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 >المعلوماتية

مقدمة

1. تاريخ ظهور أجهزة الكمبيوتر الأولى

2. أربعة أجيال من تطوير الكمبيوتر

2.1 الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر

2.2 الجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر

2.3 الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر

2.4 الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر

خاتمة

مقدمة

اليوم لم يعد من الممكن تخيل حياتك بدون جهاز كمبيوتر شخصي. عادي وحدة النظامالتي اعتدنا عليها جميعًا لفترة طويلة، أصبحت شيئًا عاديًا تمامًا. لم نعد ننتبه إليه باعتباره معجزة التكنولوجيا وعبقري التقدم البشري. اليوم، يمكن للجميع، بغض النظر عن عمرهم، العودة إلى المنزل واستخدام الحزمة القياسية من الخدمات المثبتة على أي جهاز كمبيوتر بحرية. لكن القليل من الناس يتذكرون الرحلة الهائلة التي قطعتها أجهزة الكمبيوتر لتصبح كمبيوتر اليوم. نحن نستخدم ثمار التقدم اليوم كأشياء عادية تمامًا: مثل الماء أو الكهرباء. الكثير منا لا يتذكر الصور من تلك السنوات التي بدا فيها الكمبيوتر شيئًا خاصًا وغامضًا. عندما تسببت مهنة "المبرمج" في الكثير من التعجبات غير المفهومة ونظرات الحسد. قليل من الناس يتذكرون البطاقات المثقوبة، ولكن الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن الناس قد بدأوا بالفعل في نسيان الأقراص المرنة العادية، والتي كانت حتى وقت قريب لا غنى عنها في استخدام الكمبيوتر الشخصي. الغرض والغرض من هذا العمل بالطبع: تحليل مراحل تطور أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية، ومقارنتها في كل مرحلة من المراحل الثلاث، ومحاولة فهم وتخيل مدى قفزة العلم إلى الأمام في مثل هذه الفترة القصيرة من الزمن.

1. تاريخ ظهور أجهزة الكمبيوتر الأولى

بدأ التطور السريع للحوسبة الرقمية (CT) وتشكيل علم مبادئ بنائها وتصميمها في الأربعينيات من القرن الماضي، عندما أصبح الأساس الفني للحوسبة الرقمية (CT) هو الإلكترونيات، ثم الإلكترونيات الدقيقة، وأساس تطوير الحوسبة الرقمية. هندسة الكمبيوتر (الحواسيب الإلكترونية) - الإنجازات في مجال الذكاء الاصطناعي. حتى هذا الوقت، منذ ما يقرب من 500 عام، أصبحت رقمية هندسة الكمبيوترتم اختصاره 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 عجلات ذات عشرة أسنان ينتمي إلى ليوناردو دافنشي. تم تسجيله في إحدى مذكراته (بدأ العالم في الاحتفاظ بمذكرات حتى قبل اكتشاف أمريكا عام 1492). في عام 1623، بعد مرور أكثر من 100 عام على وفاة ليوناردو دافنشي، اقترح العالم الألماني فيلهلم شيكارد حلاً لنفس المشكلة استنادًا إلى آلة حاسبة عشرية مكونة من ستة أرقام، والتي تتكون أيضًا من عجلات مسننة، مصممة لإجراء عمليات الجمع والطرح، وكذلك جدول الضرب والقسمة. تم اكتشاف كلا الاختراعين فقط في عصرنا هذا وظل كلاهما على الورق فقط. كان أول جهاز حوسبة رقمية ميكانيكية تم تنفيذه بالفعل ومعروفًا هو "باسكالين" للعالم الفرنسي العظيم بليز باسكال - وهو جهاز مكون من 6 (أو 8) أرقام على عجلات مسننة، مصمم لجمع وطرح الأرقام العشرية (1642). بعد 30 عامًا من ظهور باسكالينا، في عام 1673، ظهرت "الأداة الحسابية" لجوتفريد فيلهلم ليبنيز - وهو جهاز عشري مكون من اثني عشر رقمًا لإجراء العمليات الحسابية، بما في ذلك الضرب والقسمة، والذي تم استخدام أسطوانة متدرجة له ​​بالإضافة إلى التروس. كتب لايبنتز بفخر إلى صديقه: "جهازي يجعل من الممكن إجراء الضرب والقسمة على أعداد كبيرة على الفور". كانت آلة لايبنتز معروفة في معظم الدول الأوروبية. وفي الحواسيب الإلكترونية الرقمية، التي ظهرت بعد أكثر من قرنين من الزمن، الجهاز الذي يؤدي عمليات حسابية(وهو نفس "الجهاز الحسابي" لايبنيز) كان يسمى الحساب. وفي وقت لاحق، مع إضافة عدد من العمليات المنطقية، بدأ يطلق عليها اسم الحساب المنطقي. لقد أصبح الجهاز الرئيسي لأجهزة الكمبيوتر الحديثة. وهكذا، وضع اثنان من عباقرة القرن السابع عشر المعالم الأولى في تاريخ تطور تكنولوجيا الحوسبة الرقمية. لكن مزايا V. Leibniz لا تقتصر على إنشاء "جهاز حسابي". منذ سنوات دراسته وحتى نهاية حياته، درس خصائص نظام الأرقام الثنائية، والذي أصبح فيما بعد هو العامل الرئيسي في إنشاء أجهزة الكمبيوتر. لقد أعطاها معنى باطنيًا معينًا واعتقد أنه على أساسها يمكن إنشاء لغة عالمية لشرح ظواهر العالم واستخدامها في جميع العلوم، بما في ذلك الفلسفة. تم الحفاظ على صورة ميدالية، رسمها دبليو لايبنتز عام 1697، تشرح العلاقة بين الثنائي و الأنظمة العشريةحساب التفاضل والتكامل. لقد مرت أكثر من مائة عام، وفقط في نهاية القرن الثامن عشر في فرنسا تم اتخاذ الخطوات التالية، والتي كانت ذات أهمية أساسية لمزيد من تطوير تكنولوجيا الحوسبة الرقمية - التحكم "البرمجي" في نول النسيج الذي أنشأه جوزيف جاكار باستخدام البطاقات المثقوبة، وتكنولوجيا الحسابات باستخدام العد اليدوي، التي اقترحها غاسبار دي بروني، الذي قسم الحسابات الرقمية إلى ثلاث مراحل: تطوير طريقة عددية، ووضع برنامج لسلسلة من العمليات الحسابية، وإجراء الحسابات الفعلية عن طريق العمليات الحسابية على الأعداد وفقا للبرنامج المجمع. تم استخدام هذين الابتكارين من قبل الإنجليزي تشارلز باباج، الذي اتخذ خطوة جديدة نوعيًا في تطوير تكنولوجيا الحوسبة الرقمية - الانتقال من التنفيذ اليدوي إلى التنفيذ التلقائي للحسابات وفقًا لبرنامج مترجم. قام بتطوير مشروع للمحرك التحليلي - وهو كمبيوتر رقمي ميكانيكي عالمي مزود بـ التحكم بالبرنامج(1830-1846). تضمنت الآلة خمسة أجهزة - الحساب (AU)، التخزين (MS)، التحكم، الإدخال، الإخراج (مثل أجهزة الكمبيوتر الأولى التي ظهرت بعد 100 عام). تم بناء وحدة التحكم على أساس العجلات المسننة، وتم اقتراح تنفيذ ذاكرة عليها (لمدة 1000 رقم 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. تم تجميع برامج حل المشكلات على آلة باباج، بالإضافة إلى وصف مبادئ عملها، من قبل ابنة بايرون أدا أوغوستا لوفليس. تم إنشاء مكونات الآلة المنفصلة. لم يكن من الممكن إنشاء الآلة بأكملها بسبب ضخامة حجمها. سيتطلب الأمر أكثر من 50 ألف عجلة مسننة فقط، ولا يمكن صنع مثل هذا العملاق إلا بمساعدة محرك بخاري، وهو ما خطط له باباج. "...في صيف عام 2001، تم أخيرًا بناء آلة باباج بفضل جهود دورون سود*، مدير متحف لندن للعلوم. ولم تكن هذه الآلة ثمرة فكرة رائعة فحسب، بل أصبحت أيضًا تحفة من الأعمال الهندسية وهي تتألف من أكثر من ثمانية آلاف جزء فردي، تم تصنيع معظمها يدويًا - فقط خمسة أطنان من الميكانيكا الدقيقة مثيرة للإعجاب بشكل خاص. النموذج المطبوعويطبعها على الورق. وهكذا يصبح الغد نسخة من الماضي، ويصبح وميض التفاصيل الميكانيكي هو موسيقى الفكر المتجددة، ولعب المنطق المرئي. أدر المقبض، وستبدأ مادة الآلة بأكملها في التحرك. فهي تفكر. مهاوي تتشقق. تشخر المغازل. القضبان تطرق. العجلات تدور. في وقت ما، كان باباج يأمل أن تتنبأ الآلة التي ابتكرها الكوارث الطبيعيةوضربات القدر، تجمع عددًا من الحقائق العديدة معًا وتحول سلسلة من الأحداث المعزولة إلى صورة قاتلة للارتباط العالمي للأشياء. الآن سيتعين على سيارته أن تعيش حياة شبحية متواضعة. من وقت لآخر، سيقدم Suod لضيوف المتحف هدية تذكارية - قطعة من الورق مطبوع عليها حل معادلة باباج المفضلة: Y=X2+X+41..." ومن المثير للاهتمام ملاحظة أنه في عام 1870 (عام قبل وفاة باباج)، قام عالم الرياضيات الإنجليزي جيفونز ببناء (ربما الأولى في العالم) "آلة منطقية"، والتي تجعل من الممكن ميكنة أبسط الاستنتاجات المنطقية. في روسيا، أصبح عمل جيفونز معروفًا في عام 1893، عندما كان أستاذًا جامعيًا في روسيا أوديسا، آي. سليشينسكي، نشر مقالًا بعنوان "آلة جيفونز المنطقية" ("نشرة الفيزياء التجريبية" والرياضيات الأولية"، 1983، العدد 7).. كان "بناة" الآلات المنطقية في روسيا ما قبل الثورة. كان بافيل ديميترييفيتش خروتشوف (1849-1909) وألكسندر نيكولايفيتش شتشوكاريف (1884-1936)، اللذين عملا في المؤسسات التعليمية في أوكرانيا، أول من أعاد إنتاج آلة جيفونز البروفيسور خروتشوف، وكانت نسخة من الآلة التي أنشأها في أوديسا. ورثها" أستاذ معهد خاركوف للتكنولوجيا شتشوكاريف، حيث عمل منذ عام 1911. أعاد تصميم الآلة، وأدخلها في خط كاملالتحسينات، وألقى محاضرات متكررة حول الآلة وتطبيقاتها العملية الممكنة. ألقيت إحدى المحاضرات عام 1914 في متحف البوليتكنيك في موسكو. حاضر في المحاضرة البروفيسور . كتب أ.ن.سوكوف:

