لمحة تاريخية عن تطور جهاز الكمبيوتر

بسم الله الرحمن الرحيم
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة: حمزة الدبعي
[b][right]لمحة تاريخية عن تطور جهاز الكمبيوتر:


منذ خلق الله الانسان على هذه الارض و هو يسعى و يفكر في اختصار البعد بينه

و بين الاهداف التي يطمح إلى الوصول اليها. و على الرغم من جميع العقبات التي

يصادفها يحاول دوما مواصلة رحلته المضنية و يتقدم بخطوات كبيرة و سريعة

احيانا باتجاه اهدافه. و لكن غالبا تكون البداية صعبة و بطيئة، و مع ذلك يواصل رحلته لاختصار

الزمن و يحصل على نتائج مذهلة تفوق كل التصورات. لقد مر الفكر البشري برحلة

طويلة ما بين اكتشاف العد و الاعداد و ظهور الكمبيوتر. و استمرت هذه الرحلة الاف

السنين مع العمل المتواصل عرف خلالها الانسان وسائط متعددة للعد، و اشكال مختلفة للاعداد.

و قد تراوحت الوسائط و الادوات بين استخدامه لاصابع يديه، و التشطيب على العظام و استخدام

قضبان الخشب و الحصى، و عقد الحبال و المعداد اليدوي، إلى أن وصل إلى الآلات الحاسبة

بأشكالها الميكانيكية و الالكترونية، و من ثم الكمبيوتر. و لم يتم الانتقال من الالة الحاسبة

الى الكمبيوتر بشكل مباشر، بل استغرق ذلك سنوات طويلة بين الخيال و الابداع الفكري، عرف خلالها الانسان احهزة متعددة استخدمها لتسهيل عمليات الحساب و ضبط المعالجات الرقمية.و باستثناء اصابع اليدين يعتبر المعداد اليدوي هو الوسيلة الوحيدة التي ما تزال تستخدم حتى اليوم من بين الوسائط و الأجهزة التي عرفها الإنسان خلال مسيرته الطويلة نحو صناعة الآلات الحاسبة و الكمبيوتر . يعد المعداد (Abacus) من اقدم أجهزة العد المعروفة (صمم في القرن الثالث قبل الميلاد)، و يعتقد بان مصمميه الأوائل كانوا بابليين إذ أن اسمه مشتق من كلمة فينيقية هي (أباك) و تعني الرمل المنثور على سطح ما للكتابة عليه. و قد طور هذا الجهاز في الصين فيما بعد و مازال مستخدما حتى اليوم في دول الشرق الأقصى، و يضاهي الحاذقون باستعماله الآلات الحاسبة الحديثة. واصل الانسان تطوير آلات الحساب على مدى قرون كثيرة من الزمن و بخاصة بعد ظهور نظام العد العربي و مبادئ الحساب الخوارزمي. و في القرن السابع عشر استطاع شاب فرنسي يدعى باسكال ان يصمم حاسبة ميكانيكية تعمل بمبدا الدولاب و الأسنان، حيث قام بتقسيم كل دولاب الى عشرة قطاعات متساوية و رقمها بالارقام من صفر و حتى 9، و جعل لكل دولاب قيمة عديدية. عندما يدور دولاب الاحاد و يتجاوز القطاع 9 يدور دولاب العشرات قطاعا واحدا بصورة الية. و على هذا الشكل تتم عملية الجمع بوساطة عمليات يدوية تكرارية. ثم جرت عدة محاولات لتعديل حاسبة باسكال و تصميم حاسبات اخرى اكثر تطورا ، فانتجت حاسبة لابينتز التي امتازت بقدرتها على انجاز العمليات الحسابية الاربع من جمع و طرح و ضرب و قسمة. تلتها الة باباج القادرة على القيام بالعمليات الحسابية و طباعة النتائج على ورق. ثم جاء مبوب هولاريث و الذي استخدم البطاقات المثقبة مسبقا لادخال البيانات المراد معالجتها، و بذلك أمكن توفير زمن الادخال الطويل و اصبح ممكنا و لاول مرة تجهيز المعطيات بعيدا عن الالة الحاسبة. و في عام 1943 صنع العالم هوارد ايكن من جامعة هارفارد بالاشتراك مع شركة IBM التي كانت تصنع آنذاك البطاقات المثقبة حاسبا آليا سماه مارك 1 (Mark - 1)، حيث قام هذا الحاسب بتنفيذ العمليات الحسابية و تحليل الجداول الحسابية بسرعة 10 عمليات بالثانية، و عد من أسرع الآلات الحاسبة في ذلك الوقت. و بالاضافة لذلك فقد زود هذا الحاسب بوحدة ادخال البيانات المجهزة على بطاقات مثقبة و طابعة حرارية للنتائج. يعد عام 1946 سنة ميلاد أول كمبيوتر بالمعنى المتعارف عليه في وقتنا الحاضر، وقد صممه العالمان ايكرت (Eckert) و جون مالكي (Mauckly) من جامعة بنسلفانيا و يتكون هذا الكمبيوتر من 18.000 صمام متصل بنصف مليون متر من الأسلاك مع بقية أجزاء الكمبيوتر . و بلغ وزنه 30 طنا و احتل مساحة قدرها 17 × 15 م2. اما عن قدراته فقد استطاع انجاز 5000 عملية جمع في الثانية. كانت أجهزة الكمبيوتر في الفترة الزمنية من عام 1946 و حتى عام 1980 عبارة عن أجهزة مركزية كبيرة تدعى mainframe (Server)، و المستخدمين يتم وصل طرفياتهم التي تحوي فقط على شاشات و لوحات لإدخال البيانات، عبر كابلات إلى الجهاز المركزي و يدعى هذا النظام شبكة كمبيوتر. منذ عام 1980 تم اكتشاف و اختراع ما يدعى الكمبيوتر الشخصي (PC)، و هو جهاز كامل يمكنك استخدمه بأي مكان، حتى أن هناك أنوع محمولة (Laptop) منه يمكنك استخدمها في أي مكان. مفهوم نظام المعلومات Information System

