حاسوب

الموسوعة الحرة

أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الحاسوبية من عصور مختلفة - من اليسار إلى اليمين، ومن الأعلى إلى الأسفل:

الكمبيوتر هو آلة يمكن برمجتها لتنفيذ تسلسلات من العمليات الحسابية أو المنطقية ( الحساب ) تلقائيًا . يمكن لأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الرقمية الحديثة تنفيذ مجموعات عامة من العمليات المعروفة باسم البرامج . تمكن هذه البرامج أجهزة الكمبيوتر من تنفيذ مجموعة واسعة من المهام. قد يشير مصطلح نظام الكمبيوتر إلى جهاز كمبيوتر كامل اسميًا يتضمن الأجهزة ونظام التشغيل والبرامج والمعدات الطرفية اللازمة والمستخدمة للتشغيل الكامل؛ أو إلى مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المرتبطة وتعمل معًا، مثل شبكة الكمبيوتر أو مجموعة أجهزة الكمبيوتر .

تستخدم مجموعة واسعة من المنتجات الصناعية والاستهلاكية أجهزة الكمبيوتر كأنظمة تحكم ، بما في ذلك الأجهزة البسيطة ذات الأغراض الخاصة مثل أفران الميكروويف وأجهزة التحكم عن بعد ، وأجهزة المصانع مثل الروبوتات الصناعية . تشكل أجهزة الكمبيوتر جوهر الأجهزة ذات الأغراض العامة مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية . تعمل أجهزة الكمبيوتر على تشغيل الإنترنت ، الذي يربط مليارات أجهزة الكمبيوتر والمستخدمين.

كانت أجهزة الكمبيوتر المبكرة مخصصة للاستخدام في العمليات الحسابية فقط. ساعدت الأدوات اليدوية البسيطة مثل العداد الناس في إجراء العمليات الحسابية منذ العصور القديمة. في وقت مبكر من الثورة الصناعية ، تم بناء بعض الأجهزة الميكانيكية لأتمتة المهام الطويلة والمملة، مثل أنماط التوجيه للنول . أجرت الآلات الكهربائية الأكثر تطوراً حسابات تناظرية متخصصة في أوائل القرن العشرين. تم تطوير أول آلات حاسبة إلكترونية رقمية خلال الحرب العالمية الثانية ، سواء كانت كهروميكانيكية أو باستخدام صمامات حرارية . تبع أول ترانزستورات أشباه الموصلات في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين ترانزستور MOSFET (MOS) القائم على السيليكون وتقنيات شرائح الدوائر المتكاملة المتجانسة في أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، مما أدى إلى ثورة المعالجات الدقيقة والحواسيب الدقيقة في السبعينيات. لقد تزايدت سرعة وقوة وتنوع أجهزة الكمبيوتر بشكل كبير منذ ذلك الحين، مع زيادة عدد الترانزستورات بوتيرة سريعة ( لاحظ قانون مور أن العدد يتضاعف كل عامين)، مما أدى إلى الثورة الرقمية خلال أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين.

يتكون الكمبيوتر الحديث تقليديًا من عنصر معالجة واحد على الأقل ، وعادةً ما يكون وحدة معالجة مركزية (CPU) في شكل معالج دقيق ، إلى جانب نوع ما من ذاكرة الكمبيوتر ، وعادةً ما تكون شرائح ذاكرة أشباه الموصلات . ينفذ عنصر المعالجة العمليات الحسابية والمنطقية، ويمكن لوحدة التسلسل والتحكم تغيير ترتيب العمليات استجابةً للمعلومات المخزنة . تشمل الأجهزة الطرفية أجهزة الإدخال ( لوحات المفاتيح والفئران وعصي التحكم وما إلى ذلك) وأجهزة الإخراج ( الشاشات والطابعات وما إلى ذلك) وأجهزة الإدخال/الإخراج التي تؤدي كلتا الوظيفتين (مثل شاشات اللمس ). تسمح الأجهزة الطرفية باسترجاع المعلومات من مصدر خارجي، كما أنها تمكن من حفظ نتائج العمليات واسترجاعها.

علم أصول الكلمات

كمبيوتر بشري.
كمبيوتر بشري ، مع مجهر وآلة حاسبة، 1952

لم تكتسب الكلمة تعريفها الحديث إلا في منتصف القرن العشرين؛ فوفقًا لقاموس أكسفورد الإنجليزي ، كان أول استخدام معروف لكلمة كمبيوتر بمعنى مختلف، في كتاب صدر عام 1613 بعنوان The Yong Mans Gleanings للكاتب الإنجليزي ريتشارد براثويت : "لقد قرأت أصدق كمبيوتر في التاريخ، وأفضل عالم حسابي على الإطلاق ، واختصر أيامك إلى عدد قصير". يشير هذا الاستخدام للمصطلح إلى كمبيوتر بشري ، وهو الشخص الذي أجرى العمليات الحسابية . واستمرت الكلمة في حمل نفس المعنى حتى منتصف القرن العشرين. وخلال الجزء الأخير من هذه الفترة، غالبًا ما تم توظيف النساء كأجهزة كمبيوتر لأنهن يمكن أن يحصلن على أجر أقل من نظرائهن من الرجال. [1] وبحلول عام 1943، كانت معظم أجهزة الكمبيوتر البشرية من النساء. [2]

يذكر قاموس علم أصول الكلمات على الإنترنت أول استخدام موثق لكلمة "كمبيوتر" في أربعينيات القرن السابع عشر، بمعنى "الشخص الذي يحسب"؛ وهذا "اسم فاعل من كلمة compute (فعل)". ويذكر قاموس علم أصول الكلمات على الإنترنت أن استخدام المصطلح بمعنى " آلة حاسبة" (من أي نوع) يعود إلى عام 1897. ويشير قاموس علم أصول الكلمات على الإنترنت إلى أن "الاستخدام الحديث" للمصطلح بمعنى "كمبيوتر إلكتروني رقمي قابل للبرمجة" يعود إلى "عام 1945 تحت هذا الاسم؛ [بالمعنى] النظري من عام 1937، كآلة تورينج ". [3] وظل الاسم كما هو، على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر الحديثة قادرة على أداء العديد من الوظائف ذات المستوى الأعلى.

تاريخ

ما قبل القرن العشرين

عظمة إيشانجو ، أداة عظمية يعود تاريخها إلى أفريقيا ما قبل التاريخ

استُخدمت الأجهزة للمساعدة في الحساب لآلاف السنين، وكانت تستخدم في الغالب المطابقة الفردية بالأصابع . وكان أقدم جهاز عد على الأرجح شكلًا من أشكال عصا العد . وشملت أدوات حفظ السجلات اللاحقة في جميع أنحاء الهلال الخصيب حسابات (كرات طينية، ومخاريط، وما إلى ذلك) تمثل أعداد العناصر، ربما الماشية أو الحبوب، مختومة في حاويات طينية مجوفة غير مخبوزة. [أ] [4] يعد استخدام قضبان العد أحد الأمثلة.

العداد الصيني (算盘). الرقم الموضح على هذا العداد هو 6,302,715,408.

استُخدمت العدادة في البداية في المهام الحسابية. وقد تم تطوير العداد الروماني من الأجهزة المستخدمة في بابل منذ عام 2400 قبل الميلاد. ومنذ ذلك الحين، تم اختراع العديد من الأشكال الأخرى من ألواح أو طاولات الحساب. في دار عد أوروبية في العصور الوسطى ، كان يتم وضع قطعة قماش مربّعات على طاولة، وتحريك علامات عليها وفقًا لقواعد معينة، كمساعدة لحساب مبالغ المال. [5]

آلية أنتيكيثيرا ، التي يعود تاريخها إلى اليونان القديمة حوالي 150-100 قبل الميلاد، هي جهاز حوسبة تناظري مبكر .

يُعتقد أن آلية أنتيكيثيرا هي أقدم حاسوب ميكانيكي تناظري معروف ، وفقًا لديريك جيه دي سولا برايس . [6] وقد صُممت لحساب المواقع الفلكية. تم اكتشافها في عام 1901 في حطام أنتيكيثيرا قبالة جزيرة أنتيكيثيرا اليونانية ، بين كيثيرا وكريت ، ويرجع تاريخها إلى حوالي  100 قبل الميلاد . لم تظهر أجهزة ذات تعقيد مماثل لآلية أنتيكيثيرا حتى القرن الرابع عشر. [ 7]

تم إنشاء العديد من المساعدات الميكانيكية للحساب والقياس للاستخدامات الفلكية والملاحية. كانت الكرة السماوية عبارة عن خريطة نجمية اخترعها أبو الريحان البيروني في أوائل القرن الحادي عشر. [8] تم اختراع الإسطرلاب في العالم الهلنستي إما في القرن الأول أو الثاني قبل الميلاد وغالبًا ما يُنسب إلى هيبارخوس . كان الإسطرلاب عبارة عن مزيج من الكرة السماوية والديوبترا ، وكان في الواقع جهاز كمبيوتر تناظري قادر على حل عدة أنواع مختلفة من المشكلات في علم الفلك الكروي . اخترع أبي بكر الأصفهان ، بلاد فارس ، إسطرلابًا يشتمل على حاسوب تقويم ميكانيكي [9] [10] وعجلات تروس في عام 1235. [11] اخترع أبو الريحان البيروني أول إسطرلاب تقويم قمري شمسي ميكانيكي، [12] وآلة معالجة المعرفة السلكية الثابتة المبكرة [13] مع سلسلة تروس وعجلات تروس، [14] حوالي عام  1000 م .

القطاع ، أداة حسابية تستخدم لحل المشاكل في النسبة، وعلم المثلثات ، والضرب والقسمة، وللوظائف المختلفة، مثل المربعات والجذور التكعيبية، تم تطويرها في أواخر القرن السادس عشر ووجدت تطبيقًا في المدفعية والمسح والملاحة .

كان المُسطَّح أداة يدوية لحساب مساحة شكل مغلق عن طريق رسمه فوقه باستخدام وصلة ميكانيكية.

مسطرة حاسبة

تم اختراع المسطرة الحاسبة حوالي عام 1620-1630، بواسطة رجل الدين الإنجليزي ويليام أوتريد ، بعد وقت قصير من نشر مفهوم اللوغاريتم . وهي عبارة عن كمبيوتر تناظري يعمل يدويًا لإجراء الضرب والقسمة. ومع تقدم تطوير المسطرة الحاسبة، وفرت المقاييس المضافة مقلوبات ومربعات وجذورًا مربعة ومكعبات وجذورًا مكعبة، بالإضافة إلى وظائف متعالية مثل اللوغاريتمات والأسس، والمثلثات الدائرية والزائدية وغيرها من الوظائف . لا تزال المسطرة الحاسبة ذات المقاييس الخاصة تُستخدم للأداء السريع للحسابات الروتينية، مثل المسطرة الحاسبة الدائرية E6B المستخدمة لحسابات الوقت والمسافة على الطائرات الخفيفة.

في سبعينيات القرن الثامن عشر، قام بيير جاكيه دروز ، صانع الساعات السويسري ، ببناء دمية ميكانيكية ( أوتوماتون ) يمكنها الكتابة باستخدام قلم ريشة. من خلال تبديل عدد وترتيب عجلاتها الداخلية، يمكن إنتاج أحرف مختلفة، وبالتالي رسائل مختلفة. في الواقع، يمكن "برمجتها" ميكانيكيًا لقراءة التعليمات. إلى جانب آلتين معقدتين أخريين، توجد الدمية في متحف الفن والتاريخ في نوشاتيل ، سويسرا ، ولا تزال تعمل. [15]

في الفترة من 1831 إلى 1835، ابتكر عالم الرياضيات والمهندس جيوفاني بلانا آلة التقويم الدائم ، والتي يمكنها من خلال نظام من البكرات والأسطوانات التنبؤ بالتقويم الدائم لكل عام من 0 ميلادي (أي 1 قبل الميلاد) إلى 4000 ميلادي، مع تتبع السنوات الكبيسة وطول اليوم المتغير. كانت آلة التنبؤ بالمد والجزر التي اخترعها العالم الاسكتلندي السير ويليام طومسون في عام 1872 ذات فائدة كبيرة للملاحة في المياه الضحلة. استخدمت نظامًا من البكرات والأسلاك لحساب مستويات المد والجزر المتوقعة تلقائيًا لفترة محددة في موقع معين.

المحلل التفاضلي ، وهو حاسوب ميكانيكي تناظري مصمم لحل المعادلات التفاضلية عن طريق التكامل ، استخدم آليات العجلة والقرص لإجراء التكامل. في عام 1876، ناقش السير ويليام طومسون بالفعل البناء المحتمل لمثل هذه الآلات الحاسبة، لكنه أصيب بالإحباط بسبب عزم الدوران المحدود الناتج عن مُكاملات الكرة والقرص . [16] في المحلل التفاضلي، كان خرج مُكامل واحد يقود مدخلات المُكامل التالي، أو خرج الرسم البياني. كان مكبر عزم الدوران هو التقدم الذي سمح لهذه الآلات بالعمل. بدءًا من عشرينيات القرن العشرين، طور فانيفار بوش وآخرون مُحللين تفاضليين ميكانيكيين.

في تسعينيات القرن التاسع عشر، بدأ المهندس الإسباني ليوناردو توريس كيفيدو في تطوير سلسلة من الآلات التناظرية المتقدمة التي يمكنها حل الجذور الحقيقية والمعقدة للمتعددات الحدودية ، [17] [18] [19] [20] والتي نشرتها أكاديمية باريس للعلوم في عام 1901. [21]

أول حاسوب

تشارلز باباج

كان تشارلز باباج ، المهندس الميكانيكي الإنجليزي والموسوعي ، هو من ابتكر مفهوم الحاسوب القابل للبرمجة. ويُعتبر " أب الحاسوب "، [22] حيث وضع تصورًا واخترع أول حاسوب ميكانيكي في أوائل القرن التاسع عشر.

بعد العمل على محركه التفاضلي أعلن عن اختراعه في عام 1822، في ورقة إلى الجمعية الفلكية الملكية ، بعنوان "ملاحظة حول تطبيق الآلات على حساب الجداول الفلكية والرياضية". [23] كما صمم للمساعدة في الحسابات الملاحية، في عام 1833 أدرك أنه من الممكن تصميم تصميم أكثر عمومية، وهو محرك تحليلي . كان من المقرر توفير إدخال البرامج والبيانات للآلة عبر بطاقات مثقبة ، وهي الطريقة المستخدمة في ذلك الوقت لتوجيه الأنوال الميكانيكية مثل نول جاكار . بالنسبة للإخراج، ستحتوي الآلة على طابعة ورسم منحنى وجرس. ستكون الآلة أيضًا قادرة على ثقب الأرقام على البطاقات لقراءتها لاحقًا. سيتضمن المحرك وحدة منطق حسابي ، وتدفق تحكم في شكل تفريع مشروط وحلقات ، وذاكرة متكاملة ، مما يجعله أول تصميم لجهاز كمبيوتر للأغراض العامة يمكن وصفه بمصطلحات حديثة بأنه مكتمل تورينج . [24] [25]

كان هذا الجهاز متقدمًا عن عصره بحوالي قرن من الزمان. كان لابد من صنع جميع أجزاء الجهاز يدويًا - وكانت هذه مشكلة كبيرة لجهاز يتكون من آلاف الأجزاء. في النهاية، تم حل المشروع بقرار الحكومة البريطانية بوقف التمويل. يمكن أن يُعزى فشل باباج في إكمال المحرك التحليلي بشكل أساسي إلى الصعوبات السياسية والمالية بالإضافة إلى رغبته في تطوير جهاز كمبيوتر متطور بشكل متزايد والمضي قدمًا بشكل أسرع مما يمكن لأي شخص آخر أن يتبعه. ومع ذلك، أكمل ابنه هنري باباج نسخة مبسطة من وحدة الحوسبة الخاصة بالمحرك التحليلي ( المطحنة ) في عام 1888. وقد قدم عرضًا ناجحًا لاستخدامه في جداول الحوسبة في عام 1906.

آلة حاسبة كهروميكانيكية

حاسبة كهروميكانيكية (1920) بواسطة ليوناردو توريس كيفيدو .

في عمله Essays on Automatics الذي نُشر عام 1914، كتب ليوناردو توريس كيفيدو تاريخًا موجزًا ​​لجهود باباج في بناء محرك فرق ميكانيكي ومحرك تحليلي. تحتوي الورقة على تصميم لآلة قادرة على حساب صيغ مثل ، لتسلسل مجموعات من القيم. كان من المقرر التحكم في الآلة بأكملها بواسطة برنامج للقراءة فقط ، والذي كان مكتملًا بأحكام التفرع الشرطي . كما قدم فكرة الحساب ذو النقطة العائمة . [26] [27] [28] في عام 1920، للاحتفال بالذكرى المئوية لاختراع مقياس الحساب ، قدم توريس في باريس مقياس الحساب الكهروميكانيكي، والذي سمح للمستخدم بإدخال مسائل حسابية من خلال لوحة مفاتيح ، وحساب النتائج وطباعتها، [29] [30] [31] [32] مما يدل على جدوى المحرك التحليلي الكهروميكانيكي. [33]

أجهزة الكمبيوتر التناظرية

تصميم آلة التنبؤ بالمد والجزر الثالثة للسير ويليام تومسون ، 1879-1881

خلال النصف الأول من القرن العشرين، تم تلبية العديد من احتياجات الحوسبة العلمية بواسطة أجهزة كمبيوتر تناظرية متطورة بشكل متزايد، والتي استخدمت نموذجًا ميكانيكيًا أو كهربائيًا مباشرًا للمشكلة كأساس للحوسبة . ومع ذلك، لم تكن قابلة للبرمجة وكانت تفتقر عمومًا إلى تنوع ودقة أجهزة الكمبيوتر الرقمية الحديثة. [34] كان أول جهاز كمبيوتر تناظري حديث عبارة عن آلة للتنبؤ بالمد والجزر ، اخترعها السير ويليام طومسون (الذي أصبح فيما بعد اللورد كلفن) في عام 1872. تم تصور المحلل التفاضلي ، وهو جهاز كمبيوتر تناظري ميكانيكي مصمم لحل المعادلات التفاضلية عن طريق التكامل باستخدام آليات العجلة والقرص، في عام 1876 بواسطة جيمس طومسون ، الأخ الأكبر للسير ويليام طومسون الأكثر شهرة. [16]

بلغ فن الحوسبة التناظرية الميكانيكية ذروته مع المحلل التفاضلي ، الذي بناه إتش إل هازن وفانيفار بوش في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بدءًا من عام 1927. وقد بُني هذا على المُدمِجات الميكانيكية لجيمس طومسون ومضخمات عزم الدوران التي اخترعها إتش دبليو نيمان. تم بناء اثني عشر من هذه الأجهزة قبل أن يتضح تقادمها. بحلول الخمسينيات من القرن العشرين، كان نجاح أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الرقمية قد أشار إلى نهاية معظم أجهزة الحوسبة التناظرية، لكن أجهزة الكمبيوتر التناظرية ظلت قيد الاستخدام خلال الخمسينيات في بعض التطبيقات المتخصصة مثل التعليم ( المسطرة الحاسبة ) والطائرات ( أنظمة التحكم ).

أجهزة الكمبيوتر الرقمية

الكهروميكانيكية

أرست أطروحة الماجستير التي قدمها كلود شانون عام 1937 أسس الحوسبة الرقمية، حيث كانت رؤيته لتطبيق الجبر البولياني على تحليل وتوليف دوائر التبديل هي المفهوم الأساسي الذي تقوم عليه جميع أجهزة الكمبيوتر الرقمية الإلكترونية. [35] [36]

بحلول عام 1938، طورت البحرية الأمريكية حاسوبًا تناظريًا كهروميكانيكيًا صغيرًا بما يكفي لاستخدامه على متن غواصة . كان هذا حاسوب بيانات الطوربيد ، الذي استخدم علم المثلثات لحل مشكلة إطلاق طوربيد على هدف متحرك. خلال الحرب العالمية الثانية، تم تطوير أجهزة مماثلة في دول أخرى أيضًا.

نسخة طبق الأصل من جهاز Z3 الخاص بـ Konrad Zuse ، وهو أول جهاز كمبيوتر رقمي (كهروميكانيكي) أوتوماتيكي بالكامل

كانت أجهزة الكمبيوتر الرقمية المبكرة كهروميكانيكية ؛ حيث كانت المفاتيح الكهربائية تدفع مرحلات ميكانيكية لإجراء الحسابات. كانت هذه الأجهزة ذات سرعة تشغيل منخفضة، وفي النهاية حلت محلها أجهزة كمبيوتر كهربائية بالكامل أسرع بكثير، وكانت تستخدم في الأصل أنابيب مفرغة . كان جهاز Z2 ، الذي ابتكره المهندس الألماني كونراد زوسي في عام 1939 في برلين ، أحد أقدم الأمثلة على جهاز كمبيوتر مرحل كهروميكانيكي. [37]

كونراد زوزه ، مخترع الكمبيوتر الحديث [38] [39]

في عام 1941، أعقب زوس آلته السابقة بـ Z3 ، أول كمبيوتر رقمي آلي بالكامل قابل للبرمجة كهروميكانيكي في العالم . [40] [41] تم بناء Z3 بـ 2000 مرحل ، لتنفيذ طول كلمة 22 بت يعمل بتردد ساعة يبلغ حوالي 5-10 هرتز . [42] تم توفير كود البرنامج على فيلم مثقوب بينما يمكن تخزين البيانات في 64 كلمة من الذاكرة أو توفيرها من لوحة المفاتيح. كان مشابهًا تمامًا للآلات الحديثة في بعض النواحي، حيث كان رائدًا للعديد من التطورات مثل الأرقام ذات الفاصلة العائمة . بدلاً من النظام العشري الأصعب في التنفيذ (المستخدم في تصميم تشارلز باباج السابق)، فإن استخدام نظام ثنائي يعني أن آلات زوس كانت أسهل في البناء وأكثر موثوقية، نظرًا للتكنولوجيات المتاحة في ذلك الوقت. [43] لم يكن Z3 في حد ذاته كمبيوترًا عالميًا ولكن يمكن تمديده ليكون مكتملًا لتورنج . [44] [45]

أصبح الكمبيوتر التالي الذي ابتكره زوس، وهو Z4 ، أول كمبيوتر تجاري في العالم؛ وبعد تأخير أولي بسبب الحرب العالمية الثانية، اكتمل بناؤه في عام 1950 وتم تسليمه إلى المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ . [46] تم تصنيع الكمبيوتر بواسطة شركة زوس الخاصة، Zuse KG ، والتي تأسست في عام 1941 كأول شركة لغرض وحيد هو تطوير أجهزة الكمبيوتر في برلين. [46] كان Z4 بمثابة مصدر إلهام لبناء ERMETH ، أول كمبيوتر سويسري وأحد أوائل أجهزة الكمبيوتر في أوروبا. [47]

الأنابيب المفرغة والدوائر الإلكترونية الرقمية

سرعان ما حلت عناصر الدوائر الإلكترونية البحتة محل نظيراتها الميكانيكية والكهروميكانيكية، في نفس الوقت الذي حلت فيه الحسابات الرقمية محل التناظرية. بدأ المهندس تومي فلاورز ، الذي كان يعمل في محطة أبحاث مكتب البريد في لندن في ثلاثينيات القرن العشرين، في استكشاف الاستخدام المحتمل للإلكترونيات لتبادل الهاتف . دخلت المعدات التجريبية التي بناها في عام 1934 حيز التشغيل بعد خمس سنوات، حيث حولت جزءًا من شبكة تبادل الهاتف إلى نظام معالجة بيانات إلكتروني، باستخدام آلاف الصمامات المفرغة . [34] في الولايات المتحدة، طور جون فينسينت أتاناسوف وكليفورد إي بيري من جامعة ولاية آيوا واختبرا كمبيوتر أتاناسوف-بيري (ABC) في عام 1942، [48] أول "كمبيوتر رقمي إلكتروني أوتوماتيكي". [49] كان هذا التصميم أيضًا إلكترونيًا بالكامل واستخدم حوالي 300 صمام مفرغ، مع مكثفات مثبتة في أسطوانة دوارة ميكانيكيًا للذاكرة. [50]

يظهر حاسوب Colossus امرأتين.
تم استخدام جهاز Colossus ، أول جهاز حاسوبي رقمي إلكتروني قابل للبرمجة، لكسر الشفرات الألمانية أثناء الحرب العالمية الثانية. يظهر الجهاز هنا قيد الاستخدام في متنزه بلتشلي عام 1943.

خلال الحرب العالمية الثانية، حقق كاسرو الشفرات البريطانيون في بلتشلي بارك عددًا من النجاحات في كسر الاتصالات العسكرية الألمانية المشفرة. تعرضت آلة التشفير الألمانية، إنجما ، للهجوم لأول مرة بمساعدة القنابل الكهروميكانيكية التي كانت تديرها النساء غالبًا. [51] [52] لكسر آلة لورينز SZ 40/42 الألمانية الأكثر تطورًا ، والتي تستخدم في اتصالات الجيش رفيعة المستوى، كلف ماكس نيومان وزملاؤه فلاورز ببناء كولوسوس . [50] أمضى أحد عشر شهرًا من أوائل فبراير 1943 في تصميم وبناء أول كولوسوس. [53] بعد اختبار وظيفي في ديسمبر 1943، تم شحن كولوسوس إلى بلتشلي بارك، حيث تم تسليمه في 18 يناير 1944 [54] وهاجم رسالته الأولى في 5 فبراير. [50]

كان كولوسوس أول حاسوب رقمي إلكتروني قابل للبرمجة في العالم . [34] وقد استخدم عددًا كبيرًا من الصمامات (أنابيب التفريغ). وكان يحتوي على مدخلات من شريط ورقي وكان قادرًا على التكوين لأداء مجموعة متنوعة من العمليات المنطقية البوليانية على بياناته، لكنه لم يكن مكتملًا بتورنج. تم بناء تسعة أجهزة كولوسوس مارك 2 (تم تحويل مارك 1 إلى مارك 2 مما أدى إلى صنع عشرة أجهزة في المجموع). احتوى كولوسوس مارك 1 على 1500 صمام حراري (أنبوب)، لكن مارك 2 مع 2400 صمام، كان أسرع بخمس مرات وأسهل في التشغيل من مارك 1، مما أدى إلى تسريع عملية فك التشفير بشكل كبير. [55] [56]

كان جهاز ENIAC هو أول جهاز إلكتروني متكامل من طراز تورينج، وقد أجرى حسابات مسار المقذوفات للجيش الأمريكي .

كان جهاز ENIAC [57] (المكامل الرقمي الإلكتروني والحاسوب) أول جهاز كمبيوتر إلكتروني قابل للبرمجة تم بناؤه في الولايات المتحدة. وعلى الرغم من أن جهاز ENIAC كان مشابهًا لجهاز Colossus، إلا أنه كان أسرع بكثير وأكثر مرونة وكان مكتملًا وفقًا لمعايير تورينج. ومثله كمثل جهاز Colossus، كان "البرنامج" على جهاز ENIAC محددًا من خلال حالات كبلات التوصيل والمفاتيح الخاصة به، وهو ما يختلف تمامًا عن الآلات الإلكترونية التي تحتوي على برامج مخزنة والتي جاءت لاحقًا. وبمجرد كتابة البرنامج، كان لابد من وضعه ميكانيكيًا في الآلة مع إعادة ضبط المقابس والمفاتيح يدويًا. وكان مبرمجو جهاز ENIAC ست نساء، وغالبًا ما يُعرفن بشكل جماعي باسم "فتيات ENIAC". [58] [59]

كان هذا الحاسوب يجمع بين السرعة العالية للإلكترونيات والقدرة على البرمجة لحل العديد من المشاكل المعقدة. كان بإمكانه الجمع أو الطرح 5000 مرة في الثانية، أي أسرع بألف مرة من أي آلة أخرى. كما كان به وحدات للضرب والقسمة والجذر التربيعي. كانت الذاكرة عالية السرعة محدودة بـ 20 كلمة (حوالي 80 بايت). تم بناء الحاسوب تحت إشراف جون ماوتشلي وجيه بريسبر إيكرت في جامعة بنسلفانيا، واستمر تطوير وبناء الحاسوب من عام 1943 حتى التشغيل الكامل في نهاية عام 1945. كان الحاسوب ضخمًا، يزن 30 طنًا، ويستخدم 200 كيلو وات من الطاقة الكهربائية ويحتوي على أكثر من 18000 صمام مفرغ، و1500 مرحل، ومئات الآلاف من المقاومات والمكثفات والمحاثات. [60]

أجهزة الكمبيوتر الحديثة

مفهوم الحاسوب الحديث

اقترح آلان تورينج مبدأ الكمبيوتر الحديث في ورقته البحثية الرائدة عام 1936، [61] حول الأرقام القابلة للحساب . اقترح تورينج جهازًا بسيطًا أطلق عليه "آلة الحوسبة الشاملة" والذي يُعرف الآن باسم آلة تورينج الشاملة . لقد أثبت أن مثل هذه الآلة قادرة على حساب أي شيء قابل للحساب من خلال تنفيذ التعليمات (البرنامج) المخزنة على شريط، مما يسمح للآلة بأن تكون قابلة للبرمجة. المفهوم الأساسي لتصميم تورينج هو البرنامج المخزن ، حيث يتم تخزين جميع تعليمات الحوسبة في الذاكرة. أقر فون نيومان بأن المفهوم المركزي للكمبيوتر الحديث يرجع إلى هذه الورقة البحثية. [62] تعد آلات تورينج حتى يومنا هذا موضوعًا مركزيًا للدراسة في نظرية الحوسبة . باستثناء القيود المفروضة من خلال مخازن الذاكرة المحدودة الخاصة بها، يُقال إن أجهزة الكمبيوتر الحديثة مكتملة تورينج ، وهذا يعني أنها تتمتع بقدرة تنفيذ خوارزمية تعادل آلة تورينج الشاملة.

البرامج المخزنة

ثلاثة رفوف طويلة تحتوي على لوحات الدوائر الإلكترونية
قسم من مجسم مانشستر بيبي الذي تم إعادة بنائه ، وهو أول جهاز كمبيوتر إلكتروني مخزّن بالبرامج

كانت آلات الحوسبة المبكرة تحتوي على برامج ثابتة. وكان تغيير وظيفتها يتطلب إعادة توصيل وإعادة هيكلة الآلة. [50] ومع اقتراح الكمبيوتر المبرمج المخزن، تغير هذا. يتضمن الكمبيوتر المبرمج المخزن من حيث التصميم مجموعة تعليمات ويمكنه تخزين مجموعة من التعليمات ( برنامج ) في الذاكرة تفصل الحساب . وضع آلان تورينج الأساس النظري للكمبيوتر المبرمج المخزن في ورقته البحثية عام 1936. في عام 1945، انضم تورينج إلى المختبر الوطني للفيزياء وبدأ العمل على تطوير كمبيوتر رقمي إلكتروني مبرمج مخزن. كان تقريره لعام 1945 "الحاسبة الإلكترونية المقترحة" هو أول مواصفات لمثل هذا الجهاز. كما قام جون فون نيومان في جامعة بنسلفانيا بتوزيع مسودته الأولى لتقرير عن EDVAC في عام 1945. [34]

كان مانشيستر بيبي أول حاسوب مخزّن في العالم . تم بناؤه في جامعة مانشيستر في إنجلترا بواسطة فريدريك سي ويليامز وتوم كيلبورن وجيف توتيل ، وشغل أول برنامج له في 21 يونيو 1948. [63] تم تصميمه كمنصة اختبار لأنبوب ويليامز ، أول جهاز تخزين رقمي عشوائي الوصول . [64] على الرغم من وصف الحاسوب بأنه "صغير وبدائي" في استعراض عام 1998، إلا أنه كان أول جهاز يعمل يحتوي على جميع العناصر الأساسية للحاسوب الإلكتروني الحديث. [65] بمجرد أن أثبت الطفل جدوى تصميمه، بدأ مشروع في الجامعة لتطويره إلى حاسوب مفيد عمليًا، وهو مانشيستر مارك 1 .

بدوره، أصبح مارك 1 بسرعة النموذج الأولي لمارك 1 فيرانتي ، أول كمبيوتر عام متاح تجاريًا في العالم. [66] تم بناؤه بواسطة فيرانتي ، وتم تسليمه إلى جامعة مانشستر في فبراير 1951. تم تسليم ما لا يقل عن سبعة من هذه الآلات اللاحقة بين عامي 1953 و1957، أحدها إلى مختبرات شل في أمستردام . [67] في أكتوبر 1947، قرر مديرو شركة التموين البريطانية جيه ليونز وشركاه القيام بدور نشط في تعزيز التطوير التجاري لأجهزة الكمبيوتر. بدأ تشغيل كمبيوتر ليونز LEO I ، المصمم بشكل وثيق على غرار كامبريدج EDSAC لعام 1949، في أبريل 1951 [68] وأدار أول وظيفة روتينية للكمبيوتر المكتبي في العالم .

الترانزستورات

ترانزستور ثنائي القطب (BJT)

اقترح يوليوس إدغار ليلينفيلد مفهوم ترانزستور التأثير الميداني في عام 1925. قام جون باردين ووالتر براتين ، أثناء عملهما تحت إشراف ويليام شوكلي في مختبرات بيل ، ببناء أول ترانزستور عامل ، ترانزستور نقطة الاتصال ، في عام 1947، والذي أعقبه ترانزستور شوكلي ثنائي القطب في عام 1948. [69] [70] منذ عام 1955 فصاعدًا، حلت الترانزستورات محل الأنابيب المفرغة في تصميمات الكمبيوتر، مما أدى إلى ظهور "الجيل الثاني" من أجهزة الكمبيوتر. بالمقارنة مع الأنابيب المفرغة، تتمتع الترانزستورات بالعديد من المزايا: فهي أصغر حجمًا وتتطلب طاقة أقل من الأنابيب المفرغة، وبالتالي تنبعث منها حرارة أقل. كانت ترانزستورات الوصلات أكثر موثوقية بكثير من الأنابيب المفرغة وكان لها عمر خدمة أطول وغير محدد. يمكن أن تحتوي أجهزة الكمبيوتر المزودة بالترانزستورات على عشرات الآلاف من الدوائر المنطقية الثنائية في مساحة مضغوطة نسبيًا. ومع ذلك، كانت الترانزستورات ذات الوصلات المبكرة عبارة عن أجهزة ضخمة نسبيًا وكان من الصعب تصنيعها على أساس الإنتاج الضخم ، مما حد من استخدامها إلى عدد من التطبيقات المتخصصة. [71]

في جامعة مانشستر ، قام فريق تحت قيادة توم كيلبورن بتصميم وبناء آلة باستخدام الترانزستورات المطورة حديثًا بدلاً من الصمامات. [72] كان أول جهاز كمبيوتر ترانزستوري خاص بهم والأول في العالم، قيد التشغيل بحلول عام 1953 ، وتم الانتهاء من إصدار ثانٍ هناك في أبريل 1955. ومع ذلك، استخدمت الآلة الصمامات لتوليد أشكال موجية للساعة تبلغ 125 كيلو هرتز وفي الدوائر للقراءة والكتابة على ذاكرة الأسطوانة المغناطيسية الخاصة بها ، لذلك لم تكن أول جهاز كمبيوتر ترانزستوري بالكامل. يذهب هذا التمييز إلى Harwell CADET لعام 1955، [73] الذي بناه قسم الإلكترونيات في مؤسسة أبحاث الطاقة الذرية في هارويل . [73] [74]

ترانزستور MOSFET (MOS)، يظهر أطراف البوابة (G) والجسم (B) والمصدر (S) والصرف (D). يتم فصل البوابة عن الجسم بواسطة طبقة عازلة (وردية اللون).

تم اختراع ترانزستور تأثير المجال المعدني أكسيد السيليكون (MOSFET)، المعروف أيضًا باسم ترانزستور MOS، في مختبرات بيل بين عامي 1955 و1960 [75] [76] [77] [78] [79] [80] وكان أول ترانزستور مضغوط حقًا يمكن تصغيره وإنتاجه بكميات كبيرة لمجموعة واسعة من الاستخدامات. [71] بفضل قابليته العالية للتوسع ، [81] واستهلاكه المنخفض للطاقة وكثافته الأعلى من ترانزستورات الوصلة ثنائية القطب، [82] جعل ترانزستور MOSFET من الممكن بناء دوائر متكاملة عالية الكثافة . [83] [84] بالإضافة إلى معالجة البيانات، فقد مكّن أيضًا الاستخدام العملي لترانزستورات MOS كعناصر تخزين لخلايا الذاكرة ، مما أدى إلى تطوير ذاكرة أشباه الموصلات MOS ، والتي حلت محل ذاكرة النواة المغناطيسية السابقة في أجهزة الكمبيوتر. أدى MOSFET إلى ثورة الحواسيب الصغيرة ، [85] وأصبح القوة الدافعة وراء ثورة الكمبيوتر . [86] [87] MOSFET هو الترانزستور الأكثر استخدامًا في أجهزة الكمبيوتر، [88] [89] وهو اللبنة الأساسية للإلكترونيات الرقمية . [90]

الدوائر المتكاملة

يتم عادةً تعبئة الدوائر المتكاملة في صناديق بلاستيكية أو معدنية أو سيراميكية لحماية الدائرة المتكاملة من التلف ولتسهيل التجميع.

جاء التقدم الكبير التالي في قوة الحوسبة مع ظهور الدائرة المتكاملة (IC). تم تصور فكرة الدائرة المتكاملة لأول مرة من قبل عالم الرادار الذي يعمل في مؤسسة الرادار الملكية التابعة لوزارة الدفاع ، جيفري دبليو إيه دومر . قدم دومر أول وصف عام للدائرة المتكاملة في ندوة التقدم في المكونات الإلكترونية عالية الجودة في واشنطن العاصمة ، في 7 مايو 1952. [91]

تم اختراع أول دوائر متكاملة عاملة بواسطة جاك كيلبي في شركة تكساس إنسترومنتس وروبرت نويس في شركة فيرتشايلد سيميكوندكتور . [92] سجل كيلبي أفكاره الأولية المتعلقة بالدائرة المتكاملة في يوليو 1958، وأظهر بنجاح أول مثال متكامل عامل في 12 سبتمبر 1958. [93] في طلب براءة اختراعه المؤرخ 6 فبراير 1959، وصف كيلبي جهازه الجديد بأنه "جسم من مادة أشباه الموصلات ... حيث تكون جميع مكونات الدائرة الإلكترونية متكاملة تمامًا". [94] [95] ومع ذلك، كان اختراع كيلبي عبارة عن دائرة متكاملة هجينة (IC هجينة)، وليس شريحة دائرة متكاملة (IC) متجانسة . [96] كانت الدائرة المتكاملة لكيلبي تحتوي على توصيلات سلكية خارجية، مما جعل من الصعب إنتاجها بكميات كبيرة. [97]

كما توصل نويس إلى فكرته الخاصة عن الدائرة المتكاملة بعد نصف عام من اختراع كيلبي. [98] كان اختراع نويس أول شريحة IC متجانسة حقيقية. [99] [97] حلت شريحته العديد من المشاكل العملية التي لم تحلها شريحة كيلبي. تم إنتاجها في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات، وكانت مصنوعة من السيليكون ، بينما كانت شريحة كيلبي مصنوعة من الجرمانيوم . تم تصنيع الدائرة المتكاملة المتجانسة الخاصة بنويس باستخدام العملية المستوية ، التي طورها زميله جان هورني في أوائل عام 1959. بدورها، كانت العملية المستوية تعتمد على عمل كارل فروش ولينكولن ديريك في التخميد السطحي لأشباه الموصلات بواسطة ثاني أكسيد السيليكون. [100] [101] [102] [103] [104] [105]

تتكون الدوائر المتكاملة الحديثة المتجانسة في الغالب من دوائر متكاملة من أشباه الموصلات المعدنية (MOS)، مبنية من ترانزستورات MOSFET . [106] كانت أول دائرة متكاملة تجريبية من أشباه الموصلات المعدنية (MOS) تم تصنيعها عبارة عن شريحة مكونة من 16 ترانزستورًا بناها فريد هيمان وستيفن هوفستاين في شركة RCA في عام 1962. [107] قدمت شركة جنرال ميكروإلكترونيكس لاحقًا أول دائرة متكاملة تجارية من أشباه الموصلات المعدنية (MOS) في عام 1964، [108] طورها روبرت نورمان. [107] بعد تطوير ترانزستور MOS ذي البوابة ذاتية المحاذاة (بوابة السيليكون) بواسطة روبرت كيروين ودونالد كلاين وجون ساراس في مختبرات بيل في عام 1967، طور فيديريكو فاجين أول دائرة متكاملة من أشباه الموصلات المعدنية (MOS) ذات بوابة سيليكون ذات بوابات ذاتية المحاذاة في عام 1968. [109] ومنذ ذلك الحين أصبحت ترانزستورات MOSFET أهم مكونات الأجهزة في الدوائر المتكاملة الحديثة. [106]

صورة فوتوغرافية لمعالج MOS 6502 ، وهو معالج دقيق من أوائل سبعينيات القرن العشرين يدمج 3500 ترانزستور على شريحة واحدة

أدى تطوير الدائرة المتكاملة MOS إلى اختراع المعالج الدقيق ، [110] [111] وبشر بانفجار في الاستخدام التجاري والشخصي لأجهزة الكمبيوتر. في حين أن موضوع الجهاز الذي كان أول معالج دقيق على وجه التحديد مثير للجدل، ويرجع ذلك جزئيًا إلى عدم وجود اتفاق على التعريف الدقيق لمصطلح "المعالج الدقيق"، فمن غير المتنازع عليه إلى حد كبير أن أول معالج دقيق أحادي الشريحة كان Intel 4004 ، [112] الذي صممه ونفذه Federico Faggin باستخدام تقنية MOS IC ذات البوابة السيليكونية، [110] جنبًا إلى جنب مع Ted Hoff و Masatoshi Shima و Stanley Mazor في Intel . [b] [114] في أوائل السبعينيات، مكنت تقنية MOS IC من دمج أكثر من 10000 ترانزستور على شريحة واحدة. [84]

الأنظمة على شريحة (SoCs) هي أجهزة كمبيوتر كاملة على شريحة دقيقة (أو شريحة) بحجم عملة معدنية. [115] قد تحتوي أو لا تحتوي على ذاكرة وصول عشوائي وذاكرة فلاش مدمجة . إذا لم تكن متكاملة، فعادةً ما يتم وضع ذاكرة الوصول العشوائي مباشرة فوق (المعروفة باسم الحزمة على الحزمة ) أو أسفل (على الجانب الآخر من لوحة الدائرة ) نظام على شريحة، وعادةً ما يتم وضع ذاكرة الفلاش بجوار نظام على شريحة. يتم ذلك لتحسين سرعات نقل البيانات، حيث لا يتعين على إشارات البيانات السفر لمسافات طويلة. منذ ENIAC في عام 1945، تقدمت أجهزة الكمبيوتر بشكل هائل، حيث أصبحت أنظمة SoC الحديثة (مثل Snapdragon 865) بحجم عملة معدنية بينما كانت أيضًا أقوى بمئات الآلاف من المرات من ENIAC، حيث تدمج مليارات الترانزستورات، وتستهلك بضعة واط فقط من الطاقة.

أجهزة الكمبيوتر المحمولة

كانت أجهزة الكمبيوتر المحمولة الأولى ثقيلة الوزن وتعمل بالطاقة الرئيسية. كان جهاز IBM 5100 الذي يبلغ وزنه 50 رطلاً (23 كجم) مثالاً مبكرًا. كانت الأجهزة المحمولة اللاحقة مثل Osborne 1 و Compaq Portable أخف وزناً بشكل كبير ولكنها لا تزال بحاجة إلى توصيلها بالتيار الكهربائي. أزالت أجهزة الكمبيوتر المحمولة الأولى، مثل Grid Compass ، هذا المطلب من خلال دمج البطاريات - ومع الاستمرار في تصغير موارد الحوسبة والتقدم في عمر البطارية المحمولة، نمت شعبية أجهزة الكمبيوتر المحمولة في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. [116] سمحت نفس التطورات للمصنعين بدمج موارد الحوسبة في الهواتف المحمولة الخلوية بحلول أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

تعمل هذه الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية على مجموعة متنوعة من أنظمة التشغيل وأصبحت مؤخرًا جهاز الحوسبة المهيمن في السوق. [117] تعمل هذه الأجهزة بنظام على شريحة (SoCs)، وهي أجهزة كمبيوتر كاملة على شريحة صغيرة بحجم العملة المعدنية. [115]

أنواع

يمكن تصنيف أجهزة الكمبيوتر بعدة طرق مختلفة، بما في ذلك:

حسب الهندسة المعمارية

حسب الحجم وعامل الشكل والغرض

الأجهزة

فيديو يوضح المكونات القياسية لجهاز كمبيوتر "نحيف"

يغطي مصطلح الأجهزة جميع أجزاء الكمبيوتر التي تعتبر أشياء مادية ملموسة. الدوائر ، وشرائح الكمبيوتر، وبطاقات الرسوميات، وبطاقات الصوت، والذاكرة (RAM)، واللوحة الأم، والشاشات، وإمدادات الطاقة، والكابلات، ولوحات المفاتيح، والطابعات، وأجهزة الإدخال "الفئران" كلها أجهزة.

تاريخ أجهزة الكمبيوتر

الجيل الأول
(ميكانيكي/كهروميكانيكي)		 الآلات الحاسبة حاسبة باسكال ، مقياس حسابي ، محرك الفروق ، آلات تحليلية لكيوفيدو
الأجهزة القابلة للبرمجة نول جاكار ، محرك تحليلي ، IBM ASCC/Harvard Mark I ، Harvard Mark II ، IBM SSEC ، Z1 ، Z2 ، Z3
الجيل الثاني
(أنابيب التفريغ)		 الآلات الحاسبة كمبيوتر أتاناسوف-بيري ، IBM 604 ، UNIVAC 60 ، UNIVAC 120
الأجهزة القابلة للبرمجة كولوسوس ، إينياك ، مانشستر بيبي ، إدساك ، مانشستر مارك 1 ، فيرانتي بيغاسوس ، فيرانتي ميركوري ، سيراك ، إدفاك ، يونيفاك آي ، آي بي إم 701 ، آي بي إم 702 ، آي بي إم 650 ، Z22
الجيل الثالث
( الترانزستورات المنفصلة والدوائر المتكاملة SSI وMSI وLSI )		 الحواسيب المركزية IBM 7090 ، IBM 7080 ، IBM System/360 ، BUNCH
حاسوب صغير HP 2116A ، نظام IBM/32 ، نظام IBM/36 ، LINC ، PDP-8 ، PDP-11
كمبيوتر مكتبي إتش بي 9100
الجيل الرابع
( الدوائر المتكاملة VLSI )		 حاسوب صغير فاكس ، آي بي إم AS/400
ميكروكمبيوتر رباعي البتات إنتل 4004 ، إنتل 4040
ميكروكمبيوتر 8 بت Intel 8008 ، Intel 8080 ، Motorola 6800 ، Motorola 6809 ، MOS Technology 6502 ، Zilog Z80
ميكرو حاسب آلي 16 بت إنتل 8088 ، زيلوج Z8000 ، دبليو دي سي 65816/65802
ميكرو حاسب آلي 32 بت إنتل 80386 ، بنتيوم ، موتورولا 68000 ، ARM
ميكرو حاسب آلي 64 بت [ج] ألفا ، MIPS ، PA-RISC ، PowerPC ، SPARC ، x86-64 ، ARMv8-A
الكمبيوتر المضمن إنتل 8048 ، إنتل 8051
كمبيوتر شخصي كمبيوتر مكتبي ، كمبيوتر منزلي ، كمبيوتر محمول، مساعد رقمي شخصي (PDA)، كمبيوتر محمول ، كمبيوتر لوحي ، كمبيوتر يمكن ارتداؤه
نظري/تجريبي الحاسوب الكمي نظام IBM Q واحد
الحاسوب الكيميائي
الحوسبة باستخدام الحمض النووي
حاسوب بصري
حاسوب يعتمد على الدوران الإلكتروني
الحاسوب الرطب/العضوي

مواضيع الأجهزة الأخرى

جهاز محيطي ( إدخال/إخراج ) مدخل الفأرة ، لوحة المفاتيح ، عصا التحكم ، ماسح الصور ، كاميرا الويب ، الجهاز اللوحي للرسومات ، الميكروفون
الناتج شاشة ، طابعة ، مكبر صوت
كلاهما محرك الأقراص المرنة ، محرك الأقراص الصلبة ، محرك الأقراص الضوئية ، الطابعة عن بعد
حافلات الكمبيوتر المدى القصير RS-232 ، SCSI ، PCI ، USB
المدى الطويل ( الشبكات الحاسوبية ) إيثرنت ، ATM ، FDDI

يحتوي الكمبيوتر للأغراض العامة على أربعة مكونات رئيسية: وحدة الحساب والمنطق (ALU)، ووحدة التحكم ، والذاكرة ، وأجهزة الإدخال والإخراج (يُطلق عليها مجتمعة I/O). ترتبط هذه الأجزاء ببعضها البعض بواسطة حافلات ، غالبًا ما تكون مصنوعة من مجموعات من الأسلاك . يوجد داخل كل جزء من هذه الأجزاء آلاف إلى تريليونات الدوائر الكهربائية الصغيرة التي يمكن إيقاف تشغيلها أو تشغيلها بواسطة مفتاح إلكتروني . تمثل كل دائرة بتًا (رقمًا ثنائيًا) من المعلومات بحيث عندما تكون الدائرة قيد التشغيل فإنها تمثل "1"، وعندما تكون متوقفة فإنها تمثل "0" (في التمثيل المنطقي الإيجابي). يتم ترتيب الدوائر في بوابات منطقية بحيث يمكن لدائرة واحدة أو أكثر التحكم في حالة دائرة واحدة أو أكثر من الدوائر الأخرى.

أجهزة الإدخال

عندما يتم إرسال البيانات غير المعالجة إلى الكمبيوتر بمساعدة أجهزة الإدخال، تتم معالجة البيانات وإرسالها إلى أجهزة الإخراج. قد تكون أجهزة الإدخال تعمل يدويًا أو آلية. يتم تنظيم عملية المعالجة بشكل أساسي بواسطة وحدة المعالجة المركزية. بعض الأمثلة على أجهزة الإدخال هي:

أجهزة الإخراج

تُعرف الوسائل التي يستخدمها الكمبيوتر في إخراج البيانات باسم أجهزة الإخراج. ومن أمثلة أجهزة الإخراج:

وحدة التحكم

رسم تخطيطي يوضح كيفية فك تشفير تعليمات هندسة MIPS معينة بواسطة نظام التحكم

تدير وحدة التحكم (والتي غالبًا ما تسمى نظام التحكم أو وحدة التحكم المركزية) مكونات الكمبيوتر المختلفة؛ فهي تقرأ وتفسر (تفك تشفير) تعليمات البرنامج، وتحولها إلى إشارات تحكم تعمل على تنشيط أجزاء أخرى من الكمبيوتر. [د] قد تغير أنظمة التحكم في أجهزة الكمبيوتر المتقدمة ترتيب تنفيذ بعض التعليمات لتحسين الأداء.

المكون الرئيسي المشترك بين جميع وحدات المعالجة المركزية هو عداد البرنامج ، وهو عبارة عن خلية ذاكرة خاصة ( سجل ) تتبع الموقع في الذاكرة الذي سيتم قراءة التعليمات التالية منه .

وظيفة نظام التحكم هي كما يلي - هذا وصف مبسط، ويمكن تنفيذ بعض هذه الخطوات بشكل متزامن أو بترتيب مختلف اعتمادًا على نوع وحدة المعالجة المركزية:

  1. اقرأ الكود الخاص بالإرشادات التالية من الخلية التي يشير إليها عداد البرنامج.
  2. فك شفرة الكود الرقمي للتعليمات إلى مجموعة من الأوامر أو الإشارات لكل نظام آخر.
  3. قم بزيادة عداد البرنامج بحيث يشير إلى التعليمات التالية.
  4. قراءة أي بيانات تتطلبها التعليمات من الخلايا الموجودة في الذاكرة (أو ربما من جهاز إدخال). عادةً ما يتم تخزين موقع هذه البيانات المطلوبة داخل كود التعليمات.
  5. توفير البيانات اللازمة لوحدة الحساب والمنطق أو السجل.
  6. إذا كانت التعليمات تتطلب وحدة حسابية منطقية (ALU) أو أجهزة متخصصة لإكمالها، فأصدر تعليمات للجهاز لأداء العملية المطلوبة.
  7. اكتب النتيجة من وحدة الحساب والمنطق مرة أخرى إلى موقع الذاكرة أو إلى سجل أو ربما إلى جهاز إخراج.
  8. العودة إلى الخطوة (1).

