رایانه (کامپیوتر)

رایانه یا کامپیوتر (به انگلیسی: Computer) دستگاهی الکترونیک است که می‌تواند برنامه‌ریزی شود تا دستورها و محاسبات ریاضیاتی و منطقی را به‌صورت خودکار از طریق برنامه‌نویسی انجام دهد. رایانه‌های نوین می‌توانند از مجموعهٔ بزرگی از دستورها (کد) به نام برنامه (نرم‌افزار) پیروی کنند، این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد تا قابلیت انجام حجم بزرگی از وظایف را داشته باشند، و بر اساس برنامه‌ای که به آن‌ها داده می‌شود عمل می‌کنند. یک رایانه شامل سخت‌افزار و نرم‌افزار است که با هم یک سامانهٔ رایانه‌ای (Computer system) را تشکیل می‌دهند. همچنین رایانه‌ها با اتصال به هم، می‌توانند به نوع دیگری از رایانه بدل شوند. مانند شبکهٔ رایانه‌ای و رایانش خوشه‌ای.

رایانه‌ها به‌عنوان سامانهٔ کنترل برای حجم گسترده‌ای از دستگاه‌های صنعتی و دستگاه‌های مصرفی استفاده می‌شوند. رایانه‌ها به‌عنوان دستگاه‌های خانگی مانند دستگاه مایکروویو و دور فرمانها، دستگاه‌های کارخانه‌ای مانند ربات صنعتی و طراحی به کمک رایانه (CAD) و دستگاه‌های عمومی مانند رایانه‌های شخصی (PC)، تلفن‌های همراه و تلفن‌های هوشمند استفاده می‌شوند. اینترنت بزرگ‌ترین شبکه در جهان است که از اتصال رایانه‌های زیادی به‌هم تشکیل شده‌است. رایانه‌ها می‌توانند به اینترنت متصل شوند و از منابع اطلاعاتی متعدد اینترنت بهره ببرند.

در گذشته رایانه‌ها به‌عنوان دستگاه‌های محاسبات ریاضی فرض می‌شدند. تاریخچهٔ رایانه نیز بر همین موضوع استوار است. اولین رایانه (دستگاه محاسبه) چرتکه نام داشت. چرتکه، رایانه‌ای بود که انسان‌ها در گذشته برای انجام محاسبات پایه از آن استفاده می‌کردند. در اوایل انقلاب صنعتی، برخی دستگاه‌های مکانیکی به‌طور خودکار انجام محاسبات طولانی را انجام می‌دادند. برای مثال، الگوهای راهنما برای دستگاه‌های ریسندگی. بعدها رایانه‌ها پیشرفته‌تر شدند و در سده بیستم میلادی توانستند دستگاه‌های الکترونیکی آنالوگ را بسازند. اولین رایانه‌های رقمی در طی جنگ جهانی دوم ساخته شدند. اولین ترانزیستور نیم‌رسانا در اواخر سال ۱۹۴۰ بر اساس ماسفت (MOSFET) و مدارهای مجتمع (IC) در اواخر ۱۹۵۰ و ریزپردازنده‌ها در سال ۱۹۷۰ ساخته شدند. سرعت، قدرت و همه‌کاره بودن رایانه‌ها سبب شد تا انقلاب دیجیتال رخ دهد و پیشرفت چشمگیری در زندگی انسان حاصل شود.

رایانه‌های امروزی از واحد پردازش مرکزی (CPU)، نوعی حافظه و دستگاه‌های جانبی تشکیل شده‌اند. واحد پردازش، وظیفهٔ انجام عملیات‌های محاسباتی و منطقی را بر عهده دارد. دستگاه‌های جانبی شامل دستگاه‌های ورودی (مانند صفحه‌کلید و ماوس)، دستگاه‌های خروجی (مانند مانیتور و هدفون) و ورودی/خروجی (مانند صفحه لمسی) می‌توانند برای نمایش و ارسال اطلاعات در رایانه مورد استفاده قرار گیرند. رایانه‌ها از لحاظ کارکرد به‌صورت مکانیکی، الکترومکانیکی و الکترونیکی، از لحاظ محاسبات به‌صورت قیاسی (Analog) و رقمی (Digital)؛ و از لحاظ اندازه به ریز رایانه ها، رایانه‌های کوچک، بزرگ‌ رایانه‌ ها و ابررایانه ها تقسیم می‌شوند. رایانه‌های شخصی رایج‌ترین نوع رایانه در میان انواع رایانه‌ ها هستند.

