Fundamental of Computer (1)

Article ที่เคยเขียนลงใน M-Blog เอามา Brush Up รวบรวมไว้ในที่เดียวกัน

1. พื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์มาจากลูกคิดได้อย่างไร ?

คำว่า Computer มาจากภาษาลาติน แปลความหมายตามตัวอักษรหมายถึง เครื่องคำนวณ คอมพิวเตอร์ที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้ เป็นวิวัฒนาการของเครื่องนับและเครื่องคำนวณในยุคเก่าโดยเครื่องมือชิ้นแรก ๆ ที่มนุษย์ใช้ในการคำนวณ ก็คือ ลูกคิด (ABACUS) ซึ่งเป็นพัฒนาการความรู้ของชาวจีน ชาวโรมัน ชาวอาหรับ และชาวบาบิโลเนีย ได้ประดิษฐ์ขึ้นมาใช้จนกระทั่งถึงปัจจุบัน

ลูกคิด (ABACUS) มีหลักการทำงานที่สำคัญซึ่งต่อมาได้เป็นพื้นฐานของการพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคปัจจุบัน คือ ลูกคิดที่ทำด้วยไม้เจาะรูกลม จัดวางอยู่บนรางไม้ 2 แถว แถวบนมี 2 ลูก และแถวล่างมี 5 ลูก แท้ที่จริง คือ ตัวแปร (Variable) ที่เก็บค่าตัวเลขไว้ในตัวมัน

ลูกคิดแถวที่ 1 แทนค่าตัวเลขหลักหน่วย (กรณีที่ไม่ได้คำนวณค่าทศนิยม)

ลูกคิดแถวที่ 2 แทนค่าตัวเลขหลักสิบ, แถวที่ 3 แทนค่าตัวเลขหลักร้อย, หลักพัน, หลักหมื่น, แสน, ล้าน ... ไปเรื่อย ๆ

นอกจากนั้น ลูกคิด ยังมีขั้นตอนหรือกระบวนการ (Process) ทำงานที่แน่นอน เมื่อทำการคำนวณค่าตัวเลข โดยบวก, ลบ, คูณ, หาร ตามกระบวนการของการดีดลูกคิด ไม่ว่าจะดีดกี่ครั้ง ก็จะได้คำตอบที่ถูกต้องตัวเดียวกันเสมอ ซึ่งต่อมาหลักการนี้ได้พัฒนาเป็นเรื่องของการเขียนโปรแกรม (Program)

 

2. พัฒนาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคแรก

B.C. 3000      เริ่มการนับ และการขีดเขียนบนผนังถ้ำ
B.C. 2000      ชาวจีนประดิษฐ์ ลูกคิด (Abacus)
ค.ศ. 1617      จอห์น เนเปียร์ (John Napier) คิดอุปกรณ์ที่ใช้ช่วยการคูณ หาร หรือถอดกรณฑ์ ให้ง่ายขึ้น ชื่อว่า Nepier's bones
ค.ศ. 1630      วิลเลี่ยม ออตเทรต (William Augrred) คิดสไลด์รูล (Slide Rule) ซึ่งต่อมาเป็นพื้นฐานของคอมพิวเตอร์แบบอนาลอก
ค.ศ. 1642      เบลส์ ปาสคาล (Blaise Pascal) คิดเครื่องบวกเลขสร้างจากฟันเฟือง 8 ตัวเป็น รากฐานของการพัฒนาเครื่องคำนวณ
ค.ศ. 1671      กอทฟริต ฟอร ลิปนิซ (Gottfried Von Leibnitz) คิดครื่อง Leibnitz Calculating Machine เป็นเครื่องกลไกที่ใช้คูณหารได้
ค.ศ. 1745      โจเซฟ แมรี่ แจคคาร์ด (Joseph Marie Jacquard) คิดเครื่องทอผ้า โดยใช้คำสั่งจากบัตรเจาะรู ซึ่งถือเป็นเครื่องที่ใช้โปรแกรมเครื่องแรก
ค.ศ.1822       ชาร์ล แบบเบจ (Charles Babbage) คิดเครื่องหาผลต่าง (Difference Engine) เพื่อใช้คำนวณและพิมพ์ค่าทางตรีโกณมิติ

3. เหตุใด ชาร์ล แบบเบจ (Charles Babbage) จึงได้รับการยกย่องให้เป็น “บิดาแห่งคอมพิวเตอร์”

เมื่อ ค.ศ. 1830 (ตรงกับ พ.ศ.2373) ชาร์ล แบบเบจ (Charles Babbage) คิดเครื่องยนต์เชิงวิเคราะห์ (Analytical Engine) โดยแบ่งการทำงานของเครื่องออกเป็น 3 ส่วน คือ ส่วนเก็บข้อมูล, ส่วนควบคุม และส่วนคำนวณ มีข้อมูลในบัตรเจาะสามารถคำนวณโดยอัตโนมัติและเก็บผลลัพธ์ในหน่วยความจำก่อนที่จะพิมพ์ออกทางกระดาษ

เครื่องยนต์เชิงวิเคราะห์แบบแบบเบจ (Babbage's Analytical Engine) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ซึ่งสามารถประมวลผลได้อย่างอัตโนมัติ ได้สร้างขึ้นเป็นครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์-คณิตศาสตร์ที่สนใจในงานของแบบเบจ เมื่อ พ.ศ. 2487 ซึ่งนับเป็นเวลาถึง 114 ปี นับจากที่ ชาลส์ แบบเบจ ได้ออกแบบเอาไว้

จุดเด่นที่สำคัญของเครื่องยนต์เชิงวิเคราะห์ คือ ส่วนควบคุม ซึ่งแบบเบจได้นำวิธีการควบคุมเครื่องทอผ้าของโจเซฟ มารี แจ็คการ์ด (Joseph Marie Jacquard) ชาวฝรั่งเศส ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นใน พ.ศ. 2347 มาดัดแปลงใช้กับเครื่องยนต์เชิงวิเคราะห์ของเขา โดยทำเป็นเครื่องกลไกสองชุด แต่ละชุดมีบัตรเจาะรูจำนวนมากเรียงกันเป็นวงรอบกลไกชุดหนึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับการคำนวณ กลไกอีกชุดหนึ่งใช้ทำ หน้าที่ย้ายจำนวนเลขเข้าและออกจากส่วนเก็บจำนวนเลข

การคำนวณตัวเลขของเครื่องนี้ แบบเบจคาดว่าจะใช้เวลาดังนี้

• การบวกลบตัวเลขใช้เวลา 1 วินาที
• การคูณ (เลขฐานสิบ 50 หลัก คูณด้วยเลขฐานสิบ 50 หลัก) ใช้เวลา 1 นาที
• การหาร (เลขฐานสิบ 100 หลัก หารด้วยเลขฐานสิบ 50 หลัก) ใช้เวลา 1 นาที

สำหรับการคูณและหารนี้ ถ้าใช้จำนวนเลขที่มีหลักน้อยลงก็ จะใช้เวลาน้อยลงด้วย

หลักการทำงานของเครื่องยนต์เชิงวิเคราะห์แบบแบบเบจ (Babbage's Analytical Engine) ได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้เป็นรากฐานสำคัญของเครื่องคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ ชาร์ล แบบเบจ (Charles Babbage) จึงได้รับการยกย่องให้เป็น บิดาแห่งคอมพิวเตอร์

[เอ้]

ดีจังเลย ได้ความรู้เพิ่มขึ่น

[มีดา]

ดีจัง ได้ความรู้ใหม่

[ฟุ้ย]

ได้รู้จักบิดาแห่งคอมพิวเตอร์