الحاسب الآلي
الحاسب الآلي هو ذاته الحاسوب، أو العقل الإلكتروني، وهو عبارة عن جهازٍ إلكترونيٍ يَستقبل البيانات عن طريق إدخالها من قبل المُستخدم بواسطة وحدات الإدخال، لتتم معالجتها في وحدات المعالجة المركزية، وثمّ تُخزّن في وسائط التخزين لاستخلاص المعلومات والنتائج وتقديمها للمستخدم بواسطة وحدات الإخراج كالشاشة والطابعة.
تمتاز الحواسيب بقدرتها على إنجاز الملايين من العمليات الحسابية والمنطقية في غضون ثوانٍ، وتعتمد الحواسيب في تشغيلها على ما يُسمّى بأنظمةِ التشغيل، وتُعتبر المُشغّل الرئيسي لجهازِ الحاسوب، فدونها لا يمكنه العمل، وتعتبر بمثابة القلب النابض، والعقل المدبّر في جهاز الحاسوب، وتعمل أنظمة التشغيل هذه بدورها على توفير بيئةٍ مناسبةٍ للمبرمجين لتطوير التطبيقات.
تتفاوت الحواسيب في أنواعها، وطُرُق استخدامها، وحجمها، ومبدأ عملها، وسرعتها، وفي بداية اختراع أجهزة الحاسوب كان يصل حجمه لِحجم غرفةٍ كبيرة، وكانت هذه الأجهزة تستهلك الطاقة بأضعافِ ما تستهلكه الآلاف من الحواسيب في وقتنا الحالي، وكانت محدودةَ الانتشار آنذاك، ومع تطور التكنولوجيا وثورتها شهدت الآونة الأخيرة انتشاراً واسعاً في اقتناء الحواسيب الشخصية؛ وذلك نظراً لانخفاض تكاليف صناعتها، وامتدّ نطاق الحواسيب ليشمل أيضاً الساعات الذكية، وابتكار نظام التموضع العالمي، والذي يُعتمد عليه في غايات المِلاحة الإلكترونية، وأصبحت تُستخدم الأجهزة الحاسوبية كوسيلةٍ للإنتاج.
أهمية الحاسب الآلي
- رَفع مستوى جودةِ التعليم والتعلم؛ بالاعتماد على تحفيز التعليم الذاتي، وتعزيزه باستخدام الحاسوب.
- تسهيل الأداء في المهام الصّعبة.
- توفير الوقت والجهد في المهام التي تَستغرق وقتاً طويلاً.
- الدّقة في الأداء، وضمانُ الجودة.
- سرعة استرجاع المعلومات وتخزينها.
- الاعتماد على الحاسوب في حل المسائل والمعادلات الرّياضية.
- المُساهمة في تطوير وتقدم النّظريات العلمية.
- يَخدم الأفراد في كل المجالات العلمية، والاقتصادية، والاجتماعية، والطبية غيرها.
مكونات الحاسب الآلي
يتألف جهاز الحاسوب من مجموعةٍ من المكونات وهي:
البرمجيات
تعتبر البرمجيات أو البرامج من مكملات جهاز الحاسوب الضّرورية وليست من مكوناته، وهي موادٌ تُخزَّن داخل جهاز الحاسوب، وتكون غير ملموسة، وتعمل بعد كتابتها وبرمجتها بلغاتِ برمجةٍ خاصة، والميركوكود أو FPGA ولغات نصوص البرمجة، وتعتبر المواقع الإلكترونية من هذه البرمجيات؛ إذ تتم كتابتها بالاعتماد على لغات برمجة خاصة منها: HTML، XML، Java server، ASP.NET وغيرها، كما تعتبر تطبيقات سطح المكتب Microsoft Office من البرمجيات، ويتم إنشاؤها باستخدام لغات الجافا والسي وسي++، وتصنف البرمجيات إلى عدةِ أنواع، وهي:
- برامج التطبيقات، مثل برنامج Excel، وبرنامج العروض التقديمية PowerPoint، وغيرها من البرامج.
- البرامج الثابتة: وهي تلك المثبتة على اللوحة الأم أو المكونات المادية في جهاز الحاسوب.
- البرامج الوسيطة (Middleware): وهي البرامج التي تلعب دورَ الوسيط، وتُسيطر على النُظم الموزعة.
- برامج النُظم: من الأمثلة عليها أنظمة التشغيل التي تلعبُ دوراً مُشتركاً مع عتاد الحاسوب في تقديم الخدمات للمستخدم من خلال البرامج والتطبيقات.
- اختبار البرامج.
- فحص البرمجيات.
أنظمة التشغيل
Operating System وتختصر بـ OS، وتعتبر بمثابة العقل المحرّك لِعتاد الحاسوب وإدارتها، وهي عبارةٌ عن مجموعةٍ من البرمجيات المكتوبة بإحدى لُغات البرمجة وتلعبُ دوراً فعّالاً في الوساطة بين المستخدم وعتاد الحاسوب، أو هي بِمثابة الجسر الذي يُوصل التعليمات والأوامر من المستخدم لجهاز الحاسوب، ويعمل الأخير بدوره على تنفيذها واستخراج النتائج.
عتاد الحاسوب
هي الأجزاء الملموسة من مكوّنات الحاسوب، وتكون عادةً عناصرَ مادية تعمل على تكوين نظامِ الحاسوب بمجموعها، ويُطلق مُصطلح عتاد الحاسوب على كلِّ الأجزاء والعناصر المادية التي تَدخل في تَكوين الحاسوب، ومنها وحداتُ الإدخال والإخراج، ووحدةُ النّظام، وكما يُمكن أنْ يُطلق هذا المُصطلح على أيّ شيءٍ ملموس في جهاز الحاسوب.
- وحدات الإدخال والإخراج: هي الوحدات التي تلعب دوراً في إيصال المستخدم كلّ ما يحتاجه من الحاسوب لينفّذه من أوامر وتعليمات ويكون ذلك بواسطةِ وحدات الإدخال، ويقوم جهاز الحاسوب بدوره بِمعالجة البيانات، والعمليات الحسابية، والمنطقية ومن ثمّ إرجاعها للمستخدم وعرضها له بواسطة وحداتِ الإخراج كالشاشة والطابعة وغيرها، ومن وحدات الإدخال المُستخدمة لوحة المفاتيح، والفأرة، والماسح الضوئي.
- وحدة المعالجة المركزية Central Processing Unit، ويرمز لها اختصاراً بـ CPU، تُعتبر من أهم مكونات الحاسوب، وتَلعبُ دوراً مهماً في تفسير وتحليل الأوامر والتعليمات الموجهة عليها، وعمليات معالجة البيانات التي تحتوي عليها البرمجيات، ويُشير مُسمّاها إلى الآلات المنطقية التي تَتَولى مسؤوليةَ تنفيذِ البرامج الحاسوبية ذات التعقيد العالي.
- ذاكرة الوصول العشوائي Random Access Memory: ويرمز لها اختصاراً بـ RAM، وهي ذاكرة مُؤقتةُ الاستخدام، وتفتقر للقدرة على تخزين المعلومات والبيانات لفترةٍ طويلة، وبِمجردِ انقطاع التيار الكهربائي عن جهاز الحاسوب تَفقد هذه المعلومات، وتَتَكون هذه الذاكرة من الملايين من الخلايا، وتُصنَّف هذه الخلايا إلى Transistor وCapacitors، وتُساوي كل خلية من هذه الخلايا المليونية ما يُعادل بت واحد، وهي أصغر وحدة قياس في الذاكرة.
- اللوحة الأم Motherboard: تسمى باللوحة الرئيسية، وهي عبارةٌ عن لوحةٍ تلتصق بها داراتٌ مَطبوعة، وتَتَضمن هذه اللوحة مَجموعة من المعالِجات كذاكرة الوصول العشوائي، والقراءة فقط، والمُعالج الدقيق، وتتّصل هذه اللوحة مع جهاز الحاسوب بواسطةِ الكيبيلات والوصلات.
- وحدات التخزين: مثل القرص الصلب Hard Disk، هي عبارةٌ عن إحدى وحداتِ التخزين الموجودة في جهاز الحاسوب، وتتألّف من مجموعةٍ من الأقراص المُمَغنطة، ويبدأ عملها مُنذ لحظة دَورانها؛ إذ يَقرأ اللاقط الكهرومغناطيسي البيانات ويكتبها من السّطح المُمَغنط وإليه، ويمتاز بالسّرعة العالية على الدّوران، والسّعة الضّخمة على التّخزين.
ملحقات
هي تلك المُكوّنات التي لا تُعتبر ضَروريةً أو ملزمةً لإكمال تكوين جهاز الحاسوب، وتُعد من الكماليات، كالآلة الطابعة، والماسح الضوئي وغيرها.
آلية عمل الحاسب الآلي
يستحضر جهاز الحاسوب الأوامر والبيانات المُدخلة إليه بواسطةِ وحدات الإدخال ويجلبها من الذاكرة المُخزّن بها، ويبدأ بتنفيذ هذه الأوامر ثم يُخزّن النتائج التي توصّل إليها، وينتقل تلقائياً لتنفيذ الأمر التالي وهكذا حتى يتلقّى أمراً بالتوقّف، وتوصف العمليات التي يقوم الحاسوب بها في وحدتي الحساب والمنطق بأنها بسيطةٌ جداً، وتكون هذه العملية واحدة من الآتية أو أكثر:
- تبادلُ البيانات ونقلها من وحدةٍ لأخرى في ذاكرةِ جهاز الحاسوب.
- البدءُ باستخراج النتائج النهائية للعمليّات الحسابية والمنطقية على البيانات المُدخلة بعد تنفيذها.
- فحص البيانات واختبار حالتها.
- إحداثُ تغيرات في ترتيب العمليات وتَسلسُلها.
يعمل جهاز الحاسوب بالاعتماد على النظام الثنائي binary numeral system، وتكون البيانات مُشفرةً بالاعتماد على قاعدةِ هذا النظام وهي الرقم 2، وتكون مشفرةً إلى لغةِ الآلة، وعند استخراج النتائج يَفكّ شفرتها لِتصبح لغةً مفهومةً للمُستخدم.
أنواع الحواسيب
- الحاسب الشخصي PC : وهي عبارةٌ عن تلك الأجهزة الحاسوبيّة التي يَتمّ استخدامها بشكلٍ فرديٍ، وتكون غالباً في المنازل والمكاتب، وتَختلف في أحجامها وأشكالها، ومن الأمثلة عليها الحاسب الشخصي المبتكر عام 1981م من قبل شركة IBM.
- الحاسب القياسي الأفقي Desktop PC: يمتاز هذا النّوع من الحواسيب بأنّ شاشة العرض لديه يكون موقعها فوق صندوق الحاسب الأفقية، ويتمّ وضعه بأكمله فوق سطح المكتب.
- الحاسب القياسي العمودي Tower PC: وهو الجهاز الذي يحتوي على صندوقٍ عمودي الشكل، وله نفس مبدأ عمل الحاسب القياسي الأفقي، إلّا أنّ الصندوق العمودي يُمكن وضعه على الأرض وذلك لاستغلال المساحة الموجودة على سطح المكتب.
- الحاسب المحمول Laptop: ويمتاز عن غيره من أنواع الحاسبات الآلية بِخفةِ وزنه، وصغر حجمه، ويمكن حمله إلى أي مكان؛ فهو قابل للانتقال بكلّ سهولة، ويعمل بالاعتماد على شحن البطارية أو بإيصاله بواسطة شاحنٍ بالكهرباء.
- الحاسب الرئيسي Main Frame: يَمتاز بضخامةِ حجمة، وقوّةِ نظامه، ويُعدّ من الحاسبات الباهظة الثمن، وتعتمد عليه المُنشآت والمُنظّمات الكبيرة الحجم كمرجعٍ لها، ويلعبُ دورَ المُخزن الإلكتروني للمعلومات، والعمليّات، والبيانات الخاصة بها.
- الحاسب الشخصي الأبل ماك APPLE MAC: يمتاز باستخدامه نظامَ تشغيلٍ خاص، ويَحتاج لبرامج ذات إصداراتٍ خاصة، كما أنّ الخصوصية تَصل إلى أجزائه الدّاخلية.
- الحاسب الشبكي Network PC: هذا النّوع يجمع بين حاسوبين أو أكثر ضمن شبكةٍ تُتيح المجال في الرّبط بين هذه الأجهزة، كما تُتيح فرصةَ تخزين البيانات وإمكانية استخدامها من حاسب آلي مُرتبطٍ بالشبكة.
- المُساعد الرّقمي الشخصي PDA.
فيديو روبوت الموت
هل يمكن أن يصل العالم لمرحلة تتحكم فيها الحواسيب بنا؟ وإلى أين وصل العلم في تقنيات الروبوتات؟ شاهد الفيديو لتعرف ذلك: