باز کردن منو اصلی

مهندسی کامپیوتر (به انگلیسی: Computer engineering) دانشی مرکب از مباحث نرم‌افزار است. این رشته برخلاف مهندسی نرم‌افزار با طراحی، توسعه و تولید سیستم‌های کامپیوتری در هر دو شاخه سخت‌افزار و نرم‌افزار سر و کار دارد.

مهندسی کامپیوتر شاخه ای از مهندسی است که چندین زمینه مورد نیاز از علوم کامپیوتر و الکترونیک را برای توسعه سخت‌افزار و نرم‌افزار کامپیوتر ادغام می‌کند. مهندسان کامپیوتر معمولاً علاوه بر مهندسی نرم‌افزار یا مهندسی الکترونیک کامپیوتر در طراحی نرم‌افزار و سخت‌افزار مهارت دارند. مهندسان در طراحی بسیاری از سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای محاسباتی، شامل طراحی میکروکنترلرهای فردی، ریزپردازنده‌ها، رایانه‌های شخصی و ابررایانه‌ها و طراحی مدار مهارت دارند. این حوزه مهندسی نه تنها بر چگونگی کارکرد سیستم‌های کامپیوتری تمرکز دارد بلکه چگونگی کاربردی تر کردن آن نیز تمرکز دارد.[۱]

وظایف معمول مهندسان کامپیوتر شامل نوشتن نرم‌افزار و سیستم عامل برای میکروکنترلرهای جاسازی شده، طراحی تراشه‌های VLSI، طراحی سنسورهای آنالوگ، طراحی صفحات مدار و طراحی سیستم‌های عامل کامپیوتر است. مهندسان کامپیوتر نیز برای تحقیقات رباتیک مناسب هستند که به شدت بر استفاده از سیستم‌های کنترل و نظارت بر سیستم‌های الکتریکی مانند موتور، ارتباطات، و سنسورهای دیجیتال متکی هستند.[۲]

در بسیاری از موسسات، دانشجویان مهندسی کامپیوتر مجاز هستند تا زمینه‌های تحصیلات عالی را در سال‌های پایه و پایانی خود انتخاب کنند زیرا گستره وسیع دانش مورد استفاده در طراحی و کاربرد کامپیوترها فراتر از دامنه تحصیلات تکمیلی است. سایر موسسات ممکن است نیاز به دانش آموزان مهندسی کامپیوتر به عنوان تمرکز اصلی خود برای تکمیل یک یا دو سال مهندسی عمومی قبل از اعلان داشته باشند.[۳][۴][۵][۶]

محتویات

تاریخچهویرایش

مهندسی کامپیوتر در سال ۱۹۳۹ آغاز شد، زمانی که جان وینسنت آتناواف و کلیفورد بری شروع به توسعه اولین کامپیوتر دیجیتال از طریق فیزیک، ریاضیات و مهندسی برق الکترونیک جهان کردند. جان وینسنت آتناواف یک استاد فیزیک و ریاضیات دانشگاه ایالتی آیووا و کلیفورد بری یک فارغ‌التحصیل سابق در زمینه مهندسی برق و فیزیک بود. آن‌ها با هم، کامپیوتر Atanasoff-Berry را نیز به وجود آوردند که همچنین به عنوان ABC شناخته شده بود که برای تکمیل ۵ سال طول کشید. در حالی که ABC اصلی در دهه ۱۹۴۰ از بین رفته و دور انداخته شد، یک نسخه از ABC در سال ۱۹۹۷ ساخته شد[۷]

تاریخچه آموزش مهندسی کامپیوترویرایش

اولین دوره کارشناسی مهندسی کامپیوتر در ایالات متحده در سال ۱۹۷۲ در دانشگاه کلیولند، اوهایو رزرواسیون در غرب ایالات متحده تأسیس شد.[۸] از تاریخ ۲۰۱۵، از سال ۲۰۱۵، ۲۵۰ برنامه مهندسی کامپیوتر با مجوز ABET در ایالات متحده[۸] از تاریخ ۲۰۱۵، وجود دارد. در اروپا، اعتبار بخشی از مدارس مهندسی کامپیوتر توسط بخش‌های مختلف سازمان از شبکه EQANIE انجام می‌شود. با توجه به افزایش تقاضای کار برای مهندسان که می‌توانند به‌طور همزمان سخت‌افزار، نرم‌افزار، سیستم عامل، و تمام انواع سیستم‌های کامپیوتری که در صنعت استفاده می‌شود را طراحی کنند بعضی از موسسات عالی‌رتبه در سراسر جهان، مدرک لیسانس را به‌طور کلی به نام مهندسی کامپیوتر ارائه می‌دهند. هر دو مهندسی کامپیوتر و مهندسی الکترونیک شامل طراحی مدار آنالوگ و دیجیتال در برنامه درسی خود می‌باشد. مانند همهٔ رشته‌های مهندسی، داشتن دانش ریاضی و علوم برای مهندسان کامپیوتر ضروری است.

تحصیلاتویرایش

مهندسی کامپیوتر در برخی از دانشگاه‌ها به عنوان علوم رایانه و مهندسی شناخته می‌شود. بیشترین مشاغل مهندسی کامپیوتر نیاز به حداقل یک مدرک لیسانس در مهندسی کامپیوتر (یا علوم کامپیوتر و مهندسی) دارد. مهندسین کامپیوتر به‌طور معمول باید یک شاخه از ریاضیات مانند حسابداری، جبر و مثلثات و بعضی کلاس‌های علم کامپیوتر را یاد بگیرند. از آنجا که مهندسان سخت‌افزار معمولاً با سیستم‌های نرم‌افزاری کامپیوتری کار می‌کنند داشتن زمینه ای قوی در برنامه‌نویسی کامپیوتر ضروری است. طبق آمار دفتر آمار ایالات متحده رشته مهندسی کامپیوتر شبیه به مهندسی برق است، اما برخی از دوره‌های علوم کامپیوتر به برنامه درسی اضافه شده‌است. برخی از شرکت‌های بزرگ یا شغل‌های تخصصی نیاز به مدرک کارشناسی ارشد دارند. همچنین برای مهندسان کامپیوتر بسیار مهم است که با پیشرفت‌های سریع در تکنولوژی منطبق شوند؛ بنابراین، بسیاری یادگیری را در سراسر حرفه خود ادامه می‌دهند. این می‌تواند مفید باشد، به ویژه هنگامی که به یادگیری یا بهبود مهارت‌های جدید موجود می‌رسد.[۹]"Feabhas_Infographic_FINAL" (pdf). feabhas. Feabhas.</ref>

کاربردهاویرایش

دو بخش عمده در مهندسی کامپیوتر وجود دارد: سخت‌افزار و نرم‌افزار.

مهندسی سخت‌افزار کامپیوترویرایش

طبق آمار دفتر آمار ایالات متحده (BLS)، رشد شغلی ده درصدی از سال ۲۰۱۴ تا ده سال آینده برای مهندسی سخت‌افزار کامپیوتر تخمین زده می‌شود. در سال۲۰۱۴برای مهندسی سخت‌افزار کامپیوتر حدود ۳٪ بود و در مجموع ۷۷٬۷۰۰ شغل در همان سال وجود داشت.[۱۰] امروزه سخت‌افزار کامپیوتر به نوعی برابر با مهندسی الکترونیک و کامپیوتر (electrical computer engineering) است. مهندسی (ECE) و به بسیاری از زیر شاخه‌ها تقسیم شده‌است که مهم‌ترین آن طراحی سیستم جاسازی شده‌است.[۱۱][۱۲]

مهندسی نرم‌افزار کامپیوترویرایش

طبق آمار دفتر آمار ایالات متحده (BLS)، مهندسان نرم‌افزارهای کامپیوتری و نرم‌افزارهای سیستم‌های کامپیوتری در مقایسه با سایر شغل‌ها قرار است سریعتر رشد کنند. رشد هفده درصدی از سال ۲۰۱۴ تا ده سال آینده برای مهندسی نرم‌افزار کامپیوتری تخمین زده می‌شود و در مجموع ۱۱٫۱۴ هزار شغل در همان سال وجود خواهد داشت."Software Developers: Occupational Outlook Handbook". U.S. Bureau of Labor Statistics.</ref> علاوه بر این، نگرانی‌های روزافزون در مورد امنیت سایبری، باعث شده تا مهندسی نرم‌افزار کامپیوتر دارای بیشترین نرخ متوسط افزایش تقاضای بازار کار برای همه زمینه‌ها باشد.[۱۳][۱۴] And, further down from the 30% 2010 to 2020 BLS estimate.[۱۵] با توجه به این، رشد شغلی بیشتر از آنچه در طول دهه گذشته بوده‌است، خواهد بود.[۱۶] علاوه بر این، چشم‌انداز شغل برای برنامه نویسان کامپیوتر ،۸ درصد کمتر از کسانی است که برنامه‌های کامپیوتری را می‌نویسند (یعنی سیستم‌های جاسازی شده) که جزو توسعه دهندگان نرم‌افزار کامپیوتر نیستند.[۱۶] for those who program computers (i.e. embedded systems) who are not computer application developers.[۱۱][۱۲]

زمینه‌های تخصصیویرایش

زمینه‌های تخصصی بسیار زیادی در رشته مهندسی کامپیوتر وجود دارد.

برنامه‌نویسی، رمزنگاری و محافظت از اطلاعاتویرایش

مهندسان کامپیوتر روی برنامه‌نویسی، رمزنگاری و محافظت از اطلاعاتی مانند تصاویر دیجیتال و موسیقی برای ایجاد روش‌های جدید برای محافظت از انواع مختلف داده و روی ارتباطات بی‌سیم، سیستم‌های چند آنتن، انتقال نوری کار می‌کنند.[۱۷]

ارتباطات و شبکه‌های بی‌سیمویرایش

کسانی که روی ارتباطات و شبکه‌های بی‌سیم تمرکز می‌کنند، در سیستم‌های مخابراتی و شبکه‌ها (به خصوص شبکه‌های بی‌سیم) به صورت تخصصی و پیشرفته کار می‌کنند. مدولاسیون و کدگذاری خطا و نظریه اطلاعات و طراحی شبکه با سرعت بالا، طراحی و تجزیه و تحلیل سیستم تحمل خطا، و طرح‌های ذخیره‌سازی و انتقال همه بخشی از این تخصص است.[۱۷]

کامپایلرها و سیستم عاملویرایش

این تخصص بر طراحی و توسعه کامپایلرها و سیستم عامل‌ها تمرکز دارد. مهندسین در این زمینه سیستم عامل جدیدی را توسعه می‌دهند. معماری سیستم، تکنیک‌های تحلیل برنامه و تکنیک‌های جدید برای اطمینان از کیفیت نمونه‌هایی از کار در این زمینه است.[۱۷]

علم محاسباتی و مهندسیویرایش

علوم و مهندسی محاسبات یک رشته نسبتاً جدید است. کار افراد در این زمینه، کشف روش‌های محاسباتی برای فرموله کردن و حل مشکلات پیچیده ریاضی در مهندسی و علوم فیزیکی و اجتماعی است. طراحی هواپیما، طراحی مدار VLSI، سیستم‌های تشخیص رادار، انتقال یون از طریق کانال‌های بیولوژیکی نمونه‌هایی از کار در این زمینه است.[۱۷]

شبکه‌های کامپیوتری محاسبات همراه و سیستم‌های توزیع شدهویرایش

در این تخصص، مهندسان محیط‌های یکپارچه را برای محاسبات، ارتباطات و دسترسی به اطلاعات ایجاد می‌کنند. مانند شبکه‌های بی‌سیم، مدیریت منابع در سیستم‌های مختلف و بهبود کیفیت خدمات در موبایل و دستگاه‌های خودپرداز و کار بر روی سیستم‌های شبکه‌های بی‌سیم از نمونه‌های کار در این زمینه است.[۱۷]

سیستم‌های کامپیوتری: معماری، پردازش موازی و قابلیت اطمینانویرایش

مهندسین کار در سیستم‌های کامپیوتری بر روی پروژه‌های تحقیقاتی کار می‌کنند که برای کامپیوتر قابل اعتماد، امن و با کارایی بالا امکان‌پذیر است. سیستم‌های پروژه‌هایی مانند طراحی پردازنده‌های چند رشته‌ای و پردازش موازی در این زمینه گنجانده شده‌است. مثالهای دیگر از کار در این زمینه شامل توسعه نظریه‌های جدید، الگوریتم‌ها و سایر ابزارهایی است که به سیستم‌های کامپیوتری ربط داده شده‌است. معماری کامپیوتر شامل طراحی واحد مرکزی پردازش، چیدمان سلسله مراتب ذخیره‌سازی و سازمان حافظه است.[۱۷]

بینایی کامپیوتر و روباتیکویرایش

در این تخصص، مهندسان کامپیوتر بر روی توسعه تکنولوژی حسگر بصری تمرکز می‌کنند تا یک محیط را درک کند، نمایه ای از یک محیط زیست و دستکاری در محیط زیست. سپس اطلاعات جمع‌آوری شده سه بعدی برای اجرای وظایفی پردازش می‌شود. انواع وظایف شامل بهبود مدل‌سازی انسان، ارتباطات تصویری و رابط‌های انسانی و کامپیوتر است. دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های ویژه با سنسور بینایی همه‌کاره[۱۷]

سیستم‌های جاسازی شدهویرایش

افرادی که در این زمینه کار می‌کنند، تکنولوژی را برای افزایش سرعت، قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم‌های جاسازی شده در بسیاری از آنها طراحی می‌کنند. سیستم‌های جاسازی شده در بسیاری ازدستگاه‌ها از یک رادیو FM کوچک تا شاتل فضایی یافت می‌شود. تحولات جاری در سیستم‌های جاسازی شده شامل موارد زیر است: وسایل نقلیه خودکار و تجهیزات برای انجام جستجو و نجات خودکار و سیستم‌های حمل و نقل و هماهنگی انسان و ربات برای تعمیر تجهیزات درفضا. از سال ۲۰۱۸، تعبیه تخصص مهندسی کامپیوتر شامل طراحی سیستم بر روی تراشه، معماری محاسبات لبه و اینترنت اشیا است.[۱۷]

مدارهای مجتمع، طراحی VLSI، تست و CADویرایش

این تخصص مهندسی کامپیوتر نیاز به دانش کافی از الکترونیک و سیستم‌های الکتریکی دارد. مهندسانی که در این کار هستند بر روی افزایش سرعت، قابلیت اطمینان و بهره‌وری انرژی نسل بعدی مدارهای مجتمع (VLSI) مقیاس بسیار بزرگ و میکروسیستم کار می‌کنند یک مثال از این تخصص کار بر روی کاهش مصرف انرژی الگوریتم‌های VLSI و معماری است.[۱۷]

پردازش سیگنال، تصویر و گفتارویرایش

مهندسان کامپیوتر در این زمینه به بهبود در تعامل انسان و کامپیوتر می‌پردازند، از جمله تشخیص گفتار و سنتز، تصویربرداری پزشکی و علمی یا سیستم‌های ارتباطی. دیگر کارها در این زمینه شامل توسعه چشم کامپیوتر مانند تشخیص ویژگی‌های صورت انسان است.[۱۷]

بازار کارویرایش

دانشجویانی که از این رشته فارغ‌التحصیل می‌شوند و با توجه به نیاز بازار و سفارش‌هایی که از مراکز متنوع و متفاوت کشور دریافت می‌کنند توانایی انجام این کارها را برای امرار معاش و عرضه توانمندی‌های خود برای بهبود و بهره‌وری بالای امور کشور دارا هستند، برنامه‌نویسی برای سایت‌ها با توجه به محتوای درخواستی و مکانیزم عمل تست‌های مختلف یک برنامه، ساخت مدارهایی که قادر به ارتباط با کامپیوتر باشند همچنین ساخت ابزارهای جانبی برای کامپیوتر، ساخت مدارهای ساده منطقی، ساخت سخت‌افزارهایی که برای پردازش الگوریتم‌هایی که با کامپیوترهای معمول قابل پیاده‌سازی نیستند، برنامه‌نویسی سیستمی طراحی مدارهای مجتمع (IC) طراحی سیستم‌های خبره و سیستم‌های اطلاعاتی، فراهم کردن ساخت نرم‌افزارها برای استفاده در کامپیوتر.

