ملحقات الكمبيوتر

جهاز الحاسوب هو نظام حاسوبي يتألف من مزيج من المكونات المادية والبرمجية ، أو البرامج الثابتة ، مصمم خصيصًا لتوفير موارد حوسبة محددة. سُميت هذه الأجهزة بالأجهزة نظرًا لتشابه وظيفتها أو طريقة إدارتها مع الأجهزة المنزلية ، التي عادةً ما تكون مغلقة ومحكمة الإغلاق ، ولا يمكن للمستخدم أو المالك صيانتها. تُقدم المكونات المادية والبرمجية كمنتج متكامل، وقد تُجهز مسبقًا قبل تسليمها للعميل، لتوفير حل جاهز للاستخدام لتطبيق معين. على عكس أجهزة الحاسوب العامة، لا تُصمم الأجهزة عادةً للسماح للعملاء بتغيير البرامج ونظام التشغيل الأساسي ، أو إعادة تهيئة المكونات المادية بمرونة.

هناك شكل آخر من أشكال الأجهزة وهو الجهاز الظاهري ، الذي يتمتع بوظائف مماثلة لجهاز الأجهزة المخصص، ولكنه يتم توزيعه كصورة آلة افتراضية برمجية لجهاز مزود ببرنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية .

تقليديًا، تعمل تطبيقات البرمجيات على نظام تشغيل عام ، يستخدم موارد الحاسوب المادية (وخاصة الذاكرة، ومساحة التخزين، وقوة المعالجة، وعرض نطاق الشبكة) لتلبية احتياجات المستخدم الحاسوبية. تكمن المشكلة الرئيسية في النموذج التقليدي في تعقيده؛ إذ يُعدّ دمج نظام التشغيل والتطبيقات مع منصة الأجهزة أمرًا معقدًا، وكذلك دعمه لاحقًا.

بفضل التقييد الدقيق لاختلافات الأجهزة والبرامج، يصبح الجهاز سهل النشر، ويمكن استخدامه دون الحاجة إلى معرفة تقنية معلومات واسعة (أو متعمقة). إضافةً إلى ذلك، عند ظهور المشكلات والأخطاء، نادرًا ما يحتاج فريق الدعم إلى دراسة معمقة لفهم المشكلة تمامًا. يكفي تدريبهم على برنامج إدارة الجهاز لحل معظم المشكلات.

في جميع نماذج أجهزة الكمبيوتر، يستفيد العملاء من سهولة التشغيل. يحتوي الجهاز على تركيبة واحدة فقط من المكونات المادية ونظام التشغيل وبرامج التطبيقات، مثبتة مسبقًا في المصنع. هذا يُغني العملاء عن القيام بعمليات دمج معقدة، ويُبسط بشكل كبير عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها. في الواقع، تُعد خاصية "التشغيل الجاهز" هذه الميزة الأساسية التي يبحث عنها العملاء عند شراء الأجهزة.

لكي يُعتبر الجهاز (المادي) جهازاً منزلياً، يجب أن يكون متكاملاً مع البرمجيات، ويتم توفيرهما كحزمة واحدة. وهذا ما يميز الأجهزة المنزلية عن الحلول "المطورة محلياً"، أو الحلول التي تتطلب عمليات تنفيذ معقدة من قبل شركات التكامل أو موزعي القيمة المضافة .

يُساعد نهج الأجهزة على فصل الأنظمة والتطبيقات المختلفة، كما هو الحال في مراكز البيانات. وبمجرد فصل مورد ما، يُمكن نظرياً مركزته ليصبح مشتركاً بين العديد من الأنظمة، وإدارته وتحسينه مركزياً، دون الحاجة إلى إجراء أي تغييرات على أي نظام آخر.

تتمثل أبرز عيوب استخدام أجهزة الحاسوب في أنها، نظراً لتصميمها لتوفير مورد محدد، غالباً ما تتضمن نظام تشغيل مخصصاً يعمل على أجهزة متخصصة، وكلاهما غير متوافق على الأرجح مع الأنظمة الأخرى المستخدمة سابقاً. وبالتالي، يفقد العملاء مرونة استخدام هذه الأجهزة.

قد يعتقد البعض أن نظام التشغيل المدمج الخاص، أو نظام التشغيل داخل التطبيق، يُمكن أن يجعل الجهاز أكثر أمانًا من الهجمات الإلكترونية الشائعة. إلا أن العكس هو الصحيح. فالأمان عن طريق التعتيم قرار أمني سيئ، وغالبًا ما تعاني الأجهزة من مشاكل أمنية، كما يتضح من انتشار أجهزة إنترنت الأشياء . ^{[ 1 ]}

يعكس تنوع أجهزة الحاسوب النطاق الواسع لموارد الحوسبة التي توفرها للتطبيقات. بعض الأمثلة:

أجهزة التخزين

توفر مساحات تخزين كبيرة، غالباً ما تكون متاحة للعديد من الأجهزة على الشبكة. انظر التخزين المتصل بالشبكة وشبكة منطقة التخزين .

أجهزة الشبكة

هي أجهزة توجيه للأغراض العامة ^{[ 2 ]} والتي قد توفر أيضًا حماية جدار الحماية ، وأمان طبقة النقل (TLS)، والمراسلة ، والوصول إلى بروتوكولات الشبكات المتخصصة (مثل خدمة رسائل ebXML ) وتعدد إرسال النطاق الترددي للأنظمة المتعددة التي تعمل كواجهة أمامية لها. ^{[ 3 ]}

أجهزة النسخ الاحتياطي واستعادة البيانات في حالات الكوارث

أجهزة حاسوبية تتضمن برامج نسخ احتياطي متكاملة وأهداف نسخ احتياطي، وأحيانًا مع برامج إدارة الأجهزة الافتراضية لدعم التعافي من الكوارث محليًا للخوادم المحمية. غالبًا ما تكون هذه الأجهزة بوابة لحل كامل للتعافي من الكوارث كخدمة (DRaaS).

جدار الحماية وأجهزة الأمان

أجهزة شبكية مخصصة مصممة لحماية شبكات الكمبيوتر من حركة المرور غير المرغوب فيها.

أجهزة بوابة إنترنت الأشياء الصناعية وأنظمة إدارة التصنيع

أجهزة حاسوبية مصممة لترجمة البيانات ثنائية الاتجاه بين أنظمة التحكم وأنظمة المؤسسة. تستخدم تطبيقات البرامج الثابتة المدمجة والخاصة التي تعمل على الجهاز اتصالات مباشرة لترجمة البيانات بين الأجهزة الميدانية في بروتوكولات التشغيل الآلي الأصلية وأنظمة إدارة عمليات التصنيع (MES) من خلال واجهات برمجة التطبيقات (APIs) أو ODBC أو RESTful .

أجهزة مكافحة البريد العشوائي

للبريد الإلكتروني العشوائي

أجهزة البرمجيات

جهاز خادم تطبيقات واحد، مزود بنظام تشغيل (JeOS) يكفي لتشغيله.

أجهزة الآلات الافتراضية

يتكون من نظام تشغيل مضمن يعمل على جهاز افتراضي، ويعتمد على نمط "المشرف الافتراضي". تتوافق طبقة المشرف الافتراضي مع مكونات الجهاز، ولا يمكن للمستخدم تغييرها، ولكن يمكنه تحميل أنظمة تشغيل وتطبيقات أخرى على الجهاز على شكل آلات افتراضية.

إلى جانب استخدامها في مراكز البيانات، تُستخدم العديد من أجهزة الكمبيوتر بشكل مباشر من قبل عامة الناس. وتشمل هذه الأجهزة ما يلي:

• مسجل فيديو رقمي
• بوابة سكنية
• وحدة التخزين المتصلة بالشبكة (NAS)
• جهاز ألعاب الفيديو

يؤكد المستخدمون على ضرورة أن يكون للجهاز سهولة في التركيب والتكوين والتشغيل، مع الحاجة إلى القليل من المعرفة التقنية أو انعدامها.

لقد شهد عالم الأتمتة الصناعية وفرةً في الأجهزة. صُممت هذه الأجهزة لتحمّل درجات الحرارة والاهتزازات القصوى. كما تتميز هذه الأجهزة بقابليتها العالية للتخصيص، مما يتيح تصميمها لتلبية مجموعة واسعة من التطبيقات. وتتمثل الفوائد الرئيسية للأجهزة في مجال الأتمتة فيما يلي:

1. تقليل وقت التوقف - يتم عادةً استبدال الجهاز المعطل بجهاز بديل جاهز للاستخدام ويتم إعادة تحميل مهمته بسرعة وسهولة من نسخة احتياطية.
2. تتميز الأجهزة بقابلية عالية للتوسع ، فهي عادةً ما تكون حلولاً مُخصصة لمنطقة معينة في المصنع أو العملية. ومع تغير المتطلبات، يتم تحقيق قابلية التوسع من خلال تركيب جهاز آخر. كما يسهل تطبيق مفاهيم الأتمتة في جميع أنحاء المؤسسة من خلال توحيد الأجهزة لأداء المهام المطلوبة، بدلاً من تطوير أنظمة أتمتة مخصصة لكل مهمة.
3. انخفاض التكلفة الإجمالية للملكية (TCO ) - يتم تطوير الأجهزة واختبارها ودعمها من قبل موردي منتجات الأتمتة، وتخضع لاختبارات جودة أكثر شمولاً بكثير من حلول الأتمتة المصممة خصيصًا. يقلل استخدام الأجهزة في الأتمتة من مستوى الاختبارات المطلوبة في كل تطبيق على حدة.
4. تقليل وقت التصميم - تؤدي الأجهزة وظائف محددة، وعلى الرغم من قابليتها العالية للتخصيص، إلا أنها عادةً ما تكون موثقة ذاتيًا. وهذا يُمكّن من نقل الحلول القائمة على الأجهزة من مهندس إلى آخر بأقل قدر من الحاجة إلى التدريب والتوثيق.

أنواع أجهزة التشغيل الآلي:

1. وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) - هي أجهزة تُستخدم عادةً للتحكم المنفصل، وتوفر مجموعة واسعة من خيارات الإدخال والإخراج. يتم تكوينها من خلال لغات برمجة قياسية مثل IEC-1131.
2. PID (وحدة التحكم التناسبية التكاملية التفاضلية) - وحدات التحكم PID هي أجهزة تراقب متغير العملية ، وبناءً على حد الخطأ، تُحدث تغييرًا على مخرج التحكم (المتغير المُتحكم فيه) لدفع متغير العملية إلى نقطة الضبط .
3. PAC (وحدة التحكم الآلي القابلة للبرمجة) - وحدات التحكم الآلي القابلة للبرمجة هي أجهزة تجسد خصائص كل من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة ووحدات التحكم PID مما يتيح دمج كل من التحكم التناظري والمنفصل.
4. بوابة عالمية - تتميز البوابة العالمية بقدرتها على التواصل مع مجموعة متنوعة من الأجهزة عبر بروتوكولات الاتصال الخاصة بها ، مما يؤثر على عمليات تبادل البيانات بينها. وتزداد أهمية هذا الأمر مع سعي قطاع التصنيع إلى تحسين المرونة والجودة ومعدلات الإنتاج وتكاليفه وتقليل وقت التوقف عن العمل من خلال تعزيز اتصالات الآلات (M2M).
5. وحدات معالجة المعاملات للأجهزة المؤسسية (EATMs) - وحدات معالجة المعاملات للأجهزة المؤسسية هي أجهزة تؤثر على عمليات نقل البيانات من أنظمة أتمتة أرضية المصنع إلى أنظمة الأعمال المؤسسية. تتواصل هذه الوحدات مع معدات أرضية المصنع من خلال بروتوكولات أتمتة مختلفة خاصة بالموردين، وتتواصل مع أنظمة الأعمال من خلال بروتوكولات اتصال قواعد البيانات مثل JMS ( خدمة رسائل جافا ) وSQL ( لغة الاستعلامات المهيكلة ).

تعتمد شركات تصنيع أجهزة الحاسوب أنماط تصميم متعددة ، نعرض بعضها أدناه. ولأنّ جوهر الجهاز يكمن في إخفاء تفاصيل التنفيذ عن المستخدم النهائي، يصعب مطابقة هذه الأنماط مع أجهزة محددة، لا سيما أنها قابلة للتغيير دون التأثير على الإمكانيات الخارجية أو الأداء.

