البحث عن النص الكامل:

أين تنظر:

في كل مكان
فقط في العنوان
فقط في النص

ينسحب:

وصف
الكلمات في النص
رأس فقط

الصفحة الرئيسية > الملخص >الاقتصاد

طبلية تاجكان أول جهاز حسابي تم تطويره في تاريخ البشرية، وكان الاختلاف الرئيسي عنه عن طرق الحساب السابقة هو إجراء العمليات الحسابية بالأرقام. وبالتالي، فإن استخدام المعداد يفترض بالفعل وجود بعض أنظمة الأعداد الموضعية، على سبيل المثال، النظام العشري، الثلاثي، الخماسي، وما إلى ذلك. وحتى تطور الرياضيات نفسها في مراحل معينة من تكوينها كان مرتبطًا بالمعداد، عندما كانت حقيقة تم التأكد من بعض الخوارزميات الحسابية من خلال إمكانية تنفيذها على المعداد. أدى مسار تحسين المعداد الذي دام قرونًا إلى إنشاء جهاز حساب ذو شكل كلاسيكي كامل، تم استخدامه حتى ذروة أجهزة الكمبيوتر المكتبية ذات لوحة المفاتيح. وحتى اليوم يمكنك أن تجده في بعض الأماكن يساعد في معاملات التسوية. وفقط ظهور الآلات الحاسبة الإلكترونية الجيبية في السبعينيات من القرن الماضي تهديد حقيقيلمزيد من استخدام المعداد الروسي والصيني والياباني - الأشكال الكلاسيكية الثلاثة الرئيسية للمعداد التي بقيت حتى يومنا هذا. وفي الوقت نفسه، تعود آخر محاولة معروفة لتحسين الحسابات الروسية من خلال دمجها مع جدول الضرب إلى عام 1921.

لقد تبين أن المعداد، الذي تم تكييفه بشكل جيد لإجراء عمليات الجمع والطرح، ليس جهازًا فعالاً بدرجة كافية لإجراء عمليات الضرب والقسمة. لذلك، فإن اكتشاف اللوغاريتمات والجداول اللوغاريتمية بواسطة J. Napier في بداية القرن السابع عشر، والذي جعل من الممكن استبدال الضرب والقسمة بالجمع والطرح، على التوالي، كان الخطوة الرئيسية التالية في تطوير أنظمة الحوسبة اليدوية. يظهر بعد ذلك خط كاملتعديلات الجداول اللوغاريتمية. ومع ذلك، في العمل العملي، فإن استخدام الجداول اللوغاريتمية له عدد من المضايقات، لذلك اقترح J. Napier، كطريقة بديلة، عصي عد خاصة (سميت فيما بعد بعصي Napier)، والتي مكنت من إجراء عمليات الضرب والقسمة مباشرة على الأرقام الأصلية. اعتمد نابير في هذه الطريقة على طريقة الضرب الشبكي.

جنبًا إلى جنب مع العصي، اقترح نابير لوحة عد لإجراء عمليات الضرب والقسمة والتربيع والجذر التربيعي في النظام الثنائي، وبالتالي توقع مزايا نظام الأرقام هذا لأتمتة العمليات الحسابية.

كان للوغاريتمات التي قدمها ج. نابير تأثير ثوري على جميع التطورات اللاحقة في الحساب، والتي تم تسهيلها إلى حد كبير من خلال ظهور عدد من الجداول اللوغاريتمية المحسوبة بواسطة نابير نفسه وعدد من الآلات الحاسبة الأخرى المعروفة في ذلك الوقت ( H. بريجز، آي. كيبلر، إي. وينجيت، أ. فلاه). تعتمد فكرة اللوغاريتمات في التفسير الجبري على مقارنة نوعين من التسلسلات: علم الحسابو هندسي.

كانت اللوغاريتمات بمثابة الأساس لإنشاء أداة حوسبة رائعة - قاعدة الشريحة، التي خدمت المهندسين والفنيين في جميع أنحاء العالم لأكثر من 360 عامًا. يعتبر النموذج الأولي لقاعدة الشريحة الحديثة هو المقياس اللوغاريتمي لـ E. Gunther، الذي استخدمه W. Oughtred وR. Delamaine عند إنشاء قواعد الشريحة الأولى. ومن خلال جهود عدد من الباحثين، تم تحسين القاعدة المنزلقة باستمرار، ويرجع المظهر الأقرب إلى الحديثة إلى الضابط الفرنسي أ. مانهايم البالغ من العمر 19 عامًا.

المرحلة الميكانيكية لتطوير تكنولوجيا الحوسبة

تطور الميكانيكا في القرن السابع عشر. أصبح شرطا أساسيا لإنشاء أجهزة وأدوات الحوسبة باستخدام المبدأ الميكانيكي للحسابات. تم بناء هذه الأجهزة على عناصر ميكانيكية وتوفير نقل تلقائي على أعلى مستوى.

تم وصف أول آلة ميكانيكية في عام 1623 بواسطة V. Schickard، وتم تنفيذها في نسخة واحدة وتهدف إلى إجراء أربع عمليات حسابية على أرقام مكونة من 6 بت.

تتكون آلة شيكارد من ثلاثة أجهزة مستقلة: جمع وضرب وتسجيل الأرقام. تم تنفيذ الإضافة الإدخال التسلسليعمليات الجمع باستخدام الأرقام، والطرح - عن طريق إدخال المطرح والمطروح بالتسلسل. يتم عرض الأرقام المدخلة ونتيجة الجمع والطرح في نوافذ القراءة. تم استخدام فكرة الضرب الشبكي لإجراء عملية الضرب. أما الجزء الثالث من الآلة فقد استخدم لكتابة عدد لا يزيد طوله عن 6 أرقام. كان الرسم التخطيطي لآلة Schickard المستخدمة كلاسيكيًا - فقد تم استخدامه (أو تعديلاته) في معظم الآلات الحاسبة الميكانيكية اللاحقة حتى استبدال الأجزاء الميكانيكية بأجزاء كهرومغناطيسية. ومع ذلك، نظرًا لقلة الشهرة، لم يكن لآلة شيكارد ومبادئ عملها تأثير كبير على التطوير الإضافي VT، لكنه يفتح بحق عصر الميكانيكية تكنولوجيا الكمبيوتر.

