در مورد كامپيوتر
در گذشته دستگاه‌هاي مختلف مكانيكي ساده‌اي مثل خط‌كش محاسبه و چرتكه نيز رايانه خوانده مي‌شدند. در برخي موارد از آن‌ها به‌عنوان رايانه آنالوگ نام برده مي‌شود. چراكه برخلاف رايانه‌هاي رقمي، اعداد را نه به‌صورت اعداد در پايه دو بلكه به‌صورت كميت‌هاي فيزيكي متناظر با آن اعداد نمايش مي‌دهند. چيزي كه امروزه از آن به‌عنوان «رايانه» ياد مي‌شود در گذشته به عنوان «رايانه رقمي (ديجيتال)» ياد مي‌شد تا آن‌ها را از انواع «رايانه آنالوگ» جدا سازند.
رايانه يكي از دو چيز برجسته‌اي است كه بشر در سدهٔ بيستم اختراع كرد. دستگاهي كه بلز پاسكال در سال ۱۶۴۲ ساخت اولين تلاش در راه ساخت دستگاه‌هاي محاسب خودكار بود. پاسكال آن دستگاه را كه پس از چرتكه دوميت ابزار ساخت بشر بود، براي ياري رساندن به پدرش ساخت. پدر وي حسابدار دولتي بود و با كمك اين دستگاه مي‌توانست همه اعدادشش رقمي را با هم جمع و تفريق كند.
لايبنيتز رياضي‌دان آلماني نيز از نخستين كساني بود كه در راه ساختن يك دستگاه خودكار محاسبه كوشش كرد. او در سال ۱۶۷۱ دستگاهي براي محاسبه ساخت كه كامل شدن آن تا ۱۹۶۴ به درازا كشيد. همزمان در انگلستان ساموئل مورلند در سال ۱۶۷۳ دستگاهي ساخت كه جمع و تفريق و ضرب مي‌كرد.
در سده هجدهم ميلادي هم تلاش‌هاي فراواني براي ساخت دستگاه‌هاي محاسب خودكار انجام شد كه بيشترشان نافرجام بود. سرانجام در سال ۱۸۷۵ ميلادي استيفن بالدوين نخستين دستگاه محاسب را كه هر چهار عمل اصلي را انجام مي‌داد، به نام خود ثبت كرد.
از جمله تلاش‌هاي نافرجامي كه در اين سده صورت گرفت، مربوط به چارلز بابيچ رياضي‌دان انگليسي است. وي در آغاز اين سده در سال ۱۸۱۰ در انديشهٔ ساخت دستگاهي بود كه بتواند بر روي اعداد بيست و شش رقمي محاسبه انجام دهد. او بيست سال از عمرش را در راه ساخت آن صرف كرد اما در پايان آن را نيمه‌كاره رها كرد تا ساخت دستگاهي ديگر كه خود آن را دستگاه تحليلي مي‌ناميد آغاز كند. او مي‌خواست دستگاهي برنامه‌پذير بسازد كه همه عملياتي را كه مي‌خواستند دستگاه برروي عددها انجام دهد، قبلا برنامه‌شان به دستگاه داده شده باشد. قرار بود عددها و درخواست عمليات برروي آن‌ها به ياري كارت‌هاي سوراخدار وارد شوند. بابيچ در سال ۱۸۷۱ مرد و ساخت اين دستگاه هم به پايان نرسيد.
كارهاي بابيچ به فراموشي سپرده شد تا اين كه در سال ۱۹۴۳ و در بحبوحه جنگ جهاني دوم دولت آمريكا طرحي سري براي ساخت دستگاهي را آغاز كرد كه بتواند مكالمات رمزنگاري‌شدهٔ آلماني‌ها را رمزبرداري كند. اين مسئوليت را شركت IBM و دانشگاه هاروارد به عهده گرفتند كه سرانجام به ساخت دستگاهي به نام ASCC در سال ۱۹۴۴ انجاميد. اين دستگاه پنج تني كه ۱۵ متر درازا و ۲٫۵ متر بلندي داشت، مي‌توانست تا ۷۲ عدد ۲۴ رقمي را در خود نگاه دارد و با آن‌ها كار كند. دستگاه با نوارهاي سوراخدار برنامه‌ريزي مي‌شد و همهٔ بخش‌هاي آن مكانيكي يا الكترومكانيكي بود.
● تعريف داده و اطلاعات
داده به آن دسنه از ورودي‌هايي خام گفته مي‌شود كه براي پردازش به رايانه ارسال مي‌شوند.
اطلاعات به داده‌هاي پردازش شده مي‌گويند.
● رايانه‌ها چگونه كار مي‌كنند؟
از زمان رايانه‌هاي اوليه كه در سال ۱۹۴۱ ساخته شده بودند تا كنون فناوري‌هاي ديجيتالي رشد نموده‌است، معماري فون نوِيمن يك رايانه را به چهار بخش اصلي توصيف مي‌كند: واحد محاسبه و منطق (Arithmetic and Logic Unit يا ALU)، واحد كنترل يا حافظه، و ابزارهاي ورودي و خروجي ( كه جمعا I/O ناميده مي‌شود). اين بخش‌ها توسط اتصالات داخلي سيمي به نام گذرگاه (bus) با يكديگر در پيوند هستند.
● حافظه
در اين سامانه، حافظه بصورت متوالي شماره گذاري شده در خانه‌ها است، هركدام محتوي بخش كوچكي از داده‌ها مي‌باشند. داده‌ها ممكن است دستورالعمل‌هايي باشند كه به رايانه مي‌گويند كه چه كاري را انجام دهد باشد. خانه ممكن است حاوي اطلاعات مورد نياز يك دستورالعمل باشد. اندازه هر خانه، وتعداد خانه‌ها، در رايانهٔ مختلف متفاوت است، همچنين فناوري‌هاي بكاررفته براي اجراي حافظه نيز از رايانه‌اي به رايانه ديگر در تغيير است(از بازپخش‌كننده‌هاي الكترومكانيكي تا تيوپ‌ها و فنرهاي پر شده از جيوه و يا ماتريس‌هاي ثابت مغناطيسي و در آخر ترانزيستورهاي واقعي و مدار مجتمع‌ها با ميليون‌ها خازن روي يك تراشه تنها).
● پردازش
واحد محاسبه و منطق يا ALU دستگاهي است كه عمليات پايه مانند چهار عمل اصلي حساب (جمع و تفريق و ضرب و تقسيم)، عمليات منطقي (و،يا،نقيض)، عمليات قياسي (براي مثال مقايسه دو بايت براي شرط برابري) و دستورات انتصابي براي مقدار دادن به يك متغير را انجام مي‌دهد. اين واحد جائيست كه «كار واقعي» در آن صورت مي‌پذيرد.
البته CPUها به دو دسته كلي RISC و CISC تقسيم بندي مي‌شوند. نوع اول پردازشگرهاي مبتني بر اعمال ساده هستند و نوع دوم پردازشگرهاي مبتني بر اعمال پيچيده مي‌باشند. پردازشگرهاي مبتني بر اعمال پيچيده در واحد محاسبه و منطق خود داراي اعمال و دستوراتي بسيار فراتر از چهار عمل اصلي يا منطقي مي‌باشند. تنوع دستورات اين دسته از پردازنده‌ها تا حدي است كه توضيحات آن‌ها خود مي‌تواند يك كتاب با قطر متوسط ايجاد كند. پردازنده‌هاي مبتني بر اعمال ساده اعمال بسيار كمي را پوشش مي‌دهند و در حقيقت براي برنامه‌نويسي براي اين پردازنده‌ها بار نسبتاً سنگيني بر دوش برنامه‌نويس است. اين پردازنده‌ها تنها حاوي ۴ عمل اصلي و اعمال منطقي رياضي و مقايسه‌اي به علاوه چند دستور بي‌اهميت ديگر مي‌باشند.هرچند ذكر اين نكته ضروري است كه دستورات پيچيده نيز از تركيب تعدادي دستور ساده تشكيل شده‌اند و براي پياده‌سازي اين دستورات در معماري‌هاي مختلف از پياده‌سازي سخت‌افزاري(معماري CISC) و پياده‌سازي نرم‌افزاري(معماري RISC) استفاده مي‌شود.
(قابل ذكر است پردازنده‌هاي اينتل از نوع پردازنده مبتني بر اعمال پيچيده مي‌باشند.)
واحد كنترل همچنين اين مطلب را كه كدامين بايت از حافظه حاوي دستورالعمل فعلي اجرا شونده‌است را تعقيب مي‌كند، سپس به واحد محاسبه و منطق اعلام مي‌كند كه كدام عمل اجرا و از حافظه دريافت شود و نتايج به بخش اختصاص داده شده از حافظه ارسال گردد. بعد از يك بار عمل، واحد كنترل به دستورالعمل بعدي ارجاع مي‌كند(كه معمولاً در خانه حافظه بعدي قرار دارد، مگر اينكه دستورالعمل جهش دستورالعمل بعدي باشد كه به رايانه اعلام مي‌كند دستورالعمل بعدي در خانه ديگر قرار گرفته‌است).
● ورودي/خروجي
بخش ورودي/خروجي (I/O) اين امكان را به رايانه مي‌دهد تا اطلاعات را از جهان بيرون تهيه و نتايج آن‌ها را به همان جا برگرداند. محدوده فوق العاده وسيعي از دستگاه‌هاي ورودي/خروجي وجود دارد، از خانواده آشناي صفحه‌كليدها، نمايشگرها، نَرم‌ديسك گرفته تا دستگاه‌هاي كمي غريب مانند رايابين‌ها (webcams). (از ساير ورودي/خروجي‌ها مي‌توان موشواره mouse، قلم نوري، چاپگرها (printer)، اسكنرها، انواع لوح‌هاي فشرده(CD, DVD) را نام برد ).
چيزي كه تمامي دستگاه‌هاي عمومي در آن اشتراك دارند اين است كه آن‌ها رمزكننده اطلاعات از نوعي به نوع ديگر كه بتواند مورد استفاده سيستم‌هاي رايانه ديجيتالي قرار گيرد، هستند. از سوي ديگر، دستگاه‌هاي خروجي آن اطلاعات به رمز شده را رمزگشايي مي‌كنند تا كاربران آن‌ها را دريافت نمايند. از اين رو يك سيستم رايانه ديجيتالي يك نمونه از يك سامانه داده‌پردازي مي‌باشد.
برچسب: ،