ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์ที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้เป็นผลมาจากการประดิษฐ์คิดค้นเครื่องมือในการคำนวณซึ่งมีวิวัฒนาการนานมาแล้ว
เริ่มจากเครื่องมือในการคำนวณเครื่องแรกคือ "ลูกคิด" (Abacus) ที่สร้างขึ้นในประเทศจีน
เมื่อประมาณ 2,000-3,000 ปีมาแล้ว
จนกระทั่งในปี
พ.ศ. 2376 นักคณิตศาสต์ชาวอังกฤษ ชื่อ ชาร์ล แบบเบจ (Charles Babbage) ได้ประดิษฐ์เครื่องวิเคราะห์
(Analytical
Engine) สามารถคำนวณค่าของตรีโกณมิติ ฟังก์ชั่นต่างๆ
ทางคณิตศาสตร์ การทำงานของเครื่องนี้แบ่งเป็น 3 ส่วน คือ
ส่วนเก็บข้อมูล ส่วนคำนวณ และส่วนควบคุม ใช้ระบบพลังเครื่องยนต์ไอน้ำหมุนฟันเฟือง
มีข้อมูลอยู่ในบัตรเจาะรู คำนวณได้โดยอัตโนมัติ และเก็บข้อมูลในหน่วยความจำ
ก่อนจะพิมพ์ออกมาทางกระดาษ
ยุคของคอมพิวเตอร์
compute แปลว่า คำนวณ นับ
หากจะเล่าถึงประวัติการคำนวณก็ต้องเริ่มต้นตั้งแต่มนุษย์รู้จักการนับ กำหนดจำนวณ
0 ขึ้น และกว่า 3000 ปีมาแล้ว
ที่มีเครื่องคิดเลขของจีนโบราณที่ช่วยให้มนุษย์คำนวณได้รวดเร็วและแม่นยำก็คือลูกคิด
(abacus) เครื่องทอผ้าของ Jacquard loom (1805) และเครื่องวิเคราะห์ analytical
engine (1834) ของ Charles Babbage จากนั้นประมาณปลายทตวรรษที่ 1960 ก็มีเครื่องคิดเลขแบบเครื่องกลใช้กันอย่างกว้างขวางทั้งสำหรับพ่อค้า
นักวิทยาศาสตร์และวิศวกร และมีการสร้างคอมพิวเตอร์แบบอะนาลอก (alalog
computer) ต่อจากนั้นจึงมีการพัฒนาคอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลขึ้น
ซึ่งทำงานได้รวดเร็ว และเชื่อถือได้กว่าคอมพิวเตอร์แบบอะนาลอก
จึงทำเป็นที่รู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลายอย่างรวดเร็ว
ช่วงการพัฒนาฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอล
สามารถแบ่งได้เป็น 6 ยุค ดังนี้
คอมพิวเตอร์ในยุคเครื่องจักร
หรือยุคที่ 0
ก่อนจะมีการสร้างคอมพิวเตอร์ดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นมา
(digital electronic computer: คอมพิวเตอร์ที่
ทำงานด้วยระดับสัญญาณไฟฟ้า) ได้มีการสร้างคอมพิวเตอร์จักรกลขึ้นก่อนแล้ว (machanical
computer: คอมพิวเตอร์ที่ทำงานด้วยมอเตอร์และเฟือง) โดยมีนักคณิตศาสตร์ในศตวรรษที่ื 17 ได้ี่มีแนวความคิดสร้างเครื่องจักรกลที่สามารถแก้โจทย์ปัญหาทางคณิตศาสตร์ และได้ออกแบบและสร้างเครื่องคิดเลขจักกลที่สามารถ บวก ลบ คูณ และหาร นักคณิตศาสตร์ท่านนั้นได้แก่ Wilhelm Schickhard, Blaise Pascal และ Gottfried Leibnitz
ส่วนเครื่องจักรคำนวณเครื่องแรกที่สามารถป้อนคำสั่งหรือโปรแกรมได้
คือ เครื่องหาผลต่าง และเครื่องจักรวิเคราะห์ Different
Engine (1833) และ Analytical Engine (1842) ของชาร์ลส แบบเบจ (Charles