ب. استخدمت آلة باسكال مخططًا أكثر تعقيدًا لنقل البتات عالية الترتيب، والذي نادرًا ما يستخدم في المستقبل؛ لكن أول نموذج عمل للآلة، تم بناؤه عام 1642، ثم سلسلة من 50 آلة ساهمت في الشعبية الواسعة إلى حد ما للاختراع وتشكيل رأي عام حول إمكانية أتمتة العمل العقلي. لقد نجت حتى يومنا هذا 8 أجهزة باسكال فقط، واحدة منها 10 بت. لقد كانت آلة باسكال هي التي شكلت بداية المرحلة الميكانيكية من التطور VT.

في القرنين السابع عشر والثامن عشر، تم تقديم عدد من الأنواع والتصميمات المختلفة لأجهزة الإضافة وآلات الإضافة، حتى القرن التاسع عشر. لم يحدد الحجم المتزايد لأعمال الحوسبة أو ساهم في الطلب المستدام على أجهزة الحساب الميكانيكية إنتاج متسلسلعلى أساس تجاري.

تم إنشاء مقياس الحساب الأول، الذي يسمح بجميع العمليات الحسابية الأربع، بواسطة G. Leibniz نتيجة لسنوات عديدة من العمل. وكانت ذروة هذا العمل هي آلة إضافة لايبنتز، والتي تسمح باستخدام مضاعف 8 بت ومضاعف 9 بت للحصول على منتج 16 بت. بالمقارنة مع جهاز باسكال، تم إنشاء جهاز حاسوبي جديد بشكل أساسي يعمل على تسريع تنفيذ عمليات الضرب والقسمة بشكل كبير. ومع ذلك، فإن مقياس لايبنتز لم ينتشر على نطاق واسع لسببين رئيسيين: عدم وجود طلب ثابت عليه، وعدم دقة التصميم التي تؤثر على مضاعفة أعداده المحدودة.

في القرنين السابع عشر والثامن عشر. تم اقتراح سلسلة كاملة من الأدوات الحسابية بناءً على نموذج باسكال ولايبنيز (بدرجات متفاوتة من التحديث)، استنادًا إلى عصي نابير أو التطورات الأصلية. كانت التصميمات المقترحة عبارة عن أجهزة مضاعفة منفصلة أو مجموعات من أجزاء الجمع والضرب.

أوائل القرن التاسع عشر وتتميز بتطور مرافق الحوسبة في ثلاثة اتجاهات رئيسية: إضافة الأجهزة وضربها، و(3) إضافة الآلات؛ وفي الوقت نفسه، أصبح تطوير آلات الإضافة هو السائد.

في عام 1881، نظمت L. Thomas الإنتاج التسلسلي لآلات الإضافة في باريس. يعتمد تصميم آلة الإضافة الخاصة به على استخدام أسطوانة Leibniz المتدرجة، وكان بمثابة تطوير إضافي لآلة الإضافة Leibniz، والتي تتميز بعدد من حلول التصميم المفيدة: شكل مناسب لإدخال رقم، ووجود مضاد. جهاز القصور الذاتي، وآلية إلغاء الأرقام، وما إلى ذلك. كانت آلة الإضافة هذه تسمى آلة توماس وكان إنتاجها التسلسلي صغيرًا - طوال القرن التاسع عشر بأكمله. تم إنتاج حوالي 2000 آلة توماس. ومع ذلك، كانت الميزة المهمة لآلات توماس هي متانتها - فقد تم استخدام آلة الإضافة حتى في الحسابات المتعلقة بإعداد خطة GOELRO في عام 1920.

ينبغي اعتبار أحد المعالم المهمة في تطوير مقاييس الحساب إنشاء آلة Bolle في عام 1888، والتي أجرت عملية الضرب أسرع بثلاث مرات من مقاييس الحساب الموجودة في ذلك الوقت (وهذا هو سبب تسمية الآلة بالمضاعف).

زيادة في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. لقد طرح العمل الحسابي في عدد من مجالات النشاط البشري حاجة ملحة لـ VTوزيادة المتطلبات عليه. لم تتمكن الأنواع المختلفة من أجهزة الكمبيوتر الموجودة في ذلك الوقت من حل هذه المشكلة. وفقط إنشاء V. Ordner (روسيا) لنموذجه لآلة الإضافة في عام 1874 ، والذي كان يعتمد على عجلة تروس Ordner مصممة خصيصًا ، يمكن اعتباره بداية الهندسة الميكانيكية الرياضية. طوال فترة وجودها، تم تحسين آلة إضافة Ordner وإنتاجها في عدة إصدارات، وحصلت على عدد من الجوائز العالية. استمر النمو في إنتاج آلات إضافة Ordner في كل من الاتحاد السوفييتي وخارجه؛ منذ عام 1931، حصل على اسم فيليكس، والذي بموجبه معروف جيدًا للأجيال الحالية من أجهزة الكمبيوتر المحلية.

في البداية، لم يكن لظهور أجهزة الكمبيوتر تأثير كبير جدًا على إنتاج واستخدام آلات الإضافة، ويرجع ذلك أساسًا إلى اختلاف أغراضها وانتشارها وتكلفتها. ومع ذلك، منذ الستينيات، أصبحت ECVMs (أجهزة كمبيوتر لوحة المفاتيح الإلكترونية) تُستخدم على نطاق واسع بشكل متزايد.

مكانة خاصة بين تطورات المرحلة الميكانيكية من التطور VTتشغلها أعمال تشارلز باباج، الذي يعتبر بحق مؤسس وأيديولوجي الحديث VT. من بين أعمال باباج، هناك اتجاهان رئيسيان واضحان: الاختلاف وأجهزة الكمبيوتر التحليلية.

تم تطوير مشروع آلة الفرق في العشرينات من القرن التاسع عشر. وكان مخصصًا لجدولة الدوال متعددة الحدود بطريقة الفرق المحدود. كان الدافع الرئيسي لهذا العمل هو الحاجة الملحة إلى جدولة الوظائف والتحقق من الجداول الرياضية الموجودة، والتي كانت مليئة بالأخطاء. ومع ذلك، لم يكتمل هذا المشروع، لكن أتباع باباج أنشأوا محركات فرق عمل، والتي وجدت تطبيقًا واسعًا في العلوم والتكنولوجيا.

كان مشروع باباج الثاني عبارة عن محرك تحليلي يستخدم مبدأ التحكم في البرنامج وكان سلفًا للمحرك الحديث حاسوب. هذا المشروعتم اقتراحه في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر، وفي عام 1843، كتب ألوي لوفليس أول برنامج معقد إلى حد ما في العالم لحساب أرقام برنولي لآلة باباج. ويمكن اعتبار هذين الإنجازين رائعين، حيث أنهما يسبقان عصرهما بأكثر من قرن. لم يتم تنفيذ مشروع المحرك التحليلي، بل أصبح معروفًا على نطاق واسع جدًا، ونال إشادة كبيرة من عدد من العلماء، وفي مقدمتهم علماء الرياضيات. طور بابيدج العديد من الرسومات للآلة نفسها وصنع عددًا من كتلها. وحاول ابنه هنري تنفيذ المشروع، إلا أنه بقي تماما على مستوى التصميم الأولي. جاءت فكرة المحرك التحليلي من باباج أثناء عمله على محرك الفرق. كان الهدف من المحرك التحليلي حساب أي خوارزمية (في مصطلحاتنا) وتم تصميمه ليكون ميكانيكيًا بحتًا.

في بداية عام 1836، كان لدى باباج بالفعل فكرة واضحة عن التصميم الأساسي للآلة، وفي عام 1837، في مقال بعنوان "حول الأداء الرياضي للآلة الحاسبة"، وصف مشروعه بشيء من التفصيل.

ويتكون المحرك التحليلي من الأجزاء الأربعة الرئيسية التالية:

كتلة تخزين للبيانات الأولية والمتوسطة و نتائجالعمليات الحسابية.

وكانت تتألف من مجموعة من التروس التي تحدد الأرقام مثل آلة الجمع؛ كتلة معالجة الأرقام من المستودع تسمى(في المصطلحات الحديثة، هذا جهاز حسابي). كان تنظيم الكتلة مشابهًا للكتلة الأولى؛

وحدة التحكم في تسلسل الحساب (في المصطلحات الحديثة، هذا جهاز تحكم لوحدة التحكم)؛

كتلة لإدخال البيانات الأولية وطباعة النتائج (في المصطلحات الحديثة، هذا هو جهاز الإدخال / الإخراج).

استخدم Ch. Babidge آلية في آلته مشابهة لآلية نول الجاكار، وذلك باستخدام بطاقات تحكم خاصة. وفقا لفكرة باباج، يجب أن يتم التحكم من خلال زوج من آليات الجاكار مع مجموعة من البطاقات المثقوبة في كل منهما.

كان لدى باباج أفكار حديثة بشكل مدهش حول أجهزة الكمبيوترومع ذلك، فإن الوسائل التقنية المتاحة له تخلفت كثيرا عن أفكاره.

الميزة الرئيسية لـ A. Lovelace ليست فقط إنشاء البرنامج الأول لآلة باباج، ولكن أيضًا وصف كامل ويمكن الوصول إليه للجهاز، بالإضافة إلى تحليل قدراته على حل مهام الحوسبة المختلفة. إلى جانب ذلك، قامت لوفليس بنشر أفكار Ch. Babage على نطاق واسع، وقد صممت بنفسها بعض مكونات الآلة وبحثت في استخدام الأنظمة الثنائية، كما أعربت عن عدد من الأفكار التي أصبحت مستخدمة على نطاق واسع فقط في عصرنا.

المرحلة الكهروميكانيكية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

مرحلة التطور الكهروميكانيكية VTكان الأقل طولًا ويغطي حوالي 60 عامًا فقط - بدءًا من أول جهاز جدولة لـ G. Hollerith (1887) وحتى أول كمبيوتر ENIAC (1945). كانت المتطلبات الأساسية لإنشاء المشاريع في هذه المرحلة هي الحاجة إلى إجراء حسابات جماعية (الاقتصاد والإحصاء والإدارة والتخطيط، وما إلى ذلك) وتطوير الهندسة الكهربائية التطبيقية (المحرك الكهربائي والمرحلات الكهروميكانيكية)، مما جعل من الممكن لإنشاء أجهزة الحوسبة الكهروميكانيكية.

كان النوع الكلاسيكي من وسائل المرحلة الكهروميكانيكية عبارة عن مجمع عد وتحليلي مصمم لمعالجة المعلومات على وسائط البطاقة المثقوبة.

تم إنشاء أول مجمع للعد والتحليل في الولايات المتحدة الأمريكية بواسطة G. Hollerith في عام 1887 ويتكون من: آلة ثقب يدوية وآلة فرز وجهاز جدولة. باستخدام أفكار جاكار وباباج (أو إعادة اكتشافهما)، قام ج. استخدم هوليريث البطاقات المثقبة كوسيلة لنقل المعلومات (على الرغم من أنه اعتبر أيضًا نسخة مثقوبة)؛ جميع المكونات الأخرى للمجمع كانت ذات طابع أصلي. كان الغرض الرئيسي من المجمع هو المعالجة الإحصائية للبطاقات المثقوبة. استخدمت النماذج الأولى للمجمع الفرز اليدوي للبطاقات المثقوبة (في عام 1890، تم استبدالها ببطاقة كهربائية)، وتم إنشاء جهاز الجدولة على أساس أبسط المرحلات الكهروميكانيكية. تم إجراء الاختبار الأول للمجمع في عام 1887 في بالتيمور (الولايات المتحدة الأمريكية) عند تجميع جداول وفيات السكان، في حين تم إجراء الاختبارات الرئيسية للمجمع المعدل بالفعل في عام 1889 باستخدام مثال معالجة نتائج التعداد في أربع مناطق في سانت لويس. (الولايات المتحدة الأمريكية). كانت الاختبارات الرئيسية ناجحة للغاية وسرعان ما اكتسب جدول هوليريث الاعتراف الدولي، حيث تم استخدامه في التعدادات السكانية في روسيا (1897)، والولايات المتحدة الأمريكية والنمسا والمجر (1890)، وكندا (1891).

في عام 1897، قام هوليريث بتأسيس شركة أصبحت تعرف فيما بعد باسم IBM.

أهمية عمل ج. هولليريث من أجل التنمية VTيتحدد من خلال عاملين رئيسيين. أولا، أصبح مؤسس اتجاه جديد في VT- العد والتثقيب (العد والتحليل)، والذي يتكون من استخدام أجهزة الجدولة والمعدات المصاحبة لأداء مدى واسعالحسابات الاقتصادية والعلمية والتقنية. بناء على هذا VTتم إنشاء محطات حساب الآلة لمعالجة المعلومات الآلية، والتي كانت بمثابة النموذج الأولي لمراكز الكمبيوتر الحديثة ( VC). في العشرينات والثلاثينات من القرن العشرين. أصبح استخدام تكنولوجيا العد واللكم عاملاً رائداً في التنمية فاتو؛فقط ظهور أجهزة الكمبيوتر حد من استخدامه.

ثانيًا، حتى بعد التوقف عن استخدام أجهزة الجدولة، يظل حامل المعلومات الرئيسي (الإدخال/الإخراج) للكمبيوتر عبارة عن بطاقة مثقوبة، ويتم استخدام أجهزة البطاقة المثقوبة التي اقترحها هوليريث كأجهزة طرفية. حتى في عصرنا هذا، فإن استخدام عدد كبير من أجهزة الإدخال والإخراج المختلفة لم يلغي تمامًا استخدام تقنية البطاقة المثقوبة.

تطوير عمل G. Hollerith، يتم تطوير وإنتاج عدد من نماذج المجمعات العدية والتحليلية في عدد من البلدان، والتي كانت المجمعات الأكثر شهرة وانتشارًا آي بي إموريمنجتون وبوهل.

تم استخدام تقنية التثقيب في البداية للمعالجة الإحصائية، ثم بدأ استخدامها على نطاق واسع لميكنة المشكلات المحاسبية والاقتصادية، وكذلك في بعض الحالات للحسابات ذات الطبيعة العلمية والتقنية؛ في المقام الأول للحسابات الفلكية. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، يعود أول استخدام لتكنولوجيا التثقيب للحسابات الفلكية إلى أوائل الثلاثينيات، ومنذ عام 1938، تم إنشاء محطة حسابية مستقلة للبحث الرياضي في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.

الفترة الأخيرة (الأربعينيات من القرن العشرين) من المرحلة الكهروميكانيكية من التطور VTتتميز بإنشاء عدد من أنظمة الترحيل والميكانيكية المعقدة التحكم بالبرنامج، تتميز بتعدد استخدامات الخوارزميات وقادرة على إجراء حسابات علمية وتقنية معقدة في الوضع التلقائي بسرعات أعلى من سرعة آلات الإضافة التي تعمل بالكهرباء. تم تنفيذ أكبر المشاريع في هذه الفترة في ألمانيا (K. Zuse) والولايات المتحدة الأمريكية (D. Atanasov، G. Aiken، D. Stieblitz). يمكن اعتبار هذه المشاريع بمثابة أسلاف مباشرة لأجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة.

كان كونراد زوسي (K. Zuse) رائدًا في إنشاء عالم عالمي حاسوبمع برنامج التحكم وتخزين المعلومات في جهاز تخزين (الذاكرة). ومع ذلك، فإن نموذجه الأول Z-1 (الذي يمثل بداية سلسلة Z-car) كان أدنى من الناحية الأيديولوجية من تصميم باباج - فهو لم ينص على النقل المشروط للسيطرة.

لم يكتمل النموذج التالي Z-2 بسبب تجنيد زوزه في الجيش، والذي تم تسريحه منه بسبب اهتمام الإدارة العسكرية الألمانية بعمله. بدعم مالي من الإدارة العسكرية في زوزه في 1939-1941. قام بإنشاء نموذج Z-3، والذي كان أول كمبيوتر عالمي يتم التحكم فيه بواسطة البرنامج.

بعد الانتهاء من بناء Z-3 في عام 1941، شارك K. Zuse بشكل مكثف في القضايا حتى نهاية الحرب VT.

بعد الحرب، كان اتجاه عمل K. Zuse مرتبطًا بشكل أساسي بالبحث النظري في البرمجة والهندسة المعمارية VT.وقد عبر هنا عن عدد من الأفكار التقدمية للغاية في عصره، بما في ذلك هياكل الحوسبة الخلوية، وبنية أوامر الكمبيوتر، والبرمجة المتوازية، وما إلى ذلك.

في عام 1937، في الولايات المتحدة الأمريكية، بدأ J. Atanasov العمل على إنشاء جهاز كمبيوتر مصمم لحل عدد من المهام في الفيزياء الرياضية. قام بإنشاء الدوائر الإلكترونية الأولى لمكونات الكمبيوتر وحصل على براءة اختراعها، وقام بالتعاون مع K. Berry، بحلول عام 1942، ببناء آلة ABC الإلكترونية، والتي أثرت على D. Mauchly من مدرسة مور التقنية وعدد من أفكاره ساهمت بشكل كبير في إنشاء أول حاسوب ENIAC عام 1945م.

على عكس آلة Z-3، كان القدر أكثر ملاءمة لجهاز الكمبيوتر الآلي G. Aiken MARK-1، الذي تم إنشاؤه في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1944. وقبل التعرف على عمل زوس، اعتبرها المجتمع العلمي أول آلة كهروميكانيكية لحل المشاكل. مشاكل رياضية معقدة.

آخر مشروع ترحيل كبير VTينبغي لنا أن نفكر في كمبيوتر الترحيل RVM-1، الذي تم بناؤه عام 1957 في الاتحاد السوفييتي وتم تشغيله حتى نهاية عام 1964، وذلك بشكل أساسي لحل المشكلات الاقتصادية.

المرحلة الإلكترونية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

بسبب الطبيعة المادية والفنية للتتابع VTلم يسمح بزيادة كبيرة في سرعة العمليات الحسابية، وهذا يتطلب الانتقال إلى عناصر إلكترونية عالية السرعة خالية من القصور الذاتي.

بحلول بداية الأربعينيات. القرن ال 20 تمتلك الإلكترونيات بالفعل المجموعة اللازمة من هذه العناصر. مع اختراع M. Bonch-Bruevich للمشغل في عام 1913 (مضخم متماثل إلكتروني ثنائي الأنبوب مع ردود فعل إيجابية يستخدم الصمام الثلاثي للأنبوب المفرغ الإلكتروني، الذي تم اختراعه في عام 1906، كمكون أساسي)، نشأت إمكانية حقيقية لإنشاء إلكترونية عالية السرعة VT.

حددت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية (أجهزة الكمبيوتر) اتجاهًا جديدًا في فاتو،تم تطويره بشكل مكثف وحاليًا في اتجاهات مختلفة.

يمكن اعتبار أول جهاز كمبيوتر (وإن كان متخصصًا مصممًا لفك التشفير) هو آلة Colossus الإنجليزية التي تم إنشاؤها عام 1943 بمشاركة A. Turing. الجهاز يحتوي على حوالي 2000 أنابيب مفرغةوكان أداءً عاليًا إلى حدٍ ما، لكنه كان متخصصًا للغاية.

يعتبر الكمبيوتر الأول هو آلة ENIAC (التكامل العددي الإلكتروني والكمبيوتر)، التي تم إنشاؤها في الولايات المتحدة الأمريكية في نهاية عام 1945. كان الهدف في البداية حل مشاكل المقذوفات، ثم تبين أن الآلة عالمية، أي. قادر على اتخاذ القرار المهام المختلفة. كان المستشار الرئيسي للمشروع هو D. Mauchly، وكان المصمم الرئيسي D. Eckert. في وقت لاحق، كان تأليفهم للتكنولوجيا الإلكترونية لتصميم أجهزة الكمبيوتر محل نزاع - في عام 1973، قضت المحكمة الفيدرالية الأمريكية بأن ماوكلي وإيكرت لم ينشئا جهاز كمبيوتر، لكنهما استعارا فكرته من جيه أتاناسوف، على الرغم من أن الأخير لم يقم ببناء جهاز كمبيوتر عامل. نموذج لجهاز الكمبيوتر الخاص به.

مشروع الخلق اينياكبدأ في أبريل 1943، واكتمل بالكامل في ديسمبر 1945. كاختبار رسمي حاسوبتم اختيار مهمة تقييم الإمكانية الأساسية لإنشاء قنبلة هيدروجينية. اجتاز الجهاز الاختبارات بنجاح، حيث قام بمعالجة حوالي مليون بطاقة IBM المثقبة بالبيانات الأولية.

حتى قبل الاستخدام اينياكبدأ موكلي وإكيرت، بتكليف من الجيش الأمريكي، مشروعًا على جهاز كمبيوتر جديد، EDVAC (الكمبيوتر الإلكتروني المتغير الأوتوماتيكي المنفصل)، والذي كان أكثر تقدمًا من الأول. يتميز هذا الجهاز بذاكرة كبيرة (1024 كلمة بطول 44 بت؛ تمت إضافة ذاكرة مساعدة للبيانات بسعة 4000 كلمة عند الانتهاء) لكل من البيانات والبرامج. أدى هذا النهج (البرامج المخزنة في الذاكرة) إلى القضاء على العيب الرئيسي لـ ENIAC - وهو الحاجة إلى إعادة توصيل العديد من مكونات الجهاز، الأمر الذي استغرق ما يصل إلى يومين بالنسبة للبرامج المعقدة. لم يسمح هذا الظرف باعتبار ENIAC كمبيوترًا آليًا بالكامل.

برنامج إدفاك إلكترونياوقع على ذاكرة خاصةعلى أنابيب الزئبق (خطوط التأخير)، وتم إجراء الحسابات في أنظمة متزامنة ثنائية، مما جعل من الممكن تقليل عدد المصابيح والعناصر الأخرى للدوائر الإلكترونية للآلة بشكل كبير.

تم الانتهاء من بناء الكمبيوتر في عام 1952، ويحتوي على أكثر من 3500 مصباح من 19 مصباحًا أنواع مختلفةوحوالي 27000 عنصر إلكتروني آخر.

وفي نهاية عام 1944، شارك جون البالغ من العمر 41 عامًا في المشروع كمستشار علمي فون نيومان، كفي ذلك الوقت، كان يتمتع بالفعل بسلطة كبيرة في العالم العلمي باعتباره عالم رياضيات، وقد قدم مساهمة كبيرة في ميكانيكا الكم وأنشأ النظرية الرياضية للألعاب. يرجع اهتمام فون نيومان بأجهزة الكمبيوتر جزئيًا إلى مشاركته المباشرة في مشروع مانهاتن لإنشاء القنبلة الذرية، حيث أثبت رياضيًا جدوى الطريقة المتفجرة لتفجير شحنة ذرية ذات كتلة حرجة، وكذلك العمل على إنشاء قنبلة هيدروجينية. والتي تتطلب حسابات معقدة للغاية. بعد معالجة المواد الخاصة بتطوير المشروع وتلخيصها بشكل إبداعي، أعد فون نيومان في يونيو 1945 التقرير العلمي النهائي المكون من 101 صفحة، والذي يحتوي على وصف ممتاز لكل من الآلة نفسها وقدراتها المنطقية. علاوة على ذلك، قدم فون نيومان، في تقرير يعتمد على تحليل قرارات التصميم، وكذلك أفكار أ. تورينج حول جهاز كمبيوتر عالمي رسمي (سمي لاحقًا بآلة تورينج)، لأول مرة التنظيم المنطقي للكمبيوتر بغض النظر عن مكوناته. قاعدة عنصرية، مما جعل من الممكن وضع أسس تصميم الكمبيوتر.

يحدد التقرير ويصف بالتفصيل خمسة مكونات أساسية للكمبيوتر العالمي ومبدأ عمله (هندسة فون نيومان):

وحدة المنطق الحسابي المركزي (ALU)؛

وحدة التحكم المركزية (CU)، المسؤولة عن عمل جميع المكونات الرئيسية للكمبيوتر؛

جهاز تخزين (جهاز تخزين)؛

نظام إدخال وإخراج المعلومات.

تم تبرير الحاجة إلى استخدام النظام الثنائي والتكنولوجيا الإلكترونية والترتيب التسلسلي للعمليات.

