضمن برامج الوسائط المتعددة .

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

1) الجيل الأول: كانت أجهزة هذا الجيل في الفترة من 1950م إلى 1959م ، فقد استخدمت في صناعة الحاسب الصمامات الإلكترونية المفرغة و الأسطوانات الممغنطة .* تعريف الصمامات الإلكترونية المفرغة: هي أنابيب زجاجية مفرغة ويمكنها أن توقف أو تمرر التيار الكهربائي دون الحاجة إلى محول ميكانيكي. عيوب الصمامات الإلكترونية المفرغة: 1) كبيرة الحجم. 2) تستهلك مقداراً كبيراً من الطاقة الكهربائية.

3) سرعتها بطيئة جداً.4) سهولة كسرها .

2) الجيل الثاني: كانت أجهزة هذا الجيل من الفترة 1959م إلي 1964م. وذلك نتيجة التطور الذي أدى إلى صناعة الترانزستور (Transistor) الذي استخدم في صناعة الحاسب بدلاً من الصمامات الإلكترونية المفرغة. * تعريف الترانزستور: هو وحدة صغيرة جداً تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها بمقدار يختلف باختلاف التيار الداخل لها أي أنها تسمح بالتحكم بشدة تيار كهربائي حسب شدة تيار كهربائي آخر.كان لاستخدام الترانزستور العديد من المكاسب أهمها:

1) الترانزستور أصغر حجماً من الصمامات المفرغة بحيث يمكن تركيب مائتي ترانزستور في المساحة نفسها المخصصة لصمام مفرغ واحد.

2) يستهلك الترانزستور كمية حرارة أقل بكثير من الصمامات المفرغة.

3) الترانزستور أسرع كثيراً من الصمامات المفرغة.

4) ينبعث من الترانزستور كمية حرارة أقل بكثير من الصمامات المفرغة.

3) الجيل الثالث: كانت أجهزة هذا الجيل في الفترة من 1964م إلي 1972م. فقد حدث تطور إلكتروني آخر بصناعة الدوائر المتكاملة “IC” .*تعريف الدوائر المتكاملة :عبارة عن مواد شبه موصلة نقية يتم إضافة شوائب إليها بطريقة معينة ودقيقة للغاية بحيث ينتج عن ذلك تكون مكثفات وترانزستورات ومقاومات وبقية عناصر الدوائر المتكاملة .مميزات الدوائر المتكاملة :

1) وزنها خفيف .

2 ) ذات مساحة و حجم صغيرين .

3 ) قلة ثمنها .

عيوب الدوائر المتكاملة :

1) لا يمكن فصل مكوناتها عن بعضها بعد تصنيعها .

2) لا يمكن إصلاحها إذا تعطلت .

المدخل إلى عالم الحاسب : إن الحاسوب أو الحاسب أو الحاسب الآلي أو الكمبيوتر هي أسماء لآلة واحدة وهي جميعاً تقابل المصطلح الأجنبي ( Computer ).

* معنى كلمة الكمبيوتر:إن اسم الكمبيوتر ( Computer ) يعني باللغة العربية ” الحاسب ” وذلك لأن اسم الكمبيوتر مشتق من الفعل ( to Compute ) أي “يحسب”.

وهذه هي أول الوظائف التي اخترع الحاسب من أجلها وهي أداء الأعمال الحسابية والإحصائية المعقدة والمكررة. ويعتقد الكثيرون أن الكمبيوتر هو مجرد آلة لإجراء العمليات الحاسبية لا أكثر، و لكن الحاسب – في واقع الحال – جهاز قادر على إجراء العديد من العمليات الأخرى بالإضافة إلى العمليات الحاسبية مثل: مقارنة قيمتين ومعرفة هل هما متساويتان أم لا، ومقارنة قيمتين وتحديد أيتهما أكبر من الأخرى، ونسخ بيانات من مكان لأخر، واختيار قيمة من البيانات وفق شروط معينة. والكمبيوتر جهاز لا يعقل ولا يفكر ولا يستطيع أن يحل أي مشكلة بمفرده ولكن يمكن الاستفادة من مكوناته وسرعته حيث نقوم بتلقينه كيفية إجراء العمليات المختلفة .* تعريف الكمبيوتر:- يعرف الكمبيوتر على أنه آلة سريعة جداً لا تستطيع التفكير والتمييز .- هو جهاز إلكتروني يقوم باستقبال البيانات و معالجتها طبقاً لتعليمات محددة على شكل برنامج ثم استخراج المعلومات المطلوبة .- هو آلة كهربائية مكونة من مجموعة من الدوائر الإلكترونية يقوم بالعمليات الحسابية والمقارنة بعد تزويده بالتوجيهات والأوامر اللازمة .الفرق بين المعلومات والبيانات: * تعريف البيانات ( Data ) : هي العناصر التي نستخلص منها المعلومات بعد المعالجة ( ولا تكون مفيدة بمفردها ). * تعريف المعلومات ( Information ) : – هي عبارة عن عناصر البيانات التي تم معالجتها بواسطة الكمبيوتر ( وتكون مفيدة للمستخدم). – هي المعاني المدركة للإنسان ، وتمثل ظاهرياً بالبيانات والتي قد تكون نصاً أو صوتاً أو غير ذلك .

مراحل معالجة البيانات:

1) إدخال البيانات ( Input Data ): هي عملية نقل البيانات والملفات والبرامج من المستخدم إلى داخل الكمبيوتر.

2) معالجة البيانات ( Processing ): هي إجراء عمليات المعالجة المختلفة على البيانات التي أدخلت وخزنت في الكمبيوتر مثل العمليات الحسابية مثل( + ، – ، * ، ÷ ) أو عمليات المقارنة بين القيم.

3 )استرجاع النتائج ( Output Information ): هي عرض النتائج التي توصل إليها الكمبيوتر على المستخدم إما على شاشة العرض أو على الآلة الطابعة أو غير ذلك .أقسام البيانات :تنقسم البيانات إلى قسمين :

1 ) بيانات رقمية : وهي البيانات التي تأخذ قيماً محددة لا تخرج عنها ، ومثال ذلك حروف الهجاء .

2 ) بيانات تمثيلية : وهي البيانات التي تأخذ قيماً عديدة غير محدودة ، نحو شدة الصوت أو درجة الحرارة .جهاز الحاسب كما أسلفنا جهاز إلكتروني ، لذا يستخدم الحاسب إشارات أو نبضات كهربائية ، وحيث أن الإشارة الكهربائية لها حالتين عادة ، وهي إما وجود الإشارة أو عدم وجودها أو أن تكون الإشارة موجبة مثل (+5) فولت أو سالبة مثل (-5) فولت .

