تعتمد أجهزة الكمبيوتر المصنوعة في الجيل الرابع على المعالج الدقيق، وهو الإصدار الموسع للجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر. استخدمت أجهزة الكمبيوتر هذه دوائر VLSI، وكانت الفترة الزمنية لهذا الجيل من 1971 إلى 1980.
على شريحة واحدة، يتم احتواء تقنيات VLSI و LSI بواسطة معالج دقيق لتعبئة ملايين الترانزستورات. VLSI اختصار للتكامل واسع النطاق للغاية (Very Large-Scale Integration)، و LSI تعني التكامل على نطاق واسع (Large Scale Integration).
في العصر الحديث، تحسنت سرعة وذاكرة أجهزة الكمبيوتر بشكل كبير بينما انخفضت التكلفة والحجم بشكل كبير. كانت خصائص الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر هي تلك المرتبطة بعملية إنشاء دائرة متكاملة (IC) بمساعدة دمج العديد من الترانزستورات في شريحة واحدة لأن هذه الحواسيب تستخدم تقنية VLSI.
على سبيل المثال، نظرًا للتكنولوجيا المستخدمة في إنشاء أجهزة كمبيوتر من الجيل الرابع، فقد جاءت بميزات مختلفة مثل سعة تخزين أولية كبيرة ومتعددة الاستخدامات وممتازة في السرعة والموثوقية ومحمولة وصغيرة جدًا وصغيرة، إلخ.
في هذا الجيل، أجهزة الكمبيوتر أصبحت أكثر شيوعًا حيث تم بيعها بأقل سعر. بالإضافة إلى ذلك، تطورت ثورة الكمبيوتر الشخصي أيضًا بسبب ميزات أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع.
الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر.
كان أول معالج هو Intel 4004 الذي تم بناؤه على شريحة سيليكون واحدة، والتي تم بناؤها عام 1971 وتضمنت 2300 ترانزستور. لقد أدى إلى ظهور جيل جديد من أجهزة الكمبيوتر التي ستستمر نسبها في الوقت الحاضر.
في عام 1981، اختارت شركة IBM شركة Intel كمنشئ للمعالج الدقيق (Intel 8086) لجهاز IBM الجديد، IBM-PC. يمكن تنفيذ حوالي 240،000 إضافة في الثانية بواسطة جهاز IBM الجديد، IBM-PC.
ومع ذلك، من حيث السرعة، كان هذا الكمبيوتر أبطأ بكثير مقارنة بأجهزة الكمبيوتر في عائلة IBM 360. لكنه أصبح سببًا لتنمية سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية وتكلفته لا تتجاوز 4000 دولار بدولارات اليوم.
في وقت لاحق من عام 1996، كان الكمبيوتر الشخصي، بنتيوم برو من شركة إنتل سريعًا جدًا في السرعة. كان لديها القدرة على تنفيذ 400.000.000 إضافة في الثانية، أي ما يقرب من 210.000 مرة أسرع مقارنة بـ ENIAC – العمود الفقري للحرب العالمية الثانية. تكلفة الآلة فقط 4400 دولار بالدولارات اليوم.
في العصر الحديث، تعتمد جميع أجهزة الكمبيوتر على تقنية المعالجات الدقيقة. تصنيع الرقائق ليس مكلفًا. كل من رقائق الذاكرة ورقائق المعالج مختلفة.
تستخدم شرائح الذاكرة لذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (ذاكرة الوصول العشوائي)، وتستخدم شرائح المعالج كمعالج مركزي. كما تُستخدم ملايين الترانزستورات في كلا النوعين من الرقائق (رقائق الذاكرة والمعالج).
يمكن أن تكون الرقائق متاحة في المستقبل يمكن من خلالها دمج شرائح الذاكرة والمعالج في قالب سيليكون واحد.
نظرًا لوجود الكثير من الترانزستورات التي يمكن تركيزها في مكان صغير جدًا. أصبحت المعالجات الدقيقة فائقة السرعة والمخزنة مؤقتًا والموجودة في الأنابيب شائعة مما سمح للعلماء باستغلال التوازي على مستوى التعليمات بمساعدة خطوط أنابيب التعليمات جنبًا إلى جنب مع التصميمات. مما جعلها قادرة على تنفيذ أكثر من تعليمات واحدة في كل مرة (تسمى superscalar).
المعالجات أحادية الشريحة والمتوازية.
أيضًا ، أصبح العلماء قادرين على تصميم هذه المعالجات أحادية الشريحة بذاكرة داخلية، والتي تُعرف باسم ذاكرة التخزين المؤقت. كان الكمبيوتر الشخصي Intel Pentium Pro معروفًا بالمعالج الدقيق الفائق السرعة والمخزن مؤقتًا.
كما زاد استخدام المعالجات المتوازية خلال هذه الفترة. من أجل الحصول على نتائج متوازية، تدمج هذه الآلات معالجات متعددة بطرق مختلفة.
الآن، يتم استخدامها لخوادم الملفات وكذلك لقواعد البيانات. ومع ذلك، فقد تم استخدامها أيضًا في الحسابات العلمية. لا يزالون غير قادرين على حل المشكلات المختلفة لحل موازٍ ويصعب عليهم برمجتها لأنها ليست عالمية مثل المعالجات الأحادية.
لقد قيل أنه إذا كانت هناك تحسينات في صناعة الطيران بنفس معدل صناعة الكمبيوتر، فيمكن للمرء السفر من نيويورك إلى سان فرانسيسكو في 5 ثوانٍ مقابل نصف دولا.
