اجيال الحاسوب

بدأ تأريخ استعمال حاسبات بآلةِ تناظريةِ في عام 1623م بواسطة عالمِ ألمانيِ أسمه Wilhelm Schikard الذي أخترع آلة حاسبة يمكنها أَنْ تُضيفَ، وبمساعدة جداول اللوغاريتمِ، يمكنها أن تُضاعفُ وتُقسّمُ.

الفيلسوف الفرنسي وعالم الرياضيات، والفيزيائي باسكال أخترع آلة حاسبة في 1642 التي أضافتْ وطَرحتْ، والتي حملت الأرقام واستعارت مِنْ العمودِ إلى العمود وبشكل تلقائي. صنع باسكال 50 آلة مِنْ هذا النوع وقد استعملت لإثارة الفضول لدى الأغنياء في صالات الاستقبال.

عالم رياضيات ألماني ظهر في القرن السابع عشرِ (غوتفريد ليبنز) صمّمَ نظام توجيه خاص يُمكّنُ إجراء عملية الضرب على آلة باسكال.

**أول بطاقة مثقبة :

في مطلع القرن التاسع عشرِ مخترع فرنسيِ (جوسف ماري جاكوارد) أبتكر نوعَ خاص من الحاسبات نول حريري. أستعمل في النولُ بطاقات مثقوبة لبَرْمَجَة الأنماطِ التي ساعدَت النولَ بتكوين أنسجةَ محاكةَ. بالرغم من أن هذا العالم كُوفىءَ وأحترم مِن قِبل الإمبراطورِ الفرنسيِ نابليون الأول لعملِه، هَربَ طلبا لحياتِه مِنْ مدينةِ ليون خوفاً مِن الحُياكِ الذين خَافوا على وظائفَهم التي كَانتْ في خطرِ بسبب اختراع جاكوارد. النول بقي مستعملاً على أية حال وعندما مات جاكوارد وجد أكثر مِنْ 30,000 مِنْ نولاتِه في ليون. النولات ما زالَتْ مستعملة حتى هذا اليوم، خصوصاً في صناعةِ أنسجةِ الأثاثِ الرفيعةِ.

**أول بادرة إلى الحاسوبِ الحديثِ

الحاسوب الميكانيكي المبكّر صمّمَ مبكراً في 1820 مِن قِبل عالمِ الرياضيات البريطانيِ والعالمِ تشارلز باباج. بالرغم من أنه لم يكملَ مِن قِبل باباج، محرّك الاختلاف صمم لِكي يَكُونَ آلة مَع قدرة عشرية تبلغ 20 التي يُمْكِنُ أَنْ تَحْلَّ مشاكلَ رياضيةَ. عَملَ باباج أيضاً خطط لآلة أخرى، المحرّك التحليلي،والذي أعتبر البادرةَ الميكانيكيةَ للحاسوبِ الحديثِ. المحرّك التحليلي صُمّمَ لأداء كُلّ العمليات الحسابية بشكل كفء؛ على أية حال، افتقار باباج للمهاراتِ السياسيةِ مَنعتْه من الحُصُول على الموافقةَ لتمويل بناء مشروعه.

الكونتيسة (أوغستا عايدة بيرون)، هَيّأتْ مُلاحظاتَ شاملةَ تَتعلّقُ بأفكارِ باباج والمحرّك التحليلي. بالرغم من أن المحرّكِ التحليليِ لم يصنع قط ،إلا أن مفاهيمه الرئيسية، مثل القدرةِ على تخَزيْن الأوامرِ، استعمال البطاقاتِ المثقوبةِ كذاكرة بدائية، والقدرة على الطِباعَة، يُمْكِنُ أَنْ تُوْجَدَ في العديد مِنْ الحاسباتِ الحديثةِ.

***تَطَوّرات في القرنِ العشرونِ***

**أول حاسوب إلكتروني

هيرمان (Hollerith)، مخترع أمريكي، أستعمل فكرةً مشابهة لنولِ Jacquard عندما دَمجَ استعمال البطاقاتِ المثقوبةِ بالأدواتِ التي خَلقتْ وقَرأتْ البطاقاتَ إلكترونياً؛ منظم جداول Hollerith أستعمل لإحصاءِ سكان 1890م في أمريكا، وهو جَعلَ الوقتَ الحسابيَ ثلاثة إلى أربع مراتِ أقصرِ مِنْ الوقتِ الذي احتاجوهَ سابقاً لعمليات الفرز باليدِ. دَمجتْ شركةُ آلة ِ جَدْوَلَة Hollerith في النهاية بشركتين لتَشكيل استعمال الحاسبات لتُجدولانِ في النهاية شركةً مُسَجِّلةً. في 1924 الشركةِ غيّرتْ اسمَها إلى آلاتِ العملِ الدوليةِ آي بي إم(IBM).

في سنة 1936عالمِ الرياضيات البريطاني (ألن تيورنج) أقترح فكرةَ آلة يُمْكِنُ أَنْ تُعالجَ المعادلاتَ بدون اتجاه إنسانيِ. الآلة (الآن المعروفة بآلة تيورنج) تشَبهْ آلة كاتبةَ آليةَ تستعملْ الرموزَ والمنطقِ للرياضياتِ بدلاً مِنْ رسائلِ. صمم تيورنج الأداة لِكي تَكُونَ "آلة عالمية" يُمْكِنُها أَنْ تُستَعملُ لنَسْخ أَو تَمْثيل وظيفةِ أيّ آلة حالية أخرى. آلة تيورنج كَانتْ البادرةَ النظريةَ إلى الحاسبة الإلكترونيةِ الحديثةِ. نموذج آلة تيورنج ما زالَ مستعمل من قبل العلماء النظريين الحسابيينِ الحديثينِ.

عالمِ الرياضيات الأمريكيَ هاوارد Aiken في الثلاثيناتَ من القرن العشرين طوّرَ آلة حاسبة،والتي بُنِيتْ بآلاتِ العملِ الدوليةِ( IBM ) . استعملت هذه الآلة (الحاسبةِ الإلكترونيةِ) التبديلاتِ والمكوّناتِ الكهرومغناطيسيةِ لاستبدال المكوّناتِ الميكانيكيةِ. في الآلات التاليةِ، أستعمل Aiken ترانزستورات الحالة الصلبةَ والأنابيب المفرغةَ (مفاتيح كهربائية صغيرة جداً) لمُعَالَجَة الأعدادِ الثنائيةِ. قدّمَ Aiken الحاسبات أيضاً إلى الجامعاتِ بتَأسيس برنامجِ عِلْمِ الحاسبات الأولِ في جامعةِ هارفارد في كامبردج، ماسوشوستس. شَكَّك Aiken في إمكانيةِ تخَزيْن برنامج ضمن الحاسوبِ .

كان حاسوبه لا بُدَّ أنْ يَقْرأَ الأوامرَ مِنْ البطاقاتِ المثقوبةِ، التي يُمْكِنُ أَنْ تُخْزَنَ بعيداً عن الحاسوبِ.

الحواسيب : EDVAC, ENIAC, UNIVA

في معهدِ الدراسةِ المتقدّمةِ في نيوجيرسي، طوّرَ عالمَ الرياضيات الهنغاريَ الأمريكيَ جون فون Neumann واحدة من أوّل الحاسباتِ التي تُستَعملُ لحَلّ المشاكلِ في الرياضياتِ، عِلْم الأرصاد الجوية، الاقتصاد، والهيدروناميكا. في سنة1945 صمم فون Neumann الحاسوبِ المتغير المتميزِ الإلكترونيِ الآليِ (EDVAC ادفاك) وقد صممت آلات أخرى بأسماء مختلفة مثل Illiac، Johnniac، الخ.

الحاسوب الذي يسمى (ENIAC ) شغّلَ في عام 1945 وقُدّمَ إلى الجمهورِ في 1946. هو يُعتَبرُ الحاسبة الإلكترونيةَ العامّةَ الناجحةَ الأولى. أحتل مساحة 167 متر مربع وكان يزن أكثر مِنْ 27,000 كيلوغرام ، وأحتوى أكثر مِنْ 18,000 أنبوب مفرغ. تقريباً 2,000 مِنْ أنابيب الحاسوبَ المفرغةِ كانت تستبدل كُلّ شهر مِن قِبل فريق مِنْ ستّة تقنيين. العديد مِنْ مهامِ ENIAC الأولى كَانتْ للأغراضِ العسكريةِ، مثل حِساب منصات إطلاق النارِ الباليستيةِ والأسلحةِ الذرّيةِ الماكرةِ. لأن ENIAC لم يكن من مهامه كآلة مبرمجة تخزين البرامجِ، لذا كان لزاماً برمجة كل مهمة يقوم بها.

***أجيال الحاسوب:

ظهرت الحواسيب الأولى في منتصف الأربعينات من القرن الحالي نتيجة جهود وأبحاث طويلة قام بها مفكرين وعلماء في بلدان مختلفة.

الجيل الأول:

ـ من منتصف الأربعينات إلى أواخر الخمسينات.

ـ استخدمت تكنولوجيا الصمامات المفرغة في بناء حواسيب الجيل الأول, واستخدمت خطوط التأخير الزئبقية لبناء الذاكرة الرئيسية, إلا أن ذاكرة الحلقات المغناطيسية قد استخدمت في بناء الذاكرة في أواخر هذا الجيل.

ـ تميزت حواسيب الجيل الأول بكبر الحجم, بالسرعات البطيئة, بقلة الدقة, بضعف الوثوقية, بقلة سعة الذاكرة الرئيسية, بحاجتها إلى طاقة كهربائية عالية, بتوليد حرارة عالية أثناء تشغيلها والذي بدوره يحتاج إلى تبريد وتكييف, والسبب المباشر لهذه الخصائص السيئة يعود لخصائص الصمام المفرغ.

ـ استخدمت لغة الآلة في بداية ظهور حواسيب الجيل الأول ثم طورت لغات التجميع, وفي أواخر هذا الجيل بدأ تطور اللغات ذات المستوى الراقي.

ـ استخدمت البطاقات المثقبة والأشرطة الورقية كوسط إدخال أو إخراج ثم طورت الأشرطة الممغنطة كما استخدم أيضاً الطبل المغناطيسي.

الجيل الثاني:

ـ من أواخر الخمسينات إلى منتصف الستينات.

ـ استخدمت الترانزستورات بدلاً من الصمامات المفرغة في بناء حواسيب الجيل الثاني واستخدمت الألباب المغناطيسية في بناء الذاكرة الرئيسية .

ـ نظراً للخصائص الحسنة التي يتميز بها الترانزيستور على الصمام المفرغ فقد تميزت حواسيب الجيل الثاني عنها في الجيل الأول بصغر الحجم وزيادة السرعة والدقة والوثوقية وقلة الطاقة اللازمة للتشغيل وقلة التكلفة أيضاً, علاوة على ذلك فإن استخدام الألباب المغناطيسية أدى بدوره إلى زيادة السعة للذاكرة الرئيسية.

ـ إضافة إلى لغة الآلة ولغات التجميع استخدمت اللغات الراقية في برمجة حواسيب الجيل الثاني وطورت المترجمات.

ـ من وحدات التخزين المساعدة التي ظهرت في هذا الجيل الأقراص المغناطيسية الصلبة.

الجيل الثالث:

ـ من منتصف الستينات إلى مطلع السبعينات.

ـ استخدمت الدوائر الكاملة صغيرة المجال ومتوسطة المجال أيضاً بدلاً من العناصر المفردة ( الترانزستورات).

ـ إن استخدام الدوائر المتكاملة أدى إلى الحصول على أحجام صغيرة للحواسيب وبكلفة أقل, كذلك زادت السرعة والدقة والوثوقية في حواسيب الجيل الثالث, كما زادت سعة الذاكرة الرئيسية لتصل إلى ملايين الرموز.

ـ طورت نظم التشغيل المختلفة مثل نظام تعدد البرامج ونظام تعدد المعالجات كما ظهرت لغات جديدة من ذات المستوى الراقي.

ـ من أجهزة الإدخال والإخراج التي ظهرت في هذا الجيل أجهزة قراءة الحبر الممغنط وأجهزة القراءة الضوئية , كذلك ظهرت الشاشات الملونة.

ـ بدأ في هذا الجيل ظهور الحواسيب متوسطة الحجم.

الجيل الرابع:

من مطلع السبعينات حتى الآن.

ـ استخدمت الدوائر المتكاملة متسعة المجال والمتسعة جداً واستخدمت أشباه الموصلات في تصنيع الذاكرة الرئيسية.

ـ تطور الدوائر المتكاملة متسعة المجال أدى إلى ظهور المعالجات الدقيقة (الميكرووية) الذي أدى بدوره إلى ظهور وانتشار الحواسيب الصغيرة .

ـ تميزت حواسيب هذا الجيل بصغر الحجم وزيادة السرعة والدقة والوثوقية وسعة الذاكرة وقلة التكلفة.

ـ استمر تطوير وتحسين نظم التشغيل المختلفة مثل نظام الزمن الحقيقي, كما ظهرت لغات جديدة من ذات المستوى الراقي والراقي جداً.

ـ ظهرت في هذا الجيل الأقراص الصلبة المصغرة, الأقراص المرنة, والراسمات كما استعمل كل من الميكروفيلم والميكروفيش في عمليات الإدخال و الإخراج للبيانات, وطورت أيضا شاشات العرض المرئي بإمكانيات متميزة.

الجيل الخامس:

ـ متوقع ظهوره في العقد الحالي.

ـ يتوقع أن توفر حواسيب الجيل الخامس زيادة في الإنتاجية حيث سيتعامل الإنسان معها مباشرة لأن بإمكانها ( حسب التوقعات) فهم المدخلات المحكية, المكتوبة والمرسومة ـ يتوقع أن تتعامل هذه الحواسيب مع لغات قريبة جداً من اللغات الإنسانية.

ـ سيؤمن ظهور حواسيب الجيل الخامس زيادة هائلة في السرعات وسعات التخزين.. الخ.