چرتکه
چرتکه
چرتکه که یک کمک رسان اولیه برای محاسبات ریاضی بود تنها خصوصیت آن این بود که به حافظه افراد برای انجام محاسبات کمک میکرد . یک چرتکه اندازه ماهر میتواند عملیات جمع و تفریق را با سرعتی برابر با دست جمع و تفریق میکند انجام دهد. قدیمیترین چرتکهای که باقی ماندهاست مربوط به ۳۰۰ سال قبل از میلاد است که به وسیله یک امپراطوری در جنوب غرب آسیا استفاده میشده .
چرتکههای مدرن از حلقههایی درست شدهاند که روی میلهها میلغزند در یک چرتکه خیلی پیشرفته ۵ حلقه پایینی در هر میله نشانگر ۵ انگشت دست است و ۲ حلقه بالایی نشانگر ۲ دست است .
خط کش محاسبه
پیش از ۱۶۱۷ یک اسکاتلندی به نام جان نپر٬ لگاریتم را اختراع کرد. که این اختراع با عنوان تکنولوژی باعث شده که غرب، مورد توجه مردم دنیا قرار گیرد. این عنصر جادویی لگاریتم هر عملوند بود که عموماً از یک فهرست کنده کاری شده گرفته شده بود. اما نپر به آن یک اختیار دیگر اضافه کرد چیزی که ارزشهای لگاریتم که بر روی عاجها کنده کاری شده بودند امروزه استخوانهای پنر نامیده میشوند.
اختراع نپر مخترعان را مستقیماً به سوی اختراع خط کش محاسبه راهنمایی کرد که اولین بار در سال ۱۶۲۳ در انگلستان ساخته شد و تا دهه ۱۹۶۰ به وسیله مهندسین اخترشناسی برای برنامه فرود آپولو و انسانها به روی ماه استفاده شد.
ماشین محاسبه
لئوناردو داوینچی (۱۵۱۹-۱۴۵۷) طرحی از ماشین محاسبه چرخ دنده دار کشید که ظاهراً هیچ گاه آن را نساخت. اولین ماشین محاسبه چرخ دنده دار که واقعاً ساخته شد احتمالاً در ساعت محاسبه گر بود که به نام مخترعش ویلیام چیکارد نام گرفت. این وسیله تبلیغ زیادی به همراه نداشت چرا که چیکارد خیلی زود پس از آن در اثر طاعون درگذشت.
دستگاه پاسکالین
در سال ۱۶۴۲ بیلز پاسکال در سن ۱۹ سالگی پاسکالین را به عنوان یک کمک رسان برای پدرش که یک جمع اورنده مالیات بود اختراع کرد.
پاسکال ۵۰ عدد از این دستگاههای چرخدندهای را ساخت ماشین حسابی تک کاره که فقط میتواست جمع کند. ولی به خاطر قیمت زیاد ان واینکه این دستگاه واقعاً دقیق نبود ( چون در ان زمان ساخت چرخ دندهها با دقت لازم مقدور نبود ) نتوانست خیلی به فروش برسد. سپس تا جایی ترقی کرد که در حال حاضر دانشبرد ماشینها دیجیتال شدند بخش کیلومتر شمار و سرعت سنج ماشینهای امروزی از دستگاهی بسیار شبیه به پاسکالین استفاده میکنند. پاسکال یک بچه نابغه بود او در سن ۱۲ سالگی در حال انجام ازمایش مدل موقعیتهای ۳ ثانیهای اقلیدس در کف اشپزخانه دیده شده بود .
پاسکال ادامه داد و اختراعهای زیاد دیگری مانند اختراع قطریه احتمال و منگنه آبی و سرنج را انجام داد. عکس زیر نشان دهنده یک ورزن ۸ رقمی از پاسکالین ودو صحنه از ورزن ۶ رقمی پاسکالین است.
محاسبه گر پله دزد
تنها چند سال پس از پاسکال گات فراید ویلهم لیبنیز ( همکار نیوتون ) ساختن ماشین حساب چهار کاره ( جمع و تفریق وضرب و تقسیم ) را مدیریت کرد . که محاسبه گر پلهای نامیده شد . چون این دستگاه بجای چرخ دنده از طبلهای شیار دار دارای ۱۰ شیار که به ترتیب در پیرامون این طبلها چیده شده بودنداستفاده میکرد . همچنین این محاسبه گرپلهای از سیستم عدد ده دهی ( هر طبل ۱۰ شیار داشت ) استفاده کرد.
لیبنیز اولین کسی بود که از استفاده از سیستم باینری اعداد طرف داری کرد. که پایه واساس بهره برداری از کامپیوترهای مدرن است .لیبنیز به عنوان یکی از بزرگترین فیلسوفها شناخته شد ولی او در تنهایی و فقر از دنیا رفت .
کارتهای منگنه
در سال ۱۸۰۱ جوزف ماری جکوارد فرانسوی یک دستگاه بافندگی قوی را اختراع کرد که توانست بافندگیاش ( و تزئین روی پارچه روی یک الگو به طور اتوماتیک ) را بنیان گذاری کند. این دستگاه از روی کارتهای چوبی منگنهای که در یک ردیف طولانی به وسیله یک طناب به هم کمک میکردند میخواند.
نسلهای این کارتهای منگنهای از قبل از این نیز استفاده میشدهاند.تکنولوزی جکوارد یک عطیه و نعمت راستین برای کارخانه داران بود اما خیلی از کار کنان کارخانهها را بیکار میکرد و جمعیت انبوه مردم عصبانی کار خانههای جکوارد را بر شکست کرد وحتی یک نفر هم به او حمله کرد.
تاریخ پر از مثالهایی از آشوبهای کارگران به دنبال ابداع یک تکنولوزی است . ولی بیشتر مطالعات این را نشان میدهد که در همه جا تکنولوزی در حقیقت تعداد شغلها را افزایش دادهاست .
ماشین محاسبه گر بخاری
در سال ۱۸۲۲ یک ریاضی دان انگلیسی چالز پاپیج ماشین محاسبه گر بخاری را پیشنهاد کرد . این ماشین به اندازه یک اتاق بود که ان را موتور متفاوت نامید.این ماشین قادر به محاسبه فهرستهایی از اعداد بود مانند جداول لگاریتمی .او سر مایه و بودجه دولتی را برای این پروزه به خاطر اهمیت جداول عددی در کشتی رانی در اقیانوس که به وسیله ان تجارت ابی ونیز نیروی دریایی نظامیشان را ترقی میدادند جذب کرد .دولت انگلیس برنامه ریزی کرده بود که بزرگترین امپراطوری جهان شود اما در آن زمان دولت انگلستان در حال چاپ یک سری ۷ جلدی جداول کشتیرانی به همراه یک جلد کتاب تصحیحات بود که نشان میداد این سری کتاب بالغ بر ۱۰۰۰ اشتباه عددی داشت .این ارزو میرفت که ماشین بابیج بتواند اشتباهات به این گونه را رفع کند .اما ساخت دستگاه «ماشین متفاوت بابیج» ثابت کرد بسیار سخت است . واین پروزه به زودی تبدیل به گرانترین پروزهٔ بودجهای دولت تا آن زمان در تاریخ انگلستان شد .ده سال بعد کامل کردن این دستگاه غیر ممکن شد.
موتور تحلیلی
بابیج دلسرد نبود و با وجود این سراغ فکر بعدیش رفت . چیزیکه او آن را موتور تحلیلی نامید . این وسیله به اندازه یک خانه بزرگ بود و به اندازهٔ ۶ اسب بخار قدرت داشت . که چون این دستگاه به خاطر تکنولوزی کارتهای منگنهٔ جکوارد قابل برنامه ریزی بود هدف کلی تری داشت .
اما این بابیج بود که پرش خردمندادهٔ مهمی را مربوط به کارتهای منگنه کرده بود . در دستگاه بافندگی جکوارد بودن یا نبودن هر سوراخ در کارت به یک نخ اجازه میداد که بگذرد ویا اینکه متوقف شود.بابیج فهمید که الگوی حفرهها میتواند برای نشان دادن یک ایده انتزاعی استفاده شود . بابیج فهمید که نیازی ندارد که یک مسئله به خودی خود به طور فیزیکی از سوراخها عبور کند. ازاین گذشته بابیج دریافت که کارتهای منگنه میتوانند به عنوان دستگاه ذخیره به کار روند و اعداد محاسبه شده را برای محاسبات بعدی نگه دارند. بابیج به خاطر ربط این دستگاه به دستگاه جکوارد نام دو قسمت مهم از دستگاهش را میل واستور گذاشت. چون هر دو کلمه در صنعت بافندگی استفاده میشد.
استور جایی بود که اعداد نگه داری میشدند و میل جایی بود که آنها به منظور رسیدن به نتایج تازه ترکیب میشوند.
در کامپیوترهای مدرن استور واحد حافظه نامیده میشود وبه میل واحدپردازش مرکزی میگویند .موتور تحلیلی دارای کلید تابعی بود که کامپیوترها را از ماشینهای حساب متمایز میکرد . ( جملهٔ شرطی ) یک جملهٔ شرطی اجازه میداد که برنامه نتایج مختلفی را در یک زمان واحد به دست آورد . بر اساس جملهٔ شرطی مسیر بر نامه مشخص میشد .
هلدریت دسک
موفقیت بعدی در آمریکا رخ داد .دولت آمریکا مجبور بود هر ۱۰ سال یک بار اماری از تمامی ارای شهروندان آمریکایی برای تعیین نمایندگان مجلس بگیرد . واین کار بسیار به طول میانجامید برای همین مجلس جایزهای برای مخترعی که بتواند برای انتخابات سال ۱۸۹۰ دستگاهی اختراع کند قرار داد . که این فرد کسی نبود جز هرمن هلدریت کسی که به طور موفقیت امیزی کارتهای منگنهای جکوارد را برای شمارش آرا به کار گرفت .
اختراع او به عنوان هلریت دسک شناخته شد که شامل یک کارت خوان بود که سوراخهای داخل کارت را درک میکرد . ویک دنده دستگاهی را که میتوانست بخواند میچرخواند ویک شمارش گر نتایج را نشان میداد .تکنیک هلدریت موفق بود و انتخابات خیلی زود تر از سالهای قبل انجام گرفت .
IBM
هلدریت یک شرکت بنا کرد که بعد از مدتی به یک شرکت تجاری بینالمللی تبدیل شد که امروزه ما ان را به نام ای بی ام میشناسیم.
ای بی ام به سرعت رشد کرد و کارتهای منگنه همه جا را فرا گرفتند. امروزه کارتهای منگنه اطلاعات مشخصی از قبیل نام شما وادرس شما و به عنوان مثال مصرف گاز شما را ذخیره میکنند وسپس از این طریق قبض شما محاسبه و برایتان فرستاده خواهد شد.البته امروزه هکرهایی هستند که با هک کردن این کارتها مبالغ مصرفی خود را کاهش میدهند.
ماشین شمارشگر هلدریت اولین ماشینی بود که بر روی جلد مجلهای تا به ان زمان به چاپ رسیده بود . آی بی ام ماشین حسابهایش را برای فروش به شرکتهای تجاری همراه با حساب داری مالی و حسابداری اموال پیشرفت داد. یک خصوصیت در قالب دو ویزگی حسابداری مالی وحسابداری اموالی . اما ارتش آمریکا به یک حسابگر بهینه برای انجام محاسبات علمی نیاز داشت . در جنگ جهانی دوم آمریکا ناوهای جنگی ای داشت که به سختی فشنگها و گلولههایی به وزن برابر با یک ماشین کوچک را تا ۲۵ مایل میکشید .
فیزیک دانان باید معادلهای مینوشتند که بیان کند چگونه شرایط جوی و باد و جاذبه و سرعت اولیه وغیره میتوانند مسیر گلولهها را تعیین کنند . اما حل چنین معادلهای بسیار سخت بود . اینها کارهایی بود که توسط کامپیوترهای بشری انجام شد و نتایج انها در دفتر چه راهنمای نظامی منتشر میشد.
اولین ویروس
یکی از بر نامه نویسان مارک۱ یک زن بود به نام گریس هاپر . این زن اولین ویروس کامپیوتر به نام باگ را پیدا کرد . یک حشره مرده که در دستگاه افتاده بود و بالهایش مانع خواندن روزنهها میشد .
باگ برای نشان دادن نقصی در سیستم بکار میرود از آن زمان این کلمه سال ۱۹۵۳ گریس هاپر اولین زبان پیشرفته به نام فلو ماتیک را اختراع کرد، شناخته شد . زبانهای سطح بالا به منظور راحت تر فهمیدن انسانها ساخته شد . چنان که زبان باینری برای کامپیوتر قابل فهم تر بود که بعدها به نام کوبول اما یک زبان برنامه نویسی پیشرفته بدون یک برنامهٔ مترجم ارزشی نداشت . تا زبان سطح بالا را به زبان باینری (یا زبان ماشین ) ترجمه کند که هاپر اولین مترجم یا کامپایلر را هم ساخت . این زن تا سن ۷۹ سالگی در زمینه کامپیوتر و برنامه نویسی فعال بود .
رایانههای نسل اول
در سال ۱۹۳۸٬ جان وینسنت آتاناسف استاد فیزیک و ریاضیات دانشگاه ایالتی آیووا در آمریکا به فکر ساختن اولین رایانه الکترونیکی یک منظوره افتاد. او با همکاری دستیارش و دانشجوی فارغالتحصیلش کلیفرد بری، با استفاده از لامپ خلاء شروع به ساختن رایانهٔ مزبور کرد و آن را کامپیوتر آتاناسفبری یا ABC نامید که میتوانست ۲۹ معادلهٔ چند مجهولی را با ۲۹ مجهول حل کند . این اولین ماشینی بود که توانست دادهها را به عنوان بار الکتریکی در خازن ذخیره کند . کاری که امروزه کامپیوترها برای ذخیره اطلاعاتشان در حافظه اصلی میکنند . اما این دستگاه قابل برنامه ریزی نبود وطراحی انها تنها مناسب برای یک نوع از مشکلات ریاضی (معادلات چند مجهولی ) بود . ولی به خاطر درگیری ارتش آمریکا در جنگ جهانی دوم و لزوم پیوستن آناتاسف به ارتش همکاری او با ارتش آمریکا، ساخت این رایانه عملی نشد و ساخت آن ادامه نیافت.متأسفانه مخترعینش هیچ تلاشی برای نگه داری آن نکردند و سرانجام این دستگاه رها شده و به وسیله کسانی که به داخل اتاق آمده بودند غارت شد .
یکی دیگر از کسانی که در زمینهٔ کامپیوترهای مدرن کار کردکلوسوس بود که در طول جنگ جهانی دوم به کمک دولت بریتانیا به هدف شکستن کدهای پنهانی آلمانیان دستگاهی ساخت .
در حقیقت انگلستان جهان را به سوی ساخت و طراحی ماشینهای الکترونیکی هدایت کرد که برای شکستن رمزها اختصاص یافته بود و معمولاً قادر به خواندن امواج رادیویی کد دارالمانیها بود .کامپیوتر هاروارد مارک ۱ اتانا سوف بری و کلوساس انگلیسی سهم عمدهای در این صنعت دارا بودند ولی پیش گامان آمریکایی و انگلستانی هنوز بر سر اینکه چه کسی اول بود بحث میکردند. اما زود تر از ان زیوس رشته کامپیوترهایی برای اهداف عمومی در نازی آلمان ساخته بود در حقیقت زد ۱ اولین بود چرا که در بین سالهای ۱۹۳۶ و۱۹۳۸ ساخته شده بود.
سومین ماشین زیوس که به زد ۳ معروف است درسال ۱۹۴۱ ساخته شد، که احتمالاً اولین کامپیوتر دیجیتال چند منظوره قابل برنامه ریزی عملی بود . یعنی به وسیله نرمافزار کنترل میشود .زد ۳ به وسیله هجوم بمباران پیوسته خراب شد . زد ۱ و زد۲ هم به همان سر نوشت دچار شدند و تنها زد ۴ باقی ماند زیرا زیوس ان را داخل واگنی گذاشت و روانه کوهستان کرد.
در سال ۱۹۴۳ فیزیکدانی به نام جان ماکلی با همکاری جی پرسیر اکرت که مهندس برق بود، شروع به ساختن اولین رایانه الکترونیکی همه منظوره نمود. این رایانه که در ساخت آن افزون بر اجزاء الکترومکانیکی، از هجده هزار لامپ خلا استفاده شده بود بنام انیاک نامگذاری شد و در سال ۱۹۴۶ میلادی آماده نصب و راهاندازی گردید و در زمان خود پیچیدهترین دستگاه الکترونیکی جهان بود. این رایانه قادر به انجام سیصد عمل ضرب در هر ثانیه بود و به مدت ۹ سال مورد استفاده ارتش آمریکا قرار گرفت.
یکی از موفقیتهای کامپیوتر هاروارد ( مارک ۱ ) بود که به طور شریکی بین هاروارد و ای بی ام در سال ۱۹۴۴ ساخته شد . این اولین کامپیوتر قابل بر نامه ریزی دیجیتال که در آمریکا ساخته شد، بود .ولی آن به طور کامل الکترونیکی نبود . در عوض این دستگاه بدون سوئیج و کلاج و میله و دستگاه تقویت و غیره ساخته شده بود .وزن ماشین ۵ تن بود و در آن ۵۰۰ مایل سیم جا داده شده بود . آن دارای طول ۸ فیت ودرازی ۵۱ فیت بود .مارک ۱ به مدت به مدت ۱۵ سال بدون توقف کار کرد و به شکل یک اتاق بافندگی شبیه بود .
مارک ۱ عملیات را روی اعدادی انجام میداد که ۲۳ رقم عرض داشتند . او میتوانست ۲تا از این اعداد را جمع یا تفریق کند در زمانی برابر سه دهم ثانیه یا انها را ضرب کند در حدود ۴ ثانیه و تقسیم کند در ۱۰ ثانیه ۴۵ سال بعد کامپیوترها میتوانستند عملیات جمع را در یک بیلیونیم ثانیه انجام دهند.
اگر چه مارک ۱ سه بخش مساوی از میلیونها اجزا داشت ولی تنها میتوانست ۷۲ عدد را ذخیره کنند . و ۱۰میلیون عدد دیگر را در هارد دیسک. و سرعت نمایش این اطلاعات بسیار بسیار بالا است . برای همین سرعت بالاست که کامپیوترها ی الکترونیکی قاتل دستگاههای مکانیکی به حساب میایند .هاروارد ایکن یکی از مدیران طراحی مارک ۱ در نامهٔ فکاهی خود نوشت تا سال ۱۹۴۷شش کامپیوتر الکترونیکی برای انجام محاسبات تمام آمریکا کافی است . برای همین ای بی ام شروع به تحقیق کرد که ایا میشود این دستگاه را به یک شکل استا ندارد درآورد چرا که تا آن زمان تنها دولت و ارتش آمریکا توان پرداخت چنین هزینهای را داشتند . البته نظریه ایکن زیاد هم بد نبود جرا که او از انقلاب میکرو کامپیوترها در سال ۱۹۵۹ بی خبر بود .
اپل ۱ که با عنوان «خودتان انجام دهید» بدون ظاهری زیبا فروخته شد . کامپیوترها به صورت شگفت انگیزی گران بودند چرا که در آن نیاز به اسمبلی دستی زیادی بود .
در سال ۱۹۴۵ نابغه ریاضی جان فون نویمان طی مقالهای استفاده از سیستم اعداد دودویی (Binary) در ساختمان رایانه و نظریه انباشت برنامه در حافظه رایانه را مطرح کرد و بر این اساس ساخت رایانه رقمی الکترونیکی همه منظورهای را پیشنهاد نمود و آن را ادواک نامید. این دستگاه رایانهای با توانایی ذخیره داخلی برنامهها و سرعت بالای الکترونیکی بود. فن نویمان را اغلب بهعنوان بنیانگذار ذخیرهسازی برنامهها میشناسند.
ساخت این رایانه در سال ۱۹۴۶ شروع شده بود و تا اواخر سال ۱۹۵۰ به تاخیر افتاد. با نگرش به اینکه در طراحی و ساخت رایانههای مدرن از نظریههای نویمان بهره گرفته میشود، لذا وی را پدر کامپیوتر میخوانند.
در سال ۱۹۴۷ موریس ویلکس استاد دانشگاه کمبریج انگلیس شروع به ساخت اولین رایانه رقمی الکترونیکی حاوی برنامههای ذخیره شده نمود و آن را ادساک نامید. ساخت این رایانه در سال ۱۹۴۹ به پایان رسید و آماده نصب و بهرهبرداری گردید.
در سال ۱۹۵۰ اولین رایانه دارای برنامه ذخیره شده ساخت آمریکا به نام سیک در سازمان ملی استانداردها در واشنگتن نصب گردید و بیش از ده سال مورد استفاده قرار گرفت. در فاصله سالهای ۱۹۵۱ تا ۱۹۵۷ نیز شرکتهای رایانهای آی بی ام و یونیواک رایانههای الکترونیکی گوناگونی ساخته و عرضه کردند.
در رایانههای نسل اول از ویژگی دو حالته بودن لامپ خلا که وسیلهای الکترونیکی است و میتواند خاموش یا روشن باشد بهره گرفته شد و در اغلب آنها لامپ خلا در قسمت محاسبه و منطق بکار رفته بود. رایانههای نسل اول دارای حجم زیادی بودند و میزان حافظه، سرعت و دقت در آنها کم بود و به انگیزه استفاده از لامپ خلا و ایجاد گرمای زیاد، استفاده از آنها به چند ساعت در روز محدود بود.
رایانههای نسل دوم
در رایانههای نسل دوم ترانزیستور جایگزین لامپ خلا گردید. ترانزیستور چند برابر کوچکتر از لامپ خلا بود و تاثیر زیادی بر روی سرعت محاسبات رایانه داشت. ظرفیت حافظه در رایانههای نسل دوم در قیاس با رایانههای نسل اول دارای ظرفیت حافظه بیشتر و سریعتر، کوچکتر و قابل اطمینانتر بودند.
در فاصله زمانی سالهای ۱۹۵۸ تا ۱۹۶۴ توسط شرکتهای کامپیوتری انسیآر٬ ایبیام و سیدیسی رایانههای مختلف الکترونیک ساخته شدند و عرضه شدند و در سال ۱۹۶۳ اولین مینی رایانه بنام پیدیوی ۸ توسط شرکت دک معرفی گردید.
انقلاب میکروالکترونیکها باعث شد مدارهای مجتمع که به اندازهٔ ناخن انگشت شست شما باشند جای آن سیم کشیهای دستی را بگیرد.
اولین سود مدارهای مجتمع ترانزیستورها نیستند بلکه کوچکی آنها هست چرا که ترانزیستورها فایدهٔ تعدادی آنها است و بیشتر از میلیونها ترانزیستور میتواند تولید شود و به فرایندهای ماشینی دستگاه مرتبط شود تمام عناصر بر روی یک مدار مجتمع ساخته شدهاند همزمان در طریق شماره کوچک (شاید ۱۲) از پوشانههای بصری که هندسهٔ هر لایه را تعریف میکند. اینها سرعت پردازش و ساختن کامپیوترها را افزایش میدهد واز این جهت هزینهٔ آنها هم کاسته شد همان گونه که دستگاه چاپ یوهانس گوتنبرگ ساختن کتابهایش را سرعت داد و بدین وسیله آنها را برای عموم قابل خرید کرد
کامپیوتر ای بی ام استرچ سال ۱۹۵۹ درازای ۳۳ فوتی را برای نگاه داشتن ۱۵۰۰۰۰ ترانزیستور داخلش را لازم داشت . این ترانزیستورها به طور شگفت انگیزی کوچک تر از لامپهای خلا هستند . اما آنها عناصر منحصر به فردی بودند که نیاز به اسمبلی منحصر به فردی داشت در اوایل دهه ۱۹۸۰ این ترانزیستورهای زیاد توانست به طور هم زمان بر روی یک مدار مجتمع ساخته شود امروزه کامپیوترهای پنتیوم ۴ شامل ۴۲۰۰۰۰۰۰ ترانزیستور برروی یک مدار مجتمع به اندازهٔ یک ناخن شست است .
رایانههای نسل سوم
برای ساختن کامپیوترهای سریعتر و قویتر کوششها همچنان ادامه داشت تا در اوایل ۱۹۶۰ اولین کامپیوتر نسل سوم (Third Generation) به بازار عرضه شد. این کامپیوتر از سری IBM ۳۶۰ بود که برای ساختن آن ۵ میلیارد دلار سرمایه گذاری شد که بزرگترین پروژه مالی بخش خصوصی تا آن تاریخ به شمار میرفت.این کامپیوتر که مدلهای گوناگونی از نظر ظرفیت و سرعت کار داشت، در هر دو امور تجاری و علمی قابل استفاده بود.
