מחשב
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
|
לשער הנושאים, האישים והמאמרים בתחום המחשבים, ראו פורטל המחשבים |
מחשב הוא מכונה המעבדת נתונים על פי תוכנית, כלומר על פי רצף פקודות נתון מראש.
מחשבים הם חלק בלתי נפרד מחיי היומיום שלנו, השימוש בהם נעשה כמעט בכל תחום ובכל מקצוע. חברות, גדולות כקטנות, בתי עסק, משרדים ממשלתיים, בנקים, גופים ציבוריים ותעשיות שונות (מתעשיית הטקסטיל ועד לתעשיית הקולנוע) מסתמכים במידה רבה על מחשבים למטרות שונות, החל בשמירת מידע וטיפול בו וכלה בשליטה על רובוטים העובדים בפסי ייצור. רוב הגופים כלל לא יוכלו לתפקד בלעדי המחשבים. גם עבור האדם הפרטי הפך השימוש במחשב לחלק בלתי נפרד משגרת החיים, עד כי מרבית תושבי המדינות המפותחות אינם יכולים לתאר את חייהם ללא המחשב והנלווים לו, כמו רשת האינטרנט. כמעט כל מכונה או מכשיר חשמלי הנמצאים בשימוש כיום מכילים מחשב המשובץ בהם ואחראי על תפקודיהם השונים.
תוכן עניינים |
[עריכה] הגדרה
כדי שמכונה תכונה "מחשב" עליה לקיים שני תנאים:
- היא מגיבה באופן מוגדר-היטב למערכת פקודות מסוימת.
- ביכולתה לבצע באופן עצמאי תוכנית, שהיא סדרת פקודות שנכתבה מראש.
חלקה הראשון של ההגדרה דורש תגובה באופן מוגדר-היטב. הכוונה היא שבהינתן פקודה או רצף של פקודות, נוכל לדעת בדיוק מה תהיה פעולתה של המכונה על ידי בדיקת ההגדרות של הפקודות הללו. כל מחשב מלווה במדריך המספק הגדרה מדויקת של כל אחת מהפקודות שהוא מבצע.
חלקה השני של ההגדרה דורש את היכולת לבצע באופן עצמאי אוסף פקודות שהוכתב מראש. בכך נבדל המחשב ממכונת חישוב, שהיא אמצעי מכני או אלקטרוני, המעבד נתונים ללא תוכנית מוכתבת מראש, אלא על ידי משתמש המנחה אותו ללא הרף, צעד אחר צעד, בפעולות שעליו לבצע.
המונח "מחשב" הוא מונח כוללני מאוד שמתאים למכונות רבות. קונסולת משחקים, דוגמת הקונסולה נינטנדו, מסוגלת להריץ משחק וידאו העונה בהחלט להגדרה של תוכנית, ואכן, למרות שלא נהוג לכנותה כך, מדובר במחשב. מכונות רבות יכולות לבצע רצף פקודות שניתן להן מראש בצורה מוגדרת-היטב, החל מטלפון סלולרי המסוגל להריץ משחק, וכלה במטוס קרב המסוגל להטיל פצצה תוך חישוב מהירות ומרחק מהיעד. הללו אינם מחשבים, אך הם מכילים מחשבים המשובצים בהם.
הגדרתו של המחשב מכסה, אם כך, מכשירים רבים שיכולותיהם רחוקות זו מזו. מחשב אחד מצוי במשחק ילדים ותכליתו לנגן מספר צלילים ולהציג מספר תמונות, ואילו מחשב אחר מסוגל לשלוט על חללית בלתי-מאויישת. חרף ההבדלים במטרתם של מחשבים אלה, הם דומים במידה רבה בעקרונות פעולתם, וההבדל העיקרי ביניהם הוא בעוצמתם: מהירות פעולתם וגודל הזיכרון העומד לרשותם.
[עריכה] היסטוריה
ערך מורחב – היסטוריה של המחשוב
[עריכה] לפני המחשב
מכשירים עתיקים לעריכת פעולות חישוב מספריות, אבות אבותיו של המחשב המודרני, הם החשבוניה והמכונה מאנטיקיתרה, מכונה יוונית עתיקה המחשבת את תזוזת הכוכבים (מתוארכת בערך משנת 87 לפני הספירה). בסוף ימי הביניים חלה התקדמות במתמטיקה ובהנדסה האירופיות וב-1623 בנו וילהלם שיקרד ומספר מהנדסים נוספים מחשבון מכני. מכונות אלו לא דמו למחשבים של ימינו, שכן לא היה בכוחן לבצע תוכניות שנתן להן המשתמש, אלא רק חישובים שעבורם נבנו מלכתחילה.
בשנת 1801 הציג הצרפתי ז'וזף ז'אקארד את המצאתו, נול הפועל באמצעות כרטיסים מנוקבים ובכך טווה תבניות מסובכות מאוד. הנול של ז'אקארד לא היה מחשב אמיתי אך היווה שלב משמעותי בהתפתחות המחשב המודרני. צ'ארלס בבג' היה הראשון שהגה ותכנן מחשב ניתן לתכנות עוד בשנת 1820, אך המכשיר לא נבנה במהלך חייו, בשל קשיים כלכליים שאיתם נאלץ להתמודד, השינויים הרבים שהכניס למכונה שתכנן (עד כדי כך שבאמצע תהליך הבנייה עזב את המחשב הראשון שתכנן, כדי לבנות מחשב אחר, מתוחכם יותר) ובעיקר - המגבלות הטכנולוגיות של אותם זמנים.
עד סוף המאה ה-19 הופיעו מספר חידושים, כמו כרטיס הניקוב ושפופרת הריק שבעתיד לבוא יתגלו כשימושיים בתחום המחשוב. כרטיסי הניקוב שימשו כבר אז לצורך עיבוד נתונים רחב-היקף בארצות הברית, שבוצע במכונות טבולציה (tabulating machines) שתכנן הרמן הולרית.
במהלך חציה הראשון של המאה ה-20 פתרו מדענים רבים בעיות חישוביות באמצעות מחשבים אנלוגיים שהשתמשו במודל מכני או אלקטרוני של הבעיה כבסיס לחישוב. למרות שמכונות אלה נעשו מתוחכמות יותר ויותר עם השנים, הן הפכו לנדירות עם פיתוחו של המחשב הדיגיטלי הניתן לתכנות.
בשנות השלושים והארבעים של המאה ה-20 נבנו בהדרגה מכשירי חישוב חזקים יותר וגמישים יותר. עם השנים החלו להופיע במכשירים תכונות דומות למחשב המודרני, כגון הסתמכות על אלקטרוניקה דיגיטלית (פותחה בעיקר על ידי קלוד שנון בשנת 1937) ואפשרויות תכנות נרחבות יותר של המכונות. הצבעה על מכונה אחת מסוימת מבין אותן מכונות כ"מחשב הדיגיטלי הראשון" היא מטלה קשה ואולי אף בלתי אפשרית.
[עריכה] מחשבים ראשונים
מספר הישגים ראויים לציון בשנים אלה - חמשת המחשבים הדיגיטליים הראשונים:
- מחשב אתנסוף ברי - מכונת החישוב הספרתית שבנו ג'ון אטנסוף וקליפורד ברי בשנת 1938 והשתמשה בחישוב בשפופרת ריק, במספרים בינאריים ובזיכרון מתחדש.
- "קולוסוס" (Colossus computer) מחשב בריטי סודי שנבנה בשנת 1944. המחשב נבנה מאלפי שפופרות ריק ואף שהיה בעל יכולת תכנותית מעטה בלבד, הוכיח שניתן לבנות מחשב יציב וניתן לתכנות, ממספר רב של שפופרות.
- "הרווארד סימן 1", מחשב אלקטרו-מכני גדול עם יכולות תכנות מועטות, שנבנה בשנת 1944.
- בשנת 1941 הוצג Z3, המחשב הגרמני שפיתח קונראד צוזה. היה זה המחשב הראשון שהציג אריתמטיקה בינארית והיה נוח יחסית לתכנות. מחשב זה התבסס על רכיבים מכניים.
- בשנת 1946 נבנה אניאק, מחשב אמריקאי המבוסס על הבסיס העשרוני. מחשב זה היה המחשב האלקטרוני הרב-תכליתי הראשון. במקור לא היה מחשב זה גמיש במיוחד, וכדי לתכנתו מחדש היה צורך לחווטו מחדש.
הצוות שפיתח את אניאק זיהה את הקושי בתכנות מחדש של המחשב, ולכן הציע ב-1948 תכנון נוח ואלגנטי בהרבה מזה שהיה קיים עד כה; תכנון זה יכונה בהמשך "מכונת פון נוימן". מודל זה הפך לבסיסם של מרבית המחשבים המודרניים עד ימינו. מאמצע עד סוף שנות ה-40 החלו מספר מיזמים לפיתוח מחשבים, המבוססים על המודל של פון ניומן. הראשון שבהם הושלם בבריטניה. הראשון שהושלם ופעל היה מחשב שנקרא Small-Scale Experimental Machine, אך הדגם הראשון שפותח ובאמת היה בו שימוש היה מחשב ה-EDSAC.
בשנת 1955 החל לפעול בישראל מחשב שנבנה במכון ויצמן: ויצאק (WEIZAC - Weizmann Automatic Calculator), שהיה אחד מהמחשבים האלקטרוניים הראשונים בעולם. המחשב פעל עד שנת 1963. במשך שש שנים היה ויצאק המחשב היחיד שפעל בישראל, ורק בשנת 1961 הצטרף אליו מחשב שני, שנרכש עבור ממר"ם.
השימוש במחשבים מבוססי שפופרות ריק נמשך לאורך שנות החמישים של המאה העשרים.
[עריכה] מחשבים מודרניים
- ערך מורחב – היסטוריה של המחשוב (1960 עד היום)
המחשבים המבוססים על שפופרות ריק הוחלפו במחשבים מבוססי טרנזיסטורים. מחשבים אלה היו קטנים יותר, מהירים יותר, זולים יותר, ויציבים הרבה יותר. הללו תרמו לכך שאת המחשבים מבוססי הטרנזיסטורים ניתן היה לייצר באופן מסחרי החל מסוף שנות החמישים. בשנות השבעים אומצה טכנולוגית המעגלים המשולבים, שהובילה להוזלה משמעותית בייצור המחשבים, וכתוצאה מכך התאפשרה בסוף שנות השבעים רכישת מחשב אישי על ידי לקוחות פרטיים.
מגמת הוזלת מחירי המחשבים והקיטון בגודלם נמשכת עד היום. ניתן עדיין למצוא לא מעט מחשבים שגודלם כגודלו של ארון גדול. מחשבים אלה מצויים בעיקר במעבדות מחקר הזקוקות להם לשם חישובים מסובכים מאוד ומכונים מחשבי-על, או בחברות גדולות הזקוקות להם לשם ביצוע טרנזקציות רבות מאוד, אלו נקראים מחשבים מרכזיים (mainframe). למרות זאת, המחשבים השכיחים ביותר, באופן גורף, הם המיקרו-מחשבים שגודלם קטן בהרבה. בקבוצה זו ניתן למצוא את המחשבים האישיים והמחשבים הניידים ששכיחותם כה גדולה עד כי הפכו בשפת היום יום למונח נרדף למונח "מחשב" עצמו. מדינות מפותחות רבות חרטו על דגלן את הסיסמה "מחשב לכל ילד", מתוך כוונה למחשב אישי או למחשב נייד.
מבחינה עובדתית, ובניגוד למחשבה הרווחת, צורת המחשב הנפוצה ביותר איננה המחשב האישי, אלא דווקא המחשב המשובץ, מחשב זעיר המשובץ במכונה אחרת ומשתלב בפעולתה. מחשבים משובצים ניתן למצוא בטלפונים סלולריים, במצלמות דיגיטליות ואף במטוסי קרב. מחשבים משובצים מצויים במרבית המכשירים החשמליים המוכרים לנו כיום. כל מכונה בעלת יכולת לבצע עיבוד נתונים מכילה בתוכה מחשב.
הפיכתם של המחשבים לקטנים יותר וזולים יותר לא הביאה לירידה בביצועיהם וביכולותיהם. למחשבים כיום יכולות גדולות מעריכית מאלה של קודמיהם, ויכולות אלו ממשיכות לגדול באותו הקצב. תופעה זו מתוארת בחלקה על ידי חוק מור ולפיו היא תימשך גם בעתיד.
[עריכה] מבנה המחשב
| מבט על מחשב אישי מודרני על חלקיו השונים | |
 |
|
| 1) צג | |
| 2) לוח אם | |
| 3) מעבד | |
| 4) RAM (זיכרון גישה אקראית) | |
| 5) כרטיסי הרחבה | |
| 6) ספק כוח | |
| 7) כונן אופטי | |
| 8) דיסק קשיח | |
| 9) מקלדת | |
| 10) עכבר | |
באופן מפתיע, על אף התקדמותה המסחררת של הטכנולוגיה בכל הקשור למחשבים, מרבית המחשבים כיום בנויים על פי אותו מודל שלפיו נבנו ראשוני המחשבים, מכונת פון נוימן.
לפי המודל, בנוי המחשב מארבע קבוצות רכיבים עיקריות. הרכיבים מחוברים ביניהם על ידי חבילות חוטים הנקראים "אפיקים" (באנגלית: buses). כלל הרכיבים מונָעים, לרוב, על ידי שעון פנימי או "טיימר" (אם כי גם אירועים אחרים יכולים להשפיע על בקרת הפעולה).
