حوسبة

A محرك توليد فرق القسمة لايجاد حل مسألة متعددة الحدود

مختبر حاسب آليoratory, Moody Hall, جامعة جیمز مدیسون, 2003

صندوق بخادم من سنة 2006

ذاكرة عشوائية.

الحوسبة (بالإنجليزية: Computing)‏ هي تطوير واستخدام تقنية الحاسوب، وتضم عتاد الحاسوب وهوالجزء الخاص بتقنية المعلومات. علوم الحاسوب هوفهم دراسة الأسس النظرية في الحوسبة وتطبيق النظريات فيها.

التعريف

بالإنجليزية المصطلح «Computing» كان يستخدم في الأصل ليفيد العد والحساب، أي الفهم الذي يتفهم مع إجراء الحسابات الرياضية. لكنها لاحقا أصبحت تشير إلى عملية الحساب واستخدام آلات حاسبة، والعمليات الالكترونية التي تجري ضمن عتاد الحاسب نفسه. إضافة إلى الأسس النظرية التي تؤسس لعلوم الحاسوب

قامت ACM بتعريف الحوسبة كتخصص ضمن المعلوماتية كما يلي :

تخصص الحوسبة هوالدراسة المنهجية للخوارزميات التي تصف وتحول المعلومات : النظرية، التحليل، التصميم، الفعالية، التطبيق. ويبقى السؤال الأساسي في الحوسبة : ما الشيء الذي يمكن أتمته (بفعالية).

الفهم والنظريات

معلوماتية
نظرية التحسيب
نماذج تحسيبية
حوسبة فهمية

العتاد الصلب

معالج المعلومات information processor.
عتاد الحاسوب
تصميم عتاد الحاسوب Hardware design
شبكات الحاسوب Computer network
نظام حاسوبي Computer system
تاريخ عتاد الحواسيب

تصنيف على مستوى التعليمات

ذاكرة الوصول العشوائي :

تصميم instruction set architectures : مجموعة تعليمات بنية الحاسب لقاء CISC
وحدة سلمية فائقة
VLIW

برمجيات الحاسوب

هندسة البرمجيات Software engineering
برمجة الحاسوب Computer programming
براءة برمجيات Software patent

تاريخ الحوسبة

يعد تاريخ الحوسبة أطول من تاريخ عتاد الحوسبة وتكنولوجيا الحوسبة الحديثة (الحاسوب)، ويتضمن تاريخ الطرق المخصصة للقلم والورق أوالطباشير واللوح الصخري، مع أودون مساعدة الجداول.

ترتبط الحوسبة بشكل وثيق بتمثيل الأرقام. لكن قبل فترة طويلة من ظهور التجريدات كالعدد، كانت هناك مفاهيم رياضية تخدم أغراض الحضارة. تضم هذه المفاهيم التقابل (أساس العد)، والمقارنة بمعيار (يُستخدم للقياس)، والمثلث القائم على أساس 3-4-5 (جهاز لضمان زاوية قائمة).

كان المعداد أول أداة معروفة استُخدمت في الحساب، وكان يُعتقد أنه اختُرع في بابل نحوعام 2400 قبل الميلاد. تَمثل نمط استخدامه الأصلي في رسم خطوط على الرمال مع الحصى. يُستخدم المعداد ذوالتصميم الأكثر حداثة، كأدوات حسابية اليوم. كان هذا أول أداة مساعدة حسابية معروفة، إذ سبقت الأساليب اليونانية بنحوألفي عام.

كانت أول فكرة مسجلة لاستخدام الإلكترونيات الرقمية للحوسبة؛ أطروحة عام 1931 بعنوان «استخدام الثيراترون في العد التلقائي عالي السرعة للظواهر الفيزيائية» من قبل واين ويليامز. ثم قدمت أطروحة كلود شانون لعام 1938 بعنوان «تحليل رمزي لدارتي الترحيل والتحويل» فكرة استخدام الإلكترونيات للعمليات الجبرية المنطقية.

طرح جوليوس إدغر ليلينفيلد مفهوم ترانزستور تأثير المجال في عام 1925. خلق جميع من جون باردين ووالتر براتين في عام 1947، خلال عملها تحت إشراف ويليام شوكلي في مختبرات بل، أول ترانزستور يعمل؛ ترانزستور التلامس النقطي (نقطة الاتصال). في عام 1953، صممت جامعة مانشستر أول حاسوب مزود بترانزستور، يسمى حاسوب الترانزستور. غير حتى الترانزستورات ثنائية القطب كانت أجهزة ضخمة نسبيًا يصعب تصنيعها على أساس الإنتاج بالجملة، ما قيدها إلى عدد من التطبيقات المتخصصة. اختُرع ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات (موسفت) على يدي محمد عطا الله وداون كانغ في مختبرات بل عام 1959. كان أول ترانزستور صغير الحجم بالعمل يمكن تصغيره وإنتاجه بالجملة لمجموعة واسعة من الاستخدامات. مكن موسفت من بناء رقائق دارة متكاملة عالية الكثافة، ما أدى إلى ما يُعهد بالثورة الرقمية أوثورة الحواسيب الشخصية.

البحوث والتكنولوجيات الناشئة

يشكل جميع من حوسبة الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين والحساب الكمومي مجالان من مجالات البحث النشط في جميع من العتاد الصلب والبرامج (مثل تطوير خوارزميات الكم). تضم البنية التحتية المحتملة للتكنولوجيات المستقبلية؛ أوريغامي الحمض النووي على الطباعة الضوئية والهوائيات الكمية لنقل المعلومات بين المصائد الأيونية. بحلول عام 2011، عمل الباحثون على تشابك 14 بت كمومي. أصبحت الإلكترونيات الرقمية السريعة (بما في ذلك تلك القائمة على تقاطع جوزيفسن وتقنية الفيض الكمي المفرد السريع) أكثر قابلية للتحقق مع اكتشاف الموصلات الفائقة النانوية.

بدأت مراكز البيانات باستخدام أجهزة الألياف البصرية والضوئية، التي تجاوز استخدامها لنقل البيانات عبر مسافات طويلة، إلى جانب مكونات ذاكرة وحدة المعالجة المركزية وأشباه الموصلات. أعطى ذلك فصل ذاكرة الوصول العشوائي عن وحدة المعالجة المركزية عن طريق توصيلات بينية بصرية. أنشأت شركة آي بي إم دارة متكاملة مع معالجة المعلومات الإلكترونية والبصرية في شريحة إلكترونية واحدة. يُشار إلى ذلك بـ«بصريات النانوالمتكاملة بتقنية سيموس». تتمثل أحد مزايا التوصيلات البينية البصرية في حتى اللوحات الأم التي كانت تتطلب في السابق نوع منظومة معين على رقاقة ما؛ يمكنها الآن نقل الذاكرة المخصصة سابقًا ومتحكمات الشبكة خارج اللوحات الأم، ما يؤدي إلى نشر المتحكمات على الحامل. يسمح هذا بتوحيد التوصيلات البينية للسطح الخلفي واللوحات الأم لأنواع متعددة من وحدات المنظومة على الرقاقة، ما يسمح بتحديث وحدات المعالجة المركزية في الوقت المناسب.

يوجد مجال آخر للبحث هوالإلكترونيات الدورانية. يمكن حتى توفر الإلكترونيات الدروانية طاقة الحوسبة والتخزين، دون تراكم الحرارة. يجري عمل بعض البحوث حول الرقاقات الهجينة، التي تجمع بين الضوئيات والإلكترونيات الدورانية. هناك أيضًا أبحاث جارية حول الجمع بين البلازمونيات والضوئيات والإلكترونيات.

الحوسبة السحابية

تعد الحوسبة السحابية نموذجًا يسمح باستخدام موارد الحوسبة، مثل الخوادم أوالتطبيقات، دون الحاجة إلى تفاعل كبير بين مالك هذه الموارد والمستخدم الذي يستخدمها. عادةً، يقدَم هذا النموذج كخدمة ما يجعله مثالًا آخرًا على البرمجيات كخدمة، والمنصة الخدمية، والبنية التحتية كخدمة حسب الأداء الوظيفي المتوفر. تضم الخصائص الرئيسية الوصول عند الطلب، والوصول الواسع إلى الشبكة، والقدرة على التحجيم السريع. يجري أيضًا الحديث عن الحوسبة السحابية فيما يتعلق بحفظ الطاقة. يمكن حتىقد يكون السماح بآلاف مثيلات الحوسبة على جهاز واحد بدلًا من آلاف الأجهزة الفردية طريقة لتوفير الطاقة. تسهّل أيضًا العملية الانتنطقية إلى مزيد من الطاقة المتجددة لأنك ستحتاج فقط إلى مصف خوادم واحد بمجموعة من اللوحات الضوئية الجهدية أوعنفات الرياح بدلًا من ملايين المنازل السكنية. مع ذلك، فإن الحوسبة التي تُجرى من مسقط مركزي لها تحدياتها الخاصة. تتضمن أبرز هذه التحديات؛ الأمن. مع الحوسبة السحابية، فإن الشركات غير ملزمة بإعلامك عن البيانات التي لديها عنك، أوأين يُحتفظ بها، أوكيف من الممكن أن يستخدمونها. لم تُهيأ بعد القوانين في العصر الحديث للتعامل مع هذه الحالات. في المستقبل، سيضطر المشرعون في الكثير من البلدان إلى الضغط لتنظيم الحوسبة السحابية وحماية خصوصية المستخدمين. تعتبر الحوسبة السحابية أيضًا كيفية تتيح للمستخدمين الفرديين أوالشركات الصغيرة للاستفادة من وفورات الحجم. في حين حتى البنية التحتية للحوسبة السحابية غير متطورة حاليًا إلى حد لا يمكنها إفادة المجتمع الفهمي، لكنها في غضون سنوات قليلة من التطوير يمكن استخدامها أيضًا لمساعدة مجموعات البحث الأصغر على الحصول على قوة الحوسبة التي بحاجة إليها للإجابة عن الكثير من أسئلة العالم.

الحساب الكمومي

يعد الحساب الكمومي (أوالحوسبة الكمية) مجالًا من مجالات البحث التي تجمع بين تخصصات علوم الحاسوب، ونظرية المعلومات، وفيزياء الكم. تعتبر فكرة كون المعلومات جزءًا أساسيًا من الفيزياء جديدة نسبيًا، ولكن يظهر حتى هناك صلة قوية بين نظرية المعلومات وميكانيكا الكم. بينما تعمل الحوسبة التقليدية على نظام ثنائي من الواحدات والأصفار، فإن الحوسبة الكمية تستخدم البت الكمي. تمتلك البتات الكمية القدرة على حتى تكون في وضع التراكب الكمي، ما يعني أنها تكون في كلتي الحالتين، الواحد والصفر، في آن واحد. يعني هذا حتى البت الكمي لاقد يكون في مسقط ما بين 1 و0، ولكن في الواقع يفترض أن تتغير قيمة البت الكمي حسب وقت قياسه. تسمى هذه الخاصية للبت الكمي بالتشابك الكمي، وتعد الفكرة الأساسية للحوسبة الكمية، وما يسمح للحواسيب الكمية بالقيام بالمعادلات كبيرة الحجم التي لأجلها تُستخدم تلك الحواسيب. غالبًا ما تُستخدم الحوسبة الكمية للبحث الفهمي حيث لا يملك الحاسوب العادي القدرة الحسابية الكافية للقيام بالعمليات الحسابية الضرورية. تتضمن الأمثلة الجيدة على ذلك النمذجة الجزيئية. تعتبر الجزيئات الكبيرة أكثر تعقيدًا من حتى تحسب الحواسيب الحديثة ما يحدث لها خلال التفاعل، ولكن قدرة الحواسيب الكمية يمكن حتى تفتح الأبواب لمزيد من فهم هذه الجزيئات.