جدیدترین تحول در تکامل کامپیوترها، ساختن وسایل ضبط اطلاعات با قابلیت دسترسی مستقیم (Direct Access Device) در این نسل بود.به این ترتیب کاربران توانستند به هر یک از اجزا اطلاعات ذخیره شده در یک مجموعه عظیم اطلاعاتی، در کسری از ثانیه دسترسی پیدا کنند.علاوه بر آن در این نسل از کامپیوترها، سعی شده که قطعات مدارها را هرچه کوچکتر و با حجم کمتر بسازند و بدین ترتیب مدارهای مجتمع (Integrated Circuits(IC)) به وجود آمدند.ویژگی دیگر رایانههای نسل سوم امکان استفاده همزمان چندین کاربر از یک رایانه بود. این رایانهها بر خلاف نسل قبلی که فقط در یکی از دو حیط علمی و غیرعلمی توانایی کار داشتند، توانایی کار در هر دو محیط را دارا بودند.
سرعت عملیان در رایانههای نسل سوم بسیار افزایش یافت. عملیات حسابی و منطقی در این رایانهها در مایکرو ثانیه(یک میلیونیم ثانیه) و حتی نانو ثانیه (یک بیلیونیم ثانیه) انجام میشد. در ایران، از زمان ارایه کامپیوترهای نسل سوم کاربرد کامپیوتر به سرعت توسعه یافت و مؤسسات مختلف تعدادی از آنها را نصب کردند.
بارزترین ویژگی رایانههای نسل سوم استفاده از مدارهای مجتمع یا آی سی در قسمتهای مختلف ساختمان رایانه بود. این مدارها که از حدود ۱۰۰ عنصر منطقی تشکیل شده بود و در هر عنصر منطقی حدود ۱۰ عنصر الکترونیکی نظیر ترانزیستور و دیود بکار رفته بود، به روش خاصی در سطحی به اندازه یک سانتیمتر مربع تجمع پیدا میکردند و بدین لحاظ اندازه و حجم رایانههای نسل سوم در برابر با رایانههای نسل دوم کاهش یافتند. ظرفیت حافظه در رایانههای نسل سوم به چندین برابر قبل افزایش یافت.
در فاصله زمانی سالهای ۱۹۶۴ تا ۱۹۷۱ شرکتهای از قبیل آیبیام٬ جنرال الکتریک٬ باروز٬ یونیواک٬ آرسیای، انسیآر، سیدیسی٬ هانیول و تعداد زیادی از شرکتهای کوچکتر ارائه گردید. بویژه شرکت دک با تولید مینی رایانههای پیدیپی ۱۰ و پیدیپی ۱۱ راه را برای پیشرفت سریع پدیده مینی رایانهها باز کرد و هزاران مینی رایانه به بازار عرضه کرد.
رایانههای نسل چهارم
در ساختمان رایانههای نسل چهارم از مدارهای مجتمع الکترونیکی با تراکم متوسط و زیاد که حاوی هزارها تا صدها هزار عنصر الکترونیکی بودند و بر روی یک تراشه مربع یا مستطیل شکل از جنس سیلیکان به سطح یک سانتیمتر مربع قرار گرفته بودند استفاده میگردید. سرعت عمل و ظرفیت حافظه رایانههای نسل پنجم به نسبت نسل قبلی افزایش زیادی داشت. توانایی قرار دادن مدارهای مجتمع الکترونیکی زیادی بر روی یک سطح بسیار کوچک سبب پیدایش ریزپردازنده در آغاز این دوره گردید که میتوانست بر روی یک سطح یک تراشه قرار بگیرد. ریز پردازنده دارای کلیه مدارهای مورد نیاز جهت عملیات حسابی، منطقی و کنترلی بود و با افزودن تعدادی تراشه جهت حافظه و سایر مدارهای مکمل به آن یک پردازشگر کامل بوجود آمد و در نتیجه ریز رایانه پا به عرصه وجود گذاشت.
با معرفی اولین ریزپردازنده به نام ۴۰۰۴ در سال ۱۹۷۱ توسط شرکت اینتل و عرضه ریزوردازنده ۸ بیتی ۸۰۸ در اواخر همان سال و ریزپردازنده ۸۰۸۰ در سال ۱۹۷۴ توسط همان شرکت، زمینه کاری جهت ساختن رایانههای شخصی (PC) فراهم گردید. با معرفی ریز رایانه سلب ۸-اینچ در سال ۱۹۷۲ توسط شرکت سلبی و ریز رایانه التایر ۸۸۰ در سال ۱۹۷۵ توسط شرکت میتس و ساخت ریزپردازندههای مختلف توسط شرکتهای اینتل٬ زیلاک٬ موتورولا و اماُاس تکنالوژی، فرایند ساخت و معرفی ریزرایانهها روز به روز گسترش یافت و توسط شرکتهای مختلف از آن جمله اپل(Apple)٬ آتاری(Atari)٬ کامودر(commodore) و آیبیام(IBM) ریز رایانههای گوناگونی عرضه گردید.
در دهه ۸۰ میلادی در زمینه رایانههای بزرگ و مینی رایانهها شرکتهای مختلف از آن جمله آیبیام ٬سیدیسی ٬دک و باروز رایانههای بسیار پیشرفتهای ساختند و به بازار عرضه نمودند.
در همین دهه ابر رایانههای پیشرفتهای توسط شرکتهای مختلف از جمله کری آیبیام، سیدیسی٬ فوجیتسو ٬ هیتاچی و نک ساخته شدند.
رایانههای نسل پنجم
در رایانههای نسل پنجم که از سال ۱۹۹۰ به بعد هستند اندازهٔ تراشهها خیلی کوچکتر شده و از پردازندههای با تراکم خیلی زیاد در آنها استفاده میشود. در این نسل از رایانه بجای معماری ترتیبی از معماری موازی بهره گرفته شده. کشورهای پیشرفتهٔ زیادی مانند آمریکا و ژاپن پژوهشهای زیادی برای ساخت رایانههای بسیار پیشرفته در گذشته و حال انجام دادهاند.
ابر رایانههای در دست ساخت به نام سی ام ۵ که از ۳۲ تا ۱۶۰۰۰ پردازنده بصورت موازی بهره خواهند گرفت سرعت رایانه را تا دو برابر ترافلاپس (تریلیون عملیات اعشاری در ثانیه) خواهند رساند.
نسل پنجم رایانهها که ایده آن اولین بار توسط ژاپنیها در سال ۱۹۸۰ مطرح شد، ساختن کامپیوترهایی را پیشنهاد میکند که بتوانند بیاموزند، استنباط کنند و تصمیم بگیرند و بطور کلی رفتاری داشته باشند که معمولاً در حوزه منطق و استدلال خاص انسان قرار دارد و به عبارت ساده تر هوشمند باشند. در این نسل از مدارهای مجتمع با تراکم فوق العاده بالا استفاده میشود.
بعد از موفقیت کامل بشر در ساخت کامپیوترهای هوشمند، ایده بعدی انسان طراحی کامپیوتری خواهد بود که مدارهای داخلی آن کپی برداری عینی از مغز آدمی است.
با توجه به تحولات در تغییر نسلهای کامپیوتری، در نسل بعد باید منتظر تغییرات زیر باشیم:
کاهش حجم مدارها تا حد مینیاتوری شدن و نیز کاهش توان مصرفی لازم
افزایش پیچیدگی مدارها
افزایش کارایی و بهبود کیفیت عملکرد مدارها
افزایش سرعت عملکرد مدارها
مشخصات کلی
پیشرفتهای سختافزاری
الف)مینیاتوری کردن(تقلیل حجم دستگاهها و اجزای آنها)
ب)افزایش ظرفیت حافظه به چندین برابر قبل
ج)استفاده از دستگاههای واسطه(Media)، با قابلیت دسترسی مستقیم
د)قدرت ارتباط با نقاط دور و متعدد
پیشرفتهای نرمافزاری
الف)هماهنگی بیشتر با سختافزار
ب)هماهنگی بیشتر با سیستمعامل
ج)پیشرفت در زبانهای برنامه نویسی و به کارگیری زبانهای سطح بال
عملیات و بهره برداری
الف)استفاده از روشهای پردازش مستقیم(on-line) و بازده فوری(real time)
ب)اجرای همزمان چند برنامه با یکدیگر
تقسیمبندی و تفکیک نسلهای کامپیوتری تا قبل از نسل چهارم(Forth Generation)، به لحاظ تغییرات عمده در پیشرفت و تکامل کامپیوتر در هر نسل، به سهولت صورت گرفت. دراوایل سال ۱۹۷۰ تکنیکهای جدیدتری در ساخت و بهره گیری از کامپیوترها به کار برده شدکه بسیاری از دست اندرکاران آن را نسل چهارم نامیدند. مهمترین تغییرات در سختافزار کامپیوترهای نسل چهارم، به کارگرفتن مدارهای مجتمع با تراکم زیاد و تراکم خیلی زیاد است.
در نسل سوم از تراکم SSI(Small Scale Integration) و (Scale Integration Medium)MSI یعنی تراکم کم و تراکم متوسط بهره گرفتند. ولی درنسل چهارم از تراکم (Scale Integration Large) LSI،( Scale Integration Very Large) VLSI و (Ultra Large Scale Integration)ULSI یعنی تراکم بالا، خیلی بالا وفوق العاده بالا بهره میگیرند. نسل چهارم همچنین از حافظه نیمه هادی (Semiconductor) ومیکرو پروسسور (Microprocessor)، سیستمهای محاورهای (Interactive System)، پردازش مستقیم و شبکههای کامپیوتری (Computer Network) بهره جستهاست.
توسعه و پیشرفت سختافزار کامپیوترهای فعلی، در مقایسه با نسلهای قبلی با بررسی چند عامل نظیر سرعت، اندازه، هزینه و ظرفیت حافظه روشن میگردد. در کامپیوترهای اولیه از لامپ خلا استفاده میشد و به همین جهت حجم و وزن زیادی داشتند (کامپیوتر انیاک ۳۰ تن وزن داشت) به کار بردن ترانزیستور در نسل دوم به طور قابل ملاحظهای، اندازه کامپیوترها را کاهش داد. در یک فوت مربع از کامپیوترهای نسل اول ۶۰۰۰ مؤلفه وجود داشت که با بکاربردن ترانزیستور۱۰۰۰۰۰ مدار درهمان حجم کار میکرد. در کامپیوترهای فعلی که در آنها میکروالکترونیک و مدارهای مجتمع با تراکم زیاد به کار میرود بیش از ۱۰ میلیون مدار در یک فوت مربع کار میکند.
چرتکه که یک کمک رسان اولیه برای محاسبات ریاضی بود تنها خصوصیت آن این بود که به حافظه افراد برای انجام محاسبات کمک میکرد . یک چرتکه اندازه ماهر میتواند عملیات جمع و تفریق را با سرعتی برابر با دست جمع و تفریق میکند انجام دهد. قدیمیترین چرتکهای که باقی ماندهاست مربوط به ۳۰۰ سال قبل از میلاد است که به وسیله یک امپراطوری در جنوب غرب آسیا استفاده میشده .
چرتکههای مدرن از حلقههایی درست شدهاند که روی میلهها میلغزند در یک چرتکه خیلی پیشرفته ۵ حلقه پایینی در هر میله نشانگر ۵ انگشت دست است و ۲ حلقه بالایی نشانگر ۲ دست است .
خط کش محاسبه
پیش از ۱۶۱۷ یک اسکاتلندی به نام جان نپر٬ لگاریتم را اختراع کرد. که این اختراع با عنوان تکنولوژی باعث شده که غرب، مورد توجه مردم دنیا قرار گیرد. این عنصر جادویی لگاریتم هر عملوند بود که عموماً از یک فهرست کنده کاری شده گرفته شده بود. اما نپر به آن یک اختیار دیگر اضافه کرد چیزی که ارزشهای لگاریتم که بر روی عاجها کنده کاری شده بودند امروزه استخوانهای پنر نامیده میشوند.
اختراع نپر مخترعان را مستقیماً به سوی اختراع خط کش محاسبه راهنمایی کرد که اولین بار در سال ۱۶۲۳ در انگلستان ساخته شد و تا دهه ۱۹۶۰ به وسیله مهندسین اخترشناسی برای برنامه فرود آپولو و انسانها به روی ماه استفاده شد.
ماشین محاسبه
لئوناردو داوینچی (۱۵۱۹-۱۴۵۷) طرحی از ماشین محاسبه چرخ دنده دار کشید که ظاهراً هیچ گاه آن را نساخت. اولین ماشین محاسبه چرخ دنده دار که واقعاً ساخته شد احتمالاً در ساعت محاسبه گر بود که به نام مخترعش ویلیام چیکارد نام گرفت. این وسیله تبلیغ زیادی به همراه نداشت چرا که چیکارد خیلی زود پس از آن در اثر طاعون درگذشت.
دستگاه پاسکالین
در سال ۱۶۴۲ بیلز پاسکال در سن ۱۹ سالگی پاسکالین را به عنوان یک کمک رسان برای پدرش که یک جمع اورنده مالیات بود اختراع کرد.
پاسکال ۵۰ عدد از این دستگاههای چرخدندهای را ساخت ماشین حسابی تک کاره که فقط میتواست جمع کند. ولی به خاطر قیمت زیاد ان واینکه این دستگاه واقعاً دقیق نبود ( چون در ان زمان ساخت چرخ دندهها با دقت لازم مقدور نبود ) نتوانست خیلی به فروش برسد. سپس تا جایی ترقی کرد که در حال حاضر دانشبرد ماشینها دیجیتال شدند بخش کیلومتر شمار و سرعت سنج ماشینهای امروزی از دستگاهی بسیار شبیه به پاسکالین استفاده میکنند. پاسکال یک بچه نابغه بود او در سن ۱۲ سالگی در حال انجام ازمایش مدل موقعیتهای ۳ ثانیهای اقلیدس در کف اشپزخانه دیده شده بود .
پاسکال ادامه داد و اختراعهای زیاد دیگری مانند اختراع قطریه احتمال و منگنه آبی و سرنج را انجام داد. عکس زیر نشان دهنده یک ورزن ۸ رقمی از پاسکالین ودو صحنه از ورزن ۶ رقمی پاسکالین است.
محاسبه گر پله دزد
تنها چند سال پس از پاسکال گات فراید ویلهم لیبنیز ( همکار نیوتون ) ساختن ماشین حساب چهار کاره ( جمع و تفریق وضرب و تقسیم ) را مدیریت کرد . که محاسبه گر پلهای نامیده شد . چون این دستگاه بجای چرخ دنده از طبلهای شیار دار دارای ۱۰ شیار که به ترتیب در پیرامون این طبلها چیده شده بودنداستفاده میکرد . همچنین این محاسبه گرپلهای از سیستم عدد ده دهی ( هر طبل ۱۰ شیار داشت ) استفاده کرد.
لیبنیز اولین کسی بود که از استفاده از سیستم باینری اعداد طرف داری کرد. که پایه واساس بهره برداری از کامپیوترهای مدرن است .لیبنیز به عنوان یکی از بزرگترین فیلسوفها شناخته شد ولی او در تنهایی و فقر از دنیا رفت .
کارتهای منگنه
در سال ۱۸۰۱ جوزف ماری جکوارد فرانسوی یک دستگاه بافندگی قوی را اختراع کرد که توانست بافندگیاش ( و تزئین روی پارچه روی یک الگو به طور اتوماتیک ) را بنیان گذاری کند. این دستگاه از روی کارتهای چوبی منگنهای که در یک ردیف طولانی به وسیله یک طناب به هم کمک میکردند میخواند.
نسلهای این کارتهای منگنهای از قبل از این نیز استفاده میشدهاند.تکنولوزی جکوارد یک عطیه و نعمت راستین برای کارخانه داران بود اما خیلی از کار کنان کارخانهها را بیکار میکرد و جمعیت انبوه مردم عصبانی کار خانههای جکوارد را بر شکست کرد وحتی یک نفر هم به او حمله کرد.
تاریخ پر از مثالهایی از آشوبهای کارگران به دنبال ابداع یک تکنولوزی است . ولی بیشتر مطالعات این را نشان میدهد که در همه جا تکنولوزی در حقیقت تعداد شغلها را افزایش دادهاست .
ماشین محاسبه گر بخاری
در سال ۱۸۲۲ یک ریاضی دان انگلیسی چالز پاپیج ماشین محاسبه گر بخاری را پیشنهاد کرد . این ماشین به اندازه یک اتاق بود که ان را موتور متفاوت نامید.این ماشین قادر به محاسبه فهرستهایی از اعداد بود مانند جداول لگاریتمی .او سر مایه و بودجه دولتی را برای این پروزه به خاطر اهمیت جداول عددی در کشتی رانی در اقیانوس که به وسیله ان تجارت ابی ونیز نیروی دریایی نظامیشان را ترقی میدادند جذب کرد .دولت انگلیس برنامه ریزی کرده بود که بزرگترین امپراطوری جهان شود اما در آن زمان دولت انگلستان در حال چاپ یک سری ۷ جلدی جداول کشتیرانی به همراه یک جلد کتاب تصحیحات بود که نشان میداد این سری کتاب بالغ بر ۱۰۰۰ اشتباه عددی داشت .این ارزو میرفت که ماشین بابیج بتواند اشتباهات به این گونه را رفع کند .اما ساخت دستگاه «ماشین متفاوت بابیج» ثابت کرد بسیار سخت است . واین پروزه به زودی تبدیل به گرانترین پروزهٔ بودجهای دولت تا آن زمان در تاریخ انگلستان شد .ده سال بعد کامل کردن این دستگاه غیر ممکن شد.
موتور تحلیلی
بابیج دلسرد نبود و با وجود این سراغ فکر بعدیش رفت . چیزیکه او آن را موتور تحلیلی نامید . این وسیله به اندازه یک خانه بزرگ بود و به اندازهٔ ۶ اسب بخار قدرت داشت . که چون این دستگاه به خاطر تکنولوزی کارتهای منگنهٔ جکوارد قابل برنامه ریزی بود هدف کلی تری داشت .
اما این بابیج بود که پرش خردمندادهٔ مهمی را مربوط به کارتهای منگنه کرده بود . در دستگاه بافندگی جکوارد بودن یا نبودن هر سوراخ در کارت به یک نخ اجازه میداد که بگذرد ویا اینکه متوقف شود.بابیج فهمید که الگوی حفرهها میتواند برای نشان دادن یک ایده انتزاعی استفاده شود . بابیج فهمید که نیازی ندارد که یک مسئله به خودی خود به طور فیزیکی از سوراخها عبور کند. ازاین گذشته بابیج دریافت که کارتهای منگنه میتوانند به عنوان دستگاه ذخیره به کار روند و اعداد محاسبه شده را برای محاسبات بعدی نگه دارند. بابیج به خاطر ربط این دستگاه به دستگاه جکوارد نام دو قسمت مهم از دستگاهش را میل واستور گذاشت. چون هر دو کلمه در صنعت بافندگی استفاده میشد.
استور جایی بود که اعداد نگه داری میشدند و میل جایی بود که آنها به منظور رسیدن به نتایج تازه ترکیب میشوند.
در کامپیوترهای مدرن استور واحد حافظه نامیده میشود وبه میل واحدپردازش مرکزی میگویند .موتور تحلیلی دارای کلید تابعی بود که کامپیوترها را از ماشینهای حساب متمایز میکرد . ( جملهٔ شرطی ) یک جملهٔ شرطی اجازه میداد که برنامه نتایج مختلفی را در یک زمان واحد به دست آورد . بر اساس جملهٔ شرطی مسیر بر نامه مشخص میشد .
هلدریت دسک
موفقیت بعدی در آمریکا رخ داد .دولت آمریکا مجبور بود هر ۱۰ سال یک بار اماری از تمامی ارای شهروندان آمریکایی برای تعیین نمایندگان مجلس بگیرد . واین کار بسیار به طول میانجامید برای همین مجلس جایزهای برای مخترعی که بتواند برای انتخابات سال ۱۸۹۰ دستگاهی اختراع کند قرار داد . که این فرد کسی نبود جز هرمن هلدریت کسی که به طور موفقیت امیزی کارتهای منگنهای جکوارد را برای شمارش آرا به کار گرفت .
اختراع او به عنوان هلریت دسک شناخته شد که شامل یک کارت خوان بود که سوراخهای داخل کارت را درک میکرد . ویک دنده دستگاهی را که میتوانست بخواند میچرخواند ویک شمارش گر نتایج را نشان میداد .تکنیک هلدریت موفق بود و انتخابات خیلی زود تر از سالهای قبل انجام گرفت .
IBM
هلدریت یک شرکت بنا کرد که بعد از مدتی به یک شرکت تجاری بینالمللی تبدیل شد که امروزه ما ان را به نام ای بی ام میشناسیم.
ای بی ام به سرعت رشد کرد و کارتهای منگنه همه جا را فرا گرفتند. امروزه کارتهای منگنه اطلاعات مشخصی از قبیل نام شما وادرس شما و به عنوان مثال مصرف گاز شما را ذخیره میکنند وسپس از این طریق قبض شما محاسبه و برایتان فرستاده خواهد شد.البته امروزه هکرهایی هستند که با هک کردن این کارتها مبالغ مصرفی خود را کاهش میدهند.
ماشین شمارشگر هلدریت اولین ماشینی بود که بر روی جلد مجلهای تا به ان زمان به چاپ رسیده بود . آی بی ام ماشین حسابهایش را برای فروش به شرکتهای تجاری همراه با حساب داری مالی و حسابداری اموال پیشرفت داد. یک خصوصیت در قالب دو ویزگی حسابداری مالی وحسابداری اموالی . اما ارتش آمریکا به یک حسابگر بهینه برای انجام محاسبات علمی نیاز داشت . در جنگ جهانی دوم آمریکا ناوهای جنگی ای داشت که به سختی فشنگها و گلولههایی به وزن برابر با یک ماشین کوچک را تا ۲۵ مایل میکشید .
فیزیک دانان باید معادلهای مینوشتند که بیان کند چگونه شرایط جوی و باد و جاذبه و سرعت اولیه وغیره میتوانند مسیر گلولهها را تعیین کنند . اما حل چنین معادلهای بسیار سخت بود . اینها کارهایی بود که توسط کامپیوترهای بشری انجام شد و نتایج انها در دفتر چه راهنمای نظامی منتشر میشد.
اولین ویروس
یکی از بر نامه نویسان مارک۱ یک زن بود به نام گریس هاپر . این زن اولین ویروس کامپیوتر به نام باگ را پیدا کرد . یک حشره مرده که در دستگاه افتاده بود و بالهایش مانع خواندن روزنهها میشد .
باگ برای نشان دادن نقصی در سیستم بکار میرود از آن زمان این کلمه سال ۱۹۵۳ گریس هاپر اولین زبان پیشرفته به نام فلو ماتیک را اختراع کرد، شناخته شد . زبانهای سطح بالا به منظور راحت تر فهمیدن انسانها ساخته شد . چنان که زبان باینری برای کامپیوتر قابل فهم تر بود که بعدها به نام کوبول اما یک زبان برنامه نویسی پیشرفته بدون یک برنامهٔ مترجم ارزشی نداشت . تا زبان سطح بالا را به زبان باینری (یا زبان ماشین ) ترجمه کند که هاپر اولین مترجم یا کامپایلر را هم ساخت . این زن تا سن ۷۹ سالگی در زمینه کامپیوتر و برنامه نویسی فعال بود .
رایانههای نسل اول
در سال ۱۹۳۸٬ جان وینسنت آتاناسف استاد فیزیک و ریاضیات دانشگاه ایالتی آیووا در آمریکا به فکر ساختن اولین رایانه الکترونیکی یک منظوره افتاد. او با همکاری دستیارش و دانشجوی فارغالتحصیلش کلیفرد بری، با استفاده از لامپ خلاء شروع به ساختن رایانهٔ مزبور کرد و آن را کامپیوتر آتاناسفبری یا ABC نامید که میتوانست ۲۹ معادلهٔ چند مجهولی را با ۲۹ مجهول حل کند . این اولین ماشینی بود که توانست دادهها را به عنوان بار الکتریکی در خازن ذخیره کند . کاری که امروزه کامپیوترها برای ذخیره اطلاعاتشان در حافظه اصلی میکنند . اما این دستگاه قابل برنامه ریزی نبود وطراحی انها تنها مناسب برای یک نوع از مشکلات ریاضی (معادلات چند مجهولی ) بود . ولی به خاطر درگیری ارتش آمریکا در جنگ جهانی دوم و لزوم پیوستن آناتاسف به ارتش همکاری او با ارتش آمریکا، ساخت این رایانه عملی نشد و ساخت آن ادامه نیافت.متأسفانه مخترعینش هیچ تلاشی برای نگه داری آن نکردند و سرانجام این دستگاه رها شده و به وسیله کسانی که به داخل اتاق آمده بودند غارت شد .
یکی دیگر از کسانی که در زمینهٔ کامپیوترهای مدرن کار کردکلوسوس بود که در طول جنگ جهانی دوم به کمک دولت بریتانیا به هدف شکستن کدهای پنهانی آلمانیان دستگاهی ساخت .
در حقیقت انگلستان جهان را به سوی ساخت و طراحی ماشینهای الکترونیکی هدایت کرد که برای شکستن رمزها اختصاص یافته بود و معمولاً قادر به خواندن امواج رادیویی کد دارالمانیها بود .کامپیوتر هاروارد مارک ۱ اتانا سوف بری و کلوساس انگلیسی سهم عمدهای در این صنعت دارا بودند ولی پیش گامان آمریکایی و انگلستانی هنوز بر سر اینکه چه کسی اول بود بحث میکردند. اما زود تر از ان زیوس رشته کامپیوترهایی برای اهداف عمومی در نازی آلمان ساخته بود در حقیقت زد ۱ اولین بود چرا که در بین سالهای ۱۹۳۶ و۱۹۳۸ ساخته شده بود.
سومین ماشین زیوس که به زد ۳ معروف است درسال ۱۹۴۱ ساخته شد، که احتمالاً اولین کامپیوتر دیجیتال چند منظوره قابل برنامه ریزی عملی بود . یعنی به وسیله نرمافزار کنترل میشود .زد ۳ به وسیله هجوم بمباران پیوسته خراب شد . زد ۱ و زد۲ هم به همان سر نوشت دچار شدند و تنها زد ۴ باقی ماند زیرا زیوس ان را داخل واگنی گذاشت و روانه کوهستان کرد.
در سال ۱۹۴۳ فیزیکدانی به نام جان ماکلی با همکاری جی پرسیر اکرت که مهندس برق بود، شروع به ساختن اولین رایانه الکترونیکی همه منظوره نمود. این رایانه که در ساخت آن افزون بر اجزاء الکترومکانیکی، از هجده هزار لامپ خلا استفاده شده بود بنام انیاک نامگذاری شد و در سال ۱۹۴۶ میلادی آماده نصب و راهاندازی گردید و در زمان خود پیچیدهترین دستگاه الکترونیکی جهان بود. این رایانه قادر به انجام سیصد عمل ضرب در هر ثانیه بود و به مدت ۹ سال مورد استفاده ارتش آمریکا قرار گرفت.
یکی از موفقیتهای کامپیوتر هاروارد ( مارک ۱ ) بود که به طور شریکی بین هاروارد و ای بی ام در سال ۱۹۴۴ ساخته شد . این اولین کامپیوتر قابل بر نامه ریزی دیجیتال که در آمریکا ساخته شد، بود .ولی آن به طور کامل الکترونیکی نبود . در عوض این دستگاه بدون سوئیج و کلاج و میله و دستگاه تقویت و غیره ساخته شده بود .وزن ماشین ۵ تن بود و در آن ۵۰۰ مایل سیم جا داده شده بود . آن دارای طول ۸ فیت ودرازی ۵۱ فیت بود .مارک ۱ به مدت به مدت ۱۵ سال بدون توقف کار کرد و به شکل یک اتاق بافندگی شبیه بود .
مارک ۱ عملیات را روی اعدادی انجام میداد که ۲۳ رقم عرض داشتند . او میتوانست ۲تا از این اعداد را جمع یا تفریق کند در زمانی برابر سه دهم ثانیه یا انها را ضرب کند در حدود ۴ ثانیه و تقسیم کند در ۱۰ ثانیه ۴۵ سال بعد کامپیوترها میتوانستند عملیات جمع را در یک بیلیونیم ثانیه انجام دهند.
اگر چه مارک ۱ سه بخش مساوی از میلیونها اجزا داشت ولی تنها میتوانست ۷۲ عدد را ذخیره کنند . و ۱۰میلیون عدد دیگر را در هارد دیسک. و سرعت نمایش این اطلاعات بسیار بسیار بالا است . برای همین سرعت بالاست که کامپیوترها ی الکترونیکی قاتل دستگاههای مکانیکی به حساب میایند .هاروارد ایکن یکی از مدیران طراحی مارک ۱ در نامهٔ فکاهی خود نوشت تا سال ۱۹۴۷شش کامپیوتر الکترونیکی برای انجام محاسبات تمام آمریکا کافی است . برای همین ای بی ام شروع به تحقیق کرد که ایا میشود این دستگاه را به یک شکل استا ندارد درآورد چرا که تا آن زمان تنها دولت و ارتش آمریکا توان پرداخت چنین هزینهای را داشتند . البته نظریه ایکن زیاد هم بد نبود جرا که او از انقلاب میکرو کامپیوترها در سال ۱۹۵۹ بی خبر بود .
اپل ۱ که با عنوان «خودتان انجام دهید» بدون ظاهری زیبا فروخته شد . کامپیوترها به صورت شگفت انگیزی گران بودند چرا که در آن نیاز به اسمبلی دستی زیادی بود .
در سال ۱۹۴۵ نابغه ریاضی جان فون نویمان طی مقالهای استفاده از سیستم اعداد دودویی (Binary) در ساختمان رایانه و نظریه انباشت برنامه در حافظه رایانه را مطرح کرد و بر این اساس ساخت رایانه رقمی الکترونیکی همه منظورهای را پیشنهاد نمود و آن را ادواک نامید. این دستگاه رایانهای با توانایی ذخیره داخلی برنامهها و سرعت بالای الکترونیکی بود. فن نویمان را اغلب بهعنوان بنیانگذار ذخیرهسازی برنامهها میشناسند.
ساخت این رایانه در سال ۱۹۴۶ شروع شده بود و تا اواخر سال ۱۹۵۰ به تاخیر افتاد. با نگرش به اینکه در طراحی و ساخت رایانههای مدرن از نظریههای نویمان بهره گرفته میشود، لذا وی را پدر کامپیوتر میخوانند.
در سال ۱۹۴۷ موریس ویلکس استاد دانشگاه کمبریج انگلیس شروع به ساخت اولین رایانه رقمی الکترونیکی حاوی برنامههای ذخیره شده نمود و آن را ادساک نامید. ساخت این رایانه در سال ۱۹۴۹ به پایان رسید و آماده نصب و بهرهبرداری گردید.
در سال ۱۹۵۰ اولین رایانه دارای برنامه ذخیره شده ساخت آمریکا به نام سیک در سازمان ملی استانداردها در واشنگتن نصب گردید و بیش از ده سال مورد استفاده قرار گرفت. در فاصله سالهای ۱۹۵۱ تا ۱۹۵۷ نیز شرکتهای رایانهای آی بی ام و یونیواک رایانههای الکترونیکی گوناگونی ساخته و عرضه کردند.
در رایانههای نسل اول از ویژگی دو حالته بودن لامپ خلا که وسیلهای الکترونیکی است و میتواند خاموش یا روشن باشد بهره گرفته شد و در اغلب آنها لامپ خلا در قسمت محاسبه و منطق بکار رفته بود. رایانههای نسل اول دارای حجم زیادی بودند و میزان حافظه، سرعت و دقت در آنها کم بود و به انگیزه استفاده از لامپ خلا و ایجاد گرمای زیاد، استفاده از آنها به چند ساعت در روز محدود بود.
رایانههای نسل دوم
در رایانههای نسل دوم ترانزیستور جایگزین لامپ خلا گردید. ترانزیستور چند برابر کوچکتر از لامپ خلا بود و تاثیر زیادی بر روی سرعت محاسبات رایانه داشت. ظرفیت حافظه در رایانههای نسل دوم در قیاس با رایانههای نسل اول دارای ظرفیت حافظه بیشتر و سریعتر، کوچکتر و قابل اطمینانتر بودند.
در فاصله زمانی سالهای ۱۹۵۸ تا ۱۹۶۴ توسط شرکتهای کامپیوتری انسیآر٬ ایبیام و سیدیسی رایانههای مختلف الکترونیک ساخته شدند و عرضه شدند و در سال ۱۹۶۳ اولین مینی رایانه بنام پیدیوی ۸ توسط شرکت دک معرفی گردید.
انقلاب میکروالکترونیکها باعث شد مدارهای مجتمع که به اندازهٔ ناخن انگشت شست شما باشند جای آن سیم کشیهای دستی را بگیرد.
اولین سود مدارهای مجتمع ترانزیستورها نیستند بلکه کوچکی آنها هست چرا که ترانزیستورها فایدهٔ تعدادی آنها است و بیشتر از میلیونها ترانزیستور میتواند تولید شود و به فرایندهای ماشینی دستگاه مرتبط شود تمام عناصر بر روی یک مدار مجتمع ساخته شدهاند همزمان در طریق شماره کوچک (شاید ۱۲) از پوشانههای بصری که هندسهٔ هر لایه را تعریف میکند. اینها سرعت پردازش و ساختن کامپیوترها را افزایش میدهد واز این جهت هزینهٔ آنها هم کاسته شد همان گونه که دستگاه چاپ یوهانس گوتنبرگ ساختن کتابهایش را سرعت داد و بدین وسیله آنها را برای عموم قابل خرید کرد
کامپیوتر ای بی ام استرچ سال ۱۹۵۹ درازای ۳۳ فوتی را برای نگاه داشتن ۱۵۰۰۰۰ ترانزیستور داخلش را لازم داشت . این ترانزیستورها به طور شگفت انگیزی کوچک تر از لامپهای خلا هستند . اما آنها عناصر منحصر به فردی بودند که نیاز به اسمبلی منحصر به فردی داشت در اوایل دهه ۱۹۸۰ این ترانزیستورهای زیاد توانست به طور هم زمان بر روی یک مدار مجتمع ساخته شود امروزه کامپیوترهای پنتیوم ۴ شامل ۴۲۰۰۰۰۰۰ ترانزیستور برروی یک مدار مجتمع به اندازهٔ یک ناخن شست است .
رایانههای نسل سوم
برای ساختن کامپیوترهای سریعتر و قویتر کوششها همچنان ادامه داشت تا در اوایل ۱۹۶۰ اولین کامپیوتر نسل سوم (Third Generation) به بازار عرضه شد. این کامپیوتر از سری IBM ۳۶۰ بود که برای ساختن آن ۵ میلیارد دلار سرمایه گذاری شد که بزرگترین پروژه مالی بخش خصوصی تا آن تاریخ به شمار میرفت.این کامپیوتر که مدلهای گوناگونی از نظر ظرفیت و سرعت کار داشت، در هر دو امور تجاری و علمی قابل استفاده بود.
جدیدترین تحول در تکامل کامپیوترها، ساختن وسایل ضبط اطلاعات با قابلیت دسترسی مستقیم (Direct Access Device) در این نسل بود.به این ترتیب کاربران توانستند به هر یک از اجزا اطلاعات ذخیره شده در یک مجموعه عظیم اطلاعاتی، در کسری از ثانیه دسترسی پیدا کنند.علاوه بر آن در این نسل از کامپیوترها، سعی شده که قطعات مدارها را هرچه کوچکتر و با حجم کمتر بسازند و بدین ترتیب مدارهای مجتمع (Integrated Circuits(IC)) به وجود آمدند.ویژگی دیگر رایانههای نسل سوم امکان استفاده همزمان چندین کاربر از یک رایانه بود. این رایانهها بر خلاف نسل قبلی که فقط در یکی از دو حیط علمی و غیرعلمی توانایی کار داشتند، توانایی کار در هر دو محیط را دارا بودند.
سرعت عملیان در رایانههای نسل سوم بسیار افزایش یافت. عملیات حسابی و منطقی در این رایانهها در مایکرو ثانیه(یک میلیونیم ثانیه) و حتی نانو ثانیه (یک بیلیونیم ثانیه) انجام میشد. در ایران، از زمان ارایه کامپیوترهای نسل سوم کاربرد کامپیوتر به سرعت توسعه یافت و مؤسسات مختلف تعدادی از آنها را نصب کردند.
بارزترین ویژگی رایانههای نسل سوم استفاده از مدارهای مجتمع یا آی سی در قسمتهای مختلف ساختمان رایانه بود. این مدارها که از حدود ۱۰۰ عنصر منطقی تشکیل شده بود و در هر عنصر منطقی حدود ۱۰ عنصر الکترونیکی نظیر ترانزیستور و دیود بکار رفته بود، به روش خاصی در سطحی به اندازه یک سانتیمتر مربع تجمع پیدا میکردند و بدین لحاظ اندازه و حجم رایانههای نسل سوم در برابر با رایانههای نسل دوم کاهش یافتند. ظرفیت حافظه در رایانههای نسل سوم به چندین برابر قبل افزایش یافت.
در فاصله زمانی سالهای ۱۹۶۴ تا ۱۹۷۱ شرکتهای از قبیل آیبیام٬ جنرال الکتریک٬ باروز٬ یونیواک٬ آرسیای، انسیآر، سیدیسی٬ هانیول و تعداد زیادی از شرکتهای کوچکتر ارائه گردید. بویژه شرکت دک با تولید مینی رایانههای پیدیپی ۱۰ و پیدیپی ۱۱ راه را برای پیشرفت سریع پدیده مینی رایانهها باز کرد و هزاران مینی رایانه به بازار عرضه کرد.
رایانههای نسل چهارم
در ساختمان رایانههای نسل چهارم از مدارهای مجتمع الکترونیکی با تراکم متوسط و زیاد که حاوی هزارها تا صدها هزار عنصر الکترونیکی بودند و بر روی یک تراشه مربع یا مستطیل شکل از جنس سیلیکان به سطح یک سانتیمتر مربع قرار گرفته بودند استفاده میگردید. سرعت عمل و ظرفیت حافظه رایانههای نسل پنجم به نسبت نسل قبلی افزایش زیادی داشت. توانایی قرار دادن مدارهای مجتمع الکترونیکی زیادی بر روی یک سطح بسیار کوچک سبب پیدایش ریزپردازنده در آغاز این دوره گردید که میتوانست بر روی یک سطح یک تراشه قرار بگیرد. ریز پردازنده دارای کلیه مدارهای مورد نیاز جهت عملیات حسابی، منطقی و کنترلی بود و با افزودن تعدادی تراشه جهت حافظه و سایر مدارهای مکمل به آن یک پردازشگر کامل بوجود آمد و در نتیجه ریز رایانه پا به عرصه وجود گذاشت.
با معرفی اولین ریزپردازنده به نام ۴۰۰۴ در سال ۱۹۷۱ توسط شرکت اینتل و عرضه ریزوردازنده ۸ بیتی ۸۰۸ در اواخر همان سال و ریزپردازنده ۸۰۸۰ در سال ۱۹۷۴ توسط همان شرکت، زمینه کاری جهت ساختن رایانههای شخصی (PC) فراهم گردید. با معرفی ریز رایانه سلب ۸-اینچ در سال ۱۹۷۲ توسط شرکت سلبی و ریز رایانه التایر ۸۸۰ در سال ۱۹۷۵ توسط شرکت میتس و ساخت ریزپردازندههای مختلف توسط شرکتهای اینتل٬ زیلاک٬ موتورولا و اماُاس تکنالوژی، فرایند ساخت و معرفی ریزرایانهها روز به روز گسترش یافت و توسط شرکتهای مختلف از آن جمله اپل(Apple)٬ آتاری(Atari)٬ کامودر(commodore) و آیبیام(IBM) ریز رایانههای گوناگونی عرضه گردید.
در دهه ۸۰ میلادی در زمینه رایانههای بزرگ و مینی رایانهها شرکتهای مختلف از آن جمله آیبیام ٬سیدیسی ٬دک و باروز رایانههای بسیار پیشرفتهای ساختند و به بازار عرضه نمودند.
در همین دهه ابر رایانههای پیشرفتهای توسط شرکتهای مختلف از جمله کری آیبیام، سیدیسی٬ فوجیتسو ٬ هیتاچی و نک ساخته شدند.
رایانههای نسل پنجم
در رایانههای نسل پنجم که از سال ۱۹۹۰ به بعد هستند اندازهٔ تراشهها خیلی کوچکتر شده و از پردازندههای با تراکم خیلی زیاد در آنها استفاده میشود. در این نسل از رایانه بجای معماری ترتیبی از معماری موازی بهره گرفته شده. کشورهای پیشرفتهٔ زیادی مانند آمریکا و ژاپن پژوهشهای زیادی برای ساخت رایانههای بسیار پیشرفته در گذشته و حال انجام دادهاند.
ابر رایانههای در دست ساخت به نام سی ام ۵ که از ۳۲ تا ۱۶۰۰۰ پردازنده بصورت موازی بهره خواهند گرفت سرعت رایانه را تا دو برابر ترافلاپس (تریلیون عملیات اعشاری در ثانیه) خواهند رساند.
نسل پنجم رایانهها که ایده آن اولین بار توسط ژاپنیها در سال ۱۹۸۰ مطرح شد، ساختن کامپیوترهایی را پیشنهاد میکند که بتوانند بیاموزند، استنباط کنند و تصمیم بگیرند و بطور کلی رفتاری داشته باشند که معمولاً در حوزه منطق و استدلال خاص انسان قرار دارد و به عبارت ساده تر هوشمند باشند. در این نسل از مدارهای مجتمع با تراکم فوق العاده بالا استفاده میشود.
بعد از موفقیت کامل بشر در ساخت کامپیوترهای هوشمند، ایده بعدی انسان طراحی کامپیوتری خواهد بود که مدارهای داخلی آن کپی برداری عینی از مغز آدمی است.
با توجه به تحولات در تغییر نسلهای کامپیوتری، در نسل بعد باید منتظر تغییرات زیر باشیم:
کاهش حجم مدارها تا حد مینیاتوری شدن و نیز کاهش توان مصرفی لازم
افزایش پیچیدگی مدارها
افزایش کارایی و بهبود کیفیت عملکرد مدارها
افزایش سرعت عملکرد مدارها
مشخصات کلی
پیشرفتهای سختافزاری
الف)مینیاتوری کردن(تقلیل حجم دستگاهها و اجزای آنها)
ب)افزایش ظرفیت حافظه به چندین برابر قبل
ج)استفاده از دستگاههای واسطه(Media)، با قابلیت دسترسی مستقیم
د)قدرت ارتباط با نقاط دور و متعدد
پیشرفتهای نرمافزاری
الف)هماهنگی بیشتر با سختافزار
ب)هماهنگی بیشتر با سیستمعامل
ج)پیشرفت در زبانهای برنامه نویسی و به کارگیری زبانهای سطح بال
عملیات و بهره برداری
الف)استفاده از روشهای پردازش مستقیم(on-line) و بازده فوری(real time)
ب)اجرای همزمان چند برنامه با یکدیگر
تقسیمبندی و تفکیک نسلهای کامپیوتری تا قبل از نسل چهارم(Forth Generation)، به لحاظ تغییرات عمده در پیشرفت و تکامل کامپیوتر در هر نسل، به سهولت صورت گرفت. دراوایل سال ۱۹۷۰ تکنیکهای جدیدتری در ساخت و بهره گیری از کامپیوترها به کار برده شدکه بسیاری از دست اندرکاران آن را نسل چهارم نامیدند. مهمترین تغییرات در سختافزار کامپیوترهای نسل چهارم، به کارگرفتن مدارهای مجتمع با تراکم زیاد و تراکم خیلی زیاد است.
در نسل سوم از تراکم SSI(Small Scale Integration) و (Scale Integration Medium)MSI یعنی تراکم کم و تراکم متوسط بهره گرفتند. ولی درنسل چهارم از تراکم (Scale Integration Large) LSI،( Scale Integration Very Large) VLSI و (Ultra Large Scale Integration)ULSI یعنی تراکم بالا، خیلی بالا وفوق العاده بالا بهره میگیرند. نسل چهارم همچنین از حافظه نیمه هادی (Semiconductor) ومیکرو پروسسور (Microprocessor)، سیستمهای محاورهای (Interactive System)، پردازش مستقیم و شبکههای کامپیوتری (Computer Network) بهره جستهاست.
توسعه و پیشرفت سختافزار کامپیوترهای فعلی، در مقایسه با نسلهای قبلی با بررسی چند عامل نظیر سرعت، اندازه، هزینه و ظرفیت حافظه روشن میگردد. در کامپیوترهای اولیه از لامپ خلا استفاده میشد و به همین جهت حجم و وزن زیادی داشتند (کامپیوتر انیاک ۳۰ تن وزن داشت) به کار بردن ترانزیستور در نسل دوم به طور قابل ملاحظهای، اندازه کامپیوترها را کاهش داد. در یک فوت مربع از کامپیوترهای نسل اول ۶۰۰۰ مؤلفه وجود داشت که با بکاربردن ترانزیستور۱۰۰۰۰۰ مدار درهمان حجم کار میکرد. در کامپیوترهای فعلی که در آنها میکروالکترونیک و مدارهای مجتمع با تراکم زیاد به کار میرود بیش از ۱۰ میلیون مدار در یک فوت مربع کار میکند.
قطبنما
قُطبنما وسیلهای برای تعیین جهت و جهتیابی. این وسیله با استفاده از میدان مغناطیسی زمین جهت قطب شمال را نشان میدهد که در حقیقت شمال مغناطیسی زمین است؛ که با شمال حقیقی مقداری فاصله دارد. زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی، میل مغناطیسی نامیده می شود. امروزه برای تعیین شمال حقیقی از قطبنماهای پیشرفتهتری مانند قطبنمای ژیروسکوپی استفاده میشود.
تأثیرات جاذبههای مغناطیسی موضعی (فلز و الکتریسیته)
هر گاه قطبنما در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی و یا منابع الکتریکی قرار گرفته باشد، عقربهاش از جهت قطب مقداری منحرف میشود، که به آن انحراف مغناطیسی میگویند. کلاً به همراه داشتن اشیایی از جنس آهن یا انواع مشابه آن می تواند باعث اختلال در حرکت عقربه شود. حتی وجود یک گیره کاغذ روی نقشه ممکن است مساله ساز شود. بنابراین، هنگام استفاده از قطبنما باید مطمئن شویم که از اشیای انحرافدهنده آن، بهطور کلی دور است. همچنین احتمال تأثیرگذاری جاذبههای مغناطیسی موجود در خاک نیز وجود دارد، که بسیار نادر است.
در جدول زیر حداقل فاصلهی وسایل مختلف از قطبنما -برای اینکه قطبنما شمال مغناطیسی را به درستی نشان دهد- آمده است:
اشیا فاصله
خطوط برق فشار قوی 55 متر
کامیون و اتومبیل 10 متر
خطوط تلفن 10 متر
ابزار الکتریکی و مکانیکی 2 متر
کلاهکها و اشیاء کوچک فلزی 2/1 متر
قطبنمای پیشرفته
قطبنماهای پیشرفته که بیشتر در صنایع مخابرات و امور نظامی به کار برده میشوند، مجهز به سلولهای شبنما هستند که حتی در تاریکی شب عمل جهتنمایی را صورت دهند. این نوع قطبنماها در دوربینهای دو چشمی نظامی، تانکها، نفربرها و حتی در ساختمان برخی خودروهای پیشرفته نیز به کار می رود. از قطب نماهای پیشرفته در اندازه گیری طول جغرافیایی و عرض جغرافیاییِ محل نیز استفاده میکنند که در نقشهخوانی، پیادهسازی عملیات نظامی، دیدهبانی در مناطق جنگی و ... نقش تعیینکننده دارند.
قطب نمای M1
ساختمان قطب نماي M1
1 – دستگيره يا شصتي : حلقه اي است كه در انتهاي قطب نما قرار دارد و براي نگهداشتن قطب نما به حالت تراز در موقع استفاده بكار مي رود.
2 – درب قطب نما : درپوشي است آلومينيومي كه در وسط آن تار موئي قرار دارد و كاربرد تارموئي مانند مگسك اسلحه است و دو سر تار موئي دو نقطه فسفري (شبنما) وجود دارد و در موقع كار شبانه از آن استفاده مي شود .در حاشيه درب قطب نما خط كشي تعبيه شده است و بر اساس مقياس 000/50 : 1 بر مبناي كيلومتر مدرج شده است.
3 – تيغه نشانه روي و عدسي چشمي : تيغه ايست كه بالاي آن شكاف كوچكي همانند شكاف درجه اسلحه است و با زاويه 45 درجه نسبت به صفحه مدرج قرار ميگيرد و در موقع گرا گرفتن با كمك تار موئي بكار مي رود. در اين حال توسط عدسي چشمي كه در وسط تيغه تعبيه شده اعداد مربوط به گراي هدف نشانه روي شده قرائت مي شود. خواباندن تيغه بر روي صفحه قطب نما سبب قفل شدن صفحه مدرج مي شود.
4 – بدنه : كليه اجزاي قطب نما در داخل بدنه كه از جنس آلومينيوم است قرار دارد. در كنار اين محفظه خط كشي تعبيه شده كه با باز شدن كامل درب قطب نما ، خط كشي قطب نما را كامل ميكند.
5 – طوقه كار در شب : طوقه متحركي است كه جداره خارجي آن دندانه دار است و تعداد 120 دندانه دارد اين دندانه ها با زائده اي در كنار قطب نما در تماس است كه به هنگام چرخش تق تق صدا ميدهد و هر تقه برابر 3 درجه است . بر روي صفحه طوقه يك خط و يك نقطه فسفري مشاهده مي شود كه در موقع كار در شب از آن استفاده ميشود.(زاويه بين خط و نقطه 45 درجه و 15 تقه است)
6 – صفحه ثابت : در زير طوقه كار درشب صفحه شيشه اي ثابتي قرار دارد كه روي آن يك خط سياه بنام شاخص تعبيه شده . اين خط درست در امتداد شكاف تيغه نشانه روي و تار موئي قرار دارد كه در موقع گرا گرفتن هر عددي زير شاخص باشد گراي آن امتداد است.
7 – صفحه مدرّج : صفحه ايست لغزنده كه عقربه مغناطيسي روي آن نقش بسته است .بر روي اين صفحه دو گونه تقسيم بندي وجود دارد.
الف : تقسيم بندي داخلي كه برحسب درجه صورت گرفته و به رنگ قرمز ميباشد كه به ازاي هر 5 درجه علامت گذاري وهر 20 درجه عددگذاري شده است.(محيط دايره به 360 قسمت مساوي تقسيم شده و زاويه بين دو شعاع دايره كه يك قسمت را فرا گرفته است ، يك درجه نام دارد).
ب : تقسيم بندي خارجي كه برحسب ميليم غربي و برنگ سياه است كه به ازاي هر 20 ميليم علامت گذاري و هر هر 200 ميليم عددگذاري شده است ولي دو صفر سمت راست آن اعداد بمنظور اختصار حذف شده است.(در اين تقسيم بندي محيط دايره به 6400 قسمت تقسيم شده كه هر قسمت آنرا يك ميليم گويند).
شمال
شُمال (شِمال هم تلفظ شده) یا آپا یا اَپاختَر، یکی از چهار جهت اصلی است.
در نقشهها جهت شمال را همیشه به سوی بالای نقشه نشان میدهند.
پیرامون واژه
شمال واژهای عربی و فارسی آن آپا یا اَپاختَر است.در زبان پارسی میانه، خشکیهای شمال غربی کره زمین را وُروبَرشت و خشکیهای شمال شرقی را وُروژَرشت مینامیدند.در بُندَهِش آمده که برای هر جهت اصلی یک سپاهبد گمارده شده و سپاهبد شمال، ستاره هفتاورنگ (محتملاً نگهبان شمال) است.
در زبان
در سند املاک از شمال قیدی ساخته میشود به صورت «شمالاً». (نمونه: این مکان شمالاً به زمین فروشنده محدود است.) به افراد و چیزهای منسوب به شمال، شمالی یا شمالیه (نمونه: بلاد شمالیه) گفته میشود. در ادبیات شمالیپیکران به معنی ستارگانی است که از شمال طلوع میکنند.به منطقه بالای مدار قطب شمال در فارسی شمالگان گفته میشود.
باختر
باختر یا غَرب یکی از چهار جهت اصلی در جغرافیا است که در نقشهها معمولاً در سمت چپ نقشه است. باختر محل فروشدن یا غروب خورشید و بنابراین جهت مخالف گردش زمین است. به هنگام ناوبری برای رفتن به سوی باختر باید سمت قطبنما را روی °۲۷۰ قرار داد.
کاربرد امروزی
لغتنامههایی که مشخصاً به فارسی امروز میپردازند دربارهٔ واژهٔ «باختر» چنین آوردهاند:
فرهنگ معاصر فارسی (صدری افشار و دیگران:۱۳۸۱) «باختر» را ادبی میداند و به مدخل غرب (که مفصلتر است) ارجاع میدهد.
فرهنگ روز سخن (انوری:۱۳۸۳) «باختر» را «مغرب» (که باز مدخل مفصلتری است) معنی میکند.
با توجه به این که هر دوی این فرهنگها مدخل مفصلتری تحت «مغرب» یا «غرب» دارند، به نظر میرسد که باید فرض کرد واژهٔ «باختر» به نظر این فرهنگنویسان از واژههای «غرب» و «مغرب» مهجورتر است.
کاربرد قدیمیتر
«باختر» در ادبیات فارسی به معنی شمال و شرق هم استفاده میشده است.
در لغتنامه دهخدا دو مدخل برای «باختر» وجود دارد: یکی به عنوان جهت جغرافیایی و دیگری به عنوان سرزمین باکتریا (بلخ). در مورد مدخل اول (که موضوع این صفحه است)، برای معنی شمال (برای این کلمه)، تنها به اوستا اشاره شده است (و برای آن نیز باختر را با واژهٔ اوستایی «اپاختر» - apãxtar - یعنی آنطرفتر یکی گرفته است).
در بعضی از مثالهایی که از متون قدیمی فارسی برای این کلمه آورده شده است، باختر متضاد خاور است. همچنین در جایی (به نقل از شرفنامهٔ منیری) اشاره شده است:
«تحقیق آنست که باختر مخفف با اختر است و اختر ماه و آفتاب هر دو را گویند پس باختر مشرق و مغرب را توان گفت ازین جهت متقدمین بر هر دو معنی این لفظ را استعمال کردهاند لیکن خوار به معنی خور بیشتر آمده از این جهت خاور به معنی مشرق بیشتر استفاده میشود ...»
در یکی از پاورقیهای مربوط به این کلمه نیز آمده است:
«شاید اختلافاتیکه در معنی باختر روی داده از باختریان (بلخ) باشد که مردم در همسایگی جنوب او، او را شمال و در شمال جنوب، و در مغرب مشرق و در مشرق مغرب مینامیدهاند.»
در نمونههایی از اشعار شاعران فارسیزبان (از فردوسی و ناصرخسرو گرفته تا خاقانی و نظامی و سعدی)، باختر به معنای مغرب بهکار رفته است
. البته مثالهایی نیز از کاربرد عکس آن وجود دارد (در اشعار فرخی و عنصری و سوزنی و دو بیت در بعضی از نسخ شاهنامه).
خاور
خاوَر واژهای پارسی برابر با شرق عربی است. در جغرافیا، خاور امروزه به معنی شرق، یکی از چهار جهت اصلی، است.
کاربردهای قدیمی
البته در اصل خاور در زبان پارسی بازماندهٔ واژهٔ خوربران یا «خوروران» (جای بردن خورشید، جای غروب خورشید) یعنی غرب است.
در پارسی به شرق «خوراسان» (که همین نام را روی استان خراسان گذاشتند زیرا شرق ایران بزرگ بود) و به شمال «اپاختر» (واژهٔ امروزی باختر نیز که به غرب گویند بازماندهٔ اپاختر است) گویند.
فرهنگ فارسی عمید و لغتنامه دهخدا این را تایید میکند. مثلاً در بیتی از رودکی، «مهر دیدم بامدادان چون بتافت، از خراسان سوی خاور میشتافت» یا در بیتی از خاقانی «چون پخت نان زرین اندر تنور مشرق، افتاد قرص سیمین اندر دهان خاور» به معنی اصیلش آمدهاست.
خاور در بعضی از لغتنامههای قدیمیتر، از جمله برهان قاطع و آنندراج، به هر دو معنی ذکر شده است.
جنوب
«نیمروز» تغییر مسیری به این صفحه است. برای کاربردهای دیگر نیمروز (ابهامزدایی) را ببینید.جنوب یا نیمروز یکی از چهار جهت اصلی است. جنوب نقطه مقابل شمال است و ۹۰ درجه با خاور و باختر اختلاف جهت دارد. بطور قراردادی در نقشهها، نقطه یا جهت پایینی نقشه را جنوب مینامند.
جهتیابی
جهتیابی، یافتن جهتهای جغرافیایی است. جهتیابی در بسیاری از موارد کاربرد دارد. برای نمونه وقتی در کوهستان، جنگل، دشت یا بیابان گم شدهباشید، با دانستن جهتهای جغرافیایی، میتوانید به مکان مورد نظرتان برسید. یکی از استفادههای مسلمانان از جهتیابی، یافتن قبله برای نماز خواندن و ذبح حیوانات است. کوهنوردان، نظامیان، جنگلبانان و... هم به دانستن روشهای جهتیابی نیازمندند.
هرچند امروزه با وسایلی مانند قطبنما یا سامانه موقعیتیاب جهانی (جیپیاس) میتوان به راحتی و با دقت بسیار زیاد جهت جغرافیایی را مشخص کرد، در نبود ابزار، دانستن روشهای دیگر جهتیابی مفید و کاراست.
جهتهای اصلی و فرعی
اگر رو به شمال بایستیم، سمت راست مشرق (شرق، خاور)، سمت چپ مغرب (غرب، باختر) و پشت سر جنوب است. این چهار جهت را جهتهای اصلی مینامند. بین هر دو جهت اصلی یک جهت فرعی وجود دارد. مثلاً نیمساز جهتهای شمال و شرق، جهت شمالِ شرقی (شمالِ شرق) را مشخص میکند.
با دانستن یکی از جهتها، بقیهٔ جهتها را میتوان به سادگی مشخص نمود. مثلاً اگر به سوی شمال ایستاده باشید، دست راست شما شرق، دست چپ شما غرب، و پشت سر شما جنوب است.
روشهای جهتیابی
برخی روشهای جهتیابی مخصوص روز، و برخی ویژهٔ شب اند. برخی روشها هم در همهٔ مواقع کارا هستند. توجه شود که:
بسیاری از این روشها کاملاً دقیق نیستند و صرفاً جهتهای اصلی را به صورت تقریبی مشخص میکنند. برای جهتهای دقیق باید از قطبنما استفاده کرد، و میل مغناطیسی و انحراف مغناطیسی آن را هم در نظر داشت.
آنچه گفته میشود اکثراً مربوط به نیمکره شمالی است؛ به طور دقیقتر، بالای ۲۳٫۵ درجه (بالای مدار رأسالسرطان). در نیمکره جنوبی در برخی روشها ممکن است جهت شمال و جنوب برعکس آنچه گفته میشود باشد.
قُطبنما وسیلهای برای تعیین جهت و جهتیابی. این وسیله با استفاده از میدان مغناطیسی زمین جهت قطب شمال را نشان میدهد که در حقیقت شمال مغناطیسی زمین است؛ که با شمال حقیقی مقداری فاصله دارد. زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی، میل مغناطیسی نامیده می شود. امروزه برای تعیین شمال حقیقی از قطبنماهای پیشرفتهتری مانند قطبنمای ژیروسکوپی استفاده میشود.
تأثیرات جاذبههای مغناطیسی موضعی (فلز و الکتریسیته)
هر گاه قطبنما در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی و یا منابع الکتریکی قرار گرفته باشد، عقربهاش از جهت قطب مقداری منحرف میشود، که به آن انحراف مغناطیسی میگویند. کلاً به همراه داشتن اشیایی از جنس آهن یا انواع مشابه آن می تواند باعث اختلال در حرکت عقربه شود. حتی وجود یک گیره کاغذ روی نقشه ممکن است مساله ساز شود. بنابراین، هنگام استفاده از قطبنما باید مطمئن شویم که از اشیای انحرافدهنده آن، بهطور کلی دور است. همچنین احتمال تأثیرگذاری جاذبههای مغناطیسی موجود در خاک نیز وجود دارد، که بسیار نادر است.
