วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์

มนุษย์พยายามสร้างเครื่องมือเพื่อช่วยการคำนวณมาตั้งแต่สมัยโบราณแล้ว จึงได้พยายามพัฒนาเครื่องมือต่าง ๆ ให้สามารถใช้งานได้ง่ายเพิ่มขึ้นตามลำดับ ในระยะ 5,000 ปี ที่ผ่านมา มนุษย์เริ่มรู้จักการใช้นิ้วมือและนิ้วเท้าของตน เพื่อช่วยในการคำนวณ และพัฒนาเป็นอุปกรณ์อื่น ๆ

วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ เริ่มต้นจากวิวัฒนาการของการคำนวณ อุปกรณ์ที่ใช้ในการคำนวณ หรือเครื่องคำนวณต่างๆ เนื่องจากถือได้ว่า "คอมพิวเตอร์" เป็นเครื่องคำนวณรูปแบบหนึ่งนั่นเอง โดยอาจจะเริ่มได้จากการนับจำนวนด้วยก้อนหิน, เศษไม้, กิ่งไม้, การใช้ถ่านขีดเป็นสัญลักษณ์ตามฝาผนัง ทั้งนี้เครื่องคำนวณที่นับเป็นต้นแบบของคอมพิวเตอร์ที่งานในปัจจุบันได้แก่ ลูกคิด (Abacus) นั่นเอง

 ชารลส์ แบบเบจ (Charles Babbage: 1792 - 1871) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ประดิษฐ์เครื่องผลต่าง (Difference Engine) ขึ้นมาในปี 1832 เป็นเครื่องคำนวณที่ประกอบด้วยฟันเฟืองจำนวนมาก สามารถคำนวณค่าของตารางได้โดยอัตโนมัติ แล้วส่งผลลัพธ์ไปตอกลงบนแผ่นพิมพ์สำหรับนำไปพิมพ์ได้ทัน แบบเบจได้พัฒนาเครื่องผลต่างอีกครั้งในปี 1852 โดยได้รับเงินอุดหนุนจากรัฐสภาอังกฤษ แต่ก็ต้องยุติลงเมื่อผลการดำเนินการไม่ได้ดังที่หวังไว้

หลังจากนั้นแบบเบจก็หันมาออกแบบเครื่องวิเคราะห์ (Babbage's Analytical Engine) โดยเครื่องนี้ประกอบด้วย "หน่วยความจำ" ซึ่งก็คือ ฟันเฟืองสำหรับนับ "หน่วยคำนวณ" ที่สามารถบวกลบคูณหารได้ "บัตรปฏิบัติ" คล้ายๆ บัตรเจาะรูใช้เป็นตัวเลือกว่าจะคำนวณอะไร "บัตรตัวแปร" ใช้เลือกว่าจะใช้ข้อมูลจากหน่วยความจำใด และ "ส่วนแสดงผล" ซึ่งก็คือ "เครื่องพิมพ์ หรือเครื่องเจาะบัตร" แต่บุคคลที่นำแนวคิดของแบบเบจมาสร้างเครื่องวิเคราะห์ (Analytical Engine) ก็คือ ลูกชายของแบบเบจชื่อ เฮนรี่ (Henry) ในปี 1910

ความคิดของแบบเบจ เกี่ยวกับเครื่องผลต่าง และเครื่องวิเคราะห์ เป็นประโยชน์ต่อวงการคอมพิวเตอร์ในยุคต่อมามาก จึงได้รับสมญาว่า "บิดาแห่งคอมพิวเตอร์" เนื่องจากประกอบด้วยส่วนสำคัญ 4 ส่วน คือ
1. ส่วนเก็บข้อมูล เป็นส่วนที่ใช้ในการเก็บข้อมูลนำเข้าและผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณ
2. ส่วนประมวลผล เป็นส่วนที่ใช้ในการประมวลผลทางคณิตศาสตร์
3. ส่วนควบคุม เป็นส่วนที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่างส่วนเก็บข้อมูลและส่วนประมวลผล
4. ส่วนรับข้อมูลเข้าและแสดงผลลัพธ์ เป็นส่วนที่ใช้รับข้อมูลจากภายนอกเครื่องเข้าสู่ส่วนเก็บข้อมูล และแสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณทำให้เครื่องวิเคราะห์นี้ มีลักษณะใกล้เคียงกับส่วนประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน

คอมพิวเตอร์มีทั้งหมด 4 ยุค

คอมพิวเตอร์ยุคที่หนึ่ง

เริ่มจากปี ค.ศ. 1951 - 1958 ใช้หลอดสูญญากาศ (Vacuum Tube) เป็นวงจรสำคัญในการทำงาน นับเป็นยุคเริ่มต้นที่ความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์พึ่งก่อเกิด คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ได้แก่UNIVAC, ENIAC

UNIVAC เครื่องคอมพิวเตอร์สำหรับใช้ในงานธุรกิจเครื่องแรกของโลก

มอชลีย์ และเอคเกิรต ในนามบริษัทเรมิงตัน แรนด์ (Remington Rand) ได้สร้างเครื่องคอมพิวเตอร์อีกเครื่องหนึ่งในเวลาต่อมา คือ UNIVAC (Universal Automatic Computer) เพื่อใช้งานสำมะโนประชากรของสหรัฐอเมริกา เป็นเครื่องที่ทำงานในระบบเลขฐานสิบเหมือนเดิม อย่างไรก็ตาม UNIVAC ก็ยังมีขนาดใหญ่มาก ยาว 14 ฟุต กว้าง 7 ฟุตครึ่ง สูง 9 ฟุต มีหลอดสุญญากาศ 5,000 หลอด แต่มีความเร็วในการทำงานสูง สามารถเก็บตัวเลข หรือตัวอักษรไว้ในหน่วยความจำได้ถึง 12,000 ตัว

ENIAC เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลก

จอห์น ดับลิว มอชลีย์ (John W. Mauchly) และ เจ เพรสเพอร์ เอคเกิรต (J. Prespern Eckert) ได้รับทุนอุดหนุนจากกองทัพสหรัฐอเมริกา ในการสร้างเครื่องคำนวณ ENIAC เมื่อปี 1946 นับว่าเป็น "เครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกของโลก หรือคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลก" ENIAC เป็นคำย่อของ Electronics Numerical Integrator and Computer เป็นเครื่องคำนวณที่มีจุดประสงค์เพื่อใช้งานในกองทัพ โดยใช้คำนวณตารางการยิงปืนใหญ่ วิถีกระสุนปืนใหญ่ อาศัยหลอดสุญญากาศจำนวน 18,000 หลอด มีน้ำหนัก 30 ตัน ใช้เนื้อที่ห้อง 15,000 ตารางฟุต เวลาทำงานต้องใช้เวลาถึง 140 กิโลวัตต์ คำนวณในระบบเลขฐานสิบ เครื่อง ENIAC นี้มอชลีย์ ได้แนวคิดมาจากเครื่อง ABC ของอาตานาซอฟ

ลักษณะเฉพาะของคอมพิวเตอร์ยุคที่ 1

  • ใช้หลอดสูญญากาศ เป็นส่วนประกอบหลัก
  • ตัวเครื่องมีขนาดใหญ่ ใช้กำลังไฟฟ้าสูง เกิดความร้อนสูง
  • ทำงานด้วยภาษาเครื่อง (Machine Language)
  • มีการพัฒนาภาษาสัญลักษณ์ เช่น Symbolic Language และ Assembly

คอมพิวเตอร์ยุคที่สอง

ปี ค.ศ. 1959 - 1964 ใช้ทรานซิสเตอร์ (Transistor) เป็นวงจรสำคัญ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำสามคนจากห้องปฏิบัติการเบลล์ (Bell Lab.) ได้แก่ วิลเลียม ชอคลีย์ (W. Shock), จอห์น บาร์ดีน (J. Bardeen), วอลเตอร์ แบรทเตน (H. W. Brattain) โดยทรานซิสเตอร์เป็นแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กกว่าหลอดสูญญากาศมาก แต่มีความจำที่สูงกว่า ไม่ต้องเวลาในการวอร์มอัพ ใช้พลังงานต่ำ ทำงานด้วยความเร็วที่สูงกว่า นอกจากเทคโนโลยีเรื่องวงจร ยังมีเทคโนโลยีอื่นมาร่วมด้วย เช่น เกิดภาษาคอมพิวเตอร์ขึ้นมา คือ ภาษาแอสเซมบลี (Assembly Language) และภาษาระดับสูงต่างๆ เช่น ภาษา FORTRAN, COBOL สำหรับหน่วยบันทึกข้อมูลก็มีการนำเทปแม่เหล็กมาใช้งาน

FORTRAN

เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะน้อยกว่าเครื่องเมนเฟรม คือทำงานได้ช้ากว่า และควบคุมอุปกรณ์รอบข้างได้น้อยกว่า อย่างไรก็ตามจุดเด่นสำคัญ ของเครื่องมินิคอมพิวเตอร์ ก็คือ ราคาย่อมเยากว่าเมนเฟรม การใช้งานก็ไม่ต้องใช้ บุคลากรมากนัก นอกจากนั้น ยังมีผู้ที่รู้วิธีใช้มากกว่าด้วย เพราะเครื่องประเภทนี้ มีใช้ตามสถานศึกษา ระดับอุดมศึกษาหลายแห่ง

มินิคอมพิวเตอร์ เหมาะกับงานหลากหลายประเภท คือใช้ได้ทั้งในงานวิศวกรรม วิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม เครื่องที่มีใช้ตามหน่วยงานราชการระดับกรมส่วนใหญ่ มักจะเป็นเครื่องประเภทนี้

ภาษาโคบอล (COBOL)

ภาษาโคบอล (COBOL : Common Business Oriented Language) เป็นภาษาสำหรับใช้ในงานธุรกิจภาษาแรกของโลก พัฒนาในปี 1962 โดยคณะกรรมการโคดาซิล (The Conference on Data Systems Languages - CODASYL) มีจุดเด่นคือ สามารถใช้งานแฟ้มข้อมูลได้หลายแบบ กำหนดโครงสร้างข้อมูลได้สะดวก มีลักษณะการเขียนโปรแกรม แบบเอกสารอธิบายโปรแกรม ช่วยให้ข้อมูลกับนักพัฒนารุ่นถัดไปได้ง่าย และสะดวก

คอมพิวเตอ ร์ยุคที่สาม

ปี ค.ศ. 1965 - 1670 เป็นยุคที่คอมพิวเตอร์เริ่มปรับเปลี่ยนมาก เนื่องจากมีการพัฒนาแผงวงจรรวม (IC : Integrated Circuit) อันเป็นผลงานของบริษัทเท็กซัส อินสตรูเมนต์ (Texas Instruments Co.,) ทำให้เกิดคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กลงมา ระดับมินิคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ยุคที่สี่

ปี ค.ศ. 1971 ถึงปัจจุบัน เป็นยุคของวงจร VLSI (Very Large Scale Integration) ในรูปของไมโครโพรเซสเซอร์ (Microprocessor) เปลี่ยนระบบหน่วยความจำจากวงแหวนแม่เหล็กเป็นหน่วยความจำสารกึ่งตัวนำที่เรียกว่า RAM (Random Access Memory) ส่งผลให้เกิดคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC : Personal Computer)

ABC เครื่องคำนวณขนาดเล็กที่ใช้หลอดสูญญากาศ

ปี 1940 จอห์น วินเซนต์ อาตานาซอฟ (John V. Atanasoff) และลูกศิษฐ์ชื่อ คลิฟฟอร์ด เบอรี (Clifford Berry) แห่งมหาวิทยาลัยไอโอวา ร่วมกันประดิษฐ์เครื่องคำนวณขนาดเล็กที่ใช้หลอดสูญญากาศ ซึ่งนับว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ระบบดิจิตอลเครื่องแรก เรียกเครื่องนี้ว่า ABC หรือ Atanasoff Berry Computer