Babbage) แต่ในยุคสมัยของเขานั้นเครื่ิองหาผลต่างยังสร้างไม่สำเร็จเนื่องจากข้อจำกัดทางเทคโนโลยีสมัยนั้น
เขาได้มีแนวคิดของการใช้สัญญานปิดเปิดมาใช้ในการคิดประมวลผลข้อมูล
โดยแปลงข้อมูลหรือตัวเลขที่ต้องการคำนวณให้อยูู่่ในรูปเลขฐานสอง (binary)
แต่ประชาชนทั่วไปไม่ให้ความสนใจนัก
เพราะคุ้นเคยกับเลขฐานสิบมากกว่า
ชาร์ลส แบบเบจ มีผู้ร่วมงานที่ช่วยให้งานของเขาเป็นจริงขึ้นมาคือเครื่องจักรของเขาสามารถโปรแกรมได้
ท่านนี้คือเอดา เลิฟเลซ (Ada
Lovelace) เธอได้คิดค้นวิธีการเขียนโปรแกรมสั่งงานคอมพิวเตอร์
ซึ่ง เอดา เลิฟเลซ ได้รับการยกย่องว่าเป็นนักเขียนโปรแกรมคนแรกของโลก
ภายหลังจากนั้นได้มีผู้ศึกษางานของแบบเบจ
และพัฒนาต่อจนเป็นผลสำเร็จในปี 1953 ซึ่งเครื่องจักรกลนี้สามารถประมวลผลข้อมูลตัวเลขฐานสองทีละ 15 หลัก และสามารถคำนวณหาค่า อัตราการเปลี่ยนแปลง (differential) ได้ถึงอันดับที่ 4 (fourth-order differences) ได้
และเครื่องนี้ได้รับรางวัลในปี 1955 และถูกนำไปใช้ประมวลผลการโคจรของดาวอังคาร
คอมพิวเตอร์จักรกลที่ประสบความสำเร็จและสามารถใช้งานได้จริงเชิงธุรกิจคือเครื่องที่คิดค้นโดยเฮอร์แมน
ฮอลเลอริช (Herman Hollerith) โดยเขาได้นำบัตรเจาะรู (punched-card)
มาใช้กับคอมพิวเตอร์ของเขาในการประมวลผลสำมะโนประชากรของสหรัฐในปี
1890 ภายหลังเขาได้ตั้งบริษัทขึ้น คือบริษัท IBM
(International Business Machines) นั่นเอง
คอมพิวเตอร์ยุคที่ 1 (1937-1953)
คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ใช้หลอดสูญญากาศและรีเลย์เป็นอุปกรณ์หลักในวงจรแทนแบบจักรกล
โดยหลักการแล้วการทำงานของสวิซไฟฟ้า (เปิด-ปิดวงจร) จะมีความน่าเชื่อถือกว่า
และการใช้ไฟฟ้านั้นมีความเร็วกว่าการใช้สวิตซ์จักรกลถึง 1000 เท่า แต่หลอดสูญญากาศที่ว่านี้
มีข้อเสียคือต้องการพลังงานมาก อายุใช้งานสั้น และที่สำคัญคือมีขนาดใหญ่
ซึ่งถือเป็นความไม่สมบูรณ์ของคอมพิวเตอร์ในยุคนี้ ตัวอย่างเช่นคอมพิวเตอร์ ENIAC
ต้องใช้หลอดสูญญากาศถึง 18,000 หลอดต้องการพลังงานไฟฟ้าถึง
140 กิโลวัตต์และหนักถึง 30 ตัน
เครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกของโลกคือเครื่องคอมพิวเตอร์ ABC (1937) พัฒนาโดย ดร. จอห์น วี. อทานาซอฟฟ์ (John V Atanasoff) และ คลิฟฟอร์ด เบอรรี่ (Clifford Berry) เครื่องนี้ไม่สามารถโปรแกรมได้
แต่เป็นพื้นฐานสำหรับคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์แบบฐานสองรุ่นหลัง ๆ
ถัดมาในปี
1943 ได้มีเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องที่
2 คือเครื่องโคโลสซุส เครื่องนี้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้ประโยชน์ในการทหารนั่นคือ
ใช้ถอดรหัสสัญญาณลับที่กองทัพเยอรมันใช้สื่อสารกัน ในสงครามโลกครั้งที่ 2
แต่เครื่องคอมพิวเตอร์โคโลสซุสได้ถูกเก็บไว้เป็นความลับ
จนกระทั่งในช่วงหลังปี ค.ศ. 1970 ซึ่งสงครามโลกครั้งที่ 2
สิ้นสุดจึงได้รับการเปิดเผย
ต่อมาในปี
1943 J. Presper Eckert และ John V.
Mauchly ได้ร่วมมือกันสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่เครื่องแรก
เป็นคอมพิวเตอร์สำหรับใช้งานทั่วไปและสร้างได้สำเร็จในปี 1945 เครื่องนี้มีชื่อว่า อินิแอค (ENIAC: Electronic Numerical Integrator and Computer)
เครื่องนี้หนัก 30 ตัน
ประกอบด้วยหลอดสุญญากาศ 18,000 หลอด กินพื้นที่ถึง 30x50
ช่วงก้าว ใช้กำลังไฟฟ้าถึง 160 กิโลวัตต์
ตอนเครื่อง อินิแอคถูกเปิดทำงานครั้งแรกนั้น
หลอดไฟฟ้าถึงกับหรี่สลัวทั่วเมืองฟิลาเดลเฟียที่ซึ่งเครื่องนี้ถูกสร้างที่นี่ ENIAC
ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้ในทางทหารเช่นเดียวกัน
โดยใช้ในการคำนวณตารางการยิงและวิถีกระสุน
ต่อมาทั้งสองท่านได้สร้างเครื่องยูนิแวค
(UNIVAC: Universal Automatic Computer)
ได้ออกสู่ตลาด
เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่ได้ออกแบบมาเพื่อใช้ในด้านการค้าขาย
พอเครื่อง UNIVAC ออกมาสู่ตลาด
ผู้คนทั่วไปก็เริ่มตระหนักและเห็นความสำคัญของคอมพิวเตอร์
หลังจากได้เห็นผลการทำงานอย่างถูกต้องของการวิเคราะห์การออกเสียงของประชาชนร้อยละห้า
จากประชากรทั้งหมด อย่างถูกต้องว่านาย Dwight D. Eisenhower จะเป็นผู้ชนะในการเลือกตั้งประธานาธิบดีของสหรัฐอเมริกา ในการเลือกตั้ง
ปี ค.ศ 1953
คอมพิวเตอร์ยุคที่ 2 (1954-1962)
ในยุคที่สองของคอมพิวเตอร์นี้ได้มองเห็นถึงความสำคัญของการพัฒนาคอมพิวเตอร
์ในทุกระดับของระบบคอมพิวเตอร์ ตั้งแต่เทคโนโลยีที่จะนำมาสร้างวงจร
ไปจนถึงการภาษาในการเขียนโปรแกรมต่าง ๆ เพื่อสร้างโปรแกรมคำนวณทางวิทยาศาสตร์
ในปี 1947 ได้มีการผลิตทรานซิสเตอร์ขึ้นเป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา
และมีการนำทรานซิสเตอร์ใช้เป็นวงจรสวิตซ์ของคอมพิวเตอร์ มีความเร็วในการสวิตซ์ 30
ล้านครั้งต่อวินาที (หรือปัจจุบันเรียกว่า clock หรือความเร็วของ CPU) การสร้างคอมพิวเตอร์ในยุคที่
2 นี้ใช้ทรานซิสเตอร์และไดโอดเป็นหลัก
การใช้ทรานซิสเตอร์ทำให้ความเชื่อถือได้ (reliability) สูงขึ้น
ทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง และราคาต่ำลง ซึ่งถือเป็นการแก้ปัญหาข้อบกพร่องของคอมพิวเตอร์ในยุคที่
1 เหตุผลนี้
ทำให้คอมพิวเตอร์แพร่หลายไปอย่างรวดเร็วในยุคนี้ยังมีความเปลี่ยนแปลงในอีกหลาย ๆ
ด้าน เช่น
