الرئيسية
الحاسوب. آلة تقوم بإجراء العمليات الحسابية ومعالجة البيانات بدقة وسرعة مذهلة. ويستطيع الحاسوب (الكمبيوتر) التعامل مع كم هائل من المعلومات، وحل المسائل الرياضية المعقدة. كما يستطيع استيعاب آلاف البيانات الفردية الصغيرة، وتحويلها لمعلومات أكثر فائدة، بسرعة متناهية ودقة تكاد لاتخفق أبداً. وفي استطاعة الحواسيب القوية إجراء بلايين العمليات الحسابية في الثانية الواحدة.
وقد غــيرت الحواسيب الطريقة التي يؤدي بها الناس أعمالهم، حيث تضطلع بمهام عدة في مجال الأعمال التجارية، والتعليم، والصناعة، والمواصلات، والمجالات الأخــرى. وتقـوم الآن بأداء العديد من الأعمال الكتابية المضنـية في المكاتب التي كان يقــوم بها عــادة عدد كبير من الموظفــين المكـتبيين. وتـــزود العلماء والباحــثين بفهم أوضح للطبيعة، وتعطي الأشخاص الذين يتعاملون مع الكلمة طريقة فعالة لإعداد الوثائق، وتمكن المصممين والفنانين من رؤية أشياء لم تكن لترى من قبل.
تقدم الحواسيب معلومات جديدة بسرعة ودقة أدت إلى تغيير نظرة الناس إلى العالم. كما يستطيع الناس الاتصال بقواعد البيانات الإلكترونية عن بعد. لذا يعتبر الحاسوب من أكثر الآلات أهمية وإثارة للانتباه من بين الآلات التي تم اختراعها.
وأكثر الحواسيب شيوعا، الحاسوب الرقمي. و رقمي تعني أن له علاقة بالأرقام. تؤدي الحواسيب الرقمية عملها، بتغيير مجموعة من الأرقام إلى مجموعة أخرى. ويترجم الحاسوب كل البيانات ـ سواء كانت أرقاماً، أم صوراً، أم أصواتًا، أم علامات أم كلمات ـ إلى أرقام بداخله. وكل مايستطيع الحاسوب أداءه يعتمد على مقدرته على القيام بعمليات وإجراءات بسيطة على الأرقام كالجمع والطرح، ومقارنة رقمين لمعرفة أيهما أكبر. وقد انتشرت الحواسيب الرقمية انتشاراً واسعاً حتى أصبحت كلمة حاسوب بمفردها تعني في الغالب حاسوبًا رقميًا. وأكبر الحواسيب الرقمية هي أجزاء من أنظمة تملأ غرفة كبيرة. أما الحواسيب متناهية الصغر ـ بعضها صغير لدرجة إمكانية تمريره خلال ثقب إبرة ـ فهي توجد بداخل ساعات المعصم، وحواسيب الجيب وغيرها من الأجهزة.
تتكون جميع الحواسيب الرقمية من جزءين أساسيين، الذاكرة والمعالج. تستقبل الذاكرة البيانات وتحتفظ بها لحين الحاجة إليها. وتتكون الذاكرة من مجموعة كبيرة من المفاتيح. ويقوم المعالج بتغيير البيانات، إلى معلومات مفيدة، بتحويل الأرقام إلى أرقام أخرى، حيث يقرأ الأرقام من الذاكرة، ثم يعالجها معالجات رياضية أساسية؛ كالجمع أو الطرح، ويضع الجواب في الذاكرة. ويكرر المعالج هذا العمل مرة بعد أخرى حتى يتم الحصول على النتيجة المطلوبة. وتعمل كل من الذاكرة والمعالج إلكترونيًا، بمعنى أنهما يعملان، عن طريق إرسال الإشارات الكهربائية خلال الأسلاك.
يتكون أصغر الحواسيب الرقمية من الذاكرة والمعالج فقط؛ في حين تشتمل أنظمة الحواسيب الرقمية الكبيرة على أجهزة إدخال وإخراج، إضافة إلى المعالج والذاكرة. ويستخدم مشغِّل الحاسوب جهاز الإدخال، مثل لوحة المفاتيح، لإدخال التعليمات والبيانات إلى الحاسوب. وبعد المعالجة، يقوم جهاز الإخراج بترجمة البيانات المعالجَة، إلى هيئة مفهومة لدى المستخدم ـ كلمات، أو رسومات ـ على سبيل المثال. ومن أمثلة أجهزة الإخراج شائعة الاستخدام الطابعات، والنهايات الطرفية التي تشبه شاشاتها شاشات التلفاز.
ويستطيع الناس التفكير في المعضلات وإيجاد طريقة لحلها، لكن لاتستطيع الحواسيب التفكير. فلابد أن يعطي الشخص أوامر مبسطة ومحدَّدة للحاسوب لتوضيح المطلوب عمله في البيانات التي يستقبلها. وتعرف قائمة الأوامر التي يتلقاها الحاسوب باسم البرنامج.
استخدم الناس النبائط الحاسبة منذ وقت طويل، وتمت صناعة أول حاسوب رقمي إلكتروني عام 1946م، وكان يملأ غرفة كبيرة. ومنذ ذلك التاريخ أتاحت التطورات المتلاحقة في مجال تقنية الحواسيب، تطوير حواسيب أصغر حجماً، وأكثر قوة، وأقل تكلفة.
وإضافة إلى الحواسيب الرقمية، يوجد كذلك نوعان آخران من الحواسيب العامة: الحواسيب القياسية والحواسيب الهجينة. وتتعامل الحواسيب القياسية مباشرة مع قيمة مادية محسوسة، كالوزن والسرعة، بدلا عن الأرقام التي تمثل هذه القيمة. ويقوم هذا النوع من الحواسيب بحل المعضلات عن طريق قياس قيمة ما، مثل درجة الحرارة والتعبير عنها بقيمة أخرى، مثل طول عمود رفيع من سائل في جهاز مقياس الحرارة (ترمومتر). تجمع الحواسيب الهجينة بين خصائص الحواسيب الرقمية والقياسية. وتحتوي على العديد من الأجزاء، كتلك الموجودة بالحواسيب القياسية، ولكنها مثل الحواسيب الرقمية، تعالج البيانات عن طريق معالجة الأرقام. وهذه المقالة تركز على الحواسيب الرقمية. لمزيد من المعلومات عن الحواسيب القياسية.
أهمية الحاسوب
تكتسب الحواسيب أهمية قصوى من عدة طرق. فهي تبسط، لدرجة كبيرة، الكثير من الأعمال الصعبة أو التي تأخذ وقتاً طويلاً لإنجازها. وتتيح للأعمال التجارية، والإدارات الحكومية، والأفراد، والمعاهد، وسيلة ذات كفاءة عالية لإدارة كم هائل من المعلومات. كما تساعد الحواسيب الناس في فهم الأشياء بطريقة أفضل؛ وذلك بتمكينهم من عمل النماذج واختبار النظريات.
وتكمن قيمة الحواسيب في مقدرتها على القيام بأعمال أســاسية معينة، بســـرعة هائلة ودقــة متناهية. وتشمل هذه المهام: 1- حل المســائل الرقمية 2- تخزين واسترجاع المعلومات 3- إنشاء الوثائق والصور وعرضها.
حل المسائل الرقمية. من أهم وأصعب المهام التي تقوم بها الحواسيب حل المسائل الرياضية المعقدة التي تشتمل على الأرقام. وتستطيع الحواسيب حل هذه المسائل بسرعة هائلة. وفي أحوال كثيرة يوضِّح الحل كيف تعمل أشياء معينة أو تتصرف أو تحدُث.
في الهندسة والعلوم. يُعبَّر عن كيفية عمل شيء معين في الغالب، في شكل معادلة. والمعادلة جملة رياضية تتكون من جزءين متساويين. يستخدم المهندسون والعلماء هذه المعادلات أو مجموعات منها، لتوضيح علاقة الأشياء بعضها ببعض. ويستخدمون الحلول لهذه المعادلات لتوقُّع ما يمكن أن يحدث في حالة تغيير بعض العناصر المكونة لوضع أو لتجربة ما. ويعتمد المهندسون والعلماء على هذه الحواسيب في حل المجموعات المعقدة من المعادلات التي يستخدمونها في حساب توقعاتهم.
ويستطيع المهندس على سبيل المثال، بمساعدة الحاسوب، توقع مستوى جودة طيران طائرة؛ حيث تُعبِّر مجموعة كبيرة معقدة من المعادلات عن العلاقات بين أجزاء الطائرة المختلفة، وما يحدث عند طيرانها. يُدخِل المهندس أرقاماً تعبِّر عن حجم ووزن أجزاء معينة من الطائرة؛ وعندئذ يقوم الحاسوب بإيجاد الحل لمعادلات هذه الطائرة؛ وبناء على حلول المعادلات يستطيع المهندس توقع مدى إجادة الطائرة للطيران. وربما يقرر المهندس عند ذلك، تعديل حجم ووزن أحد أجزاء الطائرة، لتعديل الطريقة التي تطير بها. وبذلك يساعد الحاسوب المهندس في محاكاة أو تقليد الأحوال المختلفة.
تساعد الحواسيب الناس في تطوير واختبار النظريات العلمية. والنظرية هي تفسير مقترح لماهية شيء ما وكيفية حدوثه. والنظريات، كالعلاقات المعروفة، تُعبِّر عنها المعادلات في أغلب الأحيان. وتكون بعض هذه المعادلات معقدة لدرجة كبيرة، أو تحتاج لوقت طويل جداً لحلها بحيث يستحيل تطوير نظرية بخصوصها، بدون مساعدة الحواسيب. وتُفيد الحواسيب، على وجه الخصوص، في تطوير وتقويم النظريات التي تخص أشياء تصعب ملاحظتها وقياسها. فعلى سبيل المثال، يستخدم الفلكي مقدرة الحاسوب في حل المعضلات من أجل تطوير نظريات عن كيفية تكوين المجرَّات، فيقترح مجموعة من المعادلات تخص مجموعة من النجوم، ويقوم الحاسوب بإجراء الحسابات المطلوبة لحل هذه المعادلات. وعندئذ يستطيع الفلكي استخدام حلول هذه المعادلات لتوقع شكل المجرة التي يجب أن تكونها النجوم إذا كانت نظريته صحيحة. ولاختبار نظريته، يقوم الفلكي بمراقبة مجرَّة حقيقية ليرى إن كان لها الشكل المتوقع. فإذا كان شكل المجرة يماثل الشكل المتوقع نظرياً، كان الفلكي أكثر يقيناً بصدق نظريته. أما إذا كان شكل المجرة الحقيقية لايماثل الشكل المتوقع نظرياً فتكون النظرية خاطئة. وهنا يجب تعديل المعادلات وإجراء حسابات جديدة.
في الاقتصاد والتمويل . تقوم الحواسيب بحل المعادلات للقيام بتوقعات مالية. وكثير من المعادلات التي يستخدمها الاقتصاديون ورجال المال للقيام بتوقعات بعيدة المدى تكون معقدة للغاية. ولكن بعضًا من برامج الحاسوب المستخدمة بكثرة لهذا الغرض تعتمد على معادلات بسيطة لحد ما. وتساعد هذه البرامج الأشخاص والأعمال التجارية لمعرفة الضرائب المستحقة وعمل الميزانيات وحساب قيمة استثماراتهم.
تخزين واسترجاع المعلومات. يستخدم الناس الحواســيب لتخـــزين كــم هائل لايصدق من المعلومات. يطلــق أحـياناً مصطلح قاعــدة بيـانات عــلى المعـلومات المخزنة في الحاسوب. ويمكن أن تكون قواعد البيانات ضخمة للغاية، كأن تشتمل قاعدة البيانات الواحدة على كل بيانات تعداد سكاني لقطر بكامله. ويستطيع الحاسـوب البحـث عن معلومة معينة في قاعدة بيانات ضخمة بسرعة فائقة للحصول على المعلومة. وإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل المعلومة بسهولة وسرعة ـ غالبًا في أقل من ثانية واحدة.
إن الكفاءة التي تتسم بها الحواسيب في تخزين واسترجاع المعلومات تجعلها ذات فائدة كبيرة للعديد من المهن. على سبيل المثال، يستخدم العلماء الحواسيب، للتخزين والاسترجاع السريع لنتائج تجاربهم، وتستخدم المكتبات فهارس الحاسوب لتخزين المعلومات عن مقتنياتها، وتُوظِّف المستشفيات الحواسيب لمتابعة سجلات المرضى، كما تُخزِّن الحكومات نتائج الانتخابات والتعداد السكاني على الحواسيب.
تعتمد كل أنواع الشركات أو الأعمال التجارية على الحواسيب في تخزين كم هائل من المعلومات عن منسوبيها، وعملائها، ومنتجاتها. وتتيح الحواسيب لأسواق الأسهم والسندات، والعملات، وأنواع الاستثمار الأخرى متابعة الأسعار السائدة حول العالم. أما المصارف فإنها تستخدم الحواسيب لمتابعة أنواع عديدة من السجلات، مثل تفصيل وموازنات حسابات العملاء، وغيرها من الحسابات، ومعلومات بطاقات الائتمان. وكل من يستخدم جهاز الصرف الآلي فهو في الحقيقة يستخدم طرفًا للحاسوب. وعند إدخال بطاقة الائتمان والرقم السري يمكن أن يزود جهاز الصرف الآلي صاحب البطاقة بمعلومات عن الحساب، والأوراق النقدية، وتحويل الأرصدة بين الحسابات.
إنشاء الوثائق والصور وعرضها.
بإمكان الحواسيب تخزين عدد كبير جدا ًمن الكلمات بطريقة تجعل معالجتها سهلة جدًا. لهذا السبب فإن معالجة النصوص هي إحدى أهم الاستخدامات وأوسعها انتشارًا من بين استخدامات الحاسوب. يتيح برنامج معالجة النصــوص للنـاس طباعة النصوص في الحاسوب عند كتابة المقالات والكتب والخطابات والأنواع الأخرى من الوثائق.
وتسهِّل برامج معالجة النصوص تعديل النص المدخل على الحاسوب، فيمكنك أن تقوم بتصحيح أخطاء النسخ بسرعة، إضافة إلى تصحيح الأخطاء الإملائية. كما يمكن إضافة، أو حذف، أو إعادة ترتيب كلمات أو جمل أو أجزاء بكاملها من الوثيقة. وبالإمكان طبع الوثيقة على الورق في أي وقت بعد توصيل جهاز الحاسوب بالطابعة. ويُعدُّ رجال الأعمال، والصحفيون، والمحامون والعلماء والسكرتيرون، والطلاب، ضمن أولئك المستفيدين من برامج معالجة النصوص.
كما أن للحاسوب أهمية في مجال النشر. فعلى سبيل المثال، تجهِّز الحواسيب للطباعة معظم الكتب والمجلات والجرائد. وإضافة إلى ذلك فإن الناشر المكتبي والناشر الصحفي أتاحا لمستخدمي الحواسيب الشخصية تصميم وإنتاج الرسائل الإخبارية وغيرها من الوثائق. وتبدو الوثائق المنشأة بهذه الطريقة كما لو أنها قد تم تنفيذها مهنياً.
رسوم الحاسوب ـ استخدام الحاسوب للرسم ـ يمثل إحدى التطبيقات الأخاذة سريعة الانتشار. فبإمكان الحاسوب عمل صــور تبــدو وكأنها صــور ضوئية. وفي البــداية يقــوم الحاسوب بحل معادلات تتوقع الشكل المطلوب. ومن ثم يُستخدم هذا التوقع لعرض الصورة على النهاية الطرفية أو طباعتها على الورق.
تكتسب برامج التصميم بمساعدة الحاسوب أهمية في عدة مجالات؛ خاصة مجالي الهندسة والمعمار. تنشئ برامج التصميم بمساعدة الحاسوب صورة أو رسمًا تخطيطيًا للموضوع الجديد، ومن ثم تقوم بحل المعادلات التي تـتوقع كيفية عمل هذا الموضوع. ويستخدم المهندسون والمعماريون برامج التصميم بمساعدة الحاسوب لتصميم الطائرات، والجسور، والمباني، والسيارات، والآلات الإلكترونية، والعديد من الآلات والهياكل الأخرى.
بإمكان الحاسوب كذلك إنتاج الرسوم والصور عن طريق تحويل المعلومات إلى أشكال مصورة. وهذه الرسوم البيانية يمكنها أن تخدم عدة أغراض. فعلى سبيل المثال، يتيح الحاسوب لرجال الأعمال، والاقتصاديين، والعلماء عمل رسوم بيانية من قوائم الأرقام. وفي طريقة التصوير المقطعي الحاسوبي. يستخدم الحاسوب بيانات الأشعة السينية لتركيب صورة لجزء من الجسم على الشاشة. ويستخدم الأطباء هذه الصور لتشخيص الأمراض والاضطرابات. وتستخدم أنظمة الرادار المعقدة الحواسيب لإنتاج صور دقيقة غالباً للاستخدامات العسكرية.
كما تُستخدم الحواسيب لإنتاج ألعاب الفيديو. وتقوم شاشات النهايات الطرفية أو التلفاز بعرض الألعاب والصور المتحركة. ويستعمل اللاعب لوحة المفاتيح أو جهازا آخر كالفأرة أو عصا التحكم في هذه الألعاب.
يجري مصممو الحواسيب تجارب حول استخدام رسوم الحاسوب لخلق الواقع الافتراضي ـ وهو عالم اصطناعي يبدو فيه المستخدم وكأن باستطاعته تحريك الأشياء والتحكم فيها. يتميز أحد أنظمة الواقع الافتراضي بسماعة للرأس مزودة بشاشتي عرض متناهيتي الصغر، واحدة لكل عين. وتنتج الصور المعروضة على الشاشتين، مشهدًا ثلاثي الأبعاد. بينما تقوم أجهزة إحساس مركبة في قفاز خاص، بإخطار الحاسوب، عندما يحرك المستخدم أصابعه أو يده. ومن ثم يغير الحاسوب الصورة ليعطي، على سبيل المثال، انطباعًا خادعًا بفتح باب.
ولاتعطي الصور المعروضة كل التفاصيل التي نراها في الواقع الفعلي. بالإضافة إلى ذلك هنالك فترة تأخير ينتج عنها عدم تطابق حركة اليد مع التغييرات المصاحبة لها في الصورة المعروضة. ولكن على الرغم من ذلك، فإن لتقنية الواقع الافتراضي العديد من التطبيقات. وتتراوح هذه التطبيقات بين مجموعات الألعاب البسيطة، والأجهزة المتطورة المستخدمة في التحكم في الروبوتات.
