تاريخچه كامپيوتر

فصل اول – تاریخچه

همزمان با شناسائي عدد، براي بشر اين نياز پيدا شد تا راهي بيابد كه محاسبه را ساده‌تر انجام دهد. اولين وسيله‌اي كه انسان از آن در امر شمارش كمك گرفت است، شايد انگشتان دست باشد. در مراحل بعدي «چوب خط» به عنوان يك ماشين ساده كه مي‌توانست در امر شمارش انسان كمك كند، به كار آمد. گاهي نيز دسته‌هاي ني و چوب‌هاي باريك جانشين «چوب خط» مي‌شد و زماني نيز سنگ ريزه‌ها همين نقش را ايفامي كردند. بعدها، چرتكه به عنوان يك ماشين حساب كار آمد مورد بهره برداري قرار گرفت، تا اين كه در قرن هفدهم، اولين ماشين حساب واقعي تاريخ پا به عرصه هستي نهاد. در سال 1641، فردي فرانسوي به نام بيلز پاسكال ماشين جالبي ساخت كه به «ماشين حساب پاسكال» معروف شد. در ماشين حساب پاسكال 6 چرخ دندانه دار نصب شده بود و هر چرخ ده دندانه داشت. هر دندانه نمايشگر يكي از ارقام صفر تا 9 بود. اين چرخ‌ها طوري در جوار يكديگر قرار گرفته بودند كه دوران كامل يك چرخ، دوران چرخ‌هاي بعدي به‌اندازه يك دندانه را باعث مي‌شد. علاوه بر اين، چرخها از راست به چپ به ترتيب نماينده مرتبه‌هاي يكان، دهگان، صدگان،…عدد بودند. سي سال پس از پاسكال، يك رياضي دان آلماني به نام لايبنيتز در تكميل اختراع پاسكال كوشيد و ماشيني ساخت كه به كمك آن مي‌شد اعمال ضرب و تقسيم را نيز انجام داد و حتي جذر گرفت. ابتكار لايبنيتز بسياري از مشكلات فني ماشين را برطرف كرد و راه را براي تكامل اين ماشينها گشود. با اين حال، موضوع ماشينهاي حساب سالها به بوته فراموشي سپرده شد و تنها صاحبان صنايع براي ساخت و رواج اين ماشينها كوششهايي انجام دادند. در قرن نوزدهم يك رياضيدان انگليسي به نام چارلزبابيج به فكر طرح يك ماشين حساب خودكار افتاد كه با كارتهاي سوراخ شده ، اطلاعات و ارقام را مي‌پذيرفت. در سال 1890دانشمند جواني به نام هلريت، با توجه به نيازهاي آمارگران، از كارتهاي سوراخ شده و دستگاههاي شمارنده اين كارتها استفاده كرد. مثلاً براي تفكيك زن و مرد، سمت چپ يا راست كارت سوراخ مي‌شد و با تكامل دستگاه هلريت، وي ماشينهايش را در نيويورك، پاريس و سن پترزبورگ به نمايش گذاشت. علي رغم استقبال كم از اين دستگاه، جمعي از بازرگانان آمريكايي، ازجمله توماس واتسون، به فكر خريد امتياز ساخت ماشينهاي هلريت افتادند. او بنيانگذار International Business Machines يا IBM است.

نسل اول كامپيوترها

اولين كامپيوتر در سال 1937 در آمريكا اختراع شد. پروفسور«ايكن» با استفاده از لامپهاي خلاء(Diode) اين كار را به انجام رسانيد(لامپهاي خلاء Diode و Triodeيا دوقطبي و سه قطبي، اغلب در راديوها استفاده مي‌شود. اين لامپها خاصيت يك سو كننده جريان برق را دارند). با ديودها مشكل ايجاد حافظه و دسترسي به آن حل شد. اما، در سال 1937 ديودها، لامپي و حجيم بودند و با روشن شدن حرارت زيادي توليد مي‌كردند. اولين پيشرفت در جهت استفاده بهتر از كامپيترهاي نسل اول جايگزيني مبناي دودويي به جاي مبناي 10 بود. زيرا در طرح پروفسور ايكن، براي معرفي هر كاراكتر وجود ده ديود ضروري بود كه بايد يكي روشن و بقيه خاموش مي‌ماندند. اين امر، در افزايش خانه‌هاي حافظه در كامپيوترهاي آن زمان، محدوديت مهمي به شمار مي‌رفت. به هر حال، در سال 1947، دانشگاه پنسيلوانيا با استفاده از اين روش، كامپيوتري به نام ENIAC را طراحي كرد. با اختراع EDSAC[1] در سال 1949، انگلستان اولين كامپيوتر به معناي واقعي را عرضه داشت. اين دستگاه برنامه و دستورالعملها را در خود ذخيره مي‌كرد. در سال 1951، رمينگتون، UNIVAC-1 كه بزرگترين كامپيوتر آن زمان براي مقاصد بازرگاني بود را عرضه داشت.

نسل دوم كامپيوترها

در سال 1948، باردين، ترانزيستور را اختراع كرد ولي ده سال طول كشيد كه از سطح آزمايشگاهي به سطح استفاده صنعتي برسد. ترانزيستور، در پيشرفت صنايع الكترونيك نقش مهمي را برعهده داشت. ترانزيستور از لامپ خلاء به مراتب كوچكتر است. به انرژي كمي نياز دارد، حرارت كمتري توليد مي‌كند و ارزان‌تر نيز هست. به اين دلايل ترانزيستور به زودي جاي خود را در ساختمان كامپيوتر گشود و جايگزين لامپهاي خلاء در حافظه شد. به اين ترتيب، نسل دوم كامپيوتر به دنيا آمد. كامپيوترهايي با تعداد خانه‌هاي حافظه بيشتر و امكانات و كارآيي وسيع‌تر. ترانزيستور، كامپيوترهاي نسل دوم را كوچك‌تر و ارزان‌تر كرد. تحول مهم ديگري كه در نسل دوم كامپيوترها پديد آمد، زبانهاي برنامه نويسي كامپيوتري بود. در نسل اول كامپيوترها، از زبانهاي سطح پايين، كه در آنها آشنايي با جزئيات ماشين ضرورت داشت، استفاده مي‌شد. يعني، مجموعه‌اي از اعداد و ارقام كه كدهايي قابل فهم براي كامپيتر بود. در نسل دوم، زبانها براي كاربردهاي عمومي‌تر آماده شد. اين امر رواج استفاده از كامپيوتر در امور تجاري و اداري را سرعت بخشيد. كامپيوترهاي اين نسل، حصار دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقيقاتي را شكستند و به گونه‌اي گسترده در مؤسسات دولتي و شركهاي صنعتي و بازرگاني به كار گرفته شدند.

نسل سوم كامپيوترها

از سال 1964، به جاي لامپها و ترانزيستورها، از خاصيت آهن ربايي حلقه‌ها يا ميله‌ها در اثر عبور جريان برق استفاده شد. در حقيقت، به جاي لامپ و ترانزيستور مورد استفاده در نسسلهاي پيشين، سمت عبور جريان برق را قطب‌هاي آهنربا تعيين مي‌كرد. در نتيجه دو حالت صفر يا يك به وجود مي‌آمد. اما انتخاب جنس حلقه و آلياژ لازم براي حلقه مطرح بود. در نسل دوم، اكسيد آن به سبب توانايي خود پاسخگوي اين نياز بود. معروف‌ترين كامپيوتر اين نسل IBM/360 مي‌باشد.

نسل چهارم كامپيوتر

كامپيوترهاي نسلهاي اول، دوم و سوم از نظر مشخصات به سادگي قابل تفكيك اند. ولي مرز بين نسل سوم و چهارم چندان مشخص نيست. آنچه مسلم است آنكه كامپيوترهاي نسل چهارم از نظر طرح واحد پردازش مركزي و دستاههاي پيراموني، توانايي بيشتر، عمر طولاني‌تر قطعات و اطمينان بيشتري را عرضه مي‌كنند. مهمترين تغييرات سخت اَفزاري در كامپيوترهاي نسل چهارم عبارتند از: – به كارگيري مدارهاي مجتمع با تراكم زياد؛ – استفاده از «ريزپردازنده»؛ – توسعه امكان پردازش مستقيم به جاي پردازش با رسانه‌هاي ورودي(Batch).

نسل پنجم كامپيوتر ها

در نسل پنجم كامپيوترها، به سادگي استفاده كاربران از كامپيوتر و برنامه نويسي توجه بسيار زيادي شده است. چرا كه با كاهش قيمت سخت افزار، مخارج استفاده از كامپيوتر به مراتب از قيمت خود آن بيشتر خواهد بود. استفاده كنندگان خواهند توانست بودن اطلاع از طرز كار و جزئيات داخلي قسمتهاي مختلف، آنها را به صورت آماده تهيه كرده و به دلخواه خود سيستم‌هايي كامپيوتري(نرم‌افزارهاي كاربردي) بسازند. امروزه، به كمك نرم‌افزارهاي موجود، مهندسين تعميرات كامپيوتر، مي‌توانند بسياري از خرابي‌ها را تشخيص دهند. ارتباط با كامپيوتر از طريق صوت و تصوير نيز امكان پذير خواهد بود. اطلاعات از همان زمان پيدايش به صورت مناسب براي كامپيوتر ذخيره شده و در هنگام لزوم، از طريق سيستم‌هاي كامپيوتري مورد استفاده قرار خواهد گرفت. استفاده از حافظه‌هاي نوري- حافظه‌هايي با حجم كم و گنجايش غير قابل تصور- ويژگي مهم اين نسل است. استفاده از هوش مصنوعي و قدرت تفكر و استنتاج كامپيوتري، از ديگر ويژگيهاي كامپيوترهاي اين نسل است.

نسل ششم كامپيوترها

كامپيوترهاي نوع پنتيوم را مي‌توان نسل ششم ناميد. از جمله ويژگي‌هاي محسوس اين نسل مي‌توان استفاده غير قابل اجتناب از سيستم چند رسانه‌اي را بر شمرد. امكانات جانبي، جاذبه‌هاي بسياري را براي كامپيوترهاي فراهم مي‌آورد.