1. شريحة خاصة - يقوم المورّد بتصنيع شريحة ASIC ، دون أي "برمجيات" أو نظام تشغيل منفصل. يتميز الجهاز بواجهة محدودة، عادةً ما تكون طرفية أو عبر الإنترنت، للسماح لفريق تقنية المعلومات بإجراء بعض عمليات التهيئة الأساسية. غالبًا ما يوفر المصنّع طريقةً للوصول إلى آليات تهيئة أكثر تعقيدًا. يُعد جهاز Vega 3 Java Compute Appliance من Azul Systems مثالًا على ذلك؛ حيث تُمكّن تعديلات الأجهزة الخاصة بالشريحة من توسيع نطاق تطبيقات Java.
2. نواة برمجية خاصة - يستخدم المورّد أو يصمم حاسوبًا متعدد الأغراض، ويصمم نظام تشغيل جديدًا يدمج التطبيق فيه. يُعد نظام التشغيل IOS من سيسكو مثالًا على ذلك؛ فهو نظام تشغيل شبيه بنظام يونكس، ويحتوي على وظائف جدار الحماية وأوامر تكوين الشبكة/جدار الحماية مدمجة فيه. في بعض الأحيان، يكون الجهاز مغلقًا، بحيث لا يستطيع المستخدم إعادة تثبيت نظام التشغيل أو استبداله بنظام آخر. قد يقتصر وصول المستخدم أيضًا على مجموعة صغيرة من أوامر التكوين، بينما لا تتوفر وظائف نظام التشغيل الأكثر تفصيلًا والأدنى مستوى إلا للمورّد. كلما زاد تطبيق هذا النهج "المغلق"، اقترب هذا النوع من الأجهزة من أن يبدو كجهاز ASIC.
3. في التطبيقات المتخصصة ، تُستخدم أجهزة كمبيوتر وأنظمة تشغيل جاهزة، ولكن واجهة المستخدم و"الجهاز" مصممان بحيث لا يستطيع المستخدم الوصول إلى أي شيء على الكمبيوتر، باستثناء واجهة التطبيق التي أنشأها المورّد. ونظرًا لأن بنية الحوسبة الأساسية مغلقة وغير مرئية عمليًا، يصعب التأكد من أن الجهاز يعمل بالفعل على أجهزة وأنظمة تشغيل عامة. وقد أصبح نظام لينكس، ونظام بي إس دي بدرجة أقل، نظام التشغيل المفضل لهذا النوع من الأجهزة. ومؤخرًا، شاع استخدام مصطلح " الجهاز البرمجي" لوصف هذه التركيبة الجاهزة ذات الصندوق الأسود.
4. الجهاز الظاهري - هنا يختفي الجهاز المادي تمامًا ويصبح ما يُسمى بالجهاز الظاهري (المعروف أيضًا بالجهاز البرمجي الظاهري) باستخدام أيٍّ من تقنيات الآلات الظاهرية . ويحتوي هذا الجهاز الظاهري أساسًا على نفس مجموعة البرامج بالإضافة إلى نظام التشغيل كما هو الحال في بديل "التطبيق المتخصص".

أحيانًا، يتم دمج هذه التقنيات. على سبيل المثال، قد يحتوي جهاز VPN على جدار حماية برمجي محدود الوصول يعمل على نظام Linux، مع شريحة ASIC للتشفير لتسريع الوصول إلى VPN.

تستخدم بعض أجهزة الكمبيوتر وحدات تخزين الحالة الصلبة ، بينما تستخدم أجهزة أخرى قرصًا صلبًا لتحميل نظام التشغيل. وقد يتم الجمع بين الطريقتين؛ فمثلاً، قد يسمح خادم طباعة ASIC باستخدام قرص صلب اختياري لتنظيم مهام الطباعة، أو قد يقوم جهاز يعمل بنظام لينكس بتضمين نظام لينكس في البرامج الثابتة ، بحيث لا يكون القرص الصلب ضروريًا لتحميل نظام التشغيل. ^{[ 4 ]}

• نظام الملاحة في السيارات
• النظام المدمج
• الحوسبة الخضراء
• تسريع الأجهزة
• ملحق معلوماتي
• أجهزة لينكس
• صندوق الوسط
• المساعد الرقمي الشخصي (PDA)
• قم بتوصيل الكمبيوتر
• هاتف ذكي
• تطبيق برمجي

• تعليقات المجموعة الاستشارية لـ ARC على وحدات معاملات الأجهزة المؤسسية
• الأجهزة الحاسوبية - تقرير موناش، ديسمبر 2006