عند الحديث عن التقدم التقني في مجال الحواسيب الإلكترونية، عادة ما يتم التمييز بين خمس مراحل، تعتبر مقترنة بقاعدة العناصر المستخدمة في كل منها: الأنابيب المفرغة، الثنائيات والترانزستورات شبه الموصلة (المنفصلة)، الدوائر المتكاملة بدرجات متفاوتة من اندماج.

أول أجهزة الكمبيوتر التي تم تصنيعها باستخدام أنابيب مفرغةتم إنشاء أجهزة كمبيوتر الجيل الأول حصريًا لإجراء حسابات علمية وتقنية ضخمة. وكانت هذه المنشآت ضخمة الحجم بمعايير اليوم، وكانت تستهلك طاقة عالية، وتتطلب رأس مال وتكاليف تشغيل عالية. على سبيل المثال، كان أول كمبيوتر في العالم، ENIAC، الذي أنشأه علماء في جامعة بنسلفانيا (الولايات المتحدة الأمريكية) في عام 1945، يزن 30 طنًا، ويحتوي على 18000 أنبوب مفرغ ويكلف ما يقرب من 2.8 مليون دولار بأسعار ذلك الوقت. وفي الوقت نفسه، أجرى حوالي 5000 عملية جمع أو ما يقرب من 360 عملية ضرب في الثانية.

أدى التطوير والإنتاج الصناعي لأجهزة أشباه الموصلات إلى ضمان استبدال الأنابيب المفرغة "الضخمة والساخنة" بترانزستورات "صغيرة ودافئة". وقد أدى ذلك إلى إنشاء أجهزة حاسوبية تتميز بالسرعة والموثوقية والوظائف الأعلى بأبعاد وتكلفة وتكاليف تشغيل أصغر من الجيل الثاني.

مبدأ توافق البرمجيات والتكنولوجيا دوائر متكاملةيمثل بداية المرحلة الثالثة من تطوير الكمبيوتر. تتميز أجهزة الجيل الثالث ليس فقط بتحسين الحجم الإجمالي ومؤشرات التكلفة، ولكن أيضًا بالمبدأ المعياري لتنظيم الأجهزة والبرامج، مما يجعل من الممكن إنشاء تكوين كمبيوتر مكيف للغرض المحدد. لا تعالج أجهزة الجيل الثالث الأرقام فحسب، بل تعالج أيضًا الكلمات والنصوص، أي أنها تعمل باستخدام معلومات أبجدية رقمية. لقد تغير أيضًا شكل التواصل بين الإنسان والآلة. تمكن المستخدمون من الوصول إلى جهاز الكمبيوتر. الآلة "جاءت من تلقاء نفسها" من خلال محطة بعيدة إلى الشخص في مكتبه. أكملت دوامة تطور تكنولوجيا الكمبيوتر واستخدامها من قبل البشر جولة أخرى.

يعد الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر بمثابة مثال آخر على الانتقال من الكمية إلى الجودة. يبدو الأمر كما لو لم يحدث شيء خاص أثناء إنشائها. لقد زاد تكامل الدوائر الإلكترونية كثيرًا لدرجة أنه أصبح من الممكن تقنيًا تركيز عدد كبير من الأجهزة الوظيفية في دائرة متكاملة واحدة كبيرة (LSI)، وبالتالي إنتاج كتل كبيرة (من حيث الوظيفة) أو الكمبيوتر بالكامل باستخدام هذه التقنية.

لكن ظهور LSI لا يعني فقط إنشاء أكثر تقدمًا قاعدة العنصرحاسوب. لقد خلقت الشروط المسبقة لإحداث تغيير نوعي في تكنولوجيا الحوسبة. أدى استخدام LSI إلى أفكار جديدة حول وظائف عناصر الكمبيوتر ومكوناته. تم ضمان التطوير (1969، إنتل، الولايات المتحدة الأمريكية) والتطوير الصناعي للمعالجات الدقيقة (MP). فرص وافرةلتحقيق اللامركزية في قوة الحوسبة وتضمين قدرات الحوسبة في المعدات والأجهزة.

في عام 1812، بدأ عالم الرياضيات والاقتصاد الإنجليزي تشارلز باباج العمل على إنشاء ما يسمى بآلة "الفرق"، والتي، وفقًا لخططه، لا ينبغي لها إجراء العمليات الحسابية فحسب، بل إجراء العمليات الحسابية باستخدام برنامج يحدد عملية حسابية محددة. وظيفة. باعتبارها العنصر الرئيسي في آليته، أخذ باباج عجلة تروس لتذكر رقم واحد من الرقم (كان هناك 18 عجلة من هذا القبيل في المجموع). بحلول عام 1822، قام العالم ببناء نموذج عمل صغير وقام بحساب جدول المربعات عليه.

في عام 1834، بدأ باباج في إنشاء محرك "تحليلي". يحتوي مشروعه على أكثر من 2000 رسمة لمكونات مختلفة. كان المقصود من آلة باباج أن تكون جهازًا ميكانيكيًا بحتًا يعمل بالبخار. كان يتألف من مخزن للأرقام ("مخزن")، وجهاز لإجراء العمليات الحسابية على الأرقام (أطلق عليه باباج اسم "المصنع")، وجهاز للتحكم في عمليات الآلة بالتسلسل المطلوب، بما في ذلك نقل الأرقام من مكان إلى آخر؛ تم توفير وسائل لإدخال وإخراج الأرقام. عمل باباج على صنع آلته حتى نهاية حياته (توفي عام 1871)، بعد أن تمكن فقط من صنع بعض مكونات آلته، والتي تبين أنها معقدة للغاية بالنسبة لهذا المستوى من التطور التكنولوجي. . بمساعدة باباج، قامت آدا لوفليس بتجميع البرامج الأولى لحل أنظمة معادلتين خطيتين ولحساب أرقام برنولي. أصبحت الليدي لوفليس أول مبرمجة كمبيوتر في العالم.

بعد باباج، قدم المخترع الأمريكي ج. هوليريث مساهمة كبيرة في تطوير تكنولوجيا التشغيل الآلي للعد، الذي قام في عام 1890 لأول مرة ببناء آلة ثقب يدوية لتطبيق البيانات الرقمية على البطاقات المثقوبة وأدخل الفرز الميكانيكي لوضع هذه البطاقات المثقوبة اعتمادا على موقع لكمة. قام ببناء آلة - جهاز جدولة، يقوم بفحص الثقوب الموجودة على البطاقات المثقوبة، وينظر إليها على أنها أرقام مقابلة ويقوم بإحصائها. تم استخدام أدوات جدولية هوليريث في التعداد السكاني في الولايات المتحدة الأمريكية والنمسا وكندا والنرويج ودول أخرى. كما تم استخدامها أيضًا خلال التعداد السكاني الأول لعموم روسيا في عام 1897، وجاء هوليرث إلى روسيا لتنظيم هذا العمل. في عام 1896 أسس هوليريث الشركة العالمية شركة معروفةتسجيل الجداول بالكمبيوتر، متخصصون في إنتاج آلات العد والتثقيب والبطاقات المثقوبة. وتحولت الشركة فيما بعد إلى شركة International Business Machines (IBM)، التي أصبحت الآن شركة رائدة في مجال تطوير الكمبيوتر.

إن الأداة الجديدة - الكمبيوتر - لم تخدم الناس إلا لفترة تزيد قليلاً عن نصف قرن. يعد الكمبيوتر أحد أعظم الاختراعات التي تغيرت في منتصف القرن العشرين الحياة البشريةفي مظاهره الكثيرة. أصبحت تكنولوجيا الكمبيوتر إحدى أدوات ضمان التطور وتحقيق التقدم العلمي والتكنولوجي. يعتبر العالم الألماني K. Zuse أول مخترع لآلة الحوسبة الأوتوماتيكية. بدأ عمله في عام 1933، وفي عام 1936 قام ببناء نموذج لجهاز كمبيوتر ميكانيكي يستخدم نظام الأرقام الثنائية، وهو شكل من أشكال تمثيل الفاصلة العائمة للأرقام، ونظام برمجة ثلاثي العناوين والبطاقات المثقوبة. بغض النظر عن Zuse، بناء التتابع التلقائي أجهزة الكمبيوتردرس د. ستيبيتز وج. أيكن في الولايات المتحدة الأمريكية.

قام د. ستيبيتز، الذي كان يعمل آنذاك في شركة بيل، بتجميع دوائر الجمع الأولى باستخدام مرحلات الهاتف. في عام 1940، قام ستيبيتز بالتعاون مع س. آخر هذه الأجهزة تم تطويره بواسطة Stiebitz في عام 1946 (الطراز V) - وهو عبارة عن جهاز كمبيوتر للأغراض العامة يحتوي على 9000 مرحل ويحتل مساحة 90 مترًا مربعًا تقريبًا، وكان وزن الجهاز 10 أطنان.