يمكنك أن تطلق مفهوم نظام المعلومات أو نظام الكمبيوتر على أي مكان يوجد فيه جهاز الكمبيوتر. فعند دخولك على مركز تدريب، أو مكتب في شركة ما، أو دخولك لمنزل و مشاهدتك جهاز الكمبيوتر، يمكنك القول انك ضمن نظام معلومات أو نظام كمبيوتر. و هذا النظام مؤلف بشكل رئيسي من الأجزاء التالية:
يتألف نظام المعلومات بشكل عام من ثلاث أجزاء رئيسية:
• العناصر البشرية (Human Ware).
• المكونات المادية (Hardware).
• البرمجيات (SoftWare).

و سيتم في الدرووس القادمة من هذه السلسة توضيح جميع تفاصيل هذه الأجزاء.
باختصار هنا يجب علينا توضيح فكرة التكامل بين هذه المكونات الأساسية لهذا النظام. حيث تمثل العناصر البشرية الأشخاص الذين يستخدمون أجهزة الكمبيوتر في إنجاز مهامهم وفق برامج محددة تؤدي أهداف محددة، و لا يمكن للنظام أن يكتمل بدون أي قسم من هذه الأقسام الثلاثة. باختصار لو توفر لديك جهاز كمبيوتر و أنت لا تعلم كيف تشغله، أو لا يوجد إنسان يشغله، كيف يمكن لهذا الجهاز أن يعمل و يؤدي الغرض؟. نفترض توفر الشخص الخبير بمجال الكمبيوتر، و لم يتوفر لدينا الجهاز، فكيف لنا أن نستفيد من خبرات هذا الشخص؟. و لو توفر الجهاز و الشخص، و لم تتوفر البرامج التي تساعدني بالحساب و الرسم و التصميم و الكتابة، كيف لي أن استفيد من الشخص الخبير و الجهاز الذكي؟. إذا لابد من توافر الأقسام الثلاثة للنظام حتى أقول أن نظام الكمبيوتر هذا فعال و مفيد.

يتبـــــــــــــــــــع[/right][/b]

مبدأ عمل جهاز الكمبيوتر

يمكن القول أن الإنسان غير قادر على إبداع المبادئ، و إنما يكتشف تلك المبادئ و ينقلها ألي حياته على شكل أجهزة مفيدة أو مدمرة. أي انه باختصار ينظر حوله و يفكر ليبدع بالنهاية اختراع اعتمد في مبدأه على شئ رآه بالطبيعة. مثلا عندما قام بإنشاء الطائرة فقد حاول و حاول، و لكن بكل الأحوال من أين أتى بالفكرة من الطيور. حتى أنني اعتقد انه لو لم يرى الطيور تطير لما فكر أن يطير هو مطلقا. و كذلك هذا الجهاز الذكي الذي يدعى الكمبيوتر، فمبدأ عمله موجود بالطبيعة تماما و لا يوجد فيه أي مبدأ جديد. و لكن السؤال المهم، من يشبه هذا الكمبيوتر ..؟ البعض يقول العقل البشري أو المخ البشري أو الذكاء البشري . الحقيقة انه يشبه الإنسان تماما من حيث مبدأ العمل، نعم الإنسان ككل و ليس فقط عقله. لذلك حتى نفهم مبدأ عمل جهاز الكمبيوتر، يجب أولا فهم مبدأ عمل الإنسان، و الذي هو مفهوم لكثير من الناس، و هذا يسهل علينا كثير فهم مبدأ عمل جهاز الكمبيوتر.

مبدأ عمل الإنسان:

يتكون الإنسان بشكل أساسي من أربع أقسام رئيسية موضحة بالشكل أدناه. و هي:
• مركز التفكير و الإدراك و الذكاء.
• الذاكرة.
• الحواس.
الآن لو افترضنا شاهدت سيارة مسرعة قادمة باتجاهك، ماذا تفعل؟. سوف تبتعد عن طريقها إلى مكان آمن صح؟. الآن ماذا حدث؟؟؟ دخلت صورة السيارة عن طريق العيون (حاسة البصر) إلى مركز الإدراك في الدماغ، و الذي فكر و قرر انه خطر و أعطى الأوامر للعضلات بالحركة و الابتعاد إلى مكان آمن. لكن السؤال كيف فكر الدماغ و اتخذ القرار؟. يعني نفترض لو كان بدل السيارة شخص يمشي بالشارع بشكل عادي هل كنت مضطر للانتقال إلى مكان آمن؟؟. الآن دعني أذكرك بشيء حدث مع كل شخص و هو صغير. نفترض طفل صغير، وضعت أمامه إبريق الشاي الساخن ماذا سوف يفعل؟ سيمسكه بيده، صح؟. الآن دع هذا الطفل مرة ثانية يشاهد هذا الإبريق من الشاي، ماذا سوف يفعل هذه المرة؟ أكيد انه سوف يبتعد عنه و لو حتى كان الإبريق بارد،صح؟. الآن ماذا حدث لهذا الطفل؟ باختصار تقول قد تعلم أن هذا الإبريق خطر. لذلك يمكنك الاستنتاج أن الإنسان يتخذ قرارات بالاعتماد على معلومات مخزنة مسبقا. أي في المرة الأولى دخلت صورة الإبريق إلى مركز التفكير عن طريق العيون. مركز التفكير سأل الذاكرة هل تعرفي هذا الشكل؟، قالت لا ؟، فتخذ قرار بالاقتراب من هذا الشكل و التعرف عليه، و كما تعلم فان الطفل يتعرف على الأشياء من خلال لمسها. و اكتشف انه مؤلم و سجل ذلك الشكل مع نتيجة التعرف عليه في ذاكرته. الآن في المرة الثانية دخلت صورة الإبريق إلى مركز التفكير و الإدراك عن طريق العيون، سأل الذاكرة تعرفي هذا الشكل؟، قالت نعم. قال ماذا تعرفي عنه؟، قالت انه خطر. فاتخذ قرار بالابتعاد عنه حتى لو انه بارد. و هذا ما يثبت أن الإنسان يعمل وفق معلومات مخزنة و لا يمكن اتخاذ قرار بدون هذه المعلومات المخزنة. هكذا يعمل الإنسان وفق هذه الآلية التي تتكون من أربعة أقسام متكاملة. حيث تقوم الحواس بإدخال المعلومات إلى مركز التفكير، الذي يحلل المعلومات على أساس معلومات مخزنة ضم الذاكرة، و يتخذ قراره ليؤدي عمل ما، و تكون النتيجة أما بإصدار الكلام أو الحركة (العضلات)، حيث تقوم العضلات بإظهار نتيجة القرار الذي اتخذه مركز التفكير بأشكال مختلفة، و منها مثلا تعبير الحزن و الفرح.
الآن دعني أعود إلى جهاز الكمبيوتر ، ستجد انه جهاز مكون من أربعة أقسام رئيسية كما هو موضح أدناه، و هي:

• وحدات الإدخال (Input units).
• وحدات الإخراج (Output Units).
• وحدة المعالجة المركزية (CPU) أو ما يدعى المعالج.
• وحدات التخزين (Storage Units).

حيث تقوم وحدات الإدخال بإدخال المعلومات من مستخدم الجهاز إلى وحدة المعالجة المركزية، التي تقوم بتحليل المعلومات و معالجتها على أساس برامج و معلومات مخزنة بوحدات التخزين، و من ثم يتخذ القرار و يظهر النتيجة عبر وحدات الإخراج، التي تسمح للمستخدم بمشاهدة النتائج. سوف يركز هذا الدرووس بشكل رئيسي على شرح هذه المكونات و يوضح مواصفاتها و مبدا عملها.
مفهوم البرنامج

ذكرنا سابقا أن جهاز الكمبيوتر عبارة عن مجموعة من الأجهزة الإلكترونية الجامدة، التي لا يمكنها القيام بأي عمل بدون وجود برامج محددة تقوم بوظائف محددة. كما لا يمكن للإنسان التعامل مع هذا الجهاز إلا من خلال برامج موجودة بالجهاز يستطيع كل من الإنسان و الجهاز فهم هذه البرامج، هذه البرامج تدعى البرمجيات (Software). الآن ما هو مفهوم البرنامج؟؟ البرنامج عبارة عن مجموعة من الأوامر تنفذ وفق تسلسل محدد، و تؤدي مهمة محددة، مخزن بوحدات التخزين في الكمبيوتر. مثال ذلك، لو قلت لك قم بحساب مجموع رقمين، فانك تتبع أحد وسائل الجمع التي تعلمتها من قبل، إما باستخدام الأصابع أو أي مواد أخرى أو أسلوب معبن تعلمته في فترة من حياتك. و لوعدت للسابق قليلا عندما كنت بالثالثة من العمر مثلا، تعلمت عد الأرقام من 1 إلى 5. ثم تعلمت العد من 1 على 10. و بعد أن عرفت الأرقام جيدا، تعلمت عملية الجمع وفق أسلوب محدد يعتمد على الأعداد التي تعلمتها من قبل. يعني انك تقوم بتحقق تتابع مجموعة من الأوامر أو سلسلة حتى تعطي نتيجة الجمع بالنهاية. يعني أن الإنسان يتبع برامج محددة مخزنة في دمغاه ليحصل على النتائج التي يرغب بها و يؤدي الوظائف التي يريدها. و هكذا الكمبيوتر هناك العديد من البرامج التي تقوم بوظائف مختلفة، تحقق أهداف محددة حسب طلب المستخدم. مثل الحساب و الرسم و إدخال النصوص و الصوت و الصورة و غيرها من التطبيقات اللانهائية.

العناصر البشرية Human Ware

و هم الأشخاص الذين يعملون في هذا المجال من العلوم و التكنولوجيا. هناك عدد كبير من التقسيمات التي ممكن أن نذكرها هنا و لكن سنقتصر على بعض هذه الأقسام، و هي الأقسام الرئيسية الأكثر شهرة التي ممكن أن تشاهدها و تتعرض لها بحياتك العملية. يمكن تقسيم الأشخاص الذين يعملون في هذا المجال إلى:

المستخدم User: و هو الشخص الذي يستخدم البرامج الجاهزة في الكمبيوتر فقط. حيث يقوم بتشغيل جهاز الكمبيوتر، و ينتظر ظهور إشارة الجاهزية لبدء عمله بأحد البرامج المعدة مسبقا.
المبرمج Programmer: الشخص الذي يقوم ببناء البرامج و تجهيزها وفق ما طلب منه. حيث يستخدم ما تدعى لغات البرمجة لتصميم البرامج التي يمكنها التفاهم مع الجهاز من جهة، و الإنسان من جهة أخرى. و يقوم بتنفيذ مهمة محددة (معالجة نص، الرسم، الصوت.....). محلل النظم: هو الشخص الذي يقوم بدراسة شركة أو مؤسسة ما، و يحدد البرمجيات و المكونات المادية (الأجهزة) اللازمة لإدخال نظام المعلومات في هذه المؤسسة أو الشركة.
مدير المشروع: و هو الشخص المسؤول عن اتخاذ القرارات و الإشراف على عمل نظام المعلومات بأفضل كفاءة و أداء، و تحقيق الغرض المطلوب منه.
أقسام المكونات المادية Hard ware
تعرف المكونات المادية بأنها أي جهاز يمكنك لمسه أو مشاهدته. و هو عبارة عن عدد من القطع و الأجهزة المختلفة التي تقوم بإنجاز مهام محددة، و يتميز كل جهاز بعدد من المواصفات الهامة التي سيتم شرحها لاحقا. و يمكن تقسيم الهادر ويير إلى:

• وحدات الإدخال
• وحدات الإخراج.
• وحدة المعالجة المركزية (المعالج).
• وحدات التخزين.
وحدات الإدخال Input units

يحتوي جهاز الكمبيوتر على عدد من أجهزة الإدخال، تختلف مهمة كل وحدة حسب المعلومات التي نريد إدخالها إلى الجهاز. حيث تختلف طبيعة المعومات من نوع إلى آخر. مثلا الإنسان لا يمكنه أن يرى بأذنه، أو يشم بعينه. فلكل جهاز حسي وظيفة معينة يختلف حسب طبيعة المعلومة التي يجب إدخالها للدماغ.

في الكمبيوتر هناك ثلاث أنواع رئيسية للمعلومات التي يجب إدخالها للكمبيوتر و هي: النصوص، الصوت، الصور.

طبعا هناك أنواع أخرى من المعلومات يمكن إدخالها، ولكن هذه الأكثر شيوعا و التي ستصادفها بشكل عام.

لذلك تقسم وحدات الإدخال إلى الأنواع التالية:
• لوحة المفاتيح (Keyboard).
• الماوس (Mouse).
• الميكروفون (Mic).
• الماسحة الضوئية (Scanner).
لوحة المفاتيح (Keyboard): و هي عبارة عن جهاز مكون من مجموعة من المفاتيح التي تحمل الأحرف و الأرقام، و مجموعة من علامات الترقيم و المفاتيح التحكمية. الاستخدام الأساسي لهذا الجهاز هو إدخال النصوص و الأرقام. و تتكون لوحة المفاتيح من عدة أقسام هي:
قسم الطباعة: يستخدم لعملية إدخال النصوص، مع بعض المفاتيح المساعدة (CTRL، ALT، SHIFT).

قسم الآلة الحاسبة: يستخدم لعملية إدخال الأرقام، إذا كان المفتاح Numlock فعال.
قسم الأسهم: يستخدم لعملية التنقل في النص لليمين أو اليسار، للأعلى أو للأسفل.
قسم الوظائف الجاهزة: مجموعة من المفاتيح تستخدم لأداء بعض الأوامر بسرعة.
قسم المفاتيح المساعدة: و هي مجموعة مفاتيح تساعد على الانتقال في الصفحات، مثل: END، Home، PageUp، PageDown. و مجموعة مفاتيح تساعد في تحرير النصوص، مثل: Delete، Insert.

و هناك وضعية للأصابع محددة على هذه اللوحة يمكنك دراستها بالتفصيل في دورة خاصة بهذا الموضوع. و لكن هنا نعرض صورة لوضع الأصابع على لوحة المفاتيح باللغة العربية و الإنكليزية.
الفأرة (الماوس) Mouse: و هو عبارة عن جهاز تأشير، حيث يظهر مؤشر لهذا الجهاز على الشاشة. للماوس نوعان ضوئية وميكانيكية. الميكانيكية هي الأكثر شيوعا و استخدما. الهدف الأساسي من هذا الجهاز هو إدخال الأوامر. تتكون الماوس من كرة تتحرك على سطح مستوي، هذه الكرة تتحكم بمحورين أفقي و عمودي. كل من هذين المحورين مسؤول عن تحديد أحداثي مؤشر الماوس على الشاشة (X,Y) أو (س،ص). كما يوجد في مقدمة الماوس زرين يساري و يميني لكل من هذين الزرين استخدام محدد. يتحرك المؤشر على سطح الشاشة التي تقوم بعرض الأوامر على شكل قوائم أو أزرار. و يمكنك اختيار الأمر من خلال وضع مؤشر الماوس فوق الزر، أو الأمر في القائمة، و من ثم الضغط على الزر اليساري للماوس. أما الزر اليمين للماوس يمكن الاستفادة منه في عرض ما يسمى قائمة الاختصارات أو القائمة السريعة. في لوحة التحكم لنظام التشغيل ويندوز أداة كاملة للتحكم بالماوس من ناحية الحركة، و سرعة النقر المزدوج و شكل مؤشر الماوس. باختصار يعتبر جهاز الماوس فعال جدا في التعامل مع الشاشات الرسومية (ويندوز مثلا )، و ليس له أي فائدة أو لا يستعمل في شاشات نصية (دوس DOS مثلا) بشكل عام.
ممكن أن تتعرض لمشكلة مع الماوس و هي بطئ حركة المؤشر على الشاشة، أو حركتها بصعوبة ببعض الأحيان كل هذا سببه مشاكل تتعلق بنظافة الماوس من الداخل بشكل عام. قم بنزع الغطاء من الأسفل و تنظيف المحاور السوداء من تراكم الأوساخ عليها. ثم قم بإعادة الكرة و الغطاء إلى مكانها. عند استمرار المشكلة، وهذا ما يحدث عادة بعد الاستخدام الطويل للماوس، مع التأكد طبعا من عدم وجود مشاكل أصلا بنظام التشغيل. يمكنك تغيير الماوس و استبدالها بواحدة جديدة ( تتميز برخص ثمنها).

الميكروفون Mic: هو جهاز معروف للجميع، مهمته إدخال الصوت من الوسط الخارجي إلى داخل النظام (المعالج). يتم توصيل الميكروفون إلى الجهاز عبر ما يدعى كرت الصوت (Sound Card). و يعمل كرت الصوت هنا كمترجم. العملية تتم كالتالي: يقوم الميكروفون بتحويل الصوت - و هو إشارة فيزيائية عبارة عن أمواج من الهواء المضغوط - إلى موجة كهربائية، أي مهمة الميكروفون تحويل الصوت إلى كهرباء. و لكن الكهرباء نوعين رقمية و تماثلية (Digital , Analog). الميكروفون يحول الصوت إلى موجات تماثلية، و جهاز الكمبيوتر هو جهاز رقمي. لذلك لابد من مترجم، و هذا ما يقوم به كرت الصوت حيث يحول الإشارات الكهربائية التماثلية إلى إشارات رقمية. و الشكل التالي يوضح هذه التفاصيل.


[b]