1

วิวัฒนาการคอมพิวเตอร 1. เคร่ืองคํานวณยุคประวัติศาสตร

พัฒนาการทางดานเทคโนโลยีในชวง 100 ปท่ีผานมาเปนไปอยางรวดเร็ว เห็นไดจากการท่ีมีคอมพิวเตอรเม่ือประมาณ พ.ศ. 2489 เทคโนโลยีไมโครคอมพิวเตอรไดพัฒนาในชวงป พ.ศ. 2514 และมีการพัฒนากาวหนาอยางรวดเร็ว ทุก ๆ ป จะมีผลิตภัณฑคอมพิวเตอรใหม ๆท่ีมีประสิทธิภาพสูงขึ้นออกจําหนายจํานวนมาก จนกระท่ังปจจุบันมีระบบส่ือสารโทรคมนาคมสมัยใหมมาเพ่ิมประสิทธิภาพในการทํางานของคอมพิวเตอร

หากจะแบงการพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอรจากอดีตสูปจจุบัน สามารถแบงเปนยุคกอนการใชไฟฟาอิเล็กทรอนิกส และยุคท่ีเครื่องคอมพิวเตอรเปนอุปกรณไฟฟาอิเล็กทรอนิกส

เครื่องคํานวณท่ีรูจักกันดีและใชกันมาตั้งแตในยุคประวัติศาสตรก็คือ ลูกคิด (abacus) จากหลักฐานทางประวัติศาสตรพบวา ลูกคิดเปนเครื่องคํานวณท่ีใชกันในหมูชาวจีนมากวา 7,000 ป และใชกันในอียิปตโบราณมากวา 2,500 ป ลูกคิดของชาวจีนประกอบดวยลูกปดรอยอยูในราวเปนแถวตามแนวตั้ง โดยแตละแถวแบงเปนครึ่งบนและลาง ครึ่งบนมีลูกปด 2 ลูก ครึ่งลางมีลูกปด 5 ลูก แตละแถวแทนหลักของตัวเลข

ความตองการเครื่องคํานวณมีมาทุกยุคทุกสมัย โดยเฉพาะในราวประมาณ พ.ศ. 1300 ถึง พ.ศ. 2000 เปนชวงท่ีมนุษยมีความสนใจในเรื่องปรากฎการณของโลกและดวงดาว จึงมีผูพยายามสรางเครื่องชวยคํานวณในรูปแบบไมบรรทัดคํานวณเพ่ือชวยในการคํานวณตําแหนงของดาว

จากหลักฐานซากเรือซ่ึงจมอยูท่ีเกาะแหงหนึ่งในประเทศกรีซ ไดคนพบเครื่องคํานวณท่ีทําจากเฟองมีอายุประมาณ 1,800 ป เปนเครื่องมือท่ีใชในการคํานวณตําแหนงของดาวเพ่ือใชในการเดืนเรือ

เครื่องคํานวณกลไกท่ีรูจักกันด ีและจัดวาเปนเครื่องคํานวณท่ีแทจริงท่ีใชในการคํานวณจํานวน คือ เครื่องคํานวณของปาสคาล เครื่องคํานวณของปาสคาลเปนเครื่องท่ีบวกและลบดวยกลไกเฟองท่ีขบตอกัน เพ่ือใหมีการเคล่ือนไหวเกี่ยวเนื่องกัน เบลส ปาสคาล (Blaise Pascal) นักคณิตศาสตรชาวฝรั่งเศสไดประดิษฐเครือ่งคํานวณนี้ในป พ.ศ. 2185 เครื่องคํานวณของปาสคาลจึงเปนเครื่องคํานวณกลไกท่ีรูจัก

2

แพรหลายเปนอยางด ี ตอมาในป พ.ศ. 2237 กอตฟริด ฟอน ไลบนิช (Gottfried Von Leibniz) ชาวเยอรมัน ไดประดิษฐเครื่องคํานวณท่ีมีขีดความสามารถในการคูณและหารได

Blaise Pascal Gottfried von Leibniz

จากความรูในเรื่องเครื่องคํานวณกลไกท่ีปาสคาล และไลบนิช ไดวางไว ทําใหมีผูพัฒนาเครื่อง

คํานวณตอเนื่องกันมา และมีความกาวหนาเปนลําดับ ในชวงประมาณ ป พ.ศ. 2240 ถึง พ.ศ. 2343 อุตสาหกรรมทอผาไดเจริญกาวหนา ทําใหมีความพยายามในการผลิตเครื่องทอผาอัตโนมัติดวยการใชบัตรเจาะรูเพ่ือชวยใหเครื่องจักทํางานตามโปรแกรมท่ีวางไว

difference engine Charles Babbage

บุคคลอีกผูหนึ่งท่ีมีบทบาทสําคัญมากตอการผลิตเครื่องจักรเพ่ือชวยในการคํานวณ คือ ชารลส แบบเบจ (Charles Babbage) ชาวอังกฤษ ในป พ.ศ. 2343 เขาประสบผลสําเร็จในการสรางเครื่องคํานวณท่ีเรียกวาดิเฟอเรนซ เอนจิน (difference engine) ตอมาในป พ.ศ. 2354 เขาเริ่มตนโครงการพัฒนาเครื่องคํานวณแบบใหมท่ีเรียกวา แอนาไลติคอล เอนจิน (analytical engine) ท่ีมีลักษณะคลายกับเครื่องคอมพิวเตอรในยุคปจจุบัน คือ มีหนวยความจํา หนวยคํานวณ และวิธีการท่ีจะใหเครื่องทํางานตามคําส่ังจนไดผลลัพธออกมา เขาตองใชเวลาและทุมแรงงานจํานวนมากในการประดิษฐ แตเนื่องจากเครื่องแอนาไลติคอล เอนจิน ตองใชกลไกจํานวนมาก และตองใชช้ินสวนท่ีมีความละเอียดสูง ซ่ึงเทคโนโลยีในสมัยนั้นไมสามารถรองรับการผลิตช้ินสวนเหลานี้ได ทําใหเครื่องจักรท่ีเขาผลิตขึ้นมานั้นไมสามารถใชงานได

3

analytical engine

ตอมาในป พ.ศ. 2439 เฮอรแมน ฮอลเลอริท (Herman Hollorrith) ไดจดทะเบียนกอตั้งบริษัทเพ่ือผลิตและจําหนายเครื่องจักรชวยในการคํานวณ โดยใชช่ือวา คอมพิวติง เทบบูลาติง เรดคอรดดิง (Computing Tabulating Recording : CTR) หลังจากนั้นในป พ.ศ. 2467 ไดเปล่ียนช่ือมาเปน บริษัท ไอบีเอ็ม (International Business Machine : IBM) บริษัทไอบีเอ็ม นี้มีบทบาทสําคัญในการผลิตเครื่องคอมพิวเตอรรุนแรก ๆของโลก

Herman Hollorrith

ในป พ.ศ. 2487 บริษัทไอบีเอ็มไดสรางเครื่องคํานวณท่ีสามารถคํานวณจํานวนท่ีมีคาตาง ๆ ได โดยหัวหนาโครงการ คือ ศาสตราจารยโฮเวิรด ไอเกน (Howard Aiken) แหงมหาวิทยาลัยฮารวารด และใหช่ือเครื่องคํานวณนี้วา มารกวัน (Mark I)

Howard Aiken

4

มารกวัน (Mark I)

2. คอมพิวเตอรยุคหลอดสุญญากาศ (พ.ศ. 2488 – พ.ศ. 2501)

หลอดสูญญากาศเปนช้ินสวนอิเล็กทรอนิกสท่ีมีขนาดใหญ และตองใชกระแสไฟฟามากเพ่ือเผาไหม

หลอดใหเกิดประจุอิเล็กตรอนวิ่งผานแผนตาราง (grid) การทํางานของหลอดสุญญากาศเปนวิธีการควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนท่ีวิ่งผานแผนตาราง

ในป พ.ศ. 2486 วิศวกรสองคน คือ จอหน มอชล ี(John Mouchly) และ เจ เพรสเปอร เอคเกิรท (J. Presper Eckert) ไดเริ่มพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอร และจัดไดวาเปนเครื่องคอมพิวเตอรท่ีใชงานท่ัวไปเปนเครื่องแรกของโลก มีช่ือวา อินิแอค(Electronic Numerical Integrator And Calculator : ENIAC) โดยเปนเครื่องคอมพิวเตอรท่ีใชหลอดสุญญากาศและใชงานท่ีมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย ในระยะเวลาใกลเคียงกันนี้ก็มีการสรางคอมพิวเตอรและเครือ่งคํานวณท่ีใชหลอดสุญญากาศขึ้นอีกหลายรุน เชน IBM 603, IBM 604, และ IBM SSEC แตเครื่องคอมพิวเตอรท่ีไอบีเอ็มสรางในยุคหลอดสุญญากาศยุคแรกนี้เนนเฉพาะในเรื่องการคํานวณเทานั้น

5

John Mouchly Presper Eckert

ENIAC

ในป พ.ศ. 2488 จอหน วอน นอยแมน (John Von Neumann) ไดสนใจเครื่องอินิแอค และไดเสนอแนวคิดในการสรางเครื่องคอมพิวเตอรท่ีมีหนวยความจํา เพ่ือใชเก็บขอมูลและโปรแกรมการทํางานหรือชุดคําส่ังของคอมพิวเตอร คอมพิวเตอรจะทํางานโดยเรียกชุดคําส่ังท่ีเก็บไวในหนวยความจํามาทํางาน หลักการนี้เปนหลักการท่ีใชมานานจนถึงปจจุบันนี ้ คอมพิวเตอรในยุคหลอดสุญญากาศไดเจริญกาวหนาขึ้นเปนลําดับ มีการพัฒนาหนวยความจําถาวรท่ีเก็บขอมูลไดจํานวนมาก ระยะแรกใชวิธีการเก็บขอมูลในรูปจานแมเหล็ก และวงแหวนแมเหล็ก การเก็บขอมูลในวงแหวนแมเหล็กนี้ใชมาจนถึงประมาณป พ.ศ. 2513 นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาวิธีการเก็บขอมูลในรูป ดรัมแมเหล็ก และเทปแมเหล็กอีกดวย

6

Neumann

3. คอมพิวเตอรยุคทรานซิสเตอร (พ.ศ. 2500 – 2507 )

Transistor

นักวิทยาศาสตรของหองปฏิบัติการวิจัยเบล (Bell laboratory) แหงสหรัฐอเมริกาไดประดิษฐทรานซิสเตอร (transistor)ไดสําเร็จ ทรานซิสเตอรนี้มีผลทําใหเกิดการเปล่ียนแปลงครั้งสําคัญในการสรางคอมพิวเตอร เพราะทรานซิสเตอรมีขนาดเล็ก ใชกระแสไฟนอย มีความคงทนและเช่ือถือสูง และท่ีสําคัญคือสามารถผลิตไดในราคาถูกกวาหลอดสุญญากาศ ดังนั้นคอมพิวเตอรในยุคตอมาจึงใชทรานซิสเตอร และทําใหส้ินสุดคอมพิวเตอรยุคหลอดสุญญากาศในเวลาตอมา

เครื่องคอมพิวเตอรท่ีใชทรานซิสเตอรรุนแรก ๆ ของบริษทัไอบีเอ็ม เชน IBM 1401 เปนเครื่องคอมพิวเตอรท่ีมีขนาดเล็กลง มีขีดความสามารถในเชิงการทํางานไดดีขึ้น การเริ่มตนใชเครื่องคอมพิวเตอรยุคทรานซิสเตอรนี้ทําใหมีการผลิตเครื่องคอมพิวเตอรและใชงานอยางแพรหลายกวายุคหลอดสุญญากาศมาก องคกรและหนวยงานท้ังในภาครัฐบาลและเอกชนไดนําเอาเครื่องคอมพิวเตอรมาใชงาน และในป พ.ศ. 2507 บริษัทไอบีเอ็ม ไดพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอรท่ีใชเทคโนโลยีทรานซิสเตอรขนาดใหญท่ีเรียกวา เมนเฟรม (mainframe) และถือไดวาเปนรากฐานการพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอรในยุคตอมาจนถึงปจจุบันนี ้

7

IBM 1401

สําหรับในประเทศไทย มีการนําเครื่องคอมพิวเตอรในยุคนี้เขามาใชกันในป พ.ศ. 2507 โดยจุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย นําเขามาใชในการศึกษา ในระยะเวลาเดียวกันสํานักงานสถิติแหงชาติก็นําเขามาเพ่ือใชในการทําสํามะโนประชากร นับเปนเครื่องคอมพิวเตอรรุนแรกท่ีใชในประเทศไทย เครื่องคอมพิวเตอรยุคทรานซิสเตอรนี ้หนวยเก็บขอมูลของคอมพิวเตอรไดรับการพัฒนาไปมากจนทําใหระบบการเก็บขอมูลในจานแมเหล็กมีความจุสูงขึ้นมาก

