معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة هي آلات. الكمبيوتر (الكمبيوتر والإنترنت). التغييرات الرئيسية في بنية أجهزة الكمبيوتر الشخصية الشائعة

تصنيف أجهزة الكمبيوتر.

تعريف الكمبيوتر .

على الجانبين الأيسر والأيمن من المعادلة يوجد مجموع التأثيرات الكهربائية في الأقسام الرأسية من مخطط التصميم.

تم حل المعادلة لـ h 1 . استبدال تعبيرات EV (انظر الصيغ 5، 7، 8) نحصل على:

أجهزة الكمبيوتر الشخصية (PC) وتصنيفها.

(شريحة 1)

1. تعريف الكمبيوتر.

2. تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب مبدأ التشغيل

3. تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب مراحل الإنشاء وقاعدة العناصر.

4. التصنيف حسب مبادئ التشغيل والاستخدام.

4.1. أجهزة الكمبيوتر الكبيرة أو الحواسيب المركزية.

4.2. أجهزة الكمبيوتر الصغيرة أو ميني -حاسوب.

4.3. الحواسيب الصغيرة أو مجهري -حاسوب .

5. تصنيف شبكات أجهزة الكمبيوتر.

6. أجهزة الكمبيوتر الشخصية (PCs) وتصنيفها.

6.1. التصنيف حسب المواصفات PC99.

6.2. التصنيف حسب مستوى التخصص.

6.3. التصنيف حسب الغرض والأحجام القياسية.

6.4. تصنيف التوافق

6.5. التصنيف حسب نوع المعالج المستخدم.

7. الاستنتاجات الرئيسية.
1. تعريف الكمبيوتر.

تعريفات أولية .

· هندسة الكمبيوتر - مجموعة من الأجهزة المصممة لمعالجة البيانات تلقائيًا أو آليًا .

· نظام الكمبيوتر - مجموعة محددة من الأجهزة والبرامج المتفاعلة المصممة لخدمة مكان عمل واحد.

· حاسوب (الكمبيوتر الإلكتروني) أو حاسوب - ­ الجهاز المركزي لمعظم أنظمة الحوسبة.

· حاسوب - هذا جهاز إلكتروني عالمي مصمم لأتمتة عمليات وأعمال إنشاء البيانات وتخزينها ومعالجتها ونقلها وإعادة إنتاجها وإصدارها.

التعريف الأساسي.

الكمبيوتر الالكترونيأو حاسوب - هذه مجموعة من الأجهزة والبرامج المصممة لأتمتة إعداد وحل مهام المستخدم. تحت مستخدم فهم الشخص الذي تتم معالجة البيانات لصالحه. لتقليل كثافة اليد العاملة في إعداد المشكلات للحل، والاستخدام الفعال للأجهزة والبرامج الفردية حاسوببشكل عام، فضلا عن تسهيل عملها، كل منهما حاسوبلديه مجموعة خاصة من الأدوات البرمجية.

توفر بعض البرامج تفاعل المستخدم مع حاسوبوهو نوع من الوسيط بينهما. حصلت على الاسم نظام التشغيل وهو البرامج الأساسيةحاسوب.

تحت برمجة مفهوم مجموعة من الأدوات البرمجية للاستخدام المنتظم، بهدف إنشاء الخدمة اللازمة للمستخدمين.

2. تصنيف أجهزة الكمبيوتر على أساس مبدأ التشغيل.

يمكن تصنيف أجهزة الكمبيوتر وفقًا لعدد من الخصائص، من أهمها:

· مبدأ التشغيل؛

· مراحل الخلق وقاعدة العنصر.

· ميعاد؛

· طريقة تنظيم العملية الحسابية.

· الحجم والقدرة الحاسوبية.

· وظائف؛

· القدرة على تنفيذ البرامج بالتوازي، الخ.

بواسطة مبدأ التشغيلحاسوبوتنقسم إلى ثلاث فئات كبيرة:

· التناظرية؛

· رقمي؛

· هجين.

حاسوب رقمي- أجهزة الكمبيوتر الرقمية أو أجهزة الحوسبة المنفصلة - العمل مع المعلومات المقدمة في شكل منفصل أو رقمي إلى حد ما.

التشوه الشرياني الوريدي- أجهزة الكمبيوتر التناظرية أو أجهزة الحوسبة المستمرة - العمل مع المعلومات المقدمة في شكل مستمر (تناظري)، أي في شكل سلسلة مستمرة من القيم لأي كمية مادية (في أغلب الأحيان الجهد الكهربائي).

جي في إم - آلات الحوسبة الهجينة أو أجهزة الكمبيوتر المدمجة - العمل مع المعلومات المقدمة في كل من الأشكال الرقمية والتناظرية؛ فهي تجمع بين المزايا التشوه الشرياني الوريديو حاسوب رقمي. جي في إميُنصح باستخدامه لحل مشاكل إدارة الأنظمة التقنية المعقدة عالية السرعة.

في الاقتصاد , في العلوم والتكنولوجيا قد تلقت طلبا ساحقا كمبيوتر رقمي معالتمثيل الكهربائي للمعلومات المنفصلة - أجهزة الكمبيوتر الرقمية الإلكترونية, عادة ما تسمى ببساطة الحوسبة الإلكترونية سيارات (حاسوب).

3. تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب مراحل الإنشاء وقاعدة العناصر.

المراحل والاتجاهات الرئيسية في تطوير أجهزة الكمبيوتر وأجهزتها وبرامجها - (الشريحة 2)

بواسطة مراحل الخلق و قاعدة العنصر تنقسم أجهزة الكمبيوتر تقليديًا إلى أجيال:

الجيل الأول في الخمسينيات: أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم الأنابيب المفرغة الإلكترونية.

العنصر النشط الرئيسي لأجهزة الكمبيوتر الجيل الاول كان أنبوب الإلكترون، والمكونات المتبقية من المعدات الإلكترونية هي المقاومات العادية والمكثفات والمحولات. لبناء ذاكرة الوصول العشوائي بالفعل من المنتصف الخمسينياتمنذ سنوات، بدأ استخدام العناصر التي تم تطويرها خصيصًا لهذا الغرض - نوى الفريت. في البداية، تم استخدام معدات التلغراف القياسية (الكاتبة، خرامة الأشرطة، أجهزة الإرسال، معدات آلات العد والتثقيب) كأجهزة إدخال ومخرجات، ثم تم تطوير أجهزة التخزين الكهروميكانيكية على الأشرطة المغناطيسية والطبول والأقراص وأجهزة الطباعة عالية السرعة بشكل خاص.

كانت أجهزة الكمبيوتر من هذا الجيل كبيرة الحجم، وتستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة، وكانت ذات سرعة منخفضة نسبيًا، وسعة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) منخفضة، وموثوقية منخفضة. تراوحت سرعة هذه الآلات من عدة مئات إلى عدة آلاف من العمليات في الثانية، وكانت سعة الذاكرة عدة آلاف من كلمات الآلة، وتم حساب الموثوقية في عدة ساعات من التشغيل.

فيها، كانت المرحلة السادسة فقط هي التي خضعت للأتمتة، حيث لم يكن هناك أي برنامج من أي نوع عمليًا. كان لا بد من إعداد جميع البرامج الخمسة السابقة يدويًا من قبل المستخدم نفسه، إلى حد الحصول على رموز الآلة الخاصة بالبرامج. وكانت طبيعة هذه الوظائف كثيفة العمالة والروتينية مصدرًا لعدد كبير من الأخطاء في المهام. لذلك في حاسوبوفي الأجيال التالية ظهرت العناصر الأولى ومن ثم الأنظمة بأكملها التي سهلت عملية إعداد المشكلات للحل.

الجيل الثاني، الستينيات: أجهزة الكمبيوتر المعتمدة على أجهزة أشباه الموصلات المنفصلة (الترانزستورات).

لاستبدال المصابيح في السيارات الجيل الثاني (يبدأ الستينيات من القرن العشرين)وصلت الترانزستورات. بدأت أجهزة الكمبيوتر تتمتع بسرعة أكبر وسعة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) والموثوقية. جميع الخصائص الرئيسية زادت بنسبة 1-2 طلب. تم تخفيض الأبعاد والوزن واستهلاك الطاقة بشكل كبير. وكان الإنجاز الكبير هو استخدام الأسلاك المطبوعة. زادت موثوقية أجهزة الإدخال/الإخراج الكهروميكانيكية، التي زاد وزنها النوعي. بدأت آلات الجيل الثاني تتمتع بقدرات حاسوبية ومنطقية أكبر.

من مميزات آلات الجيل الثاني تمييزها عن طريق التطبيق. ظهرت أجهزة الكمبيوتر لحل المشكلات العلمية والتقنية والاقتصادية، للتحكم في عمليات الإنتاج والأشياء المختلفة (آلات التحكم).

جنبا إلى جنب مع التحسين الفني حاسوبيتم تطوير أساليب وتقنيات حسابات البرمجة، وأعلى مستوى منها هو ظهور أنظمة البرمجة الآلية التي تسهل بشكل كبير العمل الشاق لعلماء الرياضيات والمبرمجين. لقد حظيت اللغات الخوارزمية بتطوير وتطبيق كبير ( الغول، فورتران وما إلى ذلك)، مما يؤدي إلى تبسيط عملية إعداد المشكلات للحل بشكل كبير. مع ظهور اللغات الخوارزمية، انخفض عدد المبرمجين البحتين بشكل حاد، حيث يمكن للمستخدمين أنفسهم كتابة البرامج بهذه اللغات.

الجيل الثالث، السبعينيات: أجهزة كمبيوتر تعتمد على دوائر متكاملة من أشباه الموصلات بدرجة تكامل منخفضة ومتوسطة (مئات - آلاف الترانزستورات في حالة واحدة).

الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر(في نهايةالمطاف الستينيات- بداية السبعينياتسنوات) يتميز بالاستخدام الواسع النطاق للدوائر المتكاملة.

دارة متكاملة- دائرة إلكترونية ذات غرض خاص، مصنوعة على شكل بلورة واحدة من أشباه الموصلات تجمع بين عدد كبير من العناصر النشطة (الثنائيات والترانزستورات) - وهي كتلة منطقية ووظيفية كاملة تتوافق مع دائرة ترانزستور معقدة إلى حد ما.

بفضل استخدام الدوائر المتكاملة، كان من الممكن تحسين الخصائص التقنية والتشغيلية للآلات. بدأت تكنولوجيا الكمبيوتر تحتوي على مجموعة واسعة من الأجهزة التي تتيح بناء مجموعة متنوعة من أنظمة معالجة البيانات التي تركز على التطبيقات المختلفة. وقد تم تسهيل ذلك أيضًا من خلال استخدام ما يسمى ب. تجميع الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات .

في أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثالث، توسع نطاق أجهزة الإدخال والإخراج الكهروميكانيكية المختلفة بشكل كبير. من السمات المميزة لتطوير الأدوات البرمجية لهذا الجيل ظهور واضح برمجة (بواسطة) وتطوير جوهرها - أنظمة التشغيل ، المسؤول عن تنظيم وإدارة عملية الحوسبة. وهنا تكمن كلمة "" حاسوب"لقد بدأ استبداله بشكل متزايد بالمفهوم" نظام الحوسبة "، وهو ما يعكس إلى حد كبير تعقيد أجزاء الأجهزة والبرامج حاسوب.

نظام التشغيل (نظام التشغيل) يخطط لتسلسل التوزيع والاستخدام موارد نظام الحوسبة، ويضمن أيضا تشغيلها المنسق.

تحت موارد عادة ما نفهم تلك الأدوات المستخدمة في العمليات الحسابية:

وقت الجهاز للمعالجات الفردية أو حاسوب، المدرجة في النظام؛

· أحجام ذاكرة الوصول العشوائي والذاكرة الخارجية.

· أجهزة منفصلة،

· صفائف المعلومات.

· مكتبات البرامج.

· برامج منفصلة، ​​التطبيقات العامة والخاصة، الخ.

لقد قامت أجهزة الجيل الثالث بتوسيع القدرة بشكل كبير على توفير الوصول المباشر إليها من المشتركين الموجودين على مسافات مختلفة، بما في ذلك مسافات كبيرة (عشرات ومئات الكيلومترات). يتم تحقيق سهولة الاتصال بين المشترك والجهاز من خلال شبكة متطورة من نقاط المشترك المرتبطة بها حاسوبقنوات اتصالات المعلومات والبرامج ذات الصلة.

الجيل الرابع، الثمانينات والتسعينات: أجهزة كمبيوتر تعتمد على دوائر متكاملة كبيرة وكبيرة جدًا، أهمها المعالج الدقيق (مئات الآلاف - عشرات الملايين من العناصر النشطة في شريحة واحدة).

مكررا - دوائر متكاملة كبيرة تحتوي على عناصر نشطة كثيفة. كافة الأجهزة الإلكترونية الخاصة بالكمبيوتر الأولالجيل الذي احتل القاعة بمساحة 100-150 متر مربع مموجود في معالج دقيق واحد بمساحة 1.5-2 متر مربع سم.تبلغ المسافات بين العناصر النشطة في دائرة متكاملة كبيرة الحجم أعشار الميكرون. وللمقارنة، يبلغ سمك شعرة الإنسان عدة عشرات من الميكرونات.

للسيارات الجيل الرابع (الثمانينات من القرن العشرين)تطبيق نموذجي دوائر متكاملة كبيرة (مكررا). وقد ساهمت درجة عالية من التكامل في زيادة كثافة تخطيط المعدات الإلكترونية، وتعقيد وظائفها، وزيادة الموثوقية والسرعة، وانخفاض التكلفة. ويصبح الارتباط بين هيكل الجهاز وبرامجه، وخاصة نظام التشغيل، أوثق.

في أعماق الجيل الرابع مع قدوم الولايات المتحدة الأمريكيةالمعالجات الدقيقة ( 1971.) ظهرت فئة جديدة من أجهزة الكمبيوتر - مجهريحاسوب، والذي سيتم استبداله بـ الثمانينياتأتى شخصي حاسوب ت العصور ( الكمبيوتر). في هذا الصف حاسوبجنبا إلى جنب مع مكررابدأ استخدامها دوائر متكاملة واسعة النطاق (VLSI) 32-, وثم 64- عمق قليلا.

الجيل الخامس - الحاضر: أجهزة كمبيوتر تحتوي على العشرات من المعالجات الدقيقة العاملة المتوازية، مما يسمح ببناء أنظمة فعالة لمعالجة المعرفة؛ أجهزة كمبيوتر تعمل بمعالجات دقيقة فائقة التعقيد ذات بنية متجهة متوازية، وتقوم في نفس الوقت بتنفيذ مئات أوامر البرامج المتسلسلة.

الجيل السادس والأجيال اللاحقة: أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الضوئية ذات التوازي الهائل والبنية العصبية، مع شبكة موزعة من عشرات الآلاف من المعالجات الدقيقة البسيطة التي تصمم بنية الأنظمة البيولوجية العصبية.

يزداد أداء كل جيل تالٍ من أجهزة الكمبيوتر وقدرة جميع أجهزة التخزين، كقاعدة عامة، بأكثر من مرتبة. وتطورت تقنيات الكمبيوتر وفقًا لذلك (الشريحة 3).

4. التصنيف حسب مبادئ التشغيل والاستخدام.

يميز (الشريحة 4):

· أجهزة الكمبيوتر الكبيرة ‏(حاسوب ) أو حاسبات مركزية,

· أجهزة كمبيوتر صغيرة أو ميني -حاسوب ,

· الحواسيب الدقيقة أو مجهري -حاسوب ,

· الكمبيوتر الشخصي - أجهزة الكمبيوتر الشخصية (تصنيف الكمبيوترسيتم مناقشتها أدناه).

4.1. أجهزة كمبيوتر كبيرة أو الحواسيب الكبيرة.

تستخدم أقوى أجهزة الكمبيوتر لخدمة مؤسسات كبيرة جدًا وقطاعات كاملة من الاقتصاد الوطني. موظفي الخدمة كبيرحاسوبيصل إلى عشرات الأشخاص. على أساس هذه الحواسيب العملاقة، يتم إنشاؤها رأس المال الاستثماري - الحوسبة المراكز, بما في ذلك عدة أقسام أو مجموعات.

رغم انتشارها الكمبيوتر، معنى كبيرحاسوبلا ينقص. بسبب ارتفاع تكلفة صيانتها أثناء التشغيل كبيرحاسوبمن المعتاد التخطيط والأخذ في الاعتبار كل دقيقة. لتوفير وقت التشغيل كبيرحاسوبيتم تنفيذ عمليات الإدخال والإخراج وإعداد البيانات الأولية منخفضة الأداء باستخدام الكمبيوتر، العمل في المجمع. يتم إرسال البيانات المعدة إلى كبيرحاسوب.

وحدة المعالجة المركزية (CPU)- الكتلة الرئيسية حاسوب -كتلة معالجة البيانات وحساب النتائج. وحدة المعالجة المركزيةومحركات الأقراص عبارة عن عدة رفوف من المعدات، وتقع في غرفة منفصلة - ما يسمى. المنطقة المحكمه ، حيث يتم تلبية المتطلبات المتزايدة لدرجة الحرارة والرطوبة والحماية من التداخل الكهرومغناطيسي والغبار.

أجهزة الكمبيوتر المركزيةتخدمها الأقسام الهيكلية التالية VC:

· مجموعة برمجة النظام يوفر البرامج و الأجهزه واجهه المستخدم نظام الحوسبة. طاقم عمل - مبرمجي النظام .

· مجموعة برمجة التطبيقات يوفر واجهة المستخدم نظام الحوسبة . طاقم عمل - مبرمجي التطبيقات.

· مجموعة إعداد البيانات .

· مجموعة الدعم الفني.

· مجموعة دعم المعلومات - يقوم بإنشاء وتخزين أرشيفات البرامج التي تم تطويرها مسبقًا والبيانات المتراكمة - مكتبات البرنامج أو بنوك البيانات .

· قسم إصدار البيانات. تتم طباعة المعلومات على أجهزة الطباعة - الطابعات أو يتم عرضها على شاشات العرض.

أجهزة الكمبيوتر المركزيةوتتميز بارتفاع تكلفة المعدات والصيانة، لذلك يتم تنظيم تشغيل هذه الحواسيب العملاقة في دورة مستمرة. في الوقت نفسه، لزيادة الكفاءة، يعمل الكمبيوتر في وقت واحد مع العديد من المهام، وبالتالي، مع العديد من المستخدمين. يسمى توزيع موارد نظام الكمبيوتر مبدأ تقاسم الوقت .

غالبًا ما يتم استدعاء أجهزة الكمبيوتر الكبيرة في الخارج الحواسيب الكبيرة؛ تتضمن هذه عادةً أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على، مثل الحد الأدنى :

· الإنتاجية، وليس أقل 100 ميل في الثانية;

الذاكرة الرئيسية بسعة 512 قبل 10,000 ميجابايتتي؛

الذاكرة الخارجية لا تقل 100 جيجابايت;

· وضع التشغيل متعدد المستخدمين (يخدم في وقت واحد من 16 قبل 1000 المستخدمين).

الاتجاهات الرئيسية للتطبيق الفعال الحواسيب المركزية - حل المشكلات العلمية والتقنية، والعمل في أنظمة الكمبيوتر مع معالجة المعلومات المجمعة، والعمل مع قواعد البيانات الكبيرة، وإدارة شبكات الكمبيوتر ومواردها. الاتجاه الأخير هو الاستخدام الحواسيب المركزية كخوادم كبيرة لشبكات الكمبيوتر - غالبًا ما يشير إليها الخبراء على أنها الأكثر صلة.

إن سلف أجهزة الكمبيوتر الكبيرة الحديثة، والتي وفقًا لمعاييرها التي تم تطوير آلات هذه الفئة في معظم دول العالم خلال العقود القليلة الماضية، هي آلات الشركة آي بي إم.

الجيل الأول الحواسيب المركزية - عارضات ازياء آي بي إم 360و آي بي إم 370مع هندستها المعمارية وبرامجها تم اتخاذها كأساس لإنشاء نظام محلي للآلات الكبيرة كمبيوتر.

الجيل الثاني الحواسيب المركزية (1979) - آي بي إم 3090، آي بي إم 4300;

الجيل الثالث الحواسيب المركزية (1990) - آي بي إم إس/9000;

الجيل الرابع الحواسيب المركزية :

· 1997- صغيرة الحجم الحواسيب المركزيةس/390مع سعة ذاكرة الوصول العشوائي تصل إلى 16 غيغا بايتكانت عائلة الحواسيب المركزية من طراز معالج واحد عالي الأداء 50 ميلا في الثانيةقبل 10- طراز المعالج ذو سرعة عالية 500 ميل في الثانية. لتحسين الأداء، يمكنك الجمع بين ما يصل إلى 32 سيارات س/390في ما يسمى عناقيد المجموعات .

· 1999 - الحواسيب المركزية متوسط ​​الإنتاجية أس/400، الذي يتضمن 12 عارضات ازياء. الحد الأقصى لسعة ذاكرة الوصول العشوائي للعائلة الجديدة هو 16 غيغا بايتوذاكرة القرص - 2.1 تيرابايت..

· مصداقية،

· الإنتاجية.

· سعة الذاكرة الرئيسية والخارجية.

· وقت الوصول إلى الذاكرة الرئيسية.

· وقت الوصول ونقل أجهزة التخزين الخارجية.

· خصائص ذاكرة التخزين المؤقت.

· عدد القنوات وكفاءة نظام الإدخال/الإخراج.

· توافق الأجهزة والبرامج مع الآخرين حاسوب; دعم الشبكة، الخ.

مناقشة مفصلة تماما الحواسيب المركزيةويرجع ذلك إلى حقيقة أنه من الصعب على مستخدم الكمبيوتر الحديث، الذي اعتاد على انتشار أجهزة الكمبيوتر الشخصية، أن يشرح أن هناك أنواعًا أخرى من تكنولوجيا الكمبيوتر. وفقا للخبراء، على الحواسيب المركزيةالآن تم العثور على حوالي 70% من معلومات الكمبيوتر؛ تم تثبيت مئات الآلاف في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها الحواسيب المركزية.

4.2. أجهزة الكمبيوتر الصغيرة أو ميني- حاسوب.

أجهزة الكمبيوتر الصغيرة (الحواسيب الصغيرة) ) - أجهزة كمبيوتر موثوقة وسهلة الاستخدام ذات إمكانيات أقل قليلاً مقارنة بالحواسيب المركزية. وتتميز بحجمها المنخفض وبالتالي انخفاض إنتاجيتها وتكلفتها وتستخدمها المؤسسات الكبيرة والمؤسسات العلمية والبنوك وبعض مؤسسات التعليم العالي التي تجمع بين الأنشطة التعليمية والأنشطة العلمية.

في المؤسسات الصناعية كمبيوتر صغير إدارة عمليات الإنتاج، ولكن يمكن الجمع بين إدارة الإنتاج ومهام أخرى. وثائق لتنظيم العمل مع كمبيوتر صغير مطلوب أيضًا مركز حوسبة خاص، على الرغم من أنه ليس بالعدد المطلوب أجهزة الكمبيوتر المركزية .

أجهزة كمبيوتر صغيرة(وأقوىهم أجهزة كمبيوتر فائقة الحجم ) لها الخصائص التالية:

· الإنتاجية - ما يصل إلى 1000 ميل في الثانية;

سعة الذاكرة الرئيسية - ما يصل إلى 8000 ميجابايت;

· سعة ذاكرة القرص - تصل إلى 1000 جيجابايت;

عدد المستخدمين المدعومين - 16-1024.

جميع الموديلات أجهزة كمبيوتر صغيرة تم تطويرها على أساس مجموعات الدوائر المتكاملة للمعالجات الدقيقة، 32- و64- و128-المعالجات الدقيقة قليلا.

ميزاتهم الرئيسية:

· نطاق واسع من الأداء في ظروف تطبيق محددة؛

· التنفيذ البسيط للأنظمة متعددة المعالجات والآلات المتعددة.

· سرعة عالية في معالجة المقاطعة.

· القدرة على العمل مع تنسيقات البيانات ذات الأطوال المختلفة.

ل مزاياأجهزة الكمبيوتر المصغرة تشمل:

· بنية محددة ذات نمطية كبيرة؛

· افضل من الحواسيب المركزية نسبة الأداء/السعر؛

جد الحديث أجهزة كمبيوتر صغيرة يمكن اعتبار أجهزة الكمبيوتر بي دي بي-11شركات ديسمبر (الولايات المتحدة الأمريكية)، كانوا النموذج الأولي المحلي mini -حاسوب - الأنظمة الصغيرةحاسوب (كمبيوتر اس ام): سم 1،2،3،4،1400،1700إلخ.

تلحق أجهزة الكمبيوتر الصغيرة جدًا الحديثة بالحاسبات المركزية في معلماتها.

4.3. الحواسيب الصغيرة أو مجهري -حاسوب .

أجهزة الكمبيوتر من هذه الفئة متاحة للعديد من المؤسسات. المنظمات التي تستخدم الكمبيوتر الصغير ، عادة لا يتم إنشاء مراكز البيانات. لصيانة مثل هذا الكمبيوتر، فإنهم يحتاجون فقط إلى طاقم عمل صغير مكون من عدة أشخاص.

عادةً ما يتم شراء برامج النظام الضرورية مع الكمبيوتر، ويتم طلب تطوير برامج التطبيقات الضرورية من الشركات الكبرى. VCأو المنظمات المتخصصة، أو شراء البرامج الجاهزة.

الحواسيب الصغيرة كثيرة جدًا ومتنوعة:

· الحواسيب الصغيرة متعددة المستخدمين - هذه أجهزة كمبيوتر صغيرة قوية مزودة بالعديد من محطات الفيديو وتعمل في وضع مشاركة الوقت، مما يسمح للعديد من المستخدمين بالعمل بفعالية عليها في وقت واحد.

· الخوادم) - متعدد المستخدمين قوي الحواسيب الدقيقة في شبكات الكمبيوتر المخصصة لمعالجة الطلبات من الجميع محطات العمل الشبكات.

· أجهزة كمبيوتر الشبكة - مبسطة الحواسيب الدقيقة ، توفير العمل على الشبكة والوصول إلى موارد الشبكة، وغالبًا ما يكون متخصصًا في أداء نوع معين من العمل (حماية الشبكة من الوصول غير المصرح به، وتنظيم عرض موارد الشبكة، والبريد الإلكتروني، وما إلى ذلك).

تم النظر في الفئة الفرعية بشكل منفصل لاحقًا - حواسيب شخصية (الكمبيوتر ) - مستخدم واحد الحواسيب الدقيقة ، وتلبية متطلبات التوافر العام وعالمية التطبيق. محطات العمل مستخدم واحد الحواسيب الدقيقة ، غالبًا ما يكون متخصصًا في أداء نوع معين من العمل (الرسومات، الهندسة، النشر، إلخ).

تتكون معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة من طبقتين أو أكثر. هناك آلات حتى مع ستة مستويات (الشكل 1.2). المستوى 0 - أجهزة الآلة. تقوم دوائرها الإلكترونية بتنفيذ برامج مكتوبة بلغة المستوى 1. ومن أجل الاكتمال، تجدر الإشارة إلى أن هناك مستوى آخر يقع تحت المستوى 0. وهذا المستوى غير موضح في الشكل. 1.2 لأنه يدخل في نطاق الهندسة الإلكترونية ولذلك لم يتم تناوله في هذا الكتاب. تسمى مستوى الأجهزة المادية.في هذا المستوى توجد الترانزستورات، وهي أساسيات لمصممي الكمبيوتر. إن شرح كيفية عمل الترانزستورات هو مهمة الفيزياء.

على أدنى مستوى، مستوى المنطق الرقمي,يتم استدعاء الكائنات الصمامات.على الرغم من أن البوابات تتكون من مكونات تناظرية مثل الترانزستورات، إلا أنه يمكن تصميمها بدقة كأجهزة رقمية. تحتوي كل بوابة على واحد أو أكثر من المدخلات الرقمية (إشارات تمثل 0 أو 1). تقوم البوابة بحساب الوظائف البسيطة لهذه الإشارات، مثل AND أو OR. وتتكون كل بوابة من عدة ترانزستورات. تشكل عدة بوابات 1 بت من الذاكرة، والتي يمكن أن تحتوي على 0 أو 1. بتات الذاكرة، مجتمعة في مجموعات، على سبيل المثال، 16،32 أو 64، تشكل سجلات. يمكن لكل سجل أن يحتوي على رقم ثنائي واحد يصل إلى حد معين.

يمكن أن يتكون الكمبيوتر نفسه أيضًا من بوابات.

المرحلة التالية - المستوى المعماري الدقيق.في هذا المستوى يمكن للمرء أن يرى مجموعة من 8 أو 32 سجلاً تشكل ذاكرة محلية ودائرة تسمى ALU (وحدة المنطق الحسابي).تقوم وحدة ALU بعمليات حسابية بسيطة. السجلات مع نموذج ALU مسار البيانات,والتي يتم من خلالها استقبال البيانات. العملية الأساسية لمسار البيانات هي كما يلي. يتم اختيار سجل أو اثنين، وتقوم وحدة ALU ببعض العمليات فوقهما، مثل الإضافة، ويتم وضع النتيجة في أحد هذه السجلات.

في بعض الأجهزة، يتم التحكم في تشغيل مسار البيانات بواسطة برنامج خاص يسمى البرامج الثابتة.على الأجهزة الأخرى، يتم التحكم في مسار البيانات بواسطة الأجهزة. في الإصدارات السابقة من الكتاب، أطلقنا على هذا المستوى اسم "مستوى البرمجة الدقيقة" لأنه في الماضي كان دائمًا تقريبًا مترجم البرامج. نظرًا لأن مسار البيانات يتم التحكم فيه عادةً بواسطة الأجهزة، فقد قمنا بالتغيير

الاسم يعكس المعنى بدقة أكبر.

على الأجهزة التي يتم فيها التحكم في مسار البيانات بواسطة البرنامج،

البرنامج الثابت عبارة عن مترجم للأوامر في المستوى 2. يستدعي البرنامج الثابت الأوامر من الذاكرة وينفذها واحدًا تلو الآخر باستخدام مسار البيانات. على سبيل المثال، لتنفيذ تعليمات ADD، يتم استدعاء التعليمات من الذاكرة، ويتم وضع معاملاتها في السجلات، وتحسب ALU المجموع، ثم يتم إرجاع النتيجة مرة أخرى. على جهاز كمبيوتر مزود بالتحكم في مسار البيانات، يحدث نفس الإجراء، ولكن لا يوجد برنامج يتحكم في تفسير أوامر المستوى 2.

التنظيم الحاسوبي متعدد المستويات 23

سوف نسمي المستوى الثاني مستوى بنية نظام الأوامر.

تقوم كل شركة مصنعة بنشر دليل لأجهزة الكمبيوتر التي تبيعها يسمى "دليل لغة الآلة" أو "مبادئ تشغيل نموذج Wombat الغربي 100X"، وما إلى ذلك. وتحتوي هذه الأدلة على معلومات على هذا المستوى. عندما يصفون مجموعة من تعليمات الجهاز، فإنهم في الواقع يصفون التعليمات التي يتم تنفيذها بواسطة البرامج الثابتة أو الأجهزة للمترجم الفوري. إذا قامت الشركة المصنعة بتوفير مترجمين فوريين لجهاز واحد، فيجب عليها نشر دليلين للغة الآلة، بشكل منفصل لكل مترجم.

المستوى التالي عادة ما يكون هجينًا. معظم الأوامر الموجودة بلغته موجودة أيضًا على مستوى بنية نظام الأوامر (الأوامر المتوفرة في أحد المستويات قد تكون على مستويات أخرى). يحتوي هذا المستوى على بعض الميزات الإضافية: مجموعة من التعليمات الجديدة، وتنظيم ذاكرة مختلف، والقدرة على تنفيذ برنامجين أو أكثر في وقت واحد، وبعض الميزات الأخرى. عند بناء المستوى الثالث، هناك خيارات أكثر ممكنة مما كانت عليه عند بناء المستوى الأول والثاني.

يتم تنفيذ الميزات الجديدة المقدمة في المستوى الثالث بواسطة مترجم يعمل في المستوى الثاني. كان هذا المترجم يُسمى ذات مرة نظام التشغيل. يتم تنفيذ أوامر المستوى الثالث، المشابهة لأوامر المستوى الثاني، بواسطة البرامج الثابتة أو الأجهزة، ولكن ليس بواسطة نظام التشغيل. بمعنى آخر، يتم تفسير جزء واحد من أوامر المستوى الثالث بواسطة نظام التشغيل، ويتم تفسير الجزء الآخر بواسطة البرامج الثابتة. ولهذا السبب يعتبر هذا المستوى مستوى هجينًا. سوف نسمي هذا المستوى مستوى نظام التشغيل.

هناك فرق كبير بين المستويين الثالث والرابع. المستويات الثلاثة السفلية ليست مصممة للمبرمج العادي للعمل معها.

لقد تم تصميمها في الأصل لتشغيل المترجمين الفوريين والمترجمين التحريريين الذين يدعمون المستويات الأعلى. ويتكون هؤلاء المترجمون والمترجمون الفوريون مما يسمى مبرمجي النظام,الذين يتخصصون في تطوير وبناء الأجهزة الافتراضية الجديدة. المستويات الرابعة وما فوق مخصصة لمبرمجي التطبيقات الذين يقومون بحل مشكلات محددة.

هناك تغيير آخر تم تقديمه في المستوى 4 وهو الطريقة التي يتم بها دعم المستويات الأعلى. عادةً ما يتم تفسير المستويين 2 و3، وعادةً ما يتم دعم المستويات 4 و5 وما فوقها، وإن لم يكن دائمًا، من قبل المترجم.

هناك اختلاف آخر بين المستويات 1،2،3 والمستويات 4،5 وما فوق وهو ميزة اللغة. مستويات لغات الآلة 1،2 و3 رقمية. تتكون البرامج المكتوبة بهذه اللغات من سلاسل طويلة من الأرقام، وهي مناسبة لأجهزة الكمبيوتر ولكنها غير مناسبة تمامًا للبشر. ابتداءً من المستوى الرابع تحتوي اللغات على كلمات ومختصرات مفهومة للإنسان.

المستوى الرابع يمثل الشكل الرمزي لإحدى اللغات

كوف المستوى الأدنى. في هذا المستوى، يمكن كتابة البرامج في شكل يمكن قراءته بواسطة الإنسان. تتم أولاً ترجمة هذه البرامج إلى لغة من المستوى 1 أو 2 أو 3 ثم يتم ترجمتها بواسطة الجهاز الظاهري أو الفعلي المقابل. يسمى البرنامج الذي يقوم بالبث المجمع.

المستوى الخامس يتكون عادة من اللغات المخصصة لمبرمجي التطبيقات. تسمى هذه اللغات لغات عالية المستوى.هناك المئات من اللغات عالية المستوى. وأشهرها BASIC وC وC++ وJava وLISP وProlog. عادة ما يتم ترجمة البرامج المكتوبة بهذه اللغات إلى المستوى 3 أو 4. ويطلق على المترجمين الذين يقومون بمعالجة هذه البرامج اسم المترجمين.لاحظ أنه في بعض الأحيان يتم استخدام طريقة التفسير أيضًا. على سبيل المثال، عادة ما يتم تفسير برامج جافا.

في بعض الحالات، يتكون المستوى الخامس من مترجم فوري لمجال تطبيقي مثل الرياضيات الرمزية. فهو يوفر البيانات والعمليات لحل المشكلات في هذا المجال من حيث يمكن للأشخاص المهرة في الرياضيات الرمزية فهمها.

الخلاصة: تم تصميم الكمبيوتر كهيكل هرمي من المستويات، كل منها يعتمد على المستوى السابق. تمثل كل طبقة تجريدًا محددًا بأشياء وعمليات مختلفة. ومن خلال النظر إلى جهاز الكمبيوتر بهذه الطريقة، يمكننا تجاهل التفاصيل غير الضرورية واختزال موضوع معقد إلى شيء أسهل للفهم.

تسمى مجموعة أنواع البيانات والعمليات والميزات الخاصة بكل طبقة بالهندسة المعمارية. تهتم الهندسة المعمارية بالجوانب المرئية للمبرمج. على سبيل المثال، معرفة مقدار الذاكرة التي يمكن استخدامها عند كتابة برنامج ما هو جزء من البنية. وجوانب التصميم (مثل التكنولوجيا المستخدمة لإنشاء الذاكرة) ليست جزءًا من البنية. تسمى دراسة كيفية تطوير أجزاء نظام الكمبيوتر المرئية للمبرمجين بالدراسة هندسة الكمبيوتر.المصطلحان "هندسة الكمبيوتر" و"تنظيم الكمبيوتر" يعنيان نفس الشيء بشكل أساسي.

تطوير آلات متعددة المستويات

في هذا القسم، سنلخص بإيجاز تاريخ تطور الآلات متعددة المستويات، موضحين كيف تغير عدد وطبيعة المستويات على مر السنين. يمكن تنفيذ البرامج المكتوبة بلغة الآلة (المستوى 1) على الفور بواسطة الدوائر الإلكترونية للكمبيوتر (المستوى 0)، دون الاستعانة بمترجمين فوريين. وتتشكل هذه الدوائر الإلكترونية، مع مرافق الذاكرة والإدخال/الإخراج المعدات.تتكون الأجهزة من أشياء ملموسة - الدوائر المتكاملة ولوحات الدوائر المطبوعة والكابلات وإمدادات الطاقة وأجهزة التخزين والطابعات. المفاهيم المجردة والخوارزميات والأوامر ليست خاصة بالأجهزة.

برمجة،بدلاً من ذلك، فهي تتكون من خوارزميات (تسلسلات تفصيلية للأوامر التي تصف كيفية حل مشكلة ما) وتمثيلاتها الحاسوبية، أي البرامج. قد يتم تخزين البرامج على قرص ثابت، أو قرص مرن، أو قرص مضغوط، أو وسائط أخرى، ولكن البرنامج هو في الأساس مجموعة من التعليمات التي تشكل البرامج، وليس الوسائط المادية التي يتم تسجيل هذه البرامج عليها.

في أجهزة الكمبيوتر الأولى، كان الخط الفاصل بين الأجهزة والبرامج واضحًا. ومع ذلك، مع مرور الوقت، كان هناك عدم وضوح كبير في هذه الحدود، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى عملية التطوير.

تنظيم حاسوبي متعدد المستويات يضم 25 حاسوبا، وتمت إضافة المستويات وإزالتها ودمجها. حاليا من الصعب جدا فصلهم عن بعضهم البعض. في الواقع، يمكن التعبير عن الموضوع الرئيسي لهذا الكتاب على النحو التالي: الأجهزة والبرمجيات بشكل منطقي

متكافئة.

يمكن دمج أي عملية يتم إجراؤها بواسطة البرنامج في الأجهزة (ويفضل أن يتم ذلك بعد فهمها). تحدثت كارين بانيتا لينز. "الأجهزة هي مجرد برمجيات متحجرة." وبطبيعة الحال، فإن العكس هو الصحيح أيضًا: أي أمر يتم تنفيذه بواسطة الأجهزة يمكن محاكاته في البرنامج. يعتمد قرار الفصل بين وظائف الأجهزة والبرامج على عوامل مثل التكلفة والسرعة والموثوقية وتكرار التغييرات المتوقعة. هناك بعض القواعد الصارمة والسريعة التي يجب أن تكون X موجودة في الأجهزة ويجب أن تكون Y قابلة للبرمجة.

تتغير هذه القرارات اعتمادًا على اتجاهات تطور تكنولوجيا الكمبيوتر.

2. أنواع أجهزة الكمبيوتر

الجوانب التكنولوجية والاقتصادية

ويمكن ملاحظة درجة التقدم التكنولوجي باستخدام قانون مور،سمي على اسم أحد مؤسسي ورئيس شركة إنتل، جوردون مور، الذي اكتشفه عام 1965، وينص قانون مور على أن عدد الترانزستورات الموجودة على الشريحة الواحدة يتضاعف كل 18 شهرًا، أي أنه يزيد بنسبة 60% كل عام. أبعاد الدوائر الدقيقة وتواريخ إنتاجها موضحة في الشكل. 1.6 تؤكد أن قانون مور لا يزال ساري المفعول.

ويعتقد العديد من الخبراء أن قانون مور صالح في القرن الحادي والعشرين، وربما حتى عام 2020. من المحتمل أن تتكون الترانزستورات قريبًا من عدد قليل من الذرات، على الرغم من أن التقدم في الحوسبة الكمومية قد يجعل من الممكن استخدام دوران إلكترون واحد لإيواء بت واحد.

هناك عامل آخر في تطور تكنولوجيا الكمبيوتر وهو قانون ناثان الأول للبرمجيات، والذي سمي على اسم ناثان ميرفولد، المدير الرئيسي لشركة مايكروسوفت. ينص هذا القانون على ما يلي: "البرمجيات هي الغاز. فهو ينتشر ويملأ الخزان الذي يوجد فيه بالكامل.» تشغل المحررات الإلكترونية الحديثة عشرات الميجابايت. في المستقبل، سيشغلون بلا شك عشرات الجيجابايت. يستمر البرنامج في التطور ويخلق طلبًا مستمرًا على معالجات أسرع وذاكرة أكبر وأداء إدخال/إخراج أكبر.

كل عام هناك زيادة سريعة في عدد الترانزستورات على شريحة واحدة. لاحظ أن الإنجازات في تطوير أجزاء أخرى من الكمبيوتر رائعة بنفس القدر.

يعد حساب مدى سرعة تحسن القرص الصلب أكثر صعوبة، نظرًا لوجود العديد من المعلمات (السعة، وسرعة نقل البيانات، والسعر، وما إلى ذلك)، ولكن قياس أي من هذه المعلمات سيظهر أن المؤشرات تزيد بنسبة 50٪ على الأقل في العام .

كما يتم إحراز تقدم كبير في مجال الاتصالات والشبكات. وفي أقل من عقدين من الزمن، انتقلنا من أجهزة المودم التي تنقل المعلومات بسرعة 300 كيلوبت في الثانية إلى أجهزة المودم التناظرية بسرعة 56 كيلوبت في الثانية، وخطوط الهاتف ISDN بسرعة 2x64 كيلوبت في الثانية، وشبكات الألياف الضوئية بسرعة 2x64 كيلوبت في الثانية (بسرعة تزيد بالفعل عن 1 جيجابت في الثانية). تبلغ تكلفة كابلات الهاتف عبر المحيط الأطلسي المصنوعة من الألياف الضوئية (مثل TAT-12/13) حوالي 700 مليون دولار، وتعمل لمدة 10 سنوات ويمكنها إجراء 300000 مكالمة في وقت واحد، وبالتالي فإن تكلفة مكالمة بين القارات لمدة 10 دقائق أقل من سنت واحد. وقد أكدت الدراسات المعملية أن أنظمة الاتصالات التي تعمل بسرعة 1 تيرابت/ثانية (1012 بت/ثانية) على مسافة تزيد عن 100 كيلومتر دون مكبرات صوت ممكنة، ومن غير الضروري أن نذكر هنا تطور الإنترنت.

3. عائلات الكمبيوتر

3.1. مجموعة واسعة من أجهزة الكمبيوتر

وأشار ريتشارد هامينج، الباحث السابق في مختبرات بيل، إلى أن التغير الكمي في الكمية برتبة من حيث الحجم يؤدي إلى تغير نوعي.

على سبيل المثال، تختلف سيارة السباق التي يمكنها القيادة بسرعة 1000 كم/ساعة في صحراء نيفادا اختلافًا جوهريًا عن السيارة العادية التي تسير بسرعة 100 كم/ساعة على الطريق السريع، وبنفس الطريقة، فإن ناطحة سحاب مكونة من 100 طابق لا يمكن مقارنتها بـ مبنى سكني مكون من عشرة طوابق، ثم على مدى ثلاثة عقود زادت المؤشرات الكمية ليس 10، بل 1000000 مرة.

هناك طريقتان لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر: إما إنشاء أجهزة كمبيوتر ذات طاقة أكبر وأكبر بسعر ثابت، أو إنتاج نفس الكمبيوتر، مع خفض السعر كل عام. تستخدم صناعة الكمبيوتر كلا هذين المسارين لإنشاء مجموعة واسعة من أجهزة الكمبيوتر. يتم عرض تصنيف تقريبي للغاية لأجهزة الكمبيوتر الحديثة في الجدول. 1.3.

في الجزء العلوي توجد شرائح ملتصقة بداخل بطاقات التهنئة لتشغيل ألحان عيد ميلاد سعيد أو مسيرات الزفاف أو شيء مشابه. لم يتوصل صاحب الفكرة بعد إلى بطاقات تعزية تعزف مسيرة جنائزية، لكن منذ أن أطلق هذه الفكرة في المجال الاستهلاكي، يمكننا أن نتوقع ظهور مثل هذه البطاقات قريبًا. إن أي شخص نشأ على أجهزة كمبيوتر تبلغ قيمتها ملايين الدولارات يرى أجهزة الكمبيوتر التي يمكن للجميع الوصول إليها بنفس الطريقة التي ينظر بها إلى الطائرة التي يمكن للجميع الوصول إليها. ومع ذلك، لا شك أن مثل هذه الحواسيب يجب أن تكون موجودة (وماذا عن أكياس القمامة التي تنصحك بعدم التخلص من علب الألمنيوم؟).

الخط الثاني هو أجهزة الكمبيوتر التي يتم وضعها داخل الهواتف وأجهزة التلفزيون وأفران الميكروويف ومشغلات الأقراص المضغوطة والألعاب والدمى وما إلى ذلك. وفي غضون سنوات قليلة، ستحتوي جميع الأجهزة الكهربائية على أجهزة كمبيوتر مدمجة، وسيقاس عددها بالمليارات . تتكون أجهزة الكمبيوتر هذه من معالج، وذاكرة أقل من 1 ميجابايت، وأجهزة إدخال/إخراج، كل ذلك على شريحة واحدة صغيرة لا تكلف سوى بضعة دولارات.

السطر التالي هو أجهزة كمبيوتر الألعاب. هذه أجهزة كمبيوتر عادية ذات رسومات خاصة، ولكن مع برامج محدودة وغياب شبه كامل للانفتاح، أي إمكانية إعادة البرمجة. إن أجهزة الكمبيوتر المحمولة الإلكترونية وأجهزة كمبيوتر الجيب الأخرى، بالإضافة إلى أجهزة كمبيوتر الشبكة ومحطات الويب متساوية تقريبًا في التكلفة. تحتوي جميعها على معالج، وبضعة ميغابايت من الذاكرة، ونوع من شاشات العرض (وربما حتى جهاز تلفزيون) ولا شيء غير ذلك. لهذا السبب فهي رخيصة جدًا.

وبعد ذلك تأتي أجهزة الكمبيوتر الشخصية. هم الأشخاص الذين يربطهم معظم الناس بكلمة "كمبيوتر". هناك نوعان من أجهزة الكمبيوتر الشخصية: أجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. وهي تحتوي عادةً على عدة ميغابايت من الذاكرة، وقرص صلب يحتوي على عدة غيغابايت من البيانات، وقرص مضغوط، ومودم، وبطاقة صوت، وأجهزة طرفية أخرى. وهي مجهزة بأنظمة تشغيل معقدة، ويمكن توسيعها، ويتم استخدام مجموعة واسعة من البرامج عند العمل معها. يُطلق على أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على معالج Intel عادةً اسم "أجهزة الكمبيوتر الشخصية"، بينما تُسمى أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على معالجات أخرى

المعالجات - "محطات العمل"، على الرغم من عدم وجود فرق كبير بينهما.

غالبًا ما تُستخدم أجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحطات العمل كخوادم شبكة لكل من الشبكات المحلية (عادةً داخل نفس المؤسسة) والإنترنت. تحتوي أجهزة الكمبيوتر هذه عادةً على معالج واحد أو أكثر، وعدة غيغابايت من الذاكرة، والعديد من غيغابايت من مساحة القرص. أجهزة الكمبيوتر هذه قادرة على العمل على الشبكة بسرعات عالية جدًا. يمكن لبعضهم معالجة آلاف الرسائل الواردة في وقت واحد.

بالإضافة إلى الخوادم الصغيرة ذات المعالجات المتعددة، هناك أنظمة تسمى شبكات محطات العمل (NOW - Networks of Workstations) أو مجموعات محطات العمل (COW - Clusters of Workstations). وهي تتكون من أجهزة كمبيوتر شخصية عادية أو محطات عمل متصلة بشبكة يتم من خلالها نقل المعلومات بسرعة 1 جيجابت/ثانية، وبرامج خاصة تسمح لجميع الأجهزة بالعمل في نفس الوقت على نفس المهمة. وتستخدم هذه الأنظمة على نطاق واسع في العلوم والتكنولوجيا. يمكن أن تشمل مجموعات محطات العمل من عدد قليل من أجهزة الكمبيوتر إلى عدة آلاف. وبفضل التكلفة المنخفضة للمكونات، يمكن للمؤسسات الفردية شراء أجهزة تعتبر بمثابة أجهزة كمبيوتر عملاقة صغيرة بشكل فعال.

والآن وصلنا إلى أجهزة كمبيوتر كبيرة بحجم الغرفة تذكرنا بأجهزة الكمبيوتر في الستينيات. في معظم الحالات، تكون هذه الأنظمة من نسل أجهزة الكمبيوتر الكبيرة من سلسلة IBM-360. عادةً، فهي ليست أسرع بكثير من الخوادم القوية، ولكنها تتمتع بسرعة أعلى لعمليات الإدخال/الإخراج ولديها مساحة كبيرة جدًا على القرص - 1 تيرابايت أو أكثر (1 تيرابايت = 1012 بايت). مثل هذه الأنظمة باهظة الثمن وتتطلب استثمارات كبيرة في البرامج والبيانات والموظفين لصيانة أجهزة الكمبيوتر هذه. تجد العديد من الشركات أنه من الأرخص دفع عدة ملايين من الدولارات مرة واحدة لمثل هذا النظام بدلاً من مجرد التفكير في الاضطرار إلى إعادة برمجة جميع التطبيقات لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة.

كانت هذه الفئة من أجهزة الكمبيوتر هي التي أدت إلى مشكلة عام 2000. نشأت المشكلة لأن مبرمجي COBOL في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي كانوا يمثلون السنة كرقم عشري مكون من رقمين لحفظ الذاكرة. لقد فشلوا في توقع أن برامجهم ستكون قيد الاستخدام بعد ثلاثة أو أربعة عقود. لقد ارتكبت العديد من الشركات نفس الخطأ بإضافة منزلتين عشريتين فقط إلى رقم السنة. يتوقع مؤلف هذا الكتاب أن نهاية الحضارة ستحدث عند منتصف ليل 31 ديسمبر 9999، عندما يتم تدمير جميع برامج كوبول المكتوبة منذ أكثر من 8000 عام على الفور.

بعد أجهزة الكمبيوتر الكبيرة هي أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحقيقية. تعمل معالجاتها بسرعات عالية جدًا، وتصل سعة ذاكرتها إلى العديد من الجيجابايت، كما أن أقراصها وشبكاتها سريعة جدًا أيضًا. في السنوات الأخيرة، أصبحت العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة متشابهة جدًا، فهي تشبه تقريبًا مجموعات محطات العمل، ولكنها تحتوي على مكونات أكثر وأسرع. تُستخدم أجهزة الكمبيوتر العملاقة لحل مجموعة متنوعة من المشكلات العلمية والهندسية التي تتطلب حسابات معقدة، مثل محاكاة تصادم المجرات، وتطوير أدوية جديدة، ومحاكاة تدفق الهواء حول جناح الطائرة.

3.2 عائلات الكمبيوتر

سنقدم في هذا القسم وصفًا موجزًا ​​لأجهزة الكمبيوتر الثلاثة التي سيتم استخدامها كأمثلة في هذا الكتاب: Pentium II، وUltraSPARC II، وpicojava II.

في عام 1968، قام روبرت نويس، مخترع دائرة السيليكون المتكاملة، وجوردون مور، مؤلف قانون مور، وآرثر روك، وهو رأسمالي من سان فرانسيسكو، بتأسيس شركة إنتل لإنتاج رقائق الكمبيوتر. خلال السنة الأولى من وجودها، باعت الشركة رقائق بقيمة 3000 دولار فقط، ولكن بعد ذلك زاد حجم مبيعات الشركة بشكل ملحوظ.

في أواخر الستينيات، كانت الآلات الحاسبة عبارة عن آلات كهروميكانيكية كبيرة بحجم طابعة ليزر حديثة وتزن حوالي 20 كجم.

في سبتمبر 1969، تقدمت شركة Busicom اليابانية بطلب لشركة Intel Corporation لإنتاج 12 شريحة غير تسلسلية للكمبيوتر الإلكتروني. قرر مهندس إنتل تيد هوف، المكلف بهذا المشروع، أنه من الممكن وضع معالج للأغراض العامة 4 بت على شريحة واحدة تؤدي نفس الوظائف وتكون أبسط وأرخص. لذلك في عام 1970 ظهر أول معالج على شريحة واحدة وهو المعالج 4004 الذي يحتوي على 2300 ترانزستور.

لاحظ أنه لم يكن لدى Intel ولا Busicom أدنى فكرة عن الاكتشاف الكبير الذي توصلوا إليه. عندما قررت إنتل أن الأمر يستحق محاولة استخدام المعالج 4004 في تطويرات أخرى، عرضت شراء جميع حقوق الشريحة الجديدة من Busicom مقابل 60 ألف دولار، وهو المبلغ الذي دفعته Busicom لشركة Intel لتطوير الشريحة. قبلت شركة Busicom عرض إنتل على الفور، وبدأت إنتل العمل على إصدار 8 بت من شريحة 8008، التي تم إصدارها في عام 1972.

لم تتوقع إنتل طلبًا كبيرًا على شريحة 8008، لذلك أصدرت عددًا صغيرًا من هذا المنتج. ولمفاجأة الجميع، أثارت الشريحة الجديدة اهتمامًا كبيرًا، فبدأت إنتل في تطوير معالج آخر يكسر حد الذاكرة البالغ 16 كيلو بايت (مثل المعالج 8008) الذي يفرضه عدد المنافذ الخارجية على الشريحة. هكذا ظهر المعالج الصغير متعدد الأغراض 8080، الذي صدر عام 1974.

مثل PDP-8، أحدث ثورة في سوق الكمبيوتر وأصبح على الفور منتجًا ضخمًا: باعت شركة DEC وحدها الآلاف من أجهزة PDP-8، وباعت شركة Intel الملايين من المعالجات البالغ عددها 8080 معالجًا.

في عام 1978، ظهر المعالج 8086 - معالج 16 بت على شريحة واحدة. كان المعالج 8086 مشابهًا في كثير من النواحي للمعالج 8080، لكنه لم يكن متوافقًا معه تمامًا. ثم جاء المعالج 8088 بنفس بنية المعالج 8086.

كان يشغل نفس البرامج مثل 8086، ولكن بدلاً من ناقل 16 بت، كان لديه ناقل 8 بت، مما يجعل المعالج أبطأ، ولكن بتكلفة أقل من 80861. عندما اختارت شركة IBM المعالج 8088 لجهاز كمبيوتر IBM الشخصي، كان هذا أصبحت الشريحة معيارًا في إنتاج أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

لا يمكن لـ 8088 ولا 8086 الوصول إلى أكثر من 1 ميجابايت من الذاكرة. وبحلول أوائل الثمانينات، أصبحت هذه مشكلة خطيرة، لذلك طورت إنتل 80286، المتوافق مع 8086. ظلت مجموعة التعليمات الأساسية بشكل أساسي هي نفس المعالجات 8086 و8088، ولكن تم ترتيب الذاكرة بشكل مختلف قليلاً، على الرغم من أنها لا تزال قادرة على ذلك. العمل بسبب متطلبات التوافق مع الشرائح السابقة. تم استخدام المعالج 80286 في طرازات IBM PC/AT وPS/2.

كان الطلب عليه مرتفعًا، مثل 8088، (ويرجع ذلك أساسًا إلى أن المشترين اعتبروه معالج 8088 أسرع).

وكانت الخطوة التالية هي معالج 32 بت 80386، الذي صدر في عام 1985. مثل 80286، كان متوافقًا إلى حدٍ ما مع جميع الإصدارات الأقدم. أثبت هذا النوع من التوافق أنه نعمة لأولئك الذين استخدموا البرامج القديمة، وقليلًا من العيوب لأولئك الذين يفضلون الهندسة المعمارية الحديثة، غير المثقلة بأخطاء وتقنيات الماضي.

وبعد أربع سنوات، ظهر المعالج 80486، وكان أسرع من 80386، ويمكنه إجراء عمليات الفاصلة العائمة، وكان يحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت تبلغ سعتها 8 كيلو بايت. تُستخدم الذاكرة المؤقتة للاحتفاظ بالكلمات الأكثر استخدامًا داخل وحدة المعالجة المركزية وتجنب الوصول الطويل إلى الذاكرة الرئيسية (RAM). في بعض الأحيان، لا تكون ذاكرة التخزين المؤقت موجودة داخل وحدة المعالجة المركزية، بل بجوارها. كان لدى 80486 دعم مدمج للمعالجات المتعددة، مما يمنح الشركات المصنعة القدرة على تصميم أنظمة ذات معالجات متعددة.

في هذه المرحلة، بعد أن خسرت إنتل معركة قانونية بسبب انتهاك قواعد تسمية المنتج، اكتشفت أن الأرقام (على سبيل المثال، 80486) لا يمكن تسجيلها كعلامة تجارية، لذلك أطلق على الجيل التالي من أجهزة الكمبيوتر اسم Pentium (من الكلمة اليونانية LEUTE - خمسة ). على عكس 80486، الذي كان يحتوي على خط أنابيب داخلي واحد، كان لدى Pentium خطين، مما سمح له بالعمل بسرعة مضاعفة تقريبًا (سننظر إلى خطوط الأنابيب بالتفصيل في الفصل الثاني).

عندما ظهر الجيل القادم من أجهزة الكمبيوتر، أصيب أولئك الذين كانوا يعتمدون على اسم Sexium (الجنس باللاتينية - ستة) بخيبة أمل. أصبح اسم Pentium معروفًا جدًا لدرجة أنهم قرروا تركه، وأصبحت الشريحة الجديدة تسمى Pentium Pro. على الرغم من هذا التغيير البسيط في الاسم، كان هذا المعالج مختلفًا تمامًا عن المعالج السابق. كان لديه تنظيم داخلي مختلف تمامًا ويمكنه تنفيذ ما يصل إلى خمسة أوامر في وقت واحد.

ابتكار آخر في Pentium Pro هو ذاكرة تخزين مؤقت ذات مستويين. يحتوي المعالج على 8 كيلو بايت من الذاكرة للتعليمات المستخدمة بشكل متكرر و8 كيلو بايت أخرى للبيانات المستخدمة بشكل متكرر. في حالة Pentium Pro، بجانب المعالج (ولكن ليس على الشريحة نفسها) كانت هناك ذاكرة تخزين مؤقت أخرى بسعة 256 كيلو بايت.

بعد Pentium Pro، ظهر معالج Pentium II، بشكل أساسي مثل سابقه، ولكن مع نظام أوامر خاص لمهام الوسائط المتعددة (MMX - امتدادات الوسائط المتعددة). كان الهدف من نظام الأوامر هذا هو تسريع العمليات الحسابية اللازمة لإعادة إنتاج الصور والصوت. مع MMX، لم تكن هناك حاجة إلى معالجات مساعدة خاصة. كانت هذه الأوامر متوفرة في الإصدارات اللاحقة من Pentium، لكنها لم تكن متوفرة في Pentium Pro.

وهكذا، قام كمبيوتر Pentium II بدمج وظائف Pentium Pro مع أوامر الوسائط المتعددة.

في أوائل عام 1998، أطلقت إنتل خط إنتاج جديد يسمى سيليرون. كان أداء Celeron أقل من أداء Pentium II، لكنه كان أرخص. نظرًا لأن كمبيوتر Celeron له نفس بنية جهاز Pentium II، فلن نناقشه في هذا الكتاب. في يونيو 1998، أصدرت إنتل نسخة خاصة من بنتيوم الثاني - زيوب. كان لديه ذاكرة تخزين مؤقت أكبر، وكان ناقله الداخلي أسرع، وتم تحسين دعم المعالجات المتعددة، ولكن في جميع النواحي الأخرى ظل Pentium II عاديًا، لذلك لن نناقشه أيضًا. يتم عرض أجهزة الكمبيوتر من عائلة Intel في الجدول. 1.4.

جميع شرائح Intel متوافقة مع أسلافها حتى

المعالج 8086. بمعنى آخر، يمكن لـ Pentium II تشغيل البرامج المكتوبة للمعالج 80861، وكان التوافق دائمًا أحد المتطلبات الرئيسية عند تطوير أجهزة الكمبيوتر الجديدة، بحيث يمكن للمشترين الاستمرار في العمل مع البرامج القديمة دون الحاجة إلى إنفاق الأموال عليها. واحد جديد. وبطبيعة الحال، فإن Pentium II أكثر تعقيدًا بعدة مرات من 8086، لذلك يمكنه أداء العديد من الوظائف التي لا يستطيع 8086 القيام بها. كل هذه التحسينات الإضافية مع كل إصدار جديد تعني أن بنية Pentium II ليست بسيطة كما ينبغي. إذا تم إعطاء مصممي معالج Pentium II 7.5 مليون ترانزستور وتعليمات للبدء من جديد.

ومن المثير للاهتمام، أنه على الرغم من أن قانون مور كان مرتبطًا بعدد البتات في ذاكرة الكمبيوتر، إلا أنه ينطبق أيضًا على المعالجات.

إذا وضعنا عدد الترانزستورات على هذه الشريحة مقابل تاريخ إصدار كل دائرة دقيقة (عدد الترانزستورات موضح في الجدول 1.4)، فسنرى أن قانون مور ينطبق هنا أيضًا. يظهر الرسم البياني في الشكل 1.7.

في السبعينيات، كان نظام التشغيل UNIX شائعًا جدًا في العديد من الجامعات، لكن أجهزة الكمبيوتر الشخصية لم تكن مناسبة لنظام التشغيل هذا، لذلك كان على هواة UNIX العمل على أجهزة كمبيوتر صغيرة تعمل بنظام مشاركة الوقت مثل PDP-11 وVAX. كان آندي بيكتولشيم، وهو طالب دراسات عليا في جامعة ستانفورد، منزعجًا للغاية لأنه اضطر للذهاب إلى مركز كمبيوتر للعمل مع UNIX. في عام 1981، قام بحل هذه المشكلة عن طريق بناء محطة عمل UNIX الشخصية الخاصة به من الأجزاء القياسية المتاحة تجاريًا، والتي أطلق عليها اسم SUN-1 (شبكة جامعة ستانفورد).

سرعان ما لاحظ فينود خوسلا، وهو هندي يبلغ من العمر 27 عامًا، كان لديه رغبة شديدة في أن يصبح مليونيرًا في سن الثلاثين والتقاعد من العمل. اقترح خوسلا أن يبدأ Bechtolsheim شركة لإنتاج محطات عمل Sun. قام بتعيين سكوت ماكنيلي، وهو طالب دراسات عليا آخر في جامعة ستانفورد، لرئاسة الإنتاج. لقد استأجروا بيل جوي، المنشئ الرئيسي لنظام UNIX، لكتابة البرنامج. وفي عام 1982، قام الأربعة بتأسيس شركة Sun Microsystems. أول كمبيوتر للشركة، Sun-1، يتميز بمعالج Motorola 68020 وحقق نجاحًا كبيرًا، وكذلك الطرازات اللاحقة، Sun-2 وSun-3، والتي تم تصميمها أيضًا باستخدام معالجات Motorola الدقيقة. كانت هذه الأجهزة أقوى بكثير من أجهزة الكمبيوتر الشخصية الأخرى في ذلك الوقت (ومن هنا جاء اسم "محطة العمل") وكانت مصممة في الأصل للتواصل. تم تجهيز كل محطة عمل تابعة لشركة Sun بمحول شبكة Ethernet وبرنامج TCP/IP للتواصل مع ARPANET، سلف الإنترنت.

في عام 1987، قررت شركة صن، التي كانت تبيع محطات عمل بقيمة نصف مليار دولار سنويًا، تطوير معالجها الخاص استنادًا إلى تصميم ثوري جديد من جامعة كاليفورنيا في بيركلي (RISC II). كان هذا المعالج يسمى SPARC (Scalable ProcessorARCitecture - بنية المعالج القابلة للتطوير). تم استخدامه في إنتاج محطة عمل Sun-4. بعد مرور بعض الوقت، بدأ إنتاج جميع محطات عمل Sun بناءً على هذا المعالج.

على عكس العديد من شركات الكمبيوتر الأخرى، قررت شركة Sun عدم تصنيع معالجات SPARC. وبدلا من ذلك، منحت براءة اختراع لتصنيعها للعديد من الشركات، على أمل أن تؤدي المنافسة بينها إلى منتجات ذات جودة أعلى وأسعار أقل. أنتجت هذه الشركات عدة شرائح مختلفة، تعتمد على تقنيات مختلفة، وتعمل بسرعات مختلفة وتختلف في التكلفة.

كانت الرقائق تسمى MicroSPARC، وHyperSPARK، وSuperSPARK، وTurboSPARK. لا تختلف كثيرًا عن بعضها البعض، فهي جميعها متوافقة ويمكنها تشغيل نفس البرامج التي لا يلزم تغييرها.

لقد أرادت شركة Sun دائمًا أن تقوم شركات مختلفة بتوريد المكونات والأنظمة لشركة SPARK. كان من الضروري بناء صناعة بأكملها؛ فقط في هذه الحالة سيكون من الممكن التنافس مع شركة إنتل، الشركة الرائدة في سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية. لكسب ثقة الشركات التي كانت مهتمة بإنتاج معالجات SPARC ولكنها لم ترغب في الاستثمار في المنتجات التي ستمنعها شركة Intel، أنشأت Sun اتحاد الصناعة SPARC International لقيادة تطوير الإصدارات المستقبلية من بنية SPARC. من المهم التمييز بين بنية SPARC، وهي عبارة عن مجموعة من التعليمات، وبين التنفيذ الفعلي لتلك التعليمات. في هذا الكتاب، سنتحدث عن بنية SPARC الشاملة والمعالج المستخدم في محطة عمل SPARC (سبق أن ناقشنا المعالجات في الفصلين الثالث والرابع).

كان SPARC الأول يعمل بنظام 32 بت ويعمل بسرعة 36 ميجاهرتز. كان المعالج المركزي يسمى Ш (وحدة عدد صحيح - معالج حسابي صحيح) وكان متوسطًا جدًا. كان بها ثلاثة تنسيقات رئيسية فقط للفرق و55 فريقًا فقط في المجموع. ومع ظهور معالج النقطة العائمة، تمت إضافة 14 تعليمات أخرى. لاحظ أن Intel بدأت برقائق 8 و16 بت (النماذج 8088، 8086، 80286)، وبعد ذلك فقط تحولت إلى 32 بت (الطراز 80386)، وبدأت Sun، على عكس Intel، على الفور بـ 32 بت.

حدث تقدم كبير في تطوير SPARC في عام 1995، عندما تم تطوير إصدار 64 بت (الإصدار 9) مع عناوين وسجلات 64 بت. وكانت أول محطة عمل بهذه البنية هي UltraSPARC I، التي تم إصدارها في عام 1995. كان متوافقًا تمامًا مع إصدارات 32 بت من SPARC، على الرغم من أنه كان في حد ذاته 64 بت.

بينما كانت الأجهزة السابقة تعمل مع بيانات الأحرف والأرقام، تم تصميم UltraSPARC منذ البداية للعمل مع الصور والصوت والفيديو والوسائط المتعددة بشكل عام. من بين الابتكارات، بالإضافة إلى بنية 64 بت، ظهر 23 أمرًا جديدًا، بما في ذلك أوامر لتعبئة وفك ضغط البكسلات من كلمات 64 بت، وتغيير حجم الصور وتدويرها، وتحريك الكتل، بالإضافة إلى ضغط الفيديو وإلغاء ضغطه في الوقت الفعلي. كانت تسمى هذه الأوامر VIS (مجموعة التعليمات المرئية) وكانت مخصصة لدعم الوسائط المتعددة. لقد كانوا مشابهين لفرق MMH.

تم تصميم UltraSPARC لخوادم الويب التي تحتوي على العشرات من المعالجات والذاكرة الفعلية التي تصل سعتها إلى 2 تيرابايت (تيرابايت، 1 تيرابايت = 1012 بايت). ومع ذلك، يمكن أيضًا استخدام بعض إصدارات UltraSPARC في أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

تبع UltraSPARC I كل من UltraSPARC II وUltraSPARC III. اختلفت هذه النماذج عن بعضها البعض في السرعة، وكان لكل منها بعض الميزات الجديدة. عندما نتحدث عن معمارية SPARC فإننا سنتحدث عن نسخة 64 بت من حاسوب UltraSPARC II (الإصدار 9).

تم اختراع لغة البرمجة C على يد أحد موظفي مختبرات بيل، دينيس ريتشي. تم تصميم هذه اللغة لتعمل على نظام التشغيل UNIX. نظرًا للشعبية الكبيرة لنظام UNIX، سرعان ما أصبحت لغة C هي اللغة السائدة في برمجة الأنظمة. وبعد بضع سنوات، أضاف بيارن ستروستروب، وهو أيضًا من مختبرات بيل، بعض الميزات من البرمجة كائنية التوجه إلى لغة C، وولدت لغة C++‎، والتي أصبحت أيضًا شائعة جدًا.

شائع.

في منتصف التسعينيات، كان الباحثون في شركة صن مايكروسيستمز يفكرون في كيفية صنع هذه المادة

بحيث يمكن للمستخدمين الاتصال بالبرامج الثنائية عبر الإنترنت وتنزيلها كجزء من صفحات الويب. لقد أحبوا لغة C++، لكنها لم تكن موثوقة بمعنى أن البرنامج الذي يتم إرساله إلى بعض أجهزة الكمبيوتر قد يتسبب في تلف ذلك الكمبيوتر. ثم قرروا إنشاء لغة برمجة جديدة، Java، تعتمد على لغة C++، والتي لن تواجه مثل هذه المشاكل. Java هي لغة موجهة للكائنات تُستخدم لحل مشكلات التطبيقات المختلفة. وبما أن هذه اللغة بسيطة وشعبية، فسوف نستخدمها على سبيل المثال.

نظرًا لأن Java هي مجرد لغة برمجة، فمن الممكن كتابة مترجم لتحويلها إلى Pentium أو SPARC أو أي كمبيوتر آخر. مثل هؤلاء المترجمين موجودون. ومع ذلك، تم إنشاء هذه اللغة في المقام الأول لإرسال البرامج بين أجهزة الكمبيوتر عبر الإنترنت دون أن يضطر المستخدمون إلى تغييرها. ولكن إذا تم تجميع برنامج Java لـ SPARC، فعندما تم إرساله عبر الإنترنت إلى Pentium، لم يعد من الممكن تشغيله هناك.

لحل هذه المشكلة، توصلت شركة Sun إلى جهاز افتراضي جديد يسمى JVM (Java Virtual Machine). تتكون ذاكرة هذا الجهاز من كلمات 32 بت، ويدعم الجهاز 226 أمرًا. كانت معظم الأوامر بسيطة، لكن بعض الأوامر المعقدة إلى حد ما تتطلب عددًا كبيرًا من دورات الوصول إلى الذاكرة لتنفيذها.

قامت شركة Sun بتطوير مترجم يقوم بتحويل برامج Java إلى مستوى JVM، ومترجم JVM لتشغيل تلك البرامج.

تمت كتابة هذا المترجم بلغة C، وبالتالي يمكن استخدامه على أي جهاز كمبيوتر تقريبًا. لذلك، لكي يتمكن الكمبيوتر من تشغيل برامج Java الثنائية، كل ما هو مطلوب هو الحصول على مترجم JVM للكمبيوتر المناسب (على سبيل المثال، Pentium II الذي يعمل بنظام التشغيل Windows 98 أو SPARC الذي يعمل بنظام UNIX) بالإضافة إلى برامج دعم معينة والمكتبات. بالإضافة إلى ذلك، تشتمل معظم متصفحات الإنترنت على مترجم JVM، مما يجعل من السهل تشغيل التطبيقات الصغيرة (برامج Java الثنائية الصغيرة المرتبطة بصفحات الويب العالمية).

معظم هذه التطبيقات تدعم

• 1. أنواع أجهزة الكمبيوتر
• 3. أنواع أجهزة الكمبيوتر المكتبية
• 4. أنواع أجهزة الكمبيوتر المحمولة
• 5. أجهزة الكمبيوتر المحمولة
• 6. الأجهزة اللوحية
• 7. أجهزة كمبيوتر الجيب والهواتف الذكية
• 8. خوادم الحوسبة
• 9. أجهزة الكمبيوتر العملاقة
• 10. أنواع أخرى

تختلف أجهزة الكمبيوتر الحديثة بعدة طرق: الحجم والقدرات والغرض. يتحرك التقدم على قدم وساق ، واليوم على أرفف المتاجر يمكنك العثور على المعدات التي كنا نرتبط بها حتى وقت قريب بالمستقبل البعيد. إن تصنيف أجهزة الكمبيوتر وفهمها سيساعد المستهلك على إجراء عملية الشراء الأكثر فعالية، وتجاهل مثل هذه المعلومات سيؤدي إلى الإنفاق الطائش الذي لن يسبب سوى خيبة الأمل.

أنواع الكمبيوتر

ما هي الاختلافات حسب نوع الكمبيوتر؟ النوع هو مجموعة لها وظائف وأهداف وغايات متشابهة، وأحيانًا حتى المظهر. على سبيل المثال، إذا كان الكمبيوتر الشخصي نوعًا، فإن أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر المتكاملة هي أنواعه. منذ عدة عقود مضت، كان تصنيف أجهزة الكمبيوتر يشمل كلاً من الأجهزة الرقمية والتناظرية الحديثة، لكن الأخيرة غرقت في غياهب النسيان، وسنتحدث هنا فقط عن الأجهزة الرقمية.

كمبيوتر شخصي

هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من هذه التكنولوجيا، حيث يتضمن هذا الكمبيوتر التفاعل المباشر مع الشخص بشكل مباشر وتوفير معلومات مفهومة لهذا الأخير. يشمل تصنيف أجهزة الكمبيوتر الشخصية بشكل عام الأجهزة الثابتة والمحمولة، وسنتحدث عن كل نوع من هذه الأنواع بمزيد من التفصيل.

أنواع أجهزة الكمبيوتر المكتبية

يشغل هذا الكمبيوتر مكانًا دائمًا، على سبيل المثال، مكتب الكمبيوتر. كقاعدة عامة، تتمتع هذه الأنظمة بقدرة حاسوبية أكبر من الأدوات المحمولة، لأنها لا تحتاج إلى نقلها من مكان إلى آخر، ويمكنها استخدام مكونات أكبر ذات طاقة أعلى. دعونا نسلط الضوء على الأنواع الرئيسية لهذه الأجهزة:

أنواع أجهزة الكمبيوتر المحمولة

محمول - المعروف أيضًا باسم الكمبيوتر الشخصي المحمول، من بين أمور أخرى، لديه متطلبات عالية لتنقل الهيكل ووزنه، لأن قلة من الناس يريدون حمل جهاز يبلغ وزنه عشرة كيلوغرامات. هذه الأجهزة قادرة على العمل دون اتصال بالإنترنت، ولزيادة ذلك، غالبًا ما يضحي المصنعون بأداء النظام. ويصنف هذا النوع من أجهزة الكمبيوتر على النحو التالي:

أجهزة الكمبيوتر المحمولة

هذه أجهزة كمبيوتر محمولة مزودة ببطارية تسمح للجهاز بالعمل دون توصيله بمأخذ كهربائي. يحتوي جسم واحد من هذه الأداة في نفس الوقت على جميع العناصر الضرورية - الشاشة ولوحة المفاتيح والمعالج والحشوات الأخرى.

على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر المحمولة أكثر إحكاما ومحمولة بشكل ملحوظ من أجهزة الكمبيوتر المكتبية، إلا أنها مقسمة أيضًا فيما بينها حسب الوزن والأبعاد. تعد أجهزة Netbook عبارة عن أجهزة كمبيوتر محمولة صغيرة الحجم تضحي بالأداء من أجل الخفة وسهولة الحمل؛ فهي رائعة لأولئك الذين يحبون العمل ليس فقط في مكتب معين، ولكن في أي مكان - في القطار أو في المقهى أو في المكتبة.
على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر المحمولة لا يمكنها منافسة أجهزة الكمبيوتر المكتبية ذات السعر المقارن في الأداء، إلا أن أجهزتها كافية تمامًا لمعظم الوظائف، وفي السنوات الأخيرة، بدأت أجهزة الكمبيوتر المحمولة المخصصة للألعاب المحشوة بأحدث الأجهزة تكتسب شعبية متزايدة، على الرغم من أن هذه النماذج تزن قليلاً جدًا.

أجهزة لوحية

هذه الأجهزة هي شيء بين الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. غالبًا ما تحتوي على شاشة قطرية كبيرة إلى حد ما تبلغ حوالي 10 بوصات، ولكنها لا تزال تزن أقل بشكل ملحوظ من أجهزة الكمبيوتر المحمولة، ومن المؤكد أن أدائها لا يكفي لألعاب الكمبيوتر الحديثة، على الرغم من أن الألعاب المحمولة قد لا تكون أقل إثارة للاهتمام وتقدمًا من الناحية التكنولوجية.
يتم التحكم في مثل هذه الأجهزة عبر شاشة تعمل باللمس، على الرغم من أن عامل الشكل مثل الكمبيوتر المحمول اللوحي يحتوي أيضًا على لوحة مفاتيح كاملة. المهمة الرئيسية لهذه الأدوات هي تصفح الويب ومشاهدة محتوى الفيديو، ولكن إذا لزم الأمر، يمكنك استخدامها للعمل في برامج Office، واستخدام البريد الإلكتروني وغير ذلك الكثير.

أجهزة كمبيوتر الجيب والهواتف الذكية

كان عامل شكل المساعد الرقمي الشخصي (PDA) شائعًا للغاية في فجر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، عندما لم تكن الهواتف المحمولة توفر بعد وصولاً واسع النطاق إلى الإنترنت، ولكن لا يزال عدد من محبي هذه التكنولوجيا يستخدمون النشالين لأغراض تجارية.
الهواتف الذكية التي حلت محل أجهزة المساعد الرقمي الشخصي هي أقل شأنا من حيث الأداء من أجهزة الكمبيوتر المحمولة الأثقل والأكثر قوة، ولكن لديها ميزة لا يمكن إنكارها - فهي تناسب جيبك ويمكن أن تكون دائما في متناول اليد. من غير المحتمل أن تستمتع كثيرًا باستخدامها كمنصة ألعاب أو عمل رئيسية، ولكن مع ذلك، فإن هذه الفرصة متاحة أيضًا، بفضل ما يتمتع به كل شخص تقريبًا اليوم من بيئة كمبيوتر كاملة في جيب سترته. لقد انتهينا من استخدام أجهزة الكمبيوتر الشخصية، لذلك دعونا ننتقل إلى النوع التالي من أجهزة الكمبيوتر.

خوادم الحساب

بفضل أجهزة الكمبيوتر هذه، بشكل عام، يتم توفير الوصول إلى الشبكات، بما في ذلك الإنترنت. يتم تخزين جميع الملفات والمعلومات التي تراها على شاشة شاشتك أثناء تصفح الويب على هذه الخوادم. من الواضح أن الأداء يلعب دورًا كبيرًا في مثل هذه الآلات، ولكن هناك أيضًا خاصية أكثر أهمية لهذه الأنظمة - الموثوقية.

يجب أن تكون جميع معلومات الموقع متاحة باستمرار، وإلا فلن نتمكن من استخدامها، وبالتالي يجب أن تعمل خوادم الحوسبة دون أعطال طوال فترة خدمتها بالكامل. تحتوي هذه الأنواع من أجهزة الكمبيوتر دائمًا على نسخ احتياطية للبيانات، مما يؤثر على المفهوم العام لبنيتها.

تعتمد هذه المعدات على معالجة المعلومات المتوازية، ولهذا السبب أصبحت الخوادم رائدة في تطوير المعالجة المتعددة والتكنولوجيا متعددة النواة، والتي يتم استخدامها الآن في كل مكان، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمنزلية. حتى nettop أو الهاتف الذكي يمكن أن يعمل بشكل أساسي كخادم، ولكن إمكاناتهم في مثل هذا الدور صغيرة، وبالتالي فإن معظم الخوادم الحديثة عبارة عن معدات ضخمة إلى حد ما، وتتكون من عدد كبير من الأجهزة لتخزين البيانات ومعالجتها.

أجهزة الكمبيوتر العملاقة

إنها آلات احترافية تتمتع بأعلى إنتاجية حتى الآن، ويتم استخدامها في المختبرات العلمية والشركات الكبيرة. مثل هذا الجهاز عبارة عن مجموعة كاملة من أجهزة الكمبيوتر التي يمكنها شغل غرف ضخمة.
كل عنصر مكون من هذا العملاق مسؤول عن مهمته المحددة؛ مثل هذه الهيكلة وتنظيم المتجهات تجعل من الممكن حل المشكلات الأكثر تعقيدًا التي تتطلب قدرًا لا يصدق من الحسابات. إذا سمعت على شاشة التلفزيون عن النمذجة المعقدة للعمليات متعددة الأبعاد، على سبيل المثال، التنبؤ بالكوارث الطبيعية، فمن المحتمل أن يتم إنشاء مثل هذه التوقعات باستخدام كمبيوتر فائق السرعة.

أنواع أخرى

العديد من الأجهزة التي اعتدنا على إدراكها بشكل غير مباشر من مكون الكمبيوتر، على سبيل المثال، أجهزة الصراف الآلي أو وحدات التحكم في الألعاب، هي أيضًا أجهزة كمبيوتر بشكل عام. تحتوي الأجهزة المنزلية، المعقدة والبدائية تمامًا مثل الغلايات، أيضًا على أجهزة كمبيوتر صغيرة مسؤولة عن أداء عدد من الوظائف.

الروبوتات، التي أصبحت أكثر شيوعًا تدريجيًا في حياتنا، هي أيضًا أجهزة كمبيوتر. ومن المرجح أن اليوم الذي ستخترق فيه أجهزة الكمبيوتر جسم الإنسان ليس بعيدًا، فتعمل، على سبيل المثال، على زيادة مستوى الرؤية أو الذكاء لدينا. نأمل أن تساعدك نظرة عامة مختصرة على فهم تعقيدات البنية المتفرعة لأجهزة الكمبيوتر قليلاً.

لقد تطورت أجهزة الكمبيوتر الشخصية بسرعة على مدار العشرين عامًا الماضية. تم تصميم الكمبيوتر الشخصي (PC) لخدمة محطة عمل واحدة ويمكنه تلبية احتياجات الشركات الصغيرة والأفراد. مع ظهور الإنترنت، زادت شعبية أجهزة الكمبيوتر بشكل ملحوظ، حيث أنه باستخدام جهاز كمبيوتر شخصي يمكنك استخدام المعلومات العلمية والمرجعية والتعليمية والترفيهية.

حاسوبهو نظام تقني عالمي قادر على تنفيذ تسلسل عمليات برنامج معين بوضوح. يمكن لشخص واحد استخدام الكمبيوتر الشخصي (PC) دون مساعدة موظفي الصيانة. يحدث تفاعل المستخدم من خلال العديد من الوسائط، بدءًا من الحوار الأبجدي الرقمي أو الرسومي عبر شاشة العرض ولوحة المفاتيح والماوس وحتى أجهزة الواقع الافتراضي.

تم طرح أول كمبيوتر شخصي لشركة IBM في السوق في عام 1981. لأول مرة، تم تجهيز أجهزة الكمبيوتر بنظام التشغيل الجديد MS-DOS من Microsoft. حصل الكمبيوتر على اسم IBM PC وتم بناؤه على أساس المعالج الدقيق Intel 8088. أصبح ظهور جهاز كمبيوتر IBM حدثًا ثوريًا في تطوير تكنولوجيا المعلومات بسبب المبادئ الكامنة في إنشاء الكمبيوتر. مبدأ العمارة المفتوحة (المعيارية).. ونتيجة لذلك، أصبح من الممكن بسهولة تغيير تكوين جهاز الكمبيوتر أو ترقيته عن طريق استبدال الكتل والتجمعات القديمة.

معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة هي أجهزة كمبيوتر شخصية متوافقة مع IBM PC. وهذا يعني أنها متوافقة مع كمبيوتر IBM PC، الذي تم تطويره في عام 1981 بواسطة IBM. مفهوم "التوافق"يعني كلاً من القدرة على تنفيذ أي برنامج مكتوب لهذا النوع من أجهزة الكمبيوتر على أي طراز من أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM (توافق البرامج)، والقدرة على توصيل أجهزة خارجية مختلفة بشكل مستقل بأجهزة كمبيوتر IBM مختلفة (توافق الأجهزة).

لقد لعب الدور الأكثر أهمية في تطوير أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع أجهزة كمبيوتر IBM الشخصية مبدأ العمارة المفتوحة. لم تجعل شركة IBM الكمبيوتر جهازًا واحدًا من قطعة واحدة، ولكنها وفرت القدرة على تجميعه من أجزاء مصنعة بشكل مستقل.

على مر السنين، تغيرت عدة أجيال من أجهزة كمبيوتر IBM، والتي تتميز في المقام الأول بنوع المعالج (انظر أدناه). تاريخيًا، كان نموذج كمبيوتر IBM الأول الذي عفا عليه الزمن هو نموذج IBM PC XT (التقنية الموسعة) استنادًا إلى المعالج الدقيق Intel 8086 الذي تم تقديمه في عام 1984.

يمكن اعتبار معيار الكمبيوتر IBM PC AT (التكنولوجيا المتقدمة)، المستند إلى المعالج الدقيق Intel 80286، نقطة البداية في تاريخ أجهزة الكمبيوتر الحديثة المتوافقة مع كمبيوتر IBM الشخصي. يتم تعريف أجهزة الكمبيوتر الحديثة أيضًا على أنها "متوافقة مع AT".

تعد أجهزة الكمبيوتر الشخصية المتوافقة مع أجهزة كمبيوتر IBM الشخصية هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، وتتزايد قوتها باستمرار، ويتزايد نطاقها. ومع ذلك، فإن قدراتها لا تزال محدودة، واستخدامها ليس له ما يبرره دائمًا.

يمكن تقسيم أجهزة الكمبيوتر الشخصية تقريبًاإلى المهنية والمنزلية، ولكن بسبب التكلفة المتزايدة للأجهزة، فإن الخط الفاصل بينهما غير واضح. منذ عام 1999، تم تقديم معيار الاعتماد الدولي - مواصفات PC99:

- كمبيوتر شخصي كبير الحجم (كمبيوتر شخصي للمستهلك)

- كمبيوتر شخصي للأعمال (كمبيوتر مكتبي)

- كمبيوتر شخصي محمول (Mobile PC)

- محطة العمل (محطة العمل)

- كمبيوتر شخصي ترفيهي (Entertainment PC)

تقع معظم أجهزة الكمبيوتر الشخصية الموجودة في السوق ضمن فئة أجهزة الكمبيوتر الشخصية السائدة. تتمتع أجهزة الكمبيوتر المخصصة للأعمال بالحد الأدنى من إمكانيات إعادة إنتاج الرسومات والصوت. تتميز أجهزة الكمبيوتر المحمولة بالوجود

وسائل الاتصال عن بعد (اتصالات الكمبيوتر). محطات العمل - زيادة المتطلبات لأجهزة تخزين البيانات. تركز أجهزة الكمبيوتر الترفيهية على إمكانيات إعادة إنتاج الرسومات والصوت.

التكوين الأساسي للكمبيوتر

على الرغم من تنوع أنواع وأشكال وبنيات أجهزة الكمبيوتر الشخصية، فإن معظم أجهزة الكمبيوتر تتضمن المكونات التالية: وحدة النظام، والشاشة، ولوحة المفاتيح، والماوس (أو أي جهاز تأشير آخر) والأجهزة الطرفية. اعتمادًا على احتياجات وقدرات المستخدمين، يمكن توسيع تكوين المحيط باستخدام نظام صوتي مزود بمُركِّب أو مودم أو طابعة أو ماسح ضوئي.

عادةً ما تتكون أجهزة الكمبيوتر الشخصية من ثلاثة أجزاء (كتل):

- وحدة النظام؛

- لوحة المفاتيح التي تسمح لك بإدخال الحروف في الكمبيوتر؛

- الشاشة (أو العرض) - لعرض المعلومات النصية والرسومية.

تتضمن وحدة النظام كافة المكونات الرئيسية للكمبيوتر الشخصي. وأهم مكوناتها هي اللوحة الأم، أو لوحة النظام. يحتوي على وحدات إلكترونية تشكل المجموعة الأساسية للإلكترونيات الحاسوبية:

- المعالج المركزي - الشريحة الرئيسية التي تقوم بالعمليات الحسابية والمنطقية؛

- ذاكرة الوصول العشوائي (ذاكرة الوصول العشوائي - ذاكرة الوصول العشوائي) - مجموعة من الرقائق لتخزين البيانات والبرامج أثناء تشغيل الكمبيوتر؛

- ROM (ذاكرة القراءة فقط) - دائرة كهربائية صغيرة لتخزين البيانات والبرامج على المدى الطويل؛

- الحافلات - مجموعات من الموصلات لتبادل الإشارات بين المكونات الداخلية للكمبيوتر

- مجموعة الشرائح - مجموعة من الرقائق التي تتحكم في تشغيل المكونات الداخلية للكمبيوتر وتحدد وظيفة اللوحة الأم؛

- الموصلات (الفتحات) - ملحقات لتوصيل الأجهزة الإضافية؛

- وحدات التحكم بالجهاز، وما إلى ذلك.

تضم وحدة النظام أيضًا:

- مصدر الطاقة الذي يحول جهد التيار الكهربائي إلى تيار مباشر منخفض الجهد لتشغيل مكونات الكمبيوتر؛

- محركات الأقراص (محركات الأقراص) لقراءة وكتابة الأقراص المرنة والأقراص الممغنطة الضوئية والأقراص المضغوطة وأقراص الفيديو DVD؛

- محرك القرص الصلب (القرص الصلب).

يتم توصيل جميع الأجهزة الخارجية بوحدة النظام: الشاشة ولوحة المفاتيح والماوس والطابعة والمودم والماسح الضوئي ومكبرات الصوت وما إلى ذلك.

شاشة(العرض) يعرض المعلومات النصية والرسومية على الشاشة، والبيانات المدخلة من لوحة المفاتيح أو المخرجات من الكمبيوتر، والرسائل من نظام الكمبيوتر، ونسخ المستندات وغيرها من المعلومات المهمة للمستخدم.

لوحة المفاتيحمصممة لإدخال الأوامر والبيانات إلى جهاز الكمبيوتر.

الفأريسمح لك بالإشارة إلى عناصر الشاشة باستخدام المؤشر وإجراء عمليات معينة من خلال النقر على الأزرار.

طابعةيقوم بإخراج المعلومات النصية والرسومية بالأبيض والأسود والملونة كنسخة ورقية. يمكن أن يتم الإخراج على الورق أو الفيلم.

مودممصممة لتوصيل الكمبيوتر بخط الهاتف.

الماسح الضوئييوفر مدخلات إلى جهاز الكمبيوتر من النصوص أو الرسوم البيانية، أو معلومات بالأبيض والأسود أو الألوان لمزيد من المعالجة.

نظام فيديو الكمبيوتر: الشاشة (الغرض، التصنيف، الخصائص التقنية) وبطاقة الفيديو.

الشاشات

لم تكن أجهزة الكمبيوتر الأولى تحتوي على شاشات، ولم يكن هناك سوى مجموعة من مصابيح LED الوامضة والنتائج المطبوعة على الطابعة. مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر، ظهرت الشاشات وهي الآن جزء ضروري من التكوين الأساسي للكمبيوتر الشخصي.

الشاشة (العرض) هي جهاز إخراج قياسي مصمم للعرض المرئي للبيانات النصية والرسومية. اعتمادًا على مبدأ التشغيل، يتم تقسيم الشاشات إلى:

أجهزة مراقبة أنبوب أشعة الكاثود؛

شاشات الكريستال السائل.

مراقب أنبوب أشعة الكاثود

تشبه شاشة أنبوب أشعة الكاثود جهاز التلفزيون. أنبوب أشعة الكاثود عبارة عن جهاز فراغ إلكتروني على شكل دورق زجاجي، يوجد في عنقه أنبوب إلكترون، وفي الأسفل توجد شاشة بها طبقة من الفوسفور. عند تسخينه، يطلق مدفع الإلكترون تيارًا من الإلكترونات التي تتحرك بسرعة عالية نحو الشاشة. تدفق الإلكترون (إلكتروني

يمر الشعاع) عبر ملف التركيز والانحراف، الذي يوجهه إلى نقطة محددة على الطبقة الفوسفورية للشاشة. وتحت تأثير الإلكترونات، يبعث الفوسفور الضوء الذي يراه المستخدم. يتميز الفوسفور بزمن الانبعاث بعد عمل تدفق الإلكترون. يتحرك شعاع الإلكترون بسرعة كبيرة، ويرسم الشاشة في خطوط من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل. أثناء المسح، أي التحرك عبر الشاشة، يؤثر الشعاع على تلك المناطق الأولية من طبقة الفوسفور التي يمكن أن تظهر فيها الصورة. تتغير شدة الشعاع باستمرار، مما يؤدي إلى توهج المناطق المقابلة من الشاشة. وبما أن التوهج يختفي بسرعة كبيرة، فيجب أن يمر شعاع الإلكترون بشكل مستمر عبر الشاشة، ويستعيده.

يجب أن يتوافق وقت الانبعاث وتكرار تحديث التوهج مع بعضهما البعض. في الغالب تردد المسح العمودي هو 70-85 هرتز أي أن التوهج على الشاشة يتجدد 70-85 مرة

في الثانية. يؤدي تقليل معدل التحديث إلى وميض الصورة، مما يسبب إجهاد العين. وبناء على ذلك، فإن زيادة معدل التحديث يؤدي إلى طمس أو مضاعفة محيط الصورة.

يمكن أن تحتوي الشاشات إما على تردد مسح ثابت أو ترددات مختلفة في نطاق معين. هناك وضعان للمسح: متداخل وغير متداخل. عادة، يتم استخدام المسح الترتيبي. يقوم الشعاع بمسح الشاشة سطرًا تلو الآخر من الأعلى إلى الأسفل، مكونًا صورة في تمريرة واحدة. في وضع المسح المتداخل، يقوم الشعاع بمسح الشاشة من الأعلى إلى الأسفل، ولكن في مسارين: أولاً الخطوط الفردية، ثم الخطوط الزوجية. يستغرق الفحص المتداخل نصف الوقت لإكمال الإطار الكامل في الوضع غير المتشابك. ولذلك، فإن وقت التحديث للوضعين هو نفسه.

يمكن أن تكون شاشات شاشات أنبوب أشعة الكاثود محدبة أو مسطحة. الشاشة القياسية محدبة. وتستخدم بعض الطرازات تقنية Trinitron، حيث يكون سطح الشاشة ذو انحناء أفقي طفيف، بينما تكون الشاشة الرأسية مسطحة تمامًا. تتميز هذه الشاشة بوهج أقل وجودة صورة محسنة. العيب الوحيد يمكن اعتباره السعر المرتفع.

شاشة الكريستال السائل (LCD)

تتميز شاشات الكريستال السائل بشاشة مسطحة خالية من الوهج واستهلاك منخفض للطاقة الكهربائية (5 وات، مقارنة بشاشة أنبوب أشعة الكاثود التي تستهلك 100 وات). هناك ثلاثة أنواع من شاشات الكريستال السائل:

أحادية اللون مع مصفوفة سلبية.

اللون مع مصفوفة سلبية.

اللون مع المصفوفة النشطة.

في شاشات الكريستال السائل، يقوم مرشح الاستقطاب بإنشاء طولين موجيين مختلفين للضوء. تمر موجة ضوئية عبر خلية بلورية سائلة. كل خلية لها لونها الخاص. البلورات السائلة هي جزيئات يمكن أن تتدفق كسائل. تنقل هذه المادة الضوء، ولكن تحت تأثير الشحنة الكهربائية، تغير الجزيئات اتجاهها.

في شاشات الكريستال السائل ذات المصفوفة المنفعلة، يتم تشغيل كل خلية بواسطة شحنة كهربائية (جهد كهربائي) تنتقل عبر دائرة ترانزستور وفقًا لترتيب الخلايا في صفوف وأعمدة مصفوفة الشاشة. تستجيب الخلية لنبض الجهد الوارد.

في شاشات المصفوفة النشطة، يتم تجهيز كل خلية بمفتاح ترانزستور منفصل. وهذا يوفر سطوعًا أعلى للصورة مقارنة بشاشات المصفوفة المنفعلة لأن كل خلية تتعرض لمجال كهربائي ثابت وليس مجال كهربائي نابض. وبناء على ذلك، تستهلك المصفوفة النشطة المزيد من الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود مفتاح ترانزستور منفصل لكل خلية يزيد من تعقيد عملية الإنتاج، مما يؤدي بدوره إلى زيادة سعرها.

شاشات أحادية اللون وملونة

بناءً على مجموعة ظلال الألوان المعروضة، يتم تقسيم الشاشات إلى ألوان وأبيض وأسود (أحادية اللون). تعد الشاشات أحادية اللون أرخص، ولكنها غير مناسبة للعمل مع نظام التشغيل Windows.

تستخدم شاشات الألوان تقنيات تصوير أكثر تعقيدًا. في أنابيب أشعة الكاثود أحادية اللون يوجد مسدس إلكترون واحد، وفي الأنابيب الملونة يوجد ثلاثة. شاشة أنبوب أشعة الكاثود أحادية اللون مغطاة بفوسفور من لون واحد (مع انبعاث أصفر أو أبيض أو أخضر). تتكون شاشة أنبوب أشعة الكاثود الملون من ثلاثيات الفوسفور (مع إشعاع أحمر وأخضر وأزرق). توفر مجموعات من ثلاثة ألوان مجموعة كبيرة ومتنوعة من ظلال الإخراج.

المعلمات الأساسية للمراقبين

من وجهة نظر المستخدم، فإن الخصائص الرئيسية للشاشة هي الحجم القطري والدقة ومعدل التحديث وفئة الحماية.

حجم الشاشة . يتم قياس شاشات العرض قطريًا بالبوصة، وتتراوح أحجامها من 9 بوصات (23 سم) إلى 42 بوصة (106 سم). كلما كانت الشاشة أكبر، كلما كانت الشاشة أكثر تكلفة. الأحجام الشائعة هي 14 و15 و17 و19 و21 بوصة. من الأفضل استخدام الشاشات الكبيرة للنشر المكتبي والأعمال الرسومية التي تحتاج فيها إلى رؤية جميع تفاصيل الصورة. الأمثل للاستخدام الجماعي هو الشاشات مقاس 15 و17 بوصة.

دقة.في الوضع الرسومي، تتكون الصورة الموجودة على شاشة العرض من نقاط (بكسل). عدد النقاط الأفقية والرأسية التي تستطيع الشاشة إعادة إنتاجها

العطاء بشكل واضح ومنفصل يسمى قوة الحل. يعني التعبير "الدقة 800 × 600" أن الشاشة يمكنها عرض 600 خطًا أفقيًا يتكون كل منها من 800 نقطة. أوضاع الدقة التالية قياسية: 800x600، 1024x768، 1152x864 وما فوق. يتم تحديد خاصية الشاشة هذه حسب حجم النقطة (الحبيبات) على الشاشة. لا يتجاوز حجم حبيبات الشاشة للشاشات الحديثة 0.28 ملم. كلما زادت الدقة، كانت جودة الصورة أفضل. ترتبط جودة الصورة أيضًا بحجم الشاشة. لذلك، للحصول على جودة صورة مرضية في وضع 800 × 600 على شاشة مقاس 15 بوصة، يمكنك تحديد حجم الحبوب إلى 0.28 مم؛ بالنسبة لشاشة مقاس 14 بوصة بنفس حجم الحبوب في نفس وضع الفيديو، جودة تفاصيل الصورة الصغيرة سوف يكون أسوأ قليلا .

تردد التجديد . وتسمى هذه المعلمة أيضًا معدل الإطارات، وهي توضح عدد المرات التي يمكن فيها للشاشة تحديث الصورة بالكامل على الشاشة في الثانية. يتم قياس معدل التحديث بالهرتز (هرتز). كلما زاد التردد، قل إجهاد العين وزاد الوقت الذي يمكنك العمل فيه بشكل مستمر. اليوم الحد الأدنى للتردد المقبول هو 75 هرتز، عادي - 85 هرتز، مريح - 100 هرتز أو أكثر. تعتمد هذه المعلمة أيضًا على خصائص محول الفيديو.

مراقبة فئة الحمايةيتم تحديده وفقًا للمعايير التي تلبيها الشاشة فيما يتعلق بمتطلبات السلامة. في الوقت الحاضر، تعتبر المعايير الدولية TCO-92 وTCO-95 وTCO-99 مقبولة بشكل عام، مما يحد من مستويات الإشعاع الكهرومغناطيسي ومعايير بيئة العمل والمعايير البيئية، ضمن الحدود الآمنة لصحة الإنسان.

محول الفيديو

يتم التحكم في الشاشة بواسطة لوحة خاصة تسمى محول الفيديو (بطاقة الفيديو). جنبا إلى جنب مع الشاشة، تقوم بطاقة الفيديو بإنشاء نظام الفيديو الفرعي للكمبيوتر الشخصي. لم تكن أجهزة الكمبيوتر الأولى تحتوي على بطاقة فيديو. كان هناك قسم لذاكرة الشاشة في ذاكرة الوصول العشوائي حيث يقوم المعالج بتخزين بيانات الصورة. تقوم وحدة التحكم في الشاشة بقراءة البيانات المتعلقة بسطوع نقاط الشاشة الفردية من خلايا الذاكرة وتتحكم في مسح الشعاع الأفقي للمسدس الإلكتروني للشاشة.

عند الانتقال من الشاشات أحادية اللون إلى الشاشات الملونة ومع زيادة دقة الشاشة، أصبحت مساحة ذاكرة الفيديو غير كافية لتخزين البيانات الرسومية، ولم يكن لدى المعالج الوقت الكافي لمعالجة الصور. تم تخصيص جميع العمليات المتعلقة بالتحكم في الشاشة إلى وحدة منفصلة - محول الفيديو.

يأخذ محول الفيديو شكل بطاقة توسيع منفصلة، ​​يتم إدخالها في فتحة محددة على اللوحة الأم (في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، هذه هي فتحة AGP). يقوم محول الفيديو بوظائف وحدة تحكم الفيديو ومعالج الفيديو وذاكرة الفيديو.

على مدار عمر الكمبيوتر الشخصي، تغيرت العديد من معايير محولات الفيديو:

MDA (محول العرض أحادي اللون) - أحادي اللون،

CGA (محول الرسومات الملون) - 4 ألوان،

EGA (محول الرسومات المحسن) -16 لونًا،

VGA (مصفوفة رسومات الفيديو) - 256 لونًا،

SVGA (Super VGA) - ما يصل إلى 16.7 مليون لون.

تم تصميم كافة البرامج المصممة لأجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM لتلبية هذه المعايير. يتم تخزين الصورة الرسومية التي تم إنشاؤها في الذاكرة الداخلية لمحول الفيديو، والتي تسمى ذاكرة الفيديو. تعتمد سعة ذاكرة الفيديو المطلوبة على الدقة المحددة ولوحة الألوان، وبالتالي، للعمل في أوضاع ذات دقة عالية وغاما كاملة الألوان، فإنك تحتاج إلى أكبر قدر ممكن من ذاكرة الفيديو. إذا كانت محولات الفيديو التي تحتوي على 2-4 ميجابايت من ذاكرة الفيديو كانت نموذجية حتى وقت قريب، فإن سعة 32-64 ميجابايت تعتبر عادية اليوم. تتمتع معظم بطاقات الفيديو الحديثة بالقدرة على توسيع ذاكرة الفيديو حتى 128 ميجابايت، بالإضافة إلى تسريع الفيديو. جوهر هذه الخاصية هو أن جزءا من عمليات بناء الصورة يمكن أن يحدث دون إجراء حسابات رياضية في المعالج الرئيسي، ولكن بحتة في الأجهزة - عن طريق تحويل البيانات في شرائح تسريع الفيديو الخاصة.

يمكن تضمين مسرعات الفيديو في محول الفيديو، أو يمكن توفيرها كبطاقة توسعة منفصلة مثبتة على اللوحة الأم ومتصلة ببطاقة الفيديو. هناك نوعان من مسرعات الفيديو: للرسومات المسطحة (ثنائية الأبعاد) وثلاثية الأبعاد (3D). الأول أكثر فعالية للعمل مع برامج التطبيقات للأغراض العامة ومحسن لنظام التشغيل Windows، بينما يركز البعض الآخر على العمل مع برامج الوسائط المتعددة والترفيه المختلفة.

تتم ترجمة الكمبيوتر المترجم من الإنجليزية (الكمبيوتر) إلى "آلة حاسبة". إنه جهاز يقوم بتنفيذ تسلسل معين محدد مسبقًا من العمليات. يسمى تسلسل معين من العمليات بالبرمجيات. أجهزة الكمبيوتر لديها مجموعة واسعة جدا من التطبيقات. يتم استخدامها لأي حسابات معقدة، لتجميع المعلومات ومعالجتها وتخزينها واستقبالها ونقلها، والتحكم في الآلات والآليات في الإنتاج، لإنشاء صور رسومية وفيديو مع إمكانية معالجتها، وما إلى ذلك.

مصطلح "الكمبيوتر"

بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن مصطلح "الكمبيوتر" واسع جدًا، حيث أن مبدأ تشغيله يمكن أن يعتمد على استخدام مجموعة واسعة من بيئات العمل والمكونات. يمكن أن يكون الكمبيوتر إلكترونيًا، أو ميكانيكيًا، أو كميًا، أو بصريًا، أو ما إلى ذلك، ويعمل بسبب حركة الفوتونات، أو الكميات، أو الأجزاء الميكانيكية، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، تنقسم أجهزة الكمبيوتر وظيفيًا إلى نوعين - إلكتروني وتناظري (ميكانيكي).

بالمناسبة، تم إدخال كلمة الكمبيوتر لأول مرة في عام 1887 في قاموس أكسفورد الإنجليزي. لقد فهم جامعو هذا الكتاب المدرسي كلمة "كمبيوتر" على أنها جهاز ميكانيكي للحوسبة. وبعد فترة طويلة فقط، في عام 1946، تم استكمال القاموس بمصطلحات تصف بوضوح أجهزة الكمبيوتر الميكانيكية والتناظرية والرقمية.

اليوم، ضاقت فكرة الكمبيوتر بشكل كبير، حيث أن العديد من الأجهزة أصبحت قديمة ولم تعد تستخدم في العمل، مما أدى إلى تقليل النطاق الحالي لهذه الأجهزة.

أداء الكمبيوتر

تعتمد سرعة الكمبيوتر بشكل مباشر على قدرته الحاسوبية، أي السرعة التي يتم بها تنفيذ عمليات معينة لكل وحدة زمنية. وتسمى هذه الكمية " يتخبط».

من الناحية العملية، تعتمد السرعة بشدة على العديد من الشروط الإضافية: نوع المهمة التي يتم تنفيذها على الكمبيوتر، وتبادل البيانات بشكل متكرر بين مكونات النظام، وما إلى ذلك. لذلك، يتم أخذ سرعة الحوسبة القصوى على أنها هذه المعلمة - وهو رقم افتراضي معين يميز أقصى سرعة تنفيذ ممكنة للعمليات.

على سبيل المثال، أجهزة الكمبيوتر العملاقة هي أجهزة قادرة على إجراء العمليات الحسابية بسرعات تزيد عن 10 تيرافلوب (أي عشرة تريليون فلوب). وللمقارنة، يعمل متوسط ​​الكمبيوتر الشخصي المنزلي بحوالي 0.1 تيرافلوب.

من أجل تقييم الأداء العملي لأجهزة الكمبيوتر، تم تطوير اختبارات خاصة (في اللغة العامية للكمبيوتر يطلق عليها غالبًا " المعايير") والتي تعتمد على حسابات رياضية خاصة. يتم عادة تقييم أداء أجهزة الكمبيوتر الشخصية من وجهة نظر جميع مكوناتها للحصول على تقييم نهائي متوسط ​​لأدائها.

أنواع أجهزة الكمبيوتر الحديثة

كما هو مذكور أعلاه، اعتمادًا على تصميمها ومعاييرها الفنية وتطبيقها، يمكن تقسيم جميع أجهزة الكمبيوتر إلى عدة أنواع:

أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية (الكمبيوتر)

في الواقع، هذا الجهاز عبارة عن مجموعة كاملة من الوسائل، حيث يتم تصنيع جميع العناصر المكونة له باستخدام العناصر الإلكترونية. الغرض الرئيسي من هذا الجهاز هو إجراء عمليات حسابية مختلفة وحل المشكلات الحسابية أو المعلوماتية.

اليوم، يتم استخدام المصطلح للإشارة إلى تنفيذ أجهزة معينة لجهاز وكمصطلح قانوني في المستندات القانونية. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم هذا المفهوم للإشارة إلى أجهزة الكمبيوتر التي تم إنتاجها في الفترة 1950-1990، وأجهزة الحوسبة الإلكترونية الكبيرة الحديثة، من أجل تمييزها عن أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

كمبيوتر شخصي

جهاز غير مكلف وعالمي وصغير الحجم إلى حد ما مصمم لمستخدم واحد لاستخدامه في المنزل أو في المكتب وأداء مهام فردية مختلفة - الحوسبة والكتابة ومشاهدة مقاطع الفيديو والاستماع إلى الموسيقى وما إلى ذلك. وبفضل هذا التنوع والقدرة على تحمل التكاليف أصبحت أجهزة الكمبيوتر الشخصية منتشرة على نطاق واسع.

أجهزة الكمبيوتر الخاصة بالشركة هي الأكثر شهرة تفاحةوما يسمى الأجهزة المتوافقة مع IBM، والتي تحتل حاليًا حصة الأسد من سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية بالكامل. تم ضمان شعبية IBM الواسعة من خلال انخفاض سعرها وبقدراتها المتساوية تقريبًا.

حتى وقت قريب، لم يكن لهذه الأجهزة أي توافق مع بعضها البعض - لا الأجهزة ولا البرامج. يوجد اليوم برنامج خاص ("محاكيات") يجعل من الممكن تشغيل برامج Apple (مع قيود) على أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM والعكس صحيح.

يمكن تقسيم جميع أجهزة الكمبيوتر الشخصية بدورها إلى عدة أنواع:

أجهزة الكمبيوتر المكتبية.