مقدمه
انسان ، هر روزه با موفقیت های چشمگیری در زمینه علوم روبرو می شود و گاه ، مسایل جدیدی رو در روی او قرار می گیرد .
کامپیوتر از جمله مسائلی است که شناخت آن لازم است . کامپیوتر در اواسط قرن اخیر پا به عرصه وجود گذاشت و در طول مدت کوتاه ، تحولات عظیمی را به خود دید .
معرفی کوتاه کامپیوتر
کامپیوتر در انواع و شکل های مختلف در دسترس می باشد : کامپیوترهای معمولی که در ادارات ، بانکها ، پست و غیره به کار می روند و کامپیوترهای بسیار دقیق و پیچیده که در کنترل پرواز سفینه های فضایی و نظارت بر کار ماشین ها نقش دارند . شما می توانید در اوقات بیکاری با کامپیوترها ، بازیهای فکری انجام دهید . ماشین های حساب کوچک که برای انجام عملیات ابتدایی ریاضی به کار می برید نیز نوعی کامپیوترند . کامپیوترهای متعددی برای انجام اعمال مختلف ساخته شده اند که بعضی از آنها ارزان و بعضی گران قیمت می باشند .
کامپیوترها می توانند اطلاعات موجود در حافظه خود را منظم کرده و حفاظت کنند . از یک لحاظ ، کامپیوتر ، حافظه و مغز را با هم داراست ؛ ولی در واقع ، کامپیوتر مغز ندارد و قادر به تفکر نیست .
تاریخچه کامپیوتر
کامپیوتر از آغازپیدایش تاکنون مراحل پیچیده ای را طی کرده است . قبل از اختراع کامپیوتر امروزی ، وسایلی مانند چرتکه (Abacus) برای محاسبه و عملیات ریاضی به کار می رفت .
اولین کامپیوتر الکترونیکی در سال 1940 ساخته شد . کارآمدترین کامپیوتر الکترونیکی ، کامپیوتر مارک I بود که کامپیوتری بزرگ با هزینه فراوان بود و در دانشگاه منچستر به کار گرفته شد .
انواع کامپیوتر
کامپیوتر از نظر قدرت پردازش و کارآیی به سه دسته عمده تقسیم می شود :
1 - کامپیوتر های بزرگ (Main Frame)
2 - کامپیوترهای کوچک (Mini Computer)
3 - ریز کامپیوترها (P .C .) یا (Micro Computer)
سخت افزار و نرم افزار
سخت افزار به مجموعه عناصر الکتریکی و قطعات ، از قبیل صفحه کلید ، صفحه . نمایش ، چاپگر و غیره گفته می شود . به مجموعه دستور العمل هایی که به سخت افزار کامپیوتر داده می شود تا اعمالی از پیش تعییین شده را انجام دهد ، نرم افزار گفته می شود .
سخت افزار دارای چهار واحد اصلی می باشد که به ظاهر از یکدیگر جدا هستند ولی در حقیقت ، با هم عمل می کنند . این واحد ها عبارتند از :
1 - واحد ورودی (Input unit)
2 - واحد پردازش مرکزی (Central Processing)
3 - واحد حافظه (Memory)
4 - واحد خروجی (Output unit) .
واحد ورودی (Input Unit)
این واحد ، داده ها و اطلاعات را دریافت و به کامپیوتر منتقل می کند و نقش چشم و گوش کامپیوتر را دارد . داده ها توسط صفحه کلید یا ابزاری دیگر از قبیل دسته فرمانی (Joystick) و کاوشگر به کامپیوتر منتقل می شود .
سپس صفحه کلید این اطلاعات را برای پردازش به قسمت بعدی می فرستد . صفحه کلید کامپیوتر مانند ماشین تایپ از کلیدهای حروف الفبا ، ارقام و علائم تشکیل شده است .
الف - واحد محاسبه و منطق (Arithmetic & Logic Unit) یا Alu
در این قسمت ، عملیات ریاضی و محاسبات انجام می گیرد . سرعت عمل آن به قدری زیاد است که حاصل یک جمع ساده را در کسری از ثانیه بدست می آورد .
ب - واحد کنترل (Control Unit)
این قسمت ، ارتباط بین واحدهای دیگر و همچنین ، عملیات کامپیوتر را کنترل می کند و به اطلاعات دریافتی کامپیوتر نیز ترتیب می بخشد ؛ و کلاً ، اعمال کامپیوتر را با برنامه مورد نظر مطابقت می دهد .
واحد حافظه (Memory)
واحدی که اطلاعات کامپیوتر را محفوظ نگاه می دارد ، حافظه نام دارد .
کامپیوترها عملیات زیادی انجام می دهند که تمام این عملیات با نظارت برنامه ها انجام می گیرد . برنامه ها و سایر داده ها در حافظه کامپیوتر ذخیره و نگهداری می شوند .
حافظه داخلی (Internal Memory)
به این قسمت ، حافظه اصلی نیز گفته می شود ، چون فضای کار کامپیوتر را تشکیل می دهد . اطلاعات این قسمت برای واحد CPU لازم است . عناصر الکترونیکی این قسمت ، بر روی یک تراشه کوچک سیلیکونی نصب است . اطلاعات این واحد برای کار کردن با کامپیوتر لازم و ضروری است در واقع بدون این اطلاعات ، CPU قادر به کار کردن خود نیست .
حافظه خارجی
که به آن حافظه جانبی یا ذخیره پشتیبان نیز گفته می شود و برای نگهداری دائمی اطلاعات به کار می رود و قطع برق و خاموش شدن کامپیوتر نیز اثری بر آن ندارد . این حافظه ، قابل خواندن و نوشتن است به این معنی که در موقع لزوم ، می توان اطلاعاتی را به آن اضافه کرد و همچنین می توان اطلاعات موجود در آن را دریافت کرد .
واحد خروجی
کامپیوتر اطلاعاتی را که دریافت می کند ، به پالس های الکترونیکی تبدیل می کند ؛ زیرا زبان ما برای کامپیوتر قابل فهم نیست . سپس واحد پردازش مرکزی ، داده ها را مورد پردازش قرار می دهد . پردازش داده ها نیز به زبان الکترونیکی کامپیوتر انجام می گیرد . واحد خروجی ، جواب ها و داده های پردازش شده را به زبان ما برمی گرداند و بر روی صفحه نمایش به نمایش می گذارد و یا به وسیله چاپگر بر روی کاغذ چاپ می کند . تصاویر و طرحهای گوناگون را نیز می توان بر صفحه نمایش کامپیوتر رسم کرد .
علاوه بر اینها ، کامپیوتر ، دستگاههای جانبی متعددی دارد ، مانند :
قلم نوری
که به منظور رسم نقشه بر روی صفحه نمایش به کار می رود .
ماوس
که وسیله ای است برای تسریع حرکت مکان نما بر روی صفحه نمایش ، که با استفاده از یک گوی بر روی سطحی صیقلی می لغزد و مکان نما را روی صفحه نمایش جابجا می کند .
رسام
که برای چاپ نقشه بر روی کاغذ به کار می رود .
تکمه تماسی
که به وسیله آن می توان عبارت یا شکلی را بر روی صفحه نمایش کامپیوتر درج کرد .
دیسک ، صفحه ای مسطح است که سطح بیرونی آن دوایر متحدالمرکزی دارد . بر روی این دوایر ، اطلاعات و برنامه ها ، به صورت رقم های مغناطیسی ظبط می شوند . کامپیوتر ، این اطلاعات را بوسیله دیسک گردان می خواند . سطح دیسک در تماس با هد دیسک گردان قرار می گیرد و اطلاعات آن را می خواند .
دیسک کوچک نوعی دیگر از دیسک نام دارد که درون محفظه ای پلاستیکی قرار گرفته و ظرفیت آن از دیسک های لرزان بالاتر است .
دیسک های نوری ، نوع دیگری از دیسک ها هستند که اطلاعات موجود بر روی آنها با تاباندن نور ظبط می شود و قابلیت تعویض اطلاعات را ندارند و هیچ گاه اطلاعات آن از بین نمی رود و ظرفیت آن نیز بالا است .
بیت
به کوچکترین واحد حافظه ، بیت گفته می شود . هر بیت درون خود یکی از دو عدد صفر با یک را که زبان قابل فهم کامپیوتر است ، ذخیره می کند .
نرم افزار
به برنامه های قابل اجرای کامپیوتر نرم افزار گفته می شود . بنابراین ، سیستم عامل و برنامه ها بخشی از نرم افزار کامپیوتر هستند .
کامپیوتر چگونه کار می کند ؟
همانطور که گفتیم ، کامپیوتر مانند انسان است ولی به تنهایی ، قادر به انجام عملی نیست بلکه باید به کامپیوتر دستور العملی به نام برنامه داده شود . برنامه ها به زبانهای سطح پایین یا سطح بالا نوشته می شوند و به این زبانها ، زبانهای برنامه نویسی می گویند .
زبانهای برنامه نویسی نقش رابط بین ما و کامپیوتر را ایفا می کنند .
این زبانها انواع مختلفی دارند که مهمترین آنها عبارتند از :
1 - آدا (ADA)
2 - بیسیک BASIC
3 - پاسکال PASCAL
3 - کوبول COBOL
4 - زبان الگول (Algol)
5 - فرترن (FORTRAN)
6 - لوگو (LOGO)
7 - لیسپ(LISP) : اقتباس از کلمات ،List processing و معنای آن «لیست پردازی» است
8 - پرولوگ Prolog
مترجم (Compiler) و مفسر (Interpreter) ها
برنامه هایی که به زبانهای سطح بالا یا سطح پایین نوشته می شوند باید به کد ماشین ترجمه شوند تا برای کامپیوتر قابل استفاده باشند . به برنامه ای که به یکی از زبانهای سطح بالا یا سطح پایین برنامه نویسی نوشته شده باشد ، برنامه منبع یا برنامه اصلی گفته می شود و پس از آنکه توسط برنامه مترجم یا مفسر به کد ماشین ترجمه شد آن را برنامه مقصد می گویند . برنامه های مترجم و مفسر ، برنامه های اصلی را به برنامه مقصد تبدیل می کنند یا در حقیقت زبانهای برنامه نویسی به کد ماشین ترجمه می شوند . کار ترجمه بوسیله مترجم به این شکل است که تمام جملات و دستورات بطور یک جا ترجمه می شوند و برای دفعات بعدی نیز مورد استفاده قرار می گیرند ولی مفسرها عبارات را کلمه به کلمه و جمله به جمله در هنگام اجرای برنامه اصلی ، ترجمه می کنند و برای استفاده های بعدی دوباره لازم است عمل ترجمه تکرار شود .