تاریخچه کامپیوتر — معرفی نسل های کامپیوتر

کامپیوترها یک دستگاه الکترونیکی «Electronic device» هستند که برای پردازش، ذخیره‌سازی و بازیابی اطلاعات «Data recovery» طراحی شده است. این دستگاه قادر است وظایف مختلفی را بر اساس دستوراتی که توسط کاربر یا برنامه ارائه می‌شود، انجام دهد. کامپیوترها به بخش ضروری از زندگی روزمره ما تبدیل شده‌اند و در زمینه‌های مختلفی مانند آموزش، کسب‌وکار، سرگرمی، تحقیق و ارتباطات استفاده می‌شوند. در این مقاله از سری مقاله‌های پی‌استور به جزئیات کامل تاریخچه کامپیوتر و معرفی نسل های کامپیوتر می‌پردازیم.

تاریخچه کامپیوتر

تاریخچه کامپیوترها به قرن نوزدهم باز می‌گردد زمانی که چارلز بابیج دستگاهی به نام ماشین تحلیلی «Analytical Engine» طراحی کرد که قرار بود محاسبات ریاضی پیچیده‌ای را انجام دهد. با این حال، این دستگاه هرگز تکمیل نشد. اولین کامپیوتر قابل برنامه‌ریزی، Harvard Mark I بود که در اوایل دهه ۱۹۴۰ توسعه یافت. این دستگاه عظیم بود و برای ورودی و خروجی از کارت‌های پانچ استفاده می‌کرد. اولین کامپیوتر تجاری، UNIVAC I بود که در سال ۱۹۵۱ معرفی شد.

از این کامپیوتر برای کارهایی مانند پیش‌بینی وضعیت آب و هوا، تحقیقات علمی و کاربردهای تجاری استفاده می‌شد. در طول سال‌ها، کامپیوترها کوچکتر، سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر شدند و این امر منجر به استفاده گسترده از کامپیوترهای شخصی در دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ گردید.

کامپیوترهای مدرن بر اساس یک سیستم مدار دیجیتال که از کد باینری (شامل صفر و یک) برای نمایش داده‌ها و دستورات استفاده می‌کند، ساخته شده‌اند. واحد پردازش مرکزی (CPU) مغز کامپیوتر است و تمام عملیات پردازشی را انجام می‌دهد. دستگاه‌های ورودی مانند صفحه‌کلید، ماوس یا تاچ‌پد به کاربران این امکان را می‌دهند که داده‌ها را وارد کامپیوتر کنند. دستگاه‌های خروجی مانند مانیتور یا چاپگر داده‌های پردازش‌شده را نمایش می‌دهند.

کامپیوترها از انواع مختلفی از دستگاه‌های ذخیره‌سازی مانند دیسک سخت، درایوهای حالت جامد یا حافظه فلش برای ذخیره‌سازی داده‌ها و برنامه‌ها استفاده می‌کنند. آنها همچنین از نرم‌افزارهای مختلفی شامل سیستم‌های عامل، نرم‌افزارهای تولیدی و برنامه‌های سرگرمی بهره می‌برند.

در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های فناوری منجر به توسعه انواع جدیدی از کامپیوترها مانند گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و دستگاه‌های پوشیدنی شده است. این دستگاه‌ها نحوه تعامل ما با فناوری را متحول کرده‌اند و کامپیوترها را بیشتر در زندگی روزمره‌مان یکپارچه کرده‌اند.

پاورپوینت آماده تاریخچه کامپیوتر — سیر تکامل رایانه ها

کلیک کنید

از اختراع کامپیوترها، مردم از چوب، سنگ و استخوان به عنوان ابزارهایی برای شمارش استفاده می‌کردند. با پیشرفت فناوری و بهبود ذهن انسان در طول زمان، دستگاه‌های محاسباتی مختلفی توسعه یافتند. این دستگاه‌ها به عنوان کامپیوتر برای انجام محاسبات ریاضی استفاده می‌شدند، اما محاسبات پیچیده‌ای انجام نمی‌دادند.

معرفی دستگاه‌های محاسباتی در تاریخچه کامپیوتر

برخی از دستگاه‌های محاسباتی معروف به شرح زیر هستند، از قدیمی‌ترین تا جدیدترین یا پیشرفته‌ترین فناوری‌های توسعه یافته:

چرتکه

حدود ۴۰۰۰ سال پیش، چینی‌ها چرتکه را اختراع کردند و باور بر این است که این اختراع اولین کامپیوتر بود. تاریخ کامپیوترها با تولد چرتکه آغاز می‌شود.

• ساختار: چرتکه اساسا یک قاب چوبی است که میله‌های فلزی روی آن با مهره‌هایی قرار گرفته‌اند.
• عملکرد چرتکه: در چرتکه، مهره‌ها توسط اپراتور چرتکه طبق قوانینی برای انجام محاسبات ریاضی جابجا می‌شدند. در کشورهای چین، روسیه و ژاپن، چرتکه هنوز هم توسط مردم آن‌ها استفاده می‌شود.

استخوان‌های ناپیر

استخوان‌های ناپیر یک دستگاه محاسباتی دستی بود که همانطور که از نامش پیداست، توسط جان ناپیر اختراع شد. در این دستگاه، ناپیر از ۹ نوار عاجی مختلف (استخوان‌ها) که با اعداد علامت‌گذاری شده بودند، برای ضرب و تقسیم استفاده می‌کرد. این دستگاه همچنین اولین ماشین بود که از سیستم نقطه‌دهی اعشاری برای محاسبه استفاده می‌کرد.

پاسکالین

این دستگاه که به نام ماشین حساب یا ماشین جمع‌کننده نیز شناخته می‌شود، بین سال‌های ۱۶۴۲ تا ۱۶۴۴ توسط ریاضیدان و فیلسوف فرانسوی بلیز پاسکال اختراع شد. پاسکال این دستگاه را برای کمک به پدرش که حسابدار مالیات بود اختراع کرد. این دستگاه می‌توانست عملیات جمع و تفریق را به سرعت انجام دهد. پاسکالین در واقع یک جعبه چوبی با یک سری چرخ‌دنده‌ها و چرخ‌ها بود که با چرخاندن یک چرخ، چرخ‌های همجوار را می‌چرخاند و یک سری پنجره‌ها برای نمایش مجموع‌ها در بالای چرخ‌ها قرار داشت.

ماشین حساب گام‌ دار یا چرخ لایبنیتس

در سال ۱۶۷۳، ریاضیدان و فیلسوف آلمانی گوتفرید ویلهلم لایبنیتس این دستگاه را با بهبود اختراع پاسکال ایجاد کرد. این دستگاه یک ماشین حساب مکانیکی دیجیتال بود که به نام گام‌دار شناخته می‌شد زیرا از درام‌های شیار دار به جای چرخ‌دنده‌ها استفاده می‌کرد.

ماشین تفاوت

چارلز بابج که به عنوان پدر کامپیوترهای مدرن شناخته می‌شود، ماشین تفاوت را در اوایل دهه ۱۸۲۰ طراحی کرد. ماشین تفاوت یک کامپیوتر مکانیکی بود که قادر به انجام محاسبات ساده بود. این دستگاه با کمک بخار کار می‌کرد زیرا یک ماشین محاسباتی بخار-محور بود و برای حل جداول اعداد مانند جداول لگاریتم طراحی شده بود.

ماشین تحلیلی

چارلز بابج در سال ۱۸۳۰ ماشین محاسباتی دیگری به نام ماشین تحلیلی طراحی کرد. این دستگاه یک کامپیوتر مکانیکی بود که از کارت‌های پانچ برای ورودی استفاده می‌کرد. ماشین تحلیلی قادر به حل هر مسئله ریاضی بود و می‌توانست اطلاعات را به عنوان حافظه دائمی (ذخیره‌سازی) ذخیره کند.

نسل های کامپیوتر

تا زمان اختراع کامپیوتر توسط چارلز بابیج، فناوری به طور چشمگیری پیشرفت کرده بود. این پیشرفت در فناوری و توسعه کامپیوترها به نسل‌های مختلف تقسیم شده است. هر نسل از کامپیوترها تغییرات قابل توجهی در ویژگی‌ها و مزایای بیشتری نسبت به نسل قبلی دارد. بنابراین می‌توان گفت که هر نسل به تغییرات و پیشرفت‌های فناوری اطلاق می‌شود. در اصل پنج نسل از کامپیوترها وجود دارد که در ادامه آمده و از نظر معماری، فضای اشغال‌شده، زبان، مشخصات، عملکرد یا عملیاتی که انجام می‌دهند، با هم تفاوت دارند.

نسل های کامپیوتر به پنج دوره تقسیم می‌شوند که هر نسل با پیشرفت‌های تکنولوژی در پردازنده‌ها، حافظه‌ها و نرم‌افزارها همراه بوده و سرعت، دقت و قابلیت‌های سیستم‌های کامپیوتری را به طور قابل توجهی افزایش داده است:

۱- نسل اول کامپیوترها

دوره سال‌های ۱۹۴۰ تا ۱۹۵۶ به عنوان دوره نسل اول کامپیوترها شناخته می‌شود. این ماشین‌ها کند، حجیم و گران‌قیمت بودند. در این نسل از کامپیوترها، لامپ‌های خلا به عنوان اجزای اصلی پردازنده و حافظه استفاده می‌شدند. همچنین این کامپیوترها عمدتاً وابسته به سیستم‌های عامل دسته‌ای و کارت‌های پانچ بودند. نوار مغناطیسی و نوار کاغذی به عنوان دستگاه‌های ورودی و خروجی استفاده می‌شدند.

پاورپوینت درباره حافظه‌های کامپیوتری و ساختار آنها

کلیک کنید

کامپیوترهای نسل اول که بین دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ ایجاد شدند، نشان‌دهنده شروع کار رایانه‌ها بودند. این رایانه ها از لوله های خلاء برای مدار و درام های مغناطیسی برای ذخیره سازی استفاده می کردند. کامپیوترهای نسل اول آنقدر حجیم و بزرگ بودند که به یک اتاق کامل نیاز داشتند و برق زیادی مصرف می کردند.

کامپیوترهای نسل اول چیست؟

در تاریخچه کامپیوتر، فناوری کامپیوترهای نسل اول یک دستگاه شیشه ای شکننده بود که به آن لوله خلاء می گفتند. این کامپیوترها بسیار سنگین و واقعا بزرگ بودند. آنها قابل اعتماد نیستند، برنامه نویسی روی آنها کار خسته کننده ای بود زیرا از زبان برنامه نویسی سطح پایین استفاده می کردند و از هیچ سیستم عاملی استفاده نمی کردند . کامپیوترهای نسل اول برای اهداف محاسباتی، ذخیره سازی و کنترل استفاده می شدند. کارت پانچ برای بهبود اطلاعات برای ذخیره سازی خارجی استفاده شد.

پاورپوینت تاریخچه کامپیوترهای اولیه

کلیک کنید

لوله وکیوم چیست؟

یک لوله الکترونی می تواند یک لوله خلاء باشد یا دریچه وسیله ای است که جریان الکتریکی را در خلاء زیاد بین الکترودها کنترل می کند تا پتانسیل الکتریکی اعمال شود. لوله های خلاء در نسل اول کامپیوترها برای انجام محاسبات به کار گرفته شدند.

نمونه هایی از کامپیوترهای نسل اول

• انیاک: انتگرالگر و کامپیوتر عددی الکترونیک، ساخته شده توسط جی. پرسپر اکرت و جان وی. موکلی، یک کامپیوتر همه منظوره بود. این دستگاه دست و پا گیر و بزرگ بود و حاوی ۱۸۰۰۰ لوله خلاء بود.
• EDVAC: رایانه خودکار متغیر گسسته الکترونیکی توسط فون نویمان طراحی شده است. این می تواند داده ها را نیز به عنوان دستورالعمل ذخیره کند و در نتیجه سرعت افزایش یافته است.
• UNIVAC: این اولین دستگاه محاسبات الکترونیکی تجاری در جهان بود. کاملاً توسط Eckert و Mauchly در سال ۱۹۴۷ ایجاد شد. این کاملاً در سال ۱۹۵۱ به دفتر سرشماری کشور آمریکای شمالی تحویل داده شد.

مزایای کامپیوتر نسل اول

• افزایش سرعت محاسبه
• اتوماسیون وظایف پیچیده
• نتایج قابل اعتماد
• قابلیت های تحقیقاتی پیشرفته
• استفاده نظامی و دولتی

معایب کامپیوترهای نسل اول

• کامپیوترها بزرگتر بودند.
• آنها مقدار زیادی انرژی مصرف کردند.
• آنها در مدت کوتاهی به دلیل هزاران لوله خلاء به طرز وحشتناکی گرم شدند.
• آنها خیلی قابل اعتماد نبودند.
• یادگیری هوا مورد نیاز است.
• تعمیر و نگهداری مداوم مورد نیاز بود.
• قابل حمل نیست
• تولید تجاری پرهزینه
• قدرت کاری بسیار کمتر
• قابلیت برنامه نویسی محدود

۲- نسل دوم کامپیوترها

در تاریخچه کامپیوتر، دوره سال‌های ۱۹۵۷ تا ۱۹۶۳ به عنوان دوره نسل دوم کامپیوترها شناخته می‌شود. این دوره زمان ظهور کامپیوترهای ترانزیستوری بود. در نسل دوم کامپیوترها، از ترانزیستورها (که هزینه کمتری داشتند) استفاده می‌شد. ترانزیستورها همچنین فشرده‌تر بودند و مصرف انرژی کمتری داشتند. کامپیوترهای ترانزیستوری از کامپیوترهای نسل اول سریع‌تر بودند. برای حافظه اصلی از هسته‌های مغناطیسی استفاده می‌شد و برای حافظه ثانویه از دیسک‌های مغناطیسی و نوارهای مغناطیسی برای ذخیره‌سازی استفاده می‌شد. در نسل دوم از کامپیوترها، زبان‌های برنامه‌نویسی مانند COBOL و FORTRAN استفاده می‌شدند و سیستم‌های عامل پردازش دسته‌ای و چندبرنامگی در این کامپیوترها به کار می‌رفتند.

ویژگی‌ های کامپیوترهای نسل دوم

• کوچکتر بودن اندازه: کامپیوترهای نسل دوم نسبت به کامپیوترهای نسل اول بسیار کوچکتر بودند.
• تغییر در مدارها: تغییر عمده استفاده از ترانزیستورها به جای لامپ‌های خلا است (که در کامپیوترهای نسل اول استفاده می‌شد).
• نیاز به انرژی/قدرت: کامپیوترهای نسل دوم به مقدار کمتری انرژی (یعنی برق) نسبت به کامپیوترهای نسل اول نیاز داشتند و حرارت کمتری تولید می‌کردند.
• زبان استفاده شده: زبان اسمبلی به جای زبان ماشین (که در کامپیوترهای نسل اول استفاده می‌شد) برای برنامه‌نویسی استفاده می‌شد.
• سرعت: محاسبات داده‌ها می‌توانست در میکروثانیه‌ها انجام شود.
• هزینه: هزینه کامپیوترهای نسل دوم در مقایسه با کامپیوترهای نسل اول کاهش یافته بود.

مزایای کامپیوترهای نسل دوم

• اندازه آنها در مقایسه با نسل اول کوچکتر است.
• قابل اعتمادتر هستند.
• از انرژی کمتری استفاده می‌کنند و حرارت کمتری تولید می‌کنند.
• سرعت کامپیوترهای نسل دوم سریع‌تر از نسل اول است.
• دقت بهبود یافته و قابلیت جابجایی بهتری دارند.

معایب کامپیوترهای نسل دوم

• هرچند که حرارت کمتری تولید می‌کنند، اما هنوز نیاز به سیستم خنک‌کننده دارند.
• نیاز به نگهداری مداوم دارند.
• تولید تجاری کامپیوترهای نسل دوم دشوار است.
• برای اهداف خاصی استفاده می‌شوند.
• از کارت‌های پانچ برای ورودی استفاده می‌کنند.

۳- نسل سوم کامپیوترها

در تاریخچه کامپیوتر، کامپیوترهای نسل سوم از کامپیوترهای نسل اول و دوم پیشرفته هستند. کامپیوتر نسل سوم در سال ۱۹۶۵ راه اندازی شد و در حدود سال ۱۹۷۱ به پایان رسید. کامپیوترهای نسل سوم به جای ترانزیستور از مدارهای مجتمع استفاده می کنند. مدار مجتمع (IC) یک ماده نیمه هادی است که شامل هزاران ترانزیستور کوچک شده در آن است. با کمک آی سی، کامپیوتر قابل اطمینان تر، سریع تر، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتر، اندازه کوچک، تولید گرمای کمتر و هزینه کمتر می شود.

این توسط رابرت نویس از Fairchild Semiconductor و Jack Kilby (مهندس برق آمریکایی) از Texas Instruments در سال ۱۹۵۸ توسعه یافت. بنابراین به دلیل وجود آی سی ها، رایانه های نسل سوم در مقایسه با رایانه های نسل اول و دوم بسیار سریع تر، کارآمدتر، قابل اطمینان تر، تعمیر و نگهداری کمتر و کوچکتر هستند. کامپیوترهای نسل سوم برق کمتری مصرف می کنند، اما با این وجود، قیمت کمی دارند و همچنین از کولر برای خنک کننده استفاده می کنند.

کامپیوترهای نسل سوم زمان محاسبات را کاهش می دهند. در نسل قبلی، زمان محاسبات میکروثانیه بود که به نانوثانیه کاهش یافت. در این نسل کارت های پانچ با ماوس و کیبورد جایگزین شدند. همچنین سیستم عامل های چندبرنامه ای، اشتراک زمانی و پردازش از راه دور در این نسل معرفی شدند. زبان برنامه نویسی سطح بالا مانند BASIC، PASCAL، ALGOL-68، COBOL، FORTRAN – II در کامپیوترهای نسل سوم استفاده شد. در طول نسل سوم، کامپیوتر ظرفیت ذخیره سازی زیادی نسبت به نسل های قبلی دارد. این کامپیوترها دارای حافظه مغناطیسی هستند.

ویژگی های کامپیوترهای نسل سوم

• در مقایسه با نسل‌های قبلی، رایانه‌های نسل سوم قابل اعتمادتر، سریع‌تر، کارآمدتر، کم‌هزینه‌تر و از نظر اندازه کوچک‌تر بودند.
• در رایانه های نسل سوم از زبان های برنامه نویسی سطح بالا مانند BASIC، PASCAL، ALGOL-68، COBOL، FORTRAN – II، PASCAL PL/1 استفاده شد.
• کارت های پانچ با ماوس و کیبورد جایگزین شدند.
• فناوری مدار مجتمع جایگزین استفاده از ترانزیستورهای منفرد می شود.
• کامپیوترها ظرفیت ذخیره سازی بالایی دارند.

مزایای کامپیوترهای نسل سوم

• کامپیوتر به دلیل استفاده از مدارهای مجتمع (IC) به فضای کمتری نیاز داشت. یک مدار مجتمع منفرد (IC) شامل ترانزیستورها، مقاومت ها، کندانسورها، کندانسورها و غیره روی یک قطعه از زیرلایه نیمه هادی سیلیکونی است.
• در حین عملیات حرارت کمتری تولید می کند و انرژی کمتری نیاز دارد. به همین دلیل کامپیوترهای نسل سوم در مقایسه با نسل های قبلی از خرابی سخت افزاری کمتری برخوردار هستند.
• در رایانه های نسل سوم، کارت های پانچ حذف شده و با کمک ماوس و کیبورد ورودی گرفته می شد.
• آنها ظرفیت ذخیره سازی بالایی دارند و نتایج دقیق تری ارائه می دهند که به ذخیره و محاسبه و محاسبه دقیق عملیات کمک می کند.
• کامپیوترها قابل حمل بودند و سرعت بهتری ارائه می دادند.

معایب کامپیوترهای نسل سوم

• این کامپیوترها همچنان به تهویه مطبوع نیاز داشتند.
• برای ساخت آی سی، تکنولوژی بسیار پیچیده ای مورد نیاز بود.
• نگهداری از تراشه های آی سی مشکل بود.

۴- نسل چهارم کامپیوترها

در تاریخچه کامپیوتر، پس از کامپیوترهای نسل سوم که عمدتاً از میکروپروسسورها استفاده می‌کردند، کامپیوترهای نسل چهارم در سال ۱۹۷۲ معرفی شدند. در این کامپیوترها، از فناوری VLSI (مدار مجتمع مقیاس بسیار بزرگ) استفاده شد. به همین دلیل، این کامپیوترها به میکروپروسسورها نیز معروف شدند. میکروپروسسور از هزاران مدار مجتمع تشکیل شده است که روی یک تراشه واحد به نام تراشه سیلیکونی قرار گرفته‌اند.

مدارهای VLSI شامل حدود ۵۰۰۰ ترانزیستور در یک تراشه فشرده بودند و می‌توانستند طیف وسیعی از فعالیت‌ها و محاسبات سطح بالا را انجام دهند. به دلیل استفاده از فناوری VLSI، کامپیوترهای نسل چهارم ویژگی‌هایی داشتند که با فرآیند ساخت مدار مجتمع (IC) در ارتباط بودند، که در آن چندین ترانزیستور در یک تراشه واحد ترکیب می‌شدند. کامپیوترهای نسل چهارم به عنوان مثال دارای ویژگی‌هایی مانند انعطاف‌پذیری بیشتر، ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتر، سرعت و دقت بیشتر، قابلیت حمل، و ابعاد بسیار کوچکتر بودند. این کامپیوترها بسیار کوچک و فقط به مقدار کمی برق نیاز داشتند.

شرکت اینتل اولین میکروپروسسور را ساخت. این میکروپروسسور با شماره‌های سریالی در کامپیوترهای نسل چهارم استفاده می‌شود. شماره‌های سریال نشان‌دهنده عملکرد و سرعت کامپیوتر هستند. این نسل اولین کامپیوتر شخصی (PC) را که توسط IBM توسعه یافت، تولید کرد.

کامپیوترها در این دوران به دلیل کاهش هزینه‌ها و افزایش تولید، بسیار محبوب شدند. علاوه بر این، کامپیوترهای نسل چهارم به توسعه انقلاب کامپیوتر شخصی (PC) کمک کردند. تمام کامپیوترهای امروزی بر اساس فناوری میکروپروسسور هستند. تراشه‌ها اکنون به راحتی تولید می‌شوند. تراشه‌های حافظه برای RAM دینامیک (حافظه دسترسی تصادفی) استفاده می‌شوند، در حالی که تراشه‌های پردازنده به عنوان CPU مرکزی به کار می‌روند. در هر دو نوع تراشه، میلیون‌ها ترانزیستور استفاده می‌شود.

تکنولوژی مدارهای مجتمع، که در آن زمان به عنوان SSI شناخته می‌شد، تنها می‌توانست حدود ده تا بیست مؤلفه (یکپارچه‌سازی مقیاس کوچک) را در خود جای دهد. با پیشرفت تکنولوژی در زمینه مدارهای مجتمع، این امکان فراهم شد که صدها مؤلفه در یک تراشه قرار گیرند، که به این فرایند یکپارچه‌سازی مقیاس متوسط (MSI) گفته می‌شود. با گذشت زمان، این امکان فراهم شد که بیش از ۳۰,۰۰۰ مؤلفه در یک تراشه قرار گیرد. جستجو برای تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر همچنان ادامه دارد، با هدف ایجاد فناوری‌هایی که قادر به یکپارچه‌سازی میلیون‌ها مؤلفه در یک تراشه باشند، که به این فرایند یکپارچه‌سازی مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) گفته می‌شود.

کامپیوترهای نسل چهارم از فناوری تراشه LSI به عنوان مغز خود استفاده می‌کردند. با استفاده از این فناوری، ساخت کامپیوترهای بسیار قدرتمند و در عین حال بسیار کوچک امکان‌پذیر بود. این انقلاب در زمینه کامپیوتر باعث تغییرات اجتماعی گسترده‌ای شد. به زودی یک مدار کامپیوتری به اندازه یک تمبر پستی بر روی یک تراشه واحد در دسترس بود.

این نسل از کامپیوترها دارای اولین سوپرکامپیوترها بودند که قادر به انجام محاسبات زیادی به طور دقیق بودند. همچنین از شبکه‌ها و زبان‌های پیچیده‌تری مانند C، C++، DBASE و غیره برای ورودی استفاده می‌کردند.

معماری کامپیوترهای نسل چهارم

کامپیوترهای نسل چهارم شامل پنج واحد مجزا هستند: واحد ورودی، واحد محاسباتی و منطقی، واحد حافظه، واحد خروجی و واحد کنترل. مکان فیزیکی واحدهای عملکردی کامپیوتر در نمودار زیر نشان داده شده است. کاربران داده‌ها (اطلاعات دیجیتال) را از طریق دستگاه‌های ورودی مانند ماوس، کیبورد، میکروفون و غیره وارد می‌کنند. داده‌ها بسته به نوع ورودی پردازش یا عدم پردازش می‌شوند.

ویژگی‌های کامپیوترهای نسل چهارم

• در این نسل، از مدارهای مجتمع مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) در سیستم‌های مبتنی بر میکروپروسسور استفاده شده است.
• میکروکامپیوترها در این نسل به راحتی قابل دسترس و ارزان‌تر شدند.
• استفاده از کامپیوترهای دستی افزایش پیدا کرده و هزینه‌های آنها کاهش یافته است.
• در این دوره، شبکه‌سازی بین سیستم‌ها اختراع شد و به امری رایج تبدیل گردید.
• مقدار حافظه و سایر دستگاه‌های ذخیره‌سازی به طور چشمگیری افزایش یافته است.
• خروجی‌ها اکنون دقیق‌تر و پایدارتر شده‌اند.
• قدرت پردازش یا سرعت به طرز قابل توجهی افزایش یافته است.
• با گسترش ظرفیت سیستم‌های ذخیره‌سازی، برنامه‌های بزرگ‌تری به کار گرفته شدند.
• پیشرفت‌های عظیمی در سخت‌افزار باعث بهبود نمایشگرها، کاغذ و سایر خروجی‌ها شد.
• زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا مانند BASIC، PASCAL، COBOL، FORTRAN و C در نسل چهارم توسعه یافتند.

مزایای کامپیوترهای نسل چهارم

• طراحی‌شده برای استفاده در دامنه وسیعی از اهداف (کامپیوترهای چندمنظوره).
• کوچکتر و قابل اعتمادتر از نسل‌های قبلی کامپیوترها.
• تولید گرمای بسیار کمی داشتند.
• در بسیاری از مواقع، کامپیوترهای نسل چهارم نیازی به سیستم‌های خنک‌کننده نداشتند.
• قابل حمل و ارزان‌تر از نسخه‌های قبلی بودند.
• کامپیوترهای نسل چهارم سرعت بسیار بیشتری نسبت به نسل‌های قبلی داشتند.
• تکنولوژی رابط گرافیکی کاربر (GUI) برای راحتی بیشتر کاربران به کار گرفته شد. در این زمان، کامپیوترهای شخصی (PC) ارزان‌تر و فراگیرتر شدند.
• زمان تعمیر و هزینه‌های نگهداری کاهش یافت.
• همچنین برای استفاده در تولیدات تجاری طراحی شده بودند.
• در این نوع کامپیوترها، هر نوع زبان برنامه‌نویسی سطح بالا می‌تواند به کار گرفته شود.

معایب کامپیوترهای نسل چهارم

• ساخت مدارهای مجتمع (ICs) نیازمند استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته بود.
• تنها سیستم‌ها یا فناوری‌هایی با کیفیت بالا و قابل اطمینان می‌توانستند IC بسازند.
• میکروپروسسورها باید با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته تولید شوند که نیاز به استفاده از خنک‌کننده (فن) دارند.

۵- نسل پنجم کامپیوترها

کامپیوترهای نسل پنجم پس از اختراع کامپیوترهای نسل چهارم معرفی شدند. این نسل که به عنوان کامپیوترهای مدرن نیز شناخته می‌شود، هنوز در مرحله توسعه قرار دارد و بر اساس هوش مصنوعی ساخته شده است. در سال ۱۹۸۲، ژاپن سیستم کامپیوتری نسل پنجم (FGCS) را اختراع کرد. این کامپیوترها بر پایه فناوری میکروالکترونیک با قدرت پردازش بالا و پردازش موازی ساخته شده‌اند. این نسل از کامپیوترها پیشرفته‌ترین و مدرن‌ترین کامپیوترها محسوب می‌شوند. زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالای مدرن مانند Python, R, C#, Java و دیگر زبان‌ها برای ورودی در این سیستم‌ها استفاده می‌شوند. این کامپیوترها بسیار قابل اعتماد بوده و از فناوری Ultra Large Scale Integration (ULSI) بهره می‌برند. همچنین، از سخت‌افزار پردازش موازی و نرم‌افزارهای هوش مصنوعی استفاده می‌کنند.

این کامپیوترها در لبه‌ی پیشرفت محاسبات علمی مدرن قرار دارند و برای توسعه‌ی نرم‌افزارهای هوش مصنوعی به کار می‌روند. هوش مصنوعی (AI) یکی از شاخه‌های مهم علوم کامپیوتر است که بر برنامه‌ریزی کامپیوترها برای رفتار مشابه انسان تمرکز دارد. هدف اصلی کامپیوترهای نسل پنجم، ایجاد ماشین‌هایی است که بتوانند یاد بگیرند و خود را سازمان‌دهی کنند. هوش مصنوعی و سخت‌افزار پردازش موازی از مهم‌ترین ویژگی‌های این نسل از کامپیوترها هستند. حوزه‌هایی مانند روباتیک و شبکه‌های عصبی نیز از جمله مفاهیم هوش مصنوعی به شمار می‌آیند.

ویژگی‌های کامپیوترهای نسل پنجم

• استفاده از فناوری ULSI (Ultra Large Scale Integration)
• توسعه پردازش زبان طبیعی (Natural Language Processing)
• پیشرفت در هوش مصنوعی
• توسعه پردازش موازی
• رابط کاربری کاربرپسندتر و قابلیت‌های چندرسانه‌ای بهتر
• کامپیوترهای ارزان‌تر و در دسترس‌تر
• کامپیوترهای قابل حمل و قدرتمندتر
• قابلیت تولید آسان‌تر در صنعت
• سهولت در استفاده از کامپیوترهای رومیزی
• کارایی بالای کامپیوترهای مین‌فریم

مزایای کامپیوترهای نسل پنجم

• سرعت بسیار بالا در مقایسه با نسل‌های قبلی
• تعمیر آسان‌تر نسبت به نسل‌های پیشین
• اندازه بسیار کوچکتر از نسل‌های قبلی
• سبک و قابل حمل بودن
• توسعه‌ی هوش مصنوعی واقعی
• پیشرفت در پردازش موازی
• توسعه‌ی فناوری ابررساناها (Superconductor Technology)

معایب کامپیوترهای نسل پنجم

• این کامپیوترها پیچیده هستند و ممکن است استفاده از آنها دشوار باشد.
• می‌توانند به ابزاری برای نظارت بر فعالیت‌های کاربران تبدیل شوند.
• احتمال آلودگی به بدافزارها در این سیستم‌ها بیشتر است.

نتیجه گیری

تاریخچه کامپیوتر نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیر فناوری از ماشین‌های مکانیکی اولیه تا سیستم‌های هوشمند امروزی است. کامپیوترها در طی پنج نسل تکامل یافته‌اند، از لامپ‌های خلأ در نسل اول تا فناوری هوش مصنوعی در نسل پنجم. هر نسل با بهبودهایی در سرعت، دقت، اندازه و کارایی همراه بوده است که تأثیر عمیقی بر زندگی بشر و صنایع مختلف گذاشته است. این پیشرفت‌ها نه‌تنها توان محاسباتی را افزایش داده‌اند، بلکه روش‌های ارتباط، ذخیره‌سازی داده و پردازش اطلاعات را نیز متحول کرده‌اند.