ใบความรู้ที่ 3.1 เรื่อง วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์

ใบความรู้ที่ 3.1 เรื่อง  วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์

จุดกำเนิดของคอมพิวเตอร์

          ต้นกำเนิดของคอมพิวเตอร์อาจกล่าวได้ว่ามาจากแนวความคิดของระบบตัวเลข ซึ่งได้พัฒนาเป็นวิธีการคำนวณต่าง ๆ รวมทั้งอุปกรณ์ที่ช่วยในการคำนวณอย่างง่าย ๆ คือ" กระดานคำนวณ" และ "ลูกคิด" ในศตวรรษที่ 17 เครื่องคำนวณแบบใช้เฟื่องเครื่องแรกได้กำเนิดขึ้นจากนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศษคือ Blaise Pascalโดยเครื่องของเขาสามารถคำนวณการบวกการลบได้อย่างเที่ยงตรง และในศตวรรษเดียวกันนักคณิตศาสตร์ชาวเยอร์มัน คือ Gottried Wilhelm von Leibnizได้สร้างเครื่องคิดเลขเครื่องแรกที่สามารถคูณและหารได้ด้วย

          ในต้นศตวรรษที่ 19 ชาวฝรั่งเศษชื่อ Joseph Marie Jacquard ได้พัฒนาเครื่องทอผ้าที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ โดยเครื่องทอผ้านี้ใช้บัตรขนาดใหญ่ซึ่งได้เจาะรูไว้เพื่อควบคุมรูปแบบของลายที่จะปัก บัตรเจาะรู(punched card) ที่ Jacquard ใช้นี้ได้ถูกพัฒนาต่อๆมาโดยผู้อื่น เพื่อใช้เป็นอุปกรณ์ป้อนข้อมูลและโปรแกรมเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคแรกๆ

      ต่อมาในศตวรรษเดียวกัน ชาวอังกฤษชื่อ Charles Babbage ได้ทำการสร้างเครื่องสำหรับแก้สมการโดยใช้พลังงานไอน้ำเรียกว่า difference engineและถัดจากนั้นได้เสนอทฤษฎีเกี่ยวกับ คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ เมื่อเขาได้ทำการออกแบบ เครื่องจักรสำหรับทำการวิเคราะห์ (analytical engine)โดยใช้พลังงานจากไอน้ำ ซึ่งได้มีการออกแบบให้ใช้บัตรเจาะรูของ Jacquard ในการป้อนข้อมูล ทำให้อุปกรณ์ชิ้นนี้มีหน่วยรับข้อมูล หน่วยประมวลผลหน่วยแสดงผล และหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง ครบตามรูปแบบของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ แต่โชคไม่ดีที่แม้ว่าแนวความคิดของเขาจะถูกต้องแต่เทคโนโลยีในขณะนั้นไม่เอื้ออำนวยต่อการสร้างเครื่องที่สามารถทำงานได้จริง อย่างไรก็ดี Charles Babbage ก็ได้รับการยกย่องว่าเป็นบิดาของคอมพิวเตอร์คนแรกและผู้ร่วมงานของเขาคือ Augusta Ada Byron ก็ได้รับการยกย่องว่าเป็นนักเขียนโปรแกรมคนแรกของโลก

                                  

เครื่อง Difference Engine ของ Charles Babbage

     จากนั้นประมาณปี ค.ศ. 1886 Dr.Herman Hollerith ได้พัฒนาเครื่องจัดเรียงบัตรเจาะรูแบบ electromechanical ขึ้นซึ่งทำงานโดยใช้พลังงานไฟฟ้าและสามารถทำการ จัดเรียง (sort) และ คัดเลือก (select) ข้อมูลได้ ต่อมาในปี ค.ศ. 1896 Hollerith ได้ทำการก่อตั้งบริษัทสำหรับเครื่องจักรในการจัดเรียงชื่อTabulating Machine Company และในปี ค.ศ.1911 Hollerith ได้ขยายกิจการโดยเข้าหุ้นกับบริษัทอื่นอีก 2 บริษัทจัดตั้งเป็นบริษัท Computing -Tabulating-Recording-Company ซึ่งประสบความสำเร็จเป็นอย่างมาก และในปี ค.ศ. 1924 ได้เปลี่ยนชื่อเป็นInternational Business Corporation หรือที่รู้จักกันต่อมาในชื่อของบริษัท IBM นั่นเอง

