مراحل تطور الحاسوب من الجيل الأول إلى السادس

يتجه تطور الحاسوب نحو جعل الحاسب أسرع و أقل ثمنا و قابليتها لتخزين البيانات أكثر وكذلك اداء مهام أكبر وأكثر تعقيدا. قبل وجود الحاسبات كان الإنسان يقوم بالعمليات الحسابية بنفسه و قد مر تطور الحاسوب بمراحل كثيرة و تطورات كبيرة حتى أصبح يستخدم في مجالات عدة مثل التعليم الاتصالات و غيرها. عام 1835م اخترع باباج أول حاسبة و سميت "الآلة التحليلية" كانت أجزاؤها كثيرة و كان من الصعب بناؤها بدقة و لم تعمل هذه الآلة أبدا. بدأ عصر الكمبيوتر الحديث عام 1944 م حيث اخترع المهندس "أيكن" أول كمبيوتر حديث كان اسمه "مارك" كان هذا الكمبيوتر كهربائيا ميكانيكيا و ليس إلكترونيا كان يقوم بعدة وظائف مثل تخزين البيانات يطبع المعلومات بالة كهربائية كان حجمه كبير كحجم صالة كبيرة. أجيال الحاسب الآلي و أنواعها: صنفت الكمبيوترات إلى أجيال كل جيل يقوم بشيء جديد و مطور على سابقه. الجيل الأول (1942ـ1954): في الخمسينات تم إنتاج حاسوب (UNIVAC) كان يستخدم لجدولة الإحصاءات السكانية استخدم هذا الجيل الصمامات المفرغة التي هي أنابيب زجاجية مفرغة يمكن أن توقف أو تمرر التيار الكهربائي دون الحاجة إلى محول ميكانيكي./ كانت كبيرة الحجم ثقيلة الوزن سرعتها بطيئة تحتاج لتسخين قبل عملها "تستهلك مقدار كبير من الطاقة الكهربائية كانت تستخدم لغة الآلة حيث تكون التعليمات للحاسب على شكل سلسلة من الأرقام "كانت معقدة" تتكون وحدة المعالجة المركزية في حواسيب هذا الجيل من:/ وحدة معالجة البيانات وحدة تحكم مبرمجة الوحدات الرئيسة التي يتألف منها هذا الجيل :/ وحدة الحساب والمنطق ./ وحدة التحكم ./ الذاكرة الرئيسية ./ مجموعة من المسجلات العامة (يتكون من) :/ المركم (AC) مسجل حاصل الضرب والقسمة (MQ) مسجل البيانات (DR) مسجل العنوان (AR) عداد البرنامج (PC) IBR IR 5- وحدة الإخراج ./ شكل المعلومات :/ تعتبر الوحدة الاساسية للمعلومات هي الكلمة (word) وتكون مؤلفه من 40 خليه ثنائية ؛ يمكن تبادلها بين وحدة المعالجة المركزية (CPU) والذاكرة الرئيسية (M./M) في لحظة زمنية محددة./وبعد ذلك يتم تخزين الكلمات في الذاكرة الرئيسية تحت عناوين محددة حيث تستطيع الذاكرة الرئيسية 4096 كلمة (212) ، وذلك لان عدد الخطوط المخصصة للعنوان (12) ./ تقسم المعلومات المخزنة في الذاكرة الرئيسية إلى قسمين :/ المعاملات :/هي قيم رقمية يتم تمثيلها في الذاكرة بإستخدام كلمة كاملة ،ويتم حجز الخانة في أقصى اليسار للإشارة التعليمات :/يتم تخزين تعليمين في الموقع الواحد ؛لكل تعليمية 20 خانة ثنائية ./ الجيل الثاني (1952-1964): اعتمد في تصميمه على الترانزستور حاسبات أصغر حجما وأقل تكلفة وأكثر سرعة./ ظهور لغات البرمجة مثل Cobol, Fortran ./ استخدمت الأقراص الممغنطة كوحدات تخزين./ من حاسبات هذا الجيل:/ - حاسوب Tradic( من إنتاج معامل Bell) ./ حيث استبدلت في هذا الجيل الصمامات المفرغة بالترانزستورات التي هي أصغر في الحجم و أطول عمرا و تستهلك طاقة و حرارة أقل كثيرا من الصمامات المفرغة./ الترانستور:/ هو عبارة عن عنصر يسمح بمرور الطاقة الكهربائية في اتجاه معين، بينما يعمل في الوقت نفسه على وقف تدفق الطاقة الكهربائية في الاتجاه الآخر./ استخدمت أيضا ذاكرة الأقراص الممغنطة كوسيلة للتخزين و هي ذات قدرة تخزينية عاليةواستخدمت في هذا الجيل لغات البرمجة ذات المستوى العالي بدلاً من اللغات الرمزية ولغة الآلة في برمجة الحواسيب ./ هذا وتم تخصيص معالجات خاصة للأشراف على عمليات الإدخال والإخراج سميت (I/O Processors)،إضافةً لذلك تمت إضافة بعض المسجلات التي تقوم بالعمليات الحسابية على الأرقام الممثلة بالفاصلة العشرية ./ شكل البيانات :/ وكما في الجيل الأول تعتبر الكلمة هي الوحدة الاساسية للمعلومات ؛حيث يتم تنظيم المعلومات في كلمات بطول 36 خلية ثنائية حيث يتم تخزين هذه الكلمات في مواقع في الذاكرة (215) ./ انظر للشكل للتوضيح—اقتصر استخدام الحاسب الآلي في هذه الفترة على الجامعات و المنظمات الحكومية و الأعمال التجارية و لم يكن شائع الاستخدام حدث أول تغير رئيسي في الحاسوب عند ما استبدل الترانزستور (نصف الناقل) بالصمام المفرغ./ والترانزستور، كما هو معلوم، أصغر حجماً وأرخص كلفة وأقل تبديداً للحرارة من الصمام المفرغ، كما أنه لا يتطلب أسلاكاً وصفائح معدنية وأنابيب زجاجية، بل هو عنصر صلب مصنوع من السيليكون./ وباستعمال الترانزستور دخل بناء الحواسيب جيله الثاني./ وأضحى تصنيف الحواسيب في أجيال يعتمد على تقانة العتاد الأساسية./ ويُميَّز كل جيل من غيره بزيادة سرعة عملياته وسعة ذاكرته وصغر حجمه./ طرأت على صناعة الحواسيب تغيرات أخرى، فقد شهد الجيل الثانــي إنتاج وحدات حساب ومنطق ووحدات تحكم أكثر تعقيداً واستعمال لغات برمجة عالية المستوى، وتقديم برمجيات نظام System Software مع الحاسوب الجيل الثالث (1964ـ1972): تطورت الحاسبات في هذا الجيل حيث تم صنع الدوائر الكهربائية المتكاملة المصنوعة من رقائق السيلكون و هي عبارة عن مواد شبه موصلة نقية يتم إضافة شوائب إليها بطريقة معينة ودقيقة للغاية بحيث ينتج عن ذلك تكون مكثفات وترانزستورات ومقاومات وبقية عناصر الدوائر المتكاملة ./ مكونات هذا الجيل :/ الذاكرة الرئيسية وحدة التحكم بالذاكرة وحدة المعالجة المركزية—ترتبط وحدة التحكم :/- الوحدات الطرفية السريعة عن طريق (معالج الإدخال والإخراج) الوحدات الطرفية البطيئة عن طريق (قناة اخرى يمكن استخدامها لربط أكثر من وحدة ادخال واخراج) اشكال البيانات :/ هنا تم استخدام البايت (Byte) كوحدة بيانات (8 خلايا ثنائية ) يمكن تخزينه في موقع من مواقع الذاكرة ومعالجنها عند الحاجة ، ويمكن تمثيل الكلمة ب 4 بايت ./ هذا ويتم تمثيل البيانات الرقمية بـ 4 طرق :/ 1) الطريقة المحزمة :/ يمكن تخزين رقمين في بايت واحد] الرقم مؤلف من خانه واحدة [ 2) الطريقة غير المحزمة :/ يتم تخصيص بايت واحد لخزن الرقم 3) الفاصلة الثابتة 4) الفاصلة العشرية انظر للشكل للتوضيح مميزاتها :/ خفيفة الوزن صغيرة الحجم قليلة الثمن عيوبها :/ لا يمكن فصل مكوناتها عن بعضها بعد تصنيعها ./ لا يمكن إصلاحها إذا تعطلت ./ و من أهم البرمجيات التي ظهرت في هذا الجيل هو نظام التشغيل./ -ولقد ظهر في هذا الجيل الحاسبات الصغيرة الجيل الرابع (1972-1991): استخدم هذا الجيل الدوائر المتكاملة (LSI )، واستخدم الشرائح الدقيقة (Chips) ، والمعالجات الدقيقة المعالجات الدقيقة :/ شريحة تحتوي أكثر من 1000 ترانزيستور في مساحة صغيرة جداً من السيلكون ./ - ظهر في هذا الجيل الـ RAM & ROM - كما ظهر الكمبيوتر الشخصي (PC) مميزاته:/ صغيرة الحجم زيادة السرعة سعة الذاكرة كبيرة قلة التكلفة—هذا واصبحت السرعة تقاس بملايين العمليات في الثانية الواحدة اعتمد في تصميمه على الدقيق ./ ظهور الذاكرة الحية RAM والذاكرة الميتة ROM ظهور الأقراص الصلبة المصغرة والأقراص المرنة أصبحت أجهزة الإدخال والإخراج أكثر تطورا وأسهل استخداما./ تطوير أنظمة التشغيل./ من حاسبات هذا الجيل IBM Pc الجيل الخامس (1990): جيل قادم من الحاسبات الذكية./ كفاءة أعلى (تمييز الأصوات – التعامل مع اللغات واللهجات لتنفيذ الأوامر وتحليلها)./ إن الحاسوب جهاز يقوم بمعالجة المعلومات آليا وبنيته إلكترونية معقدة./ وبحكم التطور في مجال الإلكترونيات يمكن تقسيم الحاسبات زمنيا إلى خمسة فئات ندعوها أجيــالا (Générations)./ الجيــل الأول (بدأ في 1975 1947) اعتمد في تصميم هعلى الصمامات المفرغة كانت تستهلك طاقة كبيرة وتنبعث منها حرارة عالية./ استخدمت لغة الآلة (Langage machine) في كتابة برمجته./ تميزت هذه الفترة بظهور الحاسبات الضخمة./ من حاسبات هذا الجيل:/ IAC صمم سنة 1946 UNIVAC صمم سنة 1951 ويعتبر أول حاسوب مسوق./ الجيل السادس(ما بعد 1992): جيل الذكاء الاصطناعي والإنسان الآلــي./ زيادة هائلة في السرعات وسعات التخزين./ التطور في مجال الشبكات./ مميزات الجيل الخامس السرعة العالية الدقة المتناهية السعه التخزينية كبيرة الجيل الخامس من 19 إلى الان الجيل الحالي- وجيل المستقبل نظرا للتطورالكبير والسريع في تكنولجياصناعه الحاسبات بدأالانسان الان يدخل صر الذكاء الاصطناعي artificial intelligence لانتاج حاسبات ذكية تحاكي قدرات الإنسان العقلية الحركية./ ولن تتوقف أبحاث العلماء في مجال الاتصالات والإنترنت والذكاء الاصطناعي وذلك لانتاج حاسبات ذكية تستطيع أن تعيد برمجةنفسها وتقوم الأبحاث في هذا المجال على تصميم حاسبات اعتمادا على شبكة عصبية تعرف باسم artificial neural network بالإضافة إلى محاولة إلى محاولة علماء الهندسة الوراثية انتاج