تاريخ إنشاء وتطور الصناديق تكنولوجيا الكمبيوتر

في تكنولوجيا الكمبيوتر، هناك فترة غريبة لتطوير الإلكترونية أجهزة الكمبيوتر. يتم تصنيف الكمبيوتر إلى جيل أو آخر حسب نوع العناصر الرئيسية المستخدمة فيه أو على تقنية تصنيعها. ومن الواضح أن حدود الأجيال من حيث الزمن غير واضحة للغاية، حيث تم إنتاج أجهزة الكمبيوتر فعليا في نفس الوقت أنواع مختلفة; بالنسبة لجهاز فردي، يتم حل مسألة ما إذا كان ينتمي إلى جيل أو آخر بكل بساطة.

حتى في زمن الثقافات القديمة، كان على الناس حل المشكلات المتعلقة بحسابات التجارة، وحساب الوقت، وتحديد مساحة الأرض، وما إلى ذلك. بل إن الزيادة في حجم هذه الحسابات أدت إلى دعوة أشخاص مدربين خصيصًا من بلد إلى آخر، ويتقن تقنيات العد الحسابي. لذلك، عاجلا أم آجلا، كان لا بد من ظهور الأجهزة التي من شأنها أن تجعل العمليات الحسابية اليومية أسهل. لذلك، في اليونان القديمةوفي روما القديمة، تم إنشاء أجهزة عد تسمى المعداد. يُسمى المعداد أيضًا بالمعداد الروماني. كان هذا المعداد عبارة عن لوح عظمي أو حجري أو برونزي به أخاديد تسمى الخطوط. كانت هناك قطع الدومينو في التجاويف، ويتم العد عن طريق تحريك قطع الدومينو.

في بلدان الشرق القديم، كانت هناك العدادات الصينية. كان كل خيط أو سلك في هذا المعداد يحتوي على خمس قطع من الدومينو. تم العد بالآحاد والخمسات. في روسيا، تم استخدام المعداد الروسي، الذي ظهر في القرن السادس عشر، في العمليات الحسابية، ولكن في بعض الأماكن لا يزال من الممكن العثور على المعداد حتى اليوم.

لقد واكب تطور أجهزة العد إنجازات الرياضيات. بعد فترة وجيزة من اكتشاف اللوغاريتمات في عام 1623، اخترع عالم الرياضيات الإنجليزي إدموند غونتر قاعدة الشريحة. كان من المقرر أن تتمتع القاعدة المنزلقة بعمر طويل: من القرن السابع عشر وحتى يومنا هذا.

ومع ذلك، لا المعداد، ولا المعداد، ولا قاعدة الشريحة تعني ميكنة عملية الحساب. في القرن السابع عشر فرنسي متميز العالم بليزاخترع باسكال جديدا بشكل أساسي جهاز العد- آلة حسابية . أسست بي باسكال عملها على الفكرة المعروفة المتمثلة في إجراء العمليات الحسابية باستخدام التروس المعدنية. وفي عام 1645، قام ببناء أول آلة جمع، وفي عام 1675، تمكن باسكال من إنشاء آلة حقيقية تقوم بجميع العمليات الحسابية الأربع. في وقت واحد تقريبًا مع باسكال في 1660 - 1680. تم تصميم الآلة الحاسبة من قبل عالم الرياضيات الألماني العظيم جوتفريد لايبنتز.

أصبحت الآلات الحاسبة لباسكال ولايبنيز النموذج الأولي لآلة الجمع. تم إنشاء أول مقياس حسابي لأربع عمليات حسابية، والذي وجد تطبيقًا حسابيًا، بعد مائة عام فقط، في عام 1790، على يد صانع الساعات الألماني هان. بعد ذلك، تم تحسين جهاز آلة الإضافة بواسطة العديد من الميكانيكيين من إنجلترا وفرنسا وإيطاليا وروسيا وسويسرا. تم استخدام مقاييس الحساب لإجراء حسابات معقدة في تصميم وبناء السفن. الجسور والمباني خلال المعاملات المالية. لكن إنتاجية آلات الجمع ظلت منخفضة؛ وكانت أتمتة العمليات الحسابية مطلبًا ملحًا في ذلك الوقت.

وفي عام 1833، قام العالم الإنجليزي تشارلز باباج، الذي شارك في تجميع الجداول للملاحة، بتطوير مشروع لـ “المحرك التحليلي”. وفقًا لخطته، كان من المقرر أن تصبح هذه الآلة آلة إضافة عملاقة التحكم بالبرنامج. تضمنت آلة بابيدج أيضًا أجهزة حسابية وتخزينية. أصبحت آلته النموذج الأولي لأجهزة الكمبيوتر المستقبلية. ولكنها استخدمت مكونات بعيدة كل البعد عن المثالية؛ على سبيل المثال، استخدمت التروس لتذكر أرقام الرقم العشري. فشل بابيدج في تنفيذ مشروعه بسبب عدم كفاية التطور التكنولوجي، وتم نسيان "المحرك التحليلي" لفترة من الوقت.

وبعد مرور 100 عام فقط، جذبت آلة بابيدج انتباه المهندسين. في نهاية الثلاثينيات من القرن العشرين، قام المهندس الألماني كونراد تسوزه بتطوير أول ثنائي آلة رقمية Z1. انها تستخدم على نطاق واسع المرحلات الكهروميكانيكية، وهذا هو، مفاتيح ميكانيكية، اجعلها موضع التنفيذ صدمة كهربائية. في عام 1941، أنشأ K. Wujie آلة Z3، والتي تم التحكم فيها بالكامل بواسطة البرنامج.

في عام 1944، قام الأمريكي هوارد أيكن في إحدى شركات IBM ببناء Mark-1، وهي آلة قوية لتلك الأوقات. استخدمت هذه الآلة عناصر ميكانيكية - عجلات العد - لتمثيل الأرقام، واستخدمت المرحلات الكهروميكانيكية للتحكم.

أجيال الكمبيوتر

من الملائم وصف تاريخ تطور أجهزة الكمبيوتر باستخدام فكرة أجيال أجهزة الكمبيوتر. يتميز كل جيل من أجهزة الكمبيوتر بميزات وقدرات التصميم. لنبدأ في وصف كل جيل من الأجيال، ولكن يجب أن نتذكر أن تقسيم أجهزة الكمبيوتر إلى أجيال مشروط، حيث تم إنتاج آلات من مستويات مختلفة في نفس الوقت.

الجيل الاول

حدثت قفزة حادة في تطور تكنولوجيا الكمبيوتر في الأربعينيات، بعد الحرب العالمية الثانية، وارتبطت بظهور تكنولوجيا جديدة نوعياً. الأجهزة الإلكترونية- إلكترونيا - أنابيب مفرغة، عملت بشكل أسرع بكثير من الدوائر المعتمدة على المرحلات الكهروميكانيكية، وسرعان ما تم استبدال آلات الترحيل بأجهزة إلكترونية أكثر إنتاجية وموثوقية أجهزة الكمبيوتر(حاسوب). لقد أدى استخدام أجهزة الكمبيوتر إلى توسيع نطاق المشكلات التي يتم حلها بشكل كبير. أصبحت المهام التي لم يتم طرحها من قبل متاحة: حسابات الهياكل الهندسية، وحسابات حركة الكواكب، والحسابات الباليستية، وما إلى ذلك.

تم إنشاء أول جهاز كمبيوتر في عام 1943 – 1946. في الولايات المتحدة الأمريكية وكان يسمى ENIAC. تحتوي هذه الآلة على حوالي 18 ألف أنبوب مفرغ، والعديد من المرحلات الكهروميكانيكية، وحوالي 2 ألف أنبوب يتعطل كل شهر. كان لمركز التحكم في جهاز ENIAC، بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر الأخرى المبكرة، عيب خطير - برنامج قابل للتنفيذلم يتم تخزينها في ذاكرة الجهاز، بل تراكمت بطريقة معقدةباستخدام وصلات خارجية.

في عام 1945، صاغ عالم الرياضيات والفيزيائي الشهير فون نيومان المبادئ العامةعمل عالمي أجهزة الحوسبة. وفقًا لفون نيومان، كان من المفترض أن يتم التحكم في الكمبيوتر بواسطة برنامج يقوم بالتنفيذ المتسلسل للأوامر، وكان من المفترض أن يتم تخزين البرنامج نفسه في ذاكرة الجهاز. تم إنشاء أول جهاز كمبيوتر مزود ببرنامج مخزن في إنجلترا عام 1949.

في عام 1951، تم إنشاء MESM في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية؛ وتم تنفيذ هذا العمل في كييف في معهد الديناميكا الكهربائية تحت قيادة أكبر مصمم لتكنولوجيا الكمبيوتر S. A. Lebedev.

تم تحسين أجهزة الكمبيوتر باستمرار، بفضل ما تم زيادة أدائها بحلول منتصف الخمسينيات من عدة مئات إلى عدة عشرات الآلاف من العمليات في الثانية. ومع ذلك، ظل أنبوب الإلكترون هو العنصر الأكثر موثوقية في الكمبيوتر. بدأ استخدام المصابيح في إبطاء التقدم الإضافي في تكنولوجيا الحوسبة.

وفي وقت لاحق، حلت أجهزة أشباه الموصلات محل المصابيح، وبذلك أكملت المرحلة الأولى من تطوير الكمبيوتر. تسمى أجهزة الكمبيوتر في هذه المرحلة عادةً بأجهزة كمبيوتر الجيل الأول

في الواقع، كانت أجهزة كمبيوتر الجيل الأول موجودة في غرف كمبيوتر كبيرة، وتستهلك الكثير من الكهرباء وتتطلب التبريد بمراوح قوية. كان لا بد من كتابة البرامج الخاصة بهذه الحواسيب برمز الآلة، ولا يمكن القيام بذلك إلا من قبل المتخصصين الذين يعرفون تفاصيل بنية الكمبيوتر.

الجيل الثاني

لقد تابع مطورو الكمبيوتر دائمًا التقدم في التكنولوجيا الالكترونية. عندما حلت أجهزة أشباه الموصلات محل الأنابيب المفرغة في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي، بدأ تحويل أجهزة الكمبيوتر إلى أشباه الموصلات.

كانت أجهزة أشباه الموصلات (الترانزستورات والثنائيات) في المقام الأول أكثر إحكاما من سابقاتها الأنبوبية. ثانيا، كان لديهم عمر خدمة أطول بكثير. ثالثا، كان استهلاك الطاقة لأجهزة الكمبيوتر شبه الموصلة أقل بكثير. مع المقدمة العناصر الرقميةبدأ إنشاء أجهزة كمبيوتر من الجيل الثاني على أجهزة أشباه الموصلات.

بفضل استخدام قاعدة عناصر أكثر تقدما، بدأ إنشاء عناصر جديدة نسبيا. أجهزة الكمبيوتر المركزيةكان هناك تقسيم طبيعي لأجهزة الكمبيوتر إلى كبيرة ومتوسطة وصغيرة.

وفي اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم تطوير سلسلة "هرازدان" و"نايري" من أجهزة الكمبيوتر الصغيرة واستخدامها على نطاق واسع. كانت آلة مير، التي تم تطويرها في عام 1965 في معهد علم التحكم الآلي التابع لأكاديمية العلوم في جمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية، فريدة من نوعها في هندستها المعمارية. كان المقصود ل الحسابات الهندسية، والتي تم إجراؤها على الكمبيوتر بواسطة المستخدم نفسه دون مساعدة المشغل.

تضمنت أجهزة الكمبيوتر المتوسطة الأجهزة المنزلية من سلسلة Ural وM-20 وMinsk. لكن السجل بين الآلات المحلية لهذا الجيل وواحد من أفضل الآلات في العالم كان BESM-6 ("آلة حاسبة إلكترونية كبيرة"، موديل 6)، والتي تم إنشاؤها من قبل فريق الأكاديمي S. A. Lebedev. كان أداء BESM-6 أعلى بمقدار مرتين إلى ثلاث مرات من أداء أجهزة الكمبيوتر الصغيرة والمتوسطة الحجم، وبلغ أكثر من مليون عملية في الثانية. في الخارج، كانت آلات الجيل الثاني الأكثر شيوعًا هي إليوت (إنجلترا)، وسيمنز (ألمانيا)، وستريتش (الولايات المتحدة الأمريكية).

الجيل الثالث

حدث التغيير التالي في أجيال الكمبيوتر في أواخر الستينيات عند الاستبدال أجهزة أشباه الموصلاتفي أجهزة الكمبيوتر باستخدام الدوائر المتكاملة. الدائرة المتكاملة (الدائرة الدقيقة) عبارة عن رقاقة صغيرة من بلورة السيليكون توضع عليها مئات وآلاف العناصر: الثنائيات والترانزستورات والمكثفات والمقاومات وما إلى ذلك.

وقد أتاح استخدام الدوائر المتكاملة زيادة العدد العناصر الإلكترونيةعلى جهاز كمبيوتر دون زيادتها الأحجام الفعلية. زادت سرعة الكمبيوتر إلى 10 ملايين عملية في الثانية. وبالإضافة إلى ذلك، أصبح من الممكن إنشاء برامج الكمبيوتر المستخدمين العاديينوليس فقط المتخصصين - مهندسي الإلكترونيات.

وفي الجيل الثالث ظهرت سلسلة كبيرة من أجهزة الكمبيوتر، تختلف في أدائها والغرض منها. هذه عائلة من أجهزة IBM360/370 الكبيرة والمتوسطة الحجم التي تم تطويرها في الولايات المتحدة الأمريكية. في الاتحاد السوفيتي وفي بلدان CMEA، تم إنشاء سلسلة مماثلة من الآلات: ES COMPUTER ( نظام واحدأجهزة الكمبيوتر، الآلات الكبيرة والمتوسطة الحجم)، SM COMPUTER (نظام أجهزة الكمبيوتر الصغيرة) و"الإلكترونيات" (نظام الكمبيوتر الصغير).

الجيل الرابع

في عملية تحسين الدوائر الدقيقة، زادت موثوقيتها وكثافة العناصر الموجودة فيها. وأدى ذلك إلى ظهور دوائر متكاملة واسعة النطاق (LSIs)، حيث كان هناك عشرات الآلاف من العناصر لكل سنتيمتر مربع. استنادًا إلى LSI، تم تطوير أجهزة الكمبيوتر من الجيل التالي – الجيل الرابع.

بفضل LSI، أصبح من الممكن استيعاب مثل هذا الحجم الكبير دائرة كهربائيةمثل معالج الكمبيوتر. أصبحت المعالجات أحادية الشريحة تُعرف فيما بعد باسم المعالجات الدقيقة. تم إنشاء أول معالج دقيق بواسطة شركة إنتل (الولايات المتحدة الأمريكية) في عام 1971. وكان عبارة عن معالج دقيق 4 بت. معالج إنتل 4004 والذي يحتوي على 2250 ترانزستور ويقوم بـ 60 عملية في الثانية.

لقد وضعت المعالجات الدقيقة الأساس للحواسيب الصغيرة، ثم لأجهزة الكمبيوتر الشخصية، أي أجهزة الكمبيوتر الموجهة لمستخدم واحد. بدأ عصر أجهزة الكمبيوتر الشخصية (PCs) ويستمر حتى يومنا هذا. ومع ذلك، فإن الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر ليس مجرد جيل من أجهزة الكمبيوتر الشخصية. بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر الشخصية، هناك أنظمة كمبيوتر أخرى أكثر قوة.

تبين أن تأثير أجهزة الكمبيوتر الشخصية على فهم الناس لتكنولوجيا الكمبيوتر كبير جدًا لدرجة أن مصطلح "الكمبيوتر" اختفى تدريجيًا من الحياة اليومية، واحتلت كلمة "كمبيوتر" مكانه بحزم.

الجيل الخامس

منذ منتصف التسعينيات في أجهزة كمبيوتر قويةوقد بدأ استخدام مقاييس LSI فائقة الحجم، والتي تحتوي على مئات الآلاف من العناصر لكل سنتيمتر مربع. بدأ العديد من الخبراء يتحدثون عن أجهزة كمبيوتر الجيل الخامس.

ومن السمات المميزة لأجهزة كمبيوتر الجيل الخامس استخدام الذكاء الاصطناعي ولغات الاتصال الطبيعية. ومن المتوقع أن تكون أجهزة الكمبيوتر من الجيل الخامس سهلة الإدارة. سيتمكن المستخدم من إعطاء الأوامر للجهاز عن طريق الصوت.

حاليا، علوم الكمبيوتر و نتائج عمليةأصبحت أهم محرك للتقدم والتطور العلمي والتكنولوجي مجتمع انساني. أساسها الفني هو وسيلة معالجة ونقل المعلومات. إن سرعة تطورها مذهلة؛ ولا يوجد مثيل لهذه العملية سريعة التطور في تاريخ البشرية. ومن الواضح الآن أن القرن الحادي والعشرين سيكون القرن الاستخدام الأقصىإنجازات علوم الكمبيوتر في الاقتصاد والسياسة والعلوم والتعليم والطب والحياة اليومية والشؤون العسكرية وما إلى ذلك. العقود الاخيرةيتميز القرن العشرين بزيادة الاهتمام بتاريخ تطور علوم الكمبيوتر، وفي المقام الأول تاريخ ظهور أجهزة الكمبيوتر الرقمية الأولى ومبدعيها. وفي معظم الدول المتقدمة تم إنشاء متاحف تحفظ نماذج من الآلات الأولى، وتعقد مؤتمرات وندوات، وتنشر كتب عن الإنجازات ذات الأولوية في هذا المجال.

