به نام خدا
آشنایی با کامپیوتر
کامپیوتر چیست؟
رایانه یا کامپیوتِر(Computer) دستگاهی الکترونیک است که می‌تواند برنامه‌ریزی شود تا دستورها و محاسبات ریاضیاتی و منطقی را به‌صورت خودکار از طریق برنامه‌نویسی انجام دهد. رایانه‌های نوین می‌توانند از مجموعهٔ بزرگی از دستورها (کد) به نام برنامه(نرم‌افزار) پیروی کنند، این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد تا قابلیت انجام حجم بزرگی از وظایف را داشته باشند، و بر اساس برنامه‌ای که به آن‌ها داده می‌شود عمل می‌کنند. یک رایانه شامل سخت‌افزار و نرم‌افزار است که با هم یک سامانهٔ رایانه‌ای (Computer system) را تشکیل می‌دهند. همچنین رایانه‌ها با اتصال به هم، می‌توانند به نوع دیگری از رایانه بدل شوند. مانند شبکهٔ رایانه‌ای و رایانش خوشه‌ای.
رایانه‌ها به‌عنوان سامانهٔ کنترل برای حجم گسترده‌ای از دستگاه‌های صنعتی و دستگاه‌های مصرفی استفاده می‌شوند. رایانه‌ها به‌عنوان دستگاه‌های خانگی مانند دستگاه مایکروویو و دستگاه‌های کارخانه‌ای مانند ربات صنعتی و طراحی به کمک رایانه (CAD) و دستگاه‌های عمومی مانند رایانه‌های شخصی (PC)، تلفن‌های همراه و تلفن‌های هوشمند استفاده می‌شوند. اینترنت بزرگ‌ترین شبکه در جهان است که از اتصال رایانه‌های زیادی به‌هم تشکیل شده‌است. رایانه‌ها می‌توانند به اینترنت متصل شوند و از منابع اطلاعاتی متعدد اینترنت بهره ببرند.
در گذشته رایانه‌ها به‌عنوان دستگاه‌های محاسبات ریاضی فرض می‌شدند. تاریخچهٔ رایانه نیز بر همین موضوع استوار است. اولین رایانه (دستگاه محاسبه) چرتکه نام داشت. چرتکه، رایانه‌ای بود که انسان‌ها در گذشته برای انجام محاسبات پایه از آن استفاده می‌کردند. در اوایل انقلاب صنعتی، برخی دستگاه‌های مکانیکی به‌طور خودکار محاسبات طولانی را انجام می‌دادند. برای مثال، الگوهای راهنما برای دستگاه‌های ریسندگی. بعدها رایانه‌ها پیشرفته‌تر شدند و در سده بیستم میلادی بشر توانست دستگاه‌های الکترونیکی آنالوگ را بسازد. اولین رایانه‌های رقمی در طی جنگ جهانی دوم ساخته شدند. اولین ترانزیستور نیم‌رسانا در اواخر سال ۱۹۴۰ بر اساس ماسفت (MOSFET) و مدارهای مجتمع (IC) در اواخر ۱۹۵۰ و ریزپردازنده‌ها در سال ۱۹۷۰ ساخته شدند. سرعت، قدرت و همه‌کاره بودن رایانه‌ها سبب شد تا انقلاب دیجیتال رخ دهد و پیشرفت چشمگیری در زندگی انسان حاصل شود.
رایانه‌های امروزی از واحد پردازش مرکزی (CPU)، نوعی حافظه و دستگاه‌های جانبی تشکیل شده‌اند. واحد پردازش، وظیفهٔ انجام عملیات‌های محاسباتی و منطقی را بر عهده دارد. دستگاه‌های جانبی شامل دستگاه‌های ورودی (مانند صفحه‌کلید و ماوس)، دستگاه‌های خروجی (مانند مانیتور و هدفون) و ورودی/خروجی (مانند صفحه لمسی) می‌توانند برای نمایش و ارسال اطلاعات در رایانه مورد استفاده قرار گیرند. رایانه‌ها از لحاظ کارکرد به‌صورت مکانیکی، الکترومکانیکی و الکترونیکی، از لحاظ محاسبات به‌صورت قیاسی (Analog) و رقمی (Digital)؛ و از لحاظ اندازه به ریزرایانه‌ها، رایانه‌های کوچک، بزرگ‌رایانه‌ها و ابررایانه‌ها تقسیم می‌شوند. رایانه‌های شخصی رایج‌ترین نوع رایانه در میان انواع رایانه‌ها هستند.
رایانه‌های امروزی بسیاری ار مشکلات و کمبودهای دنیای واقعی را با ارائهٔ خدمات بی‌نظیر در فضای مجازی برطرف نموده‌اند.
تاریخچه کامپیوتر
در اینجا تاریخچه کوچکی از اولین کامپیوتر های بشر آورده شده است.
چوب خط
ابزاری ساده و بسیار قدیمی برای شمارش بوده‌است که در آن از تناظر یک‌به‌یک استفاده می‌شود. به عنوان مثال در شمارش تعداد سیب‌ها برای هر سیب یک انگشت تا می‌شود. سابقه کاربرد چوب‌خط به گذشته‌های پیش از تاریخ می‌رسد و باستان‌شناسان نمونه‌ها و شواهد بسیاری از آن یافته‌اند. در واقع بهترین راه شمارش در قدیم بوده‌است.
چرتکه
به عنوان اولین ابزار در میان رودان، مصر باستان، امپراتوری هخامنشی، یونان باستان و چین باستان (سوانپان) اختراع شد. چرتکه قادر به انجام چهار عمل اصلی است و امروزه نیز از آن در برخی محاسبات کوچک استفاده می‌شود.
سازوکار آنتیکیترا
یک ابزار باستانی مربوط به عصر هلنیستی و اوایل سده یکم پیش از میلاد مسیح است. این دستگاه به منظور انجام محاسبات مربوط به اخترشناسی طراحی شده‌است. ماشین آنتیکیترا به عنوان قدیمی‌ترین نمونه دستگاهی که در آن چرخ‌دنده به کار رفته‌است شناخته می‌شود و گاهی از آن با عنوان نخستین رایانه آنالوگ نام برده می‌شود.
سده هفدهم
ماشین حساب پاسکال
دستگاهی که بلز پاسکال در سال ۱۶۴۲ ساخت، اولین تلاش در راه ساخت دستگاه‌های محاسبه خودکار بود. پاسکال آن دستگاه را که پس از چرتکه دومین ابزار ساخت بشر بود، برای یاری رساندن به پدرش ساخت. پدر وی حسابدار دولتی بود و با کمک این دستگاه می‌توانست همه اعداد شش رقمی را با هم جمع و تفریق کند.
گوتفرید لایبنیتس
لایبنیتز ریاضی‌دان آلمانی نیز از نخستین کسانی بود که در راه ساختن یک دستگاه خودکار محاسبه کوشش کرد. او در سال ۱۶۷۱ دستگاهی برای محاسبه ساخت که کامل شدن آن تا ۱۹۶۴ به درازا کشید. هم‌زمان در انگلستان ساموئل مورلند در سال ۱۶۷۳ دستگاهی ساخت که جمع و تفریق و ضرب می‌کرد.
سده نوزدهم
لووم ژاکارد
ماشین ژاکارد یک نوع لووم (وسیله ای برای بافتن پارچه) بود که برای ترسیم خودکار اشکال بر روی پارچه‌ها از یک کارت پانچ استفاده می‌کرد.
موتور تفاوت
این رایانه اولین رایانه محاسباتی برای جدول‌بندی عملکردها بود که توسط چارلز بابیج در سال ۱۸۲۲ طراحی شد. این رایانه توانایی کپی کردن داده‌ها و اعداد زیادی را در زمان خودش داشت.
موتور تحلیلی
رایانه‌ای قابل برنامه‌نویسی که توسط ریاضی‌دان انگلیسی چارلز بابیج پیشنهاد شد. وی در آغاز این سده در سال ۱۸۱۰ در اندیشهٔ ساخت دستگاهی بود که بتواند بر روی اعداد بیست و شش رقمی محاسبه انجام دهد. او بیست سال از عمرش را در راه ساخت آن صرف کرد اما در پایان آن را نیمه‌کاره رها کرد تا ساخت دستگاهی دیگر که خود آن را دستگاه تحلیلی می‌نامید آغاز کند. او می‌خواست دستگاهی برنامه‌پذیر بسازد که همه عملیاتی را که می‌خواستند دستگاه بر روی عددها انجام دهد، قبلاً برنامه‌شان به دستگاه داده شده باشد. قرار بود عددها و درخواست عملیات بر روی آن‌ها به یاری کارت‌های پانچ وارد شوند. بابیج در سال ۱۸۷۱ مرد و ساخت این دستگاه هم به پایان نرسید.[۱۴] اِیدا لاولِیس اولین برنامه‌نویس جهان، اولین کدها را برای موتور تحلیلی نوشت.
ماشین حسابداری
یا ماشین حساب الکتریکی، یک دستگاه الکترومکانیکی بود، که با هدف کمک به خلاصه کردن اطلاعات ذخیره شده در کارت‌های پانچ، طراحی شده بود. این دستگاه در دهه ۱۸۸۰ توسط هرمان هولریث اختراع شد و نخستین بار، به منظور پردازش داده‌ها در سرشماری سال ۱۸۹۰ ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفت.
سده بیستم
مارک ۱
در سال ۱۹۴۳ و در بحبوحه جنگ جهانی دوم دولت آمریکا طرحی سری برای ساخت دستگاهی را آغاز کرد که بتواند مکالمات رمزنگاری‌شدهٔ آلمانی‌ها را رمز برداری کند. این مسئولیت را شرکت آی‌بی‌ام و دانشگاه هاروارد به عهده گرفتند که سرانجام به ساخت دستگاهی به نام ASCC در سال ۱۹۴۴ انجامید. این دستگاه پنج تنی که ۱۵ متر درازا و ۲٫۵ متر بلندی داشت، می‌توانست تا ۷۲ عدد ۲۴ رقمی را در خود نگاه دارد و با آن‌ها کار کند. دستگاه با نوارهای سوراخ‌دار برنامه‌ریزی می‌شد و همهٔ بخش‌های آن مکانیکی یا الکترومکانیکی بود.
انیاک
این رایانه که در ساختن آن علاوه بر اجزاء الکترومکانیکی از نوزده هزار لامپ خلاء استفاده شده بود و ۱۳۰۰۰۰ وات انرژی مصرف می‌کرد و ۱۵۰۰ فوت مربع جا اشغال می‌کرد بنام انیاک (ENIAC) مخفف محاسبه‌گر و یکپارچه‌ساز عددی الکترونیکی (Electronic Numerical Integrator And Computer) نامگذاری شد. انیاک در سال ۱۹۴۶ میلادی در دانشگاه پنسیلوانیا آماده نصب و راه‌اندازی گردید و در زمان خود پیچیده‌ترین دستگاه الکترونیکی جهان بود.
زیراکس آلتو
یکی از نخستین رایانه‌هایی بود که برای استفادهٔ شخصی طراحی شد (هرچند رایانهٔ خانگی نبود) و مسلماً می‌توان آن را نخستین رایانهٔ شخصی دانست. این رایانه در سال ۱۹۷۳ میلادی توسط زیراکس پارک ساخته شد و اولین رایانه‌ای بود که تشبیه دسکتاپ (به معنای رومیزی) را به کار برد و از موشی در میانای نگاره‌ای کاربر استفاده کرد.
اپل I
یک رایانهٔ شخصی است که در سال ۱۹۷۶ توسط شرکت اپل به بازار عرضه شد. این رایانه توسط استیو وازنیک طراحی و دست‌ساز شد. دوست وازنیک، یعنی استیو جابز، ایدهٔ فروش این رایانه را داشت. اپل I نخستین محصول اپل بود. این رایانه، که دارای پردازشگر ۱ مگاهرتز و ۴ کیلوبایت حافظه بود، ۶۶۶ دلار قیمت داشت و ساخت آن تا سال ۱۹۷۷ ادامه داشت.
اپل ۲
این محصول توسط استیو وازنیاک (به انگلیسی: Steve Wozniak) و برای شرکت رایانه‌ای اپل (که اکنون به شرکت اپل شناخته می‌شود) طراحی و در سال ۱۹۷۷ معرفی شد. این محصول به عنوان یکی از دستاوردهای شرکت اپل به عنوان محصولی سخت‌افزاری مورد توجه بود تا اینکه تولید و عرضه آن در نوامبر سال ۱۹۹۳ متوقف شد.
اپل ۳
یک رایانهٔ شخصی با کاربرد تجاری ساخت شرکت اپل است که جانشین اپل II محسوب می‌شد، اما چندان موفق نبود. گسترش اپل III در سال ۱۹۷۸ تحت نظارت وندل ساندر آغاز شد. اپل III در سال ۱۹۸۰ به قیمت ۷٬۸۰۰ دلار به بازار عرضه شد.
موبایل
مارتین کوپر ایده ساخت گوشی همراه را از یک مجموعه تلویریونی علمی ـ تخیلی به نام "پیشتازان فضا " الهام گرفت که در آن شخصیت اصلی سریال با گوشی بی‌سیم حرف می‌زند و تصمیم گرفت روی عملی کردن این قضیه کار کند و به این ترتیب گوشی DynaTAC 8000X اولین گوشی تلفن همراهی شد که برای اولین بار از سال ۱۹۸۳ و با قیمت جالب توجه سه هزار و ۹۹۵ دلار به صورت تجاری در سراسر جهان به فروش رسید. امروزه موبایل‌ها توسط اکثر افراد جامعه در هر سنی، کابر دارند.
انواع مختلف کامپیوتر
ابررایانه
ابَررایانه (به انگلیسی: Supercomputer)به رایانه‌ای گفته می‌شود که در زمان معرفی آن در زمینه میزان ظرفیت محاسبه در واحد زمان در جهان پیشرو باشد. این واژه برای نخستین‌بار توسط مجله «نیویورک ورلد» برای اشاره به جدول‌سازهای آی‌بی‌ام در دانشگاه کلمبیا به‌کار رفت. اولین ابر رایانه در جهان در سال ۱۹۶۰ ساخته شد.
ساخت ابررایانه در ایران از سال ۱۳۸۹ شروع شد و تا به امروز دو ابر رایانه شیخ بهایی و سیمرغ ساخته شده‌است.
بزرگ رایانه
بزرگ‌رایانه یا رایانه بزرگ (به انگلیسی: Mainframe computer) دسته ای از قدیمی‌ترین انواع رایانه‌ها هستند و نسبت به کاربردشان در اندازه‌های مختلف ساخته می‌شوند رایانه‌های بزرگ بسیار گرانقیمت هستند و باید در شرایط دمایی کنترل شده نگهداری شوند. این رایانه‌ها توسط سازمان‌های بزرگ برای مقاصد خاص و عموماً پردازش حجم بسیار زیاد داده‌ها در مواردی چون سرشماری، آمار صنعت و مصرف کنندگان، برنامه‌ریزی منابع سازمان و پردازش تراکنش‌های مالی استفاده می‌شوند.
این واژه در ابتدا برای اشاره به کابینت‌هایی که واحد پردازش مرکزی و حافظه اصلی رایانه‌های اولیه را درخود جای می‌دادند به کارمی رفت. اما بعدها برای تمایز بین رایانه‌های تجاری پیشرفته و واحدهای ضعیف تر بکار گرفته شد.
رایانه شخصی
رایانهٔ شخصی (به انگلیسی: Personal computer) (اختصاری PC) رایانه‌ای همه‌کاره است که از نظر اندازه و قابلیت‌ها و قیمت به‌گونه‌ای ساخته شده که برای استفادهٔ شخصی مناسب بوده و قرار است که کاربر نهایی از آن استفاده کند. این نوع رایانه‌ها با مدل‌هایِ پردازش دسته‌ای و اشتراک زمانی متفاوت است که برای کار عده‌ای فراوان و تولید رایانه‌های بزرگ و کوچک استفاده می‌شود.
برنامه‌هایی که روی بیشتر رایانه‌ها نصب می‌شود شامل واژه‌پرداز، صفحه گسترده، پایگاه داده‌ها، مرورگر وب، کلاینت ایمیل، بازی رایانه‌ای و ده‌ها برنامهٔ دیگر که برای استفاده‌های خاص استفاده می‌شود. رایانه‌های شخصی امروزی معمولاً به اینترنت متصل هستند که به آن‌ها اجازهٔ دسترسی به وب جهان‌گستر و منابع موجود در آن را می‌دهد. این رایانه‌ها همچنین می‌توانند از طریق سیم یا بی‌سیم به شبکه‌های محلی متصل شوند. رایانه‌های شخصی خود شامل رایانه رومیزی، لپ‌تاپ، نت‌بوک و تبلت می‌شود.