ولذا فإن تمثيل البيانات داخل الحاسب يكون باستخدام إحدى هاتين الحالتين. لذا تعد بيانات الحاسب بيانات رقمية ثنائية بمعنى أنها تمثل بقيمتين فقط يطلق على كل منها رقم ثنائي أو كلمة بت “Bit” . ويمثل الرقم حالة كهر بائية معينة للإشارة نحو كونها سالبة أو موجبة أو حالة وجود الإشارة أو عدمها . وعند التعبير عن هاتين الحالتين في الحاسب يستخدم رمزين هما (0 ، 1) حيث يمثل الصفر حالة عدم وجود الإشارة أو كونها سالبة ، بينما يمثل الرقم (1) حالة وجود الإشارة أو كونها موجبة . وعند إدخال معلومة للحاسب فإنه لا يدرك البيانات التي يتعامل بها الحاسب ، حيث يعتبر الرقم (0 ،1) الوحدة الأساسية لأي معلومة ، وباستخدام مجموعة من هذه الأرقام الثنائية “البتات” حيث يمثل الحرف (أ) بثمانية أرقام ثنائية ، مثلاً (11000110) ويمكن التعبير عن الرقم (9) بسلسة من أربعة أرقام ثنائية ، مثلاً (1001) وهكذا .وحدات قياس التخزين في الحاسب الآلي :1 ) البايت (BYTE) :يتكون البايت من سلسة من ثمانية أرقام ثنائية ، وعادة يمثل البايت الواحد حرفا هجائيا معيناً أو رقماً بين (0 ، 9) أوعلامة خاصة نحو علامة الاستفهام أو التعجب .2 ) الكيلوبايت (K.Byte) :يتكون الكيلوبايت من ألف وأربعة وعشرين بايت (1024 بايت ) ويشار له بالرمز “ك بايت ” .3 ) الميجابايت (M.Byte) :يتكون من ألف وأربعة وعشرين كيلوبايت (1024 ك بايت )ويرمز له بالرمز “م بايت” .4 ) الجيجابايت (G.Byte) :يتكون من ألف وأربعة وعشرين ميجا بايت (1024 م بايت )ويمز له بالرمز “ج بايت” .استخدامات الحاسب الآلي :للحاسب استخدامات عديدة فالفرق بينه وبين الأجهزة الأخرى المنتشرة في كل مكان هو انه يفعل أكثر من أمر واحد في نفس الوقت ، أي انه يمكن استخدام الحاسب في أمور كثيرة جداً لا يستطيع الإنسان حصرها ، ليس كبقية الأجهزة مثل “التلفزيون” الذي لا تستطيع فعل شيء به سوى مشاهدة ما يعرضه . ومن بعض الأمور البسيطة التي يمكن للحاسب عملها هي :- القيام بعمليات حسابية للشركات والمؤسسات وحتى الدول مهما كان حجمها .- القيام بأعمال معقدة مثل الرسم الهندسي ثلاثي الأبعاد .- القيام بتصميم وطباعة الرسومات والحركات .- القيام بطباعة وتنسيق الرسائل والخطابات والمستندات .- الاستماع للموسيقى .-القيام بتصفح الجر