تم إعداد مظهر الكمبيوتر الشخصي من خلال التاريخ السابق بأكمله لتطوير الكمبيوتر. في البداية، كانت أجهزة الكمبيوتر تشغل قاعات ضخمة، وتستهلك الكثير من الطاقة، وتحدث الكثير من الضوضاء. ثم أصبحت أجهزة الكمبيوتر أصغر حجما وبدأت في العمل بشكل أكثر كفاءة، ولكنها لا تزال تتطلب غرفا منفصلة لأنفسهم. كانت أقوى أجهزة الكمبيوتر موجودة في مجمعات منفصلة تسمى مراكز الكمبيوتر (CC). في تلك الأوقات غير البعيدة (السبعينيات)، تخيل عدد قليل من الناس جهاز كمبيوتر صغير الحجم يمكن وضعه على سطح المكتب. لا يمكن للمهندسين والعلماء إلا أن يحلموا بمثل هذه الآلة الناس العاديينسيكون من الصعب شرح سبب الحاجة إلى مثل هذا الكمبيوتر على الإطلاق.

كانت العلامة الأولى هي جهاز الكمبيوتر KENBAK-1، الذي صممه جون بلانكنباكر في عام 1971. ظاهريا، كان هذا الكمبيوتر أشبه براديو السيارة مع مؤشرات ضوئية ومفاتيح وليس جهاز كمبيوتر شخصي مألوف لأعيننا.

من عام 1971 إلى عام 1974، تم إنشاء شركات مختلفة نماذج مختلفةالكمبيوتر. ومع ذلك، ونظرًا للقدرات المحدودة لهذه الحواسيب، لم يكن هناك اهتمام كبير بها. أصبح المستخدمون والمصنعون مهتمين حقًا بأجهزة الكمبيوتر الشخصية في عام 1974، عندما قامت الشركة الأمريكية MITS بتطوير كمبيوتر Altair استنادًا إلى المعالج الدقيق Intel 8080. كان هذا الكمبيوتر الشخصي أكثر ملاءمة من سابقاته ويتمتع بقدرات أكبر.

تم تطوير نموذج أكثر تقدمًا للكمبيوتر الشخصي في عام 1976 من قبل شابين أمريكيين، هما ستيف وزنياك وستيف جوبز. أطلقوا على جهاز الكمبيوتر الخاص بهم اسم Apple وسرعان ما بدأوا في إنتاجه وبيعه. وبفضل السعر المنخفض (حوالي 500 دولار)، باعوا حوالي 100 جهاز كمبيوتر في العام الأول، وفي العام التالي أطلقوا نموذج Apple II، الذي كان ناجحًا اللوحة الأموالعرض ولوحة المفاتيح ويشبه جهاز تلفزيون خارجيًا. بدأ عدد عملاء أجهزة الكمبيوتر الشخصية بالمئات والآلاف.

حواسيب شخصيةتحسنت بسرعة. وفي عام 1976، تم تطوير نظام التشغيل CP/M لهم. وفي عام 1978، تم تصميم قرص مغناطيسي مرن بقطر 5.25 بوصة (1 بوصة = 2.45 سم) لتخزين المعلومات. وبجهود شركة موتورولا في عام 1979 تم إنشاء المعالج الرطب موتورولا 68000 الذي تفوق على منافسيه في السرعة والأداء وإمكانيات العمل مع البرامج الرسومية. وفي عام 1980، تم تقديم أجهزة الكمبيوتر الشخصية مغناطيسي صعبومع ذلك، كان القرص يحتوي على 5 ميغابايت فقط من البيانات.

كانت أجهزة الكمبيوتر الأولى 8 بت وما شابه ذلك لعبة باهظة الثمنمن على جهاز كمبيوتر خطير. واستمر ذلك حتى ظهر عملاق الكمبيوتر في صناعة الكمبيوتر الشخصي - شركة آي بي إمالمتخصصة في صناعة أجهزة الكمبيوتر الكبيرة. في عام 1982، أصدرت شركة IBM نموذجًا ناجحًا جدًا - 16 - الكمبيوتر قليلا. لقد تم بناؤه على المعالج الدقيق Intel 8088، الذي تم التعامل معه تردد الساعة 4.77 ميجا هرتز ويستخدم نظام التشغيل MS – DOS. كان نموذج الكمبيوتر هذا يسمى IBM PC أو ببساطة PC.

علاوة على ذلك، حدث تطوير جهاز الكمبيوتر بوتيرة عالية جدًا: قامت شركة IBM بإنشاء نموذج جديد كل عام. في عام 1983، ظهر نموذج PC XT، وفي عام 1984، ظهر كمبيوتر PC AT أكثر تقدمًا وإنتاجية. لقد غزوا بسرعة سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأصبحوا نوعًا من المعايير التي حاولت الشركات المنافسة تقليدها.

لم تقم شركة IBM بإنشاء جهاز الكمبيوتر الشخصي الخاص بها "من الصفر"، ولكن باستخدام العقد من الشركات المصنعة الأخرى (في المقام الأول معالج إنتل الدقيق). وفي الوقت نفسه، لم تخفِ كيفية اتصال العقد الحاسوبية وتفاعلها مع بعضها البعض. ونتيجة لذلك، يمكن لشركات أخرى الانضمام إلى إنشاء جهاز كمبيوتر وتحسينه - فقد تبين أن بنية أجهزة كمبيوتر IBM PC "مفتوحة". تحتوي أجهزة كمبيوتر IBM الآن على العديد من "النسخ"، أي عائلات مختلفة من أجهزة الكمبيوتر المستندة إلى كمبيوتر IBM الشخصي. وفي وقت لاحق، أصبحت أجهزة الكمبيوتر التي تدعم معيار IBM PC تسمى ببساطة "أجهزة الكمبيوتر الشخصية". على مر السنين، ارتقت أجهزة الكمبيوتر الشخصية إلى مستوى اسمها لأنها أصبحت جزءًا ضروريًا من أدوات وقت الفراغ والأعمال والبحث للعديد من الأشخاص.

بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM، هناك عائلة أخرى من أجهزة الكمبيوتر الشخصية تسمى Macintosh. تتبع أجهزة الكمبيوتر هذه أسلافها إلى ما سبق ذكره نماذج أبل، تم إنتاجها بواسطة شركة Apple Computer. بنيان أجهزة كمبيوتر ماكنتوش، على عكس IBMPC، لم يكن مفتوحًا. لذلك، على الرغم من أنه أكثر تقدمًا مقارنة بكمبيوتر IBM الشخصي القدرات الرسومية، لم تتمكن "أجهزة Mac" من التغلب على مثل هذا السوق الكبير. عدد أجهزة Mac أقل بعشرات المرات من عدد أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM PC.

