من هو العالم الذي وضع معمارية الحاسب ؟

من هو العالم الذي وضع معمارية الحاسب ؟

إن العالم الذي قام بوضع معمارية الحاسب هو جون فون نيومان، وهو عالم رياضيات وفيزياء ومهندس موسوعي وعالم حاسوب أمريكي، ويعتبر هو أبرز العلماء في مجالات الرياضيات والتحليل الدالي ونظريات التمثيل والهندسة الرياضية والحوسبة، وهو من قام بهيكلة حوسبة فون نيمان وساهم في البرمجة الخطية، وفيما يلي سنوضح لكم بعض المعلومات عن العالم وعن نظام معمارية الحاسب وما يرتبط به.

نبذة عن جون فون نيومان

قدم جون فون نيومان العديد من الإسهامات في ميادين ومجالات عديدة وأبرزها المجالات الرياضية، فقد ساهم في أسس الرياضيات وتحليل الدوال ونظرية الرمز ونظرية إرجوديك، ونظريات التمثيل وكذلك الجبر المشغل، والطوبولوجيا والهندسة الرياضية والتحليل العددي والفيزياء والميكانيكا، وعلم الإحصاء وكذلك الافتصاد والحوسبة والبرمجة والحوسبة العشوائية، وقد كان الرائد في تطبيق ما عرف بنظرية المؤثرات على ميكانيكا الكم في تطوير التحليل الدالي، وليس هذا وحسب فقد ساهم أيضًا في ابتكار ما عرف بنظرية الألعاب في علم الاقتصاد، وساهم في الحاسوب الرقمي والبناء الشامل والمفاهيم الخلوية.

الإسهامات البحثية

سنذكر لكم في السطور التالية أهم إسهامات جون فون نيومان البحثية:

• إن جون فون نيومان استطاع أن يقدم العديد من الإنجازات في المجالات البحثية أيضًا، حيث إنه قام بنشر أكثر من مائة وخمسين ورقة بحثية علمية على مدار حياته، من ضمنها حوالي 60 ورقة بحثية في مجال الرياضيات التطبيقية، وعشرين ورقة بحثية في الفيزياء، أما باقي الأوراق البحثية فقد تنوعت على مجالات عديدة منها ما هو متعلق بعلوم الرياضيات ومنها ما هو غير رياضية وفي نهاية حياته قد كانت آخر أعماله هي مخطوطة يدوية لكنها لم تنتهِ لأنه كتبها وهو مريض في المشفى والذي تم إصداره فيما بعد وفاته تحت عنوان الحاسوب والدماغ.

• كان لجون فون نيومان إسهامات مهمة أيضًا في فترة الحرب العالمية الثانية فقد عمل على مشروع مع الفيزيائي إدوارد تيلر ومجموعة من العلماء الآخرين على وضع مجموعة من الخطوات التي تهدف إلى حل المشكلات في الفيزياء النووية التي تحتوي على تفاعلات نووية حرارية، وكذلك بعض الأبحاث حول القنبلة الهيدروجينية، كما ساهم في تطوير نماذج رياضية تستند إليها عدسات انفجارية يتم استعمالها في السلاح النووي داخل الانفجار، واستطاع جون فون نيومان أن يضع مصطلح كيلو طم كي يكون مقياس لشدة الانفجار، إذًا نستطيع أن نقول أن أبرز إسهاماته كانت في المجالات التالية:

• نظرية الألعاب في الاقتصاد.
• الأسلحة النووية.
• علوم الحاسوب والبرمجة.
• علم الهندسة.
• علوم الفيزياء.
• علوم الميكانيكا وميكانيكا الكم.

دورة الجلب تتم في وحدة :

إن وحدة التحكم هي المسؤولة عن جلب التعليمية من الذاكرة الرئيسية، ونشير بالذكر هنا إلى أن وحدة المعالجة المركزية لعقل الحاسوب وظيفتها تتمثل في تنفيذ كل التعليمات التي يتم تقديمها إلى جاهز الحاسوب كما إنها تتكون من 3 مكونات أساسية وهم ما يلي:

• وحدة التحكم.
• وحدة الحساب والمنطق.
• مجموعة السجلات.
• كما يوجد نوعين نن الذاكرة ذاكرة الرام وذاكرة الروم.

