خصائص الحواسيب الأولى وكيفية تطويرها عبر الزمن

2016 عصر الذرة

جون كلارك مع مايكل ألابي وإيمي جان بيير

KFAS

التكنولوجيا والعلوم التطبيقية

الحاسوب آلة إلكترونية يمكنها القيام بعددٍ من الوظائف تتعلق بمعالجة المعلومات أو البيانات وذلك في إطار برنامج يتحكم في كيفية إدارة هذه الوظائف.

ويشير المصطلح اليوم في الغالب إلى الحواسيب الرقمية، التي تعالج البيانات فيها على هيئة أرقام أو أعداد يعبر عنها بالنظام الثنائي للأعداد.

النظـــــام الثنــــــــائي للأعداد هو نظام عددي يستخدم رقمين فقط، الصفر ٠ والرقم ١، ويُمثل العددان في نظام المعالجة الحاسوبية وذاكرة الحاسوب بإغلاق دارة التيار الكهربائي أو فتحها. وبناءً على هذا التعريف شيدت أولى الحواسيب للجيش والقوة البحرية الأمريكيتين بنهايات الحرب العالمية الثانية.

اتسمت تلك الحواسيب بضخامة حجمها واحتوائها على عدد كبير من أنابيب التفريغ وقد تم تطويرها من رحم آلات الحساب التي تعود إلى العقد الثالث من القرن العشرين، كما نتجت الأخيرة بدورها من تطوير أدوات الحساب والعد السابقة لها. و

يعتبر الأباكوس (لوح العد أو المِعداد) أول آلة حساب في التاريخ ويتكون من إطار تُصف عليه حبات مادة ما، وتم اختراعه على يد الصينيين حوالي عام ٣,٠٠٠ قبل الميلاد. والجدير ذكره أن بعض مناطق الصين واليابان مازالت تستخدم الأباكوس.

 

ولتسهيل عمليات الضرب الحسابية تستخدم اللوغاريتمات من اختراع عالم الرياضيات الإسكتلندي جون نابير (١٥٥٠-١٦١٧) عام ١٦١٤. وابرز تطبيق «ميكانيكي» لاستخدام اللوغاريتمات هو المسطرة المنزلقة التي صممها عام ١٦٢٢ عالم الرياضيات الإنجليزي وليام أوترد (١٥٧٤-١٦٦٠).

يعتبر العالم الفرنسي بليز باسكال (١٦٢٣-٦٢) مبتكر أول أداة ميكانيكة للعد والحساب وذلك عام ١٦٤٢. احتوت آلة باسكال على نظام من تروسٍ مسننة متشابكة، وهو النظام نفسه الذي اعتمد عليه عالم الرياضيات الإنجليزي تشارلز بابج (١٧٩٢-١٨٧١) في بناء «الآلة التحليلية» عام ١٨٣٣.

تميزت آلة بابج بإمكانية برمجتها لتنفيذ عملية حسابية محددة، وتعتبر بذلك أول حاسوب (لكنه ليس إلكترونياً). وخلال العقد الثامن من القرن التاسع عشر طورت آلات الحساب ذات المفاتيح -سميت حينها كومبوميتر- التي اسهم في ابتكارها عددٌ من المخترعين من بينهم الأمريكي وليام بوروز (١٨٥٥-٩٨). ووفرت نسخ معدلة لاحقاً مخرجات مطبوعة لنتائج الحسابات.

 

استخدمت غالبية الحواسيب البرمجية الأولى الأشرطة أو البطاقات المثقوبة لإدخال المعلومات. وفي حوالي عام ١٨٠٥ ابتكر المخترع الفرنسي جوزف جاكارد (١٨٣٤-١٧٥٢) مغزلاً يمكن بواسطته نسج تصاميم مختلفة على السجادات باتباع المغزل للتعليمات الملقمة له من خلال حزام لامتناه الطول من البطاقات المثقوبة.

كما استخدم المبتكر الأمريكي هيرمان هوليرث (١٨٦٠-١٩٢٩) نظام البطاقات المثقبة لتسجيل وتحليل نتائج الإحصاء السكاني للولايات المتحدة عام ١٨٩٠. وأسس هوليرث لاحقاً شركة آلات الأعمال العالمية (IBM).

ظهرت آلات الحساب الكهروميكانيكية خلال العقد الثالث من القرن العشرين على يد المبتكرين الأمريكيين من أمثال فانيفار بوش (١٨٩٠-١٩٧٤) وجون أتاناسوف (١٩٠٣ – ٩٥). وبحلول عام ١٩٤٢ شيد أتاناسوف آلة حاسبة إلكترونية ((ABC يعتمد تشغيلها على مجموعة من أنابيب التفريغ، ويمكن برمجتها لمعالجة البيانات – يمكن القول بأنها أول حاسوب حقيقي.

وبعد سنتين طور أستاذ الرياضيات بجامعة هارفارد الأمريكي هوارد أيكن (١٩٠٠ – ٧٣) حاسوباً رقمياً يدوي التشغيل تتم برمجته بواسطة أشرطة ورقية مثقبة. تطور حاسوب أيكن ودخل الخدمة عام ١٩٤٦ تحت اسم ENICA (المكامل الرقمي والحاسب الإلكتروني)، لكنه كان أيضاً يعتمد على أنابيب التفريغ لمعالجة البيانات والمعلومات.

 

تعتبر الآلة التي شيدها عالم الرياضيات الأمريكي من أصل هنغاري جون فون نيومان (١٩٠٣-٥٧) بجامعة برنستون عام ١٩٤٦، تعتبر أول حاسوب ذا نظامٍ برمجي ذاتي تستند برمجته على نظام الأرقام الثنائية.

ضُمنت فكرة عمل هذا الحاسوب إنتاج حاسوب ١ UNIVAC عام ١٩٥١ من تصميم مهندسا الحاسوب الأمريكيان جون إيكرت (١٩١٩- ٩٥) وجون موتشلي (١٩٠٧- ٨٠)، الذي أُنتج باعداد كبيرة مقارنة بعدد الحواسيب التي أُنتجت قبل ذلك. قام المهندسان بتطوير الحاسوب بعد سنة ليستخدم الشرائط الممغنطة في تشغيله.

وعلى الجانب الآخر من المحيط قام فريق بجامعة مانتشستر في إنجلترا عام ١٩٤٩ ببناء حاسوب ببرمجة ذاتية وذلك تحت إشراف عالم الرياضيات الإنجليزي ألان تيرنغ (١٩١٢- ٥٤) الذي كان يعمل فيما سبق بجامعة برنستون.

تميزت الة مانتشستر بكفاءة عالية مما دفع الحكومة البريطانية تكليف شركة فيرانتي لإنتاجها، وتمكنت الشركة خلال بضع سنين من بيع ثمانية آلات من طراز مارك ١- وهو عدد كبير في تلك الأيام.

 

أصبحت الحواسيب أسرع وأقل حجماً بعد اختراع الفيزيائيين في الولايات المتحدة الترانزستورات في الأربيعنيات من القرن العشرين.

وبحلول العقد السادس من القرن العشرين ظهرت الرقائق الإلكترونية السيليكونية، وبذلك تضمنت الحواسيب التي أُنتجت عام ١٩٧٠ وما بعده وحدة معالجة حاسوبية صُغرية مطبوعة على رقيقة واحدة.

تستخدم الرقائق الصُغرية اليوم في الحواسيب الشخصية (PC) علاوة على احتواء أنظمة الأجهزة المنزلية والسيارات والروبوت الصناعي عليها.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]