تطور تقنية المعلومات يضع في متناول المستخدم الفردي قوة الكومبيوترات التي انفردت بها الحاسبات المركزية

قد لا يكون القراء على اطلاع لكن عالم الكومبيوتر يحتفل هذه الايام بمرور ٢٥ سنة على اختراع اول معالج صغير (microprocessor). اي ان هذا المعالج يحتفل بيوبيله الفضي. فقد ظهر اول معالج صغير في ١٥ تشرين الثاني سنة ١٩٧١ وكان اسمه ٤٠٠٤.

واذا لم يكن القارئ قد تعامل مع الكومبيوتر سنة ١٩٧١ لا يمكنه ادراك حجم التطور الذي اصاب المعالجات منذ ٢٥ سنة. فقد كان معالج ٤٠٠٤ مزوداً بهندسة ٤ بت وكانت سرعته ١٠٨ كيلوهيرتز (انها كيلوهيرتز وليست ميغاهيرتز، اي ان سرعة هذا المعالج كانت اكثر قليلاً من عشر الميغاهيرتز الواحد). كما انه كان يتعامل مع ٦٤٠ بايت من الذاكرة (ايضاً بايت اي اكثر قليلاً من نصف كيلوبايت) ويعالج ٠٫٠٦ مليون امر في الثانية (MIPS) ويحتوي ٢٣٠٠ ترانزيستر. وعلى سبيل المقارنة فإن معالج بنتيوم برو الحديث يتمتع بهندسة ٣٢ بت مع ٦٤ بت لنقل البيانات، وتبلغ سرعته ٢٠٠ ميغاهيرتز ويتعامل مع ٤ غيغابايت من الذاكرة الفعلية او ٦٤ تيرابايت (اي ٦٤ الف غيغابايت) من الذاكرة الافتراضية ويعالج حوالي ٤٠٠ مليون امر في الثانية (هذا الاخير رقم تقديري كون انتل لم تعلن عنه في مواصفات المعالج) ويحتوي ٥٫٥ مليون ترانزيستر. ويعني ذلك انه على صعيد معالجة الاوامر في الثانية تضاعفت سرعة المعالجات الصغيرة ٦٠٠٠ مرة خلال ٢٥ سنة (مع ان هذا المؤشر غير دقيق).

ووجدنا في هذه المناسبة انه من المفيد (وربما الشيق) عرض الوقائع التي ادت الى تطوير معالج ٤٠٠٤ والمراحل التي مر بها ليصبح المعالج الذي نعرفه اليوم.

الخونة الثمانية

كانت السنة ١٩٥٧ وكانت شركة شوكلي سيميكونداكتر (Shockley Semiconductor) المتخصصة بصناعة الترانزيستر (وهي اول شركة سيليكون في وادي سيليكون) تتحفز لولوج مستقبل باهر. الا ان مديرها ويليام شوكلي (مخترع الترانزيستر) لم يكن ادارياً جيداً رغم كونه مخترعاً بارعاً مما دفع بمجموعة من ثمانية مهندسين عاملين في الشركة الى الطلب من شركة بيكمان ممولة شوكلي سيميكونداكتر العمل على ازاحة شوكلي. ولكن بيكمان لم تتمكن من ذلك لأن شوكلي كان نال تلك السنة جائزة نوبل مكافأة على ابحاثه حول الترانزيستر وكان في اوج شهرته.

فما كان من المهندسين الثمانية الا ان قرروا ترك شوكلي سيميكونداكتر والبحث عمن يقدم لهم افضل عرض. وجاء هذا العرض من مجموعة مصرفية سمعت بالثمانية الذين ضموا اشخاصاً مثل روبرت نويس وغوردون مور (الذي ابتكر في ما بعد القاعدة التي تحمل اسمه - انظر الاطار). وكانت هذه المجموعة المصرفية على اتصال بشركة فيرتشايلد كاميراز (Fairchild Cameras) التي كانت تنوي دخول سوق اشباه الموصلات. فتم الاتفاق على ان يتقدم كل من الثمانية بمبلغ ٥٠٠ دولار لإنشاء شركة فيرتشايلد سيميكونداكتر بينما تتكفل الشركة الام بالباقي على ان تحفظ لنفسها حق شراء الشركة الجديدة بمبلغ ٣ ملايين دولار حين تشاء.

وبشارت فيرتشايلد سيميكونداكتر نشاطها سنة ١٩٥٧ وكان مقرها في وادي سيليكون لا يبعد اكثر من ميل واحد عن شركة شوكلي الذي اطلق على المهندسين الثمانية نعت «الخونة الثمانية».