در جدول زیر حداقل فاصلهی وسایل مختلف از قطبنما -برای اینکه قطبنما شمال مغناطیسی را به درستی نشان دهد- آمده است:
اشیا فاصله
خطوط برق فشار قوی 55 متر
کامیون و اتومبیل 10 متر
خطوط تلفن 10 متر
ابزار الکتریکی و مکانیکی 2 متر
کلاهکها و اشیاء کوچک فلزی 2/1 متر
قطبنمای پیشرفته
قطبنماهای پیشرفته که بیشتر در صنایع مخابرات و امور نظامی به کار برده میشوند، مجهز به سلولهای شبنما هستند که حتی در تاریکی شب عمل جهتنمایی را صورت دهند. این نوع قطبنماها در دوربینهای دو چشمی نظامی، تانکها، نفربرها و حتی در ساختمان برخی خودروهای پیشرفته نیز به کار می رود. از قطب نماهای پیشرفته در اندازه گیری طول جغرافیایی و عرض جغرافیاییِ محل نیز استفاده میکنند که در نقشهخوانی، پیادهسازی عملیات نظامی، دیدهبانی در مناطق جنگی و ... نقش تعیینکننده دارند.
قطب نمای M1
ساختمان قطب نماي M1
1 – دستگيره يا شصتي : حلقه اي است كه در انتهاي قطب نما قرار دارد و براي نگهداشتن قطب نما به حالت تراز در موقع استفاده بكار مي رود.
2 – درب قطب نما : درپوشي است آلومينيومي كه در وسط آن تار موئي قرار دارد و كاربرد تارموئي مانند مگسك اسلحه است و دو سر تار موئي دو نقطه فسفري (شبنما) وجود دارد و در موقع كار شبانه از آن استفاده مي شود .در حاشيه درب قطب نما خط كشي تعبيه شده است و بر اساس مقياس 000/50 : 1 بر مبناي كيلومتر مدرج شده است.
3 – تيغه نشانه روي و عدسي چشمي : تيغه ايست كه بالاي آن شكاف كوچكي همانند شكاف درجه اسلحه است و با زاويه 45 درجه نسبت به صفحه مدرج قرار ميگيرد و در موقع گرا گرفتن با كمك تار موئي بكار مي رود. در اين حال توسط عدسي چشمي كه در وسط تيغه تعبيه شده اعداد مربوط به گراي هدف نشانه روي شده قرائت مي شود. خواباندن تيغه بر روي صفحه قطب نما سبب قفل شدن صفحه مدرج مي شود.
4 – بدنه : كليه اجزاي قطب نما در داخل بدنه كه از جنس آلومينيوم است قرار دارد. در كنار اين محفظه خط كشي تعبيه شده كه با باز شدن كامل درب قطب نما ، خط كشي قطب نما را كامل ميكند.
5 – طوقه كار در شب : طوقه متحركي است كه جداره خارجي آن دندانه دار است و تعداد 120 دندانه دارد اين دندانه ها با زائده اي در كنار قطب نما در تماس است كه به هنگام چرخش تق تق صدا ميدهد و هر تقه برابر 3 درجه است . بر روي صفحه طوقه يك خط و يك نقطه فسفري مشاهده مي شود كه در موقع كار در شب از آن استفاده ميشود.(زاويه بين خط و نقطه 45 درجه و 15 تقه است)
6 – صفحه ثابت : در زير طوقه كار درشب صفحه شيشه اي ثابتي قرار دارد كه روي آن يك خط سياه بنام شاخص تعبيه شده . اين خط درست در امتداد شكاف تيغه نشانه روي و تار موئي قرار دارد كه در موقع گرا گرفتن هر عددي زير شاخص باشد گراي آن امتداد است.
7 – صفحه مدرّج : صفحه ايست لغزنده كه عقربه مغناطيسي روي آن نقش بسته است .بر روي اين صفحه دو گونه تقسيم بندي وجود دارد.
الف : تقسيم بندي داخلي كه برحسب درجه صورت گرفته و به رنگ قرمز ميباشد كه به ازاي هر 5 درجه علامت گذاري وهر 20 درجه عددگذاري شده است.(محيط دايره به 360 قسمت مساوي تقسيم شده و زاويه بين دو شعاع دايره كه يك قسمت را فرا گرفته است ، يك درجه نام دارد).
ب : تقسيم بندي خارجي كه برحسب ميليم غربي و برنگ سياه است كه به ازاي هر 20 ميليم علامت گذاري و هر هر 200 ميليم عددگذاري شده است ولي دو صفر سمت راست آن اعداد بمنظور اختصار حذف شده است.(در اين تقسيم بندي محيط دايره به 6400 قسمت تقسيم شده كه هر قسمت آنرا يك ميليم گويند).
شمال
شُمال (شِمال هم تلفظ شده) یا آپا یا اَپاختَر، یکی از چهار جهت اصلی است.
در نقشهها جهت شمال را همیشه به سوی بالای نقشه نشان میدهند.
پیرامون واژه
شمال واژهای عربی و فارسی آن آپا یا اَپاختَر است.در زبان پارسی میانه، خشکیهای شمال غربی کره زمین را وُروبَرشت و خشکیهای شمال شرقی را وُروژَرشت مینامیدند.در بُندَهِش آمده که برای هر جهت اصلی یک سپاهبد گمارده شده و سپاهبد شمال، ستاره هفتاورنگ (محتملاً نگهبان شمال) است.
در زبان
در سند املاک از شمال قیدی ساخته میشود به صورت «شمالاً». (نمونه: این مکان شمالاً به زمین فروشنده محدود است.) به افراد و چیزهای منسوب به شمال، شمالی یا شمالیه (نمونه: بلاد شمالیه) گفته میشود. در ادبیات شمالیپیکران به معنی ستارگانی است که از شمال طلوع میکنند.به منطقه بالای مدار قطب شمال در فارسی شمالگان گفته میشود.
باختر
باختر یا غَرب یکی از چهار جهت اصلی در جغرافیا است که در نقشهها معمولاً در سمت چپ نقشه است. باختر محل فروشدن یا غروب خورشید و بنابراین جهت مخالف گردش زمین است. به هنگام ناوبری برای رفتن به سوی باختر باید سمت قطبنما را روی °۲۷۰ قرار داد.
کاربرد امروزی
لغتنامههایی که مشخصاً به فارسی امروز میپردازند دربارهٔ واژهٔ «باختر» چنین آوردهاند:
فرهنگ معاصر فارسی (صدری افشار و دیگران:۱۳۸۱) «باختر» را ادبی میداند و به مدخل غرب (که مفصلتر است) ارجاع میدهد.
فرهنگ روز سخن (انوری:۱۳۸۳) «باختر» را «مغرب» (که باز مدخل مفصلتری است) معنی میکند.
با توجه به این که هر دوی این فرهنگها مدخل مفصلتری تحت «مغرب» یا «غرب» دارند، به نظر میرسد که باید فرض کرد واژهٔ «باختر» به نظر این فرهنگنویسان از واژههای «غرب» و «مغرب» مهجورتر است.
کاربرد قدیمیتر
«باختر» در ادبیات فارسی به معنی شمال و شرق هم استفاده میشده است.
در لغتنامه دهخدا دو مدخل برای «باختر» وجود دارد: یکی به عنوان جهت جغرافیایی و دیگری به عنوان سرزمین باکتریا (بلخ). در مورد مدخل اول (که موضوع این صفحه است)، برای معنی شمال (برای این کلمه)، تنها به اوستا اشاره شده است (و برای آن نیز باختر را با واژهٔ اوستایی «اپاختر» - apãxtar - یعنی آنطرفتر یکی گرفته است).
در بعضی از مثالهایی که از متون قدیمی فارسی برای این کلمه آورده شده است، باختر متضاد خاور است. همچنین در جایی (به نقل از شرفنامهٔ منیری) اشاره شده است:
«تحقیق آنست که باختر مخفف با اختر است و اختر ماه و آفتاب هر دو را گویند پس باختر مشرق و مغرب را توان گفت ازین جهت متقدمین بر هر دو معنی این لفظ را استعمال کردهاند لیکن خوار به معنی خور بیشتر آمده از این جهت خاور به معنی مشرق بیشتر استفاده میشود ...»
در یکی از پاورقیهای مربوط به این کلمه نیز آمده است:
«شاید اختلافاتیکه در معنی باختر روی داده از باختریان (بلخ) باشد که مردم در همسایگی جنوب او، او را شمال و در شمال جنوب، و در مغرب مشرق و در مشرق مغرب مینامیدهاند.»
در نمونههایی از اشعار شاعران فارسیزبان (از فردوسی و ناصرخسرو گرفته تا خاقانی و نظامی و سعدی)، باختر به معنای مغرب بهکار رفته است
. البته مثالهایی نیز از کاربرد عکس آن وجود دارد (در اشعار فرخی و عنصری و سوزنی و دو بیت در بعضی از نسخ شاهنامه).
خاور
خاوَر واژهای پارسی برابر با شرق عربی است. در جغرافیا، خاور امروزه به معنی شرق، یکی از چهار جهت اصلی، است.
کاربردهای قدیمی
البته در اصل خاور در زبان پارسی بازماندهٔ واژهٔ خوربران یا «خوروران» (جای بردن خورشید، جای غروب خورشید) یعنی غرب است.
در پارسی به شرق «خوراسان» (که همین نام را روی استان خراسان گذاشتند زیرا شرق ایران بزرگ بود) و به شمال «اپاختر» (واژهٔ امروزی باختر نیز که به غرب گویند بازماندهٔ اپاختر است) گویند.
فرهنگ فارسی عمید و لغتنامه دهخدا این را تایید میکند. مثلاً در بیتی از رودکی، «مهر دیدم بامدادان چون بتافت، از خراسان سوی خاور میشتافت» یا در بیتی از خاقانی «چون پخت نان زرین اندر تنور مشرق، افتاد قرص سیمین اندر دهان خاور» به معنی اصیلش آمدهاست.
خاور در بعضی از لغتنامههای قدیمیتر، از جمله برهان قاطع و آنندراج، به هر دو معنی ذکر شده است.
جنوب
«نیمروز» تغییر مسیری به این صفحه است. برای کاربردهای دیگر نیمروز (ابهامزدایی) را ببینید.جنوب یا نیمروز یکی از چهار جهت اصلی است. جنوب نقطه مقابل شمال است و ۹۰ درجه با خاور و باختر اختلاف جهت دارد. بطور قراردادی در نقشهها، نقطه یا جهت پایینی نقشه را جنوب مینامند.
جهتیابی
جهتیابی، یافتن جهتهای جغرافیایی است. جهتیابی در بسیاری از موارد کاربرد دارد. برای نمونه وقتی در کوهستان، جنگل، دشت یا بیابان گم شدهباشید، با دانستن جهتهای جغرافیایی، میتوانید به مکان مورد نظرتان برسید. یکی از استفادههای مسلمانان از جهتیابی، یافتن قبله برای نماز خواندن و ذبح حیوانات است. کوهنوردان، نظامیان، جنگلبانان و... هم به دانستن روشهای جهتیابی نیازمندند.
هرچند امروزه با وسایلی مانند قطبنما یا سامانه موقعیتیاب جهانی (جیپیاس) میتوان به راحتی و با دقت بسیار زیاد جهت جغرافیایی را مشخص کرد، در نبود ابزار، دانستن روشهای دیگر جهتیابی مفید و کاراست.
جهتهای اصلی و فرعی
اگر رو به شمال بایستیم، سمت راست مشرق (شرق، خاور)، سمت چپ مغرب (غرب، باختر) و پشت سر جنوب است. این چهار جهت را جهتهای اصلی مینامند. بین هر دو جهت اصلی یک جهت فرعی وجود دارد. مثلاً نیمساز جهتهای شمال و شرق، جهت شمالِ شرقی (شمالِ شرق) را مشخص میکند.
با دانستن یکی از جهتها، بقیهٔ جهتها را میتوان به سادگی مشخص نمود. مثلاً اگر به سوی شمال ایستاده باشید، دست راست شما شرق، دست چپ شما غرب، و پشت سر شما جنوب است.
روشهای جهتیابی
برخی روشهای جهتیابی مخصوص روز، و برخی ویژهٔ شب اند. برخی روشها هم در همهٔ مواقع کارا هستند. توجه شود که:
بسیاری از این روشها کاملاً دقیق نیستند و صرفاً جهتهای اصلی را به صورت تقریبی مشخص میکنند. برای جهتهای دقیق باید از قطبنما استفاده کرد، و میل مغناطیسی و انحراف مغناطیسی آن را هم در نظر داشت.
آنچه گفته میشود اکثراً مربوط به نیمکره شمالی است؛ به طور دقیقتر، بالای ۲۳٫۵ درجه (بالای مدار رأسالسرطان). در نیمکره جنوبی در برخی روشها ممکن است جهت شمال و جنوب برعکس آنچه گفته میشود باشد.
ساعت : 12:53 pm | نویسنده : admin
|
مطلب بعدی