تاريخ موجز عن الحاسوب

بالتأكيد ، إليك ملاحظات الدراسة المفصلة التي طلبتها :

نبذة تاريخية عن الحاسوب

• يعتبر الحاسوب من أعظم إنجازات البشر.
• بدأت بواكير ولادة أجهزة الحاسوب الإلكترونية في ثلاثينيات القرن العشرين.
• قبل ذلك، كانت الأجهزة الميكانيكية هي الوحيدة المتاحة.
• في عام ١٩٤٤، تم بناء جهاز "MARK1 "، وهو أحد أجهزة الحاسوب الأولى الالكتروميكانيكية.
• ساهم في تصميمه كل من البحرية الأمريكية وشركة IBM.
• تم تنفيذه كمشروع في جامعة هارفارد.
• أول حاسوب إلكتروني بالكامل هو اينياك (ENIAC).
• اكتمل بناء اينياك عام ١٩٤٦ م.
• كان وزن اينياك ٥٠ طناً واستخدم في تكوينه ۱۸۰۰۰ أنبوب مفرغ.
• أعلنت شركة IBM تصنيع أول حواسيبها الإلكترونية في عام ١٩٥٣.

تعريف الحاسوب

• جهاز إلكتروني يستقبل البيانات (المدخلات) ويعالجها من خلال تنفيذ مجموعة من العمليات الرياضية والمنطقية بسرعة عالية ودقة غير محدودة.
• يتميز الحاسوب بقدرته على تخزين كميات هائلة من البيانات والمعلومات واسترجاعها (المخرجات) عند الحاجة وفقًا لشروط محددة.

أجيال الحاسوب

• منذ الخمسينات في القرن العشرين تطور مجال الحاسوب بتسارع كبير .
• زادت سرعة الحواسيب بشكل ملحوظ وصغرت أحجامها.
• ازدادت قدرتها التخزينية وسعة الذاكرة فيها .
• نتج عن ذلك تفوقها في اجراء العمليات المختلفة بكفاءة.
• الجيل الاول (١٩٥٠ - ١٩٥٩): استخدمت تقنية الأنابيب المفرغة.
• الجيل الثاني (١٩٥٩ - ١٩٦٥): تم استخدام الترانزستور.
• الجيل الثالث (١٩٦٥ - ١٩٧٥): تم استخدام الدوائر المتكاملة.
• الجيل الرابع (١٩٧٥ - ۱۹۸۰): تم استخدام المعالجات الدقيقة.
• الجيل الخامس (۱۹۸۰ - حتى الآن): يتميز بالأجهزة الذكية المحمولة.

الجيل الأول ( ١۹٥٠ - ١٩٥٩ ) - الأنابيب المفرغة

• استخدمت تقنية الأنابيب المفرغة.
• أجهزة الحواسيب كانت ذات حجم كبير ووزن ثقيل.
• سرعة تنفيذها للعمليات كانت بطيئة نوعا ما.
• نظرا لحاجة هذه الأنابيب الى حرارة كبيرة فقد نتج عن ذلك حاجة أجهزة هذا الجيل الى التبريد.
• تستهلك هذه الأجهزة طاقة كهربائية عالية.
• خصصت هذه الأجهزة لاستخدامات المتخصصين في الشركات الكبرى فقط بسبب الكلفة الباهظة .
• أنتج في هذا الجيل أول ذاكرة رئيسية حيث كان التخزين فيها يتم باستخدام حلقات مغناطيسية صغيرة جدا.
• كانت هي الذاكرة المستخدمة حتى تم استبدالها بذاكرة سيليكون عام ١٩٧٠م.

الجيل الثاني ( ١٩٥٩ - ١٩٦٥) – الترانزستور

• ساهم استخدام الترانزستور في تصنيعها في تقليل حجم الأجهزة واستهلاك الكهرباء والتكلفة.
• أصبحت أجهزة الحواسيب ذات حجم أقل.
• زادت سرعة تنفيذها للعمليات.
• تمكنت الشركات المتوسطة والصغيرة من امتلاك هذه الأجهزة.
• تمكن المتخصصون من برمجتها بلغتي Fortran و Cobol

الجيل الثالث ( ١٩٦٥ - ١٩٧٥ ) - الدوائر المتكاملة

• تم استخدام الدوائر المتكاملة المصنوعة من رقائق السليكون في تصنيع الحواسيب.
• أصبحت الحواسيب أصغر من حيث الحجم وانخفضت تكاليفها.
• ظهرت الحزم البرمجية الجاهزة Software packages.
• ظهرت الشركات المتخصصة في البرمجيات.
• تم تطوير منتجات أخرى متعلقة بالحواسيب، مثل الطابعات الليزرية الأولى والأقراص المرنة "Floppy Disks" بطول 8 بوصة وذات سعة ٨٠ كيلوبايت تقريبا.

الجيل الرابع ( ۱۹۷٥ - ۱۹۸۰ ) - المعالجات الدقيقة

• أصبحت أجهزة الحواسيب ذات حجم أقل ودقة عالية وقدرة تخزينية أكبر.
• تميز بظهور المعالجات الدقيقة Micro-processors.
• تم تركيب جميع مكونات الحاسوب على لوحة إلكترونية واحدة (اللوحة الأم).
• بدأت شبكات الحاسوب في الظهور.
• بدأت شركة فيليبس دراساتها حول الاستفادة من تقنية الليزر في وسائط التخزين.
• أقامت شراكة مع سوني ليعلنا اختراع القرص الصوتي المدمج Audio CD) عام 1981م.

الجيل الخامس ( ۱۹۸۰ - حتى الآن - الأجهزة الذكية المحمولة

• تم الإعلان عن أول جهاز كمبيوتر شخصي (PC ) من قبل شركة IBM عام ١٩٨١.
• شهد هذا الجيل ظهور أجهزة الحاسوب المحمولة.
• طرحت شركة Apple أول جهاز حاسوب بواجهة مستخدم رسومية (GUI) والفأرة عام ١٩٨٤.
• ظهور أولى الحواسيب المحمولة من طراز نوت بوك من قبل شركة ابل .
• تم عرض أول صفحة إنترنت في ٦ أغسطس ۱۹۹۱ .
• أبرز معالم هذا الجيل ظهور الذكاء الاصطناعي والوسائط المتعددة والواقع التخيلي.

أنواع أجهزة الحاسوب

• يمكن تقسيم الحواسيب باعتبار قدراتها وأحجامها ومجالات استخدامها
• الحاسوب العملاق Supercomputer
• الحاسوب المركزي Mainframe
• الحاسوب المتوسط Mini-Computer
• الحاسوب الدقيق Micro-Computer
• الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية Tablet Computers and Smartphones
• النوت بوك Notebook
• محطات العمل
• حاسوب التحكم

الحاسوب العملاق

• يتميز جهاز الحاسوب العملاق بحجمه الكبير وقدرة التخزين الفائقة وسرعته العالية في المعالجة.
• يمكنه تنفيذ تريليونات من العمليات الرياضية المعقدة في الثانية الواحدة.
• يمكن ربطه بالعديد من الوحدات الطرفية وعادةً ما يحتوي على العديد من المعالجات.
• ذو تكلفة باهظة جدا اذ لا يملكه إلا الشركات الكبرى على سبيل المثال أرامكو السعودية.
• يتم استخدامه في عمليات التنقيب عن النفط.

الحاسوب المركزي

• جهاز حاسوب كبير يستخدم عادة في الجامعات والبنوك وشركات الطيران وشركات الاتصالات .
• ينفذ ملايين العمليات في الثانية الواحدة، ويعمل كالجهاز الخادم لتخزين قواعد البيانات.
• يمكن ربطه بالعديد من الوحدات الطرفية عن طريق نظام تشغيل المشاركة في الوقت .
• يعمل مئات أو آلاف المستخدمين في وقت واحد.

الحاسوب المتوسط

• ظهر في مطلع الستينيات לאחר استخدام السيليكون في تصنيع أجزاء الحاسوب.
• جهاز متعدد المستخدمين قادر على خدمة عشرات إلى مئات المستخدمين في وقت واحد.
• لم يعد يستخدم حاليًا؛ حيث تفوقت عليها الحواسيب الدقيقة من حيث السرعة والوظائف.