حوسبة الأعمال

برمجيات المحاسبة Accounting software
تصميم بواسطة الحاسوب Computer-aided design
تصنيع بواسطة الحاسوب
Computer-assisted dispatch
إدارة علاقات الزبائن
مستودع البيانات
نظام دعم القرار Decision support system
معالجة البيانات الالكترونية Electronic data processing
تخطيط موارد المشاريع Enterprise resource planning
نظام المعلومات الجغرافي Geographic information system
نظام المعلومات الإداري Management information system
تخطيط متطلبات المواد Material requirements planning
إدارة المشاريع الاستراتيجية Strategic enterprise management
إدارة سلسلة التزويد Supply chain management
إدارة دورة حياة المنتج Product Lifecycle Management
حوسبة أداتية Utility Computing

عوامل إنسانية

تفاعل إنساني-حاسوبي Human-computer interaction
إتاحة Accessible computing
صلاحيه Usability
التصميم الكامل Universal Design

أمن الحاسوب

فهم التعمية Cryptology - تعمية cryptography - نظرية المعلومات information theory
كسر حمايات البرمجيات Software cracking - اتصال شيطاني demon dialing - اختراق (معلوماتية) Hacking
هندسة اجتماعية (أمن الحواسب) - Dumpster diving
الأمن المادي - Black bag job
لاأمان الحاسوب Computer insecurity
جاسوسية رقمية
برمجة دفاعية defensive programming
برمجيات خبيثة برمجيات خبيثة
هندسة أمنية security engineering

بيانات

بيانات عددية

نمط بيانات سليمة integral data types - البت، البايت, الخ.
نمط بيانات حقيقي:
- فاصلة عائمة (دقة أحادية, دقة مضاعفة, الخ.)
- فاصلة ثابتة
- عدد منطق
عشري Decimal
- عشري ثنائي-التشفير Binary-coded decimal أو(BCD)
- إكسيس-3 أوExcess-3 أوBCD (XS-3)
- Biquinary-coded decimal
أنظمة عد: ثنائي - ثماني - عشري - ستة عشري
رياضيات الحاسوب - صيغ العد الحاسوبية -

بيانات حرفية

التخزين: حرف - String - نص Text - نص مجرد Plain text
- تمثيل: أسكي ASCII - يونيكود Unicode - ملتيبايت Multibyte

- كود التبادل الموسع للترميز العشري الثنائي (Widecharacter, Multicharacter) - Fieldata - Baudot

أنماط أخرى من البيانات

ضغط البيانات Data compression
معالجة الإشارات الرقمية Digital signal processing
معالجة الصور Image processing
Indexed
إدارة البيانات Data management

ميكاترونيكس Mechatronics

بطاقة مثقبة
خرامة
جهاز سجل الوحدات Unit record equipment

أصناف الحواسب

حاسوب تمائلي Analog computer
آلة حاسبة Calculator
حاوب مخطي Desktop computer
مفكرة مخطية Desknote
حاسوب رقمي Digital computer
نظام مضمن
حاسوب منزلي Home computer
حاسوب محمول Laptop
حاسوب كبير
حاسوب صغري Minicomputer
حاسوب ميكروي Microcomputer
حاسوب شخصي Personal computer
مساعد رقمي شخصي Personal digital assistant (مثل : بي دي إي، أوحاسوب كفي Handheld computer)
مخدم Server
حاسوب فائق Supercomputer
حاسوب لوحي
نظام لعبة فيديو
محطة عمل Workstation

الشركات الحالية

حاسوب آبل Apple Computer
آفايا أفايا
ديل Dell, Inc
فوجيتسو
Gateway Computers
غروب بول
هيوليت باكرد Hewlett-Packard
هيتاشي
آي بي إم
ميكروسوفت
إن إي سي NEC Corporation
NetCB
نوفيل Novell
ريد هات Red Hat
سيليكون غرافيكس Silicon Graphics
سن ميكروسيستمز Sun Microsystems
يونيسيس Unisys
سيمنس

منظمات

رابطة مكائن الحوسبة (ACM)
جمعية الحاسبات البريطانية (BCS)
Association for Survey Computing (ASC)
جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE), in particular the IEEE Computer Society
مؤسسة المهندسين الكهربائيين
اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)

==Standards organizations and consortia== (see also توحيد معياري)

اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)
المنظمة الدولية للمعايير (ISO)
جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)
قوة مهمات هندسة الإنترنت (IETF)
رابطة الشبكة العالمية (W3C)

مواضيع متنوعة

قائمة أصول مصطلحات الحاسوب List of computer term etymologies
تحميل (حوسبة) Load (computing
حوسبة اللغة الهندية Indian Language Computing
وحدة المنطق الحسابية
حوسبة أوراكل السحابية
الحوسبة الاجتماعية