"إذا كانت لدينا آلات تضيف أو تطرح أو تضرب أرقامًا من المليون عن طريق تحريك الرافعة، فمن الواضح أن الوقت يتطلب وجود آلة منطقية قادرة على التوصل إلى استنتاجات واستنتاجات خالية من الأخطاء بضغطة واحدة على المفاتيح المناسبة الكثير من الوقت، تاركًا للإنسان مجال الإبداع والفرضيات والخيال والإلهام - روح الحياة." هذه الكلمات النبوية قيلت عام 1914! (مجلة "حول العالم"، العدد 18، مقال بقلم أ.ن. سوكوف "آلة التفكير").

وتجدر الإشارة إلى أن جيفونز نفسه، المبدع الأصلي للآلة المنطقية، لم يرى أي تطبيقات عملية لها.

لسوء الحظ، لم يتم الحفاظ على سيارات Khrushchev و Shchukarev. ومع ذلك، في مقال "ميكنة التفكير" (آلة جيفونز المنطقية)، الذي نشره البروفيسور أ.ن.ششوكاريف في عام 1925 ("نشرة المعرفة"، العدد 12)، تم تقديم صورة للآلة التي صممها ششوكاريف وهي كافية. وصف تفصيليوأيضًا، وهو أمر مهم جدًا، توصيات لتطبيقه العملي.

تم تحقيق فكرة باباج الرائعة على يد هوارد أيكن، العالم الأمريكي 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 عصره، فإن أيكن، باستخدام نفس التروس، تم استخدامه تقنيًا حلول عفا عليها الزمن. قبل ذلك بعشر سنوات، في عام 1934، قرر الطالب الألماني كونراد تسوسي، وهو يعمل على مشروع تخرجه، أن يصنع (في المنزل) جهاز كمبيوتر رقميًا مع التحكم في البرامج واستخدامه - لأول مرة في العالم! - نظام الأرقام الثنائية. في عام 1937، بدأت الآلة Z1 (Zuse 1) بالعمل! لقد كانت ثنائية، 22 بت، نقطة عائمة، مع ذاكرة تتسع لـ 64 رقمًا، وكل هذا على أساس (رافعة) ميكانيكية بحتة!.

في نفس عام 1937، عندما بدأت أول آلة ثنائية 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. كان البريطانيون أيضًا روادًا في مجال الإلكترونيات - في 1942-1943، تم إنشاء Colossus VM في إنجلترا (بمشاركة آلان تورينج). كانت تحتوي على 2000 أنبوب مفرغ! كان الهدف من الآلة فك رموز الصور الشعاعية للفيرماخت الألماني. كان عمل زوز وتورينج سريًا. قليلون كانوا يعرفون عنهم في ذلك الوقت. لم تسبب أي صدى في العالم. وفقط في عام 1946، عندما ظهرت معلومات حول كمبيوتر ENIAC (المتكامل الرقمي الإلكتروني والكمبيوتر)، الذي أنشأه D. Mauchly وP. Eckert في الولايات المتحدة الأمريكية، أصبح الوعد بالتكنولوجيا الإلكترونية واضحًا (تم استخدام 18 ألفًا في الجهاز). أنابيب مفرغةوتجري حوالي 3 آلاف عملية في الثانية). إلا أن الآلة ظلت عشرية، وكانت ذاكرتها لا تتجاوز 20 كلمة. تم تخزين البرامج خارج ذاكرة الوصول العشوائي.

تم تحديد النقطة الأخيرة في إنشاء أجهزة الكمبيوتر الأولى في وقت واحد تقريبًا، في 1949-1952. علماء من إنجلترا والاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة الأمريكية (موريس ويلكس، EDSAC، 1949؛ سيرجي ليبيديف، MESM، 1951؛ إسحاق بروك، M1، 1952؛ جون ماوكلي وبريسبر إيكرت، جون فون نيومان EDSAC، 1952) الذين ابتكروا جهاز كمبيوتر مزودًا بـ برنامج مخزن في الذاكرة .

طوال فترات التطور الميكانيكية والتتابعية والإلكترونية المبكرة، ظلت الحوسبة الرقمية مجالًا تكنولوجيًا كانت أسسه العلمية قد نضجت للتو.

كانت المكونات الأولى لعلم المستقبل، والتي تم استخدامها لاحقًا لإنشاء أسس نظرية الواقع الافتراضي، هي دراسات نظام الأعداد الثنائية التي أجراها لايبنيز (القرن الثاني عشر)، وجبر المنطق الذي طوره جورج بول (التاسع عشر). القرن)، "آلة تورينج" المجردة التي اقترحها الإنجليزي اللامع في عام 1936 لإثبات إمكانية التنفيذ الميكانيكي لأي خوارزمية لها حل، النتائج النظرية لكلود شانون، شيستاكوف، جافريلوف (الثلاثينيات من القرن العشرين) الذين يربطون الإلكترونيات بالإلكترونيات منطق.

تم تصميم أول آلة حاسبة ميكانيكية عام 1642 على يد العالم الفرنسي بليز باسكال. لقد كان نظامًا

عجلات متفاعلة، كل منها يتوافق مع فئة واحدة عدد عشريوتحتوي على أرقام من 0 إلى 9. متى

قامت العجلة بدورة كاملة، وتم إزاحة العجلة التالية برقم واحد (وهذا مشابه لمبدأ المعداد اليدوي). يمكن لآلة باسكال أن تفعل ذلك

فقط أضف واطرح.
أولى عالم الرياضيات الألماني جوتفريد فيلهلم لايبنتز الكثير من الاهتمام لمشكلة ميكنة العمليات الحسابية. كانت الآلة الحاسبة التي أنشأها عام 1694 تتمتع بقدرات أكبر بكثير - حيث كانت تقوم بجميع العمليات الحسابية. ومع ذلك، كان ضخمًا جدًا وعمل ببطء.
قدم عالم الرياضيات والمخترع الإنجليزي تشارلز باباج مساهمة كبيرة في تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر في القرن التاسع عشر. عمل لأكثر من 40 عامًا في مشروع كمبيوتر قابل للبرمجة، والذي أسماه التحليلي. كان لدى باباج الفكرة نفسها برمجة الحسابوكذلك طريقة تنفيذه: إدخال البرامج إلى الآلة باستخدام البطاقات المثقوبة. وكان أول من أدخل الذاكرة لإجراء العمليات الحسابية المتوسطة، واقترح أيضًا استخدامها في الآلة النظام الثنائيالحساب كانت آلة باباج ميكانيكية بحتة وتتطلب التصنيع كميات كبيرةأجزاء عالية الدقة. بقي المشروع غير مكتمل بسبب نقص الأموال. بعد وفاة باباج، تم استخدام بعض أفكاره لإنشاء أول آلات حاسبة كهروميكانيكية. حتى منتصف القرن العشرين. على هذه الآلات قاموا بإجراء حسابات محاسبية معقدة ومعالجة البيانات الإحصائية.