เครื่องจัดเรียงบัตรเจาะรูของ Dr. Her Hollerith

        ในปี ค.ศ.1939 Dr. Howard H. Aiken จาก Harvard University ได้ร่วมมือกับบริษัท IBM ออกแบบคอมพิวเตอร์โดยใช้ทฤษฎีของBabbageและในปี ค.ศ.1944 Harvard mark I ก็ได้ถือกำเนิดขึ้นเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรก ซึ่งมีขนาดยาว 5 ฟุต ใช้พลังงานไฟฟ้าและใช้ relay แทนเฟืองแต่ยังทำงานได้ช้าคือใช้เวลาประมาณ 3-5 วินาทีสำหรับการคูณ

การพัฒนาที่สำคัญกับ Mark I ได้เกิดขึ้นปี 1946 ดดย Jonh Preper Eckert, Jr. และ Dr. Jonh W.Msuchly จาก University of Pennsylvniaได้ออกแบบสร้างเครื่อง ENIAC ( Electronic Numeric Integator and Calcuator ) ซึ่งทำงานได้เร็วอยู่ในหน่วยของหนึ่งส่วนล้านวินาทีในขณะที่ Mark I ทำงานอยู่ในหน่วยของหนึ่งส่วนพันล้านเท่า โดยหัวใจของความสำเร็จนี้อยู่ที่การใช้หลอดสูญญากาศมาแทนที่ relay นั่นเองและถัดจากนั้น Mauchly และ Eckert ก็ทำการสร้าง UNIVAC ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิส์เพื่อการค้าเครื่องแรกของโลก

             

เครื่อง ENIAC สูง 10 ฟุต กว้าง 10 ฟุต และยาว 10 ฟุต

การพัฒนาที่สำคัญได้เกิดขึ้นมาอีก เมื่อ Jonh von Neumann ซึ่งเป็นที่ปรึกษาของโครงการ ENIAC ได้เสนอแผนสำหรับคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่จะทำการเก็บโปรแกรมไว้ในหน่วยโปรแกรมไว้ในหน่วยความจำที่เหมือนกับที่เก็บข้อมูลซึ่งพัฒนาการนี้ทำให้สามารถเปลี่ยนวงจรของคอมพิวเตอร์ได้โดยอัตโนมัติแทนที่จะต้องทำการเปลี่ยนสวิทต์ด้วยมือเหมือนช่วงก่อน นอกจากนี้ Dr. Von neumann ยังได้นำระบบเลขฐานสองมาใช้ในคอมพิวเตอร์ซึ่งหลักการต่างๆเหล่านี้ได้ทำให้เครื่อง IAS ที่สร้างโดย Dr. von Neumann เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์เครื่องแรกของโลกเป็นการเปิดศักราชของคอมพิวเตอร์อย่างแท้จริงและยังได้เป็นบิดาคอมพิวเตอร์คนที่ 2

ยุคของคอมพิวเตอร์

เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง สามารถแบ่งออกได้โดยแบ่งส่วนประกอบของฮาร์ดแวร์ (Hardward ) เป็น 5 ยุคด้วยกัน

ยุคที่ 1 (The First Generation)ปี ค.ศ. 1951 – 1958

คอมพิวเตอร์ในยุคแรกนี้ ใช้หลอดสูญญากาศในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องคอมพิวเตอร์ ทำให้ต้องการกำลังไฟฟ้าเลี้ยงวงจรที่มีปริมาณมากและทำให้มีความร้อนเกิดขึ้นมากจึงต้องติดตั้งเครื่องในห้องปรับอากาศ ความเร็วในการทำงานเป็นวินาที เครื่องคอมพิวเตอร์มีขนาดใหญ่ สื่อที่ใช้ในการเก็บข้อมูล คือ บัตรเจาะรู

ภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมการทำงาน คือ ภาษาเครื่องซึ่งเป็นภาษาที่ใช้รหัสเลขฐานสอง ทำให้เข้าใจยาก

สรุป

อุปกรณ์ : ใช้หลอดไฟสุญญากาศและวงจรไฟฟ้า

หน่วยวัดความเร็ว : วัดเป็นวินาที ( Second)

ตัวอย่างภาษาคอมพิวเตอร์ : ภาษาเครื่อง (Machine Language)

ตัวอย่างเครื่องคอมพิวเตอร์ : Univac I, IBM 650, IBM 700, IBM 704, IBM 705, IBM 709 และ MARK I

MARK I

ยุคที่ 2 (The Second Generation) ปี ค.ศ. 1959 – 1964

เครื่องคอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลง กินไฟน้อยลง ราคาถูกลง เพราะมีการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ขึ้นมาใช้แทนหลอดสูญญากาศ ทำให้ทำงานได้เร็วขึ้น ความเร็วในการทำงานเท่ากับ 1/103 วินาที (มิลลิเซคคั่น) และได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องมากกว่าใช้หลอดสูญญากาศ ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กกว่าหลอดสูญญากาศ 200 เท่า และได้มีการสร้างวงแหวนแม่เหล็ก (Magnetic core) มาใช้แทนดรัมแม่เหล็ก (Magnetic drum) เป็นหน่วยความจำภายในซึ่งใช้ในการเก็บข้อมูลและชุดคำสั่ง

ภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้เขียนโปรแกรมในยุคที่ 2 นี้ คือ ภาษาแอสแซมบลี้ (Assembly) ซึ่งเป็นภาษาที่ใช้สัญลักษณ์แทนคำสั่งต่าง ๆ ทำให้เขียนโปรแกรมได้ง่ายกว่าภาษาเครื่องเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคนี้ เช่น IBM 1620,IBM 401, Honeywell

สรุป

อุปกรณ์ : ใช้ทรานซิสเตอร์(Transistor) แทนหลอดไฟสูญญากาศ

หน่วยวัดความเร็ว : วัดเป็นมิลลิวินาที ( Millisecond)

ตัวอย่างภาษาคอมพิวเตอร์ : ภาษาแอสแซมบลี (Assembly) , ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN)

ตัวอย่างเครื่องคอมพิวเตอร์ : IBM 1620, IBM 1401, CDC 6600, NCR 315 , Honey Well

Honey Well

ยุคที่ 3 (The Third Generation) ปี ค.ศ. 1965 – 1970

    เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ถูกพัฒนามาใช้ในยุคนี้เป็นวงจรรวม หรือ เรียกว่าไอซี (IC : Integrated Circuit) ซึ่งเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกบรรจุลงในแผ่นซิลิคอน (silicon) บาง ๆ ที่ เรียกว่า ซิป (Chip) ในซิปแต่ละตัวจะประกอบด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์หลายพันตัว จึงทำให้คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็ลงกว่าเดิมแต่ความเร็วในการทำงานสูงขึ้น ความเร็วในการทำงานเป็น 1/106 วินาที่ (ไมโครเซคคั่น) กินไฟน้อยลง ความร้อนลดลงปละประสิทธิภาพในการทำงานเพิ่มขึ้น

แต่ก่อนที่คอมพิวเตอร์จะเป็นวงจรรวม คอมพิวเตอร์จะถูกออกแบบเพื่อใช้กับงานแต่ละอย่าง เช่น ใช้ในงานคำนวณหรือใช้กับงานธุรกิจ เมื่อคอมพิวเตอร์ถูกพัฒนามาใช้วงจรรวมก็สามารถใช้กับงานที่ซับซ้อนได้มากขึ้น

IBM 360 เป็นหนึ่งในคอมพิวเตอร์ที่ใช้วงจรรวมที่สามารถทำงานได้ทั้งการประมวลผลแฟ้มข้อมูล และวิเคราะห์ค่าทางคณิตศาสตร์ ต่อมาบริษัท DEC (Digital Equiptment Corporation) ได้หันมามุ่งผลิตคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก เพื่อหลีกเลี่ยงการแข่งขันกับ IBM มินิคอมพิวเตอร์ (Minicomputer) จึงถูกพัฒนาขึ้นเป็นครั้งแรก ในช่วงยุคที่ 2 และนิยมใช้กันแพร่หลาย DEC ได้แนะนำมินิคอมพิวเตอร์เครื่องแรก และ PDP1 เป็นหนึ่งในมินิคอมพิวเตอร์ยุคแรกที่นิยมใช้กันแพร่หลายโดยเฉพาะในกลุ่มของนักวิทยาศาสตร์ นักวิศวกร และนักวิจัยตามมหาวิทยาลัย เทคโนโลยีทางด้านซอฟต์แวร์ก็เกิดขึ้น โปรแกรมมาตรฐานได้ถูกเขียนขึ้นเพื่อใช้งานกับคอมพิวเตอร์ที่เป็นวงจรรวม และใช้เครื่องมาหลังจากที่ได้มีการปรับปรุงทางด้านฮาร์ดแวร์

สรุป

อุปกรณ์ : ใช้วงจรแบบไอซี (IC) ซึ่งเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกบรรจุลงในแผ่น ซิลิกอน ( Silicon) ที่เรียกว่า Chip

หน่วยวัดความเร็ว : วัดเป็นไมโครวินาที ( Microsecond)

ตัวอย่างภาษาคอมพิวเตอร์ : COBOL , PL/1 , RPG , BASIC

ตัวอย่างเครื่องคอมพิวเตอร์ : IBM 360 , CDC 3300 , UNIVAC 9400 BURROUGH 7500 , PDP1

UNIVAC

ยุคที่ 4 (The fourth Generation) ปี ค.ศ. 1971

 ในยุคนี้ได้มีการพัฒนาเอาวงจรรวมหลาย ๆ วงจรมารวมเป็นวงจรขนาดใหญ่ เรียกว่า LSI (Large Scalue Integrated) ลงในซิปแต่ละอัน บริษัทอินเทล (Intel) ได้สร้างไมโครโปรเซสเซอร์ (Microprocessor) ซึ่งเป็นซิป 1 อัน ที่ประกอบด้วยวงจรทั้งหมดที่ต้องใช้ในการประมวลผลโปรแกรม

ไมโครโปรเซสเซอร์ซิปที่ใช้ในเครื่องพีซี (PC : Personal Computer) มีขนาดกระทัดรัดประกอบด้วยส่วนประกอบของ ซีพียู (CPU) 2 ส่วน คือ หน่วยควบคุม (Control Unit) และ หน่วยคำนวณและตรรก (Arithmetic / Logic Unit)

ปัจจุบันได้มีการสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์หลายหมื่นวงจรรวมอยู่ในซิปเดียว เป็นวงจร LSI (Large Scalue Integrated) และ VLSI (Very Large Scale Integrated) ในยุคนี้ได้มีการสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ ได้แก่ ไมโครคอมพิวเตอร์ มินิคอมพิวเตอร์ เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ และซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ ได้รับความนิยมมากเพราะมีขนาดเล็ก กระทัดรัดและราคาถูกแต่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น ทำงานเร็วขึ้น ความเร็วในการทางานเป็น 1/109 วินาที (นาโนเซคคั่น) และ 1/1012 วินาที (พิโคเซคคั่น) นอกจากนี้วงจร LSI ยังได้ถูกนำไปใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่เป็นการลด ค่าใช้จ่ายพร้อมกับเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน

สรุป

อุปกรณ์ : ใช้ระบบ LSI ( Large Scale Integrated ) ซึ่งเป็นวงจรที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์หลายพันตัวและต่อมาได้รับการพัฒนาปรับปรุงเป็น VLSI ซึ่งก็คือ Microprocessor หรือ CPU

หน่วยวัดความเร็ว : วัดเป็นนาโนวินาที ( Nanosecond) และพิโควินาที (Picosecond)

ตัวอย่างภาษาคอมพิวเตอร์ : ภาษาปาสคาล (PASCAL) , ภาษาซี (C)

ตัวอย่างเครื่องคอมพิวเตอร์ : IBM 370

เนื่องจากการเพิ่มความจุของหน่วยบันทึกข้อมูลสำรองนี่เอง ซอฟต์แวร์ชนิดใหม่ได้พัฒนาขึ้น เพื่อให้สามารถเก็บรวมรวบและบันทึกแก้ไขข้อมูลจำนวณมหาศาลที่ถูกจัดเก็บไว้ นั่นคือ ซอฟร์แวร์ ฐานข้อมูล (Data base ) นอกจากนี้ ยังมีการถือกำเนิดขึ้นของเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลในปี 1975 คือเครื่อง Altair ซึ่งใช้ชิฟ intel 8080 และถัดจากนั้นก็เป็นยุคของเครื่อง และ ตามลำดับ ในส่วนของซอฟต์แวร์ก็ได้มีการพัฒนาให้เป็นมิตรกับผู้ใช้ มีขนาดใหญ่และซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ รวมทั้งมีการนำเทคนิคต่าง ๆ เช่น OOP (Object-Oriented Programming) และ Visual Programming มาเป็นเครื่องมือช่วยในการพัฒนา

การพัฒนาที่สำคัญอื่นๆในยุคที่ 4 คือการพัฒนาเครื่อข่ายคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถเชื่อมโยงและแลกเปลี่ยนกันได้ โดยการใช้งานภายในองค์กรนั้น ระบบเครื่อข่ายท้องถิ่น (Local Araa Networks) ซึ่งนิยมเรียกว่า แลน (LANs) จะมีบทบาทในการเชื่องโยงเครื่องนับร้อยเข้าด้วยกันในพื้นที่ห่างไกลกันนัก ส่วนระบบเครื่องข่ายระยะไกล ( Wide Area Networks ) หรือ แวน (WANs) จะทำหน้าที่เชื่อมโยงเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ห่างไกลคนละซีกโลกเข้าด้วยกัน

IBM 370

ยุคที่ 5 (The Fifth Generation) ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 - 1989

     ในยุคที่ 4 และยุคที่ 5 ก็จัดเป็นยุคของคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันแต่ในยุคที่ 5 นี้มีการใช้คอมพิวเตอร์ เพื่อช่วยการจัดการและนำมาใช้สนับสนุนการตัดสินใจของผู้บริหารจึงเกิดสาขา MIS (Management Information System) ขึ้น

     ในปี ค.ศ 1980 ญี่ปุ่นได้พยายามที่จะสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์ให้สามารถคิดและ ตัดสินใจได้เอง โดยสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์ให้มี “สติปัญญา” เพื่อใช้ในการตัดสินใจแทนมนุษย์จึงเกิดสาขาใหม่ขึ้นเรียกว่า สาขาปัญญาประดิษฐ์ (AI : Artificial Intelligence) สาขาปัญญาประดิษฐ์เป็นสาขาที่เน้นถึงความพยายามในการนำเอากระบวนการทางความคิดของมนุษย์มาใช้ในการ แก้ปัญหาด้วยระบบคอมพิวเตอร์ นอกจากนี้มีการตื่นตัวในการจัดเก็บข้อมูลเป็นระบบฐานข้อมูล (Database) การนำคอมพิวเตอร์มาใช้กับงานทางด้านกราฟิก และมีการพัฒนาซอฟต์แวร์ (Software) เพื่อใช้กับงานเฉพาะอย่าง เช่น งานการเงิน งานงบประมาณ งานบัญชี งานสต๊อกสินค้า เป็นต้น

ยุคที่ 6 (Sixth Generation)  ปี ค.ศ. 1990- ปัจจุบัน

      ที่ผ่านมาทั้ง 5 ยุค พัฒนาการของคอมพิวเตอร์จะเป็นไปในทางการปรับปรุงการผลิต และการ เสริมสร้างความสามารถทางด้านการคำนวณของคอมพิวเตอร์

เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นการจำกัด ความสามารถทางด้านการป้อนข้อมูล ในปัจจุบัน ความต้องการทางด้านการป้อนข้อมูลอย่างอิสระ โดยใช้เสียงและภาพ ซึ่งถือเป็น

การป้อนข้อมูลโดยธรรมชาตินั้นสูงขึ้นเรื่อยๆ ความต้องการคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ไม่เป็นเพียงแต่เครื่องคำนวณ จึงสูงขึ้นเรื่อย ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้องการ

ประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ในการแก้ปัญหาสังคม 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 การค้นหาความรู้จากข้อมูลมหาศาล และอื่น ๆ

2) การลดความยากลำบากในการผลิตซอฟต์แวร์ เป็นการพัฒนาทางด้านการเขียนโปรแกรม พัฒนา ภาษาของโปรแกรมให้ง่ายขึ้น วิธีการติดต่อกับผู้ใช้ และอื่น ๆ