Schlumberger
 

"التفكير" حاسب آلي

SEED
 

إنك تستخدمها لسرد نكتة لصديق، لأداء واجبك المنزلي ولعب لعبة. لن تكون حياتك كما هي عليه بدونها. لكن كيف يعمل الحاسب الآلي حقا؟

Computers

وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي
“دماغ" أي حاسب آلي.

وكما هي حالك، يجب أن يكون الحاسب الآلي قادرا على التذكر، والتفكير وقول ما يدور بذهنه. لذلك يحتاج الحاسب الآلي إلى دماغ، ذاكرة، والقدرة على التواصل وتلقي الأوامر.

إن دماغ الحاسب الآلي هو معالجه، الذي يمنحه قوته التفكيرية. وكلما زادت سرعة المعالج، زادت سرعة تفكير الحاسب الآلي. وفي حياتنا المزدحمة، نطالب بحاسب آلي يمكنه تنفيذ الأشياء لنا بأسرع وقت ممكن. وكما أنك لن تكون مسرورا بهاتف يستغرق 10 دقائق للاتصال، فإنك لن تفضل صفحة إنترنت تستغرق عدة ساعات للتحميل.


يجري الحاسب الآلي عدة مليارات من الحسابات البسيطة بالثانية. بينما نحتاج أنا وأنت 32 عاما، لحساب رقم واحد بالثانية بشكل متواصل لعد مليار، يؤدي الحاسب الآلي ذلك بلمح البصر.

لقد فاقتنا أجهزة الحاسب الآلي بالتفكير سريعا، إلا أن المقارنة بين الناس والآلات تنطبق على ذلك فقط. وبينما يقوم الإنسان بالعد أبطأ، يحتوي الدماغ على 10 مليارات عصب الذي يعتبر معالجا فعالا جدا. ربما نكون بطيئي العد، لكننا جيدين في إجراء "إحصاءات" معقدة مثل تمييز وجه، اختراع قصة أو تشغيل أشياء يصعب على الحاسب الآلي إجراؤها.

يحتوي الحاسب الآلي على ذاكرة أيضا. بل يحتوي على عدد منها. وكما أن لدى البشر ذاكرة قصيرة الأمد تتيح لهم تذكر آخر مرة جلسنا فيها، وذاكرة طويلة الأمد، تمكننا من سرد اسمنا وعنواننا، يمتلك الحاسب الآلي هاتين الذاكرتين. وذاكرته "قصيرة الأمد" تسمى RAM أو ذاكرة الوصول العشوائي.

تستخدم RAM لتتبع ما تقوم به في لحظة كتابة رسالة معينة، وصفحة الإنترنت التي تشاهد أو تقدم لعبة الفيديو التي تمارس. يتم مسح الذاكرة عند إيقاف الحاسب الآلي، وهكذا إن أردت لرسالتك، أو صفحة الإنترنت أو حالة لعبتك أن يتم تذكرها، يجب حفظها في الذاكرة طويلة الأمد.

تستخدم معظم الحاسبات الآلية قرصا يسمى "القرص الصلب" للذاكرة طويلة الأمد. تتم مغنطة النقاط المجهرية على سطح القرص بأحد الاتجاهات بنموذج رمزي للمعلومات التي يتم حفظها. ويبقى هذا النموذج المغناطيسي عند إيقاف الحاسب الآلي ويمكن قراءته عند تشغيله مرة أخرى.

أول خلل في الحاسب الآلي
وهي عثة حقيقية اكتشفت داخل Mark II أو "الحاسبة المرحلة" في جامعة هارفارد عام 1947. واجه هذا الحاسب الآلي مشاكل وعثر على العثة بواسطة فريق ترأسه عالم مختص بالحاسب الآلي، وعالم رياضيات، وضابط بحري (عميد في الأسطول البحري)، هو غريس موري هوبر. بعد إزالة العثة، دخل مصطلح "إزالة العث" الاستخدام. تم حفظ العثة، وسجلت في كتاب تسجيل هوبر، وعرضت لبعض الوقت في المتحف البحري في دالغرن، فرجينيا.

الصورة مقدمة من المتحف البحري في دالغرن، فرجينيا

هنالك نوع آخر من الذاكرة طويلة الأمد يسمى ذاكرة القراءة فقط أو ROM اختصارا. تحتوي هذه الشرائح على معلومات أساسية تحتاجها الحاسبات الآلية من أجل التشغيل ولإجراء وظائف أساسية أخرى لن تتغير حتى إن أضفت أو غيرت البرامج، التطبيقات والوثائق.

هنالك العديد من الأجهزة التي تستطيع تذكرالمعلومات. وإضافة للشرائح المستخدمة لـ RAM و ROM، والقرص المغناطيسي المستخدم للتخزين طويل الأمد، يوجد أقراص CD و DVD، ذاكرة فلاش، أشرطة مغناطيسية على ظهر بطاقات الائتمان وغيرها. إن ما تشترك فيه جميعها هو أنها تخزين المعلومات على شكل "بت" أي رقم ثنائي.

البت هو شيء يحوي حالتين: مفتاح للتشغيل والإيقاف، أي نقطة لمادة مغناطيسية توجه باتجاه واحد، ومنطقة مجهرية لقرص بلاستيكي لا يحتوي على جزيء ناتئ منه. ومهما كان وسيط التخزين، يمكن استخدام هذا البت بحالتيه المحتملتين، والممثل بصفر و 1، لتشفير أي معلومات.

حالة البرامج

رغم أن أجهزة الحاسب الآلي المعقدة جدا قادرة على الاستدلال الكامل، ينفذ الحاسب الآلي ما يطلب منه. هنا يأتي دور البرامج. إن البرنامج هو تتابع لتعليمات. ويمكن أن يكون البرنامج بسيط بقدر مساعدتك على حساب علاوتك السنوية أو معقد بقدر تنبؤ أين يجب الحفر في الأرض بحثا عن النفط.

في بعض الأحيان، يمكن أن يؤدي أي خلل في الحاسب الآلي إلى نتيجة غير متوقعة. إن كتابة برنامج مثالي صعب للغاية بالنسبة لمهندس برامج. هذا هو سبب احتواء معظم البرامج على أخطاء وتشخيص الأخطاء هو حقيقة يومية للمبرمجين.

عادة ما يكون تشخيص الأخطاء مهمة مرهقة ومتعبة. إن العامل الأكبر في المقدرة على تشخيص مشكلة معينة هو مهارة المبرمج في التشخيص. رغم ذلك، تتباين صعوبة تشخيص أخطاء البرامج بشكل كبير بلغة البرمجة التي تستخدم أدوات مثل مشخصات الأخطاء.

إن مشخصات الأخطاء هي أدوات تمكن المبرمج من مراقبة تنفيذ البرنامج، إيقافه، إعادة تشغيله، تشغيله بالنمط البطيء، تغيير القيم في الذاكرة وفي بعض الحالات، الرجوع بالزمن.

أخيرا، يجب على الحاسب الآلي معرفة كيفية التواصل. ولذلك، أنت بحاجة لوصل قطعة خارجية. في العالم الرقمي الحالي، إلى جانب الأساسيات – لوحة المفاتيح، الفأرة والشاشة- يتم تجهيز الحاسب الآلي بمودم، كاميرا وطابعة.

ثم يتم ربط كل القطع الخارجية بسلك مع اللوحة الأم، التي تثبت في صندوق الحاسب الشخصي بقابس مرفق (إن ما يحدث صوت ضجيج ناعم هو مروحة التبريد داخل الصندوق).

إن العديد وربما معظم الحاسبات الآلية لا تحوي لوحات مفاتيح أو شاشات. وهي ملحقة بعدة أجهزة. وهكذا فإن السيارة تحمل حاسبا آليا يستشعر وظائف وظروف المحرك ويتحكم بمختلف الوظائف. إن أدوات الإدخال هي أجهزة استشعار وأدوات الإخراج هي المشغلات.

 

SEED
“التفكير" حاسب آلي
لماذا اخترع الحاسب الآلي

أول حاسب إلكتروني
 
 
 

…المزيد من مقالات مراقبة العلوم عن …
مراقبة الهواء والفضاء
مراقبة الأرض
اختراع عالمنا
أناس يتحركون

هل تبحث عن مزيد من المعلومات؟ ... اسأل الخبراء