الحاسوب

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى الملاحة اذهب للبحث

Man replacing one vacuum tube out of hundreds in early computer
Computer room with multiple computer cabinets and operating panel
Smartphone with rainbow-like display held in a hand
Black desktop computer with monitor on top and keyboard in front
Purple video game console with attached controller
Rows of large, dark computer cabinets in warehouse-like room
أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الحوسبة من عصور مختلفة - في اتجاه عقارب الساعة من أعلى اليسار:
كمبيوتر ذو أنبوب مفرغ مبكر ( ENIAC ) كمبيوتر
مركزي ( نظام IBM 360 )
كمبيوتر مكتبي (IBM ThinkCentre S50 مع شاشة) كمبيوتر
عملاق (IBM Summit )
وحدة تحكم ألعاب الفيديو (Nintendo GameCube )
هاتف ذكي ( مياه LYF 2)

A الكمبيوتر هو آلة التي يمكن برمجتها لتنفيذ تسلسل من الحسابية أو المنطقية تلقائيا. يمكن لأجهزة الكمبيوتر الحديثة إجراء مجموعات عامة من العمليات المعروفة باسم البرامج . تمكن هذه البرامج أجهزة الكمبيوتر من أداء مجموعة واسعة من المهام. A نظام الكمبيوتر هو "الكامل" الكمبيوتر التي تتضمن الأجهزة ، نظام التشغيل (الرئيسي البرامج )، و هامشية المعدات اللازمة والمستخدمة في عملية "الكاملة". قد يشير هذا المصطلح أيضًا إلى مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المرتبطة وتعمل معًا ، مثل شبكة الكمبيوترأو كتلة الكمبيوتر .

وهناك مجموعة واسعة من الصناعية و المنتجات الاستهلاكية استخدام أجهزة الكمبيوتر كما نظم التحكم . بسيطة الأجهزة لأغراض خاصة مثل أفران الميكروويف و أجهزة التحكم عن بعد يتم تضمين، وكذلك الأجهزة مصنع مثل الروبوتات الصناعية و التصميم بمساعدة الكمبيوتر ، وكذلك أجهزة للأغراض العامة مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية و الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية . تعمل أجهزة الكمبيوتر على تشغيل الإنترنت ، والذي يربط مئات الملايين من أجهزة الكمبيوتر والمستخدمين الآخرين.

كان من المفترض أن تُستخدم أجهزة الكمبيوتر القديمة في العمليات الحسابية فقط. ساعدت الأدوات اليدوية البسيطة مثل العداد الناس في إجراء الحسابات منذ العصور القديمة. في وقت مبكر من الثورة الصناعية ، تم بناء بعض الأجهزة الميكانيكية لأتمتة المهام الشاقة الطويلة ، مثل الأنماط التوجيهية للأنوال . قامت الآلات الكهربائية الأكثر تطوراً بحسابات تناظرية متخصصة في أوائل القرن العشرين. تم تطوير أول آلات الحساب الإلكترونية الرقمية خلال الحرب العالمية الثانية . أول أشباه الموصلات والترانزستورات والمتبعة في أواخر 1940s من قبل السليكون المستندة MOSFET(الترانزستور MOS) و متجانسة الدوائر المتكاملة تقنيات شرائح (IC) في أواخر 1950s، مما أدى إلى المعالجات الدقيقة و ثورة الحواسيب الصغيرة في 1970s. تزايدت سرعة أجهزة الكمبيوتر وقوتها وتعدد استخداماتها بشكل كبير منذ ذلك الحين ، مع تزايد أعداد الترانزستور بوتيرة سريعة (كما تنبأ قانون مور ) ، مما أدى إلى الثورة الرقمية خلال أواخر القرن العشرين إلى أوائل القرن الحادي والعشرين.

تقليديا ، يتكون الكمبيوتر الحديث من عنصر معالجة واحد على الأقل ، وعادة ما يكون وحدة معالجة مركزية (CPU) في شكل معالج دقيق ، إلى جانب نوع من ذاكرة الكمبيوتر ، وعادة ما تكون رقائق ذاكرة أشباه الموصلات . ينفذ عنصر المعالجة العمليات الحسابية والمنطقية ، ويمكن لوحدة التسلسل والتحكم تغيير ترتيب العمليات استجابة للمعلومات المخزنة . تشمل الأجهزة الطرفية أجهزة الإدخال (لوحات المفاتيح ، والفأرة ، وعصا التحكم ، وما إلى ذلك) ، وأجهزة الإخراج (شاشات المراقبة ، والطابعات ، وما إلى ذلك) ، وأجهزة الإدخال / الإخراج التي تؤدي كلا الوظيفتين (على سبيل المثال ، حقبة 2000s.شاشة تعمل باللمس ). تسمح الأجهزة الطرفية باسترجاع المعلومات من مصدر خارجي وتمكن من حفظ واسترجاع نتيجة العمليات.

علم أصول الكلمات

A human computer.
كمبيوتر بشري ، مع ميكروسكوب وآلة حاسبة ، 1952

وفقًا لقاموس أوكسفورد الإنجليزي ، كان أول استخدام معروف للكمبيوتر في عام 1613 كتاب بعنوان The Yong Mans Gleanings للكاتب الإنجليزي ريتشارد برايثويت : "لقد قرأت [ كذا ] أصدق كمبيوتر في العصر ، وأفضل عالم حسابي على الإطلاق [ كذا] تنفس ، واختصر أيامك إلى عدد قصير ". يشير هذا الاستخدام للمصطلح إلى جهاز كمبيوتر بشري ، أي شخص أجرى عمليات حسابية أو عمليات حسابية. استمرت الكلمة بنفس المعنى حتى منتصف القرن العشرين. خلال الجزء الأخير من هذه الفترة ، تم توظيف النساء في كثير من الأحيان كأجهزة كمبيوتر لأنه كان من الممكن أن يحصلن على أجر أقل من نظرائهن من الرجال. [1]بحلول عام 1943 ، كانت معظم أجهزة الكمبيوتر البشرية من النساء. [2]

يقدم قاموس علم أصل الكلمة على الإنترنت أول استخدام معتمد للكمبيوتر في أربعينيات القرن السادس عشر ، مما يعني "الشخص الذي يحسب" ؛ هذا هو "اسم وكيل من حساب (v.)". و أصل الكلمة قاموس أون لاين تنص على أن استخدام هذا المصطلح ليعني " " حساب الجهاز '(من أي نوع) هو من 1897. " و أصل الكلمة قاموس على الإنترنت يشير إلى أن "الاستخدام الحديث" للمصطلح، على أنها تعني "الكمبيوتر الإلكترونية الرقمية القابلة للبرمجة" التمور من "1945 تحت هذا الاسم؛ [في] [نظرية المعنى] من عام 1937، كما آلة تورنج ". [3]

تاريخ

ما قبل القرن العشرين

و العظام Ishango ، وهو أداة العظام التي يعود تاريخها إلى عصور ما قبل التاريخ أفريقيا .

وقد استخدمت أجهزة لمساعدة حساب لآلاف السنين، ومعظمها باستخدام واحد الى واحد المراسلات مع الأصابع . ربما كان أقرب جهاز للعد شكلاً من أشكال أداة العد . تضمنت وسائل حفظ السجلات اللاحقة في جميع أنحاء الهلال الخصيب حصيات (كرات طينية ، ومخاريط ، وما إلى ذلك) والتي تمثل عددًا من العناصر ، وربما الماشية أو الحبوب ، المختومة في حاويات طينية مجوفة غير مكشوفة. [4] [5] استخدام قضبان العد هو أحد الأمثلة.

الصينية suanpan (算盘). العدد الموضح على هذا العداد هو 6،302،715،408.

و المعداد كان يستخدم في البداية للمهام الحسابية. و المعداد الروماني وضعت من الأجهزة المستخدمة في بابل في وقت مبكر من عام 2400 قبل الميلاد. منذ ذلك الحين ، تم اختراع العديد من الأشكال الأخرى من لوحات أو طاولات الحساب. في دار العد الأوروبية في العصور الوسطى ، كان يتم وضع قطعة قماش مربعة على طاولة ، ويتم تحريك علامات حولها وفقًا لقواعد معينة ، كمساعدة في حساب المبالغ المالية. [6]

و أنتيكيثيرا ، التي يعود تاريخها إلى اليونان القديمة حوالي 150-100 قبل الميلاد، هي الأولى الحوسبة التناظرية الجهاز.

و أنتيكيثيرا يعتقد أنه أقرب الميكانيكية الكمبيوتر التناظرية ، وفقا ل ديريك ج. دى سولا بريس . [7] تم تصميمه لحساب المواقع الفلكية. وقد تم اكتشافه في عام 1901 في حطام Antikythera قبالة جزيرة يونانية من Antikythera ، بين Kythera و كريت ، ويعود تاريخه إلى ج.  100 ق . لن تظهر الأجهزة ذات مستوى التعقيد الذي يمكن مقارنته مع آلية Antikythera إلا بعد مرور ألف عام.

تم إنشاء العديد من الأدوات الميكانيكية للحساب والقياس للاستخدام الفلكي والملاحي. كانت الكرة الأرضية عبارة عن مخطط نجمي اخترعه أبو ريحان البيروني في أوائل القرن الحادي عشر. [8] و الإسطرلاب اخترع في العالم الهيليني في إما 1 أو قرون 2ND قبل الميلاد، وغالبا ما تنسب إلى هيبارخوس . كان الإسطرلاب ، الذي كان مزيجًا من الكرة الأرضية والديوبترا ، جهاز كمبيوتر تناظريًا قادرًا على حل عدة أنواع مختلفة من المشكلات في علم الفلك الكروي . إسطرلاب يحتوي على تقويم ميكانيكي للكمبيوتر [9] [10]و العتاد -wheels اخترع من قبل أبي بكر من أصفهان ، فارس في 1235. [11] أبو ريحان البيروني اخترع أول الميكانيكية موجهة lunisolar التقويم الإسطرلاب، [12] في وقت مبكر ذات الأجنحة الثابتة السلكية معالجة المعرفة آلة [13] مع العتاد القطار وعجلات التروس ، [14] ج.  1000 م .

تم تطوير هذا القطاع ، وهو أداة حسابية تُستخدم لحل المشكلات بالتناسب ، وعلم المثلثات ، والضرب والقسمة ، وللوظائف المختلفة ، مثل المربعات والجذور التكعيبية ، في أواخر القرن السادس عشر ووجد تطبيقًا في المدفعية والمسح والملاحة.

و ممساح كان أداة يدوية لحساب مساحة شخصية مغلقة عن طريق تتبع أكثر من ذلك مع الربط الميكانيكي.

و حكم الشرائح .

و حكم الشريحة أخترعت في حوالي 1620-1630 قبل الإنجليز رجال الدين ويليام أوتريد ، بعد وقت قصير من نشر مفهوم اللوغاريتم . إنه كمبيوتر تمثيلي يتم تشغيله يدويًا للقيام بالضرب والقسمة. مع تقدم تطوير قاعدة الشرائح ، قدمت المقاييس المضافة التبادلات والمربعات والجذور التربيعية والمكعبات والجذور التكعيبية ، بالإضافة إلى الوظائف المتعالية مثل اللوغاريتمات والأسية وعلم المثلثات الدائرية والزائدية ووظائف أخرى . لا يزال يتم استخدام قواعد الشرائح ذات المقاييس الخاصة للأداء السريع للحسابات الروتينية ، مثل E6B قاعدة الشريحة الدائرية المستخدمة في حسابات الوقت والمسافة على الطائرات الخفيفة.

في سبعينيات القرن الثامن عشر ، صنع بيير جاكيه دروز ، صانع ساعات سويسري ، دمية ميكانيكية ( أوتوماتيكية ) يمكنها الكتابة ممسكة بقلم الريشة. من خلال تبديل رقم وترتيب عجلاتها الداخلية ، يمكن إنتاج أحرف مختلفة ، وبالتالي رسائل مختلفة. في الواقع ، يمكن أن يكون "مبرمجًا" ميكانيكيًا لقراءة التعليمات. جنبا إلى جنب مع اثنين من الآلات المعقدة الأخرى ، الدمية موجودة في Musée d'Art et d'Histoire في نوشاتيل ، سويسرا ، ولا تزال تعمل. [15]

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

يستخدم المحلل التفاضلي ، وهو كمبيوتر تمثيلي ميكانيكي مصمم لحل المعادلات التفاضلية عن طريق التكامل ، آليات العجلة والقرص لتنفيذ التكامل. في عام 1876 ، ناقش السير ويليام طومسون إمكانية إنشاء مثل هذه الآلات الحاسبة ، لكنه تعرض للإعاقة بسبب عزم الدوران الناتج المحدود لمدمجي الكرة والقرص . [16] في محلل التفاضل ، قاد ناتج مكامل واحد مدخلات المكامل التالي ، أو إخراج الرسم البياني. و مكبر للصوت عزم الدوران والتقدم التي سمحت هذه الآلات في العمل. ابتداءً من العشرينيات من القرن الماضي ، طور فانيفار بوش وآخرون محللات ميكانيكية تفاضلية.

أول كمبيوتر

جزء من محرك فرق باباج .

تشارلز باباج ، مهندس ميكانيكي إنجليزي وعالم متعدد اللغات ، ابتكر مفهوم الكمبيوتر القابل للبرمجة. يعتبر " أبو الكمبيوتر " ، [17] وضع تصورًا وابتكر أول كمبيوتر ميكانيكي في أوائل القرن التاسع عشر. بعد العمل على محرك الاختلاف الثوري ، المصمم للمساعدة في الحسابات الملاحية ، أدرك في عام 1833 أن التصميم العام ، المحرك التحليلي ، كان ممكنًا. كان من المقرر توفير مدخلات البرامج والبيانات إلى الجهاز عبر بطاقات مثقوبة ، وهي طريقة تستخدم في ذلك الوقت لتوجيه النول الميكانيكي مثل نول Jacquard. بالنسبة للإخراج ، سيكون للجهاز طابعة ورسام منحنى وجرس. ستكون الآلة أيضًا قادرة على تثقيب الأرقام على البطاقات لتتم قراءتها لاحقًا. أدرج محرك و حدة المنطق الحسابية ، التحكم في التدفق في شكل التفرع المشروط و الحلقات ، ومتكاملة الذاكرة ، مما يجعلها أول تصميم للكمبيوتر للأغراض العامة التي يمكن وصفها من حيث الحديثة، تورينج كاملة . [18] [19]

كانت الآلة تسبق وقتها بحوالي قرن. كان لابد من صنع جميع أجزاء الجهاز يدويًا - كانت هذه مشكلة كبيرة لجهاز يحتوي على آلاف الأجزاء. في النهاية ، تم حل المشروع بقرار من الحكومة البريطانية بوقف التمويل. يمكن أن يُعزى فشل باباج في إكمال المحرك التحليلي بشكل رئيسي 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 في المحرك التحليلي ( الطاحونة ) في عام 1888. وقدم عرضًا ناجحًا لاستخدامها في جداول الحوسبة في عام 1906.

أجهزة الكمبيوتر التناظرية

تصميم آلة التنبؤ بالمد والجزر الثالث للسير ويليام طومسون ، 1879-1881

خلال النصف الأول من القرن العشرين ، تمت تلبية العديد من احتياجات الحوسبة العلمية من خلال أجهزة الكمبيوتر التناظرية المتطورة بشكل متزايد ، والتي استخدمت نموذجًا ميكانيكيًا أو كهربائيًا مباشرًا للمشكلة كأساس للحساب . ومع ذلك ، لم تكن هذه قابلة للبرمجة وكانت تفتقر عمومًا إلى تنوع ودقة أجهزة الكمبيوتر الرقمية الحديثة. [20] كان أول كمبيوتر تناظري حديث عبارة عن آلة للتنبؤ بالمد والجزر ، اخترعها السير ويليام طومسون (الذي أصبح فيما بعد اللورد كلفن) في عام 1872. محلل التفاضل ، وهو كمبيوتر تمثيلي ميكانيكي مصمم لحل المعادلات التفاضلية عن طريق التكامل باستخدام عجلة و- آليات القرص ، تم تصورها في عام 1876 بواسطةجيمس طومسون ، الأخ الأكبر للسير ويليام طومسون الأكثر شهرة. [16]

وصل فن الحوسبة التناظرية الميكانيكية إلى ذروته مع محلل التفاضل ، الذي بناه HL Hazen و Vannevar Bush في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ابتداءً من عام 1927. تم بناء هذا على الدمج الميكانيكي لجيمس طومسون ومضخمات عزم الدوران التي اخترعها HW Nieman. تم بناء عشرات من هذه الأجهزة قبل أن يصبح تقادمها واضحًا. بحلول الخمسينيات من القرن الماضي ، كان نجاح أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الرقمية قد وضع نهاية لمعظم آلات الحوسبة التناظرية ، ولكن ظلت أجهزة الكمبيوتر التناظرية مستخدمة خلال الخمسينيات من القرن الماضي في بعض التطبيقات المتخصصة مثل التعليم ( قاعدة الشرائح ) والطائرات ( أنظمة التحكم ).

حواسيب رقمية

كهروميكانيكية

بحلول عام 1938 ، طورت البحرية الأمريكية جهاز كمبيوتر تناظري كهروميكانيكي صغير بما يكفي لاستخدامه على متن غواصة . كان هذا هو كمبيوتر بيانات Torpedo ، الذي استخدم علم المثلثات لحل مشكلة إطلاق طوربيد على هدف متحرك. خلال الحرب العالمية الثانية ، تم تطوير أجهزة مماثلة في بلدان أخرى أيضًا.

نسخة طبق الأصل من Zuse 's Z3 ، أول كمبيوتر رقمي (كهروميكانيكي) أوتوماتيكي بالكامل.

كانت أجهزة الكمبيوتر الرقمية المبكرة كهروميكانيكية . دفعت المفاتيح الكهربائية المرحلات الميكانيكية لإجراء الحساب. كانت هذه الأجهزة ذات سرعة تشغيل منخفضة وتم استبدالها في النهاية بأجهزة كمبيوتر كهربائية أسرع بكثير ، تستخدم في الأصل أنابيب مفرغة . كان Z2 ، الذي أنشأه المهندس الألماني Konrad Zuse في عام 1939 ، أحد أقدم الأمثلة على كمبيوتر الترحيل الكهروميكانيكي. [21]

في عام 1941 ، اتبع Zuse أجهزته السابقة مع Z3 ، وهو أول كمبيوتر رقمي يعمل آليًا بالكامل وقابل للبرمجة الكهروميكانيكية في العالم . [22] [23] تم بناء Z3 مع 2000 مرحل ، مطبقًا طول كلمة 22  بت الذي يعمل بتردد ساعة يبلغ حوالي 5-10  هرتز . [24] تم توفير رمز البرنامج على فيلم مثقوب بينما يمكن تخزين البيانات في 64 كلمة من الذاكرة أو توفيرها من لوحة المفاتيح. لقد كان مشابهًا تمامًا للآلات الحديثة في بعض النواحي ، حيث كان رائدًا في العديد من التطورات مثل أرقام الفاصلة العائمة. بدلاً من النظام العشري الذي يصعب تنفيذه (المستخدم في التصميم السابق لتشارلز باباج ) ، فإن استخدام النظام الثنائي يعني أن آلات Zuse كانت أسهل في البناء وربما أكثر موثوقية ، بالنظر إلى التقنيات المتاحة في ذلك الوقت. [25] لم يكن Z3 في حد ذاته كمبيوترًا عالميًا ولكن يمكن توسيعه ليكون Turing كاملًا . [26] [27]

الأنابيب المفرغة والدوائر الإلكترونية الرقمية

سرعان ما حلت عناصر الدائرة الإلكترونية البحتة محل نظيراتها الميكانيكية والكهروميكانيكية ، في نفس الوقت الذي حل فيه الحساب الرقمي محل التناظرية. بدأ المهندس تومي فلاورز ، الذي كان يعمل في محطة أبحاث مكتب البريد في لندن في الثلاثينيات من القرن الماضي ، في استكشاف الاستخدام المحتمل للإلكترونيات في مقسم الهاتف . دخلت المعدات التجريبية التي بناها في عام 1934 حيز التشغيل بعد خمس سنوات ، حيث حولت جزءًا من شبكة التبادل الهاتفي إلى نظام معالجة بيانات إلكتروني ، باستخدام آلاف الأنابيب المفرغة . [20] في الولايات المتحدة ، جون فنسنت أتاناسوف وقام كليفورد إي بيري من جامعة ولاية أيوا بتطوير واختبار حاسوب أتاناسوف-بيري (ABC) في عام 1942 ، [28] أول "كمبيوتر رقمي إلكتروني تلقائي". [29] كان هذا التصميم أيضًا إلكترونيًا بالكامل واستخدم حوالي 300 أنبوب مفرغ ، مع مكثفات مثبتة في أسطوانة دوارة ميكانيكيًا للذاكرة. [30]

Two women are seen by the Colossus computer.
تم استخدام Colossus ، أول جهاز حوسبة رقمية إلكترونية قابلة للبرمجة ، لكسر الشفرات الألمانية خلال الحرب العالمية الثانية. يظهر هنا قيد الاستخدام في Bletchley Park في عام 1943.

خلال الحرب العالمية الثانية ، حقق مفكرو الشفرات البريطانيون في بلتشلي بارك عددًا من النجاحات في كسر الاتصالات العسكرية الألمانية المشفرة. تعرضت آلة التشفير الألمانية ، Enigma ، للهجوم أولاً بمساعدة القنابل الكهروميكانيكية التي غالباً ما كانت تديرها النساء. [31] [32] لكسر آلة Lorenz SZ 40/42 الألمانية الأكثر تعقيدًا ، المستخدمة في اتصالات الجيش عالية المستوى ، كلف ماكس نيومان وزملاؤه فلاورز ببناء العملاق . [30] أمضى أحد عشر شهرًا من أوائل فبراير 1943 في تصميم وبناء أول تمثال عملاق. [33]بعد اختبار وظيفي في ديسمبر 1943 ، تم شحن Colossus إلى Bletchley Park ، حيث تم تسليمها في 18 يناير 1944 [34] وهاجمت رسالتها الأولى في 5 فبراير. [30]

كان Colossus أول كمبيوتر رقمي إلكتروني قابل للبرمجة في العالم . [20] استخدم عددًا كبيرًا من الصمامات (الأنابيب المفرغة). كان يحتوي على إدخال على شريط ورقي وكان قادرًا على تكوينه لأداء مجموعة متنوعة من العمليات المنطقية المنطقية على بياناته ، لكنه لم يكن Turing كاملًا . تم بناء تسعة Mk II Colossi (تم تحويل Mk I إلى Mk II مما صنع عشر آلات في المجموع). احتوى Colossus Mark I على 1500 صمام حراري (أنابيب) ، لكن Mark II مع 2400 صمام ، كان أسرع بخمس مرات وأبسط في التشغيل من Mark I ، مما يسرع بشكل كبير من عملية فك التشفير. [35] [36]

كان ENIAC أول جهاز إلكتروني كامل من Turing ، وقام بحسابات مسار المقذوفات لجيش الولايات المتحدة .

كان ENIAC [37] (التكامل الرقمي الرقمي والكمبيوتر) أول كمبيوتر إلكتروني قابل للبرمجة تم إنشاؤه في الولايات المتحدة على الرغم من أن ENIAC كان مشابهًا لـ Colossus ، إلا أنه كان أسرع بكثير وأكثر مرونة وكان تورينج كاملاً . مثل Colossus ، تم تعريف "برنامج" على ENIAC من خلال حالات كابلات ومفاتيح التصحيح الخاصة به ، وهو بعيد كل البعد عن الأجهزة الإلكترونية للبرامج المخزنة التي جاءت لاحقًا. بمجرد كتابة البرنامج ، كان لا بد من ضبطه ميكانيكيًا في الجهاز مع إعادة الضبط اليدوي للمقابس والمفاتيح. كان المبرمجون في ENIAC ست نساء ، غالبًا ما يعرفن مجتمعين باسم "فتيات ENIAC". [38] [39]

لقد جمعت بين السرعة العالية للإلكترونيات والقدرة على البرمجة للعديد من المشكلات المعقدة. يمكن أن تضيف أو تطرح 5000 مرة في الثانية ، أسرع ألف مرة من أي آلة أخرى. كما أن لديها وحدات للضرب والقسمة والجذر التربيعي. اقتصرت الذاكرة عالية السرعة على 20 كلمة (حوالي 80 بايت). بنيت تحت إشراف جون ماكلي و J. بريسبر ايكرت في جامعة ولاية بنسلفانيا، والتنمية ENIAC والبناء استمرت من 1943 الى التشغيل الكامل في نهاية عام 1945. وكانت آلة ضخمة وزنها 30 طنا، وذلك باستخدام 200 كيلو واط من الطاقة الكهربائية و تحتوي على أكثر من 18000 أنبوب مفرغ و 1500 مرحلات ومئات الآلاف من المقاومات والمكثفات والمحاثات. [40]

أجهزة الكمبيوتر الحديثة

مفهوم الحاسب الحديث

تم اقتراح مبدأ الكمبيوتر الحديث من قبل آلان تورينج في بحثه الأساسي عام 1936 ، [41] حول الأرقام المحوسبة . اقترح تورينج جهازًا بسيطًا أسماه "آلة الحوسبة الشاملة" والتي تُعرف الآن باسم آلة تورينج العامة . لقد أثبت أن مثل هذه الآلة قادرة على حساب أي شيء يمكن حسابه عن طريق 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. اعترف فون نيومان بأن المفهوم المركزي للكمبيوتر الحديث كان بسبب هذه الورقة. [42]تعتبر آلات تورينج حتى يومنا هذا موضوعًا مركزيًا للدراسة في نظرية الحساب . باستثناء القيود التي تفرضها مخازن ذاكرتها المحدودة ، يقال إن أجهزة الكمبيوتر الحديثة كاملة Turing ، أي أن لديها قدرة تنفيذ خوارزمية مكافئة لآلة Turing العالمية.

البرامج المخزنة

Three tall racks containing electronic circuit boards
قسم من Manchester Baby ، أول جهاز كمبيوتر إلكتروني مخزّن

آلات الحوسبة المبكرة لديها برامج ثابتة. يتطلب تغيير وظيفتها إعادة الأسلاك وإعادة هيكلة الآلة. [30] مع اقتراح كمبيوتر البرنامج المخزن تغير هذا. يتضمن كمبيوتر البرنامج المخزن عن طريق التصميم مجموعة تعليمات ويمكن أن يخزن في الذاكرة مجموعة من التعليمات ( برنامج ) التي توضح تفاصيل الحساب . تم وضع الأساس النظري لجهاز الكمبيوتر المخزن من قبل آلان تورينج في بحثه عام 1936. في عام 1945 ، انضم تورينج إلى المختبر الفيزيائي الوطنيوبدأ العمل على تطوير حاسوب رقمي إلكتروني ذي برامج مخزنة. كان تقريره الصادر عام 1945 بعنوان "الآلة الحاسبة الإلكترونية المقترحة" هو المواصفات الأولى لمثل هذا الجهاز. كما عمم جون فون نيومان من جامعة بنسلفانيا مسودته الأولى لتقرير عن EDVAC في عام 1945. [20]

كان Manchester Baby أول كمبيوتر برنامج مخزن في العالم . تم بناؤه في جامعة مانشستر في انكلترا من قبل فريدريك ويليامز ، توم كيلبورن و جيوف توتيل ، وركض برنامجها الأول يوم 21 يونيو 1948. [43] وقد صمم هذا البرنامج بمثابة اختبارات لل أنابيب ويليامز ، أول random- الوصول إلى جهاز التخزين الرقمي. [44] على الرغم من أن الكمبيوتر كان يعتبر "صغيرًا وبدائيًا" وفقًا لمعايير عصره ، إلا أنه كان أول آلة تعمل تحتوي على جميع العناصر الأساسية لجهاز كمبيوتر إلكتروني حديث. [45]بمجرد أن أثبت الطفل جدوى تصميمه ، بدأ مشروع في الجامعة لتطويره إلى كمبيوتر أكثر قابلية للاستخدام ، مانشستر مارك 1 . كان جريس هوبر أول شخص طور مترجمًا للغة البرمجة. [2]

سرعان ما أصبح Mark 1 بدوره نموذجًا أوليًا لـ Ferranti Mark 1 ، أول كمبيوتر متعدد الأغراض متوفر تجاريًا في العالم. [46] تم بناؤه بواسطة Ferranti ، وتم تسليمه إلى جامعة مانشستر في فبراير 1951. تم تسليم ما لا يقل عن سبعة من هذه الآلات اللاحقة بين عامي 1953 و 1957 ، أحدها إلى معامل شل في أمستردام . [47] في أكتوبر 1947 ، قرر مديرو شركة المطاعم البريطانية J. Lyons & Company القيام بدور نشط في تعزيز التطوير التجاري لأجهزة الكمبيوتر. تم تشغيل كمبيوتر LEO I في أبريل 1951 [48]وأدارت أول وظيفة كمبيوتر مكتبية روتينية منتظمة في العالم .

الترانزستورات

الترانزستور ثنائي القطب (BJT)

مفهوم الترانزستور مجال التأثير واقترح من قبل يوليوس إدغار ليليينفيلد في عام 1925. جون باردين و والتر Brattain ، بينما كان يعمل تحت وليام شوكلي في مختبرات بيل ، الذي بني أول عمل الترانزستور ، و الترانزستور نقطة الاتصال ، في عام 1947، والذي تبعه بواسطة ترانزستور تقاطع شوكلي ثنائي القطب في عام 1948. [49] [50] من عام 1955 فصاعدًا ، استبدلت الترانزستورات الأنابيب المفرغةفي 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 ، لذا فهي تنتج حرارة أقل. كانت ترانزستورات الوصلات أكثر موثوقية من الأنابيب المفرغة ولديها عمر خدمة أطول وغير محدد. يمكن أن تحتوي أجهزة الكمبيوتر الترانزستور على عشرات الآلاف من الدوائر المنطقية الثنائية في مساحة مضغوطة نسبيًا. ومع ذلك ، كانت ترانزستورات الوصلات المبكرة عبارة عن أجهزة ضخمة نسبيًا يصعب تصنيعها على أساس الإنتاج الضخم ، مما جعلها تقتصر على عدد من التطبيقات المتخصصة. [51]

في جامعة مانشستر ، قام فريق بقيادة توم كيلبورن بتصميم وبناء آلة باستخدام الترانزستورات المطورة حديثًا بدلاً من الصمامات. [52] تم تشغيل أول كمبيوتر ترانزيستور والأول في العالم بحلول عام 1953 ، وتم الانتهاء من الإصدار الثاني هناك في أبريل 1955. ومع ذلك ، فقد استفادت الآلة من الصمامات لتوليد أشكال موجية على مدار الساعة تبلغ 125 كيلوهرتز وفي الدوائر للقراءة والكتابة على ذاكرة الأسطوانة المغناطيسية الخاصة به ، لذلك لم يكن أول كمبيوتر ترانزستور بالكامل. يذهب هذا التمييز إلى Harwell CADET عام 1955 ، [53] الذي بناه قسم الإلكترونيات فيمؤسسة أبحاث الطاقة الذرية في هارويل . [53] [54]

MOSFET (ترانزستور MOS) ، يُظهر البوابة (G) والجسم (B) والمصدر (S) ومحطات التصريف (D). يتم فصل البوابة عن الجسم بطبقة عازلة (وردية).

و معدن أكسيد السليكون حقل التأثير الترانزستور اخترع (MOSFET)، المعروف أيضا باسم الترانزستور MOS، من قبل محمد عطا الله محمد و داوون كانغ في مختبرات بيل في عام 1959. [55] وكان هذا الترانزستور أولا المدمجة حقا والتي قد تكون مصغرة ومنتجة بكميات كبيرة لمجموعة واسعة من الاستخدامات. [51] مع قابلية التوسع العالية ، [56] واستهلاك أقل بكثير للطاقة وكثافة أعلى من ترانزستورات الوصلة ثنائية القطب ، [57] جعلت MOSFET من الممكن بناء دوائر متكاملة عالية الكثافة . [58] [59] بالإضافة إلى معالجة البيانات ، فقد مكنت أيضًا من الاستخدام العملي لترانزستورات MOS مثلعناصر تخزين خلية الذاكرة ، مما أدى إلى تطوير ذاكرة MOS أشباه الموصلات ، والتي حلت محل ذاكرة النواة المغناطيسية السابقة في أجهزة الكمبيوتر. أدت MOSFET إلى ثورة الحواسيب الصغيرة ، [60] وأصبحت القوة الدافعة وراء ثورة الكمبيوتر . [61] [62] الترانزستور MOSFET هو الترانزستور الأكثر استخدامًا في أجهزة الكمبيوتر ، [63] [64] وهو اللبنة الأساسية للإلكترونيات الرقمية . [65]

دوائر متكاملة

جاء التقدم الكبير التالي في قوة الحوسبة مع ظهور الدائرة المتكاملة (IC). ولدت فكرة الدائرة المتكاملة الأولى من نوعها لعمل الرادار العلماء في مؤسسة رويال رادار من وزارة الدفاع ، جيفري دامر WA . قدم دومر أول وصف عام لدائرة متكاملة في ندوة حول التقدم في المكونات الإلكترونية عالية الجودة في واشنطن العاصمة في 7 مايو 1952. [66]

اخترعت المرحلية العمل لأول مرة من قبل جاك كيلبي في شركة Texas Instruments و روبرت نويس في فيرتشايلد اشباه الموصلات . [67] سجل كيلبي أفكاره الأولية المتعلقة بالدائرة المتكاملة في يوليو 1958 ، حيث أظهر بنجاح أول مثال متكامل عامل في 12 سبتمبر 1958. [68] في طلب براءة الاختراع الخاص به في 6 فبراير 1959 ، وصف كيلبي جهازه الجديد بأنه "جسد من مادة أشباه الموصلات ... حيث يتم دمج جميع مكونات الدائرة الإلكترونية بالكامل ". [69] [70] ومع ذلك ، كان اختراع كيلبي عبارة عن دائرة متكاملة هجينة ( دائرة متكاملة مختلطة) ، بدلاً من دائرة متكاملة متجانسة(IC) رقاقة. [71] كان لدى Kilby's IC وصلات سلكية خارجية ، مما جعل من الصعب إنتاجها بكميات كبيرة. [72]

توصل نويس أيضًا إلى فكرته الخاصة عن دائرة متكاملة بعد نصف عام من كيلبي. [73] كان اختراع Noyce أول شريحة IC متجانسة حقيقية. [74] [72] حلت رقاقاته العديد من المشكلات العملية التي لم يحلها كيلبي. أنتجت في Fairchild Semiconductor ، وهي مصنوعة من السيليكون ، في حين أن رقاقة كيلبي مصنوعة من الجرمانيوم . تم تصنيع IC متجانسة لنويس باستخدام عملية مستوية ، طورها زميله جان هورني في أوائل عام 1959. في المقابل ، استندت العملية المستوية على عمل محمد م. [75] [76] [77]

الدوائر المتكاملة الحديثة هي في الغالب دوائر متكاملة MOS ( أكسيد معدني - أشباه موصلات ) ، مبنية من MOSFETs (ترانزستورات MOS). [78] كان أول MOS IC التجريبي الذي تم تصنيعه عبارة عن شريحة مكونة من 16 ترانزستور صنعها فريد هايمان وستيفن هوفشتاين في RCA في عام 1962. [79] قدمت شركة General Microelectronics لاحقًا أول MOS IC تجاريًا في عام 1964 ، [80] تم تطويره بواسطة روبرت نورمان. [79] بعد تطوير ترانزستور MOS للبوابة ذاتية المحاذاة ( بوابة السيليكون) بواسطة روبرت كيروين ودونالد كلاين وجون ساراس في مختبرات بيل في عام 1967 ، أول بوابة السيليكون MOS IC معself-aligned gates was developed by Federico Faggin at Fairchild Semiconductor in 1968.[81] The MOSFET has since become the most critical device component in modern ICs.[82]

أدى تطوير الدائرة المتكاملة MOS إلى اختراع المعالج الدقيق ، [83] [84] وأعلن انفجارًا في الاستخدام التجاري والشخصي لأجهزة الكمبيوتر. في حين أن موضوع الجهاز الذي كان أول معالج دقيق مثير للجدل ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى عدم وجود اتفاق على التعريف الدقيق لمصطلح "المعالج الدقيق" ، فلا جدال إلى حد كبير أن أول معالج دقيق أحادي الشريحة كان Intel 4004 ، [85] تصميم وتتحقق عن طريق فيدريكو فاجين مع نظيره السيليكون بوابة التكنولوجيا MOS IC، [83] جنبا إلى جنب مع تيد هوف ، ماساتوشي شيما و ستانلي مازور في إنتل .[86] [87] في أوائل السبعينيات ، مكنت تقنية MOS IC من دمج أكثر من 10000 ترانزستور على شريحة واحدة. [59]

النظام على رقاقة (SoCs) هي أجهزة الكمبيوتر كاملة على رقاقة (أو رقاقة) حجم لعملة واحدة. [88] قد يكون لديهم ذاكرة وصول عشوائي وذاكرة فلاش مدمجة وقد لا يكونون كذلك . إذا لم يتم دمج ذاكرة الوصول العشوائي ، فعادة ما يتم وضعها مباشرة فوق (المعروفة باسم الحزمة على العبوة ) أو أسفلها (على الجانب الآخر من لوحة الدائرة) the SoC, and the flash memory is usually placed right next to the SoC, this all done to improve data transfer speeds, as the data signals don't have to travel long distances. Since ENIAC in 1945, computers have advanced enormously, with modern SoCs (Such as the Snapdragon 865) being the size of a coin while also being hundreds of thousands of times more powerful than ENIAC, integrating billions of transistors, and consuming only a few watts of power.

Mobile computers

كانت أجهزة الكمبيوتر المحمولة الأولى ثقيلة وتعمل بالطاقة الكهربائية. كان 50lb IBM 5100 مثالًا مبكرًا. كانت الأجهزة المحمولة اللاحقة مثل Osborne 1 و Compaq Portable أخف وزنًا إلى حد كبير ولكنها لا تزال بحاجة إلى التوصيل. أزالت أجهزة الكمبيوتر المحمولة الأولى ، مثل Grid Compass ، هذا المطلب من خلال دمج البطاريات - ومع استمرار تصغير موارد الحوسبة والتقدم في الأجهزة المحمولة عمر البطارية ، نمت شعبية أجهزة الكمبيوتر المحمولة في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. [89] سمحت نفس التطورات للمصنعين بدمج موارد الحوسبة في الهواتف المحمولة الخلوية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

هذه الهواتف الذكية و أقراص تشغيل على مجموعة متنوعة من أنظمة التشغيل وأصبحت مؤخرا جهاز الحوسبة المهيمن في السوق. [90] يتم تشغيلها بواسطة نظام على شريحة (SoCs) ، وهي أجهزة كمبيوتر كاملة على شريحة صغيرة بحجم العملة المعدنية. [88]

أنواع

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

حسب العمارة

حسب الحجم وعامل الشكل والغرض

المعدات

فيديو يوضح المكونات القياسية لجهاز كمبيوتر "Slimline"

يغطي مصطلح الأجهزة جميع أجزاء الكمبيوتر التي تعتبر كائنات مادية ملموسة. الدوائر وشرائح الكمبيوتر وبطاقات الرسوم وبطاقات الصوت والذاكرة (RAM) واللوحة الأم وشاشات العرض ومصادر الطاقة والكابلات ولوحات المفاتيح والطابعات وأجهزة الإدخال "الفئران" كلها أجهزة.

تاريخ أجهزة الحوسبة

First generation (mechanical/electromechanical) Calculators Pascal's calculator, Arithmometer, Difference engine, Quevedo's analytical machines
Programmable devices Jacquard loom, Analytical engine, IBM ASCC/Harvard Mark I, Harvard Mark II, IBM SSEC, Z1, Z2, Z3
Second generation (vacuum tubes) Calculators Atanasoff–Berry Computer, IBM 604, UNIVAC 60, UNIVAC 120
Programmable devices Colossus, ENIAC, Manchester Baby, EDSAC, Manchester Mark 1, Ferranti Pegasus, Ferranti Mercury, CSIRAC, EDVAC, UNIVAC I, IBM 701, IBM 702, IBM 650, Z22
Third generation (discrete transistors and SSI, MSI, LSI integrated circuits) Mainframes IBM 7090, IBM 7080, IBM System/360, BUNCH
Minicomputer HP 2116A و IBM System / 32 و IBM System / 36 و LINC و PDP-8 و PDP-11
كمبيوتر سطح المكتب HP 9100
الجيل الرابع ( الدوائر المتكاملة VLSI ) كمبيوتر صغير VAX ، IBM AS / 400
حاسوب دقيق 4 بت إنتل 4004 ، إنتل 4040
حاسوب دقيق 8 بت Intel 8008 ، Intel 8080 ، Motorola 6800 ، Motorola 6809 ، MOS Technology 6502 ، Zilog Z80
16-بت الحواسيب الصغيرة Intel 8088 ، Zilog Z8000 ، WDC 65816/65802
32-bit microcomputer Intel 80386, Pentium, Motorola 68000, ARM
64-bit microcomputer[91] Alpha, MIPS, PA-RISC, PowerPC, SPARC, x86-64, ARMv8-A
Embedded computer Intel 8048, Intel 8051
Personal computer Desktop computer, Home computer, Laptop computer, Personal digital assistant (PDA), Portable computer, Tablet PC, Wearable computer
Theoretical/experimental Quantum computer, Chemical computer, DNA computing, Optical computer, Spintronics-based computer, Wetware/Organic computer

Other hardware topics

Peripheral device (input/output) Input Mouse, keyboard, joystick, image scanner, webcam, graphics tablet, microphone
Output Monitor, printer, loudspeaker
Both Floppy disk drive, hard disk drive, optical disc drive, teleprinter
Computer buses Short range RS-232 ، SCSI ، PCI ، USB
بعيدة المدى ( شبكات الكمبيوتر ) إيثرنت ، ATM ، FDDI

A general-purpose computer has four main components: the arithmetic logic unit (ALU), the control unit, the memory, and the input and output devices (collectively termed I/O). These parts are interconnected by buses, often made of groups of wires. Inside each of these parts are thousands to trillions of small electrical circuits which can be turned off or on by means of an electronic switch. Each circuit represents a bit (binary digit) of information so that when the circuit is on it represents a "1", and when off it represents a "0" (in positive logic representation). The circuits are arranged in logic gates so that one or more of the circuits may control the state of one or more of the other circuits.

Input devices

When unprocessed data is sent to the computer with the help of input devices, the data is processed and sent to output devices. The input devices may be hand-operated or automated. The act of processing is mainly regulated by the CPU. Some examples of input devices are:

Output devices

The means through which computer gives output are known as output devices. Some examples of output devices are:

Control unit

رسم تخطيطي يوضح كيف سيتم فك تشفير تعليمات معمارية معينة MIPS بواسطة نظام التحكم

تقوم وحدة التحكم (تسمى غالبًا نظام التحكم أو وحدة التحكم المركزية) بإدارة مكونات الكمبيوتر المختلفة ؛ يقرأ ويفسر (يفك تشفير) تعليمات البرنامج ، ويحولها إلى إشارات تحكم تنشط أجزاء أخرى من الكمبيوتر. [92] قد تغير أنظمة التحكم في أجهزة الكمبيوتر المتقدمة ترتيب تنفيذ بعض التعليمات لتحسين الأداء.

يعد عداد البرنامج أحد المكونات الرئيسية المشتركة لجميع وحدات المعالجة المركزية (CPU) ، وهي خلية ذاكرة خاصة ( سجل ) تتعقب الموقع في الذاكرة الذي سيتم قراءة التعليمات التالية منه. [93]

The control system's function is as follows— this is a simplified description, and some of these steps may be performed concurrently or in a different order depending on the type of CPU:

  1. Read the code for the next instruction from the cell indicated by the program counter.
  2. Decode the numerical code for the instruction into a set of commands or signals for each of the other systems.
  3. Increment the program counter so it points to the next instruction.
  4. Read whatever data the instruction requires from cells in memory (or perhaps from an input device). The location of this required data is typically stored within the instruction code.
  5. Provide the necessary data to an ALU or register.
  6. If the instruction requires an ALU or specialized hardware to complete, instruct the hardware to perform the requested operation.
  7. اكتب النتيجة من ALU مرة أخرى إلى موقع الذاكرة أو إلى السجل أو ربما جهاز الإخراج.
  8. عد إلى الخطوة (1).

نظرًا لأن عداد البرنامج (من الناحية النظرية) مجرد مجموعة أخرى من خلايا الذاكرة ، فيمكن تغييره عن طريق الحسابات التي تتم في ALU. ستؤدي إضافة 100 إلى عداد البرنامج إلى قراءة التعليمات التالية من مكان يقع في 100 موقع آخر أسفل البرنامج. غالبًا ما تُعرف التعليمات التي تعدل عداد البرنامج باسم "القفزات" وتسمح بحلقات (التعليمات التي يكررها الكمبيوتر) وغالبًا ما يتم تنفيذ التعليمات الشرطية (كلا المثالين على تدفق التحكم ).

The sequence of operations that the control unit goes through to process an instruction is in itself like a short computer program, and indeed, in some more complex CPU designs, there is another yet smaller computer called a microsequencer, which runs a microcode program that causes all of these events to happen.

Central processing unit (CPU)

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

وحدة المنطق الحسابي (ALU)

وحدة ALU قادرة على تنفيذ فئتين من العمليات: الحساب والمنطق. [94] قد تقتصر مجموعة العمليات الحسابية التي تدعمها وحدة ALU معينة على الجمع والطرح ، أو قد تتضمن وظائف الضرب والقسمة وعلم المثلثات مثل الجيب وجيب التمام وما إلى ذلك والجذور التربيعية . يمكن للبعض أن يعمل فقط على الأعداد الصحيحة ( الأعداد الصحيحة ) بينما يستخدم البعض الآخر النقطة العائمة لتمثيل الأعداد الحقيقية, albeit with limited precision. However, any computer that is capable of performing just the simplest operations can be programmed to break down the more complex operations into simple steps that it can perform. Therefore, any computer can be programmed to perform any arithmetic operation—although it will take more time to do so if its ALU does not directly support the operation. An ALU may also compare numbers and return boolean truth values (true or false) depending on whether one is equal to, greater than or less than the other ("is 64 greater than 65?"). Logic operations involve Boolean logic: AND, OR, XOR, and NOT. These can be useful for creating complicated conditional statements and processing boolean logic.

Superscalar computers may contain multiple ALUs, allowing them to process several instructions simultaneously.[95] Graphics processors and computers with SIMD and MIMD features often contain ALUs that can perform arithmetic on vectors and matrices.

Memory

Magnetic-core memory (using magnetic cores) was the computer memory of choice in the 1960s, until it was replaced by semiconductor memory (using MOS memory cells).

A computer's memory can be viewed as a list of cells into which numbers can be placed or read. Each cell has a numbered "address" and can store a single number. The computer can be instructed to "put the number 123 into the cell numbered 1357" or to "add the number that is in cell 1357 to the number that is in cell 2468 and put the answer into cell 1595." The information stored in memory may represent practically anything. Letters, numbers, even computer instructions can be placed into memory with equal ease. Since the CPU does not differentiate between different types of information, it is the software's responsibility to give significance to what the memory sees as nothing but a series of numbers.

In almost all modern computers, each memory cell is set up to store binary numbers in groups of eight bits (called a byte). Each byte is able to represent 256 different numbers (28 = 256); either from 0 to 255 or −128 to +127. To store larger numbers, several consecutive bytes may be used (typically, two, four or eight). When negative numbers are required, they are usually stored in two's complement notation. Other arrangements are possible, but are usually not seen outside of specialized applications or historical contexts. A computer can store any kind of information in memory if it can be represented numerically. Modern computers have billions or even trillions of bytes of memory.

تحتوي وحدة المعالجة المركزية على مجموعة خاصة من خلايا الذاكرة تسمى السجلات التي يمكن قراءتها وكتابتها بسرعة أكبر بكثير من منطقة الذاكرة الرئيسية. يوجد عادةً ما بين مائتين ومائة سجل حسب نوع وحدة المعالجة المركزية. تُستخدم السجلات لعناصر البيانات الأكثر احتياجًا لتجنب الاضطرار إلى الوصول إلى الذاكرة الرئيسية في كل مرة تكون فيها البيانات مطلوبة. نظرًا لأن البيانات يتم العمل عليها باستمرار ، فإن تقليل الحاجة إلى الوصول إلى الذاكرة الرئيسية (والتي غالبًا ما تكون بطيئة مقارنةً بوحدة ALU ووحدات التحكم) يزيد بشكل كبير من سرعة الكمبيوتر.

تأتي ذاكرة الكمبيوتر الرئيسية في نوعين رئيسيين:

يمكن قراءة ذاكرة الوصول العشوائي وكتابتها في أي وقت تطلبه وحدة المعالجة المركزية ، ولكن ذاكرة القراءة فقط محملة مسبقًا ببيانات وبرامج لا تتغير أبدًا ، وبالتالي لا يمكن لوحدة المعالجة المركزية القراءة منها إلا. تُستخدم ذاكرة القراءة فقط (ROM) عادةً لتخزين إرشادات بدء التشغيل الأولية للكمبيوتر. بشكل عام ، يتم مسح محتويات ذاكرة الوصول العشوائي عند إيقاف تشغيل الطاقة عن الكمبيوتر ، ولكن ROM يحتفظ ببياناته إلى أجل غير مسمى. في جهاز الكمبيوتر ، يحتوي ROM 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 غالبًا لا تحتوي على محركات أقراص ، يمكن تخزين جميع البرامج المطلوبة في ذاكرة القراءة فقط. غالبًا ما يطلق على البرامج المخزنة في ذاكرة القراءة فقط اسم البرامج الثابتة، لأنه من الناحية النظرية يشبه الأجهزة أكثر من البرامج. تعمل ذاكرة الفلاش على تعتيم التمييز بين ذاكرة القراءة فقط (ROM) وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، حيث تحتفظ ببياناتها عند إيقاف تشغيلها ولكنها أيضًا قابلة لإعادة الكتابة. عادةً ما يكون أبطأ بكثير من ذاكرة الوصول العشوائي (ROM) وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) التقليدية ، لذلك يقتصر استخدامه على التطبيقات التي لا تكون فيها السرعة العالية ضرورية. [96]

في أجهزة الكمبيوتر الأكثر تعقيدًا ، قد يكون هناك ذاكرة تخزين مؤقت واحدة أو أكثر من ذاكرة الوصول العشوائي ، والتي تكون أبطأ من المسجلات ولكنها أسرع من الذاكرة الرئيسية. بشكل عام ، تم تصميم أجهزة الكمبيوتر المزودة بهذا النوع من ذاكرة التخزين المؤقت لنقل البيانات المطلوبة بشكل متكرر إلى ذاكرة التخزين المؤقت تلقائيًا ، غالبًا دون الحاجة إلى أي تدخل من جانب المبرمج.

الإدخال / الإخراج (I / O)

Hard disk drives are common storage devices used with computers.

I / O هي الوسيلة التي يقوم الكمبيوتر من خلالها بتبادل المعلومات مع العالم الخارجي. [97] تسمى الأجهزة التي توفر الإدخال أو الإخراج للكمبيوتر الأجهزة الطرفية . [98] على جهاز كمبيوتر شخصي نموذجي، تتضمن الأجهزة الطرفية أجهزة الإدخال مثل لوحة المفاتيح و الماوس ، وأجهزة الإخراج مثل الشاشة و الطابعة . محركات الأقراص الصلبة ، الأقراص المرنة محركات الأقراص و محركات الأقراص الضوئية بمثابة كل من أجهزة الإدخال والإخراج. شبكات الكمبيوتر هي شكل آخر من أشكال الإدخال / الإخراج. غالبًا ما تكون أجهزة الإدخال / الإخراج عبارة عن أجهزة كمبيوتر معقدة بحد ذاتها ، مع وحدة المعالجة المركزية والذاكرة الخاصة بها. أgraphics processing unit might contain fifty or more tiny computers that perform the calculations necessary to display 3D graphics.[citation needed] Modern desktop computers contain many smaller computers that assist the main CPU in performing I/O. A 2016-era flat screen display contains its own computer circuitry.

Multitasking

While a computer may be viewed as running one gigantic program stored in its main memory, in some systems it is necessary to give the appearance of running several programs simultaneously. This is achieved by multitasking i.e. having the computer switch rapidly between running each program in turn.[99] One means by which this is done is with a special signal called an interrupt, which can periodically cause the computer to stop executing instructions where it was and do something else instead. By remembering where it was executing prior to the interrupt, the computer can return to that task later. If several programs are running "at the same time". then the interrupt generator might be causing several hundred interrupts per second, causing a program switch each time. Since modern computers typically execute instructions several orders of magnitude faster than human perception, it may appear that many programs are running at the same time even though only one is ever executing in any given instant. This method of multitasking is sometimes termed "time-sharing" since each program is allocated a "slice" of time in turn.[100]

قبل عصر أجهزة الكمبيوتر الرخيصة ، كان الاستخدام الرئيسي لتعدد المهام هو السماح للعديد من الأشخاص بمشاركة نفس الكمبيوتر. على ما يبدو ، قد يتسبب تعدد المهام في تشغيل الكمبيوتر الذي ينتقل بين عدة برامج بشكل أبطأ ، بما يتناسب بشكل مباشر مع عدد البرامج التي يتم تشغيلها ، ولكن معظم البرامج تقضي الكثير من وقتها في انتظار أجهزة الإدخال / الإخراج البطيئة لإكمال مهامها. إذا كان هناك برنامج ينتظر أن ينقر المستخدم على الماوس أو يضغط على مفتاح على لوحة المفاتيح ، فلن يستغرق "شريحة زمنية" حتى يقع الحدث الذي ينتظره. هذا يحرر الوقت للبرامج الأخرى للتنفيذ بحيث يمكن تشغيل العديد من البرامج في وقت واحد دون فقدان السرعة بشكل غير مقبول.

المعالجة المتعددة

صمم Cray العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة التي تستخدم المعالجة المتعددة بكثافة.

تم تصميم بعض أجهزة الكمبيوتر لتوزيع أعمالهم عبر العديد من وحدات المعالجة المركزية في تكوين متعدد المعالجة، وهي تقنية كانوا يعملون في الأجهزة فقط كبيرة وقوية مثل أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، الحواسيب المركزية و الخوادم . تتوفر الآن أجهزة الكمبيوتر الشخصية والكمبيوتر المحمول متعددة المعالجات ومتعددة النواة (وحدات المعالجة المركزية المتعددة على دائرة متكاملة واحدة) على نطاق واسع ، ويتم استخدامها بشكل متزايد في الأسواق المنخفضة نتيجة لذلك.

غالبًا ما تحتوي أجهزة الكمبيوتر العملاقة على وجه الخصوص على بنى فريدة للغاية تختلف اختلافًا كبيرًا عن بنية البرامج المخزنة الأساسية وعن أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة. [101] غالبًا ما تتميز بآلاف وحدات المعالجة المركزية والوصلات عالية السرعة المخصصة وأجهزة الحوسبة المتخصصة. تميل مثل هذه التصاميم إلى أن تكون مفيدة فقط للمهام المتخصصة بسبب الحجم الكبير لتنظيم البرنامج المطلوب لاستخدام معظم الموارد المتاحة بنجاح في وقت واحد. عادة ما ترى أجهزة الكمبيوتر العملاقة الاستخدام في المحاكاة واسعة النطاق ، وتقديم الرسومات ، وتطبيقات التشفير ، بالإضافة إلى ما يسمى بالمهام " الموازية المحرجة " الأخرى.

برمجة

يشير البرنامج إلى أجزاء من الكمبيوتر لا تحتوي على نموذج مادي ، مثل البرامج والبيانات والبروتوكولات وما إلى ذلك. البرنامج هو ذلك الجزء من نظام الكمبيوتر الذي يتكون من معلومات مشفرة أو تعليمات كمبيوتر ، على عكس الأجهزة المادية التي منها النظام مبني. تتضمن برامج كمبيوتر برامج الكمبيوتر ، المكتبات وغير القابلة للتنفيذ ذات الصلة البيانات ، مثل الوثائق الفورية أو وسائل الإعلام الرقمية . وغالبا ما تنقسم إلى برامج النظام و تطبيق البرمجياتتتطلب أجهزة وبرامج الكمبيوتر بعضها البعض ولا يمكن استخدام أي منهما بشكل واقعي بمفرده. عندما يتم تخزين البرنامج في جهاز لا يمكن تعديله بسهولة ، مثل BIOS ROM في كمبيوتر متوافق مع IBM PC ، فإنه يطلق عليه أحيانًا "البرامج الثابتة".

نظام التشغيل / برنامج النظام يونكس و بي إس دي UNIX نظام V ، IBM AIX ، HP-UX ، وسولاريس ( صن أو. إس )، IRIX ، قائمة أنظمة التشغيل BSD
لينكس قائمة توزيعات Linux ، مقارنة توزيعات Linux
مايكروسوفت ويندوز Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, Windows ME, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 8.1, Windows 10
DOS 86-DOS (QDOS), IBM PC DOS, MS-DOS, DR-DOS, FreeDOS
Macintosh operating systems Classic Mac OS, macOS (previously OS X and Mac OS X)
Embedded and real-time List of embedded operating systems
Experimental Amoeba, Oberon–AOS, Bluebottle, A2, Plan 9 from Bell Labs
Library Multimedia DirectX, OpenGL, OpenAL, Vulkan (API)
Programming library C standard library, Standard Template Library
Data Protocol TCP/IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP
File format HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG
User interface Graphical user interface (WIMP) Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM, Aqua
Text-based user interface Command-line interface, Text user interface
Application Software Office suite Word processing, Desktop publishing, Presentation program, Database management system, Scheduling & Time management, Spreadsheet, Accounting software
Internet Access Browser, Email client, Web server, Mail transfer agent, Instant messaging
Design and manufacturing Computer-aided design, Computer-aided manufacturing, Plant management, Robotic manufacturing, Supply chain management
Graphics Raster graphics editor, Vector graphics editor, 3D modeler, Animation editor, 3D computer graphics, Video editing, Image processing
Audio Digital audio editor, Audio playback, Mixing, Audio synthesis, Computer music
Software engineering Compiler, Assembler, Interpreter, Debugger, Text editor, Integrated development environment, Software performance analysis, Revision control, Software configuration management
Educational Edutainment, Educational game, Serious game, Flight simulator
Games Strategy, Arcade, Puzzle, Simulation, First-person shooter, Platform, Massively multiplayer, Interactive fiction
Misc الذكاء الاصطناعي ، برامج مكافحة الفيروسات ، الماسح الضوئي للبرامج الضارة ، المثبت / أنظمة إدارة 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 الجدول الزمني للغات البرمجة ، قائمة لغات البرمجة حسب الفئة ، قائمة الأجيال للغات البرمجة ، قائمة لغات البرمجة ، لغات البرمجة غير المعتمدة على اللغة الإنجليزية
لغات التجميع المستخدمة بشكل شائع ARM ، MIPS ، إلى x86
لغات البرمجة عالية المستوى شائعة الاستخدام Ada و BASIC و C و C ++ و C # و COBOL و Fortran و PL / I و REXX و Java و Lisp و Pascal و Object Pascal
لغات البرمجة النصية شائعة الاستخدام سكربت بورن ، جافا سكريبت ، بايثون ، روبي ، بي إتش بي ، بيرل

البرامج

السمة المميزة لأجهزة الكمبيوتر الحديثة التي تميزها عن جميع الأجهزة الأخرى هي أنه يمكن برمجتها . وهذا يعني أنه يمكن إعطاء نوع من التعليمات ( البرنامج ) للكمبيوتر ، وسيقوم بمعالجتها. غالبًا ما تحتوي أجهزة الكمبيوتر الحديثة القائمة على بنية فون نيومان على رمز آلة في شكل لغة برمجة ضرورية . ومن الناحية العملية، فقد يكون برنامج كمبيوتر فقط عدد قليل من تعليمات أو تمتد إلى عدة ملايين من التعليمات، كما تفعل برامج معالجة النصوص و متصفحات الويب على سبيل المثال. يمكن لجهاز كمبيوتر حديث نموذجي تنفيذ مليارات التعليمات في الثانية ( gigaflops) and rarely makes a mistake over many years of operation. Large computer programs consisting of several million instructions may take teams of programmers years to write, and due to the complexity of the task almost certainly contain errors.

Stored program architecture

Replica of the Manchester Baby, the world's first electronic stored-program computer, at the Museum of Science and Industry in Manchester, England

This section applies to most common RAM machine–based computers.

في معظم الحالات ، تكون تعليمات الكمبيوتر بسيطة: إضافة رقم إلى آخر ، ونقل بعض البيانات من موقع إلى آخر ، وإرسال رسالة إلى جهاز خارجي ، وما إلى ذلك. تتم قراءة هذه الإرشادات من ذاكرة الكمبيوتر ويتم تنفيذها بشكل عام (يتم تنفيذها ) بالترتيب الذي أعطي لهم. ومع ذلك ، عادة ما تكون هناك تعليمات متخصصة لإخبار الكمبيوتر بالقفز للأمام أو للخلف إلى مكان آخر في البرنامج والاستمرار في التنفيذ من هناك. هذه تسمى تعليمات "القفز" (أو الفروع ). علاوة على ذلك ، قد يتم إجراء تعليمات القفز بشكل مشروط so that different sequences of instructions may be used depending on the result of some previous calculation or some external event. Many computers directly support subroutines by providing a type of jump that "remembers" the location it jumped from and another instruction to return to the instruction following that jump instruction.

Program execution might be likened to reading a book. While a person will normally read each word and line in sequence, they may at times jump back to an earlier place in the text or skip sections that are not of interest. Similarly, a computer may sometimes go back and repeat the instructions in some section of the program over and over again until some internal condition is met. This is called the flow of control within the program and it is what allows the computer to perform tasks repeatedly without human intervention.

نسبيًا ، يمكن لأي شخص يستخدم آلة حاسبة للجيب إجراء عملية حسابية أساسية مثل إضافة رقمين بضغطة زر قليلة. ولكن لجمع كل الأرقام من 1 إلى 1000 معًا ، فإن ذلك يتطلب آلاف الضغطات على الأزرار ووقتًا طويلاً ، مع يقين شبه مؤكد من ارتكاب خطأ. من ناحية أخرى ، قد تتم برمجة الكمبيوتر للقيام بذلك من خلال بعض الإرشادات البسيطة. المثال التالي مكتوب بلغة التجميع MIPS : 

  ابدأ: 
  addi  $ 8 ،  $ 0 ،  0            # قم بتهيئة المجموع إلى 0 
  addi  $ 9 ،  $ 0 ،  1            # قم بتعيين الرقم الأول لإضافته = 1 
  حلقة: 
  slti  $ 10 ،  $ 9 ،  1000        # تحقق مما إذا كان الرقم أقل من 1000 
  beq  $ 10 ،  $ 0 ،  إنهاء       # إذا كان الرقم الفردي أكبر من n ، فقم بإنهاء 
  إضافة  $ 8 ،  $ 8 ،  $ 9            # مبلغ التحديث 
  addi  $ 9 ،  $ 9 ،  1            # الحصول على الرقم التالي 
  j  الحلقة                   # repeat the summing process
  finish:
  add $2, $8, $0           # put sum in output register

Once told to run this program, the computer will perform the repetitive addition task without further human intervention. It will almost never make a mistake and a modern PC can complete the task in a fraction of a second.

Machine code

In most computers, individual instructions are stored as machine code with each instruction being given a unique number (its operation code or opcodeلفترة قصيرة). سيكون لأمر إضافة رقمين معًا رمز تشغيل واحد ؛ سيكون لأمر ضربهم رمز تشغيل مختلف ، وهكذا. أبسط أجهزة الكمبيوتر قادرة على تنفيذ أي من مجموعة من التعليمات المختلفة ؛ أجهزة الكمبيوتر الأكثر تعقيدًا لديها عدة مئات للاختيار من بينها ، ولكل منها رمز رقمي فريد. نظرًا لأن ذاكرة الكمبيوتر قادرة على تخزين الأرقام ، فيمكنها أيضًا تخزين رموز التعليمات. يؤدي هذا إلى حقيقة مهمة مفادها أن البرامج بأكملها (والتي هي مجرد قوائم بهذه التعليمات) يمكن تمثيلها كقوائم من الأرقام ويمكن التلاعب بها داخل الكمبيوتر بنفس طريقة البيانات الرقمية. إن المفهوم الأساسي لتخزين البرامج في ذاكرة الكمبيوتر جنبًا إلى جنب مع البيانات التي تعمل عليها هو جوهر برنامج von Neumann ، أو البرنامج المخزن [citation needed], architecture. In some cases, a computer might store some or all of its program in memory that is kept separate from the data it operates on. This is called the Harvard architecture after the Harvard Mark I computer. Modern von Neumann computers display some traits of the Harvard architecture in their designs, such as in CPU caches.

في حين أنه من الممكن كتابة برامج الكمبيوتر كقوائم طويلة من الأرقام ( لغة الآلة ) وبينما تم استخدام هذه التقنية مع العديد من أجهزة الكمبيوتر القديمة ، [102] إلا أنها عملية مملة للغاية ومن المحتمل أن تكون عرضة للخطأ ، خاصة بالنسبة للبرامج المعقدة . بدلاً من ذلك ، يمكن إعطاء كل تعليمات أساسية اسمًا قصيرًا يدل على وظيفتها ويسهل تذكرها - ذاكري مثل ADD أو SUB أو MULT أو JUMP. تُعرف فن الإستذكار 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 المُجمِّع.

A 1970s punched card containing one line from a Fortran program. The card reads: "Z(1) = Y + W(1)" and is labeled "PROJ039" for identification purposes.

Programming language

Programming languages provide various ways of specifying programs for computers to run. Unlike natural languages, programming languages are designed to permit no ambiguity and to be concise. They are purely written languages and are often difficult to read aloud. They are generally either translated into machine code by a compiler or an assembler before being run, or translated directly at run time by an interpreter. Sometimes programs are executed by a hybrid method of the two techniques.

Low-level languages

تعد لغات الآلة ولغات التجميع التي تمثلها (يطلق عليها مجتمعة لغات البرمجة منخفضة المستوى ) فريدة بشكل عام بالنسبة للبنية الخاصة لوحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر ( CPU ). على سبيل المثال ، لا تستطيع وحدة المعالجة المركزية لبنية ARM (مثل التي يمكن العثور عليها في هاتف ذكي أو لعبة فيديو محمولة باليد ) فهم لغة الآلة لوحدة المعالجة المركزية x86 التي قد تكون موجودة في جهاز كمبيوتر . [103] تاريخيًا ، تم إنشاء عدد كبير من هياكل وحدات المعالجة المركزية الأخرى وشهدت استخدامًا مكثفًا ، لا سيما بما في ذلك MOS Technology 6502 و 6510 بالإضافة إلى Zilog Z80.

لغات عالية المستوى

على الرغم من أنها أسهل بكثير من لغة الآلة ، إلا أن كتابة البرامج الطويلة بلغة التجميع غالبًا ما تكون صعبة كما أنها عرضة للخطأ. لذلك ، تتم كتابة معظم البرامج العملية بلغات برمجة عالية المستوى أكثر تجريدًا قادرة على التعبير عن احتياجات المبرمج بشكل أكثر ملاءمة (وبالتالي تساعد في تقليل أخطاء المبرمج). عادةً ما يتم "ترجمة" اللغات عالية المستوى إلى لغة الآلة (أو أحيانًا إلى لغة التجميع ثم إلى لغة الآلة) باستخدام برنامج كمبيوتر آخر يسمى مترجم . [104] High level languages are less related to the workings of the target computer than assembly language, and more related to the language and structure of the problem(s) to be solved by the final program. It is therefore often possible to use different compilers to translate the same high level language program into the machine language of many different types of computer. This is part of the means by which software like video games may be made available for different computer architectures such as personal computers and various video game consoles.

Program design

تصميم البرامج للبرامج الصغيرة بسيط نسبيًا ويتضمن تحليل المشكلة ، وجمع المدخلات ، واستخدام تراكيب البرمجة داخل اللغات ، وابتكار أو استخدام الإجراءات والخوارزميات المعمول بها ، وتوفير البيانات لأجهزة الإخراج وحلول المشكلة حسب الاقتضاء. عندما تصبح المشاكل أكبر وأكثر تعقيدًا ، يتم مواجهة ميزات مثل البرامج الفرعية والوحدات النمطية والوثائق الرسمية والنماذج الجديدة مثل البرمجة الموجهة للكائنات. تتطلب البرامج الكبيرة التي تتضمن آلاف الأسطر من التعليمات البرمجية والمزيد منهجيات برمجية رسمية. مهمة تطوير البرمجيات الكبيرة systems presents a significant intellectual challenge. Producing software with an acceptably high reliability within a predictable schedule and budget has historically been difficult; the academic and professional discipline of software engineering concentrates specifically on this challenge.

Bugs

The actual first computer bug, a moth found trapped on a relay of the Harvard Mark II computer

تسمى الأخطاء في برامج الكمبيوتر " الأخطاء ". قد تكون حميدة ولا تؤثر على فائدة البرنامج ، أو لها تأثيرات بسيطة فقط. ولكن في بعض الحالات ، قد تتسبب في " تعليق " البرنامج أو النظام بأكمله ، وتصبح غير مستجيبة لمدخلات مثل نقرات الماوس أو ضغطات المفاتيح ، أو الفشل تمامًا ، أو التعطل . بخلاف ذلك ، قد يتم أحيانًا استغلال الأخطاء الحميدة لتحقيق نوايا خبيثة من قِبل مستخدم عديم الضمير يكتب استغلالاً، رمز مصمم للاستفادة من الخطأ وتعطيل التنفيذ السليم للكمبيوتر. عادة لا تكون الأخطاء هي خطأ الكمبيوتر. نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر تقوم فقط بتنفيذ التعليمات التي يتم تقديمها لها ، فإن الأخطاء تكون دائمًا نتيجة لخطأ مبرمج أو سهو في تصميم البرنامج. [105] الأدميرال جريس هوبر ، عالم الكمبيوتر الأمريكي ومطور أول مترجم ، يُنسب إليه الفضل في استخدامه لأول مرة لمصطلح "الأخطاء" في الحوسبة بعد العثور على فراشة ميتة تقصر التتابع في كمبيوتر Harvard Mark II في سبتمبر 1947. [106]

الشبكات والإنترنت

Visualization of a portion of the routes on the Internet

Computers have been used to coordinate information between multiple locations since the 1950s. The U.S. military's SAGE system was the first large-scale example of such a system, which led to a number of special-purpose commercial systems such as Sabre.[107] In the 1970s, computer engineers at research institutions throughout the United States began to link their computers together using telecommunications technology. The effort was funded by ARPA (now DARPA), and the computer network that resulted was called the ARPANET.[108] The technologies that made the Arpanet possible spread and evolved.

بمرور الوقت ، انتشرت الشبكة إلى ما وراء المؤسسات الأكاديمية والعسكرية وأصبحت تُعرف باسم الإنترنت. تضمن ظهور الشبكات إعادة تعريف طبيعة وحدود الكمبيوتر. تم تعديل أنظمة تشغيل الكمبيوتر وتطبيقاته لتشمل القدرة على تحديد والوصول إلى موارد أجهزة الكمبيوتر الأخرى على الشبكة ، مثل الأجهزة الطرفية والمعلومات المخزنة وما شابه ذلك ، كإمتدادات لموارد جهاز كمبيوتر فردي. في البداية ، كانت هذه المرافق متاحة بشكل أساسي للأشخاص الذين يعملون في بيئات عالية التقنية ، ولكن في التسعينيات ، انتشر انتشار التطبيقات مثل البريد الإلكتروني وشبكة الويب العالمية ، جنبًا إلى جنب مع تطوير تقنيات شبكات رخيصة وسريعة مثل Ethernet و ADSL saw computer networking become almost ubiquitous. In fact, the number of computers that are networked is growing phenomenally. A very large proportion of personal computers regularly connect to the Internet to communicate and receive information. "Wireless" networking, often utilizing mobile phone networks, has meant networking is becoming increasingly ubiquitous even in mobile computing environments.

Unconventional computers

لا يحتاج الكمبيوتر إلى أن يكون إلكترونيًا ، ولا حتى أن يحتوي على معالج ، ولا ذاكرة وصول عشوائي ، ولا حتى قرص صلب . في حين أن الاستخدام الشائع لكلمة "كمبيوتر" مرادف للحاسوب الإلكتروني الشخصي ، فإن التعريف الحديث [109] للكمبيوتر هو حرفيًا: " الجهاز الذي يحسب ، خاصةً الآلة الإلكترونية القابلة للبرمجة [عادةً] التي تؤدي عمليات حسابية عالية السرعة أو العمليات المنطقية أو التي تجمع المعلومات أو تخزنها أو تربطها أو تعالجها بأي طريقة أخرى ". [110] أي جهاز يقوم بمعالجة المعلومات يعتبر جهاز كمبيوتر ، خاصة إذا كانت المعالجة هادفة. [ بحاجة لمصدر ]

مستقبل

هناك بحث نشط لصنع أجهزة الكمبيوتر من العديد من أنواع التكنولوجيا الجديدة الواعدة ، مثل أجهزة الكمبيوتر الضوئية ، وحواسيب الحمض النووي ، وأجهزة الكمبيوتر العصبية ، وأجهزة الكمبيوتر الكمومية . معظم أجهزة الكمبيوتر عالمية ، وقادرة على حساب أي وظيفة قابلة للحساب ، ومحدودة فقط من خلال سعة الذاكرة وسرعة التشغيل. ومع ذلك ، يمكن أن تعطي التصميمات المختلفة لأجهزة الكمبيوتر أداءً مختلفًا جدًا لمشاكل معينة ؛ على سبيل المثال ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية كسر بعض خوارزميات التشفير الحديثة (عن طريق التحليل الكمي ) بسرعة كبيرة.

نماذج معمارية الكمبيوتر

هناك أنواع عديدة من معماريات الكمبيوتر :

من بين كل هذه الآلات المجردة ، يحمل الكمبيوتر الكمومي الأمل الأكبر لإحداث ثورة في الحوسبة. [111] البوابات المنطقية هي فكرة تجريدية شائعة يمكن تطبيقها على معظم النماذج الرقمية أو التناظرية المذكورة أعلاه . القدرة على تخزين وتنفيذ قوائم التعليمات المسماة بالبرامج تجعل أجهزة الكمبيوتر متعددة الاستخدامات للغاية ، وتميزها عن الآلات الحاسبة . في أطروحة الكنيسة-تورنج هو بيان الرياضي لهذا التنوع: أي جهاز كمبيوتر مع القدرة على الحد الأدنى (يجري تورينج كاملة) ، من حيث المبدأ، قادرة على أداء نفس المهام التي أي كمبيوتر آخر يمكن أن تؤدي. لذلك ، فإن أي نوع من أجهزة الكمبيوتر (netbook ، والحاسوب الفائق ، والتشغيل الآلي الخلوي ، وما إلى ذلك) قادرة على أداء نفس المهام الحسابية ، مع توفير الوقت الكافي وسعة التخزين.

الذكاء الاصطناعي

سيحل الكمبيوتر المشكلات بالطريقة التي تمت برمجته بها تمامًا ، بغض النظر عن الكفاءة أو الحلول البديلة أو الاختصارات المحتملة أو الأخطاء المحتملة في الكود. برامج كمبيوتر التعلم والتكيف هي جزء من المجال الناشئ من الذكاء الاصطناعي و تعلم الآلة . تقع المنتجات القائمة على الذكاء الاصطناعي عموما إلى فئتين رئيسيتين: أنظمة الحكم القائمة على و التعرف على نمط الأنظمة. تحاول الأنظمة القائمة على القواعد تمثيل القواعد التي يستخدمها الخبراء البشريون وتميل إلى أن تكون مكلفة في التطوير. تستخدم الأنظمة القائمة على الأنماط بيانات حول مشكلة ما للتوصل إلى استنتاجات. تتضمن أمثلة الأنظمة القائمة على الأنماط التعرف على الصوتوالتعرف على الخطوط والترجمة ومجال التسويق عبر الإنترنت الناشئ.

المهن والمنظمات

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

المهن المتعلقة بالحاسوب
الأجهزة ذات الصلة الهندسة الكهربائية ، الهندسة الإلكترونية ، هندسة الكمبيوتر ، هندسة الاتصالات ، الهندسة البصرية ، هندسة نانوية
البرامج ذات الصلة علوم الحاسوب ، هندسة الكمبيوتر ، النشر المكتبي ، التفاعل بين الإنسان والحاسوب ، تكنولوجيا المعلومات ، نظم المعلومات ، العلوم الحاسوبية ، هندسة البرمجيات ، صناعة لعبة فيديو ، تصميم المواقع

أدت الحاجة إلى أجهزة الكمبيوتر للعمل بشكل جيد معًا والقدرة على تبادل المعلومات إلى ظهور الحاجة إلى العديد من منظمات المعايير والنوادي والجمعيات ذات الطابع الرسمي وغير الرسمي.

المنظمات
مجموعات المعايير ANSI ، IEC ، IEEE ، IETF ، ISO ، W3C
الجمعيات المهنية ACM, AIS, IET, IFIP, BCS
Free/open source software groups Free Software Foundation, Mozilla Foundation, Apache Software Foundation

See also

References

  1. ^ Evans 2018, p. 23.
  2. ^ a b Smith 2013, p. 6.
  3. ^ "computer (n.)". Online Etymology Dictionary.
  4. ^ According to Schmandt-Besserat 1981, these clay containers contained tokens, the total of which were the count of objects being transferred. The containers thus served as something of a bill of lading or an accounts book. In order to avoid breaking open the containers, first, clay impressions of the tokens were placed on the outside of the containers, for the count; the shapes of the impressions were abstracted into stylized marks; finally, the abstract marks were systematically used as numerals; these numerals were finally formalized as numbers. Eventually (Schmandt-Besserat estimates it took 4000 years Archived 30 January 2012 at the Wayback Machine ) the marks on the outside of the containers were all that were needed to convey the count, and the clay containers evolved into clay tablets with marks for the count.
  5. ^ Robson, Eleanor (2008), Mathematics in Ancient Iraq, ISBN 978-0-691-09182-2. p. 5: calculi were in use in Iraq for primitive accounting systems as early as 3200–3000 BCE, with commodity-specific counting representation systems. Balanced accounting was in use by 3000–2350 BCE, and a sexagesimal number system was in use 2350–2000 BCE.
  6. ^ Numbers through the ages. Flegg, Graham. Houndmills, Basingstoke, Hampshire: Macmillan Education. 1989. ISBN 0-333-49130-0. OCLC 24660570.CS1 maint: others (link)
  7. ^ The Antikythera Mechanism Research Project Archived 28 April 2008 at the Wayback Machine, The Antikythera Mechanism Research Project. Retrieved 1 July 2007.
  8. ^ G. Wiet, V. Elisseeff, P. Wolff, J. Naudu (1975). History of Mankind, Vol 3: The Great medieval Civilisations, p. 649. George Allen & Unwin Ltd, UNESCO.
  9. ^ Fuat Sezgin "Catalogue of the Exhibition of the Institute for the History of Arabic-Islamic Science (at the Johann Wolfgang Goethe University", Frankfurt, Germany) Frankfurt Book Fair 2004, pp. 35 & 38.
  10. ^ Charette, François (2006). "Archaeology: High tech from Ancient Greece". Nature. 444 (7119): 551–552. Bibcode:2006Natur.444..551C. doi:10.1038/444551a. PMID 17136077. S2CID 33513516.
  11. ^ Bedini, Silvio A.; Maddison, Francis R. (1966). "Mechanical Universe: The Astrarium of Giovanni de' Dondi". Transactions of the American Philosophical Society. 56 (5): 1–69. doi:10.2307/1006002. JSTOR 1006002.
  12. ^ السعر ، ديريك دي س. (1984). "تاريخ الآلات الحسابية". IEEE Micro . 4 (1): 22-52. دوى : 10.1109 / MM.1984.291305 .
  13. ^ آرين ، تونجر (2001). "التقدم في علوم الكمبيوتر والمعلومات: من العداد إلى وكلاء Holonic" (PDF) . ترك J Elec Engin . 9 (1): 63-70.
  14. ^ دونالد روتليدج هيل (1985). "تقويم البيروني الميكانيكي" ، حوليات العلوم 42 ، ص 139 - 163.
  15. ^ "الكاتب أوتوماتون ، سويسرا" . chonday.com. 11 يوليو 2013.
  16. ^ أ ب راي جيرفان ، "النعمة المكشوفة للآلية: الحوسبة بعد باباج" أرشفة 3 نوفمبر 2012 في آلة Wayback. ، عالم الحوسبة العلمية ، مايو / يونيو 2003
  17. ^ هالسي ، دانيال ستيفن (1970). تشارلز باباج ، والد الكمبيوتر . مطبعة كروويل كولير. رقم ISBN 978-0-02-741370-0.
  18. ^ "باباج" . الاشياء على الانترنت . متحف العلوم. 19 يناير 2007 . تم الاسترجاع 1 أغسطس 2012 .
  19. ^ "دعونا نبني الكمبيوتر الميكانيكي النهائي لباباج" . رأي . عالم جديد. 23 ديسمبر 2010 . تم الاسترجاع 1 أغسطس 2012 .
  20. ^ أ ب ج د التاريخ الحديث للحوسبة . موسوعة ستانفورد للفلسفة. 2017.
  21. ^ زوس ، هورست. "الجزء 4: حاسبات Z1 و Z3 من Konrad Zuse" . حياة وعمل كونراد تسوسه . EPE على الإنترنت. مؤرشفة من الأصلي في 1 يونيو 2008 . تم الاسترجاع 17 يونيو 2008 .
  22. ^ Zuse ، Konrad (2010) [1984] ، الكمبيوتر - حياتي مترجمه بواسطة McKenna، Patricia and Ross، J. Andrew from: Der Computer، mein Lebenswerk (1984) ، Berlin / Heidelberg: Springer-Verlag، ISBN 978-3-642-08151-4
  23. ^ سالز تراوتمان ، بيجي (20 أبريل 1994). "إعادة اكتشاف رائد الكمبيوتر ، بعد 50 عامًا" . نيويورك تايمز .
  24. ^ زوز ، كونراد (1993). دير كمبيوتر. Mein Lebenswerk (في المانيا) (الطبعة الثالثة). برلين: Springer-Verlag. ص. 55. ISBN 978-3-540-56292-4.
  25. ^ "Crash! The Story of IT: Zuse" . مؤرشفة من الأصلي في 18 سبتمبر 2016 . تم الاسترجاع 1 يونيو 2016 .
  26. ^ روجاس ، ر. (1998). "كيفية جعل Zuse's Z3 جهاز كمبيوتر عالمي". حوليات IEEE لتاريخ الحوسبة . 20 (3): 51-54. دوى : 10.1109 / 85.707574 . S2CID 14606587 . 
  27. ^ روجاس ، راؤول. "كيفية جعل Zuse's Z3 جهاز كمبيوتر عالمي" (PDF) .
  28. ^ إشعار 15 يناير 1941 في سجل دي موين ،
  29. ^ آرثر دبليو بيركس (1989). أول كمبيوتر الكتروني . رقم ISBN 0472081047.
  30. ^ a b c d Copeland ، Jack (2006) ، Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers ، Oxford: Oxford University Press ، pp.101–115 ، ISBN 978-0-19-284055-4
  31. ^ ميلر ، جو (10 نوفمبر 2014). "المرأة التي فككت إنجما سيفرز" . بي بي سي نيوز . تم الاسترجاع 14 أكتوبر 2018 .
  32. ^ Bearne, Suzanne (24 July 2018). "Meet the female codebreakers of Bletchley Park". The Guardian. Retrieved 14 October 2018.
  33. ^ "Bletchley's code-cracking Colossus", BBC News, 2 February 2010, retrieved 19 October 2012
  34. ^ "Colossus – The Rebuild Story". The National Museum of Computing. Archived from the original on 18 April 2015. Retrieved 7 January 2014.
  35. ^ راندل ، بريان ؛ فينسوم ، هاري ؛ ميلن ، فرانك أ. (15 مارس 1995) ، "نعي: ألين كومبس" ، المستقل ، استرجاعها 18 أكتوبر 2012
  36. ^ فينسوم ، جيم (8 نوفمبر 2010) ، "نعي هاري فينسوم" ، الحارس ، استرجاعها 17 أكتوبر 2012
  37. ^ John Presper Eckert Jr. and John W. Mauchly ، Electronic Numerical Integrator and Computer ، مكتب براءات الاختراع بالولايات المتحدة ، براءات الاختراع الأمريكية 3،120،606 ، قدم في 26 يونيو 1947 ، وأصدر في 4 فبراير 1964 ، وأبطل في 19 أكتوبر 1973 بعد حكم المحكمة في قضية هانيويل ضد سبيري راند .
  38. ^ ايفانز 2018 ، ص. 39.
  39. ^ ضوء 1999 ، ص. 459.
  40. ^ "أجيال الكمبيوتر" . techiwarehouse.com. مؤرشفة من الأصلي في 2 يوليو 2015 . تم الاسترجاع 7 يناير 2014 .
  41. ^ تورينج ، إيه إم (1937). "على الأرقام المحسوبة ، مع تطبيق على Entscheidungsproblem". وقائع جمعية لندن الرياضية . 2. 42 (1): 230–265. دوى : 10.1112 / plms / s2-42.1.230 .
  42. ^ "فون نيومان ... أكد لي ولآخرين أن المفهوم الأساسي يرجع إلى تورينج - بقدر ما لم يتوقعه باباج ولوفليس وآخرين." رسالة من ستانلي فرانكل إلى بريان رانديل ، 1972 ، مقتبسة في جاك كوبلاند (2004) The Essential Turing ، ص 22.
  43. ^ إنتيكناب ، نيكولاس (صيف 1998) ، "اليوبيل الذهبي للحوسبة" ، القيامة (20) ، ISSN 0958-7403 ، مؤرشفة من الأصلي في 9 يناير 2012 ، استرجاعها 19 أبريل 2008 
  44. ^ "أجهزة الكمبيوتر المبكرة في جامعة مانشستر" ، القيامة ، 1 (4) ، صيف 1992 ، ISSN 0958-7403 ، مؤرشفة من الأصلي في 28 أغسطس 2017 ، استرجاعها 7 يوليو 2010 
  45. ^ أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية المبكرة (1946–51) ، جامعة مانشستر ، مؤرشفة من الأصلي في 5 يناير 2009 ، استرجاعها 16 نوفمبر 2008
  46. ^ Napper ، RBE ، مقدمة إلى مارك 1 ، جامعة مانشستر ، مؤرشفة من الأصلي في 26 أكتوبر 2008 ، استرجاعها 4 نوفمبر 2008
  47. ^ جمعية الحفاظ على الكمبيوتر ، دراستنا التجريبية لتراث الكمبيوتر: تسليم أجهزة كمبيوتر Ferranti Mark I و Mark I Star ، المؤرشفة من الأصلي في 11 ديسمبر 2016 ، استرجاعها 9 يناير 2010
  48. ^ لافينجتون ، سيمون. "تاريخ موجز لأجهزة الكمبيوتر البريطانية: أول 25 سنة (1948-1973)" . جمعية الحاسبات البريطانية . تم الاسترجاع 10 يناير 2010 .
  49. ^ لي ، توماس هـ. (2003). تصميم الدوائر المتكاملة للترددات الراديوية CMOS (PDF) . مطبعة جامعة كامبريدج . رقم ISBN  9781139643771.
  50. ^ بويرز ، روبرت ؛ بالدي ، ليفيو فوردي ، مارسيل فان دي ؛ نوتن ، سيباستيان إي فان (2017). الإلكترونيات النانوية: المواد ، الأجهزة ، التطبيقات ، مجلدان . جون وايلي وأولاده . ص. 14. ISBN 9783527340538.
  51. ^ أ ب موسكويتز ، سانفورد إل (2016). ابتكار المواد المتقدمة: إدارة التكنولوجيا العالمية في القرن الحادي والعشرين . جون وايلي وأولاده . ص 165 - 167. رقم ISBN 9780470508923.
  52. ^ لافينجتون ، سيمون (1998) ، تاريخ حواسيب مانشستر (2 ed.) ، سويندون: جمعية الكمبيوتر البريطانية ، ص 34 - 35
  53. ^ a b Cooke-Yarborough, E. H. (June 1998), "Some early transistor applications in the UK", Engineering Science & Education Journal, 7 (3): 100–106, doi:10.1049/esej:19980301, ISSN 0963-7346, retrieved 7 June 2009 (subscription required)
  54. ^ Cooke-Yarborough, E.H. (1957). Introduction to Transistor Circuits. Edinburgh: Oliver and Boyd. p. 139.
  55. ^ "1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated". The Silicon Engine: A Timeline of Semiconductors in Computers. Computer History Museum. Retrieved 31 August 2019.
  56. ^ 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.
  57. ^ "Transistors Keep Moore's Law Alive". EETimes. 12 December 2018. Retrieved 18 July 2019.
  58. ^ "من اخترع الترانزستور؟" . متحف تاريخ الكمبيوتر . 4 ديسمبر 2013 . تم الاسترجاع 20 يوليو 2019 .
  59. ^ أ ب هيتينجر ، وليم سي. (1973). "تكنولوجيا أشباه الموصلات وأكسيد المعادن". Scientific American . 229 (2): 48-59. بيب كود : 1973SciAm.229b..48H . دوى : 10.1038 / scientificamerican0873-48 . ISSN 0036-8733 . JSTOR 24923169 .  
  60. ^ Malmstadt, Howard V.; Enke, Christie G.; Crouch, Stanley R. (1994). Making the Right Connections: Microcomputers and Electronic Instrumentation. American Chemical Society. p. 389. ISBN 9780841228610. The relative simplicity and low power requirements of MOSFETs have fostered today's microcomputer revolution.
  61. ^ Fossum, Jerry G.; Trivedi, Vishal P. (2013). Fundamentals of Ultra-Thin-Body MOSFETs and FinFETs. Cambridge University Press. p. vii. ISBN 9781107434493.
  62. ^ "ملاحظات المدير Iancu في المؤتمر الدولي للملكية الفكرية 2019" . مكتب الولايات المتحدة للبراءات والعلامات التجارية . 10 يونيو 2019 مؤرشفة من الأصلي في 17 ديسمبر 2019 . تم الاسترجاع 20 يوليو 2019 .
  63. ^ "Dawon Kahng" . قاعة مشاهير المخترعين الوطنية . تم الاسترجاع 27 يونيو 2019 .
  64. ^ "مارتن أتالا في قاعة مشاهير المخترعين ، 2009" . تم الاسترجاع 21 يونيو 2013 .
  65. ^ "انتصار الترانزستور MOS" . يوتيوب . متحف تاريخ الكمبيوتر . 6 أغسطس 2010. مؤرشفة من الأصلي في 18 أغسطس 2021 . تم الاسترجاع 21 يوليو 2019 .
  66. ^ "The Hapless Tale of Geoffrey Dummer" أرشفة 11 مايو 2013 في آلة Wayback. ، (nd) ، (HTML) ، أخبار المنتجات الإلكترونية ، بالرجوع إليه في 8 يوليو 2008.
  67. ^ كيلبي ، جاك (2000) ، محاضرة نوبل (PDF) ، ستوكهولم: مؤسسة نوبل ، استرجاعها 15 مايو 2008
  68. ^ الرقاقة التي بناها جاك ، (سي 2008) ، (HTML) ، تكساس إنسترومنتس ، استرجاع 29 مايو 2008.
  69. ^ جاك S.
  70. ^ وينستون ، بريان (1998). تكنولوجيا الإعلام والمجتمع: تاريخ: من التلغراف إلى الإنترنت . روتليدج. ص. 221. ردمك 978-0-415-14230-4.
  71. ^ ساكسينا ، أرجون ن. (2009). اختراع الدوائر المتكاملة: حقائق مهمة لا توصف . العالم العلمي . ص. 140. ردمك 9789812814456.
  72. ^ a b "Integrated circuits". NASA. Retrieved 13 August 2019.
  73. ^ Robert Noyce's Unitary circuit, US patent 2981877, "Semiconductor device-and-lead structure", issued 1961-04-25, assigned to Fairchild Semiconductor Corporation 
  74. ^ "1959: Practical Monolithic Integrated Circuit Concept Patented". Computer History Museum. Retrieved 13 August 2019.
  75. ^ Lojek, Bo (2007). History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media. p. 120. ISBN 9783540342588.
  76. ^ Bassett, Ross Knox (2007). To the Digital Age: Research Labs, Start-up Companies, and the Rise of MOS Technology. Johns Hopkins University Press. p. 46. ISBN 9780801886393.
  77. ^ Huff, Howard R.; Tsuya, H.; Gösele, U. (1998). Silicon Materials Science and Technology: Proceedings of the Eighth International Symposium on Silicon Materials Science and Technology. Electrochemical Society. pp. 181–182. ISBN 9781566771931.
  78. ^ 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.
  79. ^ a b "Tortoise of Transistors Wins the Race - CHM Revolution". Computer History Museum. Retrieved 22 July 2019.
  80. ^ "1964 – First Commercial MOS IC Introduced". Computer History Museum.
  81. ^ "1968: Silicon Gate Technology Developed for ICs". Computer History Museum. Retrieved 22 July 2019.
  82. ^ 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.
  83. ^ a b "1971: Microprocessor Integrates CPU Function onto a Single Chip". Computer History Museum. Retrieved 22 July 2019.
  84. ^ Colinge, Jean-Pierre; Greer, James C. (2016). Nanowire Transistors: Physics of Devices and Materials in One Dimension. Cambridge University Press. p. 2. ISBN 9781107052406.
  85. ^ Intel's First Microprocessor—the Intel 4004, Intel Corp., November 1971, archived from the original on 13 May 2008, retrieved 17 May 2008
  86. ^ The Intel 4004 (1971) die was 12 mm2, composed of 2300 transistors; by comparison, the Pentium Pro was 306 mm2, composed of 5.5 million transistors, according to Patterson, David; Hennessy, John (1998), Computer Organization and Design, San Francisco: Morgan Kaufmann, pp. 27–39, ISBN 978-1-55860-428-5
  87. ^ Federico Faggin, The Making of the First Microprocessor, IEEE Solid-State Circuits Magazine, Winter 2009, IEEE Xplore
  88. ^ a b "7 dazzling smartphone improvements with Qualcomm's Snapdragon 835 chip". 3 January 2017.
  89. ^ Chartier, David (23 December 2008). "Global notebook shipments finally overtake desktops". Ars Technica.
  90. ^ IDC (25 July 2013). "Growth Accelerates in the Worldwide Mobile Phone and Smartphone Markets in the Second Quarter, According to IDC". Archived from the original on 26 June 2014.
  91. ^ Most major 64-bit instruction set architectures are extensions of earlier designs. All of the architectures listed in this table, except for Alpha, existed in 32-bit forms before their 64-bit incarnations were introduced.
  92. ^ The control unit's role in interpreting instructions has varied somewhat in the past. Although the control unit is solely responsible for instruction interpretation in most modern computers, this is not always the case. Some computers have instructions that are partially interpreted by the control unit with further interpretation performed by another device. For example, EDVAC, one of the earliest stored-program computers, used a central control unit that interpreted only four instructions. All of the arithmetic-related instructions were passed on to its arithmetic unit and further decoded there.
  93. ^ Instructions often occupy more than one memory address, therefore the program counter usually increases by the number of memory locations required to store one instruction.
  94. ^ David J. Eck (2000). The Most Complex Machine: A Survey of Computers and Computing. A K Peters, Ltd. p. 54. ISBN 978-1-56881-128-4.
  95. ^ Erricos John Kontoghiorghes (2006). Handbook of Parallel Computing and Statistics. CRC Press. p. 45. ISBN 978-0-8247-4067-2.
  96. ^ Flash memory also may only be rewritten a limited number of times before wearing out, making it less useful for heavy random access usage. (Verma & Mielke 1988)
  97. ^ Donald Eadie (1968). Introduction to the Basic Computer. Prentice-Hall. p. 12.
  98. ^ Arpad Barna; Dan I. Porat (1976). Introduction to Microcomputers and the Microprocessors. Wiley. p. 85. ISBN 978-0-471-05051-3.
  99. ^ Jerry Peek; Grace Todino; John Strang (2002). Learning the UNIX Operating System: A Concise Guide for the New User. O'Reilly. p. 130. ISBN 978-0-596-00261-9.
  100. ^ Gillian M. Davis (2002). Noise Reduction in Speech Applications. CRC Press. p. 111. ISBN 978-0-8493-0949-6.
  101. ^ However, it is also very common to construct supercomputers out of many pieces of cheap commodity hardware; usually individual computers connected by networks. These so-called computer clusters can often provide supercomputer performance at a much lower cost than customized designs. While custom architectures are still used for most of the most powerful supercomputers, there has been a proliferation of cluster computers in recent years. (TOP500 2006)
  102. ^ Even some later computers were commonly programmed directly in machine code. Some minicomputers like the DEC PDP-8 could be programmed directly from a panel of switches. However, this method was usually used only as part of the booting process. Most modern computers boot entirely automatically by reading a boot program from some non-volatile memory.
  103. ^ However, there is sometimes some form of machine language compatibility between different computers. An x86-64 compatible microprocessor like the AMD Athlon 64 is able to run most of the same programs that an Intel Core 2 microprocessor can, as well as programs designed for earlier microprocessors like the Intel Pentiums and Intel 80486. This contrasts with very early commercial computers, which were often one-of-a-kind and totally incompatible with other computers.
  104. ^ High level languages are also often interpreted rather than compiled. Interpreted languages are translated into machine code on the fly, while running, by another program called an interpreter.
  105. ^ It is not universally true that bugs are solely due to programmer oversight. Computer hardware may fail or may itself have a fundamental problem that produces unexpected results in certain situations. For instance, the Pentium FDIV bug caused some Intel microprocessors in the early 1990s to produce inaccurate results for certain floating point division operations. This was caused by a flaw in the microprocessor design and resulted in a partial recall of the affected devices.
  106. ^ Taylor, Alexander L., III (16 April 1984). "The Wizard Inside the Machine". TIME. Archived from the original on 16 March 2007. Retrieved 17 February 2007. (subscription required)
  107. ^ Agatha C. Hughes (2000). Systems, Experts, and Computers. MIT Press. p. 161. ISBN 978-0-262-08285-3. The experience of SAGE helped make possible the first truly large-scale commercial real-time network: the SABRE computerized airline reservations system ...
  108. ^ 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). "A Brief History of the Internet". Internet Society. arXiv:cs/9901011. Bibcode:1999cs........1011L. Retrieved 20 September 2008. Cite journal requires |journal= (help)
  109. ^ According to the Shorter Oxford English Dictionary (6th ed, 2007), the word computer dates back to the mid 17th century, when it referred to "A person who makes calculations; specifically a person employed for this in an observatory etc."
  110. ^ "Definition of computer". Thefreedictionary.com. Retrieved 29 January 2012.
  111. ^ II, Joseph D. Dumas (2005). Computer Architecture: Fundamentals and Principles of Computer Design. CRC Press. p. 340. ISBN 9780849327490.

Notes

External links

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer&oldid=1045285744"
0.10690999031067