الحاسوب من ألمع اختراعات البشرية. بفضل تقنية الكمبيوتر ، تمكن الأشخاص من تخزين كميات هائلة من البيانات ومعالجتها ، وتسريع وتيرة الحياة ، وإجراء العمليات الحسابية ، والتسوق عبر الإنترنت ، وتحقيق إنتاجية غير مسبوقة. من أجل تحديد وتشغيل الجهاز بشكل صحيح ، تحتاج إلى معرفة طرق تصنيف أجهزة الكمبيوتر.
تدرج حوسبة العالم
يمكن تعريف الكمبيوتر على أنه أي جهاز إلكتروني يتلقى البيانات ويستقبلها ويخزنها ويعالجها في معلومات مفيدة يمكن فهمها للمستخدم. يشمل هذا التعريف اليوم العديد من الأجهزة المفيدة والضرورية مثل الساعات والآلات الحاسبة والتلفزيونات ومقاييس الحرارة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة وغيرها الكثير.
كلهم يستقبلون البيانات ويقومون بالعمليات بالمعلومات اللازمة. الكمبيوتر هو مجرد مصطلح عام لنظام يتكون من العديد من الأجهزة. كانت أجهزة الكمبيوتر في الأوقات السابقة بحجم الغرفة وتستهلك كميات هائلة من الكهرباء. اليوم ، أدى التقدم العلمي والتكنولوجي إلى تقليل حجم الآلات وتقليلها إلى حجمساعات صغيرة. وهذا ليس الحد.
حاليًا يتم تصنيف أجهزة الكمبيوتر:
- حسب العمر ؛
- من حيث القوة والحجم ؛
- حسب الغرض أو الوظيفة ؛
- حسب عدد المعالجات الدقيقة ؛
- بواسطة الرقم الثنائي "BIT" ؛
- حسب مجال التطبيق ؛
- بعدد المستخدمين ؛
- وفقًا لمخططات معالجة البيانات ؛
- للأجهزة والبرامج ؛
- حسب حجم ذاكرة الحاسب
خمسة أجيال كمبيوتر
يتم تجميع الأجهزة حسب الأجيال حسب العمر. وتشمل سيارات الأجيال الأول والثاني والثالث والرابع والخامس.
خمسة أجيال حاسوبية تختلف في آليات معالجة المعلومات:
- الاول في الانابيب المفرغة
- الثاني - في الترانزستورات.
- الثالث - في الدوائر المتكاملة
- الرابع - في رقائق المعالجات الدقيقة.
- الخامس في الأجهزة الذكية القادرة على الذكاء الاصطناعي
حواسيب الجيل الاول. هذا جيل من الآلات تم إنشاؤه بين عامي 1946 و 1957. تمتاز هذه الأجهزة بالخصائص التالية:
- أنابيب مفرغة للتوصيل
- براميل مغناطيسية كذاكرة لمعالجة البيانات.
- نظام تشغيل منخفض.
- شغل مساحة كبيرة للتثبيت ، وأحيانًا غرفة كاملة.
- استهلك الكثير من الطاقة ، وفي نفس الوقت يطلق كمية هائلة من الطاقة في البيئة ، مما قد يؤدي إلىتدمير الآلات.
حواسيب الجيل الثاني موجودة بين عامي 1958 و 1964. كانت لديهم الميزات التالية:
- الترانزستورات المستخدمة.
- حجم خارجي أقل للآلات مقارنة بأجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول.
- يستهلك طاقة أقل
- كان نظام التشغيل أسرع.
خلال هذا الجيل ، تم تطوير لغات البرمجة مثل Cobol و Fortran واستخدامها في البطاقات المثقوبة لإدخال البيانات والطباعة.
أجهزة كمبيوتر الجيل الثالث موجودة بين عامي 1965 و 1971.
الميزات:
- الدوائر المتكاملة المستخدمة.
- كانت أصغر بسبب استخدام الرقائق.
- لديه ذاكرة كبيرة لمعالجة البيانات.
- كانت سرعة المعالجة أسرع بكثير.
- التكنولوجيا المستخدمة في هذه الحواسيب هي تقنية Small Scale Integration (SSI).
LSI تقنية التكامل على نطاق واسع
تم إنتاج أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع من عام 1972 إلى التسعينيات. استخدموا تقنية التكامل واسع النطاق (LSI):
- حجم ذاكرة كبير.
- سرعة معالجة عالية.