في عام 1942، قدم د. ماوكلي، الأستاذ في كلية مور للهندسة الكهربائية بجامعة بنسلفانيا، مشروع “استخدام الأجهزة الإلكترونية عالية السرعة للحوسبة”، والذي وضع الأساس لإنشاء أول جهاز إلكتروني الكمبيوتر، اينياك. ظل المشروع خاملاً لمدة عام تقريبًا حتى أصبح مختبر أبحاث الباليستية التابع للجيش الأمريكي مهتمًا به. في عام 1943، تحت قيادة D. Mauchli وD. Eckert، بدأ العمل على إنشاء ENIAC، وجرت المظاهرة في 15 فبراير 1946. سيارة جديدةكانت تحتوي على معايير "رائعة": 18000 أنبوب مفرغ، بمساحة 90 × 15 مترًا مربعًا، ووزنها 30 طنًا، واستهلكت 150 كيلووات. عملت إينياك مع تردد الساعة 100 كيلو هرتز وأجريت عملية الجمع في 0.2 مللي ثانية والضرب في 2.8 مللي ثانية، وهو أسرع بثلاثة أوامر من حيث الحجم مما يمكن أن تفعله آلات الترحيل. يشبه كمبيوتر ENIAC في هيكله أجهزة الكمبيوتر الميكانيكية.

لفترة طويلة كان يُعتقد أن إينياك هو الحاسوب الإلكتروني الوحيد، لكن في عام 1975، أفادت بريطانيا العظمى أن أول حاسوب قابل للبرمجة “كولوسوس” كان يعمل في معهد بليتشلي بارك الحكومي منذ ديسمبر 1945، لكن إنجلترا لم تقدم الكثير من البيانات. للتقييم الصحيح للكمبيوتر.

في الواقع، يتم تحديد تاريخ أجهزة الكمبيوتر بالكامل من خلال سلسلة من الاكتشافات الفيزيائية الرائعة في مجال الإلكترونيات. بالمعنى الدقيق للكلمة، كانت أجهزة الكمبيوتر موجودة قبل القرن العشرين: المعداد، المعداد، قواعد الشريحة، آلات الجمع، الآلات الحاسبةباسكال وباباج وغيرهم. كل هذا - الأجهزة الميكانيكيةمع جدا الإعاقات. القصة نفسها إلكترونيأجهزة الكمبيوتر ( أرز. 1 ) يبدأ في القرن العشرين ويرتبط بالاختراع عام 1906 على يد المهندس الأمريكي لي دي فورست الصمام الثلاثي فراغ. بناء على الصمامات الثلاثية، أجهزة الكمبيوتر ما يسمى الجيل الاولوالتي تبدأ تاريخها في الأربعينيات. إنه جيل من أجهزة الكمبيوتر الضخمة التي تشغل غرفًا كاملة الحجم وتستهلك طاقة كافية لتشغيل مصنع صغير. ومع ذلك، على الرغم من هذا الضخامة، كان أداء هذه الآلات متواضعا للغاية.

حدث تغيير نوعي في الكمبيوتر بعد اكتشاف آخر تاريخي في الفيزياء - الاختراع في عام 1947 من قبل جون باردين ووالتر براتين وويليام شوكلي حقل التأثير الترانزستور . استخدام الترانزستورات أشباه الموصلات بدلا من ذلك أنابيب مفرغة(الصمامات الثلاثية) جعلت من الممكن تقليل حجم الآلات واستهلاكها للطاقة بشكل كبير الجيل الثانيوتحسين أدائها وموثوقيتها.

يرتبط التطوير الإضافي لأجهزة الكمبيوتر بالاستخدام دوائر متكاملةتم تصنيعه لأول مرة عام 1960 على يد الأمريكي روبرت نويس. الدائرة المتكاملة عبارة عن مجموعة من الترانزستورات، يتراوح عددها بين العشرات والملايين، موضوعة على شريحة واحدة من أشباه الموصلات. استخدام الدوائر المتكاملة (الكمبيوتر الجيل الثالث) ، دوائر متكاملة واسعة النطاق وكبيرة الحجم ( الجيل الرابع) أدى إلى تبسيط كبير لعملية تصنيع الكمبيوتر وزيادة في أدائها. وفي الثمانينات بدأ الإنتاج حواسيب شخصية، والتي اكتسبت تدريجيا نظرة حديثة. في نفس الوقت تقريبًا ظهر الأول أجهزة الكمبيوتر المحمولة، أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة. حققت المعالجات المتعددة أداءً هائلاً أنظمة الحوسبة- ما يسمى بالحواسيب العملاقة.

لماذا حدد اختراع الصمام الثلاثي والترانزستور المسار الكامل لتطوير الكمبيوتر؟ للإجابة على هذا السؤال، عليك أن تتذكر المبادئ الأساسية لتشغيل الكمبيوتر.

قلب الكمبيوتر الحديث- انها له وحدة المعالجة المركزية، لذلك دعونا نركز عليه. الوظيفة الرئيسية للمعالج هي معالجة المعلومات، أي التنفيذ عمليات مختلفةعلى البيانات. ومنذ البيانات في أجهزة الكمبيوتر الحديثةيتم تقديمها في الثنائية، ثم يتم تنفيذ العمليات معهم على الأساس المنطق الثنائي، أو ما يسمى الجبر البوليني.