كيف تعمل الآلة الحاسبة

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٧:٥٣ ، ١٠ ديسمبر ٢٠١٩
كيف تعمل الآلة الحاسبة

الآلة الحاسبة

يلجأ العديد من الناس لاستخدام الآلة الحاسبة، إذ إنها تقدم حلولًا لمسائل حسابية بسيطة وأخرى معقدة وبدقة وسرعة قياسية، وتعرف الآلة الحاسبة بأنها جهاز يجري العمليات الحسابية من أبسطها؛ كالجمع، والطرح، والضرب، والقسمة إلى أصعبها وأعقدها، وباتت حديثًا أكثر تطورًا، إذ يمكنها التعامل مع عمليات رمزية، كالأس، والجذور، واللوغاريتم، والوظائف المثلثية، والوظائف الزائدية، حتى أصبحت أكثر تقدمًا في السبعينات، وتعود فكرة ابتكارها لعالم الرياضيات والفيلسوف الفرنسي باسكال،[١][٢] وقد وُلد باسكال في 19 يونيو 1623 م في كليرمونت فيراند في فرنسا، ولقد بدأت معالم نبوغه في أوائل سن المراهقة كأعجوبة رياضية علمية، إذ صنع واحدةً من أوائل الآلات الحاسبة الرقمية في عام 1642؛ لمساعدة والده وهو عالم رياضيات وجامع ضرائب، وأطلق عليها بكل تواضع لقب الباسكال، وذلك من خلال بعض الحيل الرياضية البسيطة، ويمكن للشخص أيضًا استخدامها للطرح والضرب والقسمة، ولم تكن مواهب باسكال تقتصر على مجال موضوع واحد، إذ كانت له إسهامات عديدة في الفيزياء والميتافيزيقيا.[٣]

 

كيفية عمل الآلة الحاسبة

ساهم التطور التكنولوجي وظهور العديد من التقنيات الرقمية، والمسائل الرياضية المعقدة بإنتاج آلات حاسبة بحجم صغير وبآلية عمل بسيطة وسعر منخفض، فأصبحت في متناول يد الجميع، وتعمل الآلات الحاسبة مثل جميع الأجهزة الإلكترونية الأخرى عن طريق معالجة المعلومات ثنائيًا، إذ توجد عشرة أرقام للعمل مع 0 و1 و2 و3 و4 و5 و6 و7 و8 و9، وهو ما يعني وجود رقمين فقط للعمل مع: 0 و 1. وبالتالي عندما تدخل الأرقام في آلة حاسبة، فإن الدائرة المدمجة تحول هذه الأرقام إلى سلاسل ثنائية تساوي 0 ثانية و 1 ثانية، ثم تستخدم الدوائر المتكاملة تلك السلاسل التي تبلغ 0 ثانية و 1 ثانية لتشغيل الترانزستورات وإيقافها بالكهرباء لإجراء الحسابات المطلوبة، ونظرًا لوجود خيارين فقط في نظام ثنائي (0 أو 1)، ويمكن تمثيلهما بسهولة من خلال تشغيل الترانزستورات وإيقاف تشغيلها، لأن التشغيل والإيقاف يمثلان بسهولة الخيارات الثنائية (تشغيل = 0 وإيقاف = 1 أو العكس)[٤].


مكونات الآلة الحاسبة

يتكون أي جهاز آلي من مواد أساسية وثانوية بدءًا من الهيكل إلى آخر سلك يسهم في تشغيله، ورغم بساطة الآلة الحاسبة، إلا أنها تتكون من وحدات عديدة تتفاعل مع بعضها لإنتاج العملية الحسابية، وتتكون الآلة الحاسبة من:[٥]

