أولا : التعريف بالحاسب :
الحاسب هو آلة إلكترونية يمكن برمجتها لاستقبال البيانات وتعديلها وحفظها واسترجاعها وإجراء العمليات الحسابية والمنطقية عليها .
ثانيا : نشأة الحواسيب :
تطورت صناعة الحواسيب مع الزمن ، فلم يكن الحاسوب كما نراه الآن وبهذه الإمكانيات ، وأول حاسب تم اختراعه هو المعداد ( أداة تستخدم لتعليم الأطفال العد)
وهو جهاز يوناني تم اختراعه لحساب حركة الكواكب وقد تم تصنيفه على أنه أول حاسوب بدائي تم اختراعه ، وتم بعد ذلك اختراع الآلة الحاسبة الميكانيكية .
على يد العالم الإنجليزي أجارلس باباج عام 1833 م ، وتقوم هذه الآلة بالعمليات الحسابية الطويلة بشكل سريع ، وتعتبر الآلة الحاسبة الجد الأكبر للحواسيب .
ويمكن القول أن الحاسب يختلف عن الآلة الحاسبة بوجود وحدة المعالجة المركزية ووحدة الذاكرة ووحدة الحساب .. فيمكن القول أن أول حاسب ظهر :
هو الحاسوب مارك الأول عام 1944 م على يد العالم البريطاني هوارد أيكن ، وقد كان يتألف من ذاكرة ووحدة حسابية ووحدة إدخال وإخراج ، وقد كان يعتمد على تقنية كهربائية ميكانيكية .
تطور الحاسوب إلى أن ظهر أول جهاز يعتمد على تقنية الإلكترونات عام 1946 م على يد العالمين ايكرن ومشلي وسمي إنياك . وقد كان أسرع بكثير من حاسوب
مارك الأول ومن هنا ظهرت الأجيال المتطورة للحاسوب . بدأ ظهور الجيل الأول للحاسوب عام 1955 م وكانت تعتمد على الصمامات الإلكترونية المفرغة .
وقد وصل وزن الحاسوب 30 طنا ، وكان له عيوب كثيرة منها توليد طاقة حرارية كبيرة فيحتاج إلى تبريد عالي ، فقام العالم جون فون نيومان بتطوير حاسوب إنياك ليظهر أول حاسوب تجاري (يونيفاك) .
ثالثاً الجيل الاوّل 1940 - 1958:
أ. تعريف الجيل الأول:
إستخدَم العلماء في اول اجهزة الكومبيوتر "الصمامات المفرّغة من الهواء" vacuum tubes لنقل المعلومات والمجالات المغناطيسية وسيلةً لتخزين المعلومات Memory. وفي نهاية ثلاثينات القرن الماضي حمل العالم هوارد ايكين اقتراحا الى مدير شركة IBM توماس واطسون في شأن جهاز كومبيوتر فوفَّر له تمويلا للمشروع بقيمة مليون دولار. وبحلول عام 1943 كان الجهاز قد صنع فعلا واطلق عليه إسم هارفارد (م. ك 1). كان طول هذا الجهاز 16.8 مترا وارتفاعه 2.5 مترين. وفي الوقت نفسه كانت اسرار صناعة الكومبيوتر تتسلّل الى الصناعة العسكرية في بريطانيا التي كانت على وشك السقوط امام الآلة العسكرية الالمانية. فقد بنى علماء عسكريون بريطانيون اوّل كومبيوتر هناك لفك شيفرة الاتصالات العسكرية الالمانية، وقد احتوى على 2000 صمّام وكان يقرأ 5000 حرف في الثانية. وقد أتاح هذا الكومبيوتر الذي تسرّبت اسراره من الولايات المتحدة الى بريطانيا تحقيق تقدّم على الالمان.
على اساس ابحاث نويمان بنيت اهم اجهزة الكومبيوتر الاولى في العالم. لكن الاعلام الاميركي في تلك المرحلة نسب الفضل في صناعة اجهزة الكومبيوتر الى علماء آخرين. وفي الاتحاد السوفياتي بنيت أول الاجهزة اعتمادا على الصمامات المفرّغة ايضا، وفي 1956 وُضعت الاسس التي قامت عليها عشرة اجهزة كومبيوتر من هذا النوع بالحسابات المطلوبة لإطلاق المركبة الفضائية السوفياتية "سبوتنيك".
ب. خصائص حواسب الجيل الأول:
كان حجم هذه الكمبيوترات كبيراً جدا، ووزنها ثقيل .
سرعة تنفيذ العمليات بطيئة إلى حد ما ( 20 ألف عملية في الثانية) .
اعتمدت على لغة الآلة (التي تعتمد على النظام الثنائي) في كتابة البرامج ، وبالتالي كانت البرامج معقدة .
استخدمت الاسطوانة المغناطيسية كوسيط لادخال البيانات ، وآلات طباعة بدائية لاستخراج النتائج .
ج. الصمامات الإلكترونية المفرغة وعيوبها:
هي أنابيب زجاجية مفرغة ويمكنها أن توقف أو تمرر التيار الكهربائي دون الحاجة إلى محول ميكانيكي.
أما عيوبها فهي:
1) كبيرة الحجم.
2) تستهلك مقداراً كبيراً من الطاقة الكهربائية
3) سرعتها بطيئة جداً.
4) سهولة كسرها .
رابعا: فون نيومان والجيل الأول:
في عام 1948 قام المهندس المجري جون فون نيومان ببناء أول حاسب إلكتروني قادر على تخزين البرامج، الشيء الذي أقام للحاسوب بنيانه الداخلي وصورته التي ما زال يحتفظ بها حتى اليوم لذلك يعتبر هذا الجيل الأول من الحواسيب. تتكون منظومة جهاز فون من وحدة معالجة مركزية ووحدة ذاكرة ووسائط تخزين ووحدات إدخال وإخراج، وتغذى البيانات من خلال وحدات الإدخال لتحتل موضعها في الذاكرة التي تحتفظ بنسخة من برنامج معالجة هذه البيانات وتقوم المعالجة المركزية بتنفيذ تعليمات البرنامج واحدة تلو الأخرى وتحويل هذه التعليمات إلى تعليمات حسابية ومنطقية ويتم الاحتفاظ بالنتائج في الذاكرة حتى يتم حفظها على وسائط التخزين أو نقلها مباشرة إلى وحدات الإخراج.
خامسا: تطورات الجيل الأول:
أ. الذاكرة الممغنطة أو ذاكرة القلوب الحديدية Core Memory
في عام 1949 استطاع جاى فورستر Jay Forrester إنتاج ذاكرة القلوب الحديدية (بالإنجليزية: Core Memory) والتي تتكون من شبكة من الحلقات الممغنطة المتصلة بأسلاك بطريقة معينة. وأصبحت هذه الذاكرة بعد ذلك اعتباراً من سنة 1953 الذاكرة المستخدمة في الحاسب على مدى السنوات العشر التالية بدلاً من الصمامات المفرغة.
ب. التفاعلية:
في عام 1950 تم اكتمال تصميم أول حاسب تفاعلي. يعمل الجهاز في الوقت الحقيقي وتم تصميمه بواسطة فريق عمل يعمل في معهد ماساتشوستس للتقنية أطلق عليه اسم The Whirlwind Computer لصالح البحرية الأمريكية لمحاكاة حركة الطائرات واستخدم صمام أشعة المهبط (بالإنجليزية: Cathode Ray Tube أو CRT) لتوفير التفاعلية وتم ربطه مع عدة أجهزة رادار للتعرف على الطائرات المعادية والصديقة وتوجيه المقاتلات إلى الطائرات المغيرة. ويعد هذا النموذج الأول لشبكة الحاسبات ومواقع الرادار التي عملت في منظومة مشروع الدفاع الجوي للولايات المتحدة تحت اسم مشروع سيج (بالإنجليزية: SAGE أو Semi Automatic Ground Environment) اعتباراً من عام 1958.
في عام 1951 تم إنتاج جهاز إدفاك EDVAC على يد إيكرت وماكلوي ليكون أول حاسب يستخدم مفهوم البرامج المخزنة.
ت. الجيل الأول (1951-1958) الصمامات المفرغة:
في عام 1952 قام روشستر بتصميم الجهاز 701 وهو أول إنتاج من حاسب إليكتروني رقمي لشركة آي بي إم للاستخدامات العلمية K وهو يعمل بفكرة القنوات الهوائية (الصمامات المفرغة).
ث. أجهزة حاسوب الترانزستور:
في عام 1954 تم في معمل بل إنتاج أول جهاز حاسوب عام الأغراض يستخدم الترانزستور بالكامل في تصميمه، أطلق عليه اسم TRADIC اختصاراً لكلمات Trasistorizad Airbone Digital Computer، وبالرغم من ذلك لم يحظ هذا الجهاز باسم الجيل الثاني واعتبر الجيل الثاني في صناعة الحاسب هو الجيل الذي بدأ بعد عام 1958.
ج. الآلة الذكية:
بدأت أبحاث الذكاء الاصطناعي منذ زمن طويل وفي بداية الأربعينيات من القرن العشرين كانت بحوث الشبكات العصبية هي الأولى في هذا المجال واستمرت البحوث حتى عام 1957 عندما حاول روزنبلانت بناء آلة ذكية تحاول تقليد المخ البشري مستعيناً بأبحاث مينسكي (1951) في هذا المجال.
الحاسب هو آلة إلكترونية يمكن برمجتها لاستقبال البيانات وتعديلها وحفظها واسترجاعها وإجراء العمليات الحسابية والمنطقية عليها .
ثانيا : نشأة الحواسيب :
تطورت صناعة الحواسيب مع الزمن ، فلم يكن الحاسوب كما نراه الآن وبهذه الإمكانيات ، وأول حاسب تم اختراعه هو المعداد ( أداة تستخدم لتعليم الأطفال العد)
وهو جهاز يوناني تم اختراعه لحساب حركة الكواكب وقد تم تصنيفه على أنه أول حاسوب بدائي تم اختراعه ، وتم بعد ذلك اختراع الآلة الحاسبة الميكانيكية .
على يد العالم الإنجليزي أجارلس باباج عام 1833 م ، وتقوم هذه الآلة بالعمليات الحسابية الطويلة بشكل سريع ، وتعتبر الآلة الحاسبة الجد الأكبر للحواسيب .
ويمكن القول أن الحاسب يختلف عن الآلة الحاسبة بوجود وحدة المعالجة المركزية ووحدة الذاكرة ووحدة الحساب .. فيمكن القول أن أول حاسب ظهر :
هو الحاسوب مارك الأول عام 1944 م على يد العالم البريطاني هوارد أيكن ، وقد كان يتألف من ذاكرة ووحدة حسابية ووحدة إدخال وإخراج ، وقد كان يعتمد على تقنية كهربائية ميكانيكية .
تطور الحاسوب إلى أن ظهر أول جهاز يعتمد على تقنية الإلكترونات عام 1946 م على يد العالمين ايكرن ومشلي وسمي إنياك . وقد كان أسرع بكثير من حاسوب
مارك الأول ومن هنا ظهرت الأجيال المتطورة للحاسوب . بدأ ظهور الجيل الأول للحاسوب عام 1955 م وكانت تعتمد على الصمامات الإلكترونية المفرغة .
وقد وصل وزن الحاسوب 30 طنا ، وكان له عيوب كثيرة منها توليد طاقة حرارية كبيرة فيحتاج إلى تبريد عالي ، فقام العالم جون فون نيومان بتطوير حاسوب إنياك ليظهر أول حاسوب تجاري (يونيفاك) .
ثالثاً الجيل الاوّل 1940 - 1958:
أ. تعريف الجيل الأول:
إستخدَم العلماء في اول اجهزة الكومبيوتر "الصمامات المفرّغة من الهواء" vacuum tubes لنقل المعلومات والمجالات المغناطيسية وسيلةً لتخزين المعلومات Memory. وفي نهاية ثلاثينات القرن الماضي حمل العالم هوارد ايكين اقتراحا الى مدير شركة IBM توماس واطسون في شأن جهاز كومبيوتر فوفَّر له تمويلا للمشروع بقيمة مليون دولار. وبحلول عام 1943 كان الجهاز قد صنع فعلا واطلق عليه إسم هارفارد (م. ك 1). كان طول هذا الجهاز 16.8 مترا وارتفاعه 2.5 مترين. وفي الوقت نفسه كانت اسرار صناعة الكومبيوتر تتسلّل الى الصناعة العسكرية في بريطانيا التي كانت على وشك السقوط امام الآلة العسكرية الالمانية. فقد بنى علماء عسكريون بريطانيون اوّل كومبيوتر هناك لفك شيفرة الاتصالات العسكرية الالمانية، وقد احتوى على 2000 صمّام وكان يقرأ 5000 حرف في الثانية. وقد أتاح هذا الكومبيوتر الذي تسرّبت اسراره من الولايات المتحدة الى بريطانيا تحقيق تقدّم على الالمان.
على اساس ابحاث نويمان بنيت اهم اجهزة الكومبيوتر الاولى في العالم. لكن الاعلام الاميركي في تلك المرحلة نسب الفضل في صناعة اجهزة الكومبيوتر الى علماء آخرين. وفي الاتحاد السوفياتي بنيت أول الاجهزة اعتمادا على الصمامات المفرّغة ايضا، وفي 1956 وُضعت الاسس التي قامت عليها عشرة اجهزة كومبيوتر من هذا النوع بالحسابات المطلوبة لإطلاق المركبة الفضائية السوفياتية "سبوتنيك".
ب. خصائص حواسب الجيل الأول:
كان حجم هذه الكمبيوترات كبيراً جدا، ووزنها ثقيل .
سرعة تنفيذ العمليات بطيئة إلى حد ما ( 20 ألف عملية في الثانية) .
اعتمدت على لغة الآلة (التي تعتمد على النظام الثنائي) في كتابة البرامج ، وبالتالي كانت البرامج معقدة .
استخدمت الاسطوانة المغناطيسية كوسيط لادخال البيانات ، وآلات طباعة بدائية لاستخراج النتائج .
ج. الصمامات الإلكترونية المفرغة وعيوبها:
هي أنابيب زجاجية مفرغة ويمكنها أن توقف أو تمرر التيار الكهربائي دون الحاجة إلى محول ميكانيكي.
أما عيوبها فهي:
1) كبيرة الحجم.
2) تستهلك مقداراً كبيراً من الطاقة الكهربائية
3) سرعتها بطيئة جداً.
4) سهولة كسرها .
رابعا: فون نيومان والجيل الأول:
في عام 1948 قام المهندس المجري جون فون نيومان ببناء أول حاسب إلكتروني قادر على تخزين البرامج، الشيء الذي أقام للحاسوب بنيانه الداخلي وصورته التي ما زال يحتفظ بها حتى اليوم لذلك يعتبر هذا الجيل الأول من الحواسيب. تتكون منظومة جهاز فون من وحدة معالجة مركزية ووحدة ذاكرة ووسائط تخزين ووحدات إدخال وإخراج، وتغذى البيانات من خلال وحدات الإدخال لتحتل موضعها في الذاكرة التي تحتفظ بنسخة من برنامج معالجة هذه البيانات وتقوم المعالجة المركزية بتنفيذ تعليمات البرنامج واحدة تلو الأخرى وتحويل هذه التعليمات إلى تعليمات حسابية ومنطقية ويتم الاحتفاظ بالنتائج في الذاكرة حتى يتم حفظها على وسائط التخزين أو نقلها مباشرة إلى وحدات الإخراج.
خامسا: تطورات الجيل الأول:
أ. الذاكرة الممغنطة أو ذاكرة القلوب الحديدية Core Memory
في عام 1949 استطاع جاى فورستر Jay Forrester إنتاج ذاكرة القلوب الحديدية (بالإنجليزية: Core Memory) والتي تتكون من شبكة من الحلقات الممغنطة المتصلة بأسلاك بطريقة معينة. وأصبحت هذه الذاكرة بعد ذلك اعتباراً من سنة 1953 الذاكرة المستخدمة في الحاسب على مدى السنوات العشر التالية بدلاً من الصمامات المفرغة.
ب. التفاعلية:
في عام 1950 تم اكتمال تصميم أول حاسب تفاعلي. يعمل الجهاز في الوقت الحقيقي وتم تصميمه بواسطة فريق عمل يعمل في معهد ماساتشوستس للتقنية أطلق عليه اسم The Whirlwind Computer لصالح البحرية الأمريكية لمحاكاة حركة الطائرات واستخدم صمام أشعة المهبط (بالإنجليزية: Cathode Ray Tube أو CRT) لتوفير التفاعلية وتم ربطه مع عدة أجهزة رادار للتعرف على الطائرات المعادية والصديقة وتوجيه المقاتلات إلى الطائرات المغيرة. ويعد هذا النموذج الأول لشبكة الحاسبات ومواقع الرادار التي عملت في منظومة مشروع الدفاع الجوي للولايات المتحدة تحت اسم مشروع سيج (بالإنجليزية: SAGE أو Semi Automatic Ground Environment) اعتباراً من عام 1958.
في عام 1951 تم إنتاج جهاز إدفاك EDVAC على يد إيكرت وماكلوي ليكون أول حاسب يستخدم مفهوم البرامج المخزنة.
ت. الجيل الأول (1951-1958) الصمامات المفرغة:
في عام 1952 قام روشستر بتصميم الجهاز 701 وهو أول إنتاج من حاسب إليكتروني رقمي لشركة آي بي إم للاستخدامات العلمية K وهو يعمل بفكرة القنوات الهوائية (الصمامات المفرغة).
ث. أجهزة حاسوب الترانزستور:
في عام 1954 تم في معمل بل إنتاج أول جهاز حاسوب عام الأغراض يستخدم الترانزستور بالكامل في تصميمه، أطلق عليه اسم TRADIC اختصاراً لكلمات Trasistorizad Airbone Digital Computer، وبالرغم من ذلك لم يحظ هذا الجهاز باسم الجيل الثاني واعتبر الجيل الثاني في صناعة الحاسب هو الجيل الذي بدأ بعد عام 1958.
ج. الآلة الذكية:
بدأت أبحاث الذكاء الاصطناعي منذ زمن طويل وفي بداية الأربعينيات من القرن العشرين كانت بحوث الشبكات العصبية هي الأولى في هذا المجال واستمرت البحوث حتى عام 1957 عندما حاول روزنبلانت بناء آلة ذكية تحاول تقليد المخ البشري مستعيناً بأبحاث مينسكي (1951) في هذا المجال.