عرض تقديمي · مقدمة في علوم الحاسب

الحاسب الآلي وأجياله

التعريف · المكوّنات · الخصائص · الأجيال الخمسة

من الصمّام المفرّغ إلى الذكاء الاصطناعي

خارطة العرض

محتويات العرض

1

تعريف الحاسب الآلي

ما هو، وكيف يحوّل البيانات إلى معلومات

2

مكوّنات الحاسب

المكوّنات المادية والبرمجية والمستخدم

3

كيف يعمل الحاسب؟

دورة الإدخال والمعالجة والإخراج

4

خصائص الحاسب

السرعة والدقة والتخزين والأتمتة

5

أنواع الحواسيب

من العملاق إلى المدمج

6

أجيال الحاسب

خمسة أجيال وخمس نقلات تقنية

المحور الأول

تعريف الحاسب الآلي

جهاز إلكتروني قابل للبرمجة، يستقبل البيانات ويعالجها وفق مجموعة من التعليمات المخزّنة، ثم يُخرج نتائج على هيئة معلومات مفيدة، مع قدرته على تخزينها واسترجاعها في أي وقت.

1

إلكتروني

يعمل بالإشارات الكهربائية ويمثّل كل البيانات بنظام ثنائي: صفر وواحد

2

قابل للبرمجة

لا ينفّذ إلا ما يُملى عليه من تعليمات، ويمكن تغيير مهمته ببرنامج آخر

3

مُنتِج للمعلومة

قيمته الحقيقية في تحويل بيانات خام إلى معلومة تدعم القرار

المحور الثاني

مكوّنات الحاسب الآلي

Hardware

المكوّنات المادية

وحدة المعالجة المركزية (CPU)

الذاكرة الرئيسة: RAM و ROM

وحدات الإدخال: لوحة المفاتيح، الفأرة

وحدات الإخراج: الشاشة، الطابعة

وحدات التخزين: الأقراص الصلبة

Software

المكوّنات البرمجية

نظام التشغيل ويديـر الموارد

البرامج التطبيقية للمستخدم

البرامج المساعدة والصيانة

لغات البرمجة والمترجمات

برامج الحماية والمكافحة

المستخدم (Humanware): العنصر الثالث الذي يشغّل الجهاز ويوجّهه — فلا قيمة للعتاد والبرمجيات دون مَن يُحسن استخدامها.

المحور الثالث

كيف يعمل الحاسب؟ دورة المعالجة

الإدخال

Input

استقبال البيانات الخام من المستخدم أو من الأجهزة

المعالجة

Processing

تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية داخل المعالج

الإخراج

Output

عرض النتائج كمعلومات مفهومة للمستخدم

التخزين (Storage)

يرافق الدورة كاملة: يحفظ البيانات قبل المعالجة والنتائج بعدها، ويتيح استرجاعها لاحقًا.

المحور الرابع

خصائص الحاسب الآلي

1

السرعة

ينفّذ ملايين العمليات في الثانية الواحدة بزمن لا يُقارن بالجهد البشري

2

الدقة

نتائجه دقيقة ما دامت البيانات والتعليمات المُدخلة صحيحة

3

سعة التخزين

يخزّن كميات هائلة من البيانات ويسترجعها في لحظات

4

الأتمتة

يكمل تنفيذ البرنامج تلقائيًا دون تدخل بشري متواصل

5

التنوّع

جهاز واحد يؤدي مهام مختلفة: حساب، تصميم، اتصال، تعليم

6

الاعتمادية

يعمل لساعات طويلة دون ملل أو تراجع في مستوى الأداء

وتبقى للحاسب حدوده، فهو لا يفكّر ولا يقرّر من تلقاء نفسه، ونتيجته من جنس ما يُدخل إليه.

المحور الخامس

أنواع الحواسيب حسب الحجم والقدرة

الحاسب العملاق

Supercomputer

أعلى قدرة حسابية، يُستخدم في التنبؤ الجوي والأبحاث العلمية الثقيلة

الحاسب المركزي

Mainframe

يخدم آلاف المستخدمين في وقت واحد: البنوك، شركات الطيران

الخادم والحاسب المتوسط

Server / Mini

يدير شبكات المؤسسات ويستضيف الأنظمة والمواقع

الحاسب الشخصي

Personal Computer

الأكثر انتشارًا: المكتبي والمحمول للاستخدام الفردي

الأجهزة المحمولة والمدمجة

Mobile / Embedded

الهواتف الذكية والأنظمة المدمجة داخل الأجهزة والسيارات

المحور السادس

أجيال الحاسب: خط زمني

كل جيل تعرّف بالتقنية الإلكترونية التي بُني عليها، ومع كل نقلة يصغر الحجم وترتفع السرعة وينخفض الثمن.

1

الجيل الأول

1940 – 1956

الصمّامات المفرّغة

2

الجيل الثاني

1956 – 1963

الترانزستور

3

الجيل الثالث

1964 – 1971

الدوائر المتكاملة

4

الجيل الرابع

منذ 1971 حتى الآن

المعالج الدقيق

5

الجيل الخامس

الحاضر والمستقبل

الذكاء الاصطناعي

الحجم

يصغر

السرعة

ترتفع

السعة

تزداد

التكلفة

تنخفض

1

الجيل الأول

1940 – 1956

الصمّامات المفرّغة

Vacuum Tubes

أجيال الحاسب

الجيل الأول · الصمّامات المفرّغة

التقنية الأساسية

الصمّامات المفرّغة في الدوائر الإلكترونية، والأسطوانة المغناطيسية للذاكرة

لغة البرمجة

لغة الآلة فقط، والإدخال عبر البطاقات المثقّبة والأشرطة الورقية

أبرز السمات

حجم ضخم يملأ غرفة كاملة، استهلاك عالٍ للطاقة، حرارة مرتفعة، أعطال متكررة

أمثلة

ENIAC · UNIVAC I · IBM 650

2

الجيل الثاني

1956 – 1963

الترانزستور

Transistors

أجيال الحاسب

الجيل الثاني · الترانزستور

التقنية الأساسية

استبدال الصمّام بالترانزستور، وذاكرة الحلقات المغناطيسية

لغة البرمجة

لغة التجميع (Assembly) وبدايات اللغات العليا مثل FORTRAN و COBOL

أبرز السمات

حجم أصغر وسرعة أعلى وحرارة واستهلاك أقل، وموثوقية أفضل بكثير

أمثلة

IBM 1401 · IBM 7094 · CDC 1604

3

الجيل الثالث

1964 – 1971

الدوائر المتكاملة

Integrated Circuits

أجيال الحاسب

الجيل الثالث · الدوائر المتكاملة

التقنية الأساسية

الدائرة المتكاملة: عشرات الترانزستورات على شريحة سيليكون واحدة

لغة البرمجة

لغات عالية المستوى، وظهور أنظمة التشغيل التي تدير الجهاز

أبرز السمات

تعدد المهام والمشاركة الزمنية، والتعامل عبر لوحة المفاتيح والشاشة بدل البطاقات

أمثلة

IBM System/360 · PDP-8 · ICL 1900

4

الجيل الرابع

منذ 1971 حتى الآن

المعالج الدقيق

Microprocessors (VLSI)

أجيال الحاسب

الجيل الرابع · المعالج الدقيق

التقنية الأساسية

التكامل واسع النطاق (VLSI): آلاف ثم ملايين الترانزستورات على معالج واحد

لغة البرمجة

لغات متقدمة وواجهات رسومية (GUI) جعلت الجهاز في متناول غير المختصين

أبرز السمات

ميلاد الحاسب الشخصي، وانتشار الشبكات والإنترنت، وانخفاض حاد في الأسعار

أمثلة

Intel 4004 · Apple II · IBM PC · Macintosh

5

الجيل الخامس

الحاضر والمستقبل

الذكاء الاصطناعي

Artificial Intelligence

أجيال الحاسب

الجيل الخامس · الذكاء الاصطناعي

التقنية الأساسية

التكامل فائق النطاق (ULSI) والمعالجة المتوازية والحوسبة السحابية والكمّية

لغة البرمجة

لغات الذكاء الاصطناعي، والتفاعل باللغة الطبيعية والصوت والصورة

أبرز السمات

قدرة على التعلّم والاستنتاج ومعالجة كمّ هائل من البيانات في زمن قصير

أمثلة

المساعدات الذكية · أنظمة التعرّف على الصور والصوت · نماذج اللغة الكبيرة

خلاصة الأجيال

مقارنة سريعة بين الأجيال الخمسة

القاعدة العامة عبر الأجيال: الحجم يصغر، والسرعة ترتفع، والسعة تزداد، والتكلفة تنخفض.

خلاصة

ماذا نأخذ من هذا العرض؟

1

الحاسب أداة

جهاز إلكتروني قابل للبرمجة يحوّل البيانات إلى معلومات، ولا يعمل إلا بما يُملى عليه

2

التطور متسارع

خمسة أجيال في نحو ثمانين عامًا، وكل جيل يصغر حجمًا ويكبر قدرة

3

المستقبل ذكي

الجيل الخامس ينقل الحاسب من التنفيذ إلى التعلّم والتفاعل باللغة الطبيعية

شكرًا لحسن استماعكم

أسئلتكم ومداخلاتكم محل ترحيب