PitchyBlog: ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์

ประวัติความเป็นมาของเครื่องคอมพิวเตอร์

เครื่องคอมพิวเตอร์นับได้ว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่มีความสลับซับซ้อน ( Conplexity ) น่าอัศจรรย์ที่มีความสามารถยิ่ง ซึ่งนับวันจะสูงขึ้นด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาก้าวไปอย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับอดีต คอมพิวเตอร์นับว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่มีประวัติศาสตร์อันน่าศึกษา เริ่มจากเดิมมนุษย์ดำเนินชีวิตโดยไม่มีการบันทึก จนกระทั่งการพาณิชย์มีการพัฒนาขึ้น พ่อค้าชาวแบบีลอน (Babylonian) ได้มีการจดบันทึกข้อมูลต่างๆ ลงบน clay tablets สำหรับการคำนวณ อุปกรณ์คำนวณในยุคแรกได้แก่ ลูกคิด ซึ่งปัจจุบันก็ยังมีใช้อยู่

จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2185 นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Blaise Pascal ได้สร้างเครื่องกลสำหรับการคำนวณชื่อ pascaline ในปี พ.ศ. 2215 Gottfried Von Leibniz นักคณิตศาสตร์ชาวเยอร์มันได้พัฒนา pascaline โดยสร้างเครื่องที่สามารถ บวก ลบ คูณ หาร และถอดรากได้ แต่ก็ไม่มีผู้ใดทราบว่ามีความแม่นยำขนาดไหน ต่อมาในปี พ.ศ. 2336 นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ Chales Babbage ได้สร้างดิฟเฟอเรนซ์แอนจิน difference engine ที่มีฟังก์ชันทางตรีโกณมิติต่างๆ โดยอาศัยหลักการทางคณิตศาสตร์ และคิดว่าจะสร้างแอนะลีติคอลเอนจิน (analytical engine ) ที่มีหลักคล้ายเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่วไปในปัจจุบัน จึงมีผู้ยกย่องว่าเป็นบิดาของคอมพิวเตอร์และเป็นผู้ริเริ่มวางรากฐานคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน
ปี พ.ศ. 2439 Herman Hollerith ได้คิดบัตรเจาะรูและเครื่องอ่านบัตร จนกระทั่วในปี พ.ศ. 2480 Howard Aiken สร้าง automatic calculating machine เพื่อเชื่อมโยงเทคโนโลยีทั้งทาง electrical และ mechanical เข้ากับบัตรเจาะรูของ Hollerith ด้วยความช่วยเหลือของนักศึกษาปริญญาและวิศวกรรมของ IBM สำเร็จในปี พ.ศ. 2487 โดยใช้ชื่อว่า MARK I การทำงานภายในตัวเครื่องถูกควบคุมอย่างอัตโนมัติด้วย electromagnetic relays และ arthmetic counters ซึ่งเป็น mechanical ดังนั้น MARK I จึงนับเป็น electromechanical computers และต่อมา Dr. John Vincent Atanasoff และ Clifford Berry ได้สร้างเครื่อง ABC ( Atanasoft-Berry Computer ) โดยใช้หลอดสูญญากาศ ( vacuum tubes) และในปี พ.ศ. 2483 Dr.John W. Mauchy และ J. Presper Eckert Jr. พัฒนาเพิ่มเติมบนหลักการออกแบบพื้นฐานของ Dr. Atanasoff เพื่อสร้าง electronic computer เครื่องแรกชื่อ ENIAC แต่ยังไม่เป็นคอมพิวเตอร์ชนิดเก็บโปรแกรมได้ ( stored program ) จึงได้รับการพัฒนาเป็นเครื่อง EDVAC ซึ่งอาศัยหลักการ stored program สมบูรณ์และได้มีการพัฒนาเป็นเครื่อง EDSAC และพัฒนาเป็นเครื่อง UNIVAC ( Universal Automatic Computer ) ในที่สุด
ถ้าจะจำแนกยุคของคอมพิวเตอร์ ( Computer generations ) โดยแบ่งตามเทคโนโลยีของตัวเครื่องกับเทคโนโลยีการเก็บข้อมูลแล้วก็จะพอจะพิจารณาได้คือ
               เป็นการประดิษฐ์เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มิใช่เครื่องคำนวณ โดยเมาช์ลีและเอ็กเคอร์ต (Mauchly and Eckert) ได้นำแนวความคิดนั้นมาประดิษฐ์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมาก เครื่องหนึ่งเรียกว่า ENIAC (Electronic Numericial Integrator and Calculator) ซึ่งต่อมาได้ทำการปรับปรุงการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ให้มีประสิทธิภาพดี ยิ่งขึ้น และได้ประดิษฐ์เครื่อง UNIVAC (Universal Automatic Computer) ขึ้นเพื่อใช้ในการสำรวจสำมะโนประชากรประจำปี จึงนับได้ว่า UNIVAC เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลกที่ถูกใช้งานในเชิงธุรกิจ ซึ่งนับเป็นการเริ่มของเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคแรกอย่างแท้จริง เครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคนี้ใช้หลอดสุญญากาศในการควบคุมการทำงานของเครื่อง ซึ่งทำงานได้อย่างรวดเร็ว แต่มีขนาดใหญ่มากและราคาแพง ยุคแรกของคอมพิวเตอร์สิ้นสุดเมื่อมีผู้ประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์มาใช้แทนหลอดสูญ ญากาศ

ภาพที่  4
               ลักษณะเฉพาะของเครื่องคอมพิวเตอร์ยุคที่ 1 คือ ใช้อุปกรณ์หลอดสุญญากาศ (Vacuum Tube) เป็นส่วนประกอบหลัก ทำให้ตัวเครื่องมีขนาดใหญ่ ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก และเกิดความร้อนสูง ทำงานด้วยภาษาเครื่อง (Machine Language) เท่านั้น เริ่มมีการพัฒนาภาษาสัญลักษณ์ (Assembly / Symbolic Language) ขึ้นใช้งาน

               มีการนำทรานซิสเตอร์มาใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์จึงทำให้เครื่องมีขนาดเล็กลง และสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานให้มีความรวดเร็วและแม่นยำมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ในยุคนี้ยังได้มีการคิดภาษาเพื่อใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น ภาษาฟอร์แทน (FORTRAN) จึงทำให้ง่ายต่อการเขียนโปรแกรมสำหรับใช้กับเครื่อง

ภาพที่  5
               ลักษณะเฉพาะของเครื่องคอมพิวเตอร์ยุคที่ 2 ใช้อุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ (Transistor) ซึ่งสร้างจากสารกึ่งตัวนำ (Semi - Conductor) เป็นอุปกรณ์หลักแทนหลอดสุญญากาศ เนื่องจากทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียว มีประสิทธิภาพในการทำงานเทียบเท่าหลอดสุญญากาศได้นับร้อยหลอด ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีขนาดเล็ก ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อย ความร้อนต่ำ ทำงานเร็ว และได้รับความน่าเชื่อถือมากยิ่งขึ้น เก็บข้อมูลได้โดยใช้ส่วนความจำวงแหวนแม่เหล็ก (Magnetic Core) มีความเร็วในการประมวลผลในหนึ่งคำสั่ง ประมาณหนึ่งในพันของวินาที (Millisecond : mS) สั่งงานได้สะดวกมากขึ้น เนื่องจากทำงานด้วยภาษาสัญลักษณ์ (Assembly Language) เริ่มพัฒนาภาษาระดับสูง (High Level Language) ขึ้นใช้งานในยุคนี้

               คอมพิวเตอร์ในยุคนี้เริ่มต้นภายหลังจากการใช้ทรานซิสเตอร์ได้เพียง 5 ปี เนื่องจากได้มีการประดิษฐ์คิดค้นเกี่ยวกับวงจรรวม (Integrated - Circuit) หรือเรียกกันย่อๆ ว่า "ไอซี" (IC) ซึ่งไอซีนี้ทำให้ส่วนประกอบและวงจรต่างๆ สามารถวางลงได้บนแผ่นชิป (chip) เล็กๆ เพียงแผ่นเดียว จึงมีการนำเอาแผ่นชิปมาใช้แทนทรานซิสเตอร์ทำให้ประหยัดเนื้อที่ได้มาก

ภาพที่  6
               นอกจากนี้ยังเริ่มมีการใช้งานระบบจัดการฐานข้อมูล (Data Base Management Systems : DBMS) และมีการพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอร์ให้สามารถทำงานร่วมกันได้หลายๆ งานในเวลาเดียวกัน และมีระบบที่ผู้ใช้สามารถโต้ตอบกับเครื่องได้หลายๆ คน พร้อมๆ กัน (Time Sharing)
               ลักษณะเฉพาะของเครื่องคอมพิวเตอร์ยุคที่ 3 คือใช้อุปกรณ์วงจรรวม (Integrated Circuit : IC) หรือ ไอซีและวงจรรวมสเกลขนาดใหญ่ (Large Scale Integration : LSI) เป็นอุปกรณ์หลัก ความเร็วในการประมวลผลในหนึ่งคำสั่งประมาณหนึ่งในล้านของวินาที (Microsecond : mS) (สูงกว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคที่ 1 ประมาณ 1,000 เท่า) ทำงานได้ด้วยภาษาระดับสูงทั่วไป

               เป็นยุคที่นำสารกึ่งตัวนำมาสร้างเป็นวงจรรวมความจุสูงมาก (Very Large Scale Integrated : VLSI) ซึ่งสามารถย่อส่วนไอซีธรรมดาหลายๆ วงจรเข้ามาในวงจรเดียวกัน และมีการประดิษฐ์ไมโครโพรเซสเซอร์ (Microprocessor) ขึ้น ทำให้เครื่องมีขนาดเล็ก ราคาถูกลง และมีความสามารถในการทำงานสูงและรวดเร็วมาก จึงทำให้มีคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer) ถือกำเนิดขึ้นมาในยุคนี้

ภาพที่  7
               ลักษณะเฉพาะของเครื่องคอมพิวเตอร์ยุคที่ 4 คือใช้อุปกรณ์วงจรรวมสเกลขนาดใหญ่ (Large Scale Integration : LSI) และวงจรรวมสเกลขนาดใหญ่มาก (Very Large Scale Integration : VLSI) เป็นอุปกรณ์หลัก มีความเร็วในการประมวลผลแต่ละคำสั่งประมาณหนึ่งในพันล้านวินาที (Nanosecond : nS) และพัฒนาต่อมาจนมีความเร็วในการประมวลผลแต่ละคำสั่งประมาณหนึ่งในล้านล้าน ของวินาที (Picosecond : pS)

               ในยุคนี้ได้มุ่งเน้นการพัฒนาความสามารถในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ และความสะดวกสบายในการใช้งานเครื่องคอมพิวเตอร์อย่างชัดเจน มีการพัฒนาสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพาขนาดเล็กขนาดเล็ก (Portable Computer) ขึ้นใช้งานในยุคนี้ โครงการพัฒนาอุปกรณ์ VLSI ให้ใช้งานง่าย และมีความสามารถสูงขึ้น รวมทั้งโครงการวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence : AI) เป็นหัวใจของการพัฒนาระบบคอมพิวเตอร์ในยุคนี้ โดยหวังให้ระบบคอมพิวเตอร์มีความรู้สามารถวิเคราะห์ปัญหาด้วยเหตุผลจากอดีตถึงปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ได้พัฒนามาอย่างรวดเร็วทำให้วิทยาการด้านคอมพิวเตอร์มีการพัฒนาเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา กล่าวได้ว่าโลกของวิทยาการคอมพิวเตอร์นั้นมีการเคลื่อนไหวเสมอ ( dynamics) และไม่ค่อยยืดหยุ่น ( rigid ) มากนัก เช่น ถ้ามีความผิดพลาดเพียงเล็กน้อย บางครั้งอาจเป็นบ่อเกิดปัญหาที่ใหญ่โตมหาศาลได้ นอกจากนี้ยังนับได้ว่าเป็นโลกที่ควบคุมไม่ได้ หรือสามารถจัดการได้น้อย กล่าวคือ ทันทีที่ทำงานด้วยโปรแกรม เครื่องก็ปฏิบัติงานไปตามโปรแกรมด้วยตนเอง ขณะนั้นมนุษย์ไม่สามารถควบคุมได้

แหล่งที่มา : วิทยาการคอมพิวเตอร์เบื้องต้น โดย วรรณวิภา จำเริญดารารัศมี