الاتجاه الرئيسي في تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر في الوقت الحاضر هو التوسع الإضافي في نطاق تطبيق أجهزة الكمبيوتر، ونتيجة لذلك، الانتقال من الأجهزة الفردية إلى أنظمتها - أنظمة الكمبيوتر والمجمعات ذات التكوينات المختلفة مع نطاق واسع وظائفوالخصائص.

الأكثر واعدة، التي تم إنشاؤها على الأساس حواسيب شخصية، آلة متعددة موزعة جغرافيا أنظمة الحوسبة - شبكات الحاسب- لا تركز كثيرًا على معالجة المعلومات الحسابية، بل على التواصل خدمات المعلومات: بريد إلكترونيوأنظمة المؤتمرات عن بعد وأنظمة المعلومات والمراجع.

يعتقد الخبراء أنه في بداية القرن الحادي والعشرين. في الدول المتحضرة سيكون هناك تغيير في بيئة المعلومات الأساسية.

عند تطوير وإنشاء جهاز كمبيوتر نفسه، فإن الأولوية الهامة والمستقرة في السنوات الاخيرةتمتلك أجهزة كمبيوتر فائقة القوة - أجهزة كمبيوتر عملاقة وأجهزة كمبيوتر مصغرة وصغيرة الحجم. وهم، كما سبقت الإشارة إليه، عمل بحثحول إنشاء أجهزة كمبيوتر من الجيل السادس تعتمد على البنية العصبية الموزعة - الحواسيب العصبية. على وجه الخصوص، يمكن لأجهزة الكمبيوتر العصبية استخدام المعالجات الدقيقة للشبكة المتخصصة الموجودة - أجهزة الإرسال - معالجات الشبكة الدقيقة المزودة باتصالات مدمجة.

إن الانتشار الواسع لأدوات الوسائط المتعددة، وفي المقام الأول وسائل الصوت والفيديو لإدخال وإخراج المعلومات، سيجعل من الممكن التواصل مع جهاز كمبيوتر على لغة طبيعية. لا يمكن تفسير الوسائط المتعددة بشكل ضيق على أنها الوسائط المتعددة الموجودة على جهاز الكمبيوتر فقط. يمكننا التحدث عن الوسائط المتعددة للمستهلك (المنزل)، والتي تتضمن جهاز كمبيوتر ومجموعة كاملة من أجهزة المستهلك التي توفر تدفقات المعلومات إلى المستهلك وتأخذ المعلومات منه بنشاط.

يتوقع الخبراء في السنوات القادمة إمكانية الإنشاء نموذج الكمبيوتر العالم الحقيقي، مثل هذا النظام الافتراضي (الظاهر والخيالي) الذي يمكننا من خلاله العيش والتعامل مع الكائنات الافتراضية بشكل فعال. إن أبسط نموذج أولي لمثل هذا العالم الواضح موجود بالفعل في المجمع العاب كمبيوتر. ولكن في المستقبل لا يمكننا التحدث عن الألعاب، ولكن عنها الواقع الافتراضيفي لدينا الحياة اليومية، عندما نكون في غرفة، على سبيل المثال، محاطة بمئات من النشطاء أجهزة الكمبيوتر، والتشغيل وإيقاف التشغيل تلقائيًا حسب الحاجة، وتتبع موقعنا بشكل نشط، وتزويدنا بالمعلومات الظرفية باستمرار معلومات ضروريةالذين يدركون معلوماتنا بنشاط ويديرون الكثير الأجهزة المنزليةوالأجهزة.

وزارة التعليم والعلوم في أوكرانيا

جامعة دونيتسك للاقتصاد والقانون

بالانضباط

المعلوماتية وتكنولوجيا الحاسوب

الوسائل التقنية للتنفيذ عمليات المعلومات

تاريخ تطور VT له عدة فترات: الميكانيكية والكهروميكانيكية والإلكترونية.

لإجراء العمليات الحسابية في بابل القديمة (حوالي 3 آلاف سنة قبل الميلاد)، ثم في اليونان القديمة وروما القديمة (القرن الرابع قبل الميلاد)، تسمى لوحات العد طبلية تاج. كان العداد عبارة عن صفيحة من الطين بها تجاويف يوضع فيها الحصى. بعد ذلك، تم استبدال فترات الاستراحة بالأسلاك ذات العظام الوترية (النموذج الأولي للعد).

في القرن السابع عشر في أوروبا، اخترع علماء الرياضيات (ف. شيكارد (1623) وبليز باسكال (1642)، ج. لايبنتز (1671)) الآلات الميكانيكية ، قادر على إجراء العمليات الحسابية تلقائيًا (نموذج أولي لآلة الجمع).

في الثلث الأول من القرن التاسع عشر، طور عالم الرياضيات الإنجليزي سي. باباج مشروعًا للحوسبة الآلية القابلة للبرمجة جهاز ميكانيكيالمعروف باسم محرك باباج التحليلي. وكانت راعية المشروع، الكونتيسة أدا أوغستا لوفليس، هي مبرمجة هذا "المحرك التحليلي".

تم إنشاء G. Hollerith في عام 1888 الكهروميكانيكيةآلة تتكون من آلة ثقب، وفارز بطاقات مثقوبة، وآلة إضافة تسمى جدولة. تم استخدام هذا الجهاز لأول مرة في الولايات المتحدة عند معالجة نتائج التعداد السكاني.

كانت سرعة العمليات الحسابية في الآلات الميكانيكية والكهروميكانيكية محدودة، وذلك في ثلاثينيات القرن العشرين. بدأ التطوير إلكترونيأجهزة الكمبيوتر، التي كانت قاعدتها الأولية عبارة عن أنبوب مفرغ ثلاثي الأقطاب.