ארבע קבוצות הרכיבים הם:
[עריכה] הזיכרון
- ערך מורחב – זיכרון מחשב
זיכרון המחשב משמש לאחסון הפקודות והנתונים השונים.
ניתן להמשיל את זיכרון המחשב לרשימת תאים, לדוגמה תאי דואר. לכל תא יש כתובת ויכולת להכיל בתוכו כמות קבועה של מידע. הכתובת היא מספר ייחודי המייצג את התא, ובאמצעותו ניתן לגשת אל התא לשם אחסון מידע או אחזורו. התאים מצויים זה אחר זה בזיכרון, וכתובותיהם עוקבות. המידע יכול להיות פקודה המורה למחשב מה לעשות, או לחילופין נתון. הנתונים יכולים להיות הקלט שעל המחשב לעבד, תוצאות ביניים של חישובים שעשה המחשב ואולי ישתמש בהם בהמשך, או התוצאות של פעולת המחשב. לפי מודל פון ניומן, לכל תא היכולת להכיל פקודה או נתון ואין צורך בתא מיוחד לכל אחד מסוגי המידע.
[עריכה] היחידה האריתמטית-לוגית
- ערך מורחב – יחידה אריתמטית-לוגית
היחידה האריתמטית-לוגית היא, במובנים רבים, לבו של המחשב. היחידה מסוגלת לבצע שני סוגים של פעולות בסיסיות:
- פעולות אריתמטיות
- למשל, חיבור או חיסור שני מספרים. אוסף הפעולות האריתמטיות שיכולה היחידה לבצע עלול להיות דל ביותר עד כדי מצב שבו בחלק מן הדגמים לא מומשה ישירות האפשרות של כפל וחילוק (במקום מימוש ישיר בחומרה, המשתמש נאלץ להשתמש בתוכנות המבצעות כפל וחילוק על ידי ביצוע פעולות רבות של חיבור וחיסור ועוד פעולות על ספרות).
- פעולות לוגיות
- פעולות השוואה בעיקר. למשל, בהינתן שני מספרים, קבע האם הם שווים, ואם לא, מי מהם גדול יותר.
[עריכה] התקני קלט-פלט
התקני הקלט-פלט הם האמצעים שבעזרתם מתקשר המחשב עם העולם החיצון. בעזרת התקני הקלט מקבל המחשב מידע שלו הוא זקוק מהחוץ, ובאמצעות התקני הפלט הוא שולח החוצה מידע חיוני (תוצאות חישובים או הודעות אחרות שעליו להעביר). מכורח המציאות חייב כל מחשב לפחות מספר מצומצם של התקני קלט-פלט, אחרת לא נוכל להורות לו מה לעשות ולא נוכל לדעת את תוצאות הפעולות שהוא מבצע.
התקני קלט דרושים לשם העברת פקודות ונתונים למחשב. בלעדיהם לא נוכל להעביר למחשב את רצוננו ואז לא יהיה בו שום שימוש עבורנו. בעבר צוידו המחשבים בקורא כרטיסים מנוקבים, המידע הנחוץ הועבר למחשב בצורה בינארית כחורים על גבי הכרטיסים, והקורא תרגם זאת למספרים בזיכרון. כיום, התקני הקלט הבסיסיים, המצויים כמעט בכל מחשב, הם מקלדת ועכבר. במחשבים מסוימים יש התקני קלט נוספים, כמו הסורק ומצלמת האינטרנט, שמטרתם העברת מידע ייחודי יותר למחשב: במקרה של סורק ומצלמת אינטרנט מדובר בתמונות או בסרטים.
התקני פלט דרושים לשם העברת מידע מהמחשב לעולם החיצון, לרוב למשתמש. מידע זה כולל את תוצאות הפעולה שהתבקש המחשב לבצע, הודעה על שגיאות או על אזהרות, בקשות לקלט ובמקרה של מערכת משובצת מחשב, השפעה של ממש על העולם, לדוגמה הזזת רובוט. בעבר היה התקן הפלט העיקרי סוג כלשהו של מדפסת, שפלטה את תוצאות המחשב. כיום, התקן הפלט העיקרי הוא הצג, אך גם המדפסת והרמקולים שכיחים למדי. במקרה של מערכת משובצת מחשב, המכונה שעליה שולט המחשב היא התקן הפלט. אם למשל שולט המחשב על רובוט, אזי הרובוט עצמו הוא התקן הפלט העיקרי של המחשב. ללא התקני הפלט לא יוכל המחשב לדווח על תוצאות הפעולה שביצע עבורנו והן יאבדו כאילו לא בוצעה הפעולה מעולם.
למרות החלוקה בין התקני קלט להתקני פלט, לעתים משמש מכשיר אחד לשתי המטרות. לדוגמה, הכונן הקשיח משמש הן כהתקן פלט לשם שמירת נתונים מסוימים לשימוש מאוחר יותר, והן כהתקן קלט כאשר מגיע זמן השימוש והמחשב מאחזר את הנתונים שאוחסנו קודם לכן.
קיימות קבוצות רבות של התקני קלט-פלט שונים. קבוצה אחת (נרחבת מאוד) של התקני קלט-פלט היא אמצעי אחסון המידע המשניים. עם קבוצה זו נמנים הכונן הקשיח, כונן התקליטורים, הדיסקון ורבים אחרים שהמשותף ביניהם הוא, שכולם אמצעי אחסון מידע איטיים יחסית אך בעלי קיבולת מידע גבוהה ואמינות גבוהה (בניגוד לזיכרון המחשב המהיר פי עשרות מונים אך קטן יחסית ומתרוקן בכל הפעלה מחדש של המחשב). קבוצה נוספת היא זו של התקנים המאפשרים תקשורת בין מחשבים בכלל, וגישה לרשתות בפרט, בין אם לרשת מחשבים או לרשת האינטרנט. היכולת להעביר מידע בין קבוצות מחשבים פתחה חלון אפשרויות רחב במיוחד, בייחוד כאשר מדובר על מיליוני מחשבים המחוברים יחדיו ברשת האינטרנט. קיימים התקני קלט-פלט נוספים המיועדים למטרות ממוקדות יותר, החל ממצלמה, עבור הכנסת תמונה למחשב, וכלה במכשירים מתוחכמים יותר למטרות ממוקצעות אף יותר, כמו התקנים המעבירים למחשב רישומי דופק או נוכחות זיעה ומשמשים, למשל, בעת ביצוע בדיקת פוליגרף.
[עריכה] יחידת השליטה
יחידת השליטה היא הגורם הקושר יחדיו את כל הרכיבים. היחידה קוראת פקודות ומידע מהזיכרון או מהתקני הקלט-פלט. היא מפענחת את הפקודות ומתחילה לפעול לפיהן. היא מספקת ליחידה האריתמטית-לוגית את הנתונים הדרושים, לפי הפקודה, ומכוונת אותה לבצע את סוג הפעולה הנדרשת. לאחר מכן שולחת יחידת השליטה את התוצאה בחזרה אל הזיכרון או אל התקני הקלט-פלט המתאימים. בתוך יחידת השליטה ישנו מונה השומר את כתובת הזיכרון שבה שמורה הפקודה הנוכחית עליה עובד המחשב, שמו "מונה הפקודות". קיימות פקודות שמטרתן שינוי המונה או שינויו תחת תנאים מסוימים (אם מתקיים תנאי מסוים). בכך מתאפשרות חזרות מרובות על מספר פקודות (לולאות) או "קפיצות" לקטעי קוד אחרים (למשל, פונקציות). לעומת זאת, רוב הפקודות אינן משפיעות על המונה ולאחר ביצוען מקודם המונה במספר השקול לגודלה של פקודה (הגודל תלוי במחשב המדובר), דבר המוביל למעבר לפקודה הבאה ברצף הפקודות בזכרון.
יחידת השליטה והיחידה האריתמטית-לוגית מזוהות לרוב כרכיב אחד הנקרא מעבד (CPU - Central Processing Unit). במרבית המחשבים, החל משנות ה-80 ועד ימינו, נמצאות יחידת השליטה והיחידה האריתמטית-לוגית על גבי רכיב אחד הנקרא מיקרומעבד. אין זה מקרי, אם כך, שהמעבד נחשב ללב המחשב. במעבד מתרחשות הבאת הפקודות, תרגומן, הבאת הנתונים, עיבודם ולבסוף, שמירת התוצאות בזיכרון.
[עריכה] אופן פעולת המחשב
עקרון הפעולה של המחשב פשוט למדי, אולי פשוט עד כדי פליאה יחסית ליכולות המרשימות של מחשבים כיום.
אופן פעולת המחשב הוא פועל יוצא של מבנהו. המעבד קורא פקודה מהזיכרון, מבצע אותה (כאשר הוא נעזר ביחידה האריתמטית-לוגית שבתוכו לשם הביצוע), שומר את התוצאות בזיכרון, במידת הצורך, ואז קורא את הפקודה הבאה. תהליך זה נמשך עד שהמעבד מגיע לפקודת עצירה.
בשל פשטות אופי פעולתו של המעבד ניתן היה לצפות שכוחו הרב של המחשב נובע מאוסף פקודות רחב, אך למעשה מדובר במספר מצומצם של פקודות מוגדרות היטב ופשוטות למדי. כל פקודה ניתנת לסיווג לאחד או יותר מארבעת התחומים הבאים:
- העברת מידע ממקום למקום - למשל, פקודה המורה למעבד להעתיק את תוכנו של תא זיכרון מספר 5 אל תא זיכרון מספר 10.
- ביצוע הליך אריתמטי או לוגי על נתונים - למשל: בצע פעולת חיבור על תוכנם של תאי זיכרון מספר 7 ו-13 ושים את התוצאה בתא זיכרון מספר 20.
- בדיקת הנתונים ופעולה בהתאם - לדוגמה: אם תוכנו של תא זיכרון מספר 999 הוא 0, אזי בצע את הפקודות שנמצאות החל מתא זיכרון מספר 30.
- שינוי רצף הפקודות - לדוגמה, בצע את הפקודות שנמצאות החל מתא זיכרון מספר 100. כזכור, משום שהמעבד מוציא את פקודותיו אחת-אחת לפי סדר הימצאן בזיכרון, אמירה למעבד שהפקודה הבאה תילקח מתא 100 ולא מהתא הנוכחי, אין משמעותה שינוי בפקודה אחת אלא שינוי בכל מהלך התוכנית החל מרגע זה שכן הפקודה הבאה תהיה זו שנמצאת מיד אחרי הפקודה בתא 100, ולא הפקודה שנמצאת מיד אחרי הפקודה בתא הנוכחי.
נראה שיש מכנה משותף בין סוגי הפקודות. העברת מידע ממקום למקום דומה למדי לביצוע הליך אריתמטי או לוגי על נתונים (למשל, חבר 0 לתוכנו של תא זיכרון 57 ושים את התוצאה בתא זיכרון 80, זהה להעתקת תוכנו של תא זיכרון 57 לתא זיכרון 80). שינוי רצף הפקודות נראה כאילו הוא מוכל בתחום של בדיקת נתונים (תמיד ניתן לשאול האם תא זהה לעצמו, ואם כן - לקפוץ לפקודה אחרת בזיכרון). הסיבה לכך נעוצה במבנה הפקודות. כמו הנתונים, מיוצגות גם הפקודות בקוד בינארי, רצף של 0 ו-1. לדוגמה, אחת מפקודות ההעתקה במעבדי אינטל x86 מיוצגת כך: 10110000. כל פקודה היא מספר מסוים שאותו מבין המעבד ולפיו הוא פועל. בנוסף, כל פקודה היא אטומית. כלומר, הפקודה "בדוק האם תוכנו של תא זיכרון מספר 73 קטן מתוכנו של תא זיכרון מספר 15 והכנס את התשובה לתא זיכרון מספר 14" היא פקודה אחת בודדת מבחינתו של המחשב. אין מדובר ברצף של פקודות ולא ניתן לבקש מהמחשב לבצע רק בדיקה או רק הכנסה. הפקודה "הכנס לתא זיכרון" היא פקודה נפרדת בעלת ייצוג בינארי שונה. אטומיות הפקודה משמעה שהמעבד יודע לבצע את הפקודה ברמת החומרה, כלומר, הרכיב עצמו מקבל את הפקודה ומאותו רגע מבצע אותה לבדו. הדבר שונה מהמקרה שבו צריך לקבל פקודה אחת להשוואה ופקודה אחרת להכנסה, משום שבמקרה שכזה היה צריך לגשת לזיכרון פעמים רבות יותר, וגישה לזיכרון היא תהליך איטי בהרבה מאשר ביצוע ברמת החומרה.
לכל מעבד אוסף פקודות שאותן הוא מבין. אוסף זה נקרא "שפת המכונה" של אותו מעבד. כפי שנאמר קודם, גישה לזיכרון לשם קבלת פקודה היא תהליך איטי יחסית ולכן פקודה אחת שמכילה בתוכה שתי פעולות תתבצע מהר יותר מאשר קבלת כל אחת מהפעולות בתור פקודה נפרדת. מצד שני, יקר יותר ומסורבל יותר לבנות מעבד המבין סוגים רבים של פקודות שונות. פרט לכך, הוספת פקודת ענק מקטינה את יעילותן של פקודות קטנות יותר. כל יצרן מעבדים בוחר לעצמו היכן עובר הגבול ועד כמה מורכבות תהיינה פקודותיו. למרות זאת, ישנן פקודות רבות שניתן למוצאן בנוסחים שונים בכל מעבד כמעט, הן בשל הצורך בהן והן בשל נסיבות היסטוריות: התרגלות ציבור המתכנתים לפקודות אלה.
מחשבים גדולים יותר כמו מחשבי-העל, שרתי חברות וכדומה, נבדלים מהדגם לעיל בעיקר במספר מעבדיהם: במקום מעבד אחד הם מכילים מספר מעבדים. מחשבי-על מסוימים מחזיקים אף אלפי מעבדים.
מעבר למעבד ולזיכרון מכילים מחשבים רבים חומרה נוספת לשם פעולות ייחודיות הנדרשות על ידי מערכות ההפעלה. רכיבים אלה תורמים בעיקר לביצועים מהירים יותר ולאו דווקא מוסיפים למחשב יכולות נוספות. המחשב מבצע בצורה רציפה את הפקודות שניתנות לו, יכולות החישוב שלו גדולות מאלה של האדם פי כמה אך לא כאן מסתכם כוחו הרב. הרבה מהיכולות המיוחסות למחשב נובעות לאו דווקא מיכולותיו המכניות אלא מהאלגוריתמים שנכתבו במיוחד כדי לנצל יכולות אלה. כתיבת תוכניות מורכבות על סמך הפקודות הבסיסיות שהוצגו כאן, מהווה חלק אינטגרלי בפעולת המחשב.
[עריכה] סיווג מחשבים
בעבר היה מקובל לחלק מחשבים לפי גודלם ולפי עוצמת העיבוד שלהם: מיקרו מחשבים, מיני-מחשבים, מחשבים מרכזיים ומחשבי-על. טשטוש הגבולות בין הקטגוריות, החלפת מיני מחשבים ברשתות של מחשבים אישיים, והיעלמותו של המסוף הביאו לירידה בחשיבות שיטת המיון הזו, עד להפיכתה ללא-רלוונטית באמצע שנות ה-90 של המאה ה-20.
כיום מקובל למיין מחשבים למחשבים אישיים – מחשבים המשמשים אדם בודד ולשרתים – מחשבים המשמשים יותר מאדם אחד; בין שתי הקטגוריות מצויות תחנות עבודה, אשר לרוב משמשות אדם אחד, אך לעתים משמשות מספר אנשים.
[עריכה] מחשבים אישיים
מחשבים אישיים משמשים משתמש יחיד. הקטנים והחלשים במחשבים האישיים הם מחשבי כף יד, הידועים גם בכינוי "מנהלי מידע אישיים" (PDA – Personal Data Administrator). בעוד שהתקנים אלו ראויים להגדרה "מחשב", שכן הם מכונות לעיבוד נתונים הניתנות לתכנות, הרי שעוצמת העיבוד והזיכרון המוגבלים שלהם, כמו גם התקני קלט-פלט וזיכרון משני השונים משאר סוגי המחשבים, מבדלים אותם משאר המחשבים, ויש שאינם רואים בהם מחשבים "אמיתיים". מחשבי כף יד רבים כוללים לאחרונה רכיב תקשורת אלחוטית מובנה, ויכולים להתחבר לרשתות מחשבים ולאינטרנט. לרוב מחשבי כף היד יש רכיב תקשורת מובנה למחשבים אישיים.
המחשבים האישיים הנפוצים בימינו (במובנם המצומצם, שאינו כולל מחשבי כף יד) הם משני סוגים:
- PC – מחשב המריץ את אוסף הפקודות X86 של חברת "אינטל" (בדרך כלל על מעבד מתוצרת אינטל או AMD) ואת מערכת ההפעלה "חלונות" של "מיקרוסופט" באופן טבעי (native mode). מחשבי PC, ששורשיהם במחשב IBM PC, הם סוג המחשב הנפוץ בעולם, והם נהנים ממאגר אדיר של תוכנה, כמעט לכל צורך או רצון העולים על הדעת.
- מקינטוש – מחשב המוגדר לפי מפרט של חברת "אפל".
הן מחשבי PC והן מחשבי מקינטוש מיוצרים בשני גדלים: מחשבים ניידים (Notebook, Laptop), שבהם המחשב, המקלדת והצג ארוזים במארז קומפטי אחד, הנוח לניוד, ומחשבים נייחים (Desktop), המיועדים להצבה על שולחן העבודה (או לצדו).
[עריכה] תחנות עבודה
תחנות העבודה ניצבות בין עולם המחשבים האישיים לבין עולם השרתים. לרוב הן משרתות משתמש יחיד, אך לעתים הן משרתות מספר משתמשים בעת ובעונה אחת. הן חזקות ויקרות מן המחשבים האישיים, ומשמשות לרוב ביישומים מקצועיים שבהם יש צורך בעוצמת עיבוד רבה, כגון עיבודים גרפיים או תכנון וייצור בעזרת מחשב (CAD). ברוב תחנות העבודה מותקנת מערכת ההפעלה יוניקס או לינוקס ונגזרותיהן.
[עריכה] שרתים
שרתים הם מחשבים המשמשים יותר ממשתמש אחד. הם עולים על המחשב האישי לפחות בהיבט אחד. כך, למשל, שרתי קבצים מכילים מערכת דיסקים אמינה, מהירה וגדולת-נפח במיוחד, ואילו שרתי יישומים מכילים מספר רב של מעבדים, התורמים ליכולת עיבוד גבוהה. נהוג למיין שרתים לשרתים קטנים, בינוניים (Mid-range) – אשר החליפו, למעשה, את המיני-מחשבים מן העבר, וגדולים.
המחשבים המרכזיים (Mainframe) הם תת-קבוצה מעניינת של השרתים הגדולים. הם נבדלים מיתר השרתים הגדולים בהיבטים הבאים:
- הם מריצים לרוב מערכת הפעלה קניינית (כגון z/OS של IBM).
- תכנונם מאפשר התקני קלט-פלט מהירים במיוחד.
- הם מציעים רמה גבוהה מאוד של אמינות, נגישות ואפשרויות שירות (RAS – Reliability, Availability, Serviceability).
מחשבי העל הם תת-קבוצה של שרתים בינוניים ושרתים גדולים. הללו הם שרתים הבנויים במיוחד למשימה אחת – עוצמת חישוב גבוהה. כיום ישנה נטייה לבססם על רכיבי מדף, ולהחליף מעבדים ייעודיים ויקרים באוסף של מעבדים רבים, מסחריים זולים (Intel Itanium 2, AMD Opteron) הפועלים במקביל.
[עריכה] התוכנה
- ערך מורחב – תוכנה
מטרת קיומו של המחשב היא הרצת תוכניות המחשב. התוכניות הן המורות למחשב אילו פעולות לבצע - בכדי לגרום למחשב לבצע פעולה כלשהי יש לכתוב תוכנית מתאימה שתורה למחשב לבצע פעולה זו. ללא תכניות, המחשב הוא קליפה ריקה.
תוכנה היא השם הכללי לכל תכניות המחשב, בניגוד לחומרה שהיא מכלול רכיביו הפיזיים של המחשב. תוכנית מחשב היא רשימת פקודות שעל המחשב לבצע. גודל התוכנית יכול לנוע בין תוכנית המורכבת ממספר קטן של פקודות פשוטות לתוכנית המורכבת ממספר רב של פקודות מסובכות ואולי אף טבלאות של מידע. בתוכניות מחשב מורכבות יש מיליוני פקודות, רבות מהן מבוצעות מספר רב מאוד של פעמים במהלך ריצת התוכנית. לשם המחשה, מחשב אישי ממוצע שיוצר בשנת 2005 יכול להריץ כ-3 מיליארד פקודות בשנייה, וזמן ריצתה של תוכנית עלול לקחת בין מספר שניות למספר דקות ולעתים אף יותר מכך. כלומר, הרצתה של תוכנית מסוימת כרוכה בביצוען של מיליארדי פקודות על ידי המחשב. זהו מקור כוחו הרב של המחשב: הוא אינו נובע מיכולתו של המחשב לבצע פקודות מסובכות, אלא דווקא מיכולתו לבצע ברצף מיליוני, ולעתים אף מיליארדי, פקודות פשוטות. סידורן של פקודות פשוטות אלה לכדי תוכנית הוא אחריותם של אנשי מקצוע - המתכנתים.
[עריכה] מבנה התוכנה ושפות תכנות
- ערך מורחב – שפת תכנות
פקודות התוכנית, ההנחיות הניתנות למחשב, כתובות בשפת מכונה, שפה שאותה מבין המחשב, או ליתר דיוק, מעבד המחשב, ישירות וללא צורך בשום תרגום או שלב ביניים. שפת המכונה היא הרכיב המקשר בין עולם החומרה לעולם התוכנה. המעבד קורא את הפקודה ומבצע את הדרוש. בשל היותה של שפת המכונה לא ברורה ומסורבלת לקריאה מצדו של אדם, דורשת הכתיבה בה זמן רב והיא מועדת לשגיאות. לכן, בפועל, מתכנתים אינם כותבים בשפת מכונה פרט למקרים חריגים ביותר. כתחליף, נעשה שימוש בשפות תכנות, הללו מאפשרות למתכנת לתאר את הפעולות שברצונו להורות למחשב לבצע, בשפה קרובה יותר לשפה טבעית, שפת בני-אדם, ולאחר-מכן מתרגמות את שכתב לשפת מכונה, תוך שימוש במהדר או מפרש.
מידת קרבתן של שפות התכנות לשפת המכונה או לשפה טבעית, משתנה. ישנן שפות סף (Assembly) הקרובות מאוד לשפת מכונה, ומרבית פקודותיהן הן ייצוג באנגלית של הפקודות התואמות בשפת מכונה. מאידך, ישנן שפות עיליות, שהן שפות המבוססות על עקרונות מופשטים שאינם בהכרח חופפים לפעולות הבסיסיות שהמחשב מסוגל לבצע, שפת פרולוג היא דוגמה לשפה מסוג זה. מרבית שפות התכנות הן שפות עיליות, המסתמכות על פעולות המחשב הנפוצות הנכונות למרבית המחשבים, אך מקיימות הפשטה שלהן למושגים רחבים. לדוגמה, המונח המופשט "לולאה" המסתמך על היכולת המובנית ברוב מוחלט של המחשבים לקפוץ לקטעי קוד שונים בהתקיים תנאי מסוים. שפת C אינה שפת סף, אך רבים, כולל יוצריה, רואים בה "שפה נמוכה" ולא שפה עילית, היא נמצאת בתחום שבין שפת הסף לשפות העיליות.
[עריכה] מערכות הפעלה
- ערך מורחב – מערכת הפעלה
עם המעבר משימוש בלעדי במחשב למטרות קטנות ומוגדרות של מומחים בתחום, לשימוש בתעשייה ולאחר-מכן במגזר הפרטי, לשם מטרות שונות ומגוונות, עלו מספר צרכים חדשים. משהופקדו המחשבים על ביצוען של מטלות רבות ושונות, היה צורך בתוכנה שתתזמן ותריץ באופן ממוכן את התוכניות השונות. בנוסף, בעת שהמחשב הוצא מידי המומחים לידי ההמון, לא ניתן היה עוד לסמוך על מקצועיותו של מפעיל המחשב והיה צורך בתוכנה שתגן על המחשב ורכיביו מפני טעויות שעלול המשתמש לעשות. התשובה לבעיות אלה ואחרות הייתה מערכת ההפעלה.
ניתן לראות במערכת ההפעלה כתוכנה הראשית של המחשב. זוהי התוכנה שאותה רואים המשתמשים כאשר מופעל המחשב ורבים טועים לחשוב שהיא חלק מן המחשב עצמו. מערכת ההפעלה אחראית על תיאום בין המשתמש, התכניות והחומרה.
תחילה היה השימוש במערכות ההפעלה בעיקר לצורך תזמון והרצה של מטלות ללא צורך בהתערבות אדם, אך עם עלייתו של רעיון המקביליות, שלפיו יכולות מספר תוכניות לרוץ בו-זמנית על גבי אותו המחשב, ואף מספר משתמשים יכולים להשתמש במקביל באותו המחשב, הפכה מערכת ההפעלה לגורם הכרחי ומשמעותי. תפקיד מערכת ההפעלה הוא לתאם בין התוכניות השונות והמשתמשים השונים, שאינם מודעים לעובדה שאינם היחידים הפועלים במחשב. מטרתה לדאוג שכל התכניות יתבצעו באופן תקין ולא יפגמו האחת בשנייה. מערכת ההפעלה מאפשרת לכל תוכנית לפעול כאילו היא היחידה הרצה בזמן נתון, ודואגת שלא תיווצר התנגשות בין התכניות השונות. תפקיד זה הוא משמעותי ביותר משום שהוא מאפשר למספר תוכנות לרוץ במקביל וחוסך זמן רב.
מערכת ההפעלה אחראית גם על התיאום בין תוכנה לחומרה. הדבר נותן לה להגן, מחד, על החומרה מפני שימוש לא נכון ומאפשר, מצד שני, יצירתו של ממשק אחיד שאינו דורש מכל תוכנית לדעת מהם פרטי המערכת. מספיק שמערכת ההפעלה תדע מהם ההתקנים המצויים במחשב וכל שאר התכניות יכולות לבקש ממנה לבצע את הפעולות הנחוצות. משום שמערכת ההפעלה יועדה בדיוק לסיבה זו, סביר להניח שהדרך שבה תבצע את אותן פעולות תהיה יעילה יותר. דוגמה להתקן שהגישה אליו עוברת דרך מערכת ההפעלה הוא הכונן הקשיח. מסיבה זו, יכולה מערכת ההפעלה לשמש גם כמנגנון הגנה שאינו מאפשר למשתמשים לבדוק קבצים שאינם מורשים לבדוק. כך מתאפשר שימוש באותו המחשב על ידי מספר משתמשים כשכל משתמש אינו מעוניין ששאר המשתמשים יוכלו לראות או לשנות את המידע שברשותו.
[עריכה] שימושים במחשב
מחשבים הם חלק בלתי נפרד מחיינו ונמצאים במקומות רבים, גם אם לעתים אין זה נראה כך. עם הירידה במחירי המחשבים והקטנת גודלם, התפשט השימוש במחשבים לתחומים רבים, עד כי בחלקם כבר לא ניתן להסתדר בלעדיהם.
תחילה היה השימוש המרכזי במחשבים בחישובים מדעיים, לרוב לשם מטרות צבאיות. המחשב אניאק תוכנן במקור לחישוב טבלאות ירי-בליסטי עבור ארטילריה, אך השתמשו בו גם לחישוב צפיפויות לאורך חתך של נייטרונים כעזר בתכנון פצצת המימן, דבר שהאיץ בצורה משמעותית את פיתוחה. גם כיום נעשה שימוש רב במחשבי על למטרות הדמיה של נשק גרעיני). מחשבים רבים שימשו לפריצת צפנים, למשל המחשב האלקטרוני הניתן-לתכנות הראשון, קולוסוס, נבנה בשנת 1943, במהלך מלחמת העולם השנייה, בדיוק למטרה זו. תוך זמן קצר פרץ המחשב את תחום החישובים המדעיים והשימושים הצבאיים וחדר לתחומים אחרים.
השימוש במחשבים מתקדמים יותר, שתוכננו על פי מכונת פון נוימן, התמקד במערכות מידע לצרכים עסקיים. המחשב ליאו (LEO), שתוכנן בצורה זו ונבנה על ידי ג' ליונס ושות', בבריטניה, שימש לניהול מלאי ולמטרות נוספות, שלוש שנים לפני שבנתה יבמ את המחשב המסחרי הראשון הבנוי לפי מודל פון נוימן. עם הירידה במחירי המחשב והפיכתם של המחשבים לקטנים יותר התפשט השימוש בהם לארגונים קטנים יותר ויותר. עם המצאתו של המיקרו-מעבד בשנות השבעים, התאפשר ייצורם של מחשבים זולים יחסית, ובשנות השמונים הפך המחשב האישי לנפוץ מאוד והשתמשו בו לשם מטרות שונות כמו ניהול מלאי, כתיבת מסמכים והדפסתם, חיזוי מזג האוויר ומטלות הכרוכות בשימוש בגיליונות אלקטרוניים.
הירידה במחירי המחשבים הובילה לשימוש נרחב בהם בתחומים רבים, וברוב התחומים האלה תפס המחשב חלק כה נכבד עד כדי כך שקשה כיום לתאר כיצד יראה התחום ללא שימוש במחשבים. דוגמה לאחד מתחומים אלה הוא תחום האמנויות. מוזיקה, תמונות וסרטי וידאו נוצרים, נצפים ונערכים כעת באופן כמעט גורף על ידי מחשבים. תחום נוסף שהמחשבים פרצו אליו הוא תחום הבידור: תעשיית משחקי המחשב היא תעשייה נרחבת ופורחת המגלגלת סכומי כסף גדולים מדי שנה.
הקטנת המחשבים, יחד עם הירידה במחירם, אפשרה להשתמש בהם לשליטה על מכשירים מכניים. התקדמות משמעותית בתחום נעשתה בעת הניסיון לבנות מחשב קטן מספיק כדי להדריך את החללית אפולו. המפורסמים ביותר מבין המכשירים נשלטי המחשב הם כנראה הרובוטים, מכונות, לעתים בעלות חזות אנושית פחות או יותר, ובעלי יכולות אנושיות מסוימות. רובוטים נפוצים מאוד בתחום הייצור ההמוני, שם הם מחליפים בני אדם בתפקידים מסוימים. רובוטים רב-תכליתיים דמויי אדם נותרו עד עתה בגדר מדע בדיוני והשימוש בהם הוא לרוב כצעצועים או בתחום המחקר, בייחוד בתחום הבינה המלאכותית, תחום שעוסק בניסיון להעניק למחשבים יכולות שכרגע נחשבות ליכולותיו הבלעדיות של האדם. בתחום זה חלה התפתחות רבה לאורך השנים ומחשבים יכולים כבר לבצע, ברמה מסוימת, מטלות שבעבר נחשבו אנושיות בלבד כמו "לקרוא" כתב יד, לשחק שחמט, או לחשב אינטגרל בצורה סמלית (בניגוד לצורה חישובית). עם זאת, פיתוחו של מחשב המראה אינטליגנציה הדומה לזו של אדם נראה מטרה רחוקה.
למרות פרסומם של הרובוטים, הם מהווים אחוז קטן מאוד מבין המכשירים נשלטי המחשב. דוגמאות למכשירים ולכלים שונים שמשובצים בהם מחשבים הם טלוויזיות, טלפונים ניידים, מכוניות ומטוסים. מערכת שבה משובץ מחשב נקראות מערכת משובצת מחשב וישנם מתכנתים המתמחים בתכנות למערכות אלו.
[עריכה] רשת האינטרנט
- ערך מורחב – אינטרנט
אחד משימושיו המרכזיים של המחשב כיום הוא בתחום התקשורת. הופעתם של המחשב ושל רשת האינטרנט חוללה מהפכה של ממש בתחום זה ובתחומים רבים אחרים ושינתה את התפישות שהיו נהוגות בתחומים אלו עד אז מן הקצה אל הקצה.
כבר בשנות החמישים השתמש צבא ארצות הברית במחשבים לשם תיאום מידע בין מקומות שונים. בשנות השבעים החלו מהנדסי מחשבים במכוני מחקר בארצות הברית לקשר בין מחשביהם באמצעות טכנולוגיות תקשורת. ניסיון זה לקשר בין מחשבים מומן על ידי סוכנות במשרד ההגנה האמריקאי בשם ARPA (Advanced Research Projects Agency), רשת המחשבים שנוצרה נקראה לכן ARPANET. עם השנים התפתחו הטכנולוגיות שבהן השתמשו ב-ARPANET והשימוש בהן גבר, ולבסוף פרצה הרשת את גבולות השימוש האקדמי והצבאי וכונתה אינטרנט. הופעתה של הרשת גרמה להגדרה מחדש של טבעו וגבולותיו של המחשב. ג'ון גייג' וביל ג'וי מחברת סאן מיקרוסיסטמס הגדילו ואמרו כי "הרשת היא המחשב".