رایانه‌ های امروزی بسیاری ار مشکلات و کمبودهای دنیای واقعی را با ارائهٔ خدمات بی‌نظیر در فضای مجازی برطرف نموده‌اند.

ریشه‌شناسی

یک رایانهٔ انسانی با تلسکوپ و ماشین حساب در سال ۱۹۵۲. در گذشته زن‌ها به علت عدم توازن درآمدی بین جنسیت‌ها به‌عنوان رایانه انسانی به‌طور گسترده استخدام می‌شدند.

کامپیوت “compute” در زبان انگلیسی به معنای «محاسبه به واسطه ماشین» است. در زبان انگلیسی پسوند er- بعد از اسم، آن را به فاعل تبدیل می‌کند. کامپیوتر “Computer” به دستگاه خودکاری گفته می‌شود که محاسبات ریاضی را انجام می‌دهد. بر اساس «واژه‌نامه ریشه‌یابی Barnhart Concise Dictionary of Etymology» واژهٔ کامپیوتر در سال ۱۶۴۶ میلادی به فرهنگ انگلیسی آکسفورد وارد گردید که به معنی «شخصی که محاسبه می‌کند» بوده‌است و سپس از سال ۱۸۹۷م به ماشین‌های محاسبهٔ مکانیکی گفته می‌شد. در هنگام جنگ جهانی دوم، «کامپیوتر» به زنان نظامی بریتانیایی و آمریکایی که کارشان محاسبهٔ مسیرهای شلیک توپ‌های بزرگ جنگی به‌وسیلهٔ ابزار مشابهی بود، اشاره می‌کرد. اصطلاحاً به افرادی که پیش از ظهور تجاری رایانه‌ها محاسبه‌های ریاضی را انجام می‌دادند، کامپیوتر انسانی گفته می‌شد. آن‌ها معمولاً تحت هدایت یک فیزیک‌دان بوده‌اند. هزاران رایانه در تجارت، دولت و تشکیل یک تحقیق کار می‌کردند یا استخدام شده بودند. بیشتر این کاربران رایانه خانم‌ها بوده‌اند که مدرک رشته حسابان داشته‌اند. تعدای از آن‌ها برای سالنامه‌ها محاسبات نجومی را انجام می‌دادند. بعد از دههٔ ۱۹۲۰ ماشین محاسبات به ماشینی که کار یک رایانه انسانی را انجام می‌داد گفته می‌شد.

البته در اوایل دههٔ ۵۰ میلادی هنوز اصطلاح ماشین رایانش (Computing machine) برای معرفی رایانه‌ها به‌کار می‌رفت، پس از آن عبارت کوتاه‌تر کامپیوتر (Computer) به‌جای آن به‌کار گرفته شد. واژهٔ «کامپیوتر» از سال ۱۳۴۱ وارد زبان فارسی شد. ورود رایانه به ایران در اوایل دهه ۱۳۴۰ بود و واژهٔ رایانه که از “رایانیدن” به معنای “مرتب کردن، سازمان دادن” گرفته شده، در دو دهه اخیر در زبان فارسی رایج شده‌است. واژهٔ کامپیوتر در سده بیست و یکم میلادی به دستگاهی الکترونیک گفته می‌شود که توانایی ذخیره، مدیریت و جست و جوی اطلاعات را دارد، محاسبات انجام می‌دهد و می‌تواند سایر دستگاه‌ها را کنترل کند. این واژه یک مفهوم کلی است و انواع کامپیوتر را در بر می‌گیرد.

برابر این واژه در زبان‌های دیگر حتماً همان واژهٔ زبان انگلیسی نیست. در زبان فرانسوی، واژهٔ «Ordinateur»، که به معنی «سازمان‌ده» یا «ماشین مرتب‌ساز» است، به‌کار می‌رود. در زبان اسپانیایی، «Ordenador» با معنایی مشابه استفاده می‌شود. همچنین در دیگر کشورهای اسپانیایی‌زبان، «Computadora» به‌صورت انگلیسی‌مآبانه‌ای ادا می‌شود. در زبان پرتغالی، واژهٔ «computador» به‌کار می‌رود که از واژهٔ computar گرفته شده و به معنای «محاسبه کردن» می‌باشد. در زبان ایتالیایی، واژهٔ «calcolatore» که به معنای ماشین حساب است، به‌کار می‌رود و بیشتر روی ویژگی حسابگری منطقی آن تأکید دارد. در زبان سوئدی، رایانه «Dator» خوانده می‌شود که از «data» (داده) برگرفته شده‌است. در زبان فنلاندی، «tietokone» خوانده می‌شود که به معنی «ماشین اطلاعات» می‌باشد. اما در زبان ایسلندی، توصیف شاعرانه‌تری به‌کار می‌رود: tölva؛ که واژه‌ای مرکب است و به معنای «زن پیشگوی شمارشگر» می‌باشد. در زبان چینی، رایانه «电子计算机» یا «مغز برقی» خوانده می‌شود. در انگلیسی، واژه‌ها و تعابیر گوناگونی استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، دستگاه داده‌پرداز («data processing machine»).

معنای واژهٔ فارسی رایانه

واژهٔ رایانه از مصدر رایانیدن ساخته شده که در فارسی میانه به شکلِ rāyēnīdan و به معنای «مرتّب کردن، نظم بخشیدن و سامان دادن چیزی» بوده که هم معنای (به فرانسوی: Ordinateur) است. این مصدر در زبان فارسی میانه کاربرد فراوانی داشته و مشتق‌های زیادی نیز از آن گرفته شده بوده‌است. برایِ مصدر رایانیدن/ رایاندن در لغت‌نامه دهخدا چنین آمده:

رایاندن
[دَ] (مص) راهنمایی نمودن به بیرون. هدایت کردن. (ناظم الاطباء).

شکلِ فارسی میانهٔ این واژه rāyēnīdan بوده و اگر می‌خواسته به فارسی نو برسد به شکل رایانیدن/ رایاندن درمی‌آمده. (بسنجید با واژه‌یِ فارسیِ میانه‌یِ āgāhēnīdan که در فارسیِ نو آگاهانیدن/ آگاهاندن شده‌است).

این واژه از ریشه‌یِ فرضیِ ایرانیِ باستانِ –radz* است که به معنایِ «مرتّب کردن» بوده. این ریشه به‌صورتِ –rad به فارسیِ باستان رسیده و به شکلِ rāy در فارسیِ میانه (پهلوی) به‌کار رفته. از این ریشه ستاک‌هایِ حالِ و واژه‌هایِ زیر در فارسیِ میانه و نو به‌کار رفته‌اند:

-ā-rādz-a*یِ ایرانیِ باستان> -ā-rāy ِ فارسی میانه که در واژه‌یِ آرایشِ فارسیِ نو دیده می‌شود.
-pati-rādz-a*یِ ایرانیِ باستان> -pē-rāy ِ فارسی میانه که در واژه‌یِ پیرایشِ فارسیِ نو دیده می‌شود؛ * -rādz-ta*یِ ایرانیِ باستان> rāst ِ فارسی میانه که در واژه‌یِ راستِ فارسیِ نو دیده می‌شود.

این ریشه‌یِ ایرانی از ریشه‌یِ هندواروپاییِ -reĝ* به معنایِ «مرتّب کردن و نظم دادن» آمده‌است. از این ریشه در هندی rāj-a به معنیِ «هدایت‌کننده، شاه» (یعنی کسی که نظم می‌دهد)

لاتینی rect-us به معنیِ «راست، مستقیم»
فرانسه di-rect به معنیِ «راست، مستقیم»
آلمانی richt به معنیِ «راست، مستقیم کردن»
انگلیسی right به معنیِ «راست، مستقیم، درست» برجای مانده‌است.