أصبحت مبادئ تنظيم الكمبيوتر التي اقترحها فون نيومان مقبولة بشكل عام.

أثناء قيامه برحلة إبداعية إلى مجموعة تطوير EDVAC وبعد أن أصبح على دراية بأفكار ج. فون نيومان، تمكن م. ويلكس، عند عودته إلى جامعة كامبريدج (إنجلترا)، من إكمال تطوير أول كمبيوتر في العالم مزودًا بأجهزة مخزنة الذاكرة قبل عامين (في مايو 1949). كان جهاز الكمبيوتر الخاص به EDSAC (الآلة الحاسبة التلقائية للتأخير الإلكتروني) يعمل بنظام SS ثنائي، وينفذ أوامر البث الأحادي بمبلغ 18 ويتم تشغيله بكلمات قصيرة (17 بت) وكلمات طويلة (35 بت).

ميكانيكي منصة تطوير الحوسبة تكنولوجيامن أعمال تشارلز باباج...

قصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا. خلفية تاريخية موجزة. أجيال أجهزة الكمبيوتر. الآفاق

الملخص >> علوم الحاسب

3 مبتدئ منصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا............... صفحة 4 الصفحة الرئيسية التاريخ الحديثإلكتروني الحوسبة تكنولوجيا……………………………………. صفحة ... الوحدة المستخدمة - آلة الإضافة ( ميكانيكي الحوسبة

قصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا (7)

محاضرة >> علوم الحاسب

... تطوير الحوسبة تكنولوجياالخطة 1. الأولية منصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا 2. بداية التاريخ الإلكتروني الحديث الحوسبة تكنولوجيا... الوحدة المستخدمة - آلة إضافة ( ميكانيكي الحوسبةجهاز قادر على أداء 4...

قصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا (6)

اختبار >> علوم الحاسب

الفترة الكهروميكانيكية منصة تطوير الحوسبة تكنولوجياتتميز بإنشاء عدد من أجهزة التتابع والتتابع المعقدة ميكانيكيأنظمة...

بدأ التطور السريع للحوسبة الرقمية (CT) وظهور علم حول مبادئ بنائها وتصميمها في الأربعينيات من القرن العشرين، عندما أصبحت الإلكترونيات والإلكترونيات الدقيقة الأساس الفني للحوسبة الرقمية، والإنجازات في مجال أجهزة الكمبيوتر أصبح الأساس لتطوير هندسة الكمبيوتر (التي كانت تسمى سابقًا الذكاء الاصطناعي).

حتى هذا الوقت، ولمدة 500 عام تقريبًا، تم اختصار VT إلى أبسط الأجهزة لإجراء العمليات الحسابية على الأرقام. كان أساس جميع الأجهزة تقريبًا التي تم اختراعها على مدار 5 قرون عبارة عن عجلة تروس مصممة لإصلاح 10 أرقام من نظام الأرقام العشري. أول رسم في العالم لجهاز إضافة عشري مكون من ثلاثة عشر بتًا يعتمد على هذه العجلات ينتمي إلى ليوناردو دافنشي.

أول جهاز حاسوبي رقمي ميكانيكي تم تنفيذه فعلياً كان "باسكالينا" للعالم الفرنسي الكبير بليز باسكال، وهو عبارة عن جهاز مكون من 6 (أو 8) أرقام، على عجلات مسننة، مصمم لجمع وطرح الأعداد العشرية (1642).

بعد مرور 30 ​​عامًا على ظهور باسكالينا، ظهرت "الأداة الحسابية" لجوتفريد فيلهلم ليبنيز عام 1673 - وهي عبارة عن جهاز عشري مكون من اثني عشر رقمًا لإجراء العمليات الحسابية، بما في ذلك الضرب والقسمة.

في نهاية القرن الثامن عشر، وقع حدثان في فرنسا كان لهما أهمية أساسية لمواصلة تطوير تكنولوجيا الحوسبة الرقمية. تشمل هذه الأحداث ما يلي:

 اختراع جوزيف جاكار للتحكم البرمجي في ماكينة النسيج باستخدام البطاقات المثقوبة؛

 تطوير غاسبار دي بروني لتكنولوجيا الحوسبة التي قسمت الحسابات الرقمية إلى ثلاث مراحل: تطوير الطريقة الرقمية، وتجميع برنامج لسلسلة من العمليات الحسابية، وتنفيذ الحسابات الفعلية عن طريق العمليات الحسابية على الأرقام وفقا للحسابات المجمعة. برنامج.

تم استخدام هذه الابتكارات لاحقًا من قبل الإنجليزي تشارلز باباج، الذي اتخذ خطوة جديدة نوعيًا في تطوير وسائل VT - الانتقال من التنفيذ اليدوي إلى التنفيذ التلقائي للحسابات باستخدام برنامج مترجم. قام بتطوير مشروع للمحرك التحليلي - وهو كمبيوتر رقمي ميكانيكي عالمي مع التحكم في البرنامج (1830-1846). تتكون الآلة من خمسة أجهزة: الحساب (AU)؛ ذاكرة التخزين)؛ الإدارة (UU) ؛ الإدخال (الأشعة فوق البنفسجية)؛ الإخراج (UW).

كانت هذه الأجهزة هي التي شكلت أجهزة الكمبيوتر الأولى التي ظهرت بعد 100 عام. تم بناء وحدة التحكم على أساس العجلات المسننة، وتم اقتراح تنفيذ ذاكرة عليها (لآلاف أرقام 50 بت). تم استخدام البطاقات المثقوبة لإدخال البيانات والبرامج. السرعة المقدرة للعمليات الحسابية هي الجمع والطرح في ثانية واحدة، والضرب والقسمة في دقيقة واحدة. بالإضافة إلى العمليات الحسابية، كان هناك أمر القفز الشرطي.

تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من إنشاء مكونات فردية للآلة، إلا أنه لا يمكن إنشاء الآلة بأكملها بسبب ضخامة حجمها. سيتطلب الأمر أكثر من 50000 عجلة تروس فقط. خطط المخترع لاستخدام محرك بخاري لتشغيل محركه التحليلي.

في عام 1870 (قبل عام من وفاة باباج)، صمم عالم الرياضيات الإنجليزي جيفونز أول "آلة منطقية" في العالم، والتي مكنت من ميكنة أبسط الاستنتاجات المنطقية.

كان مبتكرو الآلات المنطقية في روسيا ما قبل الثورة هم بافيل دميترييفيتش خروتشوف (1849-1909) وألكسندر نيكولايفيتش شتشوكاريف (1884-1936)، اللذين عملا في المؤسسات التعليمية في أوكرانيا.

تم تحقيق فكرة باباج الرائعة على يد العالم الأمريكي هوارد أيكن، الذي ابتكر أول كمبيوتر ميكانيكي مرحل في الولايات المتحدة في عام 1944. تم تنفيذ كتلها الرئيسية - الحساب والذاكرة - على عجلات مسننة. إذا كان باباج متقدمًا جدًا على وقته، فإن أيكن، باستخدام نفس التروس، استخدم تقنيًا حلولًا قديمة عند تنفيذ فكرة باباج.

تجدر الإشارة إلى أنه قبل عشر سنوات، في عام 1934، قرر الطالب الألماني كونراد تسوسي، الذي كان يعمل على مشروع تخرجه، أن يصنع جهاز كمبيوتر رقميًا مزودًا ببرامج التحكم. وكانت هذه الآلة هي الأولى في العالم التي تم استخدامها النظام الثنائيحساب التفاضل والتكامل. في عام 1937، قامت الآلة Z1 بأولى حساباتها. لقد كانت عبارة عن نقطة عائمة ثنائية 22 بت مع ذاكرة مكونة من 64 رقمًا، وكانت تعمل على أساس ميكانيكي بحت (رافعة).

في نفس عام 1937، عندما بدأت أول آلة ثنائية ميكانيكية Z1 في العالم في العمل، بدأ جون أتاناسوف (بلغاري المولد عاش في الولايات المتحدة الأمريكية) في تطوير جهاز كمبيوتر متخصص باستخدام الأنابيب المفرغة (300 أنبوب) لأول مرة في العالم.

في 1942-1943، تم إنشاء كمبيوتر Colossus في إنجلترا (بمشاركة آلان تورينج). هذه الآلة، المكونة من 2000 أنبوب مفرغ، كانت مخصصة لفك رموز الصور الشعاعية للفيرماخت الألماني. وبما أن أعمال زوزه وتورينج كانت سرية، فلم يعرف عنها سوى القليل في ذلك الوقت ولم تحدث أي صدى في العالم.

فقط في عام 1946 ظهرت معلومات حول كمبيوتر ENIAC (المتكامل الرقمي الإلكتروني والكمبيوتر)، الذي أنشأه D. Mauchly وP. Eckert في الولايات المتحدة الأمريكية باستخدام التكنولوجيا الإلكترونية. واستخدمت الآلة 18 ألف أنبوب مفرغ، وأجرت حوالي 3 آلاف عملية في الثانية. إلا أن الآلة ظلت عشرية، وكانت ذاكرتها لا تتجاوز 20 كلمة. تم تخزين البرامج خارج ذاكرة الوصول العشوائي.

في وقت واحد تقريبًا، في 1949-1952. علماء من إنجلترا والاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة الأمريكية (موريس ويلكس، كمبيوتر EDSAC، 1949؛ سيرجي ليبيديف، كمبيوتر MESM، 1951؛ إسحاق بروك، كمبيوتر M1، 1952؛ جون ماوكلي وبريسبر إيكرت، كمبيوتر جون فون نيومان "ADVAK"، 1952 )، أنشأ جهاز كمبيوتر باستخدام برنامج مخزن في الذاكرة.

بشكل عام، هناك خمسة أجيالحاسوب.

الجيل الأول (1945-1954). ) تتميز بظهور تقنية الأنبوب الإلكتروني. هذا هو عصر ظهور تكنولوجيا الكمبيوتر. كانت معظم آلات الجيل الأول عبارة عن أجهزة تجريبية وتم تصميمها لاختبار بعض المبادئ النظرية. كان وزن وحجم أجهزة الكمبيوتر هذه يتطلب في كثير من الأحيان مباني منفصلة.

يعتبر مؤسسو علوم الكمبيوتر بحق كلود شانون مبتكر نظرية المعلومات، وآلان تورينج عالم الرياضيات الذي طور نظرية البرامج والخوارزميات، وجون فون نيومان مؤلف تصميم الأجهزة الحاسوبية، الذي لا يزال يكمن وراءه معظم أجهزة الكمبيوتر. وفي نفس السنوات نشأ واحد آخر علم جديدالمتعلقة بعلوم الكمبيوتر - علم التحكم الآلي - علم الإدارة كأحد عمليات المعلومات الرئيسية. مؤسس علم التحكم الآلي هو عالم الرياضيات الأمريكي نوربرت وينر.

في الجيل الثاني (1955-1964) بدلاً من الأنابيب المفرغة، تم استخدام الترانزستورات، وبدأ استخدام النوى المغناطيسية والطبول المغناطيسية كأجهزة ذاكرة - الأسلاف البعيدين للأجهزة الحديثة محركات الأقراص الصلبة. كل هذا جعل من الممكن تقليل حجم وتكلفة أجهزة الكمبيوتر بشكل حاد، والتي تم بعد ذلك تصميمها للبيع لأول مرة.

لكن الإنجازات الرئيسية لهذا العصر تنتمي إلى مجال البرامج. في الجيل الثاني ولأول مرة ما يسمى اليوم نظام التشغيل. وفي الوقت نفسه، تم تطوير أول لغات عالية المستوى - فورتران، ألغول، كوبول. هذان التحسينان المهمان جعلا كتابة برامج الكمبيوتر أسهل وأسرع بكثير.

وفي الوقت نفسه، توسع نطاق تطبيقات الكمبيوتر. الآن لم يعد العلماء وحدهم هم الذين يمكنهم الاعتماد على الوصول إلى تكنولوجيا الحوسبة، حيث تم استخدام أجهزة الكمبيوتر في التخطيط والإدارة، وبعضها الشركات الكبيرةحتى أنهم بدأوا في حوسبة حساباتهم، متوقعين هذه العملية بعشرين عامًا.