  • المدخلات: تكمن المكونات في غلاف من البلاستيك القوي أو المتين مع وجود ثقوب فيه، وتمتلئ هذه الثقوب بأزرار تتكون من المطاط، وترسم الأرقام والرموز التشغيلية على هذه الأزرار وعند الضغط عليها تُكمل الدائرة الكهربائية وترسل نبضات كهربائية عبر لوحة دوائر.
  • المعالج: المعالج الدقيق هو عقل الآلة الحاسبة، وهو عبارة عن شريحة متكاملة تحتوي على وحدة معالجة مركزية (CPU) بأكملها على رقاقة واحدة من السيليكون ؛ إذ يحدد المعالج الأزرار المضغوطة، ويعمل على القيم الثنائية للرقم، وسلاسل الأحرف "1" و "0" وهي اللغة الوحيدة التي يفهمها، بعدها سيخرن المعالج المدخلات الثنائية مؤقتًا في سجلاته وينفذ العملية المطلوبة عليها، إذ يحوّل الإخراج الثنائي الناتج مرة أخرى إلى عشري وعرضه.
  • مصدر للطاقة: لا يمكن عمل الآلة الحاسبة دونه، كالطاقة الشمسية، أو البطارية، أو عن طريق الشحن بالكهرباء، وتشغل الآلات الحاسبة بواسطة بطاريات الليثيوم القوية، أو الخلايا الشمسية المتجددة التي تعيد تنشيط الجهاز لأنه يتلقى الفوتونات أثناء النهار.
  • الإخراج: أو لوحة العرض، وتعمل شاشة العرض أو الإخراج على شاشة LCD التي تعيد ترتيب جزيئات الضوء لإنشاء نمط، والنماذج السابقة تستخدم شاشات LED التي تستهلك المزيد من الطاقة، وتعرض الشاشة فورًا أرقام الإدخال عند كتابتها، وكذلك النتيجة النهائية.[٦]
  • وحدة الذاكرة: أي آلة حاسبة مزودة بأزرار ذاكرة يمكن أن تحتفظ برقم واحد للاستخدام في وقت لاحق، وعلى العديد من الآلات الحاسبة يمكن أيضًا إجراء العمليات الأساسية مباشرةً على الرقم المخزن.[٧]
  • أزرار بلاستيكية مطاطية: تمتلك العديد من الآلات الحاسبة الحديثة غلافًا بلاستيكيًا متينًا، مع وجود فتحات بسيطة في المقدمة تسمح للمطاط بالدفع، تمامًا مثل جهاز التحكم عن بُعد في التلفزيون.[٦]


الرّياضيات والحاسبات العلميّة

قبل ظهور الآلات الحاسبة العلمية تضمنت معظم فصول الرياضيات المعادلات الحسابية الطويلة، ولكن هذه الممارسة المتكررة لتسجيل ومعالجة نفس الصيغ مرارًا وتكرارًا تعد أفضل أساس لمستقبل الرياضيات، وإنّ الطلاب الذين تميزوا في هذه العمليات الرتيبة يُعتقد بأنهم يميلون إلى الرياضيات ويتميّزون بها، ولكن حديثًا قدمت الآلات الحاسبة العلمية بديلًا سريعًا وسهلًا ودقيقًا سمح للطلاب بالتوصل إلى الإجابات الصحيحة أسرع من أخصائي الحساب الذهني الأكثر خبرة،، ولأخذ حساب التفاضل والتكامل كمثال؛ قبل أن تأتي الآلات الحاسبة، غالبًا ما يقضي الطلاب معظم وقتهم وجهدهم في تعلم القواعد والإجراءات المختلفة المستخدمة في حساب المشتقات، ونتيجة لذلك لم يتبق وقت في نهاية الدروس في كثير من الأحيان لتعلم معنى تلك المشتقات على الإطلاق.[٨]


المراجع

  1. Margaret Rouse, "calculator"، whatis.techtarget, Retrieved 3-11-2019. Edited.
  2. "Blaise Pascal", britannica, Retrieved 3-11-2019. Edited.
  3. NICHOLAS GERBIS, "What were the famous Blaise Pascal inventions?"، science.howstuffworks, Retrieved 3-11-2019. Edited.
  4. "How Does a Calculator Work?", wonderopolis, Retrieved 3-11-2019. Edited.
  5. Akash Peshin (24-9-2018), "How Do Calculators Work?"، scienceabc, Retrieved 3-11-2019. Edited.
  6. ^ أ ب JACOB CLIFTON, "How Calculators Work "، electronics, Retrieved 3-11-2019. Edited.
  7. Aaron Parson, "How to Use the Memory Keys on a Basic Calculator"، techwalla, Retrieved 3-11-2019. Edited.
  8. "Having Trouble With Math? Scientific Calculators are Here to Help", binarytranslator, Retrieved 10-12-2019. Edited.