أول أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية

بحلول نهاية الثلاثينيات. في القرن الماضي، تزايدت الحاجة إلى أتمتة العمليات الحسابية المعقدة بشكل كبير. لقد تبين أنها ضرورية في تصميم الطائرات والفيزياء الذرية وغير ذلك الكثير. في عام 1944، تحت قيادة الأستاذ بجامعة هارفارد (الولايات المتحدة الأمريكية) هوارد أيكن، تم تطوير آخر آلة كهروميكانيكية، مارك 1. كان طوله 15 مترًا وضرب رقمين 23 بت في 4 ثوانٍ - وهو أسرع بكثير من جميع سابقاته.
بالفعل في عام 1945 في الولايات المتحدة الأمريكية، قام فريق بقيادة جون ماوكلي وجون إيكرت بإنشاء أول كمبيوتر إلكتروني، ENIAC. كان حجمه ضعف حجم العلامة 1 (طوله 30 مترًا) وتم عده أسرع 1000 مرة: لقد أجرى 300 عملية ضرب في الثانية. تم إجراء الحسابات بواسطة دوائر مصنوعة من أنابيب الإلكترون. ولكن كان لا بد من إدخال البرنامج في الجهاز مباشرة قبل تنفيذه. تم ذلك باستخدام طريقة التوصيل: تم توصيل كتل الآلة بالتسلسل المطلوب، مع توصيل المقابس بالموصلات المقابلة.
تم اقتراح هيكل جديد للكمبيوتر، والذي تم الحفاظ عليه في سماته الرئيسية حتى يومنا هذا، في عام 1945 من قبل أحد أعظم علماء الرياضيات في القرن العشرين، جون فون نيومان. ومن الأفكار الرئيسية لمشروعه مبدأ البرنامج المخزن، أي البرنامج الذي يتم تخزينه في ذاكرة الجهاز مع البيانات والبيانات. نتائج متوسطة. بفضل هذا، تحتوي الآلة في نفس الوقت على القدر الذي تريده. يمكن تشغيل البرامج وأي منها على الفور. تم بناء أول آلة برامج مخزنة في بريطانيا العظمى عام 1949 تحت إشراف م. ويلكس.
أولاً الكمبيوتر السوفيتي- "MESM" (إلكتروني صغير آلة حاسبة) تم إنشاؤه عام 1951 تحت قيادة الأكاديمي سيرجي ألكسيفيتش ليبيديف. حتى الآن، تم تصنيع جميع السيارات في نسخة واحدة، وفي الخمسينيات. بدأ الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمةأجهزة الكمبيوتر ومسيرتها المنتصرة حول العالم. على مدى نصف القرن الماضي، تغيرت آلات الحوسبة نفسها بشكل كبير وغيرت المجتمع بشكل أكبر. منذ عام 1945 وحتى يومنا هذا، مرت تكنولوجيا الكمبيوتر بأربعة أجيال في تطورها:

أنا جيلعلى أساس الأنابيب المفرغة الإلكترونية
الجيل الثانيعلى أساس الترانزستورات
الجيل الثالثعلى أساس الدوائر المتكاملة
الجيل الرابععلى أساس اختراع المعالج الدقيق.

المعالج الدقيق- وهذا كبير جدًا دارة متكاملةقادر على أداء وظائف الوحدة الرئيسية للكمبيوتر - المعالج. تم إنشاء أول معالج دقيق في عام 1971 من قبل شركة أمريكية شركة انتل. كمبيوتر شخصيهو كمبيوتر صغير مزود بأجهزة وبرامج سهلة الاستخدام. أولاً كمبيوتر شخصيظهر في الولايات المتحدة عام 1976، وكان يطلق عليه اسم Apple-1، وكان مصمموه كذلك ستيف جوبزوستيف وزنياك. في عام 1981 الشركة آي بي إمأدخلت جهاز كمبيوتر شخصي إلى السوق الدولية، التي غزت العالم كله. لقد جسد هذا المبدأ العمارة "المفتوحة".، وهو ما يعني أنه مع تحسن الأداء الأجهزة الفرديةيمكن استبدال الكمبيوتر بسهولة الأجهزة التي عفا عليها الزمنإلى أكثر تقدما.
لقد تجاوزت إمكانيات أجهزة الكمبيوتر الحديثة أحلام مبتكري أجهزة الكمبيوتر الأولى. أجهزة الكمبيوتر الحديثةليس فقط حساب، ولكن أيضا إدارة وجمع المعلومات. إنهم يساعدون في نشر الكتب وصنع الأفلام وحتى الترفيه.