من مكونات وحدة المعالجة المركزية هي :

إن وحدة المعالجة المركزية يتم الرمز لها باختصار cpu ويتم تعريفه باسم المعالج ويصنف على أنه من المكونات الأساسية في جهاز الحاسوب، وتقع عليها مهمة تفسير التعليمات التي توجه إلى الجهاز الحاسوب، كما إنها تقوم بمعالجة ما تضم كل البرمجيات من بيانات ومعلومات، وسنذكر لكم أهم مكوناتهم مع الشرح في السطور التالية:

• وحدة الحساب والمنطق: إن وحدة الحساب والمنطق هي مثل قلب وحدة المعالجة المركزية على هيئة رقمية، ويقع على عاتقها مسؤولية تنفيذ كل العمليات الحسابية الأساسية مثل الجمع والطرح والقسمة وكذلك الضرب، ويجدر بنا أن نشير هنا إلى أن تلك الوحدة تعتمد فقط على عمليات الجمع من أجل الحصول على نتائج للعمليات الحسابية التي يتم القيام بها بصرف النظر عن العملية الحسابية الموجودة بالفعل، كما إنه يتم فيها مقارنات بين النتيجة التي يتم الوصول إليها والنتيجة الصحيحة، وتنقسم تلك الوحدة الخاصة بالحساب إلى عدد من الأجزاء من ضمنها ما يلي:
  • وحدة الفاصلة العائمة: وفيها يصعب على المعالج أن يقوم بتنفيذ العمليات الحسابية إن كانت هناك فاصلة عائمة أي تلك التي تضم فاصلة عشرية وهذا بسبب حاجتها لقوة كبيرة من أجل عملية المعالجة نفسها، وتأتي وحدة الفاصلة العائمة هذه من أجل تنفيذ وإجراء مثل تلك الأمور
  • وحدة الأعداد الصحيحة: تعد تلك الوحدة هي التي لها مسؤولية إجراء العمليات الحسابية التي تصم أعداد صحيحة، وهي من أهم الوحدات على الإطلاق في كافة أنواع البرمجيات.
• المسجلات: إن بنية المسجلات تتفاوت بين كل حاسب وآخر، حيث إن عدد منها يشمل على جملة من المسجلات لأغراض عامة، وأخرى يتم استخدامها في أغراض خاصة، ويمكن التفرقة بينهما من خلال معرفة أنه من الممكن أن يتم استغلال المسجلات العامة في أي أغراض من دون حصرها على غرض معين، على عكس الخاصة التي تركز على وظيفة محددة دون غيرها.
• وحدة التحكم: إن وحدة التحكم هي أحد المكونات الأساسية في وحدة المعالجة المركزية، وهذا لأنها هي التي يخول لها مهمة استحضار التعليمات المدخلة إلى جهاز الحاسوب، والتي يتم تخزينها في الذاكرة الأساسية، حيث إنها تقوم بفك شيفرتها من أجل تنفيذها، كما إن وحدة التحكم تعمل حمل النتائج النهائية ونقلها إلى الذاكرة الرئيسية لجهاز الحاسوب بعد أن تتم معالجتها كلها في وحدة المسجلات.

على ماذا يعتمد تصميم ويومان

يعتمد تصميم جون نيومان على أساس القيام بهيكلة الحاسبات في هيئة وحدات منفردة، يحتوي النموذج الذي صممه جون نيومان على وحدة المعالجة المركزية التي تحتوي على وحدات المنطق الحسابي وسجلات المعالج ووحدات التحكم وعداد من أجل البرامج، كما إن لديها ذاكرة أخرى آلية ورئيسة مثل آلية الإدخال والإخراج، ويتم تعريق تصميم نيومان باسم معمارية الحاسوب وهو المفهوم الذي يشير إلى هندسة الحواسيب أو هندسة الكمبيوتر، ونموذجه عبارة عن نموذج مفاهيمي يعمل على توضيح كيفية عمل الكمبيوتر والطريقة التي يتم من خلالها ربط مكونات الخاصة بالأجهزة.

أحد أنواع أجهزة التخزين الثانوي

إن مكونات الحاسب الآلي عديدة جدًا ومن أبرزها وحدات التخزين والتي يتم تصنيفها إلى وحدات أساسية ووحدات ثانوية، وفيما يلي سوف نذكر لكم أهم وحدات التخزين الثانوية:

• CD-R.
• القرص المرن Floppy Disks.
• بطاقة SD. DVD-ROM.
• بطاقة الذاكرة. الشريط Tape.
• بطاقة الوسائط المتعددة.
• القرص المضغوط CD-ROM.
• مشغل أقراص Zip.
• مشغلات أقراص Jaz.
• القرص الصلب Hard disk.

تجري معالجة البيانات داخل وحدات جهاز الحاسب في الوحدات نفسها التي حفظت فيها

إن هذه العبارة غير صحيحة، حيث تتم معالجة البيانات من خلال وحدة المعالجة المركزية، حيث يتم إدخال البيانات إلى الحاسوب من خلال أدوات الإدخال المعروفة، وتقوم أدوات المخرجات والمعالجة المركزية ببيان حالتها، وتعمل على معالجتها من خلال مكوناتها الأساسية التي ذكرناها لكم.

أسئلة شائعة