- صغر الحجم والسعر.
- تم إنتاجه باستخدام لوحة مفاتيح تتفاعل بشكل جيد مع نظام معالجة البيانات.
في هذه المرحلة ، كان هناك تطور سريع للإنترنت.
تشمل التطورات الأخرى التي تم إجراؤها إدخال واجهة مستخدم رسومية (GUI) وماوس. بالإضافة إلى واجهة المستخدم الرسومية ، يستخدم هذا النوع من أجهزة الكمبيوتر ملفاتواجهات المستخدم:
- لغة طبيعية
- سؤال وجواب ؛
- سطر الأوامر (CLI) ؛
- ملء النماذج.
بدأ إنشاء الكمبيوتر الرابع بواسطة المعالج الدقيق Intel C4004 ، بعد أن بدأ المصنعون في دمج هذه الرقائق الدقيقة في تصميماتهم الجديدة.
في عام 1981 ، قدمت شركة International Business Machine أول كمبيوتر منزلي لها ، والمعروف باسم IBM PC.
الاختلاف الوظيفي بين أجهزة الكمبيوتر
تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب الغرض أو الوظيفة ينقسم إلى آلات للأغراض العامة والأغراض الخاصة. الأول يحل الكثير من المشاكل. يقال إنها متعددة الأغراض لأنها تؤدي مجموعة واسعة من المهام. تتضمن أمثلة أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة.
أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض الخاصة لا تحل سوى مشاكل محددة. وهي مصممة لأداء مهام محددة حصريًا. قد تتضمن أمثلة أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض الخاصة الآلات الحاسبة وعداد النقود.
مخططات معالجة البيانات
تصنيف أجهزة الكمبيوتر من خلال معالجة البيانات. اعتمادًا على مخططات معالجة البيانات ، يتم تقسيم الأجهزة إلى تناظرية أو رقمية أو هجينة.
تعمل أجهزة الكمبيوتر التناظرية على مبدأ القياس ، حيث يتم تحويل القياسات إلى بيانات. تستخدم الأجهزة التناظرية الحديثة عادةً المعلمات الكهربائية مثل الفولتية أو المقاومة أو التيارات لتمثيل الكميات المعالجة. مثل أجهزة الكمبيوترلا ترتبط مباشرة بالأرقام. يقيسون الكميات الفيزيائية المستمرة.
أجهزة الكمبيوتر الرقمية هي تلك التي تعمل بالمعلومات ، العددية أو غير ذلك ، ممثلة في شكل رقمي. تعالج هذه الأجهزة البيانات بقيم رقمية (في 0 و 1) وتعطي نتائج بدقة وسرعة أكبر.
تشمل الأجهزة الهجينة وظيفة القياس للكمبيوتر التناظري ووظيفة العد للجهاز الرقمي. تستخدم هذه الآلات المكونات التناظرية لأغراض الحوسبة وأجهزة التخزين الرقمية للتخزين.
تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب القوة والحجم
تتوفر أجهزة الكمبيوتر بأحجام مختلفة وبسبب هذه الاختلافات ، فإنها تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف بقدرات مختلفة.
تصنيف ذاكرة الكمبيوتر حسب النوع:
- الحواسيب الصغيرة.
- Minicomputers.
- أجهزة الكمبيوتر العملاقة.
- الحاسبات.
- أجهزة كمبيوتر محمولة.
الحواسيب الصغيرة. فهي أصغر حجمًا وأرخص من الحواسيب الكبيرة وأجهزة الكمبيوتر العملاقة ، ولكنها أيضًا أقل كفاءة. على سبيل المثال ، أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة سطح المكتب.
أجهزة كمبيوتر صغيرة. هذه أجهزة كمبيوتر متوسطة الحجم تكلف أقل من أجهزة الكمبيوتر الكبيرة وأجهزة الكمبيوتر العملاقة. على سبيل المثال ، أجهزة آي بي إم متوسطة المدى.
أجهزة محمولة. تصنيف أجهزة الكمبيوتر الشخصية عبارة عن أجهزة كمبيوتر محمولة و netbooks متوسطة الحجم موضوعة في حضن المستخدم أثناء العمل ، وهي أجهزة محمولة أصغر يمكن حملها باليد -الهواتف المحمولة والآلات الحاسبة والمساعدات الرقمية الشخصية.