شريحة حيوية بدلا من شريحة السيليكون المستخدمة الآن في الحاسبات لمحة تاريخية: الجيل الأول:/ ظهرت الآلات الحاسبة القادرة على القيام بالعمليات الحسابية الأولية (جمع، طرح، ضرب، قسمة) في القرن السادس عشر أو ربما قبل ذلك بقليل./ وكان معظم هذه الآلات ميكانيكياً ذكياً يتكون من مسننات وسيور متحركة وغير ذلك، وابتكر بليز باسكال[ر] Blaise Pascal آلة حاسبة ميكانيكية تقوم بعمليات الجمع والطرح./ وطوّر غوتفريد ليبينز (1646-1716) Gottfried Leibins هذا التصميم ليقوم بعمليات الضرب والقسمة أيضاً./ واستمر استخدام مثل هذه الآلات حتى القرن التاسع عشر./ كذلك جرت محاولات لبناء حواسيب عامة الأغراض قابلة للبرمجة باستخدام المكونات الميكانيكية ذاتها./ فصمم الإنكليزي تشارلز باباج (1791-1871) Charles Babage في عام 1832 أول حاسوب يقوم آلياً ومن دون تدخل الإنسان بعدة خطوات أسماها «آلة الفرق» Difference Engine تستطيع حساب جداول حسابية وطباعتها./ بعد ذلك عُني باباج[ر] في عام 1834 بتصميم آلة أخرى أسماها «الآلة التحليلية» Analytical Engine، وقد عدّت حقاً أول حاسوب متعدد الاستخدامات، ويوضح الشكل 1 المخطط الصندوقي لهذه الآلة./ أما أول حاسوب اعتمد الدارات الإلكترونية أساساً في تصميمه فهو الحاسوب ENIAC (الحاسوب والمكامل العددي الإلكتروني Electronic Numerical Integrator And Computer الذي أنجز في عام 1946 في مدرسة موور للهندسة Moore School of Engineering في جامعة بنسلفانية ـ الولايات المتحدة الأمريكية، وقد استخدم فيه 18000 صمام إلكتروني و1500 حاكمة Relay، وتمكن هذا الحاسوب من إنجاز نحو 5000 عملية جمع وطرح في الثانية مما جعله متقدماً على الحواسيب الكهروميكانيكية التي سبقته، وكان يزن 30 طناً، ويستهلك عند العمل طاقة كهربائية بلغت 140 كيلو واط، ويعمل على مبدأ النظام العشري، وكانت تتم برمجته يدوياً بإعادة التوصيلات من جديد في كل مرة./ وقد قادت هذه الصعوبات فريق العمل إلى فكرة تخزين البرامج في وسط تخزين مناسب، فاقترح أحد المصممين تقسيماً وظيفياً للحاسوب يتألف من وحدات إدخال، ووحدات إخراج، ووحدة تحكم، ووحدة معالجة، ووحدة ذاكرة./ وأدى ذلك إلى صُنع الحاسوب إدفاك EDVAC (الحاسوب الإلكتروني ذو المتغيرات المنفصلة) Electronic Discrete Variable Computer./ طَورت بعد ذلك شركات مختلفة تصميم الحواسيب وصناعتها، مثل الحاسوب الآلي العميم يونيفاك الأول Universal Automatic Computer (UNIVAC I) في أواخر الخمسينات بذاكرة أكبر وأداء أعلى./ وقدمت شركة IBM عام 1953 وكانت عندئذ المُصَنِّع الرئيسي لتجهيزات معالجة البطاقات المثقبة، حاسوبها الإلكترونــي الأول ذا البرنامج المخزَّن، وهو الحاسوب 701، وكان مخصصاً في الأصل للتطبيقات العلمية./ وطورت بعد ذلك سلسلة طويلة من الحواسيب 7000/700 جعلت شركة IBM في المقام الأول في صناعة