في عام 1946، تم بناء جهاز كمبيوتر إلكتروني يسمى UNIAK في جامعة بنسلفانيا (الولايات المتحدة الأمريكية). وبلغ وزن الآلة 30 طناً، وتشغل مساحة 200 متر مربع، وتحتوي على 18 ألف مصباح. تم تنفيذ البرمجة عن طريق تركيب المفاتيح وتوصيل الموصلات. ونتيجة لذلك، حتى أبسط البرامج استغرق وقتًا طويلاً جدًا في إنشائه وتنفيذه. دفعت صعوبات البرمجة في UNIAK جون فون نيومان، الذي كان مستشارًا في المشروع، إلى تطوير مبادئ جديدة لبناء بنية الكمبيوتر.

في الاتحاد السوفييتي، تم إنشاء أول جهاز كمبيوتر في عام 1948.

عادة ما يتم النظر في تاريخ تطور الكمبيوتر حسب الجيل.

الجيل الاول(1946-1960) - هذا هو وقت تشكيل بنية آلات من نوع فون نيومان، المبنية على أنابيب مفرغة بسرعة تتراوح بين 10 و20 ألف عملية في الثانية. كانت أجهزة كمبيوتر الجيل الأول ضخمة وغير موثوقة. برمجةتم تمثيلها بلغات الآلة.

في عام 1950، تم تشغيل MESM (آلة حاسبة إلكترونية صغيرة) في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، وبعد ذلك بعامين ظهرت آلة حاسبة إلكترونية كبيرة (10 آلاف عملية/ثانية).

الجيل الثاني(1960 - 1964) آلات مبنية على الترانزستورات تصل سرعتها إلى مئات الآلاف من العمليات في الثانية. تم استخدام الطبول المغناطيسية لتنظيم الذاكرة الخارجية، كما تم استخدام النوى المغناطيسية للذاكرة الرئيسية. وفي الوقت نفسه، تم تطويرها اللغات الخوارزمية مستوى عال، مثل Algol وCobol وFortran، مما جعل من الممكن تأليف البرامج دون مراعاة نوع الجهاز. أول جهاز كمبيوتر مع السمات المميزةالجيل الثاني كان آي بي إم 704.

الجيل الثالث(1964 - 1970) تتميز بحقيقة أنهم بدأوا في استخدامها بدلاً من الترانزستورات دوائر متكاملة(IC) وذاكرة أشباه الموصلات.

كانت معظم الآلات التي تنتمي إلى الجيل الثالث من حيث خصائصها جزءًا من سلسلة (عائلة) "System/360" من الآلات (التناظرية للكمبيوتر ES)، التي أصدرتها شركة IBM في منتصف الستينيات. تتمتع الأجهزة الموجودة في هذه السلسلة ببنية واحدة وكانت متوافقة مع البرامج.

في هذا الوقت، ظهر أول حاسوب عملاق BESM 6 في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، والذي بلغت إنتاجيته مليون عملية في الثانية.

الجيل الرابع(1970 – 1980) هي آلات مبنية على دوائر متكاملة واسعة النطاق (LSI). تحتوي هذه الدوائر على ما يصل إلى عدة عشرات الآلاف من العناصر لكل شريحة. تقوم أجهزة الكمبيوتر من هذا الجيل بعشرات ومئات الملايين من العمليات في الثانية الواحدة.

في عام 1971، ظهر أول معالج دقيق رباعي البتات في العالم، Intel 4004، والذي يحتوي على 2300 ترانزستور على الشريحة، وبعد مرور عام، ظهر معالج Intel 8008 ذي الثمانية بتات، وكان إنشاء المعالجات الدقيقة بمثابة الأساس لتطوير المعالجات الدقيقة الكمبيوتر الشخصي (PC)، أي. الجهاز الذي يؤدي نفس الوظائف مثل كمبيوتر كبيرولكنها مصممة لمستخدم واحد.

في عام 1973، أنشأت شركة زيروكس أول نموذج أولي لجهاز كمبيوتر شخصي.

في عام 1974، ظهر أول كمبيوتر شخصي تم توزيعه تجاريًا Altair-8800، والذي كتب له بول ألين وبيل جيتس في نهاية عام 1975 مترجمًا للغة BASIC.

في أغسطس 1981، أصدرت شركة IBM كمبيوتر آي بي إمالكمبيوتر. كان المعالج الدقيق الرئيسي المستخدم هو أحدث معالج دقيق Intel 8088 ذو 16 بت، وقد تم تصميم الكمبيوتر وفقًا للمبادئ العمارة المفتوحة. تمكن المستخدمون من ترقية أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم وتجهيزها بشكل مستقل أجهزة إضافية مختلف الشركات المصنعة. بعد عام أو عامين، احتل كمبيوتر IBM الشخصي مكانة رائدة في السوق، مما أدى إلى إزاحة نماذج الكمبيوتر 8 بت.

يوجد حاليًا العديد من أنواع أجهزة الكمبيوتر، والتي يتم تصنيفها وفقًا لقاعدة عناصرها ومبادئ التشغيل والتكلفة والحجم والأداء والغرض ومجالات التطبيق.

الكمبيوتر العملاقو أجهزة الكمبيوتر المركزية(الحاسبات المركزية) - تستخدم للمعقدة الحسابات العلميةأو لمعالجة التدفقات الكبيرة من المعلومات في المؤسسات الكبيرة. وهي عادةً ما تكون أجهزة الكمبيوتر الرئيسية لشبكات الكمبيوتر الخاصة بالشركات.

ميني- و الكمبيوتر الصغيرتستخدم لإنشاء أنظمة التحكم للمؤسسات الكبيرة والمتوسطة الحجم.

حواسيب شخصيةالمعدة لل المستخدم النهائي. في المقابل، تنقسم أجهزة الكمبيوتر الشخصية إلى نماذج سطح المكتب (سطح المكتب)، والمحمولة (الكمبيوتر المحمول)، ونماذج الجيب (كمبيوتر محمول).

لأتمتة العمل مع البيانات، يتم استخدام تكنولوجيا الكمبيوتر.

هندسة الكمبيوتر (VT) عبارة عن مجموعة من الأجهزة المصممة لمعالجة البيانات تلقائيًا.

نظام الكمبيوتر (CS) –هذه مجموعة محددة من الأجهزة والبرامج المتفاعلة المصممة لخدمة منطقة عمل واحدة.

الجهاز المركزي لمعظم الطائرات هو حاسوب(حاسوب).

حاسوب(كمبيوتر إنجليزي - "آلة حاسبة")، كمبيوتر (كمبيوتر إلكتروني) - مجموعة من الوسائل التقنية المصممة للمعالجة التلقائية للمعلومات في عملية حل المشكلات الحسابية والمعلوماتية.

أبسط الأدوات اليدوية

يرتبط تاريخ الكمبيوتر ارتباطًا وثيقًا بالمحاولات البشرية لتسهيل وأتمتة كميات كبيرة من الحسابات. حتى العمليات الحسابية البسيطة ذات الأعداد الكبيرة تكون صعبة على العقل البشري. لذلك، بالفعل في العصور القديمة ظهر الجهاز - طبلية تاج. طبلية تاج(اليونانية αβαξ، abákion، اللاتينية المعداد - اللوحة) هي لوحة عد، وهي أبسط جهاز عد يستخدم في العمليات الحسابية تقريبًا من القرن الرابع قبل الميلاد. في اليونان القديمة، روما القديمة. في أوروبا، تم استخدام المعداد حتى القرن الثامن عشر.

في روسيا مرة أخرى في العصور الوسطى (16-17 قرنا)، تم تطوير جهاز آخر يعتمد على المعداد - الروس طبلية تاج .

الأجهزة الميكانيكية

بدأت ميكنة عمليات الحوسبة في القرن السابع عشر. في المرحلة الأولى، تم استخدام آليات مشابهة لآلية الساعة لإنشاء أجهزة حوسبة ميكانيكية.

في 1623 سنة - عالم ألماني فيلهلم شيكاردطور أول جهاز ميكانيكي في العالم ( "ساعة الجمع")للتنفيذ عمليات جمع وطرح أرقام عشرية مكونة من ستة أرقام. من غير المعروف على وجه اليقين ما إذا كان الجهاز قد تم تنفيذه خلال حياة المخترع، ولكن في عام 1960 تم إعادة إنشائه وفقًا للرسومات وتأكيد وظيفته.

في 1642ميكانيكي فرنسي بليز باسكالصمم أول جهاز حاسوبي رقمي ميكانيكي في العالم (" باسكالين")، مبني على أساس التروس. يمكنه جمع وطرح الأعداد المكونة من خمسة أرقام أرقام عشرية، وأحدث الموديلات تعمل بأرقام مكونة من ثماني منازل عشرية.

في 1673 ز.الفيلسوف وعالم الرياضيات الألماني جوتفريد فيلهلم لايبنتزمخلوق آلة حاسبة ميكانيكية، والتي بمساعدة النظام الثنائيتقوم الأرقام بالضرب والقسمة والجمع والطرح. تتم عمليات الضرب والقسمة من خلال تكرار عمليات الجمع والطرح عدة مرات.

ومع ذلك، أصبحت أجهزة الكمبيوتر منتشرة على نطاق واسع فقط في 1820 العام الذي كان فيه الفرنسيون تشارلز كالماراخترع آلة يمكن أن تنتج أربعة العمليات الحسابية الأساسية . تم تسمية سيارة كالمار آلة الإضافة. نظرًا لتعدد استخداماتها، تم استخدام آلات الإضافة لفترة طويلة حتى الستينيات من القرن العشرين.

أتمتة الحسابات

جاءت فكرة أتمتة عمليات الحوسبة من صناعة الساعات. تم بناء ساعة برج الدير القديم على هذا النحو وقت محددقم بتشغيل الآلية المرتبطة بنظام الجرس.

في 1833عالم إنجليزي، أستاذ في جامعة كامبريدج تشارلز باباجطورت المشروع المحرك التحليليوالذي كان يتمتع بميزات الكمبيوتر الحديث. لقد كانت آلة جمع عملاقة مزودة بأجهزة التحكم في البرامج والحساب والتخزين. ويحتوي على جهاز إدخال المعلومات ووحدة التحكم وجهاز التخزين وجهاز إخراج النتائج.

كانت سيدة معونة باباج ومساعدته في العديد من أبحاثه العلمية أدا لوفليس(ني بايرون).

قامت بتطوير برامج الآلة الأولى وتوقعت أسس البرمجة الحديثة لأجهزة الكمبيوتر الرقمية التي يتم التحكم فيها بواسطة البرنامج. لقد وضعت العديد من الأفكار وقدمت عددًا من المفاهيم والمصطلحات التي بقيت حتى يومنا هذا.

وتنبأت بالمظهر أجهزة الكمبيوتر الحديثةكآلات متعددة الوظائف، ليس فقط للحوسبة، ولكن أيضًا للعمل مع الرسومات والصوت. وفي منتصف السبعينيات من القرن العشرين، وافقت وزارة الدفاع الأمريكية رسميًا على اسم لغة البرمجة الموحدة للقوات المسلحة الأمريكية. اللغة تسمى آدا. يتم الاحتفال بيوم المبرمج في عيد ميلاد Ada Lovelace في العاشر من ديسمبر.

ميزة تحليلية سياراتوكان ذلك هنا لأول مرة مبدأ تقسيم المعلومات إلى الأوامر والبيانات . لإدخال وإخراج البيانات، اقترح باباج استخدام البطاقات المثقبة المصنوعة من ورق سميكمع تطبيق المعلومات باستخدام الثقوب.

في 1888 مهندس أمريكي هيرمان هولليريثصمم أول آلة حاسبة كهروميكانيكية. هذه الآلة تسمى أداة جدولةيمكنه قراءة وفرز السجلات الإحصائية المشفرة على البطاقات المثقوبة. تم استخدام الكهرباء لتشغيل هذه الآلة. في 1890 تم استخدام اختراع هوليرث في التعداد السكاني الأمريكي الحادي عشر. تم إنجاز العمل الذي قام به 500 موظف على مدى سبع سنوات بواسطة هوليريث مع 43 مساعدًا على 43 جهاز جدولة في شهر واحد.

مزيد من التطوير للعلوم والتكنولوجيا المسموح بها الأربعينياتبناء أجهزة الكمبيوتر الأولى. في 1944مهندس أمريكي هوارد أيكنوبدعم من شركة IBM، قام بتصميم جهاز كمبيوتر لإجراء العمليات الحسابية الباليستية. هذا الكمبيوتر المسمى " علامة 1 "، احتلت المنطقة ما يقرب من نصف ملعب كرة قدم وتضم أكثر من 800 كيلومتر من الأسلاك وحوالي 750 ألف قطعة و 3304 مرحلات. " مارك 1"كان يعتمد على الاستخدام الكهروميكانيكية تناوبوتعمل مع الأرقام العشرية المشفرة في الشريط المثقوب. يمكن للآلة معالجة أرقام يصل طولها إلى 23 رقمًا. استغرق الأمر منها 4 ثوانٍ لضرب رقمين بطول 23 بت.

لكن المرحلات الكهروميكانيكية لم تعمل بالسرعة الكافية. في 1946تم إنشاء أول كمبيوتر رقمي إلكتروني واسع النطاق بأمر من الجيش الأمريكي اينياك(ENIAC - التكامل العددي الإلكتروني والآلة الحاسبة)، والتي يمكن إعادة برمجتها لحل مجموعة كاملة من المسائل. تم تطويره من قبل العلماء الأمريكيين جون وليام موكليو جون بريسبر إيكيرت.في ENIAC، تم استبدال المرحلات الكهروميكانيكية كأساس لقاعدة المكونات أنابيب مفرغة. في المجموع، تضمن المجمع 17468 مصباحًا و7200 صمامًا ثنائيًا من السيليكون و1500 مرحلًا و70000 مقاومًا و10000 مكثفًا. استهلاك الطاقة - 150 كيلوواط في ذلك الوقت كان كافياً لإلقاء الضوء على مدينة كبيرة. القدرة الحاسوبية– 300 عملية ضرب أو 5000 عملية جمع في الثانية. الوزن – 27 طن أكثر من 30 مترا. تم إجراء الحسابات في النظام العشري. تم استخدام إينياك لحساب الجداول الباليستية والتنبؤ بالطقس والحسابات في مجال الطاقة النووية والديناميكا الهوائية واستكشاف الفضاء.

في الاتحاد السوفياتي، جهاز كمبيوتر ميسم(إلكترونية صغيرة آلة حاسبة) تم إنشاؤه في 1951 سنةتحت إشراف الأكاديمي سيرجي ألكسيفيتش ليبيديفا.قامت الآلة بحساب مضروبات الأعداد الطبيعية وحل معادلات القطع المكافئ. في الوقت نفسه، عمل ليبيديف على الخلق بيسم- آلة حاسبة إلكترونية عالية السرعة تم الانتهاء من تطويرها عام 1953.

في 1971أنشأت شركة Intel (الولايات المتحدة الأمريكية) أول معالج دقيق - وهو جهاز منطقي قابل للبرمجة مصنوع باستخدام تقنية VLSI (الدوائر المتكاملة ذات النطاق الكبير جدًا).

في 1964زميل أبحاث في جامعة ستانفورد دوغلاس إنجلبارتأظهر العمل أولا مناور الماوسولكن بعد أربع سنوات فقط تم عرض الفأرة في مؤتمر كمبيوتر في سان فرانسيسكو.

أول كمبيوتر شخصي (PC) في 1976أصدرتها الشركة تفاحة; في أجهزة الكمبيوتر في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ظهرت في 1985.

الجدول 1. أجيال الكمبيوتر

فِهرِس	أجيال الكمبيوتر
	1950-1960	1960-1970	1970-1980s	الرابع 1980-1990	1990 إلى الوقت الحاضر
قاعدة العنصرالمعالج	الأنابيب الإلكترونية	أشباه الموصلات (الترانزستورات)	الدوائر المتكاملة الصغيرة (SIS)	الدوائر المتكاملة الكبيرة (LSI) والدوائر المرحلية الكبيرة جدًا (VLSI)	الإلكترونيات الضوئية الإلكترونيات البردية (الليزر، التصوير المجسم)
قاعدة عناصر ذاكرة الوصول العشوائي	أنابيب أشعة الكاثود	النوى الفريت	بلورات السيليكون	LSI وVLSI
أجهزة الإدخال الأساسية	جهاز التحكم عن بعد، بطاقة مثقوبة، إدخال الشريط المثقوب	عرض أبجدي رقمي، لوحة المفاتيح		عرض رسومي ملون ولوحة المفاتيح والماوس وما إلى ذلك.	عرض رسومي ملون، الماسح الضوئي، لوحة المفاتيح، الأجهزة التواصل الصوتيمن جهاز كمبيوتر
أجهزة الإخراج الرئيسية	جهاز طباعة أبجدية رقمية (ADP)، إخراج شريط مثقوب		الراسمة، الطابعة
ذاكرة خارجية	الأشرطة المغناطيسية، والطبول، والأشرطة المثقوبة، والبطاقات المثقوبة	قرص مغناطيسي	شريط ورقي مثقوب، قرص مغناطيسي (قطره 30 سم)	الأقراص المغناطيسية والضوئية
السعة القصوىذاكرة الوصول العشوائي، بايت
الحد الأقصى لسرعة المعالج (العملية/العمليات)				المعالجة المتعددة	المعالجة المتعددة
لغات البرمجة	اللغات العالميةالبرمجة، المترجمون (رمز الآلة)	حزمة نظام التشغيلتحسين المترجمين (المجمع، فورتران)	اللغات الإجرائية عالية المستوى (HLP)	اللغات الإجرائية الجديدة واللغات غير الإجرائية	لغات غير إجرائية جديدة
الغرض من استخدام الكمبيوتر	الحسابات العلمية والتقنية	الحسابات الفنية والاقتصادية	الحسابات الإدارية والاقتصادية	الاتصالات السلكية واللاسلكية, خدمة المعلومات	استخدام العناصر الذكاء الاصطناعيوالتعرف على الأنماط المرئية والصوتية