در فارسیِ نو پسوندِ -ـه (= /e/ در فارسی رسمی ایران و /a/ در فارسی رسمی افغانستان و تاجیکستان) را به ستاکِ حالِ فعل‌ها می‌چسبانند تا نامِ ابزارِ آن فعل‌ها به‌دست آید (البته با این فرمول مشتق‌های دیگری نیز ساخته می‌شود، امّا در اینجا تنها نامِ ابزار مدِّ نظر است)؛ برای نمونه از

مالـ- (یعنی ستاکِ حالِ مالیدن) + -ـه، ماله «ابزار مالیدنِ سیمان و گچِ خیس»
گیر- (یعنی ستاکِ حالِ گرفتن) + -ـه، گیره «ابزار گرفتن»
پوشـ- (یعنی ستاکِ حالِ پوشاندن) + -ـه، پوشه «ابزار پوشیدن»
رسانـ- (یعنی ستاکِ حالِ رساندن) + -ـه، رسانه «ابزار رساندنِ اطّلاعات و برنامه‌هایِ دیداری و شنیداری» حاصل می‌گردد.

در فارسیِ نو پسوندِ -ـه (= e- یا همان a-) را به ستاکِ حالِ «رایانیدن» یعنی رایانـ- چسبانده‌اند تا نامِ ابزارِ این فعل ساخته شود؛ یعنی «رایانه» به معنایِ «ابزارِ نظم بخشیدن و سازماندهی (ِ داده‌ها)» است.

سازندگان این واژه به واژه‌یِ فرانسویِ این مفهوم، یعنی ordinateurتوجّه داشته‌اند[۷] که در فرانسه از مصدرِ ordre «ترتیب و نظم دادن و سازمان بخشیدن» ساخته شده. به هرحال، معنا دهیِ واژه‌یِ رایانه برایِ این دستگاه جامع‌تر و رساتر از کامپیوتر است. یادآور می‌شود که computerبه معنایِ «حسابگر» یا «مقایسه‌گر» است، حال آن‌که کارِ این دستگاه براستی فراتر از «حساب کردن» است.

تاریخچه

برای یافتن اولین رایانه‌ها و مطالعه تاریخچه رایانه، به هر دستگاهی درطول تاریخ اشاره دارد که توانایی انجام محاسبات ریاضی را داشته باشد. شاید اولین ابزار انسان برای حساب، انگشتان دست بوده‌است که با آن محاسبه انگشتی یا دَکتیلانِمی (dactylonomy) انجام می‌داده‌است. در گذشته دستگاه‌های مختلف مکانیکی ساده‌ای مثل چوب خط، ابزار استخوانی، چرتکه، آنتیکیترا و خط‌کش محاسبه نیز رایانه خوانده می‌شدند. معمولاً به ابزارهای قدیمی برای انجام ساده محاسبه، رایانه قیاسی یا آنالوگ گفته می‌شود. در برخی موارد از آن‌ها به‌عنوان رایانه قیاسی نام برده می‌شود. البته لازم است ذکر شود کاربرد واژهٔ رایانه آنالوگ در علوم مختلف بیش از این است که به چرتکه و خط‌کش محاسبه محدود شود. به‌طور مثال در علوم الکترونیک، مخابرات و مدیریت، روشی برای محاسبه مشتق و انتگرال توابع ریاضی و معادلات دیفرانسیل توسط تقویت‌کننده‌های عملیاتی، مقاومت، القاگر و خازن متداول است که به مجموعهٔ سامانه مداری «رایانهٔ قیاسی» (آنالوگ) گفته می‌شود. چرا که برخلاف رایانه‌های رقمی، اعداد را نه به‌صورت اعداد در پایه دو بلکه به‌صورت کمیت‌های فیزیکی متناظر با آن اعداد نمایش می‌دهند. چیزی که امروزه از آن به‌عنوان «رایانه» یاد می‌شود در گذشته به عنوان «رایانه رقمی « «دیجیتال»» یاد می‌شد تا آن‌ها را از انواع «رایانه قیاسی» جدا سازند.