الحاسوب الدقيق

• مصطلح يطلق على الحاسوب صغير الحجم والذي يحتوي على معالج دقيق microprocessor.
• يعرف أيضًا باسم "الحاسوب الشخصي Personal Computer".
• تعتمد عليه الكثير من الشركات الصغيرة لأداء تطبيقات الأعمال الشائعة.
• يأتي بأشكال وأحجام مختلفة يمكن ايجاز أهمها كالاتي:
  • الحاسوب المكتبي: يوضع على طاولة أو مكتب ويتم توصيله بمأخذ الطاقة في الحائط وعادةً ما يكون له لوحة مفاتيح وشاشة منفصلتين وتستخدم الفأرة لإدخال البيانات والأوامر.
  • الحاسوب المحمول / النوتبوك صغير الحجم، خفيف الوزن بحيث يمكن حمله وغالبا ما يعمل على طاقة البطارية وشاشته مدمجة.
  • الحاسوب الجيبي أو الكفي صغير جدًا أشبه ما يكون بمحمول مصغر بحجم الجيب أو كف اليد.

الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية

• الجهاز اللوحي (Tablet) : جهاز حاسوب محمول يضم شاشة العرض والدوائر والبطارية في وحدة واحدة.
• يشتمل الجهاز اللوحي على أجهزة حساسة مثل الكاميرا والميكروفون وشاشة تعمل باللمس يمكن التحكم فيها باستخدام الإصبع أو القلم بدلاً من الفأرة ولوحة المفاتيح.
• عادةً ما تكون هذه الأجهزة اللوحية أكبر حجمًا من الهواتف الذكية أو المساعدات الرقمية الشخصية PDA.
• الهاتف الذكي جهاز هاتف جوال يمتلك قدرات في الحوسبة والاتصالات وأكثر تطوراً من الهاتف الجوال التقليدي.
• يجمع بين مزايا عدة أجهزة مثل المساعد الرقمي الشخصي (PDA)، مشغل الوسائط، وكاميرا رقمية ، أو وحدة تحديد المواقع.
• يشمل كل هذه الميزات بالإضافة إلى ميزات جهاز حاسوب يعمل باللمس، بما في ذلك تصفح الإنترنت، وخدمة الواي فاي Wi-Fi.

النوت بوك

• ظهرت هذه الأجهزة في أواخر عام ۲۰۰۷ .
• شبيهة بالحاسوب المحمول الا انها بمواصفات أقل و حجم أصغر ، وعادة ما تستخدم بشكل أساسي لتصفح الإنترنت.

محطات العمل

• تعتبر محطات العمل مشابهة للحاسوب الدقيق من حيث تعامله مع شخص واحد فقط.
• أقوى منه من حيث قدرة المعالجة.
• تختلف محطات العمل من حيث انها تتضمن معالجا دقيقا واحدًا أو أكثر بالإضافة إلى سعات تخزين للذاكرة كبيرة.
• تتميز بالقدرة الفائقة على التعامل مع الرسومات والحسابات المعقدة، ويفضلها العلماء في تطبيقاتهم.

حاسوب التحكم

• يتم استخدام هذا النوع في تطبيقات الزمن الحقيقي Realtime.
• يتواجد بشكل رئيسي في غرف التحكم بمحطات الكهرباء ومحطات تكرير البترول وغرف المراقبة لمحطات تشغيل القطارات.
• لديه القدرة على التعامل مع الأخطاء التي تنتج أثناء العمل والسعي لإصلاحها.

الأجزاء الرئيسية لأجهزة الحواسيب الشخصية

• يتكون نظام الحاسوب من مجموعة من المكونات أو العناصر التي تعمل معًا بتناغم وتكامل لتحقيق الاستفادة المثلى من قدرات الجهاز وتلبية احتياجات المستخدم.
• تتضمن مكونات الحاسوب, البرمجيات ووحدات الادخال و وحدات الإخراج ووحدة المعالجة.

المعدات (المكونات المادية)

• أحد المكونات الأساسية للحاسوب ويطلق عليها Hardware .
• يقصد بها الأجزاء التي يمكن رؤيتها أو لمسها.
• وظائف الحاسوب الأساسية هي الإدخال الإخراج، المعالجة والتخزين، فإن المكونات المادية موزعة بين هذه الوظائف الأربعة على النحو التالي: وحدة المعالجة الرئيسية , وحدة الذاكرة و وحدات الإدخال و وحدات الإخراج ووسائط التخزين .