كان أداء المعالجات الدقيقة يتحسن بمعدل 55 في المائة سنويًا في أواخر التسعينيات. إذا لم يتوقف هذا التحسين واستمر، فسيكون من الصواب القول أنه في فجر القرن الحادي والعشرين، في وادي السيليكون، يمكن امتلاك كل قوة الحوسبة لجميع أجهزة الكمبيوتر بمساعدة معالج دقيق واحد.
يتم تضمين بعض الأمثلة الأخرى لأجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع: IBM 4341 و DEC 10 و STAR 1000 و PUP 11.
إقرأ أيضاً… ما هي أنواع أجهزة الكمبيوتر؟
بنية كمبيوتر الجيل الرابع.
يتم تضمين الوحدات الخمس المستقلة الإدخال والحساب والمنطق والذاكرة والإخراج ووحدة التحكم في أجهزة الكمبيوتر المصنوعة في الجيل الرابع. يمثل الرسم البياني أدناه الموقع الفعلي للوحدة الوظيفية للكمبيوتر في الكمبيوتر.
تأخذ الوحدة المدخلات (المعلومات الرقمية) من قبل المستخدمين بمساعدة أجهزة الإدخال مثل الماوس ولوحة المفاتيح والميكروفون وما إلى ذلك. تتم معالجة الإدخال أو الاحتفاظ به على أساس نوع التعليمات.
مميزات الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر.
تتميز أجهزة الكمبيوتر المصنوعة من الجيل الرابع بخصائص عديدة، وهي كالتالي:
- استخدمت أجهزة الكمبيوتر هذه دائرة VLSI (تكامل واسع النطاق جدًا) تدمج ملايين الترانزستورات.
- أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع أرخص في السعر مقارنة بالأجيال الثلاثة السابقة من أجهزة الكمبيوتر.
- لقد ظهر الكمبيوتر أحادي اللوحة والمعالج أحادي الشريحة.
- تحسن هذا الجيل من أجهزة الكمبيوتر من حيث السرعة والدقة والموثوقية.
- نظرًا لكثافة المكونات العالية، كانت صغيرة الحجم مقارنة بأجهزة كمبيوتر الجيل السابق.
- في الجيل الرابع، تم تطوير العديد من لغات البرمجة عالية المستوى مثل BASIC و PASCAL و COBOL و FORTRAN و C.
بالإضافة إلى ذلك، تطورت ثورة الكمبيوتر الشخصي أيضًا بسبب ميزات أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع. كما انتشر استخدام اتصال البيانات على نطاق واسع بسبب هذه الحواسيب. أيضاً، بدأ تطوير التشبيك بين الأنظمة في حواسيب الجيل الرابع.
إيجابيات وسلبيات أجهزة كمبيوتر الجيل الرابع.
في البداية، تم احتواء حوالي عشرة إلى عشرين مكونًا فقط بواسطة تقنية الدوائر المتكاملة، والتي كانت تُعرف باسم SSI (تكامل صغير الحجم).
في وقت لاحق، أصبح من الممكن الجمع بين مئات المكونات على شريحة واحدة مع تطوير التكنولوجيا المتقدمة في مجال الدوائر المتكاملة، والتي كانت تُعرف باسم التكامل المتوسط الحجم (MSI).
مع مرور الوقت، أصبح الجمع بين أكثر من 30000 مكون في شريحة واحدة ممكنًا. لا يزال الجهد مستمرًا لمزيد من التكنولوجيا المتقدمة مع توقع وجود تقنية متطورة من شأنها أن تدمج أكثر من ملايين المكونات على شريحة واحدة، وهو ما يسمى التكامل واسع النطاق جدًا (VLSI).
تحتوي أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع على تقنية شرائح LSI كعقلها. أتاحت مساعدة هذه التقنية تصنيع أجهزة كمبيوتر قوية للغاية بالإضافة إلى حجمها الصغير جدًا.
أدى ذلك إلى ثورة اجتماعية في مجال الكمبيوتر. بحجم طابع بريدي، على متن سفينة واحدة، سرعان ما توفرت دائرة كمبيوتر كاملة. في وقت لاحق، أصبح من الممكن صنع جهاز كمبيوتر للجميع حيث أصبحت تكلفة تصنيعها غير مكلفة.
الإيجابيات.
- انخفض حجم أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع بسبب الكثافة العالية للمكونات.
- كان الهدف من تطوير أجهزة الكمبيوتر هذه للاستخدام العام بالكامل.
- إنها أكثر موثوقية، وكان توليد الحرارة لهذه الحواسيب ضئيلًا.
- لا تتطلب أجهزة الكمبيوتر المصنوعة من الجيل الرابع تبريد الهواء في كثير من الحالات.
- تحتاج أجهزة الكمبيوتر هذه إلى الحد الأدنى من الصيانة.
- كانت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع غير مكلفة وقابلة للحمل مقارنة بالإصدارات السابقة.
- من حيث السرعة، كانت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع أسرع بكثير بين جميع الأجيال.
- خلال هذه الفترة، أصبحت أجهزة الكمبيوتر أكثر شيوعًا فضلاً عن كونها ميسورة التكلفة.
- كان الهدف من تطوير هذه الحواسيب هو الإنتاج التجاري.
- في هذا الجيل من أجهزة الكمبيوتر، يمكن استخدام جميع أنواع اللغات عالية المستوى.
السلبيات.
- كان تصنيع رقاقة VLSI (التكامل الواسع النطاق) بحاجة إلى تكنولوجيا متقدمة للغاية.
- أحد القيود الأخرى لهذه الحواسيب؛ كانوا متطورين للغاية.
- احتاجوا إلى مروحة لتبريد النظام.
- كما أن تصنيع المعالجات الدقيقة يحتاج إلى معرفة تقنية عالية.
- يمكن تصنيع الدوائر المتكاملة بواسطة نظام أو تقنية عالية الجودة وموثوقة.