أجهزة الكمبيوتر المركزية. هذه أنظمة كمبيوتر كبيرة جدًا ومكلفة. يعالجون البيانات بشكل أسرع وأرخص من الحواسيب العملاقة.
أجهزة الكمبيوتر العملاقة. تعد الآلات الأسرع باهظة الثمن لأنها تقوم بالكثير من العمليات الحسابية. يتم استخدامها لمعالجة كميات كبيرة جدًا من البيانات.
أسرع وأقوى كمبيوتر عملاق مكلف للغاية ويستخدم للتطبيقات المتخصصة التي تتطلب حسابات رياضية ضخمة ، مثل التنبؤ بالطقس. تشمل التطبيقات الأخرى للحوسبة الفائقة الرسوم المتحركة ، وحسابات ديناميكية السوائل ، وأبحاث الطاقة النووية ، والتنقيب عن النفط.
الاختلاف الرئيسي بين الكمبيوتر العملاق والحاسوب الرئيسي هو أن الأول يوجه كل قوته إلى عدد قليل من المهام المحددة ، بينما تستخدم الحواسيب المركزية قوتها لتشغيل العديد من البرامج في وقت واحد. يعد الكمبيوتر الرئيسي كبيرًا جدًا ومكلفًا ، ويمكنه دعم مئات أو حتى آلاف المستخدمين في وقت واحد.
في التسلسل الهرمي الذي يبدأ بمعالج دقيق بسيط ، مثل الساعات في الأسفل وأجهزة الكمبيوتر العملاقة في الجزء العلوي من القائمة ، تكون الإطارات المركزية أقل بقليل من أجهزة الكمبيوتر العملاقة. بمعنى ما ، تعد الحواسيب المركزية أقوى من الحواسيب العملاقة لأنها تدعم العديد من المستخدمين المتزامنين ، لكن الحواسيب العملاقة يمكنهاقم بتشغيل برنامج واحد أسرع من الحواسيب المركزية.
الحواسيب الدقيقة هي أصغر نظام معالجة للأغراض العامة. أطلق الكمبيوتر الأقدم معالج 8 بت بسرعة 3.7 ميجابايت والمعالج الحالي 64 بت عند 4.66 جيجابايت.
يمكن تقسيم هذه الأجهزة إلى نوعين:
- أجهزة مكتبية.
- آليات محمولة.
الاختلاف هو أنه يمكن استخدام الخيارات المحمولة أثناء السفر بينما لا يمكن أن تكون أجهزة سطح المكتب محمولة.
التنظيم حسب عدد المعالجات الدقيقة
بناءً على عدد المعالجات الدقيقة ، يمكن تقسيم أجهزة الكمبيوتر إلى:
- متسلسلة.
- موازي
أجهزة الكمبيوتر التسلسلية - يتم تنفيذ أي مهمة يتم إجراؤها على هذه الأجهزة بواسطة الكمبيوتر الصغير فقط. معظم هذه الأجهزة عبارة عن أجهزة كمبيوتر متسلسلة ، حيث تكمل أي مهمة تعليمة متسلسلة من البداية إلى النهاية.
أجهزة الكمبيوتر الموازية سريعة نسبيًا. أنواع جديدة من الآلات التي تستخدم عددًا كبيرًا من المعالجات. تؤدي المعالجات مهام مختلفة بشكل مستقل وفي نفس الوقت تزيد من سرعة البرامج المعقدة. أجهزة الكمبيوتر الموازية تطابق سرعة أجهزة الكمبيوتر العملاقة بتكلفة أقل بكثير.
فصل BIT
هذا تصنيف لأجهزة الكمبيوتر على أساس طول الكلمة. الرقم الثنائي يسمى BIT. الكلمة هي مجموعة من البتات التي تم إصلاحهالجهاز الكمبيوتر. يحدد عدد البتات في الكلمة (أو طول الكلمة) تمثيل جميع الأحرف في تلك البتات. تتراوح أطوال الكلمات من 16 إلى 64 بت على معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة.
الرقم أو البت الثنائي هو أصغر وحدة معلومات على الكمبيوتر. تستخدم لتخزين المعلومات وضبطها على صح / خطأ أو تشغيل / إيقاف. قيمة البتة الفردية هي 0 أو 1 ، والتي تُستخدم عادةً لتخزين البيانات وتنفيذ التعليمات في مجموعات البايت. غالبًا ما يُصنف الكمبيوتر حسب عدد البتات التي يمكنه معالجتها في وقت واحد ، أو حسب عدد البتات في عنوان الذاكرة.
