تعریف کلی کامپیوتر

مقدمه

انسان ، هر روزه با موفقیت های چشمگیری در زمینة علوم روبرو می شود و گاه ، مسایل جدیدی رو در روی او قرار می گیرد .

کامپیوتر از جمله مسائلی است که شناخت آن لازم است . کامپیوتر در اواسط قرن اخیر پا به عرصة وجود گذاشت و در طول مدت کوتاه ، تحولات عظیمی را به خود دید .

معرفی کوتاه کامپیوتر

کامپیوتر در انواع و شکل های مختلف در دسترس می باشد : کامپیوترهای معمولی که در ادارات ، بانکها ، پست و غیره به کار می روند و کامپیوترهای بسیار دقیق و پیچیده که در کنترل پرواز سفینه های فضایی و نظارت بر کار ماشین ها نقش دارند . شما می توانید در اوقات بیکاری با کامپیوترها ، بازیهای فکری انجام دهید . ماشین های حساب کوچک که برای انجام عملیات ابتدایی ریاضی به کار می برید نیز نوعی کامپیوترند . کامپیوترهای متعددی برای انجام اعمال مختلف ساخته شده اند که بعضی از آنها ارزان و بعضی گران قیمت می باشند .

کامپیوترها می توانند اطلاعات موجود در حافظة خود را منظم کرده و حفاظت کنند . از یک لحاظ ، کامپیوتر ، حافظه و مغز را با هم داراست ؛ ولی در واقع ، کامپیوتر مغز ندارد و قادر به تفکر نیست .

تاریخچة کامپیوتر

کامپیوتر از آغازپیدایش تاکنون مراحل پیچیده ای را طی کرده است . قبل از اختراع کامپیوتر امروزی ، وسایلی مانند چرتکه (Abacus) برای محاسبه و عملیات ریاضی به کار می رفت .

اولین کامپیوتر الکترونیکی در سال 1940 ساخته شد . کارآمدترین کامپیوتر الکترونیکی ، کامپیوتر مارک I بود که کامپیوتری بزرگ با هزینة  فراوان بود و در دانشگاه منچستر به کار گرفته شد .

انواع کامپیوتر

کامپیوتر از نظر قدرت پردازش و کارآیی به سه دسته عمده تقسیم می شود :

1 -  کامپیوتر های بزرگ (Main Frame)

2 -  کامپیوترهای کوچک (Mini Computer)

3 -  ریز کامپیوترها (P .C .) یا (Micro Computer)

سخت افزار و نرم افزار

سخت افزار به مجموعة عناصر الکتریکی و قطعات ، از قبیل صفحه کلید ، صفحه . نمایش ، چاپگر و غیره گفته می شود . به مجموعه دستور العمل هایی که به سخت افزار کامپیوتر داده  می شود تا اعمالی از پیش تعییین شده را انجام دهد ، نرم افزار گفته می شود .

سخت افزار دارای چهار واحد اصلی می باشد که به ظاهر از یکدیگر جدا هستند ولی در حقیقت ، با هم عمل می کنند . این واحد ها عبارتند از :

1 -  واحد ورودی (Input unit)

2 -  واحد پردازش مرکزی (Central Processing)

3 -  واحد حافظه (Memory)

4 -  واحد خروجی (Output unit) .

واحد ورودی (Input Unit)   

این واحد ، داده ها و اطلاعات را دریافت و به کامپیوتر منتقل می کند و نقش چشم و گوش کامپیوتر را دارد . داده ها توسط صفحه کلید یا ابزاری دیگر از قبیل دسته فرمانی (Joystick) و کاوشگر به کامپیوتر منتقل می شود .

سپس صفحه کلید این اطلاعات را برای پردازش به قسمت بعدی می فرستد . صفحه کلید کامپیوتر مانند ماشین تایپ از کلیدهای حروف الفبا ، ارقام و علائم تشکیل شده است .

الف -  واحد محاسبه و منطق (Arithmetic & Logic Unit) یا Alu  

در این قسمت ، عملیات ریاضی و محاسبات انجام می گیرد . سرعت عمل آن به قدری زیاد است که حاصل یک جمع ساده را در کسری از ثانیه بدست می آورد .

ب -  واحد کنترل (Control Unit)

این قسمت ، ارتباط بین واحدهای دیگر و همچنین ، عملیات کامپیوتر را کنترل می کند و به اطلاعات دریافتی کامپیوتر نیز ترتیب می بخشد ؛ و کلاً ، اعمال کامپیوتر را با برنامة مورد نظر مطابقت می دهد .

واحد حافظه (Memory)

واحدی که اطلاعات کامپیوتر را محفوظ نگاه می دارد ، حافظه نام دارد .

کامپیوترها عملیات زیادی انجام می دهند که تمام این عملیات با نظارت برنامه ها انجام می گیرد . برنامه ها و سایر داده ها در حافظه کامپیوتر ذخیره و نگهداری می شوند .

حافظه داخلی  (Internal Memory)

به این قسمت ، حافظه اصلی نیز گفته می شود ، چون فضای کار کامپیوتر را تشکیل می دهد . اطلاعات این قسمت برای واحد CPU لازم است . عناصر الکترونیکی این قسمت ، بر روی یک تراشة کوچک سیلیکونی نصب است . اطلاعات این واحد برای کار کردن با کامپیوتر لازم و ضروری است در واقع بدون این اطلاعات ، CPU قادر به کار کردن خود نیست .

 حافظه خارجی

که به آن حافظة جانبی یا ذخیرة پشتیبان نیز گفته می شود و برای نگهداری دائمی اطلاعات به کار می رود و قطع برق و خاموش شدن کامپیوتر نیز اثری بر آن ندارد . این حافظه ، قابل خواندن و نوشتن است به این معنی که در موقع لزوم ، می توان اطلاعاتی را به آن اضافه کرد و همچنین می توان اطلاعات موجود در آن را دریافت کرد .

  واحد خروجی

 کامپیوتر اطلاعاتی را که دریافت می کند ، به پالس های الکترونیکی تبدیل می کند ؛ زیرا زبان ما برای کامپیوتر قابل فهم نیست . سپس واحد پردازش مرکزی ، داده ها را مورد پردازش قرار می دهد . پردازش داده ها نیز به زبان الکترونیکی کامپیوتر انجام می گیرد . واحد خروجی ، جواب ها و داده های پردازش شده را به زبان ما برمی گرداند و بر روی صفحه نمایش به نمایش می گذارد و یا به وسیلة چاپگر بر روی کاغذ چاپ می کند . تصاویر و طرحهای گوناگون را نیز می توان بر صفحة نمایش کامپیوتر رسم کرد .

علاوه بر اینها ، کامپیوتر ، دستگاههای جانبی متعددی دارد ، مانند :

 قلم نوری 

 که به منظور رسم نقشه بر روی صفحة نمایش به کار می رود .

ماوس

 که وسیله ای است برای تسریع حرکت مکان نما بر روی صفحة نمایش ، که با استفاده از یک گوی بر روی سطحی صیقلی می لغزد و مکان نما را روی صفحة نمایش جابجا می کند .  

رسام

 که برای چاپ نقشه بر روی کاغذ به کار می رود .

تکمة تماسی

که به وسیلة آن می توان عبارت یا شکلی را بر روی صفحة نمایش کامپیوتر درج کرد .

دیسک ، صفحه ای مسطح است که سطح بیرونی آن دوایر متحدالمرکزی دارد . بر روی این دوایر ، اطلاعات و برنامه ها ، به صورت رقم های مغناطیسی ظبط می شوند . کامپیوتر ، این اطلاعات را بوسیلة دیسک گردان می خواند . سطح دیسک در تماس با هد دیسک گردان قرار می گیرد و اطلاعات آن را می خواند .

دیسک کوچک نوعی دیگر از دیسک نام دارد که درون محفظه ای پلاستیکی قرار گرفته و ظرفیت آن از دیسک های لرزان بالاتر است .

دیسک های نوری ، نوع دیگری از دیسک ها هستند که اطلاعات موجود بر روی آنها با تاباندن نور ظبط می شود و قابلیت تعویض اطلاعات را ندارند و هیچ گاه اطلاعات آن از بین نمی رود و ظرفیت آن نیز بالا است .

بیت

به کوچکترین واحد حافظه ، بیت گفته می شود . هر بیت درون خود یکی از دو عدد صفر با یک را که زبان قابل فهم کامپیوتر است ، ذخیره می کند .

نرم افزار

به برنامه های قابل اجرای کامپیوتر نرم افزار گفته می شود . بنابراین ، سیستم عامل و برنامه ها بخشی از نرم افزار کامپیوتر هستند .

کامپیوتر چگونه کار می کند ؟

همانطور که گفتیم ، کامپیوتر مانند انسان است ولی به تنهایی ، قادر به انجام عملی نیست بلکه باید به کامپیوتر دستور العملی به نام برنامه داده شود . برنامه ها به زبانهای سطح پایین یا سطح بالا نوشته می شوند و به این زبانها ، زبانهای برنامه نویسی می گویند .

زبانهای برنامه نویسی نقش رابط بین ما و کامپیوتر را ایفا می کنند .

این زبانها انواع مختلفی دارند که مهمترین آنها عبارتند از :

1 -  آدا (ADA)  

2 -  بیسیک BASIC

3 -  پاسکال  PASCAL

3 -  کوبول COBOL

4 -  زبان الگول (Algol)

5 -  فرترن (FORTRAN)

6 -  لوگو (LOGO)

7 -  لیسپ(LISP)  : اقتباس از کلمات ،List processing  و معنای آن «لیست پردازی» است

8 -  پرولوگ  Prolog 

مترجم  (Compiler)   و مفسر (Interpreter) ها

برنامه هایی که به زبانهای سطح بالا یا سطح پایین نوشته می شوند باید به کد ماشین ترجمه شوند تا برای کامپیوتر قابل استفاده باشند . به برنامه ای که به یکی از زبانهای سطح بالا یا سطح پایین برنامه نویسی نوشته شده باشد ، برنامة منبع یا برنامة اصلی گفته می شود و پس از آنکه توسط برنامة مترجم یا مفسر به کد ماشین ترجمه شد آن را برنامه مقصد می گویند . برنامه های مترجم و مفسر ، برنامه های اصلی را به برنامة مقصد تبدیل می کنند یا در حقیقت زبانهای برنامه نویسی به کد ماشین ترجمه می شوند . کار ترجمه بوسیلة مترجم به این شکل است که تمام جملات و دستورات بطور یک جا ترجمه می شوند و برای دفعات بعدی نیز مورد استفاده قرار می گیرند ولی مفسرها عبارات را کلمه به کلمه و جمله به جمله در هنگام اجرای برنامة اصلی ، ترجمه می کنند و برای استفاده های بعدی دوباره لازم است عمل ترجمه تکرار شود .

برنامه نویسی

دستورات و اطلاعاتی که به کامپیوتر داده می شوند در حافظة کامپیوتر محفوظ
می‌مانند و کامپیوتر هنگام لزوم و به ارادة ما ، آنها را در اختیارمان قرار می دهد .

برای نوشتن یک برنامه ، ابتدا باید به دقت تمام جوانب مسئله را بررسی کرده و طرح کلی را در ذهن خود ترسیم کنید . در مرحلة بعد ، طرحی را که در ذهن خود رسم کرده اید همراه با تفصیلات لازم بر روی کاغذ بیاورید ؛ یعنی تمام دستور العمل ها و خواسته های مسئله را به صورت مرحله ای و به ترتیب ، نوشته و به کامپیوتر بدهید . این مراحل باید واضح و کوتاه باشند . به این مراحل «الگوریتم» گفته
می شود .

پردازش از راه دور

 انجام بعضی از کارها مستلزم همکاری شاخه های متعدد یک اداره و یا ادارات مختلف می باشد ؛ به همین منظور ، در ادارات بزرگ ، کامپیوتری در دفتر مرکزی نصب شده است و ترمینال هایی در شعبات آن اداره قرار دارند که از طریق این ترمینا لها با ادارة مرکزی تماس برقرار است .

 در پردازش گروهی ، قبل از ورود اطلاعات به کامپیوتر ، در عرض یک مدت معین تمام اطلاعات به صورت گروهی در می آیند و به کامپیوتر داده می شوند و یک جا مورد پردازش قرار می گیرند .

از پردازش گروهی در پرداخت حقوق کارمندان و تفکیک یا صورتحساب آب و برق استفاده می شود . در صورتیکه در پردازش محاوره ای ، داده ها و اطلاعات به کامپیوتر داده می شوند و بلافاصله مورد پردازش قرار می گیرد و بوسیلة واحد خر وجی ، خارج می شود .

کاربردهای کامپیوتر

ساخت اولین کامپیوتر های امروزی از سال 1940 میلادی آغاز شد و با گذشت زمان ، این وسیله ، پیشرفت کرده و کاملتر شده است .

کامپیوتر ها در مؤسسات تجاری و صنعتی ، شرکتها های هواپیمایی ، مؤسسات تحقیقاتی ، علمی و پزشکی کاربرد دارند . استفاده از آن ها در کتابخانه ها و خانه ها نیز باعث تسریع در انجام کارها می شوند . همچنین ، کارمندان ادارات می توانند در خانة خود ، توسط کامپیوترهایی مانند فاکس ، کارهای اداری خود را انجام دهند . کامپیوتر می تواند برای آموزش افراد ، در هر گروه سنی ، بکار رود .

کاربرد کامپیوتر در پزشکی

 امروزه تقریباً کشوری نیست که برای تشخیص و درمان بیماریها از کامپیوتر استفاده نکند . کامپیوتر ها قادرند معاینة پزشکی بیماران را انجام دهند مانند اندازه گیری فشار خون یا شمارش ضربان نبض بیمار .

کامپیوترها می توانند بر کار ماشین ها و لوازم الکتریکی و الکترونیکی پزشکی نظارت کرده و آنها را کنترل کنند .

امروزه ، قدرت و کارآیی کامپیوتر ها با بزرگی ابعاد آن نسبت مستقیم دارد . به هر نسبت که حجیم آنها بزرگتر باشد توانایی آنها نیز بیشتر است والبته قیمت آنها نیز افزایش می یابد . به همین دلیل ، چندین مؤسسه با هم از یک کامپیوتر بزرگ استفاده می کنند .

 منابع :

نام کتاب ها : آشنایی با کامپیوتر . مبنای رایانه .کامپیوتر چیست .