في الجيل الثالث (1965-1974) لأول مرة، بدأ استخدام الدوائر المتكاملة - أجهزة كاملة وتجميعات لعشرات ومئات من الترانزستورات، مصنوعة على بلورة واحدة من أشباه الموصلات (الدوائر الدقيقة). وفي الوقت نفسه ظهرت ذاكرة أشباه الموصلات، والتي لا تزال تستخدم في أجهزة الكمبيوتر الشخصية كذاكرة تشغيلية.

خلال هذه السنوات، اكتسب إنتاج الكمبيوتر نطاقًا صناعيًا. كانت شركة IBM أول من قام بتنفيذ سلسلة من أجهزة الكمبيوتر المتوافقة تمامًا مع بعضها البعض، بدءًا من الأصغر حجمًا، بحجم خزانة صغيرة (لم يصنعوا أي شيء أصغر من ذلك الحين)، إلى الأقوى والأكثر قوة. نماذج باهظة الثمن. الأكثر انتشارًا في تلك السنوات كانت عائلة System/360 من شركة IBM، والتي على أساسها تم تطوير سلسلة أجهزة الكمبيوتر ES في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. في أوائل الستينيات، ظهرت أول أجهزة كمبيوتر صغيرة - أجهزة كمبيوتر صغيرة منخفضة الطاقة وبأسعار معقولة الشركات الصغيرةأو المختبرات. تمثل أجهزة الكمبيوتر الصغيرة الخطوة الأولى نحو أجهزة الكمبيوتر الشخصية، والتي تم إصدار نماذجها الأولية فقط في منتصف السبعينيات.

وفي الوقت نفسه، كان عدد العناصر والوصلات بينها التي تتناسب مع دائرة دقيقة واحدة يتزايد باستمرار، وفي السبعينيات، كانت الدوائر المتكاملة تحتوي بالفعل على آلاف الترانزستورات.

في عام 1971، أصدرت إنتل أول معالج دقيق، والذي كان مخصصًا للآلات الحاسبة المكتبية التي ظهرت للتو. كان هذا الاختراع يهدف إلى إحداث ثورة حقيقية في العقد المقبل. المعالج الدقيق هو المكون الرئيسي للكمبيوتر الشخصي الحديث.

في مطلع الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين (1969)، ولدت أول شبكة كمبيوتر عالمية ARPA، وهي نموذج أولي الإنترنت الحديث. وفي عام 1969 أيضًا ظهرت غرفة العمليات في وقت واحد نظام يونكسولغة البرمجة C التي كان لها الأثر الكبير في عالم البرمجيات وما زالت تحتفظ بمكانتها الرائدة.

الجيل الرابع (1975 – 1985) تتميز بعدد أقل وأقل من الابتكارات الأساسية في علوم الكمبيوتر. يتم التقدم بشكل أساسي على طريق تطوير ما تم اختراعه والتفكير فيه بالفعل، وذلك في المقام الأول من خلال زيادة القوة وتصغير قاعدة العناصر وأجهزة الكمبيوتر نفسها.

الابتكار الأكثر أهمية الجيل الرابع- هذا هو ظهور أجهزة الكمبيوتر الشخصية في أوائل الثمانينات. بفضل أجهزة الكمبيوتر الشخصية، أصبحت تكنولوجيا الحوسبة منتشرة على نطاق واسع حقًا ويمكن للجميع الوصول إليها. على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر الصغيرة لا تزال موجودة القدرة الحاسوبيةتتخلف عن الآلات الكبيرة، وترتبط حصة الأسد من الابتكارات، مثل واجهات المستخدم الرسومية، والأجهزة الطرفية الجديدة، والشبكات العالمية، بظهور هذه التكنولوجيا وتطويرها.

وبطبيعة الحال، تستمر أجهزة الكمبيوتر الكبيرة وأجهزة الكمبيوتر العملاقة في التطور. لكنهم الآن لم يعودوا يهيمنون على ساحة الكمبيوتر كما فعلوا من قبل.

يتم عرض بعض خصائص تكنولوجيا الكمبيوتر لأربعة أجيال في الجدول. 1.1.

الجدول 1.1

أجيال الحوسبة

جيل
العنصر الرئيسي	بريد إلكتروني	خروف	الترانزستور	دارة متكاملة كبيردارة متكاملة
(المعالج الدقيق) عدد أجهزة الكمبيوتر			في العالم (قطعة)	عشرات الآلاف
ملايين		أبعاد الكمبيوتر		أقل بكثير
كمبيوتر صغير	عمليات الأداء (المشروطة)/ثانية	عدة وحدات	بضع عشرات	عدة آلاف
عدة عشرات الآلاف	ذاكرة متوسطة بطاقة،	الشريط المثقوب

مغناطيسي الجيل الخامس (1986 إلى الوقت الحاضر)

يتم تحديده إلى حد كبير من خلال نتائج عمل اللجنة اليابانية للبحث العلمي في مجال الكمبيوتر، والتي نشرت في عام 1981. وفقًا لهذا المشروع، يجب أن تلبي أجهزة الكمبيوتر وأنظمة الحوسبة من الجيل الخامس، بالإضافة إلى الأداء العالي والموثوقية بتكلفة أقل باستخدام أحدث التقنيات، المتطلبات الوظيفية الجديدة نوعيًا التالية:

 ضمان سهولة استخدام أجهزة الكمبيوتر من خلال تنفيذ أنظمة الإدخال والإخراج الصوتية، بالإضافة إلى معالجة المعلومات التفاعلية باستخدام اللغات الطبيعية.  توفير الفرصة للتعلم والإنشاءات النقابية و;

استنتاجات منطقية  تبسيط عملية إنشاء البرامج عن طريق أتمتة تجميع البرامج وفقًا لمواصفات المتطلبات الأولية لـ;

اللغات الطبيعية

 توفير مجموعة متنوعة من معدات الحوسبة، والقدرة العالية على التكيف مع التطبيقات والموثوقية في التشغيل.

تجري حاليا عمل مكثفحول إنشاء أجهزة كمبيوتر إلكترونية بصرية ذات توازي هائل وبنية عصبية تمثل شبكة موزعة عدد كبير(عشرات الآلاف) من المعالجات الدقيقة البسيطة التي تمثل بنية النظم البيولوجية العصبية