مراجع

^ Computing as a discipline نسخة محفوظة 26 أبريل 2006 على مسقط واي باك مشين.
^ Malmstadt, Howard V.; Enke, Christie G.; Crouch, Stanley R. (1994). . الجمعية الكيميائية الأمريكية. صفحة 389. ISBN . مؤرشف من الأصل في 30 ديسمبر 2019. The relative simplicity and low power requirements of MOSFETs have fostered today's microcomputer revolution.
^ Fossum, Jerry G.; Trivedi, Vishal P. (2013). . مطبعة جامعة كامبريدج. صفحة vii. ISBN . مؤرشف من الأصل في 03 مارس 2020.
^ Hittinger, William C. (1973). "Metal-Oxide-Semiconductor Technology". Scientific American. 229 (2): 48–59. Bibcode:1973SciAm.229b..48H. doi:10.1038/scientificamerican0873-48. ISSN 0036-8733. JSTOR 24923169.
^ "Who Invented the Transistor?". متحف تاريخ الحاسوب. أربعة December 2013. مؤرشف من الأصل في 20 يوليو2019. اطلع عليه بتاريخ 20 يوليو2019.
^ Moskowitz, Sanford L. (2016). . John Wiley & Sons. صفحات 165–167. ISBN . مؤرشف من الأصل في 03 مارس 2020.
^ "1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated". The Silicon Engine. متحف تاريخ الحاسوب. مؤرشف من الأصل في 20 فبراير 2020.
^ Lojek, Bo (2007). History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media. صفحات 321–3. ISBN .
^ Lavington, Simon (1998), A History of Manchester Computers (الطبعة 2), Swindon: The British Computer Society, صفحات 34–35 CS1 maint: ref=harv (link)
^ Lee, Thomas H. (2003). (PDF). مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN . مؤرشف من الأصل (PDF) فيتسعة ديسمبر 2019.
^ Puers, Robert; Baldi, Livio; Voorde, Marcel Van de; Nooten, Sebastiaan E. van (2017). . John Wiley & Sons. صفحة 14. ISBN . مؤرشف من الأصل في 03 مارس 2020.
^ Saw-Wai Hla et al., Nature Nanotechnology March 31, 2010 "World's smallest superconductor discovered" نسخة محفوظة 2010-05-28 على مسقط واي باك مشين.. Four pairs of certain molecules have been shown to form a nanoscale superconductor, at a dimension of 0.87 نانومتر. Access date 2010-03-31
^ "World record: Calculations with 14 quantum bits". مؤرشف من الأصل في 19 ديسمبر 2019.
^ Thomas Monz, Philipp Schindler, Julio T. Barreiro, Michael Chwalla, Daniel Nigg, William A. Coish, Maximilian Harlander, Wolfgang Hänse, Markus Hennrich, and Rainer Blatt, (31 March 2011) "14-Qubit Entanglement: Creation and Coherence" Phys. Rev. Lett. 106 13 http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.106.130506 doi:10.1103/PhysRevLett.106.130506
^ , 2011; doi:10.1038/nature09800 نسخة محفوظة 19 ديسمبر 2019 على مسقط واي باك مشين.
^ Ryan J. Kershner, Luisa D. Bozano, Christine M. Micheel, Albert M. Hung, Ann R. Fornof, Jennifer N. Cha, Charles T. Rettner, Marco Bersani, Jane Frommer, Paul W. K. Rothemund & Gregory M. Wallraff (16 August 2009) "Placement and orientation of individual DNA shapes on lithographically patterned surfaces" Nature Nanotechnology publication information, supplementary information: DNA origami on photolithography doi:10.1038/nnano.2009.220 نسخة محفوظة 30 سبتمبر 2015 على مسقط واي باك مشين.
^ Open Compute: Does the data center have an open future? accessdate=2013-08-11 نسخة محفوظة 29 أكتوبر 2014 على مسقط واي باك مشين.
^ Sebastian Anthony (Dec 10,2012), "IBM creates first commercially viable silicon nanophotonic chip", accessdate=2012-12-10 نسخة محفوظةسبعة يناير 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ Wed., August 4, 2010 معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
^ Plasmonic nanogap enhanced phase-change devices with dual electrical-optical functionality نسخة محفوظة 19 يناير 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ Integrating all-optical switching with spintronics نسخة محفوظة ثلاثة مارس 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ Merging spintronics with photonics نسخة محفوظةستة سبتمبر 2019 على مسقط واي باك مشين.
^ Putting electronics in a spin نسخة محفوظة 30 يوليو2019 على مسقط واي باك مشين.
^ Iosup, A.; Ostermann, S.; Yigitbasi, M. N.; Prodan, R.; Fahringer, T.; Epema, D. (June 2011). "Performance Analysis of Cloud Computing Services for Many-Tasks Scientific Computing". IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems. 22 (6): 931–945. doi:10.1109/TPDS.2011.66. ISSN 2161-9883. مؤرشف من الأصل في 03 مارس 2020.
^ Berl, A.; Gelenbe, E.; Girolamo, M. Di; Giuliani, G.; Meer, H. De; Dang, M. Q.; Pentikousis, K. (September 2010). "Energy-Efficient Cloud Computing". The Computer Journal. 53 (7): 1045–1051. doi:10.1093/comjnl/bxp080. ISSN 1460-2067. مؤرشف من الأصل في 20 فبراير 2020.
^ Kaufman, L. M. (July 2009). "Data Security in the World of Cloud Computing". IEEE Security Privacy. 7 (4): 61–64. doi:10.1109/MSP.2009.87. ISSN 1558-4046.
^ "The NIST Definition of Cloud Computing" (PDF). U.S. Department of Commerce. September 2011. مؤرشف من الأصل (PDF) في 12 يوليو2018.
^ Steane, Andrew (1998-02-01). "Quantum computing". Reports on Progress in Physics (باللغة الإنجليزية). 61 (2): 117–173. arXiv:quant-ph/9708022. Bibcode:1998RPPh...61..117S. doi:10.1088/0034-4885/61/2/002. ISSN 0034-4885.
^ Horodecki, Ryszard; Horodecki, Paweł; Horodecki, Michał; Horodecki, Karol (2009-06-17). "Quantum entanglement". Reviews of Modern Physics. 81 (2): 865–942. arXiv:quant-ph/0702225. Bibcode:2009RvMP...81..865H. doi:10.1103/RevModPhys.81.865.