วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ มีดีกว่าที่คุณคิด

คอมพิวเตอร์ เป็นเครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เสมือนสมองกล ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่าง ๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อนโดยวิธีทางคณิตศาสตร์ (พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พุทธศักราช 2525

คอมพิวเตอร์ในยุคเริ่มแรก จะเป็นลักษณะเครื่องจักรกลหรือสิ่งประดิษฐ์ขึ้นเพื่อช่วยในการคำนวณ โดยที่ยังไม่มีการนำวงจรอิเล็กทรอนิกส์เข้ามาใช้ประโยชน์ร่วมด้วย เมื่อ 5,000 ปีที่ผ่านมามนุษย์ได้พยายามคิดค้นเครื่องมือที่ใช้ทำงาน และผ่อนแรง ตลอดจนให้ความสะดวกแก่ตนเองและผู้อื่่น เช่น ในการนับจำนวนเลข มนุษยในสมัยโบราณรูจัก ใช้นิ้วมือ ในการนับ และใช้วิธีตา่ง ๆ เช่น ใช้รอยขีด ก้อนหิน หรือแท่งไม้ เพื่อนับจำนวนสมาชิกในครอบครัวหรือนับจำนวนสัตว์ที่ล่ามาได้

ต่อมาประมาณ 2,600 ปีก่อนคริสตกาล ชาวจีนได้ประดิษฐ์เครื่องมือเพื่อใช้ในการ คำนวณขึ้นมาชนิดหนึ่ง เรียกว่า ลูกคิด ซึ่งถือได้ว่า เป็นอุปกรณ์ใช้ช่วยการคำนวณที่เก่าแก่ที่สุดในโลกและคงยังใช้งานมาจนถึงปัจจุบัน

 

ลูกคิด ซึ่งถือว่าเป็นต้นกำเนิดของเครื่องมือคำนวณ

 

พ.ศ. 2158 John Napier นักคณิตศาสตร์ชาวสก็อตแลนด์ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์เพื่อช่วยการคำนวณขึ้นมา เรียกว่า Napier's Bones เป็นอุปกรณ์ที่ลักษณะคล้ายกับตารางสูตรคูณ เครื่องมือชนิดนี้ช่วยให้สามารถทำการคูณและหารได้ง่ายเหมือนกับทำการบวก หรือลบโดยตรง

 

Napier's Bones

 

พ.ศ. 2185 นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Blaise Pascal ซึ่งในขณะนั้นมีอายุเพียง 19 ปี ได้ออกแบบ เครื่องมือในการคำนวณโดย ใช้หลักการหมุนของฟันเฟืองหนึ่งอันถูกหมุนครบ 1 รอบ ฟันเฟืองอีกอันหนึ่งซึ่งอยู่ ทางด้านซ้ายจะถูกหมุนไปด้วยในเศษ 1 ส่วน 10 รอบ เครื่องมือของปาสคาลนี้ถูกเผยแพร่ออกสู่สาธารณะชน เมื่อ พ.ศ. 2188 แต่ไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควรเนื่องจากราคาแพง และเมื่อใช้งานจริงจะเกิดเหตุการณ์ที่ฟันเฟืองติดขัดบ่อยๆ ทำให้ผลลัพธ์ที่ได้ไม่ค่อยถูกต้องตรงความเป็นจริง

 

เครื่องมือในการคำนวณของ Pascal

 

พ.ศ. 2216 นักปราชญ์ชาวเยอรมันชื่อGottfriend von Leibnitz ได้ปรับปรุงเครื่องคำนวณของ ปาสคาลให้สามารถหารคูณและหารได้โดยตรง โดยที่การคูณใช้หลักการบวกกันหลายๆ ครั้ง และการหารก็คือการลบกันหลายๆ ครั้ง แต่เครื่องมือของ Leibnitz ยังคงอาศัยการหมุนวงล้อ ของเครื่องเองอัตโนมัติ นับว่า เป็นเครื่องมือที่ช่วยให้การคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ดูยุ่งยากกลับเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้น

 

เครื่องมือคำนวณของ Leibnitz

 

พ.ศ. 2344 นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Joseph Marie Jacquard ได้พยายามพัฒนาเครื่องทอผ้าโดยใช้ บัตรเจาะรูในการบันทึกคำสั่ง ควบคุมเครื่องทอผ้าให้ทำตามแบบที่กำหนดไว้ และแบบดังกล่าวสามารถนำมา สร้างซ้ำๆ ได้อีกหลายครั้ง ความพยายามของ Jacquard สำเร็จลงใน พ.ศ. 2348 เครื่องทอผ้านี้ถือว่าเป็น เครื่องทำงานตามโปรแกรมคำสั่งเป็นเครื่องแรก

 

เครื่องทอผ้าใช้บัตรเจาะรู

 

พ.ศ. 2373 Chales Babbage ถือกำเนิดที่ประเทศอังกฤษ เมื่อ พ.ศ. 2334 จบการศึกษาทางด้านคณิตศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ และได้รับตำแหน่ง Lucasian Professor ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ Isaac Newton เคยได้รับมาก่อน ในขณะที่กำลังศึกษาอยู่นั้น Babbage ได้สร้างเครื่อง หาผลต่าง (Difference Engine) ซึ่งเป็นเครื่องที่ใช้คำนวณ และพิมพ์ตารางทางคณิตศาสตร์อย่างอัตโนมัติ จนกระทั่งปี พ.ศ. 2373 เขาได้รับความช่วยเหลือจากรัฐบาลอังกฤษเพื่อสร้างเครื่อง Difference Engine ขึ้นมาจริงๆ แต่ในขณะที่ Babbage ทำการสร้างเครื่อง Difference Engine อยู่นั้น ได้พัฒนาความคิดไปถึง เครื่องมือในการคำนวณที่มีความสามารถสูงกว่านี้ ซึ่งก็คือเครื่องที่เรียกว่าเครื่องวิเคราะห์ (Analytical Engine) และได้ยกเลิกโครงการสร้างเครื่อง Difference Engine ลงแล้วเริ่มต้นงานใหม่ คือ งานสร้างเครื่องวิเคราะห์ ในความคิดของเขา โดยที่เครื่องดังกล่าวประกอบไปด้วยชิ้นส่วนที่สำคัญ 4 ส่วน คือ

1.ส่วนเก็บข้อมูล เป็นส่วนที่ใช้ในการเก็บข้อมูลนำเข้าและผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณ

2.ส่วนประมวลผล เป็นส่วนที่ใช้ในการประมวลผลทางคณิตศาสตร์

3.ส่วนควบคุม เป็นส่วนที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่างส่วนเก็บข้อมูล และส่วนประมวลผล

4.ส่วนรับข้อมูลเข้าและแสดงผลลัพธ์ เป็นส่วนที่ใช้รับทราบข้อมูลจากภายนอกเครื่องเข้าสู่ส่วนเก็บ และแสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณให้ผู้ใช้ได้รับทราบ

 

เครื่อง Alaytical Engine

 

เป็นที่น่าสังเกตว่าส่วนประกอบต่างๆของเครื่อง Alaytical Engineมีลักษณะใกล้เคียงกับส่วนประกอบ ของระบบคอมพิวเตอร์ ในปัจจุบัน แต่น่าเสียดายที่เครื่อง Alalytical Engine ของ Babbage นั้นไม่สามารถสร้างให้สำเร็จขึ้นมาได้ เนื่องจากเทคโนโลยีสมัยนั้นไม่สามารถสร้างส่วนประกอบต่างๆ ดังกล่าว

อีกประการหนึ่งก็คือ สมัยนั้นไม่มีความจำเป็น ต้องใช้เครื่องที่มีความสามารถสูงขนาดนั้น ดังนั้นรัฐบาล อังกฤษจึงหยุดให้ความสนับสนุนโครงการของ Babbage ในปีพ.ศ. 2385 ทำให้ไม่มีทุนที่จะทำการวิจัยต่อไป สืบเนื่องจากมาจากแนวความคิดของ Analytical Engine เช่นนี้จึงทำให้ Charles Babbage ได้รับการยกย่อง ให้เป็นบิดาของเครื่องคอมพิวเตอร์

 

Charles Babbageบิดาแห่งเครื่องคอมพิวเตอร์

 

พ.ศ. 2397 นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ George Boole ได้ใช้หลักพีชคณิตเผยแพร่กฎของ Boolean Algebra ซึ่งเป็นคณิตศาสตร์ที่ใช้อธิบายเหตุผลของตรรกวิทยาที่ตัวแปรมีค่าได้เพียง "จริง" หรือ "เท็จ" เท่านั้น (ใช้สภาวะเพียงสองอย่างคือ 0 กับ 1 ร่วมกับเครื่องหมายในเชิงตรรกพื้นฐาน คือ AND,ORและNOT)

สิ่งที่ George Boole คิดค้นขึ้น นับว่ามีประโยชน์ต่อระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็น การยากที่จะใช้กระแสไฟฟ้า ซึ่งมีเพียง 2 สภาวะ คือ เปิด กับ ปิด ในการแทน เลขฐานสิบซึ่งมีอยู่ถึง 10 ตัว คือ 0 ถึง 9 แต่เป็นการง่ายกว่าเราแทนด้วยเลขฐานสอง คือ 0 กับ 1 จึงถือว่าสิ่งนี้เป็นรากฐานที่สำคัญของการออกแบบวงจรระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน

 

George Boole

 

การพัฒนาคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันมีการแบ่งออกเป็นยุคต่าง ๆ เป็น 5 ยุค ดังนี้

คอมพิวเตอร์ยุคแรก : หลอดสูญญากาศ (ค.ศ. 1945-1958)

อยู่ระหว่างปี พ.ศ.. 2488 ถึง พ.ศ. 2501 เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้หลอดสุญญากาศซึ่งใช้กำลังไฟฟ้าสูง จึงมีปัญหาเรื่องความร้อนและไส้หลอดขาดบ่อย ถึงแม้จะมีระบบระบายความร้อนที่ดีมาก การสั่งงานใช้ภาษาเครื่องซึ่งเป็นรหัสตัวเลขที่ยุ่งยากซับซ้อน เครื่องคอมพิวเตอร์ของยุคนี้ขนาดใหญ่โต เช่น

1.มาร์ค-วัน (Mark I) ในปี ค.ศ. 1941 ซึ่งใช้กลุ่มของรีเลย์เครื่องกลไฟฟ้า ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์เปิดและปิด เครื่องมาร์ค-วัน มีขนาดกว้าง 2.4 เมตร ยาว 15.2 เมตร สามารถบวกและลบ 3 ครั้งหรือคูณ 1 ครั้ง เสร็จใน 1 วินาที และใช้เวลาเพียง 1 วันสำหรับแก้ปัญหาคณิตศาสตร์ที่คนหนึ่งคนสามารถทำได้ด้วยเครื่องบวกเลขในเวลาถึง 6 เดือน

 

มาร์ค-วัน I

 

1.2อีนิแอค (ENIAC) ในเวลาไม่นานมาร์ค-วัน ก็ถูกแซงขึ้นหน้าโดยเครื่องเอ็นนีแอค (ENIAC) ซึ่งใช้หลอดสูญญากาศแทนสวิตซ์ เจ.พี.เอ็คเคริด และจอนห์น มอชลี แห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนียได้เปิดเผยโฉมหน้าของอิเล็กทรอนิกส์คอมพิวเตอร์เมื่อวันที่ 14 ก.พ. ค.ศ. 1946 เครื่งนี้สามารถคำนวณได้เร็วกว่าเครื่องจักรทุกรุ่นที่สร้างขึ้นก่อนหน้านั้นถึง 1,000 เท่า โดยการบวกและลบ 5,000 ครั้ง คูณ 350 ครั้ง หรือหาร 50 ครั้งต่อหนึ่งวินาที แต่ขนาดของเครื่องก็ใหญ่ประมาณสองเท่าของเครื่องมาร์ค-วัน ปรรจุเต็มตู้ 40 ตู้ ด้วยชิ้นส่วนถึง 100,000 ชิ้น ซึ่งรวมถึงหลอดสูญญากาศประมาณ 17,000 หลอด มีน้ำหนัก 27 ตัน ขนาดกว่าง 5.5 เมตร ยาว 24.4 เมตร

 

อีนิแอค

 

1.3 ยูนิแวค (UNIVAC) คือ เครื่องคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์ที่ใช้ในเชิงธุรกิจ เป็นเครื่องหมายของการเริ่มต้นยุคที่ 1 เครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีขนาดใหญ่ ใช้หลอดสุญญากาศ (Vacuum tubes) ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนสูงมาก จึงต้องใช้เครื่องปรับอากาศ การบำรุงรักษา และพื้นที่กว้างมาก สื่อบันทึกข้อมูลได้แก่ เทปแม่เหล็ก IBM 650 เป็นเครื่องที่สามารถทำงานได้ทั้งด้านธุรกิจและวิทยาศาสตร์ หน่วยความจำเป็น ดรัมแม่เหล็ก (magnetic drum) และใช้บัตรเจาะรู การสั่งงานใช้ภาษาเครื่อง (machine language) ซึ่งเป็นภาษาตัวเลข ในระบบตัวเลขฐานสอง (binary digit)

 

ยูนิแวค

คอมพิวเตอร์ยุคที่สอง : ทรานซิสเตอร์(ค.ศ. 1959 - 1964)

เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ โดยมีแกนเฟอร์ไรท์เป็นหน่วยความจำ มีอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองในรูปของสื่อบันทึกแม่เหล็ก เช่น จานแม่เหล็ก ส่วนทางด้านซอฟต์แวร์ก็มีการพัฒนาดีขึ้น โดยสามารถเขียนโปรแกรมด้วยภาษาระดับสูงซึ่งเป็นภาษาที่เขียนเป็นประโยคที่คนสามารถเข้าใจได้ เช่น ภาษาฟอร์แทน ภาษาโคบอล เป็นต้น ภาษาระดับสูงนี้ได้มีการพัฒนาและใช้งานมาจนถึงปัจจุบัน

 

ทรานซิสเตอร์

รายละเอียดเพิ่มเติม

ใช้อุปกรณ์ ทรานซิสเตอร์ (Transistor) ซึ่งสร้างจากสารกึ่งตัวนำ (Semi-Conductor) เป็นอุปกรณ์หลัก แทนหลอดสุญญากาศ เนื่องจากทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียว มีประสิทธิภาพในการทำงานเทียบเท่าหลอดสุญญากาศได้นับร้อยหลอด ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีขนาดเล็ก ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อย ความร้อนต่ำ ทำงานเร็ว และได้รับความน่าเชื่อถือมากยิ่งขึ้น

เก็บข้อมูลได้ โดยใช้ส่วนความจำวงแหวนแม่เหล็ก (Magnetic Core)

มีความเร็วในการประมวลผลในหนึ่งคำสั่ง ประมาณหนึ่งในพันของวินาที (Millisecond : mS)

สั่งงานได้สะดวกมากขึ้น เนื่องจากทำงานด้วยภาษาสัญลักษณ์ (Assembly Language)

    เริ่มพัฒนาภาษาระดับสูง (High Level Language) ขึ้นใช้งานในยุคนี้

 

คอมพิวเตอร์ยุคที่ 3 : Integrated Circuit(ค.ศ. 1965 – 1970)

การปฏิบัติอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับคอมพิวเตอร์ครั้งแรกและครั้งสำคัญ ซึ่งนำไปสู่คอมพิวเตอร์ยุคที่สาม ได้แก่ การคิดค้น “วงจรเบ็ดเสร็จ” (Integrated Circuit) หรือ IC ซึ่งได้แก่ สารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) ชิ้นเล็กๆ ที่สามารถบรรจุวงจรทางตรรกะ (Losic circuit) ไว้ได้หลายวงจร วงจรเหล่านี้จะถูกพิมพ์ลงบนซิลิกอน (Silicon) และเราเรียกมันว่า “ชิป” (Chip)

 

ชิป

 

ค.ศ. 1964 IBM system/360 คือจุดเริ่มต้นของยุคที่ 3 วงจรไอซี (IC: integrated circuits) เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่นำมาใช้แทนวงจรทรานซิสเตอร์ ลักษณะของ IC เป็นแผ่นซิลิกอนขนาดเล็กหรือเรียกว่า ชิป (chip) เป็นวงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์ มีขนาดเล็กกว่า น่าเชื่อถือมากกว่า ความเร็วสูงขึ้น และ ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง

เริ่มใช้วิธีการแบบ Time-sharing และการสื่อสารข้อมูล ความสามารถในการประมวลผลหลาย ๆ โปรแกรมพร้อม ๆ กันเรียกว่า multi-programming ระบบปฏิบัติการ (Operating system) ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อควบคุมการประมวลผลคอมพิวเตอร์ ภาษาระดับสูงสำหรับเขียนโปรแกรม เช่น FORTRAN, COBOL เป็นต้น โปรแกรมสำเร็จรูปแพร่หลายมากขึ้น เครื่องขนาด มินิคอมพิวเตอร์เครื่องแรก คือ PDP-8 ของ the Digital Equipment Corporation ในปี ค.ศ. 1969

 

เครื่องอ่านเทปแม่เหล็ก

 

ในปี ค.ศ. 1965 บริษัท Digital Equipment Corporation (DIC) ได้เปิดตัวมินิคอมพิวเตอร์เครื่องแรกออกมาด้วยขนาดและราคาที่ย่อมเยากว่าเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องใหญ่ เพื่อมุ่งหวังจะให้เป็นรุ่นที่ใช้ในธุรกิจขนาดเล็ก อย่างไรก็ดีแนวการออกแบบมินิคอมพิวเตอร์ ได้แก่ การที่ผู้ใช้สามารถทำงานโต้ตอบกับระบบได้หลายๆ คนพร้อมๆ กัน อีกทั้งยังสามารถทำการเชื่อมต่อระหว่างระบบได้อีกด้วย

คอมพิวเตอร์ยุคที่ 4 : VLSI (พ.ศ. 2513 จนถึงปัจจุบัน )

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2513 จนถึงปัจจุบัน เป็นยุคของคอมพิวเตอร์ที่ใช้ วงจรรวมความจุสูงมาก (Very Large Scale Integration : VLSI) เช่น ไมโครโพรเซสเซอร์ที่บรรจุทรานซิสเตอร์นับหมื่นนัแสนตัว ทำให้ขนาดเครื่องคอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงสามารถตั้งบนโต๊ะในสำนักงานหรือพกพาเหมือนกระเป๋าหิ้วไปในที่ต่าง ๆ ได้ ขณะเดียวกันระบบซอฟต์แวร์ก็ได้พัฒนาขีดความสามารถสูงขึ้นมาก มีโปรแกรมสำเร็จให้เลือกใช้กันมากทำให้เกิดความสะดวกในการใช้งานอย่างกว้างขวาง

 

ไมโครคอมพิวเตอร์

 

เครื่องไมโครคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลกได้แก่ Altair 8800 ซึ่งจำหน่ายออกมาในรูปแบบของชุดเครื่องที่ผู้ใช้จะต้องนำมาประกอบและโปรแกรมให้ทำงานเอง ต่อมาในปี ค.ศ. 1977 Stephen wozniak และ Steven Jobs ได้เปิดตัวเครื่อง Apple ในขณะเดียวกันกับที่บริษัท Radio shack ได้แนะนำเครื่อง TRS-80 ออกสู่ท้องตลาด เครื่องไมโครคอมพิวเตอร์เหล่านี้ประกอบด้วยหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) จอภาพและภาษาโปรแกรมต่างๆ ในช่วงเวลานั้นถือว่าเ

[ครูจ่อยเซไล]

อืม..พยายามหน่อยนะ..

[PoOmDeE]

• สวัสดีคะ เข้ามาแวะทักทาย
• ร่วมเป็นส่วนหนึ่งในการแลกเปลี่ยนเรียนรู้
• แล้วจะกลับมาติดตามผลงานอีกนะคะ
• ^_^
• 
• ติดตามผลงาน "ครูมัธยมจังหวัดเลย" ได้ที่ลิงค์คะ

[พลพรรครักเลย]

ฝีมือเยี่ยมมาก แวะมาทักทาย ขอให้มีความสุขกับการเขียนบล๊อกน่ะครับ

[บรรจง ผอ.ไอซีที]

ยินดี ชื่นชม

ขอต้อนรับบล็อกเกอร์หนาใหม่

เขียนต่อไปเพื่อการแลกเปลี่ยนเรียนรู้อย่าได้หยุดยั้ง

ปรับใช้เพื่อคุณภาพการเรียนการสอนเพื่อลูกหลานเรา

ฝากติดตามอ่านสาระเทคนิคดี ๆ ที่ รวมพล "คนเขียนบล็อค" ครูสามัญจังหวัดเลย : พลพรรครักเลย

[ออมสิน]

ทันสมัยมากสูต่อไปนะช่วยกันคิดค้นให้ได้ใหม่ๆนะ

[ครูหน่อง]

สุดยอดคร้บขอคำชีแนะหน่อยนะครับ

[OLEE]

เป็นข้อมมูลที่มีประโยชน์มากครับ ขอบคุณครับ

[อริยะ ทัศนา]

ยอดเยี่ยมครับ…เป็นงานค้นคว้า เรียบเรียงดีจัง ขออนุญาตอ้างอิงบางส่วนสำหรับการเขียนเรื่อง AI - ไม่น่าจะเรียก ปัญญาประดิษฐ์ ควรเรียกมันว่า Automatic Information machine