منابعویرایش

  1. Trinity College Dublin. "What is Computer System Engineering". Retrieved April 21, 2006., "Computer engineers need not only to understand how computer systems themselves work, but also how they integrate into the larger picture. Consider the car. A modern car contains many separate computer systems for controlling such things as the engine timing, the brakes and the air bags. To be able to design and implement such a car, the computer engineer needs a broad theoretical understanding of all these various subsystems & how they interact.
  2. «Trinity College Dublin :: Engineering at Trinity :: What is Computer Engineering :: Introduction». www.tcd.ie. دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۲-۰۴.
  3. "Changing Majors @ Clemson". Clemson University. Retrieved September 20, 2011.
  4. "Declaring a College of Engineering Major". University of Arkansas. Retrieved September 20, 2011.
  5. "Degree Requirements". Carnegie Mellon University. Retrieved September 20, 2011.
  6. "Programas de Materias" (به Spanish). Universidad Católica Argentina.
  7. "John Vincent Atanasoff - the father of the computer". www.columbia.edu. Retrieved 2017-12-05.
  8. ۸٫۰ ۸٫۱ "History". engineering.case.edu. Case School of Engineering.
  9. "Computer Hardware Engineers". Bureau of Labor Statistics. January 8, 2014. Retrieved July 20, 2012.
  10. "Computer Hardware Engineers: Occupational Outlook Handbook". U.S. Bureau of Labor Statistics.
  11. ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ https://www.bls.gov/opub/regional_reports/200908_silicon_valley_high_tech.htm
  12. ۱۲٫۰ ۱۲٫۱ https://www.designnews.com/design-hardware-software/soon-be-extinct-embedded-software-engineer/39152617858743?ADTRK=UBM&elq_mid=4305&elq_cid=37479
  13. "Computer Software Engineer". Bureau of Labor Statistics. March 19, 2010. Archived from the original on July 26, 2013. Retrieved July 20, 2012.
  14. خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام softdev وارد نشده‌است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  15. "Software Developers". Bureau of Labor Statistics. January 8, 2014. Retrieved July 21, 2012.
  16. ۱۶٫۰ ۱۶٫۱ "Computer Programmers: Occupational Outlook Handbook". U.S. Bureau of Labor Statistics.
  17. ۱۷٫۰ ۱۷٫۱ ۱۷٫۲ ۱۷٫۳ ۱۷٫۴ ۱۷٫۵ ۱۷٫۶ ۱۷٫۷ ۱۷٫۸ ۱۷٫۹ "Computer Engineering Overview" (PDF). Sloan Career Cornerstone Center. Retrieved July 20, 2012.

[۱][۲][۳][۴][۵][۶][۷][۸][۹][۱۰][۱۱][۱۲][۱۳][۱۴][۱۵][۱۶][۱۷][۱۸][۱۹][۲۰][۲۱][۲۲][۲۳]

  1. خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام ReferenceA وارد نشده‌است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  2. خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام designnews.com وارد نشده‌است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  3. https://www.ece.iastate.edu/the-department/history/history-of-computing
  4. https://collegegrad.com/careers/computer-hardware-engineers
  5. https://www.sokanu.com/careers/software-engineer
  6. Jump up to: a b c d e f g h i j "Computer Engineering Overview" (PDF). Sloan Career Cornerstone Center. Retrieved July 20, 2012.
  7. Jump up to: a b "Computer Programmers: Occupational Outlook Handbook
  8. ^ "Software Developers". Bureau of Labor Statistics. January 8, 2014. Retrieved July 21, 2012.
  9. ^ "Computer Software Engineer". Bureau of Labor Statistics. March 19, 2010. Archived from the original on July 26, 2013. Retrieved July 20, 2012.
  10. Jump up to: a b "Software Developers: Occupational Outlook Handbook". U.S. Bureau of Labor Statistics.
  11. Jump up to: a b "Computer Hardware Engineers: Occupational Outlook Handbook". U.S. Bureau of Labor Statistics.
  12. "Feabhas_Infographic_FINAL" (pdf). feabhas. Feabhas.
  13. Jump up to: a b "Computer Hardware Engineers". Bureau of Labor Statistics. January 8, 2014. Retrieved July 20, 2012.
  14. "Find an ABET-Accredited Program | ABET". main.abet.org. Retrieved 2015-11-29.
  15. "History". engineering.case.edu. Case School of Engineering.
  16. "Iowa State replica of first electronic digital computer going to Computer History Museum - News Service - Iowa State University". www.news.iastate.edu. Retrieved 2017-12-05.
  17. "John Vincent Atanasoff - the father of the computer". www.columbia.edu. Retrieved 2017-12-05.
  18. "Programas de Materias" (in Spanish). Universidad Católica Argentina.
  19. "Degree Requirements". Carnegie Mellon University. Retrieved September 20, 2011.
  20. "Declaring a College of Engineering Major". University of Arkansas. Retrieved September 20, 2011.
  21. "Changing Majors @ Clemson". Clemson University. Retrieved September 20, 2011.
  22. IEEE Computer Society; ACM (December 12, 2004). Computer Engineering 2004: Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering (PDF). p. iii. Retrieved December 17, 2012. Computer System engineering has traditionally been viewed as a combination of both electronic engineering (EE) and computer science (CS).
  23. Trinity College Dublin. "What is Computer System Engineering". Retrieved April 21, 2006. , "Computer engineers need not only to understand how computer systems themselves work, but also how they integrate into the larger picture. Consider the car. A modern car contains many separate computer systems for controlling such things as the engine timing, the brakes and the air bags. To be able to design and implement such a car, the computer engineer needs a broad theoretical understanding of all these various subsystems & how they interact.