تبلیغات
Black Dream - تاریخچه رایانه
اقتصاد مقاومتی، اقدام و عمل

فصل اول - تاریخچه
همزمان با شناسائی عدد، برای بشر این نیاز پیدا شد تا راهی بیابد كه محاسبه را ساده‌تر انجام دهد. اولین وسیله‌ای كه انسان از آن در امر شمارش كمك گرفت است، شاید انگشتان دست باشد. در مراحل بعدی «چوب خط» به عنوان یك ماشین ساده كه می‌توانست در امر شمارش انسان كمك كند، به كار آمد. گاهی نیز دسته‌های نی و چوب‌های باریك جانشین «چوب خط» می‌شد و زمانی نیز سنگ ریزه‌ها همین نقش را ایفامی كردند. بعدها، چرتكه به عنوان یك ماشین حساب كار آمد مورد بهره برداری قرار گرفت، تا این كه در قرن هفدهم، اولین ماشین حساب واقعی تاریخ پا به عرصه هستی نهاد.
در سال 1641، فردی فرانسوی به نام بیلز پاسكال ماشین جالبی ساخت كه به «ماشین حساب پاسكال» معروف شد. در ماشین حساب پاسكال 6 چرخ دندانه دار نصب شده بود و هر چرخ ده دندانه داشت. هر دندانه نمایشگر یكی از ارقام صفر تا 9 بود. این چرخ‌ها طوری در جوار یكدیگر قرار گرفته بودند كه دوران كامل یك چرخ، دوران چرخ‌های بعدی به‌اندازه یك دندانه را باعث می‌شد. علاوه بر این، چرخها از راست به چپ به ترتیب نماینده مرتبه‌های یكان، دهگان، صدگان،...عدد بودند.
سی سال پس از پاسكال، یك ریاضی دان آلمانی به نام لایبنیتز در تكمیل اختراع پاسكال كوشید و ماشینی ساخت كه به كمك آن می‌شد اعمال ضرب و تقسیم را نیز انجام داد و حتی جذر گرفت. ابتكار لایبنیتز بسیاری از مشكلات فنی ماشین را برطرف كرد و راه را برای تكامل این ماشینها گشود. با این حال، موضوع ماشینهای حساب سالها به بوته فراموشی سپرده شد و تنها صاحبان صنایع برای ساخت و رواج این ماشینها كوششهایی انجام دادند.
در قرن نوزدهم یك ریاضیدان انگلیسی به نام چارلزبابیج به فكر طرح یك ماشین حساب خودكار افتاد كه با كارتهای سوراخ شده ، اطلاعات و ارقام را می‌پذیرفت. در سال 1890دانشمند جوانی به نام هلریت، با توجه به نیازهای آمارگران، از كارتهای سوراخ شده و دستگاههای شمارنده این كارتها استفاده كرد. مثلاً برای تفكیك زن و مرد، سمت چپ یا راست كارت سوراخ می‌شد و با تكامل دستگاه هلریت، وی ماشینهایش را در نیویورك، پاریس و سن پترزبورگ به نمایش گذاشت. علی رغم استقبال كم از این دستگاه، جمعی از بازرگانان آمریكایی، ازجمله توماس واتسون، به فكر خرید امتیاز ساخت ماشینهای هلریت افتادند. او بنیانگذار International Business Machines یا IBM است.

نسل اول كامپیوترها
اولین كامپیوتر در سال 1937 در آمریكا اختراع شد. پروفسور«ایكن» با استفاده از لامپهای خلاء(Diode) این كار را به انجام رسانید(لامپهای خلاء Diode و Triodeیا دوقطبی و سه قطبی، اغلب در رادیوها استفاده می‌شود. این لامپها خاصیت یك سو كننده جریان برق را دارند). با دیودها مشكل ایجاد حافظه و دسترسی به آن حل شد. اما، در سال 1937 دیودها، لامپی و حجیم بودند و با روشن شدن حرارت زیادی تولید می‌كردند.
اولین پیشرفت در جهت استفاده بهتر از كامپیترهای نسل اول جایگزینی مبنای دودویی به جای مبنای 10 بود. زیرا در طرح پروفسور ایكن، برای معرفی هر كاراكتر وجود ده دیود ضروری بود كه باید یكی روشن و بقیه خاموش می‌ماندند. این امر، در افزایش خانه‌های حافظه در كامپیوترهای آن زمان، محدودیت مهمی به شمار می‌رفت. به هر حال، در سال 1947، دانشگاه پنسیلوانیا با استفاده از این روش، كامپیوتری به نام ENIAC را طراحی كرد.
با اختراع EDSAC[1] در سال 1949، انگلستان اولین كامپیوتر به معنای واقعی را عرضه داشت. این دستگاه برنامه و دستورالعملها را در خود ذخیره می‌كرد. در سال 1951، رمینگتون، UNIVAC-1 كه بزرگترین كامپیوتر آن زمان برای مقاصد بازرگانی بود را عرضه داشت.

نسل دوم كامپیوترها
در سال 1948، باردین، ترانزیستور را اختراع كرد ولی ده سال طول كشید كه از سطح آزمایشگاهی به سطح استفاده صنعتی برسد. ترانزیستور، در پیشرفت صنایع الكترونیك نقش مهمی را برعهده داشت.
ترانزیستور از لامپ خلاء به مراتب كوچكتر است. به انرژی كمی نیاز دارد، حرارت كمتری تولید می‌كند و ارزان‌تر نیز هست. به این دلایل ترانزیستور به زودی جای خود را در ساختمان كامپیوتر گشود و جایگزین لامپهای خلاء در حافظه شد. به این ترتیب، نسل دوم كامپیوتر به دنیا آمد. كامپیوترهایی با تعداد خانه‌های حافظه بیشتر و امكانات و كارآیی وسیع‌تر. ترانزیستور، كامپیوترهای نسل دوم را كوچك‌تر و ارزان‌تر كرد.
تحول مهم دیگری كه در نسل دوم كامپیوترها پدید آمد، زبانهای برنامه نویسی كامپیوتری بود. در نسل اول كامپیوترها، از زبانهای سطح پایین، كه در آنها آشنایی با جزئیات ماشین ضرورت داشت، استفاده می‌شد. یعنی، مجموعه‌ای از اعداد و ارقام كه كدهایی قابل فهم برای كامپیتر بود. در نسل دوم، زبانها برای كاربردهای عمومی‌تر آماده شد. این امر رواج استفاده از كامپیوتر در امور تجاری و اداری را سرعت بخشید. كامپیوترهای این نسل، حصار دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی را شكستند و به گونه‌ای گسترده در مؤسسات دولتی و شركهای صنعتی و بازرگانی به كار گرفته شدند.

نسل سوم كامپیوترها
از سال 1964، به جای لامپها و ترانزیستورها، از خاصیت آهن ربایی حلقه‌ها یا میله‌ها در اثر عبور جریان برق استفاده شد. در حقیقت، به جای لامپ و ترانزیستور مورد استفاده در نسسلهای پیشین، سمت عبور جریان برق را قطب‌های آهنربا تعیین می‌كرد. در نتیجه دو حالت صفر یا یك به وجود می‌آمد. اما انتخاب جنس حلقه و آلیاژ لازم برای حلقه مطرح بود. در نسل دوم، اكسید آن به سبب توانایی خود پاسخگوی این نیاز بود. معروف‌ترین كامپیوتر این نسل IBM/360  می‌باشد.

نسل چهارم كامپیوتر
كامپیوترهای نسلهای اول، دوم و سوم از نظر مشخصات به سادگی قابل تفكیك اند. ولی مرز بین نسل سوم و چهارم چندان مشخص نیست. آنچه مسلم است آنكه كامپیوترهای نسل چهارم از نظر طرح واحد پردازش مركزی و دستاههای پیرامونی، توانایی بیشتر، عمر طولانی‌تر قطعات و اطمینان بیشتری را عرضه می‌كنند. مهمترین تغییرات سخت اَفزاری در كامپیوترهای نسل چهارم عبارتند از:
- به كارگیری مدارهای مجتمع با تراكم زیاد؛
-  استفاده از «ریزپردازنده»؛
- توسعه امكان پردازش مستقیم به جای پردازش با رسانه‌های ورودی(Batch).

نسل پنجم كامپیوتر ها
در نسل پنجم كامپیوترها، به سادگی استفاده كاربران از كامپیوتر و برنامه نویسی توجه بسیار زیادی شده است. چرا كه با كاهش قیمت سخت افزار، مخارج استفاده از كامپیوتر به مراتب از قیمت خود آن بیشتر خواهد بود. استفاده كنندگان خواهند توانست بودن اطلاع از طرز كار و جزئیات داخلی قسمتهای مختلف، آنها را به صورت آماده تهیه كرده و به دلخواه خود سیستم‌هایی كامپیوتری(نرم‌افزارهای كاربردی) بسازند. امروزه، به كمك نرم‌افزارهای موجود، مهندسین تعمیرات كامپیوتر، می‌توانند بسیاری از خرابی‌ها را تشخیص دهند. ارتباط با كامپیوتر از طریق صوت و تصویر نیز امكان پذیر خواهد بود. اطلاعات از همان زمان پیدایش به صورت مناسب برای كامپیوتر ذخیره شده و در هنگام لزوم، از طریق سیستم‌های كامپیوتری مورد استفاده قرار خواهد گرفت. استفاده از حافظه‌های نوری- حافظه‌هایی با حجم كم و گنجایش غیر قابل تصور- ویژگی مهم این نسل است. استفاده از هوش مصنوعی و قدرت تفكر و استنتاج كامپیوتری، از دیگر ویژگیهای كامپیوترهای این نسل است.

نسل ششم كامپیوترها
كامپیوترهای نوع پنتیوم را می‌توان نسل ششم نامید. از جمله ویژگی‌های محسوس این نسل می‌توان استفاده غیر قابل اجتناب از سیستم چند رسانه‌ای را بر شمرد. امكانات جانبی، جاذبه‌های بسیاری را برای كامپیوترهای فراهم می‌آورد.


تعریف كامپیوتر


فصل دوم



تعریف كامپیوتر
كامپیوتر ماشینی است برنامه‌پذیر برای ذخیره، پردازش و بازیابی اطلاعات.

توضیح چند اصطلاح
داده ها: هر نوع و هر شكل از اطلاعات كه به كامپیوتر داده می‌شود تا عملیات بعدی بر روی آنها اجرا شود. داده‌ها ممكن است از نوع اطلاعات متنی، تصاویر، فیلم‌های دیجیتالی، نقشه‌ها یا انواع دیگر باشند. داده‌ها ممكن است قبلاً نیز، تحت پردازش قرار گرفته باشند.
ورودی:هرچیزی كه بتوان از طریق دستگاههای ورودی به كامپیوتر وارد كنیم.
پردازش:هر نوع عملیات هدفدار و برنامه پذیر كه كامپیوتر بر روی داده‌ها انجام می‌دهد.محاسبات، تبدیلها، تغییرات، ترسیمات و مقایسه و ... از نوع پردازشهای كامپیوتری محسوب می‌شوند.
اطلاعات:داده‌هایی كه مورد پردازش كامپیوتری قرار گرفته و به شیوه مورد نظر كاربر تبدیل شده اند. بانكهای اطلاعاتی مرتب شده، تصاویر دیجیتالی تغییر یافته، فیلمهای دیجیتالی پردازش شده، ترسیمات انجام گرفته توسط كامپیوتر و ... نمونه‌هایی از اطلاعات هستند.
ذخیره: نگهداری داده‌ها یا اطلاعات پردازش شده در كامپیوتر و در یكی از وسایل ذخیره سازی به منظور حفظ موقتی، دایمی و یا جابجایی و انتقال اطلاعات.
حافظه: مكان حفظ و نگهداری اطلاعات داخل كامپیوتر یا بیرون آن در یكی از وسایل ذخیره سازی.
برنامه پذیر:توانایی كامپیوترها برای درك و اجرای یك سری پی در پی از دستورات هدفدار نوشته شده توسط انسانها.

ویژگیهای كامپیوتر
1- كامپیوتر ماشینی است كه فقط بر اساس برنامه‌ها و داده‌های عرضه شده به آن كار می‌كند.
2- هر كامپیوتر از دو بخش كلی سخت افزار و نرم افزار تشكیل شده است. هر نوع قطعات فیزیكی و قابل لمس در كامپیوتر را سخت افزار می‌نامند. هر نوع اطلاعات و برنامه‌های موجود در كامپیوتر و غیر قابل لمس را نرم افزار می‌نامند.
3- كامپیوتر ماشینی به شدت منظم و برنامه پذیر است. هر برنامه مجموعه‌ای هماهنگ از دستوراتی است كه سخت افزار كامپیوتر را وادار به اجرای عملیات پی‌در‌پی و هدفدار می‌كند.
4- كامپیوتر حافظه دارد. حافظه نوعی انبار مجازی است كه انواع اطلاعات و برنامه‌ها و نتایج مبانی و نهایی عملیات كامپیوتر در آن ذخیره می‌شوند.
5- كامپیتر منطقی است.

شباهتها و تفاوتهای انسان و كامپیوتر
انسان برای انجام فعالیتهای روزمره نیاز به كسب اطلاعات دارد. اطلاعات مورد نیاز انسان یا از حافظه فراخوانی شده و یا توسط حواس پنجگانه دریافت و به مغز منتقل می‌شوند. مغز انسان بر اساس تواناییهای ذاتی و نیز بر اساس آموزشهای اندوخته و آموخته و به روشهای الكتروشیمیایی قادر به انجام انواع پردازش است. خاصل پردازش اطلاعات در مغز به شكل فرامین و دستورات به قسمتهای مختلف بدن صادر شده و یا در حافظه ذخیره شده و یا به شكل خروجی به دیگران تحویل داده می‌شود.
كامپیوتر نیز اطلاعات مورد نیاز را از حافظه فراخوانی كرده یا از طریق وسایل ورودی دریافت كرده و سپس براساس برنامه‌ها و دستورات از پیش تعیین شده(برنامه ها) اقدام به اجرای انواع عملیات پردازشی می‌كند. حاصل پردازش اطلاعات به شكل فرمانهای مختلف به قسمتهای دیگر صادر شده و یا در حافظه كامپیوتر ذخیره شده و یا به شكل خروجی قابل فهم توسط انسان تحویل داده می‌شوند.
عملیات پردازش در كامپیوتر توسط مدارهای منطقی و نرم‌افزارهای موجود انجام می‌گیرد. مدارهای منطقی و نرم‌افزارهای كامپیوتر از ابتدا تا كنون بسیار سریعتر و پیچیده‌تر شده اند. كامپیوترهای امروزی كارهای عجیب و پیچیده ای انجام می‌دهند. اما حتی بزرگترین و سریعترین كامپیوتر نیز فاقد شعور، احساس و خلاقیت است.
البته دانشمندان تلاش می‌كنند تا مدارهای هوشمندی بسازند كه توانایی شبیه سازی برخی فعالیتهای خلاق را داشته باشند. عده دیگری از دانشمندان تلاش می‌كنند تا فعالیتهای احساسی و خلاقیت مغز انسان را تحت نظم و قاعده منطقی در آورند. اگر تلاش شبانه روزی این دانشمندان با موفقیت همراه باشد، در آینده كامپیوترها، توانایی انجام عملیات خلاق و احساسی و تصمیم گیری مستقل راخواهند داشت. رؤیای شور انگیز و خوفناك روباتهای هوشمند و شبه انسانی به زودی تحقق خواهد یافت.

خلاصه‌ای از شباهتها و تفاوتهای انسان و كامپیوتر
1-كامپیوتر مانند انسان برای اجرای عملیات نیاز به گرفتن اطلاعات از حافظه یا از خارج دارد. فرآیند دریافت اطلاعات توسط كامپیوتر نسبت به انسان بسیار دقیق‌تر است.
2-كامپیوتر مانند انسان بر اساس برنامه‌ها و اندوخته‌های قبلی اقدام به پردازش اطلاعات می‌كند. كامپیوتر در مقایسه با انسان، عملیات پردازش را به دقت، با سرعت و با پیچیدگی و تنوع بیشتری انجام می‌دهد.
3-نتایج حاصل از پردازش اطلاعات در كامپیوتر همیشه درست و قابل اطمینان است(به شرط آنكه داده‌ها و برنامه درست باشند) در حالی كه ضریب خطا در فعالیتهای انسانی بسیار زیاد است.
4-كامپیوتر مانندانسان توانایی ذخیره سازی و نگهداری اطلاعات در حافظه را دارد. اما كامپیوتر بر خلاف انسان قادر است حجم انبوهی از انواع اطلاعات را در فضایی اندك و به مدت نامحدود حفظ كند و سپس در هر زمان دلخواه اطلاعات ذخیره شده را به همان شكل قبل به كاربران تحویل دهد.
5-سرعت، دقت و توانایی بازیابی اطلاعات ذخیره شده در كامپیوتر بسیار بالاتر از انسان است.
6-كامپیوتر بر خلاف انسان به هنگام اجرای وظایف هرگز دچار خستگی، ملالت، بی‌حوصلگی و احساسات نخواهد شد. طولانی بودن مدت فعالیت، زیاد بودن حجم اطلاعات و تكراری بودن پردازشها تأثیر در صحت نتایج كامپیوتر ندارند(اگر چه بر سرعت اجرای عملیات تأثیر دارند).
7-كامپیوتر بر خلاف انسان قادر است همزمان چند عملیات گوناگون را انجام داده یا مدیریت كند.
8-كامپیوتر بر خلاف انسان قدرت تصمیم گیری مستقل و انتخاب و ادامه عملیات در شرایط پیش بینی نشده را ندارد. [1]
9-كامپیوتر بر خلاف انسان فاقد خلاقیت و ابتكار است.
10-كامپیوتر بر خلاف انسان فاقد حس زیبایی شناسی و سلیقه است.
11-كامپیتر بر خلاف انسان توانایی رویاپردازی و تصورات خلاف واقع را ندارد.

كاربردهای كامپیوتر
هدف اولیه از طراحی و ساخت كامپیوترها، انجام دقیق‌تر و سریع‌تر محاسبات بود. اما با توجه به موارد برتری كامپیوتر نسبت به انسان، به تدریج كاربردهای متنوعی برای كامپیوتر ابداع شد. همگام با پیشرفتهای سخت افزاری و پیچیده شدن مدارها و افزایش قابلیتهای كامپیوترها و همچنین ابداع و ظهور انواع نرم افزارها، به تدریج كاربرهای گسترده ای برای كامپیوتر‌ها ایجاد شد. این روند همچنان رو به گسترش است. در این قسمت فقط برخی از كاربردهای رایج و مهم كامپیوتر را ذكر می‌كنیم.

كاربرد كامپیوتر در صنعت
- طراحی قطعات و دستگاههای صنعتی
- تولید صنعتی به كمك كامپیوتر
- خودكار سازی كنترل و تنظیم شرایط محیطی تولید برای محصولات بسیار حساس.
- استفاده از روبات به جای كارگر در كارهای سخت و خیلی ظریف.
- كنترل كیفی و كمی محصولات و مواد اولیه.
- شبیه سازی شرایط و انجام آزمایشات كه اجرای واقعی آنها مستلزم خطرات جانی و مالی و زیست محیطی است.

كاربرد كامپیوتر در طراحی سازه‌ها
كاربرد كامپیوتر در طراحی و اجرای سازه‌ها 
- كاربرد كامپیوتر برای طراحی و نقشه كشی و معماری(نرم افزار AUTOCAD و ARCHICAD)
- كاربرد كامپیوتر برای تجزیه و تحلیل انواع سازه ها.
- كاربرد كامپیوتر برای نقشه برداری و تهیه انواع نقشه ها.

كاربرد كامپیوتر در پزشكی
- دستگاههای تشخیص پزشكی.
- ابزارهای اندازه گیری و ثبت و تنظیم و كنترل آثار حیاتی بیمار.
- نگهداری سابقه و اطلاعات پزشكی بیماران.
- تشخیص و درمان بیماران از راه دور.
كاربرد كامپیوتر در تجارت
- عملیات بانكی به كمك كامپیوتر.
- عملیات حسابداری و انبارداری به كمك كامپیوتر.
- اطلاع رسانی و بازاریابی و ارائه خدمات و سفارشات به كمك كامپیوتر.
- تجارت الكترونیكی كالاها و خدمات.
- تجزیه و تحلیل اطلاعات مالی و پیش بینی تغییرات ارزش سهام در بورس اوراق بهادار.

كاربرد كامپیوتر در مدیریت
- نگهداری و ثبت و كنترل و تجزیه و تحلیل اطلاعات پرسنلی.
- تجزیه و تحلیل و كنترل پروژه ها.
- خودكار سازی سیستم‌های اطلاعات مدیریت(MIS).

كاربرد كامپیوتر در گرافیك
- طراحی دو بعدی مانند برچسب كالاها، بسته بندی، پوستر، لفافه.
- طراحی و متحرك سازی سه بعدی.
- عكاسی دیجیتالی و پردازش تصاویر.


كاربرد كامپیوتر در امور انتشاراتی
- حروفچینی و صفح آرایی كتاب، روزنامه و مجلات.
- طراحی جلدها.
- چاپ دیجیتالی.
كاربرد كامپیوتر در آموزش
- كاربرد كامپیوتر به عنوان یك وسیله مؤثر كمك آموزشی.
- كاربرد كامپیوتر و نرم‌افزارهای آموزشی برای آموزش افراد.
- كاربرد كامپیوتر در شبكه‌های اطلاع رسانی به عنوان شیوه تبادل اطلاعات علمی.

كاربرد كامپیوتر در سرگرمیها
- شنیدن موسیقی از طریق اجرای CD صوتی.
- دیدن فیلمها از طریق اجرایDVD.
- اجرای بازیهای كامپیوتری.




كاربرد كامپیوتر در ارتباطات
- انجام مكالمات تلفنی از طریق كامپیوتر و شبكه‌های اطلاع رسانی.
- برگزاری كنفرانسهای ویدیویی به كمك كامپیوتر و بزرگراههای اطلاع رسانی.
- استفاده از امكانات فوق‌العاده اینترنت و خدمات جانبی آن.
- استفاده از امكانات پست الكترونیكی به عنوان جایگزین پست سنتی.


به اطراف خود نگاه كنید تا كاربردهای دیگری از كامپیوتر را مشاهده نمایید. در حال حاضر تعداد كامپیوترها و عمق كاربرد آن در هر جامعه یكی از معیارهای توسعه یافتگی است. در جوامع پیشرفته كار و زندگی بدون كامپیوتر ناممكن شده است. به همین دلیل در جهان، بخث سواد كامپیوتری مطرح شده و افراد را به دو دسته با سواد كامپیوتری و بیسواد كامپیوتری تقسیم می‌كنند.







________________________________________
1- امروزه با به وجود آمدن هوش مصنوعی  تا حدودی این امر میسر شده است. 
تقسیمات علوم كامپیوتر


فصل سوم



تقسیمات علوم كامپیوتر
هركامپیوتر از دو بخش مجزا و در عین حال مكمل تشكیل شده است: سخت افزار و نرم افزار.
نرم‌افزار (Soft Ware)
هرچیز غیر قابل لمس و غیر فیزیكی مربوط به كامپیوتر را نرم افزار می‌نامند. داده ها، برنامه‌های موجود در كامپیوتر، سیستم‌های عامل و ... همگی در گروه نرم افزار قرار دارند.
سخت‌افزار (Hard Ware)
هر چیز قابل لمس و فیزیكی مربوط به كامپیوتر را سخت‌افزار می‌نامند. بدنه كامپیوتر، واحد پردازش مركزی(CPU)، بورد اصلی، حافظه، رابطها، كانكتورها، سیم ها، و كابلها، و اتصالات و صفحه كلید و ماوس و مانیتور و ... و انواع دیسكهای فلاپی و سخت و نوارهای ذخیره سازی در گروه سخت افزار قرار دارند.

طبقه بندی كامپیوترها بر اساس قدرت پردازش
تعریف پردازش داده‌ها (Data Processing)
هر نوع عملیاتی كه سبب تغییر هدفمند داده‌ها در كامپیوتر شود. این عملیات ممكن است شامل محاسبات، مقایسات، ترسیمات و یا هر نوع عمل دیگری باشد. گاهی پردازش را دستكاری داده‌ها نیز می‌نامند.

1- ابر كامپیوترها (Super Computer یا Maxi)
این نوع كامپیوترها 5 میلیون بار سریعتر از كامپیوترهای عادی عمل می‌كنند. كامپیوترهای عادی برای حل مسأله از روش مراحل پی در پی(مانند انسان) اما با سرعت بسیار زیاد استفاده می‌كنند.
بدین ترتیب حل مسائل بزرگ یا پیچیده در كامپیوترهای عادی مستلزم زمان زیادی است. اما در ابر كامپیوترها از پردازنده‌های موازی استفاده می‌شوند كه چند محاسبه را به طور همزمان اجرا می‌كنند. اولین ابر كامپیوتر با نام ILLIAC-IV توانایی اجرای 64 محاسبه مختلف به طور همزمان داشت. در كامپیوتر فوق از واحد بزرگ كنترل استفاده شده بود كه دستورات را به 64 واحد پردازش همزمان ارسال می‌كرد.

2- كامپیوترهای بزرگ(mainframe یا  Midi)
این نو كامپیوتر‌ها نیاز به فضای زیادی دارند. همزمان تا 200 نفر می‌توانند از این كامپیوترها استفاده نمایند. كلیه كامپیوتهای اولیه در نسل سوم دارای سرعت 5 تا یكصد میلیون دستور در هر ثانیه دراین گروه قرار داشتند.

3- سوپر مینی كامپیوترها (Super mini computer)
این نوع كامپیوترها در سالهای اخیر ابداع شده اند. این نو ع كامپیوتر‌ها 32 یا 64 بیتی عمل می‌كنند. كامپیوترهای VAX-11 و 780/8600 و TDC 332 نمونه‌هایی از این گروه كامپیوترها هستند.

4-كامپیوترهای كوچك(Mini Computer)
این نوع كامپیوترها حداقل 5 با سریعتر از میكرو كامپیوترها هستند. CPU آنها با سرعت 3000 كیلو دستور در هر ثانیه، عمل می‌كند. حافظه آنها بین 256MB تا 12GB است.
این كامپیوترها 32 بیتی عمل می‌كنند. از آنها به طور همزمان 4 تا 8 كاربر استفاده می‌كنند.

میکروكامپیوترها
انتخاب نام میكروكامپیوتر برای این نوع كامپیوترها دو دلیل دارد:
1-كوچك بودن اندازه آنها
2-استفاده از میكروپرسسورها.
میكروپروسسور، قلب هر كامپیوتر امروزی است. هر كامپیوتر 5 قسمت اصلی دارد: دستگاههای ورودی، خروجی، واحد پردازش مركزی، واحد كنترل و واحد حافظه. واحد پردازش مركزی یا CPU در یك تراشه بسیار كوچك و گاهی بر روی چند تراشه قرار دارد. در برخی انواع میكرو كامپیوترها، حتی واحد ورودی و خروجی نیز در یك تراشه قرار دارند.

كامپیوترهای شخصی(PC)
این نوع كامپیوترها برای استفاده افراد و مؤسسات كوچك طراحی و ساخته می‌شوند. انواع كامپیوتر شخصی ساخت شركت IBM با استقبال عمومی مواجه شد. به همین دلیل امروزه كامپیوترهای شخصی سازگار با (IBM Compatible) نوعی استاندارد محسوب می‌شود.
منظور از كامپیوترهای شخصی سازگار با IBM، كامپیوتری است كه حافظه و زمان چرخه عملیات و تراشه‌های مورد استفاده آن همسان با كامپیوتر ساخت IBM باشند و توانایی پشتیبانی از نرم افزارهای تولیدی IBM را داشته باشند.

طبقه بندی كامپیوترها براساس عملكرد داخلی و نحوه پردازش
كامپیوترها را می‌توان بر اساس نوع عملكرد داخلی آنها طبقه بندی نمود:
1-كامپیوتر‌های قیاسی یا آنالوگ(Analog)
2-كامپیوترهای رقمی یا دیجیتال(Digital)
3-كامپیوترهای پیوندی یا تركیبی(Hybrid)
در این قسمت، نوع و عملكرد و ویژگیهای این كامپیوترها را بررسی می‌كنیم.

كامپیوترهای قیاسی یا آنالوگ
آنالوگ(Analog) لغتی یونانی و به معنای پیوستگی دو مقدار است. در كامپیوترهای قیاسی، مقادیر به شكل جریان یا سیگنال ولتاژ نشان داده می‌شوند. در كامپیوترهای آنالوگ به جای شمارش از اندازه گیری استفاده میشود. نشانگر سرعت سنج یك اتومبیل مثال خوبی از شیوه عمل كامپیوترهای قیاسی است.

كامپیوترهای رقمی یا دیجیتال
در كامپیوترهای دیجیتال برای معرفی عبارتهای ریاضی و مقادیر از سیستم باینری(1,0) استفاده می‌شود. كامپیوتر دیجیتال فقط عملیات جمع را می‌داند. سایر عملیات مانند ضرب و تقسیم و توان ابتدا به عملیات جمع تبدیل و سپس محاسبه میشوند. اما سرعت محاسبات آنقدر زیاد است كه ما فكر می‌كنیم كامپیوترهای دیجیتال متخصص انجام عملیات پیچیده ریاضی هستند.

ساختمان كلی كامپیوتر


فصل چهارم



ساختمان كلی كامپیوتر
هر كامپیوتر ازچهار بخش اصلی ساخته می‌شود:
1- واحد پردازش مركزی (CPU)
2- واحد حافظه.   
3- واحد ورودی( (INPUT UNIT
4-  واحد خروجی( (OUTPUT UNIT

ریزپردازنده (Microprocessor)
ریز پردازنده یا میكروپروسسور چیزی نیست جز CPU(واحد پردازش مركزی) و گذرگاه و درگاههای ارتباطی آن. این بخش مانند قلب و مغز كامپیوتر عمل كرده و شامل سه قسمت اصلی است:
1- واحد حساب و منطق (ALU)
2- حافظه ثبات یا به طور خلاصه حافظه كه به دو شكل وجود دارد:
الف- حافظه اصلی یا ذخیره با دسترسی آنی (IAS).
ب- حافظه كمكی یا جانبی.
3- واحد كنترل (CU).

واحد پردازش مركزی (CPU)
CPU مغز یك كامپیوتر شخصی است  كه نرم افزارها را اجرا و كنترل می‌كند. سرعت CPU اغلب مهمترین وجه تمایز هر كامپیوتر شخصی است. امروزه سرعت رایج CPU بین 800 تا یك هزار مگاهرتز (MHZ) است. یعنی CPU امروزی توانایی انجام 800 میلیون تا یك بیلیون عملیات در هر ثانیه را دارد. وظایف اصلی CPU عبارتند از:
1- ذخیره و نگهداری داده ها و دستورات (برنامه‌ها).
2- كنترل ترتیب اجرای عملیات.
3- صدور دستورات به سایر قسمتهای سیستم كامپیوتر.
4- حمل داده‌های پردازش شده و ارسال آن به واحد خروجی.
بدیهی است كه CPU برای انجام وظایف و ارتباط با سایر اجزاء در سیستم كامپیوتر به گذرگاههایی(BUS) نیاز دارد كه نقش آنها را در بعداً آموزش می‌دهم. همچنین CPU برای تبادل اطلاعات با واحدهای ورودی و خروجی به مكانهایی به نام درگاه (PORT) نیاز دارد.
CPU از سه قسمت با نام واحد حساب و منطق،‌ واحد كنترل و حافظه ثبات تشكیل شده است. در این قسمت وظایف و ویژگیهای واحد ALU را آموزش می‌دهم. این واحد عملیات لازم بر روی داده‌های موجود در حافظه اصلی (IAS) را انجام داده و داده‌های پردازش شده را مجدداً به حافظه اصلی برمی‌گرداند. ALU دو نوع عملیات انجام می‌دهد:
1- عملیات محاسباتی مانند جمع و تفریق و ضرب و تقسیم.
2- عملیات منطقی و مقایسه بر اساس توابع AND و OR منطقی.
ALU از تعدادی انباشتگر و رجیستر تشكیل شده است. ALU داده‌ها را تحت نظارت واحد كنترل از حافظه اصلی گرفته و آنها را در انباشتگر ALUبارگذاری می‌كند. مثلاً اگر قرار است دو عدد A و B را جمع كنیم،‌واحد كنترل ابتدا عدد A را بر اساس آدرس آن در حافظه یافته و به واحد ALU تحویل می‌دهد. عمل جمع بین A و B در ALU انجام شده و حاصل عملیات در انباشتگر نگهداری می‌شود تا عملیات بعدی اجرا شود. و یا حاصل عملیات با هدایت واحد كنترل به حافضه اصلی منتقل می‌شود.
واحد كنترل CU وظیفه كنترل و هدایت كلیه عملیات كامپیوتر را انجا ممی‌دهد. دریافت داده ها و برنامه‌ها و هدایت نتایج عملیات از وظایف اصلی واحد كنترل است.

واحد حافظه
حافظه كامپیوتر محل ضبط و نگهداری اطلاعات است. داده‌های ورودی به همراه دستورالعمل‌ها در حافظه كامپیوتر ضبط می‌شوند و سپس به واحد محاسبه و منطق می‌روند و در آنجا عملیات خواسته شده روی داده‌ها انجام می‌گیرد. كوچكترین عنصر حافظه(بیت) می‌باشد. مجموع هشت بیت [1] كه معرف یك كاراكتر است را بایت [2] می‌نامند. ساختمان بیت در طول تكامل كامپیوتر تغییر یافته است. ظرفیت حافظه با كیلوبایت(KB) برابر با 210 یا 1024 بایت یا مگابایت(MB) برابر با 1024 بایت یا گیگابایت(GB) برابر با 1024 (حدوداً یك میلیارد بایت) بیان می‌شود. به دلیل حجم وسیع حافظه برای دسترسی سریع به آنها، هریك از بایتهای حافظه یك آدرس دارند. آدرس بایتها از صفر شروع شده و تا آخرین حد ظرفیت حافظه ادامه می‌یابند. دسترسی به بایتها بر مبنای همین آدرسها صورت می‌پذیرد. آدرس بایتهای حافظه همواره ثابت است ولی محتوای آنها بسته به داده‌هایی كه در آنها ذخیره می‌شوند تغییر می‌كند.

انواع حافظه‌های اصلی
1- حافظه فقط خواندنی (ROM)
حافظه‌های فقط خواندنی به حافظه‌هایی اطلاق می‌شود كه اطلاعات آنها برای یك بار با دستگاه مخصوص پرشده و از آن پس، این اطلاعات به سادگی پاك نمی‌شود.این حافظه‌ها برای نگهداری دستورات اساسی و كلیدی كامپیوتر كه فرمان‌های مهمی جهت هدایت سخت‌افزار سیستم صادر می‌كنند، ضروری است. از ویژگی‌های مهم این نو ع حافظه این است كه با قطع برق اطلاعات آن پاك نمی شود.

2- حافظه موقتی (RAM)
حافظه موقتی یا اصلی كه به Read/Write Memory نیز معروف می‌باشند، همان بخش اصلی حافظه كامپیوتر است. معمولاًبرنامه‌ها قبل از اجرا و داده‌ها قبل از پردازش در حافظه بارگذاری می‌شوند و پس از پردازش، نتایج حاصله نیز دراین حافظه‌ها ثبت می‌گردد و سپس به حافظه‌های جانبی منتقل می‌شوند. با قطع جریان برق، اطلاعات درون آنها پاك می‌شود. در این نوع حافظه سرعت دسترسی به اطلاعات زیاد است و این عامل، یعنی سرعت دسترسی، یكی از معیارهای اساسی انتخاب آنهاست. اطلاعاتی كه معمولاً درون حافظهRAM قرار می‌گیرند عبارتند از:
- هسته مركزی سیستم عامل كه تمامی اعمال سیستم عامل و دستگاه‌های جانبی را كنترل می‌كند؛
- برنامه‌های لایه‌های بالاتر سیستم عامل؛
- داده‌هایی كه روی صفحه نمایش ظاهر می‌شوند و اطلاعات ساعت كه دائماً تغییر می‌كند؛
- برنامه‌های كاربردی در مواقعی كه برای اجرا فراخوانی می‌شوند؛
- همه یا بخشی از داده‌ها كه توسط برنامه‌های كاربردی استفاده می‌شوند؛

3- حافظه جانبی(Auxiliary)
معمولاً مقدار اطلاعات و برنامه‌هایی كه در یك سیستم كامپیوتری موجودند به قدری زیاد است كه تمام پرونده‌های اطلاعاتی و برنامه‌ای در حافظه اصلی كامپیوتر نمی گنجد. از طرفی، تمام این اطلاعات و برنامه‌ها نیز در آن واحد مورد نیاز نیستند. مثلاً لزومی ندارد كه اطلاعات پروندة پزشكی بیماری كه سالی دوبار به بیمارستان مراجعه می‌كند همیشه در حافضه اصلی كامپیوتر نگهداری شده و بیهوده فضای آن را اشغال كند. زیرا این پرونده فقط هر شش ماه یك بار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌های عمده حافظه‌های جانبی
این حافظه‌ها غیرفرار بوده و به منبع دائمی الكتریسیته نیاز ندارد و در اثر جابجایی نیز پاك نمی شوند؛
حافظه‌های جانبی نسبت به حافظه‌های اصلی ارزان‌تر هستند.
قابلیت جابجایی، نقل و انتقال و كپی برداری از اطلاعات به وسیله حافظه‌های خارجی نیز از خصوصیاتی است كه در رشد كامپیوتر مؤثر است.

انواع حافظه‌های جانبی
1- نوار مغناطیسی
ذخیره اطلاعات روی نوارهای مغناطیسی بسیار شبیه ذخیره آن بر روی نوار ضبط صوت است با این تفاوت كه در این جا اطلاعات كد شده، دو دو یی است ولی كاستهای صوتی به شكل پیوسته می‌باشد. ظرفیت یك نوار به وسیله واحد بایت در اینچ سنجیده می‌شود. استفاده از نوار در كامپیوترهای بزرگ بسیار معمول است. از بارزترین مشخصات یك نوار آنست كه اطلاعات روی آن به صورت ترتیبی [3] ضبط می‌شوند. به همین دلیل زمان دستیابی [4] به اطلاعات در نوار زیاد است.
2- دیسك سخت
این دیسك دارای ظرفیت بسیار زیادی برای پذیرش اطلاعات می‌باشد. كوچكترین هارددیسك، 170 مگابایت ظرفیت داشت و اكنون حجم هارددیسك‌ها تا 60 و حتی 80 و 120 گیگابایت افزایش یافته است. این دیسك در درون System unit قرار دارد و ما به عنوان كاربر [5] كامپیوتر كاری با جسم آن نداریم. هنگامیكه دیسك گردان مربوط به این دیسك در حال كار باشد چراغ مخصوص آن روشن می‌شود، این دیسك گردان به وسیله سیستم عامل Dos، با علامت(C) گزارش می‌شود كه می‌توان درایوهای:D و :E و غیره را نیز از آن منشعب كرد.

3- دیسك نرم
كه نام دیگر آن DISKETTE به معنی دیسك كوچك می‌باشد. با این دیسكها می‌توان اطلاعات موجود در یك دیسك سخت را به دیسك سخت دیگر منتقل نمود. نسبت هارددیسك به دیسكت مانند نسبت حوض است به سطل و به همین جهت است كه به دیسك سخت، دیسك ثابت [6] نیز اطلاق می‌شود.
دیسكتهای 5/3 اینچ
این دیسكتها دارای جسم محكم و سخت می‌باشند و قسمت‌های آسیب‌پذیر دیسك به طور اتوماتیك از گزند برخورد با محیط اطراف محفوظ می‌باشد. دو تصویر زیر شكل پشت و روی این دیسكت را نمایش می‌دهد.

4-دیسك نوری
شما ممكن است نام CD-Rom را شنیده باشید. این عبارت مخفف كلمات Compact Disk Read-only-Memory است. این درایوها از نوع درایو نوری هستند كه ابتدا فقط می‌شد از اطلاعات موجود در آنها استفاده نمود و به همین جهت به آنها Read-only-memory (حافظه فقط خواندنی) گفته می‌شود. این گونه درایوها دارای ظرفیت بسیار زیادی برای ذخیره اطلاعات است. برای نمونه ظرفیت نسبی یك CD-Rom حداقل 650 مگابایت است.
با پیشرفت تكنولوژی سخت افزاری، ریزكامپیوترها به سرعت توانایی‌های خود را گسترش داده و هر روز به كامپیوتهای بزرگ نزدیك می‌شوند. سرعت عملیاتیCPU، حجم حافظه اصلی، كوچك شدن حجم سخت افزار و ... باعث شد كه اكثراً كارهایی كه قبلاً فقط به وسیله كامپیترهای بزرگ قابل انجام بودند، بر روی PC پیاده شوند. اما در زمینه حافظه‌های جانبی با وجود پیشرفت سریع تكنولوژی، دیسكهای مغناطیسی (از نظر كمّی) نیازهای روز را برطرف نمی‌كند. ظهور تكنولوژی حافظه‌های نوری یا دیسكهای لیزری باعث شد كه چگالی اطلاعات بر روی دیسك به شدت افزایش یافته و لذا حجم‌های بسیاربالا به راحتی قابل دسترسی باشد. این دیسكهای لیزری با استفاده از تكنیك انعكاس نور قادر به خواندن اطلاعات می‌باشند. در مواردی كه انعكاس نور قوی باشد مقدار، 1 و مواردی كه انعكاس ضعیف باشد مقدار، 0 می‌باشد. برتری دیسكهای نوری نسبت به دیسك سخت، قیمت پایین تر، حجم كمتر و آسیب پذیری كمتر آن است. امروزه تكنولوژی برتر دیسكهای نوری. قابلیات ذخیره سازی را تا 650 مگابایت گسترش داده است. لذا می‌توان انواع سیستم‌های صوتی و تصویری را بر روی دیسك نوری ارائه كرد. از انواع دیسكهای نوری می‌توان به دیسك نوری برنامه ای، دیسك نوری صوتی و دیسك نوری تصویری اشاره كرد.

واحد ورودی (INPUT UNIT)
واحد ورودی وظیف دریافت اطلاعات از كاربر و انتقال آن به داخل كامپوتر را بر عهده دارد. در هر سیستم كامپیوتری یك واحد ورودی وجود دارد. این واحد از یك طرف با كاربر در ارتباط است و اطلاعات را از وی دریافت می‌كند. این واحد از سوی دیگر ارتباط یكطرفه‌ای با كامپیوتر دارد تا اطلاعات را به داخل كامپیوتر منتقل كند. واحد ورودی اطلاعات را به شكل قابل فهم توسط انسان از طرف كار بر دریافت كرده و آنها را به شكل قابل فهم برای كامپیوتر به سخت افزار تحویل می‌دهد. وسایل ورودی بسیار متنوع هستند. اما همه آنها وظیفه وارد نمودن انواع اطلاعات به داخل كامپیوتر را انجام می‌دهند. برخی از وسایل ورودی رایج عبارتند از:
1- ماوس
3- صفحه كلید
4- اسكنرها
5- قلم نوری

واحد خروجی (OUTPUT UNIT)
اطلاعات مورد نیاز كامپیوتر از طریق ورودی و یا حافظه تأمین می‌شود. پردازشها توسط ریز پردازنده انجام می‌گیرد. حاصل اجرای عملیات یا در حافظه كامپیوتر ذخیره می‌شود و یا به شكل قابل فهم برای انسان خارج شود. واحد خروجی در سیستم كامپیوتر وظیفه گرفتن حاصل عملیات پردازشی و تبدیل آن به یكی از شكلهای قابل فهم برای انسان را بر عهده دارد.
وسایل خروجی كامپیوتر بسیار متنوع هستند. برخی از وسایل خروجی رایج را معرفی می‌كنم:
1- مانیتور
2- چاپگرها
3- پلاتر
4- بلندگو

مانیتور
مانیتور یا صفحه نمایشگر، از متداول‌ترین اجزای خروجی ر كامپیوتر است. به این معنی كه به طور طبیعی كلیه اطلاعات خارج شده از واحد پردازنده مركزی توسط این دستگاه نمایش داده می‌شود.
رایج‌ترین نوع مانیتور كه در سیستم‌های كامپیوتری از آن استفاده می‌شود به مانیتورهایCRT  [7] معروف می‌باشند. لامپ تصویر این مانیتورها از یك جدار فسفری تشكیل شده است كه در اثر پرتاب الكترون به ‌آن روشن می‌شود.
در تصویر، می‌توان دقت [8] نمایش یك مانیتور را تعریف كرد. صفحه مانیتور از تعدادی Pixel تشكیل شده است. دقت نمایش به تعداد این خانه‌ها در یك اینچ بستگی دارد و یا اساساً به تعداد Pixelهای افقی و عمودی آن وابسته است اصطلاحاً به مانیتورهایی كه‌اندازه هر پیكسل آنها 28/0 میلیمتر می‌باشد، مانیتورهای SVGA [9] می‌گویند. چنانچه‌اندازه هر Pixel از آن بزرگتر تا 39/0 میلیمتر باشد آن را VGA می‌گویند.
تكنیك دیگری كه برای ساختن مانیتور وجود دارد استفاده از نوعی مایع خاص است كه این مایع در مقابل تنشهای الكترونی از خود واكنش نشان می‌دهد. به این نوع مانیتورLCD  [10] می‌گویند. این نوع مانیتور معمولاً در ساخت كامپیوترهای Note Books استفاده می‌شود. مانیتورهای دیگری وجود دارند كه به مانیتور گاز پلاسما معروف می‌باشند. در این نوع مانیتورها معمولاً از گاز نئون استفاده می‌شود. نوع دیگری از مانیتورها وجود دارد كه به مانیتور پروژكتوری معروف است. این مانیتورها از یك صفحه خارجی برای نمایش اطلاعات و یا تصاویر استفاده می‌نمایند.
حداقل سرعت مجاز پویش بیش از 60بار در ثانیه است تا تصویر قابل مشاهده باشد. سرعتی كمتر از این، لرزش و یا سوسو زدن تصویر را به همراه خواهد داشت.نمایشگرها در حالت [11] متن و گرافیك كار می‌كنند. روشی كه میزان روشنی هر نقطه
آخرین مطالب