وحدة المعالجة المركزية (CPU)

• العقل المدبر للحاسوب، فهي تقوم بمعالجة البيانات وإجراء العمليات الحسابية والمنطقية، والقيام بإدارة جميع عمليات الحاسب.
• عبارة عن شريحة إلكترونية صغيرة مثبتة على اللوحة الأم Motherboard وتختلف المعالجات حسب السرعة أو القدرة على التعامل مع البيانات وحسب الشركات المصنعة لها.
• تقاس سرعة المعالج بمضاعفات التردد هيرتز Hz حيث تقاس بالميجاهيرتز MHz والجيجاهرتز GHz . - تتكون وحدة المعالجة المركزية CPU داخليا من ثلاثة أجزاء رئيسة: وحدة الحساب والمنطق , وحدة التحكم, السجلات .
• وحدة الحساب والمنطق (Arithematic and Logic Unit): الوحدة المسؤولة عن إجراء العمليات الحسابية (كالجمع والطرح والضرب والقسمة) والعمليات المنطقية (كالمقارنة والاختيار والمطابقة ودمج البيانات).
• وحدة التحكم (Control Unit): الوحدة المسؤولة عن ارسال إشارات التحكم الى سائر الوحدات الأخرى في المعالج، تقوم بجلب تعليمات البرامج من الذاكرة وفك شفرتها ثم إدارة تنفيذها فتخزين النتيجة في الذاكرة . فهي تربط بين الذاكرة ووحدات الادخال / الإخراج لنقل البيانات والنتائج بينها.
• السجلات Registers مواقع خاصة للتخزين المؤقت تستخدم عند تنفيذ برنامج ما كتخزين تعليمات التنفيذ او تخزين عنوان التعليمة التنفيذية التالية ، أو تخزين المعطيات المدخلة للمعالج أو المخرجة منه أو نتائج العمليات الحسابية. تتنوع السجلات باعتبار نوع البيانات التي تخزنها.

وحدة الذاكرة

• مجموعة من الدوائر الإلكترونية المستخدمة لحفظ البيانات والبرامج.
• تتعامل معها وحدة المعالجة المركزية عند تنفيذ العمليات المطلوبة .
• تتكون الذاكرة الرئيسية من نوعين أساسيين: ذاكرة الوصول العشوائي (RAM), ذاكرة القراءة فقط (ROM).
• ذاكرة الوصول العشوائي (RAM): تقوم بالاحتفاظ بالبيانات مؤقتًا أثناء تشغيل الحاسوب والبرامج, تفقد محتوياتها عند إيقاف تشغيل الحاسوب أو في حالة انقطاع التيار الكهربائي, مصنعة من دوائر الكترونية خاصة (Chips) وهذه الدوائر تجمع لتشكل بطاقات صغيرة (Cards) يتم تثبيتها في مواضع مخصصة لها على اللوحة الأم.
• ذاكرة القراءة فقط (ROM): تحتفظ بالبيانات الخاصة بالتشغيل, لا تفقد محتوياتها في حالة انقطاع التيار الكهربائي, ذاكرة للقراءة فقط.
• توجد أيضًا ذاكرة عالية السرعة تتصل مباشرة بالذاكرة الرئيسية ووحدة المعالجة المركزية تسمى "ذاكرة التخزين المؤقت" أو المخبأ. وهي تمثل ذاكرة صغيرة تخزن فيها البيانات التي تستخدم بكثرة والتي من المتوقع أن يتم طلبها من قبل المستخدم ولذا فان المعالج يقرأ محتوياتها دون الرجوع للذاكرة الرئيسية.

وحدات الإدخال

• الوحدات الخاصة بإدخال البيانات بأشكال مختلفة (إشارات، نصوص ، صور، صوت....) إلى الحاسوب.
• تأتي بأشكال مختلفة حسب نوع البيانات التي تتعامل معها .
• تتضمن وحدات الادخال : الفأرة, لوحة المفاتيح, الكاميرا, الماسح الضوئي, الأقلام الضوئية, عصا التوجيه.

الفأرة

• من أهم أجهزة إدخال البيانات التي يتم من خلالها اختيار الأيقونات والقوائم واعطاء الأوامر.
• أنواع الفأرة: الفأرة الكروية , الفأرة الضوئية , الفأرة اللاسلكية.
• لوحة المفاتيح : هي إحدى أهم أجهزة إدخال البيانات ويتم عن طريقها ادراج الحروف والرموز الخاصة، كما تحتوي على بعض المفاتيح ذات الاستخدام الخاص وبعدة أشكال.

وحدات الإخراج

• الوحدات الخاصة بإخراج البيانات بجميع صورها (إشارة، نص صورة صوت .......) إلى المستخدم.
• تأتي بأشكال مختلفة حسب نوعية البيانات التي تتعامل معها.
  • وحدات العرض المرئية (الشاشات):تُعتبر من أهم وحدات الإخراج لعرض الملفات النصية والصور ، تأتي بأشكال وأحجام مختلفة و يتم تحديد أفضل الشاشات حسب درجة الدقة في العرض والتي يمكن قياسها من خلال عدد عناصر الصور Pixels لكل بوصة.
  • الطابعات: تُستخدم للحصول على نسخ ورقية مطبوعة من النصوص والملفات والصور والرسومات. وهناك أنواع مختلفة من الطابعات, مثل : طابعات الليزر , الطابعات النقطية , نفاثات الحبر .
  • أجهزة الرسم (Plotters): تتعامل مع الخرائط والرسومات الهندسية, وتُستخدم بشكل رئيسي في المكاتب الهندسية المعمارية لطباعة خرائط البناء كما تستخدم من قبل المهندسين لطباعة رسومات تصنيع الآلات.
  • السماعات والنظم الصوتية : تعتبر من أدوات الإخراج التي تتعامل مع الصوت، وتأتي بأشكال عديدة مثل السماعات الكبيرة أو على شكل سماعات شخصية توضع علي أذني السامع.

أدوات التخزين

• يتم تخزين كم هائل من البيانات على أجهزة التخزين لاستخدامها مستقبلا واستعادتها عند الحاجة.
• يحتوي الحاسوب على ثلاثة أنواع من محركات الأقراص: القرص الصلب , الذاكرة الفلاشية , (CD-ROM/DVD-ROM( الأسطوانة المدمجة .

تمثيل البيانات في الحاسوب

• الحاسوب آلة الكترونية تتعامل مع التيار الكهربائي بحالتين (موجود) ويعبر عنه بالرقم 1 ، أو غير موجود ويعبر عنه بالرقم 0 ) ، وعليه فإن الحاسوب بتعامل مع النظام الثاني (Binary Digit System) الذي تكون الخانة فيه صفراً أو واحداً ، وهذه الخانة تسمى "بت".
• يتم تمثيل كل حرف أبجدي أو رقم أو رمز على لوحة المفاتيح بمجموعة مكونة من ثمانية أرقام ثنائية (Bits- تسمى بايت (Byte)، فالبايت الواحد الذي يمثل حرفاً واحداً مكون من 8 بت.
• يتم هذا التمثيل للأحرف باستخدام أنظمة مختلفة, مثل شيفرة أسكي, شيفرة , EBCDIC, الشيفرة الموحدة يونيكود.

شبكات الحاسوب

• الشبكة هي مجموعة من أجهزة الحواسيب المتصلة مع بعضها عن طريق كروت وكابلات وبرمجيات متخصصة؛ بهدف المشاركة في الموارد المتاحة، بحيث يُسمح - مثلاً - لأكثر من جهاز حاسوب في شركة ما باستخدام طابعة واحدة بدلاً من تخصيص طابعة لكل جهاز وتسمح الشبكة أيضاً بتبادل البيانات فيما بينها بسهولة ويسر، مما يوفر الكثير من الأموال والمصاريف على المؤسسة المستخدمة لهذه الشبكات الأمر الذي أدى إلى انتشار شبكات الحاسوب بشكل كبير في المؤسسات الأكاديمية والحكومية.
• المكونات المادية للشبكة : وحدة الخدمة, محطات العمل , بطاقات الشبكة , المودم, خطوط الاتصال, وحدات الربط والتوجيه, الموارد.
• المكونات البرمجية فتتمثل في برمجيات الشبكة، وبالأخص برنامج ويندوز سيرفر.

أنواع الشبكات تبعاً للامتداد الجغرافي

• يمكن تصنيف الشبكات إلى نوعين رئيسين هما : الشبكة المحلية والشبكة الموسعة. -الشبكة المحلية: يطلق عليها اختصاراً اسم (LAN) وهي مجموعة من الأجهزة المتصلة مع بعضها البعض بواسطة كوابل وتغطي منطقة محدودة مثل مكتب أو مبنى أو معمل حاسوب في كلية، وقد تكون في مجموعة مبان متقاربة. -الشبكة الموسعة : يطلق عليها اختصاراً اسم (WAN) وهي مجموعة من الأجهزة المتصلة مع بعضها البعض والموزعة في منطقة واسعة مثل الشركة الرئيسية وفروعها في المناطق التابعة لها داخل البلد الواحد او خارجه. لذا يكون الاتصال عبر خطوط الهاتف أو عبر الأقمار الصناعية، وتستعمل الشبكات الموسعة شبكات الهاتف العمومية (PSTN) للاتصال ببعضها عبر مسافات بعيدة.

أشكال توصيل الشبكات

• يتم توصيل شبكات الحاسوب بأشكال متعددة منها شبكة النجمة وشبكة الحلقة، وشبكة الناقل.
  • شبكة النجمة : تتكون من مجموعة من الحواسيب المتصلة مع الجهاز المركزي , يوجد هذا الجهاز داخل المؤسسة أو المنظمة ، ويقوم بالتحكم بعملية الاتصال مع الحواسيب الأخرى وتناسب هذه الشبكات المؤسسات التي تحتاج لتحكم وتوجيه العمليات عن بعد ومن الأمثلة عليها البنوك .
  • شبكة الحلقة : تتكون من مجموعة من الحواسيب المتصلة مع بعضها البعض ولا يوجد فيها جهاز مركزي ، وتكون على شكل حلقة (دائرة) ويتم من خلالها إرسال البيانات باتجاهين مع أو ضد عقارب الساعة.
• شبكة الناقل : تتكون من مجموعة من الحواسيب حيث يتم ربط الحواسيب مع بعضها البعض من خلال كيبل أو ناقل يمر بين جميع الأجهزة المرتبطة بالشبكة وتعتبر أقل تكلفة من شبكة النجمة.

الإنترنت

• في الستينيات من القرن العشرين ظهر ما يسمى بالإنترنت، وقد بدأت هذه الشبكة كمشروع لوزارة الدفاع الأمريكية لربط حواسيب الوزارة مع بعضها البعض، حيث كان الإنترنت مقتصراً على مؤسسات الجيش ومراكز الأبحاث في الجامعات الأمريكية وحتى بداية التسعينيات ثم سمح للشركات والأفراد باستخدام الإنترنت فكانت بداية الثورة المعلوماتية؛ حيث أصبح الدخول إلى شبكة الإنترنت والبحث عن المعلومات سهلاً جداً من خلال استخدام ما يعرف بمحركات البحث.
• استخدامات الإنترنت الرئيسية : خدمة الشبكة العنكبوتية العالمية, خدمة البريد الإلكتروني, خدمة نقل الملفات" , خدمة المحادثة, التعلم والبحث, التسوق والتسويق, الترفيه.

متصفح الإنترنت

• المتصفح (Browser): برنامج يمكن المستخدم من الوصول إلى مواقع الويب فبدون المتصفح لا يمكن الوصول إلى الإنترنت؛ إذ يربط هذا البرنامج المستخدم بحواسيب تحكم أخرى، ويقوم بفتح الملفات ونقلها ، ويعرض نصوصًا ومستندات وصورا ووسائط متعددة. تصمم متصفحات الإنترنت لتعمل على عدة أنظمة تشغيل، ويمكن استخدام أكثر من متصفح على الجهاز ، وأشهر متصفحات الإنترنت المتداولة : Apple Safari , Google Chrome , Microsoft Edge , Mozilla Firefox .
• يُعد مايكروسوفت إيدج المتصفح الذي أطلقته شركة مايكروسوفت بديلاً للمتصفح إنترنت إكسبلورر، ولكل من هذه المتصفحات خصائصها وإعداداتها أتمنى أن تكون هذه الملاحظات مفيدة لك في دراستك! إذا كان لديك أي طلبات أو أسئلة أخرى ، فلا تتردد في طرحها.