وكانت شركتا شوكلي وفيرتشايلد الوحيدتين اللتين تصنعان الترانزيسترات في وادي سيليكون الا ان الطلب على هذا المنتج لم يكن كبيراً. ولكن الوضع انقلب رأساً على عقب عندما نجح السوفيات سنة ١٩٥٧ في ارسال اول صاروخ الى الفضاء (اسمه سبوتنيك) مما اصاب الاميركيين بحمى الاستثمارات الفضائية وبالتالي انفجار الطلب على المنتجات الالكترونية. ولكن شركة شوكلي لم تتعافى من خسارة الخونة الثمانية ولم تغتنم هذه الفرصة (اشترتها اي.تي.تي. لاحقاً ثم اقفلت سنة ١٩٦٩). ومن جهتها اغتنمت فيرتشايلد هذه الفرصة وبدأت تسجل نجاحات ملحوظة. وبدأت تنوع انتاجها حين اكتشف روبرت نويس انه يمكن استخدام تقنية الترانزيستر لصناعة منتجات اخرى مثل المقاوم (resistor) والمكثف (capacitor) والاجهزة الاخرى التي ستدخل في تصنيع اول دارة مدمجة (integrated circuit) سنة ١٩٥٩.

اكثر ضوضاء

ولكن نجاح شركة فيرشايلد كان اهم عامل في تحجيمها اذ ان العديد من المهندسين العاملين فيها قرروا تركها وانشاء شركاتهم الخاصة في اواخر الستينات. وكبرت هذه الظاهرة لدرجة ان الشركات الناتجة اصبحت تعرف بإسم فيرتشلدرن (وهو الجمع لكلمة تشايلد اي ولد). وقرر من جهتهم نويس ومور ترك الشركة وانشاء شركة جديدة لا سيما وان فيرتشايلد كانت لا تزال تحت رحمة الشركة الام. وكان من الضروري العثور على تمويل للشركة العتيدة. وبعد تحضير خطة عمل من صفحة واحدة على الآلة الكاتبة قرر نويس الاتصال برجل الاعمال نفسه الذي ساعد الخونة الثمانية على إنشاء فيرتشايلد وهو ارثر روك. ووافق روك بسرعة معتمداً على سمعة نويس ومور وتمكن من جمع ٢٫٥ مليون دولار خلال يومين من ٢٥ شخصاً لم يتح لهم الوقت الكافي للتفكير.

وجاء وقت اعطاء اسم للشركة الجديدة، ففكر نويس ومور بتسميتها «مور نويس» (Moore Noice). الا ان الاصدقاء نصحوهما بالعدول عن هذه الفكرة لأن الاسم يشبه عبارة مور نويز (more noise) اي اكثر ضوضاء مما يعتبر مضحكاً لشركة متخصصة بالالكترونيات لأن الضوضاء في هذا المجال يعتبر خطأ في المنتج. فاعتمدا اخيراً على تسمية الشركة «انتل» وهي اختصار لـIntegrated Electronics وكان ذلك سنة ١٩٦٨.

اول معالج صغير

وتخصصت الشركة في صناعة ذاكرة رام وحققت في السنة الاولى من عمرها عائدات بلغت ٢٦٧٢ دولار. ولكن الوضع تبدل حين اتصل زبون جديد من اليابان هو شركة بزيكوم (Busicom) التي تصنع آلات حاسبة، وطلب من انتل تصميم ١٢ شريحة خاصة لاستخدامها داخل الحاسبات. ومع ان انتل لم يكن لديها المال او العنصر البشري الكافي لتنفيذ هذه المهمة الا انها لم ترفض العرض واثقة انها ستعثر على حل لذلك.

وجاء الحل حين طلع احد مهندسي الشركة هو تد هوف، بفكرة جديدة. وكانت هذه الفكرة انه بدلاً من تصنيع ١٢ شريحة خاصة يجب على انتل ان تصنع شريحة واحدة تعادل بعملها ١٢ شريحة. ومع ان هذه الفكرة كانت اقرب الى الخيال العلمي منه الى الحقيقة، قرر نويس ومور وشركة بزيكوم دعمها وتمويل الابحاث الضرورية لتطوير الشريحة. وبدأت الابحاث لإنتاج شريحة غير متخصصة يمكن برمجتها لتلقي الاوامر وتنفيذ مهمات معينة. ويعني ذلك انه يمكن برمجة عمل الشريحة بدلاً من زرع المهمات مرة واحدة في الجهاز لدى التصنيع مما يوفر في الكلفة والوقت. وبما ان انتل لم تكن متأكدة من نتيجة هذه الابحاث قررت دعم المشروع لمدة تسعة اشهر فقط. وكانت هذه الفترة كافية اذ ان فريق المهندسين في انتل تمكن خلالها من انتاج اول معالج صغير في تاريخ الكومبيوتر في تشرين الثاني سنة ١٩٧١ واطلق عليه اسم ٤٠٠٤. وبلغ حجم هذا المعالج سدس البوصة طول (حوالي ٣٫٩ ملم) وثمن البوصة عرض (حوالي ٢.٩ ملم) وتضمن ٢٣٠٠ ترانزيستر الا ان قوة المعالجة التي تمتع بها كانت تعادل حينها كومبيوتر اينياك (ENIAC) الذي كان يزن حوالي ٣٠ طناً وييلغ حجمه ٣٣٠ متر مكعب. وعلى سبيل المقارنة، اذا اردنا اليوم بناء كومبيوتر بهندسة اينياك اي بالصمامات (valves) بدلاً من الترانزيستر وبقوة معالج بنتيوم برو الحالي، سوف يحتل هذا الجهاز مساحة برج من ١٠٠ طبقة.

ولدى اطلاق هذا المعالج باعت بزيكوم ١٠٠ الف آلة حاسبة تعتمد عليه وايقنت انتل ان معالج ٤٠٠٤ هو اختراع مهم للغاية. الا ان بزيكوم كانت تملك حقوق هذا الاختراع لأنه طور خصيصاً لها. وما كان من انتل الا ان عادت واشترت حقوق المعالج من بزيكوم بمبلغ ٦٠ الف دولار، وما لبثت الشركة اليابانية ان اعلنت افلاسها بعد هذه الصفقة بوقت قصير.

اذن صارت انتل صاحبة حقوق معالج ٤٠٠٤. ولكن ماذا ستفعل به وهل هناك من يريد شراء ما تبيعه؟ فنشرت انتل اعلاناً كان عنوانه «الاعلان عن عصر جديد من الالكترونيات المدمجة» وذلك في مجلة الكترونيك نيوز. وكان اعلان متواضع في مجلة لم تشتهر بالتوقعات المستقبلية الناجحة الا انه كان فعلاً اعلان عن عصر جديد للكومبيوتر.

عصر الكومبيوتر الشخصي

ومع ان انتل شبهت اختراع المعالج الصغير باختراع المطبعة والطائرة الا ان ظهوره لم يحل مشاكل البشرية الاقتصادية والاجتماعية. غير انه من الاكيد ان ظهور معالج ٤٠٠٤ كان له تأثير اجتماعي ملحوظ وهو نشر الكومبيوتر الشخصي بين الناس بعد ان كان الكومبيوتر محصوراً بالمؤسسات الضخمة من حكومية وتعليمية وتجارية.

وشهد ربع القرن الذي تلا ظهور معالج ٤٠٠٤ تطورات عديدة ومدهشة في مجال المعالجات. والغريب في الامر انه رغم اختراع انتل لأول معالج صغير، ففي ايام هندسة ٨ بت كانت الشركة متأخرة كثيراً عن غيرها في مجال الكومبيوتر الشخصي اي الكومبيوتر الذي يستخدمه شخص واحد. ومع ان عبارة الكومبيوتر الشخصي تدل على الجهاز الذي طرحته اي.بي.ام. والذي اعتمد على معالج انتل الا ان الاستخدام الشخصي للكومبيوتر يعود الى مراحل ابعد بكثير من تاريخ ظهور جهاز اي.بي.ام.

ويعود ظهور اول كومبيوتر شخصي الى سنة ١٩٧٥ حين ظهر جهاز التير (Altair). الا انه كان يتطلب من المشتري ان يتزود بسبيكة لحام لأن الجهاز كان يباع مفككاً وكان على المستخدم ان يبنيه بنفسه لذلك لم يقتنيه الا بعض هواة الالكترونيات المسلية. الا ان اول كومبيوترات شخصية سجلت انتشاراً واسعاً كانت اجهزة كومودور بي.اي.تي. وابل ٢ التي ظهرت سنة ١٩٧٧ والتي لم تعتمد معالج انتل. وقد تكون بريطانيا اول بلد ينتشر فيه الكومبيوتر المنزلي بكثرة في اول الثمانينات وذلك بفضل جهاز سينكلير بطرازي زد.اكس ٨٠ وزد.اكس. ٨١ اللذين اعتمدا معالج زد. ٨٠ واجهزة بي.بي.سي. التي اعتمدت معالج ٦٥٠٢. ومع ان انتل كانت قد طرحت معالج ٨٠٨٠ المعتمد هندسة ٨ بت في تلك الفترة الا ان هذا المعالج لم يتوجه الى الاستخدام الشخصي والمنزلي وكان هذا المعالج مخصص لتطبيقات التحكم الصناعي.

بالطبع تغير الوضع كلياً سنة ١٩٨١ حين ظهر اول كومبيوتر شخصي من اي.بي.ام. يعتمد معالج ٨٠٨٨ من انتل. واستطاع هذا الجهاز تحجيم حصص الاجهزة الاخرى الا انه لم يلبث ان يواجه منافسة جدية سنة ١٩٨٤ لدى ظهور اول جهاز ماكنتوش الذي اعتمد معالج ٦٨٠٠٠ من موتورولا والذي كان يعتبر اكثر تطوراً من معالجات انتل كونه يعتمد هندسة ١٦ بت. ولم يكتفي معالج موتورولا بتزويد اجهزة ماكنتوش بل اعتمدته اجهزة الالعاب في مطلع التسعينات لا سيما اجهزة اتاري اس.تي. وكومودور اميغا.

حاضراً ومستقبلاً

مع تعدد انواع المعالجات خلال الثمانينات، بدأ العقد التاسع بسيطرة الكومبيوتر الشخصي المعتمد على معالج انتل على سوق الكومبيوتر يتبعه مباشرة جهاز ماكنتوش. الا انه في هذا العقد بدا سوق المعالجات معقداً للغاية بدخول عائلات جديدة من المعالجات الى السوق. وظهرت معالجات تتوافق تماماً مع هندسة انتل ومنها معالجات نيكسجن وسيريكس وايه.ام.دي. كما ظهر معالج باور بي.سي. الذي يعتمد هندسة ريسك المختلفة تماماً عن هندسة سيسك التي تعتمدها معالجات انتل واخيراً وليس آخراً معالج الفا من ديجيتال الذي يعتبر اقوى معالج يزود الكومبيوتر الشخصي حالياً اذ تصل سرعة ادائه الى ٥٠٠ ميغاهيرتز.

وقد يكون العنصر الوحيد الذي سيساهم في توحيد العمل على هذه الانواع المختلفة من المعالجات نظام ويندوز ان.تي. الذي تطوره مايكروسوفت اذ انه حالياً يدعم كل هذه المعالجات (وقد يدعم غيرها في المستقبل). ومن الاكيد ان ويندوز ان.تي. سوف يساهم في توحيد العمل على هذه المنصات لا سيما في ما يتعلق بتطوير البرامج التطبيقية لأنه قد يكون النظام الوحيد حالياً الذي يمكنه عزل التطبيق عن هندسة الجهاز الداخلية. لذلك يمكن لأي تطبيق طور بلغة من المستوى العالي ان يعمل على اي معالج مزود بويندوز ان.تي. لقاء عملية تصنيف بسيطة وسريعة.

اما في المستقبل ماذا سيحدث؟ من الصعب التكهن بذلك الا انه من الاكيد ان السباق نحو المزيد من سرعة الاداء سوف يستمر. فهندسات باور بي.سي. والفا وجدت لتبقى وامامها مراحل كثيرة لتتطور بشكل متواصل الا ان الغموض يكتنف هندسة معالجات انتل. فحتى لو وصلت هذه المعالجات الى سرعات تتخطى ٢٠٠ ميغاهيرتز تبقى معتمدة اساساً على هندسة (سيسك) التي اعطت كل ما لديها. لذلك يدور الكلام حالياً حول تعاون بين انتل وهيولت-باكرد لتطوير معالج يعتمد هندسة ٦٤ بت ويمكنه تشغيل برامج معالجات انتل الحالية وبرامج معالج بي.ايه. ريسك الذي تطوره هيولت-باكرد بمفردها. وتقول الاشاعات ان المعالج سيعمل بسرعة تصل الى ٤٠٠ ميغاهيرتز ويرتكز على هندسة الامر الطويل (VLIW) التي تعتبر المرحلة ما بعد هندسة ريسك.