تحقیق مقاله رایانه یا کامپیوتر

رایانه یا کامپیوتر

رایانه یا کامپیوتر دستگاهی است که برای پردازش اطلاعات تحت یک روال معین استفاده می‌شود.

مدتی در فارسی به کامپیوتر "مغز الکترونیکی" می‌گفتند. بعد از ورود این دستگاه به ایران در اوائل دهه ۱۳۴۰ نام کامپیوتر به‌کار رفت. واژه رایانه در دو دهه اخیر رایج شده و به‌تدریج جای کامپیوتر را می‌گیرد. واژه رایانه پارسی است و از فعل پارسی رایاندن به معنی سامان دادن و مرتب کردن آمده. معنی واژگانی رایانه می‌شود ابزار دسته‌بندی و ساماندهی.

در زبان انگلیسی طی سالیان متمادی واژه‌های هم ارزش بسیاری برای این واژه بکار می رفته، و کلمات دیگری نیز وجود داشته‌اند که از آنها به عنوان کامپیوتر یاد می‌شود اما معانی متفاوتی را در خود داشته اند.

ابر رایانه کلمبیا در ناسا

برای نمونه "کامپیوتر" قبلا عموما به فردی اطلاق می شد که محاسبات ریاضی را (با یا بدون ابزارهای کمکی مکانیکی) انجام می داد. بر اساس "واژه نامه ریشه یابی Barnhart Concise" واژه کامپیوتر در سال ۱۶۴۶ به زبان انگلیسی وارد گردید که به معنی "شخصی که محاسبه می‌کند" بوده است و سپس از سال ۱۸۹۷ به ماشینهای محاسبه مکانیکی گفته می شد. در هنگام جنگ جهانی دوم "کامپیوتر" به زنان نظامی انگلیسی و امریکایی که کارشان محاسبه مسیرهای شلیک توپهای بزرگ جنگی توسط ابزاز مشابهی بود، اشاره می کرد.

در اوایل دهه ۵۰ میلادی هنوز اصطلاح ماشین‌های محاسب (computing machines) برای معرفی این ماشین‌ها به‌کار می‌رفت; در نهایت پس از آن عبارت کوتاه‌تر کامپیوتر(computer) به‌جای آن به‌کار گرفته شد. در اصل، رایانش (computing) به عملیاتی که برای حل مسائل ریاضی انجام می‌گرفت اطلاق می‌شد، هر چند که رایانه‌های امروزی بسیاری از وظایفی را که بی ارتباط مستقیم با ریاضیات است انجام می‌دهند.

برابر این واژه در زبانهای دیگر حتما همان واژه زبان انگلیسی نیست. در زبان فرانسوی واژه "ordinateur"، که معادل "سازمان ده" یا "ماشین مرتب ساز" می باشد به‌کار می‌رود. در اسپانیایی "ordenador" با معنایی مشابه استفاده می‌شود، همچنین در دیگر کشورهای اسپانیایی زبان computadora بصورت انگلیسی مآبانه‌ای ادا می‌شود. در پرتغالی واژه computador به‌کار می‌رود که از واژه computar گرفته شده و به معنای "محاسبه کردن" می باشد. در ایتالیایی واژه "calcolatore" که معنای ماشین حساب بکار می‌رود که بیشتر روی ویژگی حسابگری منطقی آن تاکید دارد. در سوئدی رایانه "dator" خوانده می‌شود که از "data" (داده ها) برگرفته شده است. به فنلاندی "tietokone" خوانده می‌شود که به معنی "ماشین اطلاعات" می باشد. اما در زبان ایسلندی توصیف شاعرانه تری بکار می‌رود، "tölva" که واژه ایست مرکب و به معنای "زن پیشگوی شمارشگر" می باشد. در چینی رایانه "dian nao" یا "مغز برقی" خوانده می‌شود. در انگلیسی واژه‌ها و تعابیر گوناگونی استفاده می‌شود، بعنوان مثال دستگاه داده پرداز ("data processing machine").

فهرست  

۱ تاریخچه

۲ رایانه‌ها چگونه کار می‌کنند

۲.۱ حافظه

۲.۲ پردازش

۲.۳ ورودی/خروجی

۲.۴ دستورالعملها

۲.۵ معماری ها

۲.۶ برنامه ها

۲.۷ سیستم عامل

۳ کاربردهای رایانه

۴ گونه‌های رایانه

۴.۱ رایانه‌های توکار

۴.۲ رایانه‌های شخصی

  تاریخچه

لایبنیتز (leibniz) ریاضی‌دان آلمانی از نخستین کسانی است که در ساختن یک دستگاه خودکار محاسبه کوشش کرد. او که به پدر حسابدارش در تنظیم حساب‌ها کمک می‌کرد، از زمانی که برای انجام محاسبات صرف می‌کرد گله‌مند بود.

چارلز بابیج (Charles Babbage) یکی از اولین ماشینهای محاسبه مکانیکی را که به آن ماشین تحلیلی گفته می شد، طراحی نمود، اما بخاطر مشکلات فنی موجود در زمان حیاتش همچون ماشینی ساخته نشد(در سال 1993 در موزه علوم لندن مدلی که بر اساس طرح بابیج کار می کرد ساخته شد).

در گذشته دستگاههای مختلف مکانیکی ساده‌ای مثل خط‌کش محاسبه و چرتکه نیز کامپیوتر خوانده می شدند. در برخی موارد از آنها بعنوان رایانه‌های آنالوگ نام برده می‌شود. چراکه برخلاف رایانه‌های رقمی، اعداد را نه به‌صورت اعداد در پایه دو بلکه به‌صورت کمیتهای فیزیکی متناظر با آن اعداد نمایش می دهند. چیزی که امروزه از آن بعنوان "رایانه" یاد می‌شود در گذشته به عنوان "رایانه‌های رقمی (دیجیتال)" یاد می‌شد تا آنها را از انواع "رایانه‌های آنالوگ" جدا سازد(که هنوز در برخی موارد استفاده می‌شود مثلا نشانک پرداز آنالوگ (analog signal processing).

  رایانه‌ها چگونه کار می‌کنند

از زمان رایانه‌های اولیه که از سال 1941 تا کنون فناوری‌های دیجیتالی بصورت شگرفی رشد نموده است، اغلب رایانه‌ها از معماری فون نویمن که در اواخر دهه 1940 از سوی جان فون نویمن ابداع گردید سود می‌جویند.

معماری فون نوِیمن یک رایانه را به چهار بخش اصلی توصیف می‌کند: واحد محاسبه و منطق (Arithmetic and Logic Unit یا ALU)، واحد کنترل یا حافظه، و ابزارهای ورودی و خروجی ( که جمعا I/O نامیده می‌شود). این بخشها توسط اتصالات داخلی سیمی به نام گذرگاه (bus) با یکدیگر در پیوند هستند.

  حافظه

در این سامانه، حافظه یک توالی شماره گذاری شده از خانه‌ها است، هرکدام محتوی بخش کوچکی از داده‌ها می باشند. داده‌ها ممکن است دستورالعملهایی باشند که به رایانه می‌گویند چه کاری را انجام دهد باشد. خانه ممکن است حاوی اطلاعات مورد نیاز یک دستورالعمل باشد.

محتوای هر خانه حافظه ممکن است هر زمان تغییر یابد و بیشتر شبیه دفتر چرک‌نویس می ماند تا یک لوح سنگی.

اندازه هر خانه، وتعداد خانه ها، در رایانهٔ مختلف متفاوت است، همچنین فناوریهای بکاررفته برای اجرای حافظه نیز از رایانه‌ای به رایانه دیگر در تغییر است(از بازپخش کننده‌های الکترومکانیکی تا تیوپها و فنرهای پر شده از جیوه و یا ماتریس‌های ثابت مغناطیسی و در آخر ترانزیستورهای واقعی و مدار مجتمعها با میلیونها خازن روی یک تراشه تنها).

  پردازش

واحد محاسبه و منطق یا ALU دستگاهی است که عملیات پایه مانند چهار عمل اصلی حساب (جمع و تفریق و ضرب و تقسیم)، عملیات منطقی (و،یا،نقیض)، عملیات قیاسی (برای مثال مقایسه دو بایت برای شرط برابری) و دستورات انتصابی برای مقدار دادن به یک متغیر را انجام می‌دهد. این واحد جائیست که "کار واقعی" در آن صورت می پذیرد. البته CPU‌ها به دو دسته کلی RISC و CISC تقسیم بندی میشوند. نوع اول پردازش گرهای مبتنی بر اعمال ساده هستند و نوع دوم پردازشگرهای مبتنی بر اعمال پیچیده میباشند. پردازشگرهای مبتنی بر اعمال پیچیده در واحد محاسبه و منطق خود دارای اعمال و دستوراتی بسیار فراتر از چهار عمل اصلی یا منطقی می باشند. تنوع دستورات این دسته از پردازنده‌ها تا حدی است که توضیحات آن‌ها خود میتواند یک کتاب با قطر متوسط ایجاد کند. پردازنده‌های مبتنی بر اعمال ساده اعمال بسیار کمی را پوشش میدهند و در حقیقت برای برنامه نویسی برای این پردازنده‌ها بار نسبتا سنگینی بر دوش برنامه نویس است. این پردازنده‌ها تنها حاوی 4 عمل اصلی و اعمال منطقی ریاضی و مقایسه‌ای به علاوه چند دستور بی اهمیت دیگر میباشند.