מאז פריצתו של האינטרנט הותאמו מערכות ההפעלה ותוכנות שונות כדי לאפשר גישה ממחשב אחד למחשב אחר ברשת, כולל להתקני הקלט-פלט שלו, להתקנים אחרים ולמידע המאוחסן עליו, כאילו היה המחשב השני חלק מהמחשב הראשון. תחילה היו אמצעים אלה נחלתם הבלעדית של מי שעבדו בסביבות ההיי-טק, אך בשנות התשעים, עם התפשטות הדואר האלקטרוני, ה-World Wide Web והפיתוח של טכנולוגיות רשת מהירות אך זולות כמו Ethernet ו-ADSL, הפך השימוש באינטרנט לנפוץ. מספרם של המחשבים המחוברים לאינטרנט גדל בהתמדה. גם טלפונים ניידים וקונסולות משחקי וידאו מסוימות מסוגלים להתחבר לאינטרנט תוך שימוש ברשתות אלחוטיות.
האינטרנט שינה לחלוטין תפישות שהיו נהוגות עד כה, משום שהוא מאפשר תקשורת שאינה תלויה במקום המשתמש וכן מאפשר העברת מידע ואחסונו לשם גישה בכל זמן, מכל מקום. יצירתה של ויקיפדיה, אנציקלופדיה חינמית וחופשית לכל, שמגבלות של גודל בשל צורכי אחסון או הדפסה אינם חלים עליה, היא דוגמה מצוינת לכך.
[עריכה] דגמי חישוב חליפיים
המחשב התקדם רבות מאז המצאתו מבחינות רבות ובהן מהירותו ונפח הזכרון שלו, אך עדיין אינו מסוגל לבצע מטלות רבות. לרוב נובעת אי-יכולתו של המחשב מכך שזמן פתרון הבעיה, בדרכים המוכרות לנו, גדל מהר מאוד, באופן מעריכי, יחסית לגודל הבעיה. לשם פתרון בעיות מסוג זה, הוצעו מספר דגמים חליפיים לדגם המחשב המוכר לנו כיום.
סוג אחד של דגמים שהוצג שואב את רעיונותיו מעולם הביולוגיה והביולוגיה המולקולרית. חישוב באמצעות DNA, למשל, מציע לנצל את העובדה כי תאים מתחלקים בצורה מעריכית לשם פתרון בעיות על ידי חישוב מקבילי מסיבי. נכון להיום קיימת כמות מירבית מסוימת של DNA בה ניתן לטפל, דבר המגביל את המערכת.
סוג אחר של דגמים שהוצג מגיע מעולם הפיזיקה ובייחוד ממכניקת הקוונטים. הרעיון הוא לבנות מחשב שהמידע בו מיוצג על ידי שימוש במאפיינים הקוונטיים של חלקיקים והפעולות על מידע זה מבוצעות בהסתמך על תופעות ממכניקת הקוונטים, כמו סופרפוזיציה או שזירה קוונטית. מחשב שכזה, אם ייבנה, אמור להיות מהיר יותר בצורה משמעותית ממחשב רגיל בפתרון בעיות מסוימות. בעיות אלו באות בייחוד מתחום ההצפנה ומתחום ההדמיות הקשורות למכניקת קוונטים, וקיים עניין רב לפתור אותן.
קיימים דגמים נוספים שמקור תכנונם בתחומים המוזכרים לעיל ולעתים גם מתחומים אחרים. מרבית הדגמים החליפיים מצויים עדיין בשלב המחקר הראשוני ונראה שהשימוש בהם יתבצע רק למטרת פתרון אותן בעיות שבהן נכשלים המחשבים של ימינו.
[עריכה] מקצועות ותחומים הקשורים למחשב
במקצועות רבים משתמשים כיום במחשבים ונתחו של המחשב במקצועות שונים עולה בהתמדה. היכולת לתפעל מחשב היא דרישת קדם בסיסית למקומות עבודה רבים. קיימים מספר מקצועות ותחומי לימוד אקדמיים המתמקדים במחשב עצמו, הן מבחינת חומרה, הן מבחינת תוכנה והן מבחינת השימוש במחשב. המינוח הקשור למקצועות ותחומים אלה נוטה להשתנות ומדי פעם אף מתווספים מקצועות ותחומים חדשים. כמה תחומים הם גדולים ומוכרים הקיימים מזה זמן מה ונראה שלא יעלמו בעתיד הקרוב:
- הנדסת מחשבים - ענף של הנדסת החשמל והאלקטרוניקה המתמקד בעיקר בחומרה, בעיצוב תוכנה ובשילוב שביניהם.
- הנדסת תוכנה - מקצוע העוסק בעיצוב, בפיתוח ובתחזוקה של תוכנה, תוך יישום עקרונות ושיטות מהתחומים: מדעי המחשב, הנדסה, ניהול פרויקטים ואחרים.
- מדעי המחשב - התחום המסורתי העוסק בכל הקשור למחקר האקדמי סביב הליכים הקשורים במחשב ובחישוביות. התחום סוקר בעיות רבות ומטפל בשאלות כמו האם בעיה מסוימת פתירה על ידי מחשב, מהי היעילות המקסימלית שבה ניתן לפתור את הבעיה ואיך לתכנן אלגוריתם שיפתור את הבעיה ביעילות זו. התחום מטפל גם בתאוריות וביישומים הקשורים לשפות תכנות, למערכות הפעלה, לתקשורת מחשבים, למסדי נתונים, להצפנה, לבינה מלאכותית ולתחומים רבים אחרים.
- מערכות מידע - תחום העוסק בבנייה, בעיצוב, בניהול ובשליפת מידע ממערכות שמטרתן ניהול מידע בצורה ממוחשבת.
- מקצועות בין-תחומיים (Interdisciplinary) - מקצועות ותחומים המשלבים מקצוע או תחום קיים עם מחשבים. לדוגמה, ביואינפורמטיקה (או ביולוגיה חישובית), תחום העוסק בחקר המידע הביולוגי באמצעות מחשב.
שלוש אגודות מקצועיות מרכזיות המוקדשות למחשבים:
- British Computer Society
- ACM - Association for Computing Machinery
- IEEE Computer Society
[עריכה] ראו גם
[עריכה] קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה | ||
|---|---|---|
 ערך מילוני בוויקימילון: מַחְשֵׁב |
||
 ציטוטים בוויקיציטוט: מחשבים |
||
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף: מחשב |
- מוזיאון המחשבים ההיסטורי
- תמונות של מחשבים ישנים
- הגדרת המונח "מחשב" בוובופדיה
- בלדד השוחי, מי המציא ראשון את המחשב?, באתר נענע
- אבני דרך, עשרת החידושים הבולטים של מדעי המחשב, באתר ifeel
קטגוריות: ערכים מומלצים | טכנולוגיה | מחשבים | מחשוב