أجيال الحاســــــــــوب شهدت التطورات في عالم الحاسوب منذ عام 1951م وحتى يومنا هذا تقدما سريعا بحيث أصبحت الإنجازات لا تنسب لأشخاص بعينهم، بل إلى شركلت متخصصة ومؤسسات علمية. وقد قسمت الحواسيب التي ظهرت منذ أواخر الاربعينات وحتى الآن إلى أجيال حيث أن الحواسيب التي تنسب إلى جيل معين تمتلك فيما بينها خواص وصفات متشابهة واستعمل في تركيبها نفس الأساس التكنولوجي, وظهرت كذلك ضمن فترات زمنية محددة. يقسم الحاسوب إلى خمسة أجيال: 1. الجيل الاول 2. الجيل الثاني 3. الجيل الثالث 4. الجيل الرابع 5. الجيل الخامسالجيل الأول من الامثلة على أجهزة 1. IBM 700 2.UNIVAC 3.SAGE 4.CRC خصائص حواسيب الجيل الاول: 1 . اعتمد انتاج الآلات على استعمال العناصر المفردة وكان أهمها الصمام الإلكتروني المفرغ. 2 .حجم الآلات هنا كان كبيرا وذات وزن كبير 3 .هذه تتميز بالبطيء, حيث لم تتجاوز تنفيذها للعمليات من 10 إلى 20 ألف عملية/ثانية 4.استعملت في الاجهزة المبكرة لهذا الجيل مثل (EDSAC) ذاكرة داخلية من خطوط التأخير الزئبقيةما أن استبدلت بذاكرة القلب المغناطيسي المصنوع من حلقات الحديد المطاوع كما هو الحال في (IBM/701,IBM/702,UNIVAC-1)واستطاعت تخزين مايقارب(32000-1000)حرف بايت. 5.في مجال البرمجيات استخدمت لغة الآلة ولغة الاختصارات لعمل البرامج اللازمة.الجيل الثاني من الامثلة على أجهزة هذا الجيل: 1.CDC 1604 2.UNIVAC 1107 3.Borroughs B5500 4.IBM 1400 5.IBM 7090 خصائص حواسيب الجيل الثاني: 1.لقد حل الترانزيستور محل الصمام المفرغ حيث أنه يتميز بصغر حجمه وطول عمره وأنه لايحتاج إلى طاقة عالية لتشغيلةبالإضافة إلى وثوقيته العالية. 2.سرعة تنفيذ العمليات تقارب مئات الآلاف من العمليات/الثانية تقاس سرعتها بالميكروثانية 3.استعملت ذاكرة القلب المغناطيسي وأمكن تحسين سعة الذاكرة إلى أن وصلت في بعض الأجهزة إلى 32 ألف بايت(حرف). 4.استعملت لغات برمجة عالية المستوى مثل فورتران والجول وكوبول وغيرهاالجيل الثالث.ظهور الدوائر المتكاملة فوق الكبيرة جدا(ULSI:Ultra Large si ) التي تحتوي على ملايين من العناصر الالكترونية في الرقاقة الواحدة (Chip) مما أدى إلى تحسين مواصفات الأجهزة من حيث السرعة, وسعة الذاكرةوالحجم والوثوقية وإلى تخفيض التكلفة. 2.تطوير أقراص التخزين الضوئية(Optical Disk Storage)حيث يتم تسجيل البيانات عليها بأشعة الليزر وقد أدى هذا إلى ظهور أقراص تستعمل كذاكرة مساعدة(Secondary Memory)تمتاز بسعة عالية وكذلك ظهور الاقراص المدمجة (CD: Compact Disk Rom) وتقنيات الوسائط المتعددة (Multi-Media). 3.التطور في مجال الذكاء الاصطناعي وهو فرع من علم الحاسوب يبحث في استعمال الحاسوب لمحاكاة التفكير البشري. 4.التطور في مجال معالجة اللغات الطبيعية واستنطاق الحاسوب وظهور بطاقات الصوت . 5.ظهور الحواسيب التي تستخدم عدة معالجات. 6.التطور في مجال الشبكات مما أدى إلى استعمال قواعد البيانات المختلفةعلى نطاق عالمي.الجيل الرابع ( 1970- منتصف التسعينات ) من الامثلة على الاجهزة : 1.IBM Models 148/158/168 2.ICL 29000 خصائص حواسيب الجيل الرابع: 1.استعملت الدوائر المتكاملة الكبيرة (LSI)والكبيرة جدا (VLSI). 2.الحجم أكثر صغرا من الجيل السابق وأقل تكلفة. 3.سرعة إجراء العمليات بلغت من عشرات إلى مئات الملايين عملية/ثانية. 4.الذاكرة الرئيسية تقسم إلى : 1.الذاكرة العشوائية(RAM: Random Access Memory)ذاكرة القراءة والكتابة واستعملت لحفظ البرنامج ونتائج المعالجةتتراوح سعتها من (Mb512-32). 2.ذاكرة القراءة فقط(ROM:Read Only Memory)استعملت لتسجيل البرمجيات المعيارية والبرامج الثابتة بشكل دائم. 5.تم تطوير وتحسين أنظمة التشغيل وحاصة نظام الوقت الحقيقي.الجيل الخامــــــــس .ظهور الدوائر المتكاملة فوق الكبيرة جدا(ULSI:Ultra Large si ) التي تحتوي على ملايين من العناصر الالكترونية في الرقاقة الواحدة (Chip) مما أدى إلى تحسين مواصفات الأجهزة من حيث السرعة, وسعة الذاكرةوالحجم والوثوقية وإلى تخفيض التكلفة. 2.تطوير أقراص التخزين الضوئية(Optical Disk Storage)حيث يتم تسجيل البيانات عليها بأشعة الليزر وقد أدى هذا إلى ظهور أقراص تستعمل كذاكرة مساعدة(Secondary Memory)تمتاز بسعة عالية وكذلك ظهور الاقراص المدمجة (CD: Compact Disk Rom) وتقنيات الوسائط المتعددة (Multi-Media). 3.التطور في مجال الذكاء الاصطناعي وهو فرع من علم الحاسوب يبحث في استعمال الحاسوب لمحاكاة التفكير البشري. 4.التطور في مجال معالجة اللغات الطبيعية واستنطاق الحاسوب وظهور بطاقات الصوت . 5.ظهور الحواسيب التي تستخدم عدة معالجات. 6.التطور في مجال الشبكات مما أدى إلى استعمال قواعد البيانات المختلفةعلى نطاق عالمي.