تستخدم العديد من الأنظمة أربعة بايت ثماني بتات لتكوين كلمة 32 بت. عادةً ما يتم تخزين قيمة البت أعلى أو أقل من مستوى الشحن الكهربائي المخصص على مكثف داخل وحدة ذاكرة. بالنسبة للأجهزة التي تستخدم المنطق الإيجابي ، فإن القيمة 1 (صواب أو مرتفع) هي جهد موجب نسبة إلى الأرض الكهربائية ، والقيمة 0 (خطأ أو منخفض) هي 0.
التصنيف حسب منطقة التطبيق والمستخدمين
تصنيف أجهزة الكمبيوتر في العالم الحديث يعتمد على تطبيقاتها وأغراضها. أيضًا حول عدد المستخدمين الذين سيستخدمون الآلات في عملهم. الأجهزة مصنفة حسب التطبيق:
- المركبات ذات الأغراض الخاصة.
- أجهزة كمبيوتر للأغراض العامة.
الأول مصمم فقط لتلبية متطلبات مهمة أو تطبيق معين. تعليمات،اللازمة لأداء مهمة معينة يتم تخزينها بشكل دائم في الذاكرة الداخلية حتى تتمكن من إكمال مهمة في أمر واحد. لا يحتوي هذا الكمبيوتر الشخصي على خيارات إضافية وبالتالي فهو أرخص.
أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة مصممة لتلبية احتياجات العديد من التطبيقات المختلفة. في هذه الأجهزة ، يتم توصيل الإرشادات اللازمة لأداء مهمة معينة بشكل دائم في الذاكرة الداخلية. عند اكتمال مهمة واحدة ، يمكن تحميل التعليمات الخاصة بمهمة أخرى في الذاكرة الداخلية للمعالجة. يمكن استخدام آلة الأغراض العامة هذه لإعداد كشوف المرتبات وإدارة المخزون وتقرير المبيعات وما إلى ذلك.
تصنيف أجهزة الكمبيوتر الشخصية حسب عدد المستخدمين:
- وضع المستخدم الفردي - يمكن لمستخدم واحد فقط استخدام المورد في أي وقت.
- وضع متعدد المستخدمين - مشاركة جهاز كمبيوتر واحد من قبل عدة مستخدمين في أي وقت.
شبكة الكمبيوتر - العديد من الأجهزة المستقلة المترابطة التي يستخدمها العديد من المستخدمين في أي وقت.
مواصفات البرامج الثابتة
الأجهزة هي المكونات المادية التي يتكون منها نظام الكمبيوتر. يقسم تصنيف برامج الكمبيوتر الشخصي البرامج والبيانات ذات الصلة لأجهزة الكمبيوتر.
الأجهزة والبرامج لها علاقة تكافلية ، وهذا يعني أنه بدون برامج الكمبيوترمحدودة للغاية ، وبدون الأجهزة ، لن يعمل البرنامج على الإطلاق. إنهم بحاجة لبعضهم البعض لتحقيق إمكاناتهم.
تصنيف برامج الحاسب:
- نظام التشغيل هو برنامج يسمح للمستخدم بالتحكم في الأجهزة دون الخوض في تعقيدها.
- برامج المرافق - أداء مهام محددة تتعلق بإدارة المعدات. يشمل تصنيف برامج الكمبيوتر حسب هذا النوع برامج الضغط والمنسِّقات وإلغاء التجزئة وأدوات إدارة القرص الأخرى.
- برامج المكتبة هي مكتبات مجمعة من الإجراءات الشائعة الاستخدام. في نظام Windows ، عادةً ما تحمل امتداد ملف DLL وغالبًا ما يشار إليها باسم مكتبات وقت التشغيل.
- المترجمون - بغض النظر عن اللغة أو نوع اللغة التي يستخدمها المستخدم لكتابة البرامج ، يجب أن تكون في رمز الآلة ليتم التعرف عليها وتنفيذها بواسطة الكمبيوتر.
- برامج التطبيقات تُستخدم عادةً للمهام التي لها اتصال بالعالم خارج الجهاز.
يصنف تصنيف أجهزة الكمبيوتر أجهزة الكمبيوتر حسب أنواع الأجهزة ، مثل محرك الأقراص الثابتة المتصل فعليًا بالكمبيوتر ، وأي شيء يمكن لمسه جسديًا. يعد القرص المضغوط والشاشة والطابعة وبطاقة الفيديو كلها أمثلة على أجهزة الكمبيوتر. بدون أي جهاز ، لن يعمل الكمبيوتر ولن يعمل البرنامج.
