ما هو الكمبيوتر؟

موقف من الحياة اليومية#

إنت ماسك الموبايل وعايز تصوّر منظر حلو قدامك. بتفتح الكاميرا وتدوس على زرار التصوير، وفي أقل من ثانية الصورة بتظهر قدامك على الشاشة، وإضاءتها مظبوطة، ومتسجلة في معرض الصور.

اللي حصل في الثانية دي أكبر من «صورة واتاخدت». الموبايل استقبل الضوء من الكاميرا، واشتغل عليه وظبط الألوان والإضاءة، وعرض النتيجة على الشاشة، وحفظها علشان ترجعلها بعدين.

الأربع خطوات دول هما بالظبط اللي بيعمله أي كمبيوتر، سواء كان موبايل في إيدك، أو لابتوب على مكتبك، أو جهاز صغير جوه عربية. وده اللي هنفهمه في المقال ده.

خلاصة سريعة#

• الكمبيوتر جهاز بيستقبل بيانات، ويعالجها حسب تعليمات مكتوبة (برنامج)، ويطلّع نتيجة، ويخزّن اللي محتاجه.
• شكله بيختلف من جهاز للتاني (مكتبي، لابتوب، موبايل، سيرفر…)، لكن الفكرة واحدة في كلهم.
• أغلب الكمبيوترات اللي حوالينا مش باينة: مدفونة جوه أجهزة تانية زي العربيات وإشارات المرور.

ببساطة#

فكّر في الكمبيوتر كأنه مطبخ:

• المكونات اللي بتدخل المطبخ هي المدخلات.
• الطبخ نفسه هو المعالجة.
• الطبق اللي بيطلع على السفرة هو المخرجات.
• التلاجة اللي بتحفظ فيها الأكل لبعدين هي التخزين.
• والوصفة اللي بتقول تعمل إيه خطوة بخطوة هي البرنامج.

من غير وصفة، المطبخ ما يعرفش يعمل أي طبق. وكذلك الكمبيوتر: من غير برنامج، ما يعرفش يعمل أي حاجة.

بالتفصيل#

يعني إيه «كمبيوتر» بالظبط؟#

خلينا نبدأ بتعريف دقيق. المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتقنية (NIST)، وهو جهة رسمية بتكتب تعريفات مرجعية للمصطلحات التقنية، بيعرّف الكمبيوتر تقريبًا كده:

جهاز يستقبل بيانات رقمية، ويعالجها وفق برنامج، أي سلسلة تعليمات تحدد طريقة معالجتها.

التعريف ده فيه 3 حاجات مهمة:

1. جهاز بيستقبل بيانات: يعني لازم حاجة تدخله من بره.
2. بيعالجها: بيشتغل عليها ويغيّرها.
3. حسب برنامج: مش من دماغه، لكن حسب تعليمات حد كتبها قبل كده.

ولاحظ إن التعريف ما قالش «شاشة» ولا «كيبورد» ولا «شكل معين». أي جهاز بيعمل الحاجات دي يعتبر كمبيوتر، حتى لو ما شكلوش زي اللي في دماغك.

الوظايف الأربعة لأي كمبيوتر#

1. المدخلات (InputInput · المدخلاتالبيانات التي يستقبلها الحاسوب من الخارج ليعالجها، مثل ما يُكتب بلوحة المفاتيح أو ما تلتقطه الكاميرا.عرض في القاموس) دي البيانات اللي بتدخل الكمبيوتر من بره. زي اللي بتكتبه بالكيبورد، أو اللي بتدوس عليه بالماوس أو بصباعك على الشاشة، أو الصوت اللي بيوصل للمايك، أو الصورة اللي بتلقطها الكاميرا.

2. المعالجة (ProcessingProcessing · المعالجةالعمليات التي ينفذها الحاسوب على البيانات وفق تعليمات البرنامج، ليحولها من مدخلات إلى نتائج.عرض في القاموس) هنا الكمبيوتر بيشتغل على البيانات: يحسب، أو يقارن، أو يرتّب، أو يعدّل. زي لما الموبايل يظبط إضاءة الصورة، أو لما الآلة الحاسبة تجمع رقمين.

3. المخرجات (OutputOutput · المخرجاتالنتائج التي يقدمها الحاسوب بعد المعالجة، مثل ما يظهر على الشاشة أو يصدر من السماعة أو يُطبع على الورق.عرض في القاموس) دي النتيجة اللي الكمبيوتر بيطلّعها بعد المعالجة. زي الصورة اللي بتظهر على الشاشة، أو الصوت اللي بيطلع من السماعة، أو الورقة اللي بتخرج من الطابعة.

4. التخزين (StorageStorage · التخزينالاحتفاظ بالبيانات بطريقة تسمح باسترجاعها لاحقًا، وتُطلق الكلمة أيضًا على المكونات التي تُحفظ فيها البيانات.عرض في القاموس) ده حفظ البيانات علشان ترجعلها بعدين. زي الصور اللي في المعرض، أو الملفات اللي على اللابتوب. من غير تخزين، كل حاجة هتختفي أول ما تقفل الجهاز.

من غير برنامج، الكمبيوتر ما يعرفش يعمل حاجة#

البرنامج (ProgramProgram · البرنامجسلسلة من التعليمات تحدد للحاسوب كيف يعالج البيانات خطوة بخطوة.عرض في القاموس) هو مجموعة تعليمات بتقول للكمبيوتر يعمل إيه خطوة بخطوة، زي الوصفة بالظبط.

الكمبيوتر سريع جدًا في تنفيذ التعليمات، لكنه ما بيفكرش لوحده. لو التعليمات غلط، هينفذها برضه وهتطلع النتيجة غلط. علشان كده بنقول إن الكمبيوتر «بينفذ» مش «بيفهم».

تاريخ مختصر للحوسبة#

الفكرة دي أقدم بكتير من الموبايل واللابتوب. دي أهم المحطات باختصار:

• سنة 1834: العالِم الإنجليزي Charles Babbage تخيّل آلة اسمها المحرك التحليلي (Analytical Engine). كان جواها جزء يحفظ الأرقام وجزء تاني يحسب، يعني نفس فكرة التخزين والمعالجة اللي في أجهزتنا النهارده. الآلة دي ما اتبنتش كاملة في حياته.
• سنة 1843: Ada Lovelace نشرت ملاحظات عن آلة Babbage، فيها وصف لخطوات متتالية تحل بيها الآلة مسألة رياضية. كتير من المصادر بتوصفها بإنها «أول مبرمجة»، لكن المؤرخين مختلفين على حجم مساهمتها بالظبط.
• سنة 1946: جامعة Pennsylvania الأمريكية أعلنت عن ENIAC، ودي من أوائل الكمبيوترات الإلكترونية اللي ممكن تتبرمج علشان تحل مسائل مختلفة. كانت ضخمة جدًا، بتملا أوضة كاملة.
• سنة 1947: اتعمل أول ترانزستور في معامل Bell Labs. ده مفتاح إلكتروني صغير هيبقى بعد كده الأساس اللي بيخلي الأجهزة أصغر وأسرع.
• سنة 1971: شركة Intel أطلقت المعالج 4004، وبتوصفه بإنه أول معالج دقيق (Microprocessor) عام الغرض. ودي خطوة مهمة: المعالج بقى شريحة واحدة صغيرة ممكن تتبرمج لمهام مختلفة.

ومن ساعتها والأجهزة بتصغر وبتسرع، لحد ما بقى في جيبك موبايل هو في الحقيقة كمبيوتر كامل.

أنواع الأجهزة اللي حواليك#

كل الأجهزة دي كمبيوترات، لأنها كلها بتستقبل بيانات وتعالجها وتطلّع نتيجة وتخزّن:

للمتعمقين

آلة Babbage كانت شبه كمبيوتر النهارده

حسب متحف تاريخ الكمبيوتر (Computer History Museum)، المحرك التحليلي كان فيه جزء اسمه Store (المخزن) لحفظ الأرقام، وجزء منفصل اسمه Mill (الطاحونة) لعمل الحسابات. الفصل ده بين الذاكرة والمعالج هو نفس التصميم الأساسي للكمبيوترات الإلكترونية لحد النهارده. والآلة كانت بتتبرمج بكروت مخرّمة، وأخد Babbage الفكرة دي من نول Jacquard اللي كانوا بيستخدموه في نسيج الرسومات.

Ada Lovelace شافت أبعد من الأرقام

في ملاحظاتها سنة 1843، توقعت Ada إن الآلة ممكن تشتغل على حاجات غير الأرقام، زي إنها تألف موسيقى. والمتحف بيعتبر الفكرة دي الانتقال الحقيقي من «الحساب» لـ«الحوسبة»: إن الأرقام ممكن تمثل أي حاجة.

ENIAC وColossus: مين الأول؟

جامعة Pennsylvania بتوصف ENIAC بإنه «أول كمبيوتر إلكتروني عام الغرض». لكن متحف تاريخ الكمبيوتر بيذكر إن Colossus اشتغل في بريطانيا سنة 1944، قبل ENIAC. Colossus كان إلكتروني برضه، لكنه كان معمول لمهمة واحدة: فك الشفرات في الحرب العالمية التانية، ووجوده فضل سر لحد السبعينات.

وحسب المتحف، ENIAC بدأ بناؤه سنة 1943، وكان فيه حوالي 18,000 صمام مفرّغ (Vacuum Tube)، ووزنه 30 طن، وبياخد مساحة أكتر من 1,000 قدم مربع (حوالي 93 متر مربع). والبرمجة فيه كانت بتتعمل بتوصيل أسلاك ومفاتيح بين ألواحه، مش بكتابة كود.

ميلاد الترانزستور

حسب المتحف، العالمان John Bardeen وWalter Brattain في Bell Labs نجحوا في 16 ديسمبر 1947 في تشغيل أول مكبّر إشارة من مادة شبه موصلة، وعرضوه على مديري المعمل في 23 ديسمبر. والإعلان الرسمي عن الترانزستور كان في 30 يونيو 1948.

المعالج 4004

حسب Intel، المعالج 4004 بدأ سنة 1969 كمشروع لشركة آلات حاسبة يابانية اسمها Busicom، وبعدين Intel اشترت حقوق استخدامه في كل حاجة غير الآلات الحاسبة، وصدر سنة 1971.

أخطاء شائعة#

• «الكمبيوتر هو الجهاز المكتبي وبس»: غلط. الموبايل والتابلت وجهاز الألعاب، وحتى الكمبيوتر الصغير اللي جوه العربية، كلهم كمبيوترات.
• «الكمبيوتر بيفكر لوحده»: غلط. الكمبيوتر بينفذ تعليمات البرنامج بالظبط. لو التعليمات غلط، النتيجة هتطلع غلط.
• «الكمبيوتر لازم يكون له شاشة وكيبورد»: غلط. الشاشة والكيبورد مجرد طرق للمدخلات والمخرجات. فيه كمبيوترات كتير ما لهاش شاشة خالص، زي السيرفرات والأنظمة المدمجة.

المصطلحات#

• الحاسوب (ComputerComputer · الحاسوب (الكمبيوتر)جهاز يستقبل البيانات الرقمية ويعالجها وفق برنامج، أي سلسلة من التعليمات تحدد طريقة معالجتها.عرض في القاموس): جهاز يستقبل البيانات الرقمية ويعالجها وفق برنامج.
• المدخلات (InputInput · المدخلاتالبيانات التي يستقبلها الحاسوب من الخارج ليعالجها، مثل ما يُكتب بلوحة المفاتيح أو ما تلتقطه الكاميرا.عرض في القاموس): البيانات التي يستقبلها الحاسوب من الخارج.
• المعالجة (ProcessingProcessing · المعالجةالعمليات التي ينفذها الحاسوب على البيانات وفق تعليمات البرنامج، ليحولها من مدخلات إلى نتائج.عرض في القاموس): العمليات التي ينفذها الحاسوب على البيانات وفق البرنامج.
• المخرجات (OutputOutput · المخرجاتالنتائج التي يقدمها الحاسوب بعد المعالجة، مثل ما يظهر على الشاشة أو يصدر من السماعة أو يُطبع على الورق.عرض في القاموس): النتائج التي يقدمها الحاسوب بعد المعالجة.
• التخزين (StorageStorage · التخزينالاحتفاظ بالبيانات بطريقة تسمح باسترجاعها لاحقًا، وتُطلق الكلمة أيضًا على المكونات التي تُحفظ فيها البيانات.عرض في القاموس): الاحتفاظ بالبيانات بطريقة تسمح باسترجاعها لاحقًا.
• البرنامج (ProgramProgram · البرنامجسلسلة من التعليمات تحدد للحاسوب كيف يعالج البيانات خطوة بخطوة.عرض في القاموس): سلسلة تعليمات تحدد للحاسوب كيف يعالج البيانات.
• الخادم (ServerServer · الخادمحاسوب أو جهاز على الشبكة يدير مواردها ويقدم خدمات لأجهزة أخرى، مثل حفظ الملفات أو إدارة الطابعات أو الرد على استعلامات قواعد البيانات.عرض في القاموس): حاسوب على الشبكة يقدم خدمات لأجهزة أخرى.
• النظام المدمج (Embedded SystemEmbedded System · النظام المدمجحاسوب مدمج داخل جهاز أو آلة لأداء مهمة محددة، ولا يراه المستخدم عادةً، مثل الحاسوب الذي يتحكم في فرامل السيارة أو إشارات المرور.عرض في القاموس): حاسوب داخل جهاز آخر لأداء مهمة محددة.
• إنترنت الأشياء (IoTIoT (Internet of Things) · إنترنت الأشياءأجهزة منزلية أو صناعية متصلة بالإنترنت، مثل أجهزة الاستشعار ووحدات التحكم والأجهزة المنزلية، تتبادل البيانات فيما بينها.عرض في القاموس): أجهزة منزلية أو صناعية متصلة بالإنترنت تتبادل البيانات.

اختبر نفسك#