تحقیق کامپیوتر های امروزی

مقدمه

هزاران سال پیش ، انسان با انگشتانش می شمرد .

او برای شمارش گاو و گوسفند و مرغ و خروس ، و نیز برای شمردن مردمی که در ده او زندگی می کردند ، از انگشتانش استفاده می کرد .

اما وقتی کسی می خواست چیزهایی را بشمارد که از ده تا بیشتر بود با شمارش با انگشتان کاری دشوار می شد . او ناگزیر بود راههای تازه ای برای شمردن پیدا کند . یکی از این راهها این بود که برای هر چیز شمرده شده ، علامتی  روی دیوار یا چوب بگذارد . برای علامت گذاشتن روی چوب از سنگی نوک تیز با چاقو استفاده می شد . برای علامت گذاشتن روی دیوار ، تکه چوبی سوخته بکار برده می شد . این روشهای قدیمی شمارش ، چندان کارساز نبود . باید راه بهتری برای شمردن پیدا می شد . انگاه انسان «میز شنی» را اختراع کرد .

«میز نشینی» عبارت بود از سه شیار موازات و گود ، که به طور عمومی بر شن رسم می شد .

هرگاه چیزی شمرده می شد . سنگریزه ای در یکی از شیارها  ، جای داده می شد . به مرور ، «میز نشینی» نیزکفایت  خود را برای شمردن همه مقادیر و چیزهای انسان از دست داد ، بنابراین او چرتکه را ساخت . چرتکه ، اندکی به «میز نشینی» شبیه است . با این تفاوت که در چرتکه به جای شیار در شن از چند میله که در قابی چوبی قرار گرفته اند ، استفاده شده است  ، و به جای آحاد شمارش میزشنی  ، یعنی سنگریزه ها ، در این شمردن به کمک تعدادی مهره که در میله هایی باریک قرار گرفته اند ، انجام می گیرد .

هر میله در چرتکه ، نشانگر ی واحد اندازه گیری است .

تعداد میله های چرتکه ، از تعداد شیارهای « میز شنی» بیشتر است . از این رو ، جمع و تفریق اعداد بزرگ روی چرتکه آسانتر است .

از چرتکه می توان برای ضرب و تقسیم اعداد نیز استفاده کرد . به این ترتیب بود که چرتکه در دنیای قدیم ، اهمیت بسیاری یافت ؛ و روز به روز مردم بیشتری آن را به کار گرفتند . به موازات آن ، انواع و اقسام چرتکه ساخته شد ؛ و هر بار شکل کاملتری به خود گرفت . مثلاً چرتکه ی ژاپنی ، مقدار مهره هایش با چرتکه هندی فرق داشت . چرتکه ژاپنی « سوزوبان» نامیده می شود .

« سوروبان» و انواع دیگرچرتکه ، هنور در بسیاری از نقاط دنیا مورد استفاده است . با این همه ، انسان به هنگام شمردن با چرتکه ، همچنان ناگزیر است از نیروی اندیشه و دستهایش استفاده کند .

انسان خواستار نظام شمارشی دقیقی بود که کار با آن از چرتکه هم آسانتر باشد . در سال 1642 میلادی ، «بلینر پاسکال» ، نوعی ماشین حساب دستی ساخت . نظام این دستگاه جدید بر پایه کاربرد چرخ و دنده ها و اعداد بود . برای استفاده از آن ، تنها کاری که باید می کرد ، این بود که دسته ای را بچرخاند ، تا عمل شمارش به طور خود کار انجام شود .

در حدود سی سال بعد از آن ، ماشینی ساخته شد که اعداد را ضرب می کرد . پس در حدود صدسال پیش ،  یک نوع ماشین جمع کردن ساخته شد ؛ که حاصل جمع را روی کاغذ می نگاشت و تحوی می داد .

دخل ماشین ، با دستگاه ثبت حساب و کتاب ، هم همان زمان ساخته شد .  این دخل با دست کار می کرد . بعدها ، دخلهای ماشینی پیچیده تر شدند ، و موتوری آنها را بکار می اندخت . امروزه ، میلیونها دخل ماشینی ، در تمام دنیا ، برای ثبت فروشهای روزانه کسبهای مختلف ، بکار می روند .

انواع گوناگون حسابگر های مکانیکی ، ماشینهای جمع ، دخلهای برقی ، ماشین های حساب ، و کیلومتر شمارهای اتومبیل از جمله ماشینهای خود کار حساب و کتابهای انسان امروزند . با وجود این ، هر چه زندگی جدید پیچیده تر می شد ، نیاز انسان به نوع دیگری از دستگاه محاسبه گر نیز افزایش می یافت . او ماشینی لازم داشت که محاسبات بسیار دشوار را بسادگی انجام دهد . او ماشینی لازم داشت که این محاسبات را خیلی سریع انجام دهد .

او همچنین ماشینی لازم داشت که اطلاعات را ضبط کند ، و به خاطر بسپارد . انسان نیازمند ماشینهایی بود که « حافظه» داشته باشند .

در حدود صد سال پیش ، نوع جدیدی ماشین حساب ساخته شد . این ماشین تازه ، پیشاهنگ کامپیوتر یا نفر الکترونیکی امروزی بود . آن را برای ثبت سرشماری سال 1890 ایالات متحد امریکا بکار بردند .  «دستگاه کارت پانچ شده» سریعتر از افرادی که با ماشین جمع و تفریق کار می کنند ، عمل می کرد .

کار و صنعت ، بهره برداری از ماشین کارت پانچ شده را آغاز کردند . بزودی ، ماشینهای کارت پانچ شده پیچیده تری توسعه پیدا کردند . این ماشینها با موتورهای برقی بکار می افتادند . آنها دارای چرخ ، دنده و کلیدهای برقی بودند . همچنین قسمتهای متحرک بسیاری داشتند . اگر چه این ماشینهای الکترومکانیکی در انجام محاسبات سریع بودند ؛ اما سرعتشان آن طور که باید و شاید کافی نبود .

دانشمندان راه حلهای سریعی برای مسائل دشوار و پیچیده ی ریاضی خود می خواستند. بنابراین ، انسان امروزی ، جستجوی راهی را آغاز کرد که بتواند ماشینهای محاسبه سریعتری بسازد .  در اوایل سال 1940 کامپیوتر الکترونیکی ساخته شد . ساخت و عرضه ی این دستگاه جدید ،آغاز رشته ی تازه ای از علم بود .

این رشته ی تازه از علم « محاسبه ی الکترونیکی اطلاعات » یا « E . D . P » نامیده می شود . « محاسبه الکترونیکی اطلاعات » روش بکارگیری دستگاههای الکترونیکی است ؛ به نحوی که اطلاعات تجزیه و تحلیل شده مورد استفاده قرار گیرد . اولین کامپیوتر الکترونیکی بسیار بزرگ بود ؛ و بیش از سی تن وزن داشت . این دستگاه ، نه چرخ دنده های پیچیده داشت  و  نه تقویت کننده های الکترونیکی . قسمتهای متحرک آن الکترونهایی بودند که بسرعت حرکت می کردند . بزودی کامپیوترهای الکترونیکی بهتر و سریعتری ساخته شد .

در اواخر دهه 1950 ، کامپیوتر هایی ساخته شد که دارای ترانزیستور و مدارهای مجزا از هم بودند . ترانزیستورها و مدارهای مجزا ، قسمتهای ریز الکترونیکی هستند . ترانزیستورها و مدارهای مجزا ، این توانایی را به کامپیوتر می دارند تا سریعتر از پیش کار کند . بعضی از کامپیوتر های مدرن می توانند محاسباتی را در یک  بیلیونیم ثانیه انجام دهند . یک بیلیونیم ثانیه را یک « نانو سکنه » می گویند . تعداد نانو سکنه ها در یک ثانیه ، مساوی است  با تعداد ثانیه ها در سی سال . یک کامپیوتر مدرن می تواند در عرض یک ساعت آنقدر محاسبه ریاضی انجام دهد که هزاران دانشمند قادر به انجام آن در تمام طول عمرشان نیستند .

کلمه «  input » یا « وارده » کلمه ای است که برای اطلاعاتی که وارد کامپیوتر می شود ، بکار می برند . صدها نوع اطلاعات را می توان وارد کامپیوتر کرد . جمعیت یک شهر یا تعداد ماشینهای موجود در آن شهر ، مثالهایی از این نوع اطلاعات هستند . اطلاعات دیگر عبارتند از : معادلات ریاضی ، سیستمهای حقوق ، و یا ارقام فروش یک شرکت .

انواع مختلف سیستمهای وارده « Input » وجود دارد . یکی از اینها ، سیستم وارده ی صفحه ی کلیدها «  Keyboard» است .

مسئوول صفحه ی کلید ها ، اطلاعات را روی یکی از این صفحه ها ، که مانند صفحه ی ماشین تحریر است تایپ می کند . گاهی اوقات ، صفحه ی کلیدها مستقیماً به کامپیوتر وصل است . گاهی نیز صفحه ی کلید ها باکامپیوتر خیلی فاصله دارد ؛ و اطلاعات به وسیله ی سیمهای تلفنی به کامپیوتر فرستاده می شود .

کامپیوتر ، اطلاعاتی را که دریافت کرده ، به یک رمز (  code) کامپیوتری مخصوص تبدیل می کند . کامپیوتر های مختلف ممکن است از رموز مختلفی استفاده کنند .  کامپیوترها ممکن است اطلاعات را به وسیله ی یک  سیستم فشار دکمه ( Butlon push) دریافت کنند . یاممکن‌است‌اطلاعات‌رابوسیله ی کارتهای سوراخ‌شده (punchedcards) دریافت کنند . گاه ، اطلاعات روی یک نوار کاغذی پانچ شده ( punched paper Tapes) ثبت می شود . گاه نیز اطلاعات روی یک نوار مغناطیسی مخصوص (MagneticTapes) ثبت می شود .این نوار مغناطیسی ، مانند نواری است که در دستگاههای ضبط صوت از آنها استفاده می شود .

کامپیوترهایی که در بانکداری بکار برده می شوند ، اطلاعات را توسط علائم مخصوص مغناطیسی ، بر روی چکها دریافت می کنند .  کامپیوتر های دیگر می توانند اطلاعات را مستقیماً از نسخه ی تایپ شده یا دست نویس دریافت دارند . کارتهای پانچ شده و نوارهای مغناطیسی ، معمولاً برای استفاده در آینده ، بایگانی می شوند . به هر حال اطلاعات بسیاری در داخل کامپیوتر گذارده می شود و در آنجا می ماند . این اطلاعات در « حافظه » ( Memory) دستگاه ، یا قسمت « ذخیره ی» (  Storage) آن نهاده می شود .

اطلاعات همچنین ممکن است روی یک صفحه باریک مغناطیسی ضبط شود که این صفحه به کامپیوتر وصل می گردد . این اطلاعات می توانند بارها و بارها مورد استفاده قرار گیرند . همچنین می توان در آنها تجدید نظر کرد یا تعویضشان نمود .  اما به کامپیوتر باید دستوراتی داده شود که با اطلاعات ذخیره شده چکار کند . دستورات داده شده به کامپیوتر را ، «برنامه» (program) می نامند. برنامه به همان شکل اطلاعات وارد کامپیوتر می شود . برنامه نیز ممکن است در کامپیوتر ذخیره شود . کامپیوتر ممکن است در پی دریافت دستوری تازه ، آن  برنامه را به طور خود کار به یاد آورد . برنامه توسط شخصی به نام برنامه ریز ( Programmer) تهیه می شود .  برنامه ی او به کامپیوتر گوشزد می کند که چه مراحل را باید طی کند . برای مثال به کامپیوتر می گوید که اطلاعات ذخیره شده را در کجا می توان یافت . یا به کامپیوتر می گوید که با آن اطلاعات چکار کند . یا جواب را به چه شکل بدهد . و نیز به کامپیوتر می گوید هر وقت در یک مسأله با چند امکان پاسخ گویی مواجه شد ؛ چه باید بکند . پاسخی که کامپیوتر بیرون می دهد ، « بازده» (  output)  نامیده می شود . گاه پاسخ روی یک تکه کاغذ بیرون داده می شود  . گاه روی یک صفحه تلویزیون (  Viewing Screen) نشان داده می شود . گاه نیز با یک سیستم صوتی جواب داده می شود ؛ که از قبل با صدای انسان ضبط شده است . بازده را همچنین می توان روی کارتهای پانچ شده ، نوار کاغذی ، و یا نوار مغناطیسی بیرون داد. این نوع بازده اطلاعات را می توان دوباره به عنوان وارده داخل کامپیوتر کرد ؛ تا مسائل دیگر یا پیچیده تر را حل کند .

از کامپیوتر ها برای هزاران کار ، در زمینه های مختلف حرفه ای ، علمی ، آموزشی و ارگانهای دولتی استفاده می شود . متخصص سیستمها یا تحلیلگر روشها (  System Analyst) کسی است که مسائل سازمانی را که می خواهد از کامپیوتر استفاده کند ، بررسی می نماید . کامپیوتر ها به مدیران کمک می کنند تا در برنامه ریزیهای آینده تصمیم گیری نمایند . از کامپیوتر ها برای ننظیم و راه اندازی ماشینهای تولیدی استفاده می شود . کامپیوترها برای تهیه ی وسایل مورد نیاز نیز بکار می روند .

چنین کامپیوتر هایی ، موارد بکارگیری ماده ی مشخصی را ثبت خواهند کرد . هر وقت آن ماده یا جنس کم شود ، کامپیوتر سفارش جدیدی برای تهیه کننده ی آن می فرستد . کامپیوتر همچنین اطلاعات مربوط به این خرید را ثبت می کند ؛ مخارج را در لیست قسمت حسابداری وارد می نماید ؛ و ترتیب پرداخت تهیه کننده را می دهد .

حرفه های مختلف و متعددی از کامپیوتر سود جسته اند . برای مثال ، ماهانه میلیونها صورتحساب بیمه ، توسط کامپیوتر ها محاسبه ، نوشته ، ایسال و ضبط می شود .

کامپیوتر ها در بانکها ، علم پزشکی ، ایستگاههای پلیس ، و برنامه های فضایی بکار برده می شوند . کامپیوتر ها همچنین در حمل و نقل هوایی و نگاهداری جا نیز بکار برده می شوند . در بسیاری از کشورهای دنیا ، خرید بلیط هواپیما و قطار و نگاهداری جا ، توسط کامپیوتر انجام می گیرد .

بعضی مردم از کامپیوتر ها می ترسند . ترسشان به این خاطر است که فکر می کنند روزی کامپیوترها به انسان فرمان خواهند داد که چه بکنند . ولی انسان توان اندیشیدن دارد . آیا کامپیوترها می توانند بیندیشند ؟ پاسخ این سئوال منفی است .