الأجهزة والبرامجتتفاعل البرامج مع بعضها البعض: يخبر البرنامج الأجهزة بالمهام التي يجب أن تؤديها.
تصنيف توفير الكمبيوتر حسب نوع الجهاز:
- أجهزة الإدخال ؛
- تخزين ؛
- معالجة ؛
- إدارة ؛
- خارج.
خاصية ذاكرة الكمبيوتر
ذاكرة الكمبيوتر مثل الدماغ البشري الذي يستخدم لتخزين البيانات والتعليمات. تنقسم ذاكرة الكمبيوتر إلى خلايا صغيرة جدًا. لكل موقع الأخير موقع فريد ، ولكل موقع عنوان دائم يتراوح من 0 إلى 65535.
تستخدم أجهزة الكمبيوتر بشكل أساسي ثلاثة أنواع من الذاكرة:
- ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة عالية السرعة تعمل على تسريع المعالج. يعمل كمخزن مؤقت بين المعالج والذاكرة الرئيسية. يتم تخزين ملفات البيانات والبرامج المستخدمة بانتظام والتي تستخدمها وحدة المعالجة المركزية في ذاكرة التخزين المؤقت. يمكن لوحدة المعالجة المركزية الوصول إلى البيانات عند الحاجة. عند بدء تشغيل نظام التشغيل ، يقوم بنقل بعض الملفات والبيانات المهمة من القرص إلى ذاكرة التخزين المؤقت ، حيث يمكن للمعالج الوصول إليها بسهولة.
- الذاكرة الأساسية (الذاكرة الرئيسية). تحتوي الذاكرة الأساسية على جميع الملفات والبيانات أو الإرشادات التي يعمل عليها الكمبيوتر. عند إيقاف تشغيل الكمبيوتر ، تُفقد البيانات المخزنة في الذاكرة الأولية إلى الأبد. قدرة هذا المورد محدودة. يتم استخدام جهاز أشباه الموصلات في الذاكرة الأولية ، وهو أبطأ من السجل. فئتين فرعيتين من الرئيسيةالذاكرة - RAM و ROM.
- ذاكرة ثانوية. نحن نعرفه على أنه خارجي. إنها أبطأ من الذاكرة الرئيسية. يتم استخدام المورد لتخزين البيانات والمعلومات بشكل دائم. يصل المعالج إلى بيانات الذاكرة الثانوية من خلال بعض إجراءات الإدخال / الإخراج. يتم نقل محتويات خلايا الذاكرة الثانوية أولاً إلى الذاكرة الرئيسية ، ومن ثم يمكن لوحدة المعالجة المركزية الوصول إليها. مثال على ذاكرة إضافية: DVD ، قرص ، قرص مضغوط ، إلخ.
بعد قراءة هذه المعلومات ، سيكون من السهل على المستخدم الإجابة على سؤال تصنيف أجهزة الكمبيوتر.
الجيل الخامس من أجهزة الكمبيوتر: الحاضر والمستقبل
أجهزة الكمبيوتر من الجيل الخامس مبنية على التقدم التكنولوجي الذي تم الحصول عليه في الأجيال السابقة من الأجهزة. تم التخطيط لتنفيذها لتحسين التفاعل بين الأشخاص والآلات باستخدام الذكاء البشري وقواعد البيانات المتراكمة منذ بداية العصر الرقمي. يتم تنفيذ العديد من هذه المشاريع بالفعل ، بينما لا يزال البعض الآخر قيد التطوير.
تصنيف أجهزة الكمبيوتر الحديثة لأجهزة الجيل الخامس هو نظام له بداية ولكن ليس له نهاية ، حيث أن أجهزة هذه المجموعة لا تزال قيد التطوير والاختراع. بدأ تطورهم في التسعينيات ويستمر حتى اليوم. يستخدمون التكنولوجيا على نطاق واسع التكامل (VLSI).
رواد تسريع الذكاء الاصطناعي هم Google و Amazon و Microsoft و Apple و Facebook و Tesla. النتائج الأولية مرئية بالفعل على سمارتالأجهزة المنزلية المصممة لأتمتة ودمج الأنشطة في نظام دعم الحياة في المنزل.