< >

منذ بداية عقد الخمسينات من القرن العشرين وحتى يومنا الحاضر، حدثت تطورات كثيرة في مجال الكمبيوترات ، حيث زادت سرعتها ، وكبر حجم ذاكرتها وزادت قدرتها على اجراء العمليات . وعليه فقد صنفت الكمبيوترات إلى أجيال يبدأ كل جيل بتطور مهم حدث ، إما على المعدات المرتبطة بالكمبيوترات أو على البرامج والتعليمات التي يعمل عليها . ويمكن تصنيف الكمبيوترات حسب الأجيال كالتالي :

الجيل الأول :

بدأ في الخمسينات .

إنتاج كمبيوتر UNIVAC .

استخدمت كمبيوترات هذا الجيل الصمامات المفرغة، وكانت هذه الصمامات تحتاج إلى حرارة عالية، لذلك فقد كانت تستهلك طاقة كهربائية عالية .

كان حجم هذه الكمبيوترات كبيراً جدا، ووزنها ثقيل .

سرعة تنفيذ العمليات بطيئة إلى حد ما ( 20 ألف عملية في الثانية ) .

اعتمدت على لغة الآلة (التي تعتمد على النظام الثنائي) في كتابة البرامج ، وبالتالي كانت البرامج معقدة .

استخدمت الاسطوانة المغناطيسية كوسيط لادخال البيانات ، وآلات طباعة بدائية لاستخراج النتائج .

الجيل الثاني :

بدأ من 1959 إلى 1965 .

استبدلت الصمامات المفرغة بالترانزسستور حيث كان أصغر حجما وأطول عمرا ولا يحتاج طاقة كهربائية عالية .

كان حجم كمبيوترات هذا الجيل أصغر من الجيل الأول .

أصبح أكثر سرعة في تنفيذ العمليات حيث بلغ سرعته مئات الآلاف في الثانية الواحدة .

استخدمت الأشرطة الممغنطة كذاكرة مساندة ، واستخدمت الأقراص المغناطيسية الصلبة .

استخدمت بعض اللغات الراقية مثل Fortran , Cobol .

الجيل الثالث :

1965-1970

إنتاج الدوائر المتكاملة والمصنوعة من رقائق السيليكون .

أصبحت أصغر حجما بكثير وانخفضت تكلفة إنتاج الكمبيوترات .

تم إنتاج سلسلة كمبيوترات .IBM 360

أصبحت سرعة الكمبيوترات تقاس بالنانوثانية.

تم إنتاج الشاشات الملونة وأجهزة القراءة الضوئية .

تم إنتاج أجهزة إدخال وإخراج سريعة .

ظهرت الكمبيوترات المتوسطة mini computer system والتي تشترك مجموعة طرفيات بجهاز كمبيوتر مركزي .

الجيل الرابع :

من 1970-1980

حصلت ثورة كبيرة على معدات الكمبيوتر وعلى البرمجيات في نفس الوقت .

استخدمت الدوائر المتكاملة الكبيرة LSI

تميزت كمبيوترات هذا الجيل بصغر الحجم وزيادة السرعة والدقة والوثوقية وسعة الذاكرة وقلة التكلفة .

أصبحت السرعة تقاس بملايين العمليات في الثانية الواحدة .

ظهرت الذاكرة العشوائية RAM والذاكرة الدائمة ROM

أصبحت أجهزة الإدخال والإخراج أكثر تطورا وأسهل استخداما .

طورت نظم التشغيل ، مما أدى إلى ظهور الكمبيوترات الشخصية .

ظهرت لغات ذات المستوى الراقي والراقي جدا.

ظهرت الأقراص الصلبة المصغرة والأقراص المرنة والراسمات .

الجيل الخامس :

توفر كمبيوترات هذا الجيل زيادة في الإنتاجية حيث سيتعامل معها الإنسان مباشرة لأن بإمكانها فهم المدخلات المحكية ، المكتوبة والمرسومة .

زيادة هائلة في السرعات وسعات التخزين .

ظهور الذكاء الاصطناعي ولغات متطورة جدا.

كمبيوترات عملاقة ذات قدرات كبيرة جدا، وتمتاز بدرجة عالية جدا من الدقة .

أنواع الكمبيوترات :

وعلى الرغم من تشابه الكمبيوترات في تصميمها الداخلي ، واعتمادها على النظام الثنائي (0.1) بدءاً لعملها ، إلا أن التفاوت في قدراتها وحجومها ومجالات استخدامها يمكننا من تصنيف هذه الكمبيوترات إلى الأنواع التالية :

الكمبيوترات المصغرة (الشخصية) (Microcomputers or Personal Computers)

الكمبيوترات المتوسطة (Minicomputers)

الكمبيوترات الكبيرة (Large Computers (Mainframes)

الكمبيوترات العملاقة (SuperComputers)

أولا : نبذة تاريخية عن ظهور الحاسب الآلي وانتشاره :

انطلاقا من الحكمة القائلة ” الحاجة أم الاختراع ” 00 شهد التاريخ وعلى مر العصور العديد من الاختراعات لخدمة الإنسان وتلبية احتياجاته من بينها الأدوات والأجهزة التي تساعده على التعلم ، فانطلق من العد على أصابع اليدين في سالف العصور إلى استخدام العداد الصيني ” ABACUS” عام 2500 قبل الميلاد باستعمال الحصى في العد على الرمل ، ثم بعض الاختراعات البسيطة في القرون الوسطي مثل أعمدة جون نابير “ NAPIER “ لإجراء عمليات الضرب عام 1414م ، وآلة العالم الفرنسي الشهير بسكال “ PASCAL “ التي اخترعها عام 1642 م لإجراء عمليات الجمع والطرح وقد طورها العالم الألماني ليبنز “ LEIBNZ “ ليضيف إليها عمليتي الضرب والقسمة وآلة تثقيب البطاقات التي اخترعها العالم الفرنسي JAQUARD “ “ في مطلع القرن العشرين والآلة الحاسبة التي اخترعها بابج “ BABAGE “ عام 1833م وكانت مشابهة في عملها لعملية تخزين الحاسب الآلي حاليا وتوليد الجداول الرياضية ، ثم قام العالم الأمريكي هوليرث “ HOLLERITH “ وأسس مؤسسة خاصة كان لها بعض التجارب التي مهدت لاختراع الحاسب الآلي وقد باع هذه المؤسسة إلى شركة INTERNASIONAL BUSINESS MACHINES “ ” التي تعرف حاليا بالرمز ” IBM “ 0

ومع الدخول في القرن العشرين شهد حقل الإلكترونيات تقدما كبيرا أثمر قرب عقده الرابع عن إنتاج الجيل الأول من الحاسبات الآلية الذي بدء ظهوره بالفعل عام 1946م مع إنتاج أول حاسب رقمي تناظري عرف باسم “ INIAC ” ثم توالت بعد ذاك الأجيال المتعاقبة من الحاسبات الآلية مع التطور في علم الإلكترونيات وأبحاثه خصوصا بعد اكتشاف مادة الترانزيستور ليتميز كل جيل عن جيل بخصائص جديدة منها :

1) النقص الكبير في الوزن والحجم 0

2) تعدد الاستخدامات في مختلف المجالات الهندسية والاقتصادية والادارية والمالية والطبية والعلمية والتعليمية وغيرها 0

3) زيادة سرعة تنفيذ العمليات 0

4) اتساع الطاقة التخزينية 0

5) زيادة الثقة والاعتماد عليه في تيسير وكفاءة إنجاز المهام 0

6) التخفيض المستمر في أسعار الجهاز 0