หน่วยความจำหรือที่เก็บข้อมูลได้เปลี่ยนไปใช้เทปแม่เหล็กซึ่งสามารถเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่มได้
(random access memory) แทนแบบเดิมที่ใช้รีเลย์ปรอท
ในยุคนี้การสร้างคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงที่เราเรียกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์
(supercomputers) คือ Livermore Atomic
Research Computer (LARC) และเครื่อง IBM 7030 เพื่อตอบสนองความต้องการในด้านความเร็วในการคำนวณ และเริ่มมีการใช้คอมพิวเตอร์กับการสื่อสาร
(network) เป็นต้น
สำหรับทางด้านซอฟต์แวร์ได้มีภาษาระดับสูงหลายภาษาเกิดขึ้น
ในช่วงกลางของยุคที่สอง ภาษาที่สำคัญได้แก่ ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN,1956),ภาษาอัลกอล ALGOL (1958),
และภาษาโคบอล (COBOL, 1959) เครื่องคอมพิวเตอร์ที่สำคัญคือเครื่อง
IBM 704, 709 และ 7094
คอมพิวเตอร์ยุคที่ 3 (ปี ค.ศ. 1963-1972)
นวัตกรรมในยุคนี้คือมีการใช้แผงวงจรรวมหรือ
IC : Integrated Circuit (IC ได้ถูกคิดค้นข้นมาในปีี
1958) ในการสร้างคอมพิวเตอร์ IC เป็นทรานซิสเตอร์หลาย
ๆ ตัวต่อกันเป็นวงจรอยู่บนแผ่นสารกึ่งตัวนำ (semi-conductor) เช่น แ่ผ่นซิลิกอน ซึ่งเป็นแผ่นบางขนาดเล็ก จึงนิยมเรียกว่าเวเฟอร์ (wafer)
การใช้ IC ในคอมพิวเตอร์นี้
ทำให้คอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีความสามารถในด้านการคำนวณสูงขึ้น
มีความเชื่อถือได้สูงขึ้น และมีขนาดเล็กลง
นอกจากนี้
ในยุคนี้หน่วยความจำก็เปลี่ยนมาใช้สารกึ่งตัวนำ และมีการสร้างระบบปฏิบัติการขึ้น
และมีการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ อาจกล่าวได้ว่า
การสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์เป็นจุดเด่นที่สำคัญที่สุดจุดหนึ่งของคอมพิวเตอร์ในยุคนี้
|
คอมพิวเตอร์ยุคที่
4
(ปี ค.ศ. 1972-1984)
IC ได้ถูกพัฒนาให้มีความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์สูงขึ้นเรื่อย
ๆ จากบรรจุทรานซิสเตอร์ไม่กี่ร้อยตัว เป็นหลายพันหลายหมื่นตัว ซึ่งเรียกว่า LSI
(Large Scale Integrated Circuit: ภายในมีทรานซิสเตอร์มี 1000
ตัว ต่อชิพหนึ่งตัว) และ VLSI (Large Scale Integrated
Circuit: ภายในมีทรานซิสเตอร์ม์ 100,000 ตัว
ต่อชิพหนึ่งตัว) เมื่อมีการใช้ LSI และ VLSI ในคอมพิวเตอร์ ทำให้คอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีขนาดเล็กมาก
หน่วยการทำงานของคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ได้แก่ หน่วยประมวลผล หน่วยความจำ
ส่วนควบคุมอินพุต/เอาท์พุต สามารถรวมอยู่บนแผ่นชิพเล็ก ๆ เพียงตัวเดียวได้
ในการพัฒนาซอฟต์แวร์ในยุคนี้ที่สำคัญได้แก่การพัฒนาภาษาโปรลอก
Prolog (Programming
inLogic)
ซึ่งเป็นภาษาที่เหมาะสำหรับเขียนโปรแกรมทางด้านปัญญาประดิษฐ์
และสำหรับภาษาอื่น ๆ ก็ได้มีการพัฒนาคอมไพเลอร์ (ตัวแปลภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาเครื่อง)
ให้ดียิ่งขึ้น
นอกจากนี้ได้มีการพัฒนาภาษา C และระบบปฏิบัติการ
UNIX โดยเค็น ทอมสัน (Ken Thompson) และเดนนิส
ริชชี (Dennis Ritchie) ในห้องปฏิบัติการ Bell ซึ่งถือว่าเป็นเหตุการณ์ที่สำคัญมาก พวกเขาได้ใช้ภาษา C ที่สร้างขึ้น สร้างระบบปฏิบัติการ UNIX สำหรับเครื่อง
DEC PDP-11 จากนั้น UNIX ก็เป็นที่แพร่หลายอย่างรวดเร็ว
เพราะถือเป็นปรากฏการณ์ใหม่ที่ผู้ใช้คอมพิวเตอร์เป็นอิสระ
จากการที่ต้องเรียนรู้ระบบฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์ทุกครั้งที่จะใช้คอมพิวเตอร์เครื่องใหม่
เมนเฟรมคอมพิวเตอร์และคอมพิวเตอร์สถานีงาน (workstation) ก็ได้รับการพัฒนาขึ้นในยุคนี้เช่นเดียวกัน
ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการมีระบบ time-sharing คือแบ่งปันเวลาในการใช้งานหน่วยประมวลผล
เนื่องจากเครื่องคอมพิวเตอร์เหล่านี้สามารถมีผู้ใช้หลาย ๆ คนใช้งานพร้อมกันได้
โดยเครื่องที่ผู้ใช้ใช้ในการป้อนข้อมูลและรับผลการประมวลผลเรียกว่าเครื่อง client
ผู้ใช้ส่งข้อมูลมาประมวลผลที่คอมพิวเตอร์หลักที่เป็นเมนเฟรมหรือ workstation
นี่เองเป็นที่มาของคำว่า workstation หรือสถานีงาน
คอมพิวเตอร์ยุคที่
5
- (ปี ค.ศ. 1984-1990)
การพัฒนาคอมพวิเตอร์ในยุคนี้เน้นในด้านการประมวลผลแบบขนาน
(parallel processing) โดยมองเห็นรูปแบบการที่มีตัวประมวลผลหลาย
ๆ ตัวช่วยกันประมวลผลพร้อมกันเพื่อเพิ่มความเร็ว
การพัฒนาด้านเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ทั้งเครือข่ายระยะไกล (WAN: Wide Area Network) และเครื่อข่ายระยะใกล้
(LAN: Local Area Network) เป็นไปอย่างรวดเร็ว
นอกจากนี้ได้มีเทคโนโลยี RISC (reduced instruction
set) เป็นสถาปัตยกรรมของไมโครโพรเซสเซอร์ที่ใช้คำสั่งสั้นและเป็นพื้นฐานกว่า
CISC (complex instruction set computing) โดยทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นด้วย
คอมพิวเตอร์ยุคที่
6
(ปี ค.ศ. 1990- ปัจจุบัน)
ที่ผ่านมาทั้ง
5
ยุค พัฒนาการของคอมพิวเตอร์จะเป็นไปในทางการปรับปรุงการผลิต และการ
เสริมสร้างความสามารถทางด้านการคำนวณของคอมพิวเตอร์เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นการจำกัด
ความสามารถทางด้านการป้อนข้อมูล ในปัจจุบัน
ความต้องการทางด้านการป้อนข้อมูลอย่างอิสระ โดยใช้เสียงและภาพ ซึ่งถือเป็นการป้อนข้อมูลโดยธรรมชาตินั้นสูงขึ้นเรื่อยๆ
ความต้องการคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ไม่เป็นเพียงแต่เครื่องคำนวณ จึงสูงขึ้นเรื่อย ๆ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้องการประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ในการแก้ปัญหาสังคม เศรษฐกิจ
อุตสาหกรรม เทคโนโลยี การติดต่อระหว่างประเทศและอื่น ๆ ในช่วงทศวรรษปี 1990
เช่น
1)
การพัฒนาด้านการผลิตของอุตสาหกรรม การตลาด
ธุรกิจ
2)
การพัฒนาทางด้านการติดต่อสื่อสารระหว่างประเทศ
3) การช่วยเหลือทางด้านการประหยัดพลังงาน
4)
การแก้ไขปัญหาของสังคม การศึกษา การแพทย์
ความสามารถที่คอมพิวเตอร์ยุคที่
6
ควรจะมี อาจแบ่งได้ดังนี้
1)
การพัฒนาปัญญาให้คอมพิวเตอร์
เพื่อที่จะสามารถนำไปใช้เป็นผู้ช่วยของมนุษย์ได้
สำหรับการพัฒนาด้านปัญญาของคอมพิวเตอร์หรือที่เรียกว่า AI (artificial
intelligence) อาจกล่าวได้ว่าเป็นการพัฒนาด้านการป้อนข้อมูลด้วยเสียงและภาพ
ความสามารถในการโต้ตอบด้วยภาษาพูด
ความสามารถในการเก็บข้อมูลในด้านความรู้และการนำความรู้ไปใช้
การค้นหาความรู้จากข้อมูลมหาศาสล และอื่น ๆ
2)
การลดความยากลำบากในการผลิตซอฟต์แวร์
เป็นการพัฒนาทางด้านการเขียนโปรแกรม พัฒนา ภาษาของโปรแกรมให้ง่ายขึ้น
วิธีการติดต่อกับผู้ใช้ และอื่น ๆ
3)
การพัฒนาทางด้านความสามารถ อาจแบ่งย่อย ๆ ได้เป็น
- การทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง เพื่อให้สามารถพกพาได้ และติดต่อกับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้ ทั้งโดยใช้สายและไม่ใช้สาย
- การพัฒนาด้านความเร็ว และด้านหน่วยความจำให้เหมาะสมกับงานใหม่ ๆ ที่ยากขึ้น ข้อมูลมากขึ้น
- การพัฒนาคอมพิวเตอร์ ให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับระบบอื่น ๆ ได้
- การพัฒนาทางด้านความปลอดภัยของข้อมูลและความเชื่อถือได้
- การทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง เพื่อให้สามารถพกพาได้ และติดต่อกับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้ ทั้งโดยใช้สายและไม่ใช้สาย
- การพัฒนาด้านความเร็ว และด้านหน่วยความจำให้เหมาะสมกับงานใหม่ ๆ ที่ยากขึ้น ข้อมูลมากขึ้น
- การพัฒนาคอมพิวเตอร์ ให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับระบบอื่น ๆ ได้
- การพัฒนาทางด้านความปลอดภัยของข้อมูลและความเชื่อถือได้
จะเห็นได้ว่าการพัฒนาคอมพิวเตอร์ในโครงการคอมพิวเตอร์ยุคที่
6
จะไม่เน้นทางด้านการคำนวณมากนัก
แต่จะเน้นหนักไปที่การจัดการกับข้อมูลที่มนุษย์เข้าใจได้โดยตรงมากกว่า