نظرًا لأن عداد البرنامج (من الناحية النظرية) هو مجرد مجموعة أخرى من خلايا الذاكرة، فيمكن تغييره من خلال الحسابات التي تتم في وحدة الحساب والمنطق. إن إضافة 100 إلى عداد البرنامج من شأنه أن يتسبب في قراءة التعليمات التالية من مكان يقع على بعد 100 موقع أسفل البرنامج. غالبًا ما تُعرف التعليمات التي تعدل عداد البرنامج باسم "القفزات" وتسمح بالحلقات (التعليمات التي يكررها الكمبيوتر) وغالبًا ما يتم تنفيذ التعليمات المشروطة (كلاهما مثالان على تدفق التحكم ).

إن تسلسل العمليات التي تمر بها وحدة التحكم لمعالجة التعليمات يشبه في حد ذاته برنامج كمبيوتر قصير، وفي بعض تصميمات وحدة المعالجة المركزية الأكثر تعقيدًا، يوجد كمبيوتر آخر أصغر حجمًا يسمى جهاز التسلسل الدقيق ، والذي يقوم بتشغيل برنامج التعليمات البرمجية الدقيقة الذي يتسبب في حدوث كل هذه الأحداث.

وحدة المعالجة المركزية (CPU)

وحدة التحكم ووحدة الحساب والمنطق والسجلات تُعرف مجتمعة باسم وحدة المعالجة المركزية (CPU). كانت وحدات المعالجة المركزية المبكرة تتكون من العديد من المكونات المنفصلة. منذ سبعينيات القرن العشرين، كانت وحدات المعالجة المركزية تُبنى عادةً على شريحة دائرة متكاملة واحدة من مادة MOS تسمى المعالج الدقيق .

وحدة الحساب والمنطق (ALU)

وحدة الحساب والمنطق قادرة على أداء فئتين من العمليات: الحساب والمنطق. [122] قد تقتصر مجموعة العمليات الحسابية التي تدعمها وحدة حساب ومنطق معينة على الجمع والطرح، أو قد تشمل الضرب والقسمة ووظائف علم المثلثات مثل الجيب وجيب التمام وما إلى ذلك والجذور التربيعية . يمكن لبعضها العمل فقط على الأعداد الصحيحة ( الأعداد الصحيحة ) بينما يستخدم البعض الآخر الفاصلة العائمة لتمثيل الأعداد الحقيقية ، وإن كان بدقة محدودة. ومع ذلك، يمكن برمجة أي جهاز كمبيوتر قادر على أداء أبسط العمليات فقط لتقسيم العمليات الأكثر تعقيدًا إلى خطوات بسيطة يمكنه القيام بها. لذلك، يمكن برمجة أي جهاز كمبيوتر لأداء أي عملية حسابية - على الرغم من أن الأمر سيستغرق وقتًا أطول للقيام بذلك إذا كانت وحدة الحساب والمنطق الخاصة به لا تدعم العملية بشكل مباشر. قد تقارن وحدة الحساب والمنطق أيضًا الأرقام وتعيد قيم الحقيقة المنطقية (صواب أو خطأ) اعتمادًا على ما إذا كان أحدهما يساوي الآخر أو أكبر منه أو أقل منه ("هل 64 أكبر من 65؟"). تتضمن العمليات المنطقية المنطق البولياني : AND و OR و XOR و NOT . ويمكن أن تكون هذه العمليات مفيدة لإنشاء عبارات شرطية معقدة ومعالجة المنطق البولياني .

قد تحتوي أجهزة الكمبيوتر الفائقة على وحدات حسابية منطقية متعددة، مما يسمح لها بمعالجة العديد من التعليمات في وقت واحد. [123] غالبًا ما تحتوي معالجات الرسومات وأجهزة الكمبيوتر ذات ميزات SIMD و MIMD على وحدات حسابية منطقية يمكنها إجراء العمليات الحسابية على المتجهات والمصفوفات .

ذاكرة

كانت الذاكرة ذات النواة المغناطيسية (التي تستخدم النوى المغناطيسية ) هي ذاكرة الكمبيوتر المفضلة في الستينيات، حتى تم استبدالها بذاكرة أشباه الموصلات (التي تستخدم خلايا ذاكرة MOS ).

إن ذاكرة الكمبيوتر يمكن أن ننظر إليها كقائمة من الخلايا التي يمكن وضع الأرقام فيها أو قراءتها. وكل خلية لها "عنوان" مرقم ويمكنها تخزين رقم واحد. ويمكن توجيه الكمبيوتر إلى "وضع الرقم 123 في الخلية المرقمة 1357" أو "إضافة الرقم الموجود في الخلية 1357 إلى الرقم الموجود في الخلية 2468 ووضع الإجابة في الخلية 1595". إن المعلومات المخزنة في الذاكرة قد تمثل أي شيء عملياً. ويمكن وضع الحروف والأرقام وحتى تعليمات الكمبيوتر في الذاكرة بنفس السهولة. ولأن وحدة المعالجة المركزية لا تفرق بين أنواع مختلفة من المعلومات، فإن مسؤولية إعطاء أهمية لما تراه الذاكرة على أنه ليس سوى سلسلة من الأرقام تقع على عاتق البرنامج.

في جميع أجهزة الكمبيوتر الحديثة تقريبًا، يتم إعداد كل خلية ذاكرة لتخزين الأرقام الثنائية في مجموعات من ثمانية بتات (تسمى بايت ). كل بايت قادر على تمثيل 256 رقمًا مختلفًا (2 8 = 256)؛ إما من 0 إلى 255 أو من −128 إلى +127. لتخزين أرقام أكبر، يمكن استخدام عدة بايتات متتالية (عادةً، اثنان أو أربعة أو ثمانية). عندما تكون هناك حاجة إلى أرقام سالبة، يتم تخزينها عادةً في تدوين المكمل الثاني . الترتيبات الأخرى ممكنة، ولكن لا تُرى عادةً خارج التطبيقات المتخصصة أو السياقات التاريخية. يمكن للكمبيوتر تخزين أي نوع من المعلومات في الذاكرة إذا كان من الممكن تمثيلها عدديًا. تحتوي أجهزة الكمبيوتر الحديثة على مليارات أو حتى تريليونات بايتات الذاكرة.

تحتوي وحدة المعالجة المركزية على مجموعة خاصة من خلايا الذاكرة تسمى السجلات والتي يمكن قراءتها والكتابة إليها بسرعة أكبر بكثير من مساحة الذاكرة الرئيسية. يوجد عادةً ما بين اثنين إلى مائة سجل اعتمادًا على نوع وحدة المعالجة المركزية. تُستخدم السجلات لعناصر البيانات الأكثر احتياجًا لتجنب الحاجة إلى الوصول إلى الذاكرة الرئيسية في كل مرة تكون هناك حاجة إلى البيانات. نظرًا للعمل المستمر على البيانات، فإن تقليل الحاجة إلى الوصول إلى الذاكرة الرئيسية (والتي غالبًا ما تكون بطيئة مقارنة بوحدات الحساب والمنطق والتحكم) يزيد بشكل كبير من سرعة الكمبيوتر.

تأتي الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر في نوعين رئيسيين:

يمكن قراءة ذاكرة الوصول العشوائي والكتابة إليها في أي وقت تأمره وحدة المعالجة المركزية بذلك، ولكن ذاكرة القراءة فقط محملة مسبقًا ببيانات وبرامج لا تتغير أبدًا، وبالتالي لا يمكن لوحدة المعالجة المركزية القراءة منها إلا. تُستخدم ذاكرة القراءة فقط عادةً لتخزين تعليمات بدء تشغيل الكمبيوتر الأولية. بشكل عام، يتم مسح محتويات ذاكرة الوصول العشوائي عند إيقاف تشغيل الكمبيوتر، ولكن ذاكرة القراءة فقط تحتفظ ببياناتها إلى أجل غير مسمى. في جهاز الكمبيوتر، تحتوي ذاكرة القراءة فقط على برنامج متخصص يسمى BIOS الذي ينظم تحميل نظام تشغيل الكمبيوتر من محرك الأقراص الثابتة إلى ذاكرة الوصول العشوائي كلما تم تشغيل الكمبيوتر أو إعادة تعيينه. في أجهزة الكمبيوتر المضمنة ، والتي لا تحتوي غالبًا على محركات أقراص، قد يتم تخزين جميع البرامج المطلوبة في ذاكرة القراءة فقط. غالبًا ما تسمى البرامج المخزنة في ذاكرة القراءة فقط بالبرامج الثابتة ، لأنها تشبه الأجهزة أكثر من البرامج نظريًا. تطمس ذاكرة الفلاش التمييز بين ذاكرة القراءة فقط وذاكرة الوصول العشوائي، حيث تحتفظ ببياناتها عند إيقاف تشغيلها ولكنها قابلة لإعادة الكتابة أيضًا. ومع ذلك، فهي عادةً أبطأ كثيرًا من ذاكرة القراءة فقط وذاكرة الوصول العشوائي التقليدية، لذلك يقتصر استخدامها على التطبيقات التي لا تكون فيها السرعة العالية ضرورية .

في أجهزة الكمبيوتر الأكثر تطورًا، قد يكون هناك ذاكرة تخزين مؤقتة واحدة أو أكثر ، وهي أبطأ من السجلات ولكنها أسرع من الذاكرة الرئيسية. بشكل عام، يتم تصميم أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على هذا النوع من ذاكرة التخزين المؤقت لنقل البيانات المطلوبة بشكل متكرر إلى ذاكرة التخزين المؤقت تلقائيًا، وغالبًا دون الحاجة إلى أي تدخل من جانب المبرمج.

الإدخال/الإخراج (I/O)

محركات الأقراص الصلبة هي أجهزة تخزين شائعة الاستخدام مع أجهزة الكمبيوتر.

الإدخال والإخراج هو الوسيلة التي يتبادل بها الكمبيوتر المعلومات مع العالم الخارجي. [125] تسمى الأجهزة التي توفر الإدخال أو الإخراج للكمبيوتر بالأجهزة الطرفية . [126] في الكمبيوتر الشخصي النموذجي، تشمل الأجهزة الطرفية أجهزة إدخال مثل لوحة المفاتيح والفأرة ، وأجهزة إخراج مثل الشاشة والطابعة . تعمل محركات الأقراص الصلبة ومحركات الأقراص المرنة ومحركات الأقراص الضوئية كأجهزة إدخال وإخراج. الشبكات الحاسوبية هي شكل آخر من أشكال الإدخال والإخراج. غالبًا ما تكون أجهزة الإدخال والإخراج أجهزة كمبيوتر معقدة في حد ذاتها، مع وحدة المعالجة المركزية والذاكرة الخاصة بها. قد تحتوي وحدة معالجة الرسومات على خمسين جهاز كمبيوتر صغيرًا أو أكثر تقوم بإجراء العمليات الحسابية اللازمة لعرض الرسومات ثلاثية الأبعاد . [ بحاجة لمصدر ] تحتوي أجهزة الكمبيوتر المكتبية الحديثة على العديد من أجهزة الكمبيوتر الأصغر حجمًا التي تساعد وحدة المعالجة المركزية الرئيسية في إجراء الإدخال والإخراج. تحتوي شاشة العرض المسطحة من عصر 2016 على دوائر الكمبيوتر الخاصة بها.

تعدد المهام

في حين قد يُنظر إلى الكمبيوتر على أنه يقوم بتشغيل برنامج ضخم واحد مُخزَّن في ذاكرته الرئيسية، فمن الضروري في بعض الأنظمة إعطاء مظهر تشغيل العديد من البرامج في وقت واحد. يتم تحقيق ذلك من خلال تعدد المهام، أي جعل الكمبيوتر يتحول بسرعة بين تشغيل كل برنامج بدوره. [127] إحدى الوسائل التي يتم بها ذلك هي باستخدام إشارة خاصة تسمى المقاطعة ، والتي يمكن أن تتسبب بشكل دوري في توقف الكمبيوتر عن تنفيذ التعليمات حيث كانت والقيام بشيء آخر بدلاً من ذلك. من خلال تذكر المكان الذي كان ينفذ فيه قبل المقاطعة، يمكن للكمبيوتر العودة إلى تلك المهمة لاحقًا. إذا كانت هناك العديد من البرامج قيد التشغيل "في نفس الوقت". فقد يتسبب مولد المقاطعة في عدة مئات من المقاطعات في الثانية، مما يتسبب في تبديل البرنامج في كل مرة. نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر الحديثة تنفذ التعليمات عادةً بسرعة أكبر بعدة أوامر من حيث الحجم من الإدراك البشري، فقد يبدو أن العديد من البرامج تعمل في نفس الوقت على الرغم من أن برنامجًا واحدًا فقط يتم تنفيذه في أي لحظة معينة. يُطلق على طريقة تعدد المهام هذه أحيانًا "تقاسم الوقت" حيث يتم تخصيص "شريحة" من الوقت لكل برنامج بدوره. [128]

قبل عصر أجهزة الكمبيوتر الرخيصة، كان الاستخدام الرئيسي لتعدد المهام هو السماح للعديد من الأشخاص بمشاركة نفس الكمبيوتر. يبدو أن تعدد المهام من شأنه أن يتسبب في إبطاء تشغيل الكمبيوتر الذي يتنقل بين عدة برامج، بما يتناسب طرديًا مع عدد البرامج التي يعمل عليها، لكن معظم البرامج تقضي الكثير من وقتها في انتظار أجهزة الإدخال/الإخراج البطيئة لإكمال مهامها. إذا كان أحد البرامج ينتظر المستخدم للنقر على الماوس أو الضغط على مفتاح على لوحة المفاتيح، فلن يستغرق الأمر "شريحة زمنية" حتى يحدث الحدث الذي ينتظره. وهذا يوفر الوقت لبرامج أخرى للتنفيذ بحيث يمكن تشغيل العديد من البرامج في وقت واحد دون فقدان غير مقبول للسرعة.

معالجة متعددة

قام كراي بتصميم العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة التي تستخدم المعالجة المتعددة بكثافة.

تم تصميم بعض أجهزة الكمبيوتر لتوزيع عملها عبر عدة وحدات معالجة مركزية في تكوين متعدد المعالجات، وهي تقنية كانت تُستخدم في السابق فقط في الأجهزة الكبيرة والقوية مثل أجهزة الكمبيوتر العملاقة وأجهزة الكمبيوتر المركزية والخوادم . أصبحت أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة متعددة المعالجات ومتعددة النواة (وحدات معالجة مركزية متعددة على دائرة متكاملة واحدة) متاحة على نطاق واسع الآن ، ويتم استخدامها بشكل متزايد في الأسواق المنخفضة التكلفة نتيجة لذلك.

غالبًا ما يكون لأجهزة الكمبيوتر العملاقة على وجه الخصوص بنية فريدة للغاية تختلف بشكل كبير عن بنية البرامج المخزنة الأساسية وعن أجهزة الكمبيوتر للأغراض العامة. [g] غالبًا ما تتميز بآلاف وحدات المعالجة المركزية، ووصلات عالية السرعة مخصصة، وأجهزة كمبيوتر متخصصة. تميل مثل هذه التصميمات إلى أن تكون مفيدة للمهام المتخصصة فقط بسبب النطاق الكبير لتنظيم البرامج المطلوب لاستخدام معظم الموارد المتاحة في وقت واحد. عادةً ما يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة في تطبيقات المحاكاة واسعة النطاق ، وعرض الرسومات ، والتشفير ، بالإضافة إلى ما يسمى بالمهام " المتوازية المحرجة ".

برمجة

يشير مصطلح البرمجيات إلى أجزاء من الحاسوب لا تتخذ شكلاً مادياً، مثل البرامج والبيانات والبروتوكولات وما إلى ذلك. والبرمجيات هي ذلك الجزء من نظام الحاسوب الذي يتكون من معلومات مشفرة أو تعليمات حاسوبية، على النقيض من الأجهزة المادية التي بُني عليها النظام. وتتضمن برمجيات الحاسوب برامج الحاسوب والمكتبات والبيانات غير القابلة للتنفيذ ذات الصلة ، مثل الوثائق عبر الإنترنت أو الوسائط الرقمية . وغالبًا ما تنقسم إلى برمجيات النظام وبرمجيات التطبيق . وتتطلب برمجيات الحاسوب وأجهزة الحاسوب بعضها البعض ولا يمكن استخدام أي منهما بشكل واقعي بمفرده. وعندما يتم تخزين البرمجيات في أجهزة لا يمكن تعديلها بسهولة، مثل ذاكرة القراءة فقط الخاصة بـ BIOS في جهاز كمبيوتر متوافق مع IBM PC ، يطلق عليها أحيانًا اسم "البرامج الثابتة".

نظام التشغيل /برنامج النظام يونكس و BSD UNIX System V ، IBM AIX ، HP-UX ، Solaris ( SunOS )، IRIX ، قائمة أنظمة التشغيل BSD
لينكس قائمة توزيعات لينكس , مقارنة توزيعات لينكس
مايكروسوفت ويندوز ويندوز 95 ، ويندوز 98 ، ويندوز NT ، ويندوز 2000 ، ويندوز ME ، ويندوز XP ، ويندوز فيستا ، ويندوز 7 ، ويندوز 8 ، ويندوز 8.1 ، ويندوز 10 ، ويندوز 11
دوس 86-DOS (QDOS)، IBM PC DOS ، MS-DOS ، DR-DOS ، FreeDOS
أنظمة تشغيل ماكنتوش نظام التشغيل Mac OS الكلاسيكي ، macOS (سابقًا OS X وMac OS X)
مُضمنة وفي الوقت الحقيقي قائمة أنظمة التشغيل المضمنة
تجريبي الأميبا ، أوبيرون – AOS، بلوبوتل، A2 ، بلان 9 من مختبرات بيل
مكتبة الوسائط المتعددة دايركت اكس ، برنامج OpenGL ، OpenAL ، فولكان (API)
مكتبة البرمجة مكتبة C القياسية ، مكتبة القوالب القياسية
بيانات بروتوكول TCP/IP ، كيرميت ، FTP ، HTTP ، SMTP
تنسيق الملف HTML ، XML ، JPEG ، MPEG ، PNG
واجهة المستخدم واجهة المستخدم الرسومية ( WIMP ) مايكروسوفت ويندوز ، جنوم ، كي دي إي ، كيو إن إكس فوتون، سي دي إي ، جيم ، أكوا
واجهة مستخدم تعتمد على النص واجهة سطر الأوامر ، واجهة المستخدم النصية
برامج التطبيقات مجموعة المكتب معالجة النصوص ، النشر المكتبي ، برامج العروض التقديمية ، نظام إدارة قواعد البيانات ، الجدولة وإدارة الوقت، جداول البيانات ، برامج المحاسبة
الوصول إلى الإنترنت المتصفح ، عميل البريد الإلكتروني ، خادم الويب ، وكيل نقل البريد ، المراسلة الفورية
التصميم والتصنيع التصميم بمساعدة الحاسوب ، التصنيع بمساعدة الحاسوب ، إدارة المصانع، التصنيع الآلي، إدارة سلسلة التوريد
الرسومات محرر الرسومات النقطية ، محرر الرسومات المتجهة ، نموذج ثلاثي الأبعاد ، محرر الرسوم المتحركة ، رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد ، تحرير الفيديو ، معالجة الصور
صوتي محرر الصوت الرقمي ، تشغيل الصوت ، المزج ، توليف الصوت ، موسيقى الكمبيوتر
هندسة البرمجيات المترجم ، المجمع ، المفسر ، المصحح ، محرر النصوص ، بيئة التطوير المتكاملة ، تحليل أداء البرمجيات ، التحكم في المراجعة ، إدارة تكوين البرمجيات
تعليمي ترفيه تعليمي ، لعبة تعليمية ، لعبة جادة ، جهاز محاكاة الطيران
ألعاب استراتيجية ، أركيد ، ألغاز ، محاكاة ، ألعاب إطلاق نار من منظور الشخص الأول ، منصات ، ألعاب متعددة اللاعبين ، قصص تفاعلية
متفرقات الذكاء الاصطناعي ، برامج مكافحة الفيروسات ، ماسح البرمجيات الخبيثة ، أنظمة إدارة المثبتات / الحزم ، مدير الملفات

اللغات

هناك الآلاف من لغات البرمجة المختلفة - بعضها مخصص للأغراض العامة، والبعض الآخر مفيد فقط للتطبيقات المتخصصة للغاية.

لغات البرمجة
قوائم لغات البرمجة التسلسل الزمني للغات البرمجة ، قائمة لغات البرمجة حسب الفئة ، قائمة أجيال لغات البرمجة ، قائمة لغات البرمجة ، لغات البرمجة غير المعتمدة على اللغة الإنجليزية
لغات التجميع المستخدمة بشكل شائع ARM ، MIPS ، x86
لغات البرمجة عالية المستوى الأكثر استخدامًا Ada ، BASIC ، C ، C++ ، C# ، COBOL ، Fortran ، PL/I ، REXX ، Java ، Lisp ، Pascal ، Object Pascal
لغات البرمجة النصية المستخدمة بشكل شائع سكربت بورن ، جافا سكريبت ، بايثون ، روبي ، بي اتش بي ، بيرل

البرامج

السمة المميزة لأجهزة الكمبيوتر الحديثة والتي تميزها عن جميع الآلات الأخرى هي أنه يمكن برمجتها . وهذا يعني أنه يمكن إعطاء بعض أنواع التعليمات ( البرنامج ) للكمبيوتر، وسيقوم بمعالجتها. غالبًا ما تحتوي أجهزة الكمبيوتر الحديثة القائمة على بنية فون نيومان على كود آلي في شكل لغة برمجة أمرية . من الناحية العملية، قد يكون برنامج الكمبيوتر مجرد بضع تعليمات أو يمتد إلى ملايين التعليمات، كما هو الحال مع برامج معالجات الكلمات ومتصفحات الويب على سبيل المثال. يمكن لجهاز الكمبيوتر الحديث النموذجي تنفيذ مليارات التعليمات في الثانية ( جيجا فلوب ) ونادرًا ما يرتكب خطأ على مدار سنوات عديدة من التشغيل. قد تستغرق برامج الكمبيوتر الكبيرة المكونة من عدة ملايين من التعليمات سنوات من قبل فرق من المبرمجين لكتابتها، وبسبب تعقيد المهمة فمن المؤكد تقريبًا أنها تحتوي على أخطاء.

هندسة البرامج المخزنة

نسخة طبق الأصل من " طفل مانشستر" ، أول كمبيوتر إلكتروني مخزّن في العالم ، في متحف العلوم والصناعة في مانشستر، إنجلترا

ينطبق هذا القسم على أغلب أجهزة الكمبيوتر المعتمدة على ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الشائعة .

في أغلب الحالات، تكون تعليمات الكمبيوتر بسيطة: إضافة رقم إلى رقم آخر، نقل بعض البيانات من مكان إلى آخر، إرسال رسالة إلى جهاز خارجي، إلخ. تُقرأ هذه التعليمات من ذاكرة الكمبيوتر ويتم تنفيذها عمومًا بالترتيب الذي أعطيت به. ومع ذلك، توجد عادةً تعليمات متخصصة لإخبار الكمبيوتر بالقفز للأمام أو للخلف إلى مكان آخر في البرنامج ومواصلة التنفيذ من هناك. تسمى هذه التعليمات "تعليمات القفز" (أو الفروع ). علاوة على ذلك، قد يتم جعل تعليمات القفز تحدث بشكل مشروط بحيث يمكن استخدام تسلسلات مختلفة من التعليمات اعتمادًا على نتيجة بعض الحسابات السابقة أو بعض الأحداث الخارجية. تدعم العديد من أجهزة الكمبيوتر البرامج الفرعية بشكل مباشر من خلال توفير نوع من القفز "يتذكر" الموقع الذي قفز منه وتعليمة أخرى للعودة إلى التعليمات التالية لتعليمة القفز تلك.

قد يشبه تنفيذ البرنامج قراءة كتاب. فبينما يقرأ الشخص عادةً كل كلمة وكل سطر بالترتيب، فقد يقفز في بعض الأحيان إلى مكان سابق في النص أو يتخطى أقسامًا لا تثير اهتمامه. وعلى نحو مماثل، قد يعود الكمبيوتر أحيانًا ويكرر التعليمات في بعض أقسام البرنامج مرارًا وتكرارًا حتى يتم استيفاء بعض الشروط الداخلية. وهذا ما يسمى بتدفق التحكم داخل البرنامج وهو ما يسمح للكمبيوتر بأداء المهام بشكل متكرر دون تدخل بشري.

بالمقارنة، يمكن للشخص الذي يستخدم الآلة الحاسبة الجيبية إجراء عملية حسابية أساسية مثل جمع رقمين ببضع ضغطات زر فقط. ولكن جمع كل الأرقام من 1 إلى 1000 معًا يتطلب آلاف الضغطات على الأزرار والكثير من الوقت، مع وجود احتمال شبه مؤكد لارتكاب خطأ. من ناحية أخرى، يمكن برمجة الكمبيوتر للقيام بذلك ببضع تعليمات بسيطة فقط. المثال التالي مكتوب بلغة التجميع MIPS : 

  البداية: 
addi $8 ، $0 ، $0 # تهيئة المجموع إلى 0 addi $9 ، $0 ، $1 # تعيين أول رقم ليكون add = 1 حلقة: slti $10 ، $9 ، $1000 # التحقق مما إذا كان الرقم أقل من 1000 beq $10 ، $0 ، النهاية # إذا كان الرقم الفردي أكبر من n، فاخرج add $8 ، $8 ، $9 # تحديث المجموع addi $9 ، $9 ، 1 # الحصول على الرقم التالي حلقة j # كرر عملية الجمع إنهاء: add $2 ، $8 ، $0 # وضع المجموع في سجل الإخراج

بمجرد توجيه الأمر بتشغيل هذا البرنامج، سيقوم الكمبيوتر بتنفيذ مهمة الجمع المتكررة دون أي تدخل بشري. ولن يرتكب أي خطأ تقريبًا، ويمكن لأجهزة الكمبيوتر الحديثة إكمال المهمة في جزء من الثانية.

كود الآلة

في معظم أجهزة الكمبيوتر، يتم تخزين التعليمات الفردية على هيئة كود آلي مع إعطاء كل تعليمة رقمًا فريدًا (كود التشغيل أو الكود التشغيلي للاختصار). سيكون للأمر بإضافة رقمين معًا كود تشغيل واحد؛ سيكون للأمر بضربهما كود تشغيل مختلف، وهكذا. تتمكن أبسط أجهزة الكمبيوتر من تنفيذ أي من حفنة من التعليمات المختلفة؛ تحتوي أجهزة الكمبيوتر الأكثر تعقيدًا على عدة مئات للاختيار من بينها، ولكل منها كود رقمي فريد. نظرًا لأن ذاكرة الكمبيوتر قادرة على تخزين الأرقام، فيمكنها أيضًا تخزين أكواد التعليمات. يؤدي هذا إلى حقيقة مهمة مفادها أن البرامج بأكملها (والتي هي مجرد قوائم لهذه التعليمات) يمكن تمثيلها كقوائم من الأرقام ويمكن معالجتها داخل الكمبيوتر بنفس الطريقة التي يتم بها معالجة البيانات الرقمية. المفهوم الأساسي لتخزين البرامج في ذاكرة الكمبيوتر جنبًا إلى جنب مع البيانات التي تعمل عليها هو جوهر بنية فون نيومان أو البرنامج المخزن. [130] [131] في بعض الحالات، قد يخزن الكمبيوتر بعضًا أو كل برنامجه في ذاكرة يتم الاحتفاظ بها منفصلة عن البيانات التي يعمل عليها. يُطلق على هذا اسم بنية هارفارد نسبةً إلى جهاز كمبيوتر هارفارد مارك 1. تعرض أجهزة كمبيوتر فون نيومان الحديثة بعض سمات بنية هارفارد في تصميماتها، كما هو الحال في ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية .

في حين أنه من الممكن كتابة برامج الكمبيوتر كقوائم طويلة من الأرقام ( لغة الآلة ) وبينما تم استخدام هذه التقنية مع العديد من أجهزة الكمبيوتر المبكرة، [ح] فمن الممل للغاية ومن المحتمل أن يكون ذلك عرضة للخطأ في الممارسة العملية، وخاصة بالنسبة للبرامج المعقدة. بدلاً من ذلك، يمكن إعطاء كل تعليمة أساسية اسمًا قصيرًا يدل على وظيفتها وسهل التذكر - اختصار مثل ADD أو SUB أو MULT أو JUMP. تُعرف هذه الاختصارات بشكل جماعي باسم لغة تجميع الكمبيوتر . عادةً ما يتم تحويل البرامج المكتوبة بلغة التجميع إلى شيء يمكن للكمبيوتر فهمه بالفعل (لغة الآلة) بواسطة برنامج كمبيوتر يسمى المجمع.

بطاقة مثقبة من سبعينيات القرن العشرين تحتوي على سطر واحد من برنامج فورتران . مكتوب على البطاقة: "Z(1) = Y + W(1)" ومُسمَّاة "PROJ039" لأغراض التعريف.

لغة البرمجة

توفر لغات البرمجة طرقًا مختلفة لتحديد البرامج التي يجب على أجهزة الكمبيوتر تشغيلها. على عكس اللغات الطبيعية ، تم تصميم لغات البرمجة بحيث لا تسمح بأي غموض وتكون موجزة. إنها لغات مكتوبة بحتة وغالبًا ما يصعب قراءتها بصوت عالٍ. يتم ترجمتها عمومًا إلى كود الآلة بواسطة المترجم أو المجمع قبل تشغيلها، أو ترجمتها مباشرة في وقت التشغيل بواسطة المترجم . في بعض الأحيان يتم تنفيذ البرامج بطريقة هجينة من التقنيتين.

اللغات منخفضة المستوى

لغات الآلة ولغات التجميع التي تمثلها (يُطلق عليها مجتمعة لغات البرمجة منخفضة المستوى ) تكون فريدة بشكل عام للهندسة المعمارية الخاصة بوحدة المعالجة المركزية ( CPU ) للكمبيوتر. على سبيل المثال، لا تستطيع وحدة المعالجة المركزية ذات هندسة ARM (مثل تلك الموجودة في الهاتف الذكي أو لعبة الفيديو المحمولة ) فهم لغة الآلة لوحدة المعالجة المركزية x86 التي قد تكون في جهاز كمبيوتر شخصي . [i] تاريخيًا، تم إنشاء عدد كبير من هياكل وحدة المعالجة المركزية الأخرى وشهدت استخدامًا واسع النطاق، بما في ذلك بشكل خاص MOS Technology 6502 و6510 بالإضافة إلى Zilog Z80.

اللغات عالية المستوى

على الرغم من أن كتابة البرامج الطويلة بلغة التجميع أسهل بكثير من لغة الآلة، إلا أنها غالبًا ما تكون صعبة كما أنها عرضة للخطأ. لذلك، تتم كتابة معظم البرامج العملية بلغات برمجة عالية المستوى أكثر تجريدًا وقادرة على التعبير عن احتياجات المبرمج بشكل أكثر ملاءمة (وبالتالي تساعد في تقليل خطأ المبرمج). عادةً ما يتم "تجميع" اللغات عالية المستوى إلى لغة الآلة (أو في بعض الأحيان إلى لغة التجميع ثم إلى لغة الآلة) باستخدام برنامج كمبيوتر آخر يسمى المترجم . [ج] ترتبط اللغات عالية المستوى بشكل أقل بعمل الكمبيوتر المستهدف من لغة التجميع، وترتبط أكثر باللغة وبنية المشكلة (المشكلات) التي يجب حلها بواسطة البرنامج النهائي. لذلك غالبًا ما يكون من الممكن استخدام مترجمات مختلفة لترجمة نفس برنامج اللغة عالية المستوى إلى لغة الآلة للعديد من أنواع الكمبيوتر المختلفة. هذا جزء من الوسائل التي يمكن من خلالها توفير برامج مثل ألعاب الفيديو لمختلف بنيات الكمبيوتر مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة ألعاب الفيديو المختلفة .

تصميم البرنامج

إن تصميم البرامج الصغيرة بسيط نسبيًا ويتضمن تحليل المشكلة وجمع المدخلات واستخدام بنيات البرمجة داخل اللغات ووضع أو استخدام الإجراءات والخوارزميات المعمول بها وتوفير البيانات لأجهزة الإخراج والحلول للمشكلة حسب الاقتضاء. [132] ومع تزايد حجم المشكلات وتعقيدها، يتم مواجهة ميزات مثل البرامج الفرعية والوحدات النمطية والتوثيق الرسمي والنماذج الجديدة مثل البرمجة الموجهة للكائنات. [133] تتطلب البرامج الكبيرة التي تتضمن آلاف سطور التعليمات البرمجية وأكثر منهجيات برمجية رسمية. [134] تمثل مهمة تطوير أنظمة برمجية كبيرة تحديًا فكريًا كبيرًا. [135] كان إنتاج برمجيات ذات موثوقية عالية مقبولة ضمن جدول زمني وميزانية يمكن التنبؤ بهما أمرًا صعبًا تاريخيًا؛ [136] يركز التخصص الأكاديمي والمهني في هندسة البرمجيات بشكل خاص على هذا التحدي. [137]

الأخطاء

أول خطأ في الكمبيوتر كان عبارة عن عثة تم العثور عليها محاصرة في مرحل لجهاز كمبيوتر Harvard Mark II

تُسمى الأخطاء في برامج الكمبيوتر " أخطاء ". قد تكون حميدة ولا تؤثر على فائدة البرنامج، أو يكون لها تأثيرات خفية فقط. ومع ذلك، في بعض الحالات قد تتسبب في " توقف " البرنامج أو النظام بأكمله، أو عدم استجابته للإدخال مثل نقرات الماوس أو ضربات المفاتيح، أو فشله تمامًا، أو تعطله . [138] قد يتم أحيانًا استغلال الأخطاء الحميدة لأغراض خبيثة من قبل مستخدم عديم الضمير يكتب استغلالًا ، وهو كود مصمم للاستفادة من خطأ وتعطيل التنفيذ السليم للكمبيوتر. الأخطاء عادة لا تكون خطأ الكمبيوتر. نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر تنفذ التعليمات المعطاة لها فقط، فإن الأخطاء تكون دائمًا تقريبًا نتيجة لخطأ المبرمج أو إغفال في تصميم البرنامج. [k] يُنسب إلى الأدميرال جريس هوبر ، عالمة الكمبيوتر الأمريكية ومطورة أول مُجمِّع ، أنها أول من استخدم مصطلح "أخطاء" في الحوسبة بعد العثور على عثة ميتة تتسبب في حدوث ماس كهربائي في مرحل في كمبيوتر هارفارد مارك الثاني في سبتمبر 1947. [139]

الشبكات والانترنت

تصور جزء من الطرق على الانترنت

تم استخدام أجهزة الكمبيوتر لتنسيق المعلومات بين مواقع متعددة منذ الخمسينيات من القرن الماضي. كان نظام SAGE التابع للجيش الأمريكي أول مثال واسع النطاق لمثل هذا النظام، مما أدى إلى عدد من الأنظمة التجارية ذات الأغراض الخاصة مثل Sabre . [140] في السبعينيات، بدأ مهندسو الكمبيوتر في مؤسسات البحث في جميع أنحاء الولايات المتحدة في ربط أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم معًا باستخدام تكنولوجيا الاتصالات. تم تمويل هذا الجهد من قبل ARPA (الآن DARPA )، وكانت شبكة الكمبيوتر الناتجة تسمى ARPANET . [141] انتشرت وتطورت التقنيات التي جعلت Arpanet ممكنًا.

وبمرور الوقت، انتشرت الشبكة إلى ما هو أبعد من المؤسسات الأكاديمية والعسكرية وأصبحت تُعرف باسم الإنترنت. وقد استلزم ظهور الشبكات إعادة تعريف طبيعة وحدود الكمبيوتر. فقد تم تعديل أنظمة تشغيل الكمبيوتر وتطبيقاته لتشمل القدرة على تحديد موارد أجهزة الكمبيوتر الأخرى على الشبكة والوصول إليها، مثل الأجهزة الطرفية والمعلومات المخزنة وما شابه ذلك، باعتبارها امتدادات لموارد الكمبيوتر الفردي. وفي البداية كانت هذه المرافق متاحة في المقام الأول للأشخاص الذين يعملون في بيئات عالية التقنية، ولكن في تسعينيات القرن العشرين، أدى انتشار التطبيقات مثل البريد الإلكتروني والويب العالمي ، إلى جانب تطوير تقنيات الشبكات الرخيصة والسريعة مثل الإيثرنت وخط المشترك الرقمي غير المتماثل ، إلى انتشار الشبكات الحاسوبية في كل مكان تقريبًا. والواقع أن عدد أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة ينمو بشكل هائل. حيث تتصل نسبة كبيرة جدًا من أجهزة الكمبيوتر الشخصية بالإنترنت بانتظام للتواصل واستقبال المعلومات. وقد أدى ظهور الشبكات "اللاسلكية"، التي تستخدم غالبًا شبكات الهاتف المحمول، إلى انتشار الشبكات بشكل متزايد حتى في بيئات الحوسبة المتنقلة.

أجهزة كمبيوتر غير تقليدية

لا يلزم أن يكون الكمبيوتر إلكترونيًا ، ولا حتى يحتوي على معالج ، ولا ذاكرة وصول عشوائي ، ولا حتى قرص ثابت . في حين أن الاستخدام الشائع لكلمة "كمبيوتر" مرادف للكمبيوتر الإلكتروني الشخصي، [l] التعريف الحديث النموذجي للكمبيوتر هو: " جهاز يحسب ، وخاصة آلة إلكترونية قابلة للبرمجة [عادةً] تؤدي عمليات حسابية أو منطقية عالية السرعة أو تجمع أو تخزن أو تربط أو تعالج المعلومات بطريقة أخرى." [142] وفقًا لهذا التعريف، فإن أي جهاز يعالج المعلومات مؤهل ليكون كمبيوترًا.

مستقبل

هناك أبحاث نشطة لصنع أجهزة كمبيوتر غير تقليدية من العديد من الأنواع الجديدة الواعدة من التكنولوجيا، مثل أجهزة الكمبيوتر الضوئية وأجهزة الكمبيوتر DNA وأجهزة الكمبيوتر العصبية وأجهزة الكمبيوتر الكمومية . معظم أجهزة الكمبيوتر عالمية، وقادرة على حساب أي دالة قابلة للحساب ، ومحدودة فقط بسعة الذاكرة وسرعة التشغيل. ومع ذلك، يمكن للتصميمات المختلفة لأجهزة الكمبيوتر أن تعطي أداءً مختلفًا جدًا لمشاكل معينة؛ على سبيل المثال، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية كسر بعض خوارزميات التشفير الحديثة (عن طريق التحليل الكمومي ) بسرعة كبيرة.

نماذج هندسة الحاسوب

هناك العديد من أنواع عمارة الحاسوب :

من بين كل هذه الآلات المجردة ، يحمل الكمبيوتر الكمومي أكبر وعد لإحداث ثورة في الحوسبة. [143] تعد بوابات المنطق تجريدًا شائعًا يمكن تطبيقه على معظم النماذج الرقمية أو التناظرية المذكورة أعلاه . إن القدرة على تخزين وتنفيذ قوائم من التعليمات تسمى البرامج تجعل أجهزة الكمبيوتر متعددة الاستخدامات للغاية، مما يميزها عن الآلات الحاسبة . أطروحة تشرش-تورينج هي بيان رياضي لهذا التنوع: أي كمبيوتر ذو قدرة دنيا (كونه مكتمل تورينج) قادر من حيث المبدأ على أداء نفس المهام التي يمكن لأي كمبيوتر آخر القيام بها. لذلك، فإن أي نوع من أجهزة الكمبيوتر ( الكمبيوتر المحمول الصغير ، الكمبيوتر العملاق ، الروبوت الخلوي ، إلخ) قادر على أداء نفس المهام الحسابية، مع إعطاء الوقت الكافي وسعة التخزين.

الذكاء الاصطناعي

سيحل الكمبيوتر المشكلات بالطريقة التي تمت برمجته بها تمامًا، دون مراعاة الكفاءة أو الحلول البديلة أو الاختصارات المحتملة أو الأخطاء المحتملة في الكود. تعد برامج الكمبيوتر التي تتعلم وتتكيف جزءًا من مجال الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي الناشئ . تنقسم المنتجات القائمة على الذكاء الاصطناعي عمومًا إلى فئتين رئيسيتين: الأنظمة القائمة على القواعد وأنظمة التعرف على الأنماط . تحاول الأنظمة القائمة على القواعد تمثيل القواعد التي يستخدمها الخبراء البشريون وتميل إلى أن تكون مكلفة للتطوير. تستخدم الأنظمة القائمة على الأنماط البيانات حول مشكلة ما لتوليد الاستنتاجات. تشمل أمثلة الأنظمة القائمة على الأنماط التعرف على الصوت والتعرف على الخطوط والترجمة ومجال التسويق عبر الإنترنت الناشئ.

المهن والمنظمات

مع انتشار استخدام أجهزة الكمبيوتر في جميع أنحاء المجتمع، أصبح هناك عدد متزايد من المهن التي تنطوي على استخدام أجهزة الكمبيوتر.

المهن المرتبطة بالحاسوب
متعلق بالأجهزة الهندسة الكهربائية ، الهندسة الإلكترونية ، هندسة الكمبيوتر ، هندسة الاتصالات ، الهندسة البصرية ، الهندسة النانوية
متعلق بالبرمجيات علوم الكمبيوتر ، هندسة الكمبيوتر ، النشر المكتبي ، التفاعل بين الإنسان والحاسوب ، تكنولوجيا المعلومات، أنظمة المعلومات ، علوم الكمبيوتر ، هندسة البرمجيات، صناعة ألعاب الفيديو ، تصميم الويب

إن الحاجة إلى أن تعمل أجهزة الكمبيوتر بشكل جيد مع بعضها البعض وأن تكون قادرة على تبادل المعلومات قد أدت إلى ظهور الحاجة إلى إنشاء العديد من منظمات المعايير والأندية والمجتمعات ذات الطبيعة الرسمية وغير الرسمية.

المنظمات
مجموعات المعايير ANSI ، IEC ، IEEE ، IETF ، ISO ، W3C
الجمعيات المهنية ACM ، AIS ، IET ، IFIP ، BCS
مجموعات البرمجيات الحرة / مفتوحة المصدر مؤسسة البرمجيات الحرة ، مؤسسة موزيلا ، مؤسسة أباتشي للبرمجيات

انظر أيضا

ملحوظات

  1. ^ وفقًا لـ Schmandt-Besserat 1981، كانت هذه الحاويات الطينية تحتوي على رموز، وكان مجموعها عبارة عن عدد الأشياء التي يتم نقلها. وبالتالي كانت الحاويات بمثابة نوع من بوليصة الشحن أو دفتر الحسابات. ولتجنب كسر الحاويات، تم أولاً وضع طبعات طينية للرموز على الجزء الخارجي من الحاويات، للعد؛ وتم تجريد أشكال الانطباعات إلى علامات منمقة؛ وأخيرًا، تم استخدام العلامات المجردة بشكل منهجي كأرقام؛ وتم أخيرًا صياغة هذه الأرقام رسميًا كأرقام.
    في النهاية كانت العلامات الموجودة على الجزء الخارجي من الحاويات هي كل ما هو مطلوب لنقل العد، وتطورت الحاويات الطينية إلى ألواح طينية تحمل علامات للعد. يقدر Schmandt-Besserat 1999 أن الأمر استغرق 4000 عام.
  2. ^ كان حجم شريحة Intel 4004 (1971) 12 مم 2 ، مكونة من 2300 ترانزستور؛ وبالمقارنة، كان حجم شريحة Pentium Pro 306 مم 2 ، مكونة من 5.5 مليون ترانزستور. [113]
  3. ^ أغلب بنيات مجموعات التعليمات الرئيسية المكونة من 64 بت هي امتدادات لتصميمات سابقة. كل البنيات المدرجة في هذا الجدول، باستثناء Alpha، كانت موجودة في أشكال 32 بت قبل تقديم تجسيداتها المكونة من 64 بت.
  4. ^ لقد تنوع دور وحدة التحكم في تفسير التعليمات إلى حد ما في الماضي. على الرغم من أن وحدة التحكم مسؤولة وحدها عن تفسير التعليمات في معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة، إلا أن هذا ليس هو الحال دائمًا. تحتوي بعض أجهزة الكمبيوتر على تعليمات يتم تفسيرها جزئيًا بواسطة وحدة التحكم مع إجراء مزيد من التفسير بواسطة جهاز آخر. على سبيل المثال، استخدم EDVAC ، أحد أقدم أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بالبرامج المخزنة، وحدة تحكم مركزية تفسر أربع تعليمات فقط. تم تمرير جميع التعليمات المتعلقة بالحساب إلى وحدتها الحسابية وفك شفرتها هناك.
  5. ^ غالبًا ما تشغل التعليمات أكثر من عنوان ذاكرة واحد، وبالتالي فإن عداد البرنامج يزداد عادةً بمقدار عدد مواقع الذاكرة المطلوبة لتخزين تعليمة واحدة.
  6. ^ قد لا تتم إعادة كتابة ذاكرة الفلاش إلا لعدد محدود من المرات قبل أن تتآكل، مما يجعلها أقل فائدة للاستخدام الكثيف للوصول العشوائي. [124]
  7. ^ ومع ذلك، فمن الشائع جدًا أيضًا إنشاء أجهزة كمبيوتر عملاقة من العديد من قطع الأجهزة الرخيصة؛ عادةً أجهزة كمبيوتر فردية متصلة بشبكات. غالبًا ما توفر مجموعات الكمبيوتر هذه أداءً فائقًا بتكلفة أقل بكثير من التصميمات المخصصة. في حين لا تزال الهياكل المخصصة مستخدمة لمعظم أجهزة الكمبيوتر العملاقة الأكثر قوة، فقد كان هناك انتشار لأجهزة الكمبيوتر العنقودية في السنوات الأخيرة. [129]
  8. ^ حتى أن بعض أجهزة الكمبيوتر الأحدث كانت تُبرمج عادةً مباشرةً في أكواد الآلة. يمكن برمجة بعض أجهزة الكمبيوتر الصغيرة مثل DEC PDP-8 مباشرةً من لوحة مفاتيح. ومع ذلك، كانت هذه الطريقة تُستخدم عادةً فقط كجزء من عملية التمهيد . يتم تشغيل معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة تلقائيًا بالكامل من خلال قراءة برنامج تمهيد من بعض الذاكرة غير المتطايرة .
  9. ^ ومع ذلك، هناك أحيانًا بعض أشكال توافق لغة الآلة بين أجهزة الكمبيوتر المختلفة. فالمعالج الدقيق المتوافق مع x86-64 مثل AMD Athlon 64 قادر على تشغيل معظم البرامج نفسها التي يستطيع معالج Intel Core 2 تشغيلها، بالإضافة إلى البرامج المصممة للمعالجات الدقيقة الأقدم مثل Intel Pentiums و Intel 80486. وهذا يتناقض مع أجهزة الكمبيوتر التجارية المبكرة جدًا، والتي كانت غالبًا فريدة من نوعها وغير متوافقة تمامًا مع أجهزة الكمبيوتر الأخرى.
  10. ^ غالبًا ما يتم تفسير اللغات عالية المستوى بدلاً من تجميعها. تتم ترجمة اللغات المفسرة إلى كود آلي أثناء التشغيل بواسطة برنامج آخر يسمى المترجم .
  11. ^ ليس صحيحًا على نطاق واسع أن الأخطاء ترجع فقط إلى إهمال المبرمج. فقد تفشل أجهزة الكمبيوتر أو قد تعاني هي نفسها من مشكلة أساسية تؤدي إلى نتائج غير متوقعة في مواقف معينة. على سبيل المثال، تسبب خطأ Pentium FDIV في إنتاج بعض معالجات Intel الدقيقة في أوائل التسعينيات نتائج غير دقيقة لبعض عمليات قسمة الفاصلة العائمة . وقد حدث هذا بسبب خلل في تصميم المعالج الدقيق وأدى إلى استدعاء جزئي للأجهزة المتأثرة.
  12. ^ وفقًا لقاموس أوكسفورد الإنجليزي المختصر (الطبعة السادسة، 2007)، يعود تاريخ كلمة الكمبيوتر إلى منتصف القرن السابع عشر، عندما كانت تشير إلى "الشخص الذي يجري الحسابات؛ وبشكل خاص الشخص الذي يتم توظيفه لهذا الغرض في المرصد وما إلى ذلك".

مراجع

  1. ^ إيفانز 2018، ص 23.
  2. ^ سميث 2013، ص 6.
  3. ^ "computer (n.)". قاموس علم أصول الكلمات على الإنترنت . مؤرشف من الأصل في 16 نوفمبر 2016. استرجاع 19 أغسطس 2021 .
  4. ^ روبسون، إليانور (2008). الرياضيات في العراق القديم . مطبعة جامعة برينستون. ص 5. ISBN 978-0-691-09182-2.: كانت الحسابات مستخدمة في العراق في أنظمة المحاسبة البدائية منذ عام 3200-3000 قبل الميلاد، مع أنظمة تمثيل العد الخاصة بالسلع. كانت المحاسبة المتوازنة مستخدمة بحلول عام 3000-2350 قبل الميلاد، وكان نظام الأرقام الستيني مستخدمًا في الفترة من عام 2350-2000 قبل الميلاد.
  5. ^ فليج، جراهام. (1989). الأرقام عبر العصور . هاوندميلز، باسينجستوك، هامبشاير: ماكميلان للتعليم. رقم ISBN 0-333-49130-0. OCLC  24660570.
  6. ^ مشروع بحث آلية أنتيكيثيرا محفوظ في 28 أبريل 2008 على موقع واي باك مشين ، مشروع بحث آلية أنتيكيثيرا. تم استرجاعه في 1 يوليو 2007.
  7. ^ مارشانت، جو (1 نوفمبر 2006). "بحثًا عن الزمن الضائع". نيتشر . 444 (7119): 534-538. رمز Bibcode :2006Natur.444..534M. doi : 10.1038/444534a . ISSN  0028-0836. PMID  17136067. S2CID  4305761.
  8. ^ ج. ويت، ف. إليسيف، ب. وولف، ج. ناودو (1975). تاريخ البشرية، المجلد 3: الحضارات العظيمة في العصور الوسطى ، ص 649. جورج ألين وأونوين المحدودة، اليونسكو .
  9. ^ فؤاد سزكين. "كتالوج معرض معهد تاريخ العلوم العربية والإسلامية (في جامعة يوهان فولفغانغ جوته)، فرانكفورت، ألمانيا"، معرض فرانكفورت للكتاب 2004، ص 35 و38.
  10. ^ شاريت، فرانسوا (2006). "علم الآثار: التكنولوجيا العالية من اليونان القديمة". نيتشر . 444 (7119): 551-552. رمز Bibcode :2006Natur.444..551C. doi : 10.1038/444551a . PMID  17136077. S2CID  33513516.
  11. ^ بيديني ، سيلفيو أ. ماديسون، فرانسيس ر. (1966). “الكون الميكانيكي: أستراريوم جيوفاني دي دوندي”. معاملات الجمعية الفلسفية الأمريكية . 56 (5): 1-69. دوى :10.2307/1006002. جستور  1006002.
  12. ^ برايس، ديريك دي إس. (1984). "تاريخ الآلات الحاسبة". IEEE Micro . 4 (1): 22–52. doi :10.1109/MM.1984.291305.
  13. ^ Őren, Tuncer (2001). "التطورات في علوم الحاسب والمعلومات: من العداد إلى الوكلاء الهولونيين" (PDF) . مجلة الهندسة الكهربائية التركية . 9 (1): 63–70. مؤرشف من الأصل (PDF) في 15 سبتمبر 2009. تم الاسترجاع في 21 أبريل 2016 .
  14. ^ دونالد روتليدج هيل (1985). "التقويم الميكانيكي للبيروني"، حوليات العلوم 42 ، ص 139-163.
  15. ^ "The Writer Automaton, Switzerland". chonday.com. 11 يوليو 2013. مؤرشف من الأصل في 20 فبراير 2015. اطلع عليه بتاريخ 28 يناير 2015 .
  16. ^ ab Ray Girvan, "The detected grace of the mechanism: computing after Babbage", Archived 3 نوفمبر 2012 على موقع واي باك مشين ، عالم الحوسبة العلمية ، مايو/يونيو 2003.
  17. ^ توريس ، ليوناردو (10 أكتوبر 1895). "Memória sobre las Máquinas Algébricas" (PDF) . ريفيستا دي أوبراس بوبليكاس (بالإسبانية) (28): 217-222.
  18. ^ ليوناردو توريس. الذاكرة حول الآلات الجبرية: مع معلومات من الأكاديمية الحقيقية للعلوم الدقيقة والفيزيائية والطبيعية ، Misericordia، 1895.
  19. ^ توماس، فيديريكو (1 أغسطس 2008). "تقرير قصير عن المغزل اللانهائي لليوناردو توريس". نظرية الميكانيكا والآلة . 43 (8). IFToMM : 1055–1063. doi :10.1016/j.mechmachtheory.2007.07.003. hdl : 10261/30460 . ISSN  0094-114X.
  20. ^ جوميز جوريجوي، فالنتين؛ جوتيريز جارسيا، أندريس؛ غونزاليس ريدوندو، فرانسيسكو أ؛ إجليسياس، ميغيل؛ مانشدو، كريستينا؛ أوتيرو ، سيزار (1 يونيو 2022). “آلة حاسبة توريس كيفيدو الميكانيكية لمعادلات الدرجة الثانية ذات المعاملات المعقدة”. الآلية ونظرية الآلة . 172 (8). IFToMM : 104830. دوى : 10.1016/j.mechmachtheory.2022.104830 . اتش دي ال : 10902/24391 . S2CID  247503677.
  21. ^ توريس كيفيدو، ليوناردو (1901). "آلات حاسبة". مذكرات مقدمة من Divers Savants à l'Académie des Scienes de l'Institut de France (باللغة الفرنسية). الثاني والثلاثون . مرات الظهور الوطنية (باريس).
  22. ^ هالاسي، دانييل ستيفن (1970). تشارلز باباج، والد الكمبيوتر . دار نشر كرويل-كولير. رقم ISBN 978-0-02-741370-0.
  23. ^ O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. (1998). "Charles Babbage". أرشيف تاريخ الرياضيات على موقع MacTutor . كلية الرياضيات والإحصاء، جامعة سانت أندروز، اسكتلندا. مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2006. تم الاسترجاع في 14 يونيو 2006 .
  24. ^ "باباج". مواد على الإنترنت . متحف العلوم. 19 يناير 2007. مؤرشف من الأصل في 7 أغسطس 2012. تم الاسترجاع في 1 أغسطس 2012 .
  25. ^ جراهام-كومينج، جون (23 ديسمبر 2010). "دعونا نبني حاسوب باباج الميكانيكي النهائي". رأي . نيو ساينتست. مؤرشف من الأصل في 5 أغسطس 2012. تم الاسترجاع في 1 أغسطس 2012 .
  26. ^ إل توريس كيفيدو. Ensayos sobre Automática – تعريفها. ملحق نظرية تطبيقاتها، Revista de la Academia de Ciencias Exacta، Revista 12، pp. 391–418، 1914.
  27. ^ توريس كيفيدو، ليوناردو. Automática: Complemento de la Teoría de las Máquinas، (pdf)، الصفحات من 575 إلى 583، Revista de Obras Públicas، 19 نوفمبر 1914.
  28. ^ رونالد ت. كنوسيل. الأرقام والحواسيب، سبرينغر، ص 84-85، 2017. ISBN 978-3-319-50508-4 
  29. ^ راندل 1982، ص 6، 11-13.
  30. ^ ب. راندل. الآلة الحاسبة الكهروميكانيكية، أصول أجهزة الكمبيوتر الرقمية، ص 109-120، 1982.
  31. ^ بروملي 1990.
  32. ^ كريستوفر مور، ستيفان ميرتنز. طبيعة الحوسبة، أكسفورد، إنجلترا: مطبعة جامعة أكسفورد، ص 291، 2011. ISBN 978-0-199-23321-2 . 
  33. ^ راندل، بريان. أجهزة الكمبيوتر الرقمية، تاريخ الأصول، (pdf)، ص 545، أجهزة الكمبيوتر الرقمية: الأصول، موسوعة علوم الكمبيوتر، يناير 2003.
  34. ^ abcd التاريخ الحديث للحوسبة. موسوعة ستانفورد للفلسفة. 2017. مؤرشف من الأصل في 12 يوليو 2010. تم الاسترجاع في 7 يناير 2014 .
  35. ^ O'Regan, Gerard, ed. (2008). A Brief History of Computing. London: Springer London. p. 28. doi :10.1007/978-1-84800-084-1. ISBN 978-1-84800-083-4.
  36. ^ تسي، ديفيد (22 ديسمبر 2020). "كيف اخترع كلود شانون المستقبل". مجلة كوانتا . تم الاسترجاع في 5 نوفمبر 2024 .
  37. ^ زوس، هورست. "الجزء الرابع: أجهزة الكمبيوتر Z1 وZ3 التي صممها كونراد زوس". حياة وعمل كونراد زوس . EPE Online. مؤرشف من الأصل في 1 يونيو 2008. تم الاسترجاع في 17 يونيو 2008 .
  38. ^ Bellis, Mary (15 May 2019) [نُشر لأول مرة عام 2006 على الموقع الإلكتروني: Inventors.about.com/library/weekly/aa050298.htm]. "سيرة كونراد زوسه، مخترع ومبرمج أجهزة الكمبيوتر المبكرة". thoughtco.com . Dotdash Meredith. مؤرشف من الأصل في 13 ديسمبر 2020 . تم الاسترجاع في 3 فبراير 2021 . حصل كونراد زوسه على اللقب شبه الرسمي "مخترع الكمبيوتر الحديث" [ من؟ ] .
  39. ^ "من هو أبو الحاسوب؟". ComputerHope .
  40. ^ زوسي، كونراد (2010) [1984]. الكمبيوتر – حياتي ترجمة ماكينا، باتريشيا وروس، ج. أندرو من: Der Computer, mein Lebenswerk (1984) . برلين/هايدلبرغ: سبرينغر-فيرلاغ. رقم ISBN 978-3-642-08151-4.
  41. ^ سالز تراوتمان، بيجي (20 أبريل 1994). "إعادة اكتشاف رائد الكمبيوتر بعد مرور 50 عامًا". نيويورك تايمز . مؤرشف من الأصل في 4 نوفمبر 2016. تم الاسترجاع في 15 فبراير 2017 .
  42. ^ زوسي، كونراد (1993). دير كمبيوتر. Mein Lebenswerk (باللغة الألمانية) (الطبعة الثالثة). برلين: سبرينغر-فيرلاغ. ص. 55. ردمك 978-3-540-56292-4.
  43. ^ "Crash! The Story of IT: Zuse". مؤرشف من الأصل في 18 سبتمبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 1 يونيو 2016 .
  44. ^ Rojas, R. (1998). "كيفية جعل Z3 الخاص بـ Zuse حاسوبًا عالميًا". IEEE Annals of the History of Computing . 20 (3): 51–54. doi :10.1109/85.707574. S2CID  14606587.
  45. ^ روخاس، راؤول. "كيفية جعل Z3 من Zuse حاسوبًا عالميًا" (PDF) . fu-berlin.de . مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 أغسطس 2017 . تم الاسترجاع في 28 سبتمبر 2015 .
  46. ^ أ ب أوريجان، جيرارد (2010). تاريخ موجز للحوسبة . سبرينغر نيتشر. ص. 65. رقم ISBN 978-3-030-66599-9.
  47. ^ Bruderer, Herbert (2021). Milestones in Analog and Digital Computing (الطبعة الثالثة). Springer. ص 1009، 1087. ISBN 978-3-03040973-9.
  48. ^ "إشعار". صحيفة دي موينز ريجيستر . 15 يناير 1941.
  49. ^ آرثر دبليو بوركس (1989). أول حاسوب إلكتروني. مطبعة جامعة ميشيغان. رقم ISBN 0-472-08104-7تم الاسترجاع بتاريخ 1 يونيو 2019 .
  50. ^ abcd كوبلاند، جاك (2006). العملاق: أسرار أجهزة الكمبيوتر التي تكسر الشفرات في بلتشلي بارك . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد . ص 101-115. ISBN 978-0-19-284055-4.
  51. ^ ميلر، جو (10 نوفمبر 2014). "المرأة التي نجحت في فك شيفرة إنجما". بي بي سي نيوز . مؤرشف من الأصل في 10 نوفمبر 2014. تم استرجاعه في 14 أكتوبر 2018 .
  52. ^ Bearne, Suzanne (24 July 2018). "تعرف على كاسرات الشفرات الإناث في حديقة بلتشلي". The Guardian . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2019 . تم الاسترجاع 14 أكتوبر 2018 .
  53. ^ "عملاق فك شفرة بلتشلي". بي بي سي . مؤرشف من الأصل في 4 فبراير 2010. تم الاسترجاع في 24 نوفمبر 2021 .
  54. ^ "Colossus – The Rebuild Story". المتحف الوطني للحوسبة . مؤرشف من الأصل في 18 أبريل 2015. تم الاسترجاع في 7 يناير 2014 .
  55. ^ Randell, Brian ; Fensom, Harry; Milne, Frank A. (15 March 1995). "نعي: ألين كومبس". The Independent . مؤرشف من الأصل في 3 فبراير 2012 . تم الاسترجاع في 18 أكتوبر 2012 .
  56. ^ فينسوم، جيم (8 نوفمبر 2010). "نعي هاري فينسوم". الجارديان . مؤرشف من الأصل في 17 سبتمبر 2013. تم الاسترجاع في 17 أكتوبر 2012 .
  57. ^ جون بريسبر إيكرت جونيور وجون دبليو ماوتشلي، المُكامل الرقمي الإلكتروني والكمبيوتر، مكتب براءات الاختراع الأمريكي، براءة الاختراع الأمريكية رقم 3,120,606، المقدمة في 26 يونيو 1947، والصادرة في 4 فبراير 1964، والتي تم إبطالها في 19 أكتوبر 1973 بعد صدور حكم قضائي في قضية هانيويل ضد سبيري راند .
  58. ^ إيفانز 2018، ص 39.
  59. ^ لايت 1999، ص 459.
  60. ^ "أجيال الحاسوب". techiwarehouse.com. مؤرشف من الأصل في 2 يوليو 2015. تم الاسترجاع 7 يناير 2014 .
  61. ^ تورينج، إيه إم (1937). "حول الأعداد القابلة للحساب، مع تطبيق على مشكلة الحل". وقائع الجمعية الرياضية بلندن . 2. 42 (1): 230-265. doi :10.1112/plms/s2-42.1.230. S2CID  73712.
  62. ^ كوبلاند، جاك (2004). تورينج الأساسي . ص 22: فون نيومان ... أكد لي بقوة، وللآخرين أنا متأكد، أن المفهوم الأساسي يعود إلى تورينج - بقدر ما لم يتوقعه باباج، ولوفليس، وغيرهما.رسالة من ستانلي فرانكل إلى بريان رانديل ، 1972.
  63. ^ Enticknap, Nicholas (Summer 1998). "Computing's Golden Jubilee". Resurrection (20). ISSN  0958-7403. مؤرشف من الأصل في 9 يناير 2012. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2008 .
  64. ^ "أجهزة الكمبيوتر المبكرة في جامعة مانشستر". Resurrection . 1 (4). صيف 1992. ISSN  0958-7403. مؤرشف من الأصل في 28 أغسطس 2017. تم الاسترجاع في 7 يوليو 2010 .
  65. ^ "أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية المبكرة (1946–51)". جامعة مانشستر. مؤرشف من الأصل في 5 يناير 2009. تم الاسترجاع في 16 نوفمبر 2008 .
  66. ^ Napper, RBE "مقدمة إلى مارك 1". جامعة مانشستر. مؤرشف من الأصل في 26 أكتوبر 2008. تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2008 .
  67. ^ "دراستنا التجريبية لتراث الكمبيوتر: تسليم أجهزة كمبيوتر Ferranti Mark I و Mark I Star". جمعية الحفاظ على الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2016. تم الاسترجاع في 9 يناير 2010 .
  68. ^ لافينغتون، سيمون. "تاريخ موجز لأجهزة الكمبيوتر البريطانية: أول 25 عامًا (1948–1973)". الجمعية البريطانية للحاسبات . مؤرشف من الأصل في 5 يوليو 2010. تم الاسترجاع في 10 يناير 2010 .
  69. ^ Lee, Thomas H. (2003). تصميم الدوائر المتكاملة للترددات الراديوية CMOS (PDF) . مطبعة جامعة كامبريدج . ISBN 978-1-139-64377-1. مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 ديسمبر 2019 . اطلع عليه بتاريخ 31 يوليو 2019 .
  70. ^ بويرز ، روبرت. بالدي، ليفيو؛ فوردي، مارسيل فان دي؛ نوتين، سيباستيان إي. فان (2017). الإلكترونيات النانوية: المواد، الأجهزة، التطبيقات، مجلدان. جون وايلي وأولاده . ص. 14. رقم ISBN 978-3-527-34053-8تم الاسترجاع بتاريخ 31 يوليو 2019 .
  71. ^ ab Moskowitz, Sanford L. (2016). Advanced Materials Innovation: Managing Global Technology in the 21st century. John Wiley & Sons . ص 165-167. ISBN 978-0-470-50892-3تم الاسترجاع بتاريخ 28 أغسطس 2019 .
  72. ^ لافينغتون 1998، ص 34-35.
  73. ^ ab Cooke-Yarborough, EH (يونيو 1998). "بعض تطبيقات الترانزستور المبكرة في المملكة المتحدة". مجلة الهندسة والعلوم والتعليم . 7 (3): 100-106. doi :10.1049/esej:19980301 (غير نشط 7 ديسمبر 2024). ISSN  0963-7346. مؤرشف من الأصل في 8 نوفمبر 2020. تم الاسترجاع في 7 يونيو 2009 .{{cite journal}}:CS1 maint: DOI غير نشط اعتبارًا من ديسمبر 2024 ( الرابط ) (الاشتراك مطلوب) .
  74. ^ Cooke-Yarborough, EH (1957). Introduction to Transistor Circuits . Edinburgh, Scotland: Oliver and Boyd. p. 139.
  75. ^ هوف، هوارد؛ ريوردان، مايكل (1 سبتمبر 2007). "فروش وديريك: بعد خمسين عامًا (مقدمة)". واجهة الجمعية الكهروكيميائية . 16 (3): 29. doi :10.1149/2.F02073IF. ISSN  1064-8208.
  76. ^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). "حماية السطح والإخفاء الانتقائي أثناء الانتشار في السيليكون". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  77. ^ Kahng, D. (1961). "Silicon-Silicon Dioxide Surface Device". المذكرة الفنية لمختبرات بيل : 583–596. doi :10.1142/9789814503464_0076. ISBN 978-981-02-0209-5.
  78. ^ Lojek, Bo (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . برلين، هايدلبرغ: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. ص. 321. ISBN 978-3-540-34258-8.
  79. ^ ليجينزا، جيه آر؛ سبيتزر، دبليو جي (1960). "آليات أكسدة السيليكون في البخار والأكسجين". مجلة فيزياء وكيمياء المواد الصلبة . 14 : 131-136. رمز Bibcode :1960JPCS...14..131L. doi :10.1016/0022-3697(60)90219-5.
  80. ^ لوجيك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص. 120. ISBN 9783540342588.
  81. ^ Motoyoshi, M. (2009). "Through-Silicon Via (TSV)". Proceedings of the IEEE . 97 (1): 43–48. doi :10.1109/JPROC.2008.2007462. ISSN  0018-9219. S2CID  29105721.
  82. ^ يونغ، إيان (12 ديسمبر 2018). "الترانزستورات تحافظ على قانون مور حيًا". EETimes . مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2019. تم الاسترجاع 18 يوليو 2019 .
  83. ^ لوز، ديفيد (4 ديسمبر 2013). "من اخترع الترانزستور؟". متحف تاريخ الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 13 ديسمبر 2013. تم الاسترجاع 20 يوليو 2019 .
  84. ^ ab Hittinger, William C. (1973). "Metal-Oxide-Semiconductor Technology". Scientific American . 229 (2): 48–59. Bibcode :1973SciAm.229b..48H. doi :10.1038/scientificamerican0873-48. ISSN  0036-8733. JSTOR  24923169.
  85. ^ Malmstadt, Howard V.; Enke, Christie G.; Crouch, Stanley R. (1994). Making the Right Connections: Microcomputers and Electronic Instrumentation. American Chemical Society . p. 389. ISBN 978-0-8412-2861-0تم الاسترجاع في 28 أغسطس 2019. لقد أدت البساطة النسبية ومتطلبات الطاقة المنخفضة لترانزستورات MOSFET إلى تعزيز ثورة أجهزة الكمبيوتر الدقيقة اليوم.
  86. ^ Fossum, Jerry G. ; Trivedi, Vishal P. (2013). أساسيات MOSFETs وFinFETs ذات الأجسام الرقيقة للغاية. مطبعة جامعة كامبريدج . ص. 7. ISBN 978-1-107-43449-3تم الاسترجاع بتاريخ 28 أغسطس 2019 .
  87. ^ ماريوت، جيه دبليو (10 يونيو 2019). "ملاحظات المدير إيانكو في المؤتمر الدولي للملكية الفكرية لعام 2019". مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة . مؤرشف من الأصل في 17 ديسمبر 2019. تم الاسترجاع 20 يوليو 2019 .
  88. ^ "داوون كانج". قاعة المشاهير الوطنية للمخترعين . مؤرشف من الأصل في 27 أكتوبر 2019. تم الاسترجاع في 27 يونيو 2019 .
  89. ^ "مارتن أتالا في قاعة مشاهير المخترعين، 2009". مؤرشف من الأصل في 19 سبتمبر 2019. تم الاسترجاع 21 يونيو 2013 .
  90. ^ انتصار ترانزستور MOS. متحف تاريخ الكمبيوتر . 6 أغسطس 2010. مؤرشف من الأصل في 18 أغسطس 2021. تم الاسترجاع في 21 يوليو 2019 – عبر YouTube.
  91. ^ "حكاية جيفري دومر التعيسة" أرشيف 11 مايو 2013 على موقع واي باك مشين ، (بدون تاريخ)، (HTML)، أخبار المنتجات الإلكترونية ، تاريخ الوصول 8 يوليو 2008.
  92. ^ كيلبي، جاك (2000). "محاضرة نوبل" (PDF) . ستوكهولم: مؤسسة نوبل. مؤرشف من الأصل (PDF) في 29 مايو 2008. تم الاسترجاع في 15 مايو 2008 .
  93. ^ The Chip that Jack Built مؤرشف من الأصل في 1 مايو 2015 على موقع واي باك مشين ، (حوالي 2008)، (HTML)، Texas Instruments، تم استرجاعه في 29 مايو 2008.
  94. ^ جاك س. كيلبي، الدوائر الإلكترونية المصغرة، مكتب براءات الاختراع الأمريكي، براءة الاختراع الأمريكية رقم 3,138,743، المقدمة في 6 فبراير 1959، والصادرة في 23 يونيو 1964.
  95. ^ وينستون، برايان (1998). تكنولوجيا الإعلام والمجتمع: تاريخ: من التلغراف إلى الإنترنت. روتليدج. ص 221. ISBN 978-0-415-14230-4تم الاسترجاع بتاريخ 6 يونيو 2020 .
  96. ^ ساكسينا، أرجون ن. (2009). اختراع الدوائر المتكاملة: حقائق مهمة غير معروفة. مجلة وورلد ساينتيفيك . ص 140. رقم ISBN 978-981-281-445-6تم الاسترجاع بتاريخ 28 أغسطس 2019 .
  97. ^ ab "الدوائر المتكاملة". ناسا . مؤرشف من الأصل في 21 يوليو 2019. استرجاع 13 أغسطس 2019 .
  98. ^ الدائرة الموحدة لروبرت نويس ، براءة اختراع أمريكية رقم 2981877، "هيكل جهاز أشباه الموصلات والرصاص"، صدرت في 1961-04-25، وتم تخصيصها لشركة فيرتشايلد سيميكوندكتور كوربوريشن  .
  99. ^ "1959: براءة اختراع لمفهوم عملي للدائرة المتكاملة المتجانسة". متحف تاريخ الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2019. تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2019 .
  100. ^ Frosch, CJ; Derick, L. (1957). "حماية السطح والإخفاء الانتقائي أثناء الانتشار في السيليكون". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  101. ^ US2802760A، لينكولن، ديريك وفروش، كارل جيه، "أكسدة الأسطح شبه الموصلة للانتشار المتحكم فيه"، صدر في 1957-08-13 . 
  102. ^ موسكوفيتز، سانفورد إل. (2016). الابتكار في المواد المتقدمة: إدارة التكنولوجيا العالمية في القرن الحادي والعشرين. جون وايلي وأولاده . ص. 168. ISBN 978-0-470-50892-3.
  103. ^ Lécuyer, Christophe; Brook, David C.; Last, Jay (2010). صناع الشريحة الدقيقة: تاريخ وثائقي لشركة فيرتشايلد سيميكوندكتور. مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 62-63. رقم ISBN 978-0-262-01424-3.
  104. ^ Claeys, Cor L. (2003). ULSI Process Integration III: Proceedings of the International Symposium. The Electrochemical Society . ص 27-30. ISBN 978-1-56677-376-8.
  105. ^ لوجيك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص. 120. ISBN 9783540342588.
  106. ^ ab Kuo, Yue (1 January 2013). "Thin Film Transistor Technology—Past, Present, and Future" (PDF) . The Electrochemical Society Interface . 22 (1): 55–61. Bibcode :2013ECSIn..22a..55K. doi : 10.1149/2.F06131if . ISSN  1064-8208. مؤرشف من الأصل (PDF) في 29 أغسطس 2017. تم الاسترجاع في 31 يوليو 2019 .
  107. ^ "سلحفاة الترانزستورات تفوز بالسباق – ثورة CHM". متحف تاريخ الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 10 مارس 2020. تم الاسترجاع في 22 يوليو 2019 .
  108. ^ "1964 – أول دائرة متكاملة تجارية لـ MOS تم تقديمها". متحف تاريخ الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 22 ديسمبر 2015. تم استرجاعه في 31 يوليو 2019 .
  109. ^ "1968: تطوير تقنية بوابة السيليكون للدوائر المتكاملة". متحف تاريخ الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 29 يوليو 2020. تم الاسترجاع في 22 يوليو 2019 .
  110. ^ "1971: المعالج الدقيق يدمج وظيفة وحدة المعالجة المركزية على شريحة واحدة". متحف تاريخ الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 12 أغسطس 2021. تم الاسترجاع في 22 يوليو 2019 .
  111. ^ كولينج، جان بيير؛ جرير، جيمس سي. (2016). ترانزستورات الأسلاك النانوية: فيزياء الأجهزة والمواد في بُعد واحد. مطبعة جامعة كامبريدج . ص. 2. ISBN 978-1-107-05240-6تم الاسترجاع بتاريخ 31 يوليو 2019 .
  112. ^ "أول معالج دقيق من إنتاج شركة إنتل - Intel 4004". شركة إنتل، نوفمبر 1971. مؤرشف من الأصل في 13 مايو 2008. تم الاسترجاع في 17 مايو 2008 .
  113. ^ باترسون، ديفيد؛ هينيسي، جون (1998). تنظيم وتصميم الكمبيوتر. سان فرانسيسكو: مورجان كوفمان . ص 27-39. ISBN 978-1-55860-428-5.
  114. ^ فيديريكو فاجين ، صنع أول معالج دقيق، مجلة IEEE Solid-State Circuits ، شتاء 2009، IEEE Xplore .
  115. ^ "7 تحسينات مبهرة للهواتف الذكية مع شريحة Snapdragon 835 من Qualcomm". 3 يناير 2017. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2019. تم الاسترجاع 5 أبريل 2019 .
  116. ^ شارتييه، ديفيد (23 ديسمبر 2008). "شحنات أجهزة الكمبيوتر المحمولة العالمية تتفوق أخيرًا على أجهزة الكمبيوتر المكتبية". آرس تكنيكا . مؤرشف من الأصل في 4 يوليو 2017. تم الاسترجاع في 14 يونيو 2017 .
  117. ^ IDC (25 يوليو 2013). "تسارع النمو في أسواق الهواتف المحمولة والهواتف الذكية في جميع أنحاء العالم في الربع الثاني، وفقًا لـ IDC". مؤرشف من الأصل في 26 يونيو 2014.
  118. ^ "Google Books Ngram Viewer". books.google.com .
  119. ^ "Google Books Ngram Viewer". books.google.com .
  120. ^ "Google Books Ngram Viewer". books.google.com .
  121. ^ "Google Books Ngram Viewer". books.google.com .
  122. ^ إيك، ديفيد جيه. (2000). الآلة الأكثر تعقيدًا: دراسة استقصائية لأجهزة الكمبيوتر والحوسبة . إيه كيه بيترز المحدودة، ص 54. رقم ISBN 978-1-56881-128-4.
  123. ^ Kontoghiorghes, Erricos John (2006). Handbook of Parallel Computing and Statistics . CRC Press. ص. 45. ISBN 978-0-8247-4067-2.
  124. ^ فيرما وميلكي 1988.
  125. ^ Eadie, Donald (1968). Introduction to the Basic Computer . Prentice-Hall. p. 12.
  126. ^ بارنا، أرباد؛ بورات، دان آي. (1976). مقدمة إلى أجهزة الكمبيوتر الدقيقة والمعالجات الدقيقة. وايلي. ص. 85. رقم ISBN 978-0-471-05051-3.
  127. ^ بيك، جيري؛ تودينو، جريس؛ سترانج، جون (2002). تعلم نظام التشغيل يونكس: دليل موجز للمستخدم الجديد. أوريلي. ص. 130. رقم ISBN 978-0-596-00261-9.
  128. ^ ديفيس، جيليان م. (2002). تقليل الضوضاء في تطبيقات الكلام . مطبعة سي آر سي. ص. 111. رقم ISBN 978-0-8493-0949-6.
  129. ^ TOP500 2006، ص.  [ الصفحة المطلوبة ] .
  130. ^ كراجون، هارفي (2000). هندسة الحاسوب وتنفيذه. مطبعة جامعة كامبريدج. ص 5. ISBN 978-0-521-65168-4. مؤرشف من الأصل في 30 يوليو 2022 . استرجاع 10 يونيو 2022 .
  131. ^ Xu, Zhiwei; Zhang, Jialin (2021). Computational Thinking: A Perspective on Computer Science. Singapore: Springer. p. 60. ISBN 978-981-16-3848-0. مؤرشف من الأصل في 30 يوليو 2022 . تم الاسترجاع 10 يونيو 2022 . يطلق عليه اسم بنية البرنامج المخزن أو نموذج البرنامج المخزن، والمعروف أيضًا باسم بنية فون نيومان. سوف نستخدم هذه المصطلحات بالتبادل.
  132. ^ Leach, Ronald J. (27 January 2016). Introduction to Software Engineering. CRC Press. p. 11. ISBN 978-1-4987-0528-8تم الاسترجاع بتاريخ 26 نوفمبر 2022 .
  133. ^ تشو، هونغ (22 مارس 2005). منهجية تصميم البرمجيات: من المبادئ إلى الأنماط المعمارية. إلسيفير. ص 47-72. رقم ISBN 978-0-08-045496-2تم الاسترجاع بتاريخ 26 نوفمبر 2022 .
  134. ^ Leach, Ronald J. (27 January 2016). Introduction to Software Engineering. CRC Press. p. 56. ISBN 978-1-4987-0528-8تم الاسترجاع بتاريخ 26 نوفمبر 2022 .
  135. ^ Knight, John (12 January 2012). Fundamentals of Dependable Computing for Software Engineers. CRC Press. p. 186. ISBN 978-1-4665-1821-6تم الاسترجاع بتاريخ 26 نوفمبر 2022 .
  136. ^ بروكس (جونيور)، فريدريك ب. (1975). شهر الرجل الأسطوري: مقالات عن هندسة البرمجيات. دار أديسون ويسلي للنشر. رقم ISBN 978-0-201-00650-6تم الاسترجاع بتاريخ 26 نوفمبر 2022 .
  137. ^ سومرفيل، إيان (2007). هندسة البرمجيات. بيرسون للتعليم. ص 4-17. ISBN 978-0-321-31379-9تم الاسترجاع بتاريخ 26 نوفمبر 2022 .
  138. ^ "لماذا تتعطل أجهزة الكمبيوتر؟". مجلة ساينتفك أمريكان . مؤرشف من الأصل في 1 مايو 2018. استرجاع 3 مارس 2022 .
  139. ^ تايلور، ألكسندر ل. الثالث (16 أبريل 1984). "الساحر داخل الآلة". تايم . مؤرشف من الأصل في 16 مارس 2007. تم الاسترجاع في 17 فبراير 2007 .
  140. ^ هيوز، أجاثا سي. (2000). الأنظمة والخبراء وأجهزة الكمبيوتر . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . ص. 161. رقم ISBN 978-0-262-08285-3ساعدت تجربة SAGE في إتاحة الفرصة لإنشاء أول شبكة تجارية واسعة النطاق في الوقت الفعلي: نظام الحجز الجوي المحوسب SABRE .
  141. ^ Leiner, Barry M.; Cerf, Vinton G.; Clark, David D.; Kahn, Robert E.; Kleinrock, Leonard; Lynch, Daniel C.; Postel, Jon; Roberts, Larry G.; Wolf, Stephen (1999). "تاريخ موجز للإنترنت". arXiv : cs/9901011 .
  142. ^ "تعريف الحاسوب". Thefreedictionary.com. مؤرشف من الأصل في 26 ديسمبر 2009. استرجاع 29 يناير 2012 .
  143. ^ Dumas II, Joseph D. (2005). Computer Architecture: Fundamentals and Principles of Computer Design. CRC Press. p. 340. ISBN 978-0-8493-2749-0تم الاسترجاع بتاريخ 9 نوفمبر 2020 .

مصادر

  • بودن، بي في (1953). أسرع مما كان يعتقد . نيويورك، تورنتو، لندن: شركة بيتمان للنشر.
  • بيركلي، إدموند (1949). أدمغة عملاقة، أو آلات تفكر. جون وايلي وأولاده.
  • بروملي، آلان جي. (1990). "الفرق والمحركات التحليلية". في أسبراي، ويليام (المحرر). الحوسبة قبل أجهزة الكمبيوتر (PDF) . إيمز: مطبعة جامعة ولاية آيوا. ص 59-98. رقم ISBN 978-0-8138-0047-9. مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 أكتوبر 2022.
  • كوهين، برنارد (2000). "هوارد أيكين، صورة لرائد الكمبيوتر". فيزياء اليوم . 53 (3). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: 74-75. رمز الكتاب : 2000PhT....53c..74C. doi : 10.1063/1.883007 . ISBN 978-0-262-53179-5.
  • كولير، بروس (1970). المحرك الصغير الذي كان بإمكانه أن يفعل ذلك: آلات الحاسبة التي ابتكرها تشارلز باباج. دار جارلاند للنشر. رقم ISBN 978-0-8240-0043-1. تم أرشفته من الأصل في 20 يناير 2007 . تم استرجاعه في 24 أكتوبر 2013 .
  • كوفيجنال ، لويس (1933). الآلات الحاسبة; المبادئ والتطور . باريس: غوتييه فيلار.
  • Digital Equipment Corporation (1972). PDP-11/40 Processor Handbook (PDF) . Maynard, MA : Digital Equipment Corporation. مؤرشف من الأصل (PDF) في 1 ديسمبر 2017. تم الاسترجاع في 27 نوفمبر 2017 .
  • Swade, Doron D. (فبراير 1993). "استرداد الكمبيوتر الميكانيكي لتشارلز باباج". Scientific American . 268 (2): 86–91. Bibcode :1993SciAm.268b..86S. doi :10.1038/scientificamerican0293-86. JSTOR  24941379.
  • إسنجر، جيمس (2004). شبكة جاكارد، كيف أدى نول يدوي إلى ولادة عصر المعلومات . مطبعة جامعة أكسفورد. رقم ISBN 978-0-19-280577-5.
  • إيفانز، كلير إل. (2018). النطاق العريض: القصة غير المروية عن النساء اللاتي صنعن الإنترنت. نيويورك: بورتفوليو/بنغوين. رقم ISBN 978-0-7352-1175-9تم الاسترجاع بتاريخ 9 نوفمبر 2020 .
  • فيلت، دور إي. (1916). الحساب الميكانيكي، أو تاريخ آلة العد. شيكاغو: معهد واشنطن.
  • إفراه، جورج (2001). التاريخ العالمي للحوسبة: من العداد إلى الحاسوب الكمومي. نيويورك: جون وايلي وأولاده. رقم ISBN 978-0-471-39671-0.
  • لافينغتون، سيمون (1998). تاريخ أجهزة كمبيوتر مانشستر (الطبعة الثانية). سويندون: الجمعية البريطانية للكمبيوتر. رقم ISBN 978-0-902505-01-8.
  • ليجونير، روبرت (1987). ما قبل التاريخ وتاريخ الكمبيوتر . باريس: روبرت لافونت. رقم ISBN 978-2-221-05261-7.
  • لايت، جينيفر س. (1999). "عندما كانت أجهزة الكمبيوتر نساء". التكنولوجيا والثقافة . 40 (3): 455-483. doi :10.1353/tech.1999.0128. JSTOR  25147356. S2CID  108407884.
  • موير، هانز ؛ ستروهماير، إيريش؛ سيمون، هورست؛ دونجارا، جاك (13 نوفمبر 2006). "العمارة تتقاسم مع الزمن". TOP500 . مؤرشف من الأصل في 20 فبراير 2007. تم الاسترجاع في 27 نوفمبر 2006 .
  • موزلي، مابوث (1964). العبقري سريع الغضب، تشارلز باباج، المخترع . لندن: هتشينسون.
  • راندي، بريان (1982). "من المحرك التحليلي إلى الحاسوب الرقمي الإلكتروني: مساهمات لودجيت، وتوريس، وبوش" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 21 سبتمبر 2013. تم الاسترجاع في 29 أكتوبر 2013 .
  • شماندت-بيسرات، دينيس (1999). "الرموز: الأهمية المعرفية". دوكومنتا بريهيستوريكا . المجلد السادس والعشرون . مؤرشف من الأصل في 30 يناير 2012.
  • شماندت-بيسرات، دينيس (1981). "فك رموز أقدم الألواح". ساينس . 211 (4479): 283-285. رمز Bibcode :1981Sci...211..283S. doi :10.1126/science.211.4479.283. PMID  17748027.
  • سميث، إيريكا إي. (2013). "التعرف على الميراث الجماعي من خلال تاريخ المرأة في مجال الحوسبة". CLCWeb: الأدب المقارن والثقافة . 15 (1): 1-9. doi : 10.7771/1481-4374.1972 .
  • فيرما، جي؛ ميلكي، ن. (1988). أداء الموثوقية لذاكرات الفلاش القائمة على ETOX . ندوة فيزياء الموثوقية الدولية لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات.
  • زوس، كونراد (1993). الكمبيوتر – حياتي . برلين: برينجلر-فيرلاغ. رقم ISBN 978-0-387-56453-1.
  • الوسائط المتعلقة بأجهزة الكمبيوتر في ويكيميديا ​​كومنز
  • لدى ويكي الجامعة اختبار حول هذه المقالة

تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=حاسوب&oldid=1261750496"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate