لماذا الحاسوب

موضوع: لماذا الحاسوب الأحد يونيو 21, 2009 12:13 am

التقنية الرقمية
التقنية الرقمية تحتوي على جميع أنواع المعدات الإلكترونية والتطبيقات التي تستخدم المعلومات على شكل شفرات (رموز) رقمية. وتكون المعلومات عادة برمز شفري ثنائي، أي الرمز الذي يمثل بسلسلة مكونة من رقمين فقط هما صفر (0) و1. ومن الأجهزة والنبائط التي تستخدم تقنية المعلومات الرقمية: الحواسيب الشخصية، والآلات الحاسبة، وأجهزة التحكم في إشارات المرور، وألعاب الأقراص المدمجة، والسيارات، والهواتف الخلوية، وأقمار الاتصالات الصناعية، وأجهزة التلفاز عالية الوضوح.
إن معظم المعلومات التي يدركها الناس تناظرية في طبيعتها، ذلك أنها تختلف بصورة ثابتة، كما يمكن تخصيص عدد لا نهائي من القيم للمعلومات. فعلى سبيل المثال، يعتبر انخفاض بريق مصباح الإضاءة تدريجيًا من الفتح إلى الإغلاق معلومات تناظرية. وهذا العدد اللامتناهي من البريق يمكن تحديده كميًا (بتقسيمه إلى مجالات). وإذا تم تقسيم البريق إلى مجالين أو نطاقين، فإن القيمتين صفر/1 يمكن أن تدل على معلومات رقمية تتعلق ببريق اللمبة. ومع ذلك فإن الرقمين ما يزالان يمثلان عددًا غير محدود من القيم النظيرة. ويمكن تقسيم مدى البريق مرة ثانية وثانية حتى يمكن الحصول على آلاف المجالات للقيم كل واحدة منها يمكن أن تمثل بقيمة رقمية.
وحالما يتم تحديد المعلومات النظيرة كميًا في معلومات رقمية، فمن المستحيل عكس العملية تمامًا، والحصول على كل الإشارات النظيرة الممكنة من الإشارات الرقمية المماثلة، وهو ما يعلل تمثيل الإشارات النظيرة بعدد كبير من مستويات المعلومات الرقمية. فعلى سبيل المثال، يحفظ الصوت بوصفه معلومات رقمية في قرص مدمج يقسم إلى 65,536 مستوى. ويحول جهاز القرص المدمج المعلومات الرقمية إلى معلومات نظيرة بحيث يمكن لمكبر الصوت تحويلها إلى موجات صوتية.
وتستخدم بعض النبائط المعالجة للمعلومات الرقمية حواسيب بالغة الصغر يسمى الواحد منها المعالج الدقيق. يؤدي هذا المعالج الحسابات بالمعلومات الرقمية، ثم يتخذ القرار بناءً على النتائج. وفي مثل هذه النبائط تقوم شرائح الحاسوب التي تسمى شرائح الذاكرة بحفظ المعلومات الرقمية عندما لا تتم معالجتها. وتستخدم البرمجيات التي تحتوى على أوامر على شكل معلومات رقمية في التحكم في تسلسل العمليات في كثير من النبائط التي تستخدم التقنية الرقمية.

تقنية الجزيئات
تقنية الجزيئات أو النانوتكنولوجي، معالجة دقيقة للجزيئات والذرات المنفردة لعمل بنيات أو تركيبات أكبر. وتطبق تقنية الجزيئات العمليات الهندسية بمقياس النانومتر. والنانو جزء واحد من بليون. والنانومتر، يساوي 0,000000001 متر، ويساوي بوصة، ونحو 0,00001 عرض شعرة الإنسان الواحدة، أو بين 3 و5 أضعاف قطر الذرة الواحدة. ويطلق على تقنية الجزيئات اسم هندسة الجزيئات أو صناعة الجزيئات.
تباشير تقنية الجزيئات. يعتقد كثير من العلماء والمهندسين أن تقنية الجزيئات ربما تبتكر في يوم ما نبائط (أجهزة) صغيرة جدًا لا يمكن رؤيتها إلا بوساطة المجاهر القوية. وهذه الأجهزة ربما تحتوي على مجسمات عالية الحساسية يمكنها كشف الذرات المنفردة للملوثات أو أية مادة أخرى. ومع ذلك فإن تطبيقات تقنية الجزيئات تنحصر في ابتكار الأشياء الدقيقة إذ يمكن استغلالها في صناعة الأجسام الكبيرة مثل السيارات أو الحواسيب وذلك ببناء وحدات في حجم الذرة أو الجزيء.
تحديات تقنية الجزيئات. أحد تحديات تقنية الجزيئات هو إيجاد طريقة لتجميع الأشياء باستخدام مقياس

جزيئي. وقام العلماء بمعالجة الذرات الفردية بمجهر قوي يسمى مجهر مجس المسح. ويستخدم هذا الجهاز مجسات صغيرة لمسح سطح الأشياء عند المستوى الذري. كما يمكن استخدام المجس أيضًا لالتقاط وترتيب الذرات الفردية الجزيئات. وتستغرق معالجة الذرات واحدة تلو الأخرى وقتًا طويلاً.
والطريقة الأخرى تسمى التجميع الذاتي، وربما تكون أسلوبًا أكثر فعالية لصناعة الأشياء الدقيقة، كما يطلق عليها أيضًا التركيبات الجزيئية. إن عملية التجميع الذاتي شائعة في الطبيعة. وهي العملية، على سبيل المثال، التي تنمو فيها جوزة البلوط في شجرة البلوط وليس في نبات آخر. ويعتقد العلماء أنه ربما يكون ممكنًا للجزيئات الحيوية أو العضوية أن توجه عملية التجميع الذاتي للتركيبات الجزيئية.
أنواع التركيبات الجزيئية. قام العلماء بإنتاج نوعين من التركيبات الجزيئية: 1- بلورات جزيئية 2- أنابيب جزيئية. والبلورات الجزيئية مجموعات ذرات في حجم النانومتر. ولها خصائص بصرية، وإلكترونية ومغناطيسية فريدة. فهناك على سبيل المثال، بعض أنواع البلورات الجزيئية ينبعث منها الضوء عندما تمتص الطاقة. ولكن يعتمد لون الضوء المنبعث على حجم البلورة. والنوع الآخر من البلورة الجزيئية له خصائص فريدة ترتبط بقدرته على نقل التيار الكهربائي. ويمكن أن تتحول عينة صغيرة من هذه البلورة الجزيئية من معدن ـ موصل ممتاز ـ إلى عازل. ويمكن أن يحدث هذا التغيير عند درجة حرارة وضغط ثابتين، وبدون أي تغيير في الخواص الكيميائية للبلورة.
والأنابيب الجزيئية تركيبات أنبوبية من ذرات الكربون ويبلغ طول قطرها عدة نانومترات، كما يبلغ طولها آلاف النانومترات. وكل أنبوب جزيئي هو جزيء كربون منفرد. انظر: الكربون (أشكال الكربون). والأنابيب الجزيئية أقوى بمائة ضعف من الفولاذ، ويستخدم بعضها كموصلات وبعضها عازلات أو أشباه موصلات. وشبه الموصل مادة توصل التيار الكهربائي بصورة أفضل من العازل، ولكنه ليس كالموصل.
إن الأشياء التي بحجم النانوميتر ذات خصائص فيزيائية وكيميائية تختلف عن خصائص الأشياء الكبيرة من المادة نفسها. كما أن خصائص الأشياء الصغيرة تتغير بانتظام ومرونة مع الحجم وفقًا لما يعرف بقوانين القياس. وباستخدام تلك القوانين، سيتمكن المهندسون من تصميم مواد متطورة تتفاعل بطرق مختلفة ومتنوعة بتغيير حجم المكونات فقط .

المعالج الدقيق
المعالج الدَّقيق نبيطة (أداة) إلكترونية دقيقة ذات قدرة حاسوبية تعادل قدرة حاسوب ضخم. ويتكون المعالج الدقيق من عشرات الآلاف من الترانزستورات المثبتة على رقاقة من السليكون، يعادل حجمها حجم الظفر. ويطلق على النبيطة ـ أحيانًا ـ حاسوب على رقاقة.
والمعالج الدقيق نبيطة تحويل معقدة تسمَّى الدائرة المتكاملة وهي تجَمُّع للمكونات الإلكترونية المنظَّمة في هيكل واحد. وعند احتواء المعالج الدَّقيق على أكثر من مائة ألف ترانزستور، فإنه يُسمى الدوائر المتكاملة ذات المدى الكبير. ويقوم المعالج الدَّقيق بالأعمال التي يقوم بها حاسوب ضخم. فعلى سبيل المثال، تقوم بعض الترانزستورات في المعالج الدَّقيق بتنسيق الأعمال التي يقوم بها الحاسوب المثبت على رقاقة. وتقوم الترانزستورات الأخرى بعملية الحساب الفعلية. وتعمل ترانزستورات أخرى مخزنًا للذاكرة.
تم إنتاج أول معالج دقيق في عام 1971م؛ لاستخدامه في الحاسبات اليدوية. وقد كانت هذه الحاسبات ذات تكاليف عالية. ولذا عملت تقنيات التصنيع المتقدمة على سرعة تخفيض تكلفة إنتاج المعالجات الدقيقة. وقد أدّت الميزات التي يتمتع بها المعالج الدقيق ـ من تكلفة قليلة، وحجم صغير، والحاجة القليلة للقدرة ـ إلى استخدامه في مئات المنتجات مثل ألعاب الفيديو والساعات الرقمية وأفران الميكروويف، وبعض الهواتف وبعض آلات الحياكة. ومكنت المعالجات الدقيقة من برمجة محطات البترول، وإجراء عمليات المحاسبة في الأسواق الكبيرة ومعالجة سجلات المصارف والأدوات الطبية ومعدات علمية أخرى.
وبإمكان المعالجات الدقيقة البدائية تنفيذ تعليمات تتراوح مابين 50,000 و 100,000 في الثانية الواحدة. أما اليوم، فإن المعالجات الدقيقة تستطيع تنفيذ خمسة ملايين من التعليمات في الثانية. وأصبحت تُستخدم في مجالات معقدة، بشكل مكثف. فمثلا، كل السيارات التي صنعت في الولايات المتحدة منذ عام 1981م، تستخدم المعالج الدقيق لتنظيم خليط الهواء والوقود في المحرك. وبهذه الطريقة، تقطع السيارات أكبر عدد من الأميال، مستخدمة أقلَّ كمية ممكنة من الوقود، وفي الوقت نفسه تسبب الحد الأدنى من التلوث. وقد حلت شبكات المعالجات الدقيقة، في العديد من الأعمال، مكان الحاسبات الضخمة، ذات التكلفة الباهظة المستخدمة لتخزين المعلومات. وتقوم العديد من المصانع باستخدام المعالجات الدقيقة وحاسبات ضخمة للسيطرة على التلوث، والمحافظة على كفاية معايير الإنتاج. وتُمَكِّن المعالجات الدقيقة المتصلة بشاشة عرضٍ إلكترونية المهندسين من عمل رسومات تقنية بسرعة. وكذلك تجعل المعالجات الدقيقة استخدام الحاسبات الصغيرة في المنازل أمرًا ممكنًا.
إنتل
إنتل اسم لإحدى الشركات الأمريكية العملاقة في صناعة الرقائق فائقة التوصيل والإلكترونيات. ففي عام 1971م، قام المهندس مارسيان هوف الذي يعمل بالشركة باختراع المعالج الدقيق الذي اعتُبر مرحلة متطورة في تاريخ الحواسيب الشخصية. وقد ارتبط اسم إنتل بعدد كبير من عوائل المعالِجات الحاسوبية التي تنتجها الشركة منذ إدخال المعالِج ألتير 8800 الذي أنتجته في أول حاسوب شخصي عام 1975م. وتوجد حاليًا مجموعة من المعالجات المتطورة في إنتاج إنتل تدخل في صناعة معظم الحواسيب الشخصية

مشكوووورة أخت زهرة الحب موضوعك جميل ومفيد بصراااحة مواضيعك علمية وشيقة

تجعل الشخص يستمتع بها وهو يقرأ

تحياتي

» الحاسوب
» مكونات الحاسوب
» الحاسوب خطوه بخطوه
» تتطور الحاسوب الى 2007
» مراحل تتطور الحاسوب بأختصار