คอมพิวเตอรในยุคนี้ไดสงผลใหเกิดความกาวหนาทางวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีอยางรวดเร็ว เชน องคการนาซาของสหรัฐอเมริกา ใชเครื่องคอมพิวเตอรในการคํานวณและควบคุมยานอวกาศตาง ๆ ในยุคแรก และมีการพัฒนาการตอเนื่องมาจนถึงปจจุบันนี ้

4. คอมพิวเตอรยุควงจรรวม (พ.ศ. 2508 – พ.ศ. 2512)

Integrated Circuit : IC

8

ประมาณป พ.ศ. 2508 ไดมีการพัฒนาวิธีการสรางทรานซิสเตอรจํานวนมากลงบนแผนซิลิคอนขนาดเล็ก ทําใหเกิดวงจรรวมบนแผนซิลิคอนท่ีเรียกวา ไอซี (Integrated Circuit : IC) บริษัท ไอบีเอ็ม เริ่มใชไอซีกับเครื่องคอมพิวเตอรรุนแรก คือ ซิสเต็ม / 370 โมเดล 145 (system / 370 model 145) พัฒนาการของไอซีทําใหเครื่องคอมพิวเตอรมีความซับซอนสูงขึ้น มีวงจรการทํางานท่ีทําการคิดคํานวณจํานวนเต็มไดหลายลานครั้งตอวินาที นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาหนวยความจําท่ีใชไอซี ทําใหมีความจุมากขึ้น ในยุคตนของยุคนี้ สามารถผลิตไอซีหนวยความจําท่ีมีความจุหลายกิโลบิตตอ๙ป (kilobit/chip) และเพ่ิมขึ้นเปนลําดับ ขณะเดียวกันก็มีการพัฒนาการทางดานอุปกรณเก็บขอมูลมาเปนฮารดดิสก (hard disk) โดยนําแผนบันทึกหลาย ๆ แผนวางซอนกัน มีหัวอานหลายหัว ฮารดดิสกในเครื่องคอมพิวเตอรจึงเปนอุปกรณประกอบท่ีสําคัญท่ีทําใหเครื่องคอมพิวเตอรมีความจุในการเก็บขอมูลไดมากและรวดเร็ว

ดวยการใชไอซีเปนสวนประกอบ ทําใหเครื่องคอมพิวเตอรมีขนาดเล็กลง ราคาถูกลง จึงมีบริษัทท่ีผลิตคอมพิวเตอรมากขึ้น คอมพิวเตอรขนาดเล็กลงท่ีเรียกวา มินิคอมพิวเตอร (mini computer) จึงขายดีในยุคนั้น อุตสาหกรรมการผลิตคอมพิวเตอรในสหรัฐอเมริกาขยายตัว ทําใหมีบริษัทผูผลิตคอมพิวเตอรเกิดขึ้นหลายราย

5. คอมพิวเตอรยุควีแอลเอสไอ (พ.ศ. 2513 – พ.ศ. 2532)

chip

เทคโนโลยีทางดานการผลิตวงจรอิเล็กทรอนิกสยังคงกาวหนาอยางตอเนื่อง มีการสรางเปนวงจรรวมท่ีมีขนาดใหญมารวมไวในแผนซิลิคอนขนาดเล็ก เรียกวา วงจรวีแอลเอสไอ (Very Large Scale Integrated circuit : VLSI) เปนวงจรรวมท่ีสามารถนําทรานซิสเตอรจํานวนลานตัวมารวมกันอยูในแผนซิลิคอนขนาดเล็ก และผลิตเปนหนวยประมวลผลของคอมพิวเตอรท่ีซับซอน เรียกวา ไมโครโพรเซสเซอร (microprocessor)

9

การใชวงจรวีแอลเอสไอ เปนวงจรภายในเครื่องคอมพิวเตอร ทําใหสามารถผลิตเครื่องคอมพิวเตอรใหมีขนาดท่ีเล็กลงกวาