اشنایی با رایانه

به نام خدا
پيشگفتار
پيشرفتهاي كامپيوتر تقريبا تمامي علوم و فنون را تحت الشعاع قرار داده و دگرگونيهاي اساسي در برخي از حرفه ها پديد آورده است . از طرفي در زمان ما مفهوم اطلاعات با كامپيوتر پيوند خورده است زيرا گردآوري انبارش . پردازش و مبادله اطلاعات ميان مراكز مختلف به كمك كامپيوتر صورت مي گيرد . كامپيوتر وسيله اي است كه اگر به درستي از آن استفاده شود موجب صرفه جويي در هزينه و افزايش سرعت . و سهولت كار مي شود . كامپيوتر امروزه چنان در ابعاد مختلف زندگي ما رسوخ كرده است كه در واقع بايد آن عضوي از جامعه به حساب آوريم .

به همين منظور بر آن شديم تا با ارائه اين مجموعه . راه را براي فراگيري هر چه آسن تر ميتديان كامپيوتر تا حد اپراتوري كامپيوتر طبق آخرين استاندارد اپراتوري سازمان آموزش فني و حرفه اي هموار سازيم . لازم بذكر است مجموعه فوق گردآوري شده از مراجع مختلف كامپيوتر مي باشد .
با اميد به اينكه متن حاضر مورد توجه خوانندگان و كاربران كامپيوتر قرار گيرد و نقش هر چند ناچيز در پيشبرد دانش كامپيوتر در كشورمان داشته باشد. والسلام

مقدمه
آشنايي با مباني كامپيوتر
(۱-۱) تاريخچه كامپيوتر هاي شخصي
چرتكه و كامپيوتر شخصي دو دستگاه مختلف براي پردازش داده ها مي باشد كه تاريخ پيدايش آنها هزاران سال با يكديگر فاصله دارد و مي توان گفت كه چرتكه نسل اوليه كامپيوتر بوده است.

(۲-۱) نسلهاي كامپيوتر :
ايده اولين نمونه يك كامپيوتر الكترونيكي توسط يك پروفسور فيزيك و رياضي بنام DR.John Vincent Atanasoff در كالج LOWA در زمستان سال ۱۹۳۷ و ۱۹۳۸ ميلادي مطرح شد . از آنجا كه او هيچ دستگاه محاسبه اي را مناسب نيازهاي خود نمي يافت لذا تصميم گرفت كه خود يكي بسازد . او با همكاري دستيار خـود شروع به ساخت اولين كامپيوتر الكترونيكي كردند و آنـرا Atanasoff Compute و يا ABC ناميدند. اين كامپيوتر از لامپهاي خلاء براي حافظه و محاسبات رياضي و منطقي استفاده ميكرد . از آنجا كه ABC يك كامپيوتر تك منظوره جهت حل معادلات چند مجهوله بود . ما كلي تصميم به ساخت يك كامپيوتر همه منظوره گرفت . ENIAC اولين كامپيوتر همه منظوره الكترونيكي محسوب مي شود . اين كامپيوتر بسيار عظيم الچثه بود و در آن از ۱۸۰۰۰ لامپ خلاء استفاده شده بود ۳۰ تن وزن داشت و مساحتي را كه اشتغال مي كرد ۱۵*۹ متر مربع و انرژي مصرفي آن ۱۵۰ كيلو وات بود كه گرماي زيادي را توليد ميكرد و يكي از مسائل . تهويه محل نصب آن كامپيوتر بود .

ENIAC قادر بود ۳۰۰ عمل ضرب را در يك ثانيه انجام دهد كه نسبت به ديگر دستگاههاي ان زمان۳۰۰ بار سريعتر عمل مي كرد در ENIAC دستورات در داخل آن ذخيره نمي شدند و مي بايست از بيرون توسط يك سري كليد و سيم دستورات به آن داده شود . كامپيوترهايي كه تا سال ۱۹۵۹ ميلادي توليد شده اند كامپيوترهاي نسل اول ناميده مي شوند . استفاده از واژه نسل جهت تقسيم بندي مراحل تكامل كامپيوترها صورت مي گيرد . هر چند سال پيشرفتهاي عمده تكنولوژي باعث پيدايش تغييرات اساسي و بنيادي در ساختمان و مشخصات كامپيوترها ميگردد كه سبب بوجود آمدن نسلهاي جديد كامپيوتر مي شود . هرچند كامپيوترهاي نسل اول اصولا جهت كاربردهاي علمي طراحي شده بودند ولي از آنها در بعضي از كارهاي متداول مربوط به پردازش داده ها از قبيل پرداخت حقوق استفاده مي كردند . به هر صورت كامپيوترهايي كه در انها از لامپهاي خلاء استفاده شد را نسل اول كامپيوتر گويند . كامپيوترهاي نسل دوم كه از سال ۱۹۵۹ ميلادي پديدار شدند نسبت به نسل اول كوچكتر . سريعتر و قدرت محاسباتي بيشتري را داشتند . در اين نسل ترانزيستورها جانشين لامپهاي خلاء شدند . ترانزيستورها در آزمايشگاه BELL در سال ۱۹۴۷ ميلادي ساخته شد كه نسبت به لامپ خلاء به مراتب حجم كمتر و دوام بيشتري دارد و البته در نسل دوم پيشرفت منحصر به بكارگيري ترانزيستور نيست و در مفاهيم كامپيوتري پيشرفتهائي صورت گرفته است .

سيستم كامپيوترهاي نسل دوم تخصصي بودند و براي كاربردهاي علمي و تجاري طراحي شده بودند و نمي توانستند در هر دو محيط خوب عمل كنند . در اصطلاح به اين كامپيوترتك منظوره گوينداين وضعيت در سال ۱۹۶۴با اعلام IBM مبني بر عرضه ي كامپيوتر نسل سوم تغيير كرده اين كامپيوتر IBM/360 بود كه مي توانست در هر دو محيط علمي و تجاري به طور موثري بكار گرفته شود .

در اين نسل از مدارات مجتمع استفاده شد . با كمك اين تكنولوژي جديد تعداد زيادي تراتزيستور و ديگر عناصر و ديگر عناصر در يك مدار كه مي توانست بر روي يك تراشه از جنس سيليسكون قرار گيرد . مجتمع شدند . بكارگيري مدارات مجتمع باعث سرعت بيشتر و كاهش حجم دستگاهها شد . اكنون ما در نسل چهارم كامپيوتر بسر ميبريم ولي درباره مشخصه اين نسل و تاريخ شروع آن توافق قطعي در بين همگان وجود ندارد اما مي توان آغاز اين نسل را از سال ۱۹۷۰ ميلادي در نظر گرفت و از مهمترين ويژگيهاي اين نسل به كارگيري مدارات مجتمع در مقياس بزرگ و ريز پردازنده ها نام برد كه بعدا درباره آنها صحبت خواهد شد .
متخصصين دنياي كامپيوتر در تلاش براي رسيدن به كامپيوترهاي نسل پنجم ميباشند كه اين كامپيوترها مي توانند بياموزند استباط كنند و تصميم بگيرند و به عبارت ديگر رفتاري داشته باشند كه معمولا در حوزه منطق و استدلال خاص انسان قرار دارد و يا به عبارت ساده تر هوشمند باشند .

(۳-۱) تقسيم بندي كامپيوتر بر حسب نحوه كار و عمليات داخلي :
كامپيوترها را بر حسب نحوه كار و عمليات داخلي به دو نوع رقمي و آنالوگ تقسيم ميكنند . يك كامپيوتر رقمي يا ديجيتال با ارقام سر و كار دارد . اين ارقام نشاندهنده اعداد حروف و يا علائم مخصوص مي باشند . كليه اطلاعات در يك كامپيوتر با استفاده از دو علامت ۰ و ۱ نمايش داده مي شوند به طور مثال حرف A به صورت يك رشته از اين علائم به صورت ۰۱۰۰۰۰۰۱ نمايش داده مي شود به طور مثال توسط يك مدار الكترونيكي كه مي تواند خاموش يا روشن باشد . اما يك كامپيوتر آنالوگ مقادير فيزيكي از قبيل دما و فشار را كه به طور پيوسته تغيير مي كند اندازه گيري مي كند و نشان مي دهد .

(۴-۱) تقسيم بندي كامپيوترها بر حسب قدرت پردازش و وسعت امكانات :
كامپيوترهاي مدرن امروزي از نظر فيزيكي با يكديگر متفاونند . بعضي فضائي به اندازه يك اتاق را اشغال مي كنند و بعضي به اندازه ناخن انگشت كوچك دست شما هستند به طور كلي سيستمهاي بزرگتر داراي سرعت پردازش بالاتر .ظرفيت ذخيره بيشتر و گرانتر مي باشند و توانائي كار با تعداد بيشتري از دستگاههاي ورودي و خروجي قدرتمند را دارند. به طور مثال سيستمهاي بزرگ مي توانند به طور همزمان به استفاده كنندگان متعددي . سرويس دهند .

ريز كامپيوترها Micro Computer : كوچكترين سيستمها از نظر اندازه . ريز كامپيوترها مي باشند . عرضه اين نوع سيستمها از اوايل دهه ۱۹۷۰ ميلادي آغاز شد زماني كه تكنولوژي مدارهاي مجتمع پيشرفت كرده و مي توانستند قسمتهاي مربوط به واحد پردازشگر مركزي را بر روي يك تراشه سيليكن قرار دهند و ريزپردازنده ها را بوجودآورند . يك ريز كامپيوتر مي تواند يك دستگاه تك منظوره براي انجام يك كار خاص مانند كنترل سيستم ترمز اتومبيل باشد و يا به شكل يك كامپيوتر شخصي كه ما از آن به روشهاي متعددي استفاده مي كنيم باشد. ريز كامپيوترها مي توانند دستوراتي را كه در كامپيوترهاي بزرگتر استفاده مي شوند . اجرا كنند ولي با سرعتي به مراتب كمتر و در مقابل با هزينه اي كمتر .

ميني كامپيوترها Mini Computer : سيستمهاي همه منظوره كوچكي هستند كه بر خلاف اكثر ريزكامپيوترها مي تواند به چندين استفاده كننده سرويس دهند . اين سيستمها را در اصطلاح چند استفاده كننده يا MuItiuser گويند . اين سيستمها از اواخر دهه ۱۹۶۰ ميلادي و اوايل ۱۹۷۰ ميلادي عرضه شدند . ميني كامپيوترها معمولا قدرتمند تر و گرانتر از ريزكامپيوترها مي باشد . البته كارآئي بعضي از ريز كامپيوترهاي جديد كاملا توانائيهاي بعضي از ميني كامپيوترهاي قدرتمند تر را مي پوشاند . اين سيستها از نظر اندازه فيزيكي از مدلهاي روميزي تا مدلهائي كه به اندازه كابيت فايلها هستند وجود دارند .
كامپيوترهاي مركزي MainFram در رده بالابر كامپيوترهاي مركزي قرار دارند اين سيستمها نسبت به يك ميني كامپسوتر معمول داراي سرعب پردازش بالاتر و فضاي ذخيره بيشتر مي باشند مدلهاي كامپيوترهماي مركزي از كوجك تا بسيار بزرگ وجود دارند كه در كارائي سيستم هاي كوچك و ميني كامپيوترهاي بزرگ ( كه آنرا ابر ميني كامپيوتر مينامند ) وجه اشتراك وجود دارد

ابر كامپيوترها Super Computer : در آخرين رده ابر كامپيوتر ها قرار دارند اين سيستمها براي پردازش كارها ي علمي پيچيده طراحي شدهاند كه بزرگترين سريعترين و گرانترين گامپيوترهي موجود در دنيا نيباشند در انتها بايد خاطر نشان كرد كه امروزه اين دسته بندي كامپيوترها به ريز كامپيوترها ميني كامپيوترها كامپيوتر هاي مركزي و ابر كامپيوتر ها اختياري به نظر مي رسد به طوز مثال با عرضه ي بسيار قوي ( ابر ريز كامپيوتر ها ) ديده شد كه اين سيستمها قدرت پردازش و همچنين قيمت بيشتري را نسبت به بعضي ميني كامپيوترهاي كوچك دارا هستند و واقعيت اين است كه اندازه قيمت و كارائي ماشينها در دره هاي مختلف به يكديگر نزديك مي شوند و يكديگر را مي پوشاند .

(۵-۱)محدوديتهاي كامپيوتر :
كامپيوتر يكي از قويترين ابزار ها است كه تا كنون بشر به آن دست يافته است اما ما خود ظاهرا شاهد بعضي از اشتباهات فاحش كامپيوترها بوده ايم به طور مثال آب بهاي يك واحد مسكوني در يك ماه چند ده برابر ماه قبل محاسبه شده است اين قبيل مسائل از آنجا نـاشي مي شود كـه افـراد بعضي از محدويتها ي اصلـي كامپيوتر را در نـظر نمي گيرند هيچ كامپيوتر ي بدون يك برنامه معتبر و منطق درست نمي تواند بنحو مناسب كار كند .

كامپيوتر آنچه را كه براي آن برنامه ريزي شده انجام مي دهد و نه هيچ چيز ديگر البته اين بدان معني نيست كه سيستم بايد بدون هوش باشد يك برنامه با هوش مي تواند جهت هدايت كامپيوتر براي ذخيره نتايج نتايج تصميمات قبلي نوشته مي شود سپس با استفاده از قابليت انشعاب در برنامه كامپيوتر قادر است رفتار خود را بر حسب موفقيت يا شكست درتصميمات قبلي اصلاح كند اما يك برنامه كه ممكن است ماهها بدون هيچگونه نقضي اجرا ميشده است نا گهان نتايج بي معني و اشتباهي را توليد كند كه علت مي تواند اين باشد كه سيستم با شرايط خاصي روبرو شده كه برنامه نويس براي آن قبلا راهي پيش بيني نكرده است و يا برنامه نويس راهي را ارائه داده كه شامل خطائي بوده كه قبلا كشف نشده است البته اگر يك برنامه معتبر باشد ولي داده هاي آن غلط باشد باز هم نتايج اشتباه خواهند بود.

(۶-۱) دلايل استفاده از كامپيوتر :
كامپيوتر ماشيني است كه امور عملياتي وا گذار شده را با سرعت و دقت فراوان انجام مي دهد و براي درك بيشتر در استفاده كامپيوتر لازم است مقايسه اي بين انسان و كامپيوتر در جهات مختلف داشته باشيم.
سيستم انساني سيستم كامپيوتري
حواس پنج گانه واحد ورودي
حافظه انسان و وسائلي از قبيل كاغذ و نوار واحد حافظه ( اصلي و كمكي )
مغز واحد پردازش

سيستم گويش و نگارش واحد خروجي
بزرگترين حسن سيستم امساني قدرت تفكر است . لذا انسان جهت حل يك مسئله :
۱- به حداقل دستورالعملهانياز دارد
۲- قابليت انعطاف دارد و مي تواند استثناعات را تشخيص دهد و اشتباهات منطقي را پيدا كند
۳- ارتباط به سادگي صورت مي گيرد
اما كامپيوتر در حل يك مسئله :
۱- به دستور العملهاي مشروح و دقيق نياز دار د

۲- انعطاف پذيري نداردو بايد تمام جوانب حل يك مشئله براي آن در نظر گرفته شود
۳- از آنجا كه نحوه نماسش اطلاعات در ماشين و انسان يكي نيست ارتباط بين انسان و كامپيوتر مستلزم يك سري تغييرات ميباشد
۴- نهايتا كامپيوتر به دليل دارابودن سرعت زياد دقت در محاسبه داشتن قدرت حافظه بالا توانايي انجام كارهاي تكراري براي مدت طولاني و فضاي كم جهت بايگاني اطلاعات يكي از پركاربردترين وسايل در جوامع انساني مي باشند .

(۷-۱) كاربردهاي كامپيوتر : درمبحث قبل با اهميت و نقش كامپيوتر در زندگي بشر آشنا شديم كاربردهاي كامپيوتر در يك يا چند بخش خلاصه نمي شود بلكه امروز ه كامپيوتر در كليه مسائل علمي. مهندسي .آموزشي . تجاري . … تاثير بسزايي دارد .
امروزه بدون حضور كامپيوتر خيلي از پروژه ها قابل پياده سازي نبوده و يا در صورت قابليت اجرا بسيار مشكل مي باشد .
آنچه مسلم است بررسي تمام جنبه هاي مختلف كاربرد كامپيوتر در اين مقوله نمي گنجد .بلكه در اين بخش تنها به مواردي از كاربرهاي كامپيوتر اشاره مي گردد .

(۱-۷-۱) كاربرد كامپيوتر در صنعت :
طراحي به كمك كامپيوتر ((CAD وساخت به كمك كامپيوتر ( ( CAMدرصنعت بسيار كاربرد دارد در صنعت طرح اوليه توسط كامپيوتر آماده و تصوير نهايي به صورت دو بعدي و سه بعدي در صفحه نمايش مشاهده و نهايتا عملكرد وا قعي نيز توسط كامپيوتر شبيه سازي مي شود استفاده ار كامپيوتر در ماشين هاي تراش ( ماشينها ي CNC )باعث سرعت دادن به توليدات صنعتي و همچنين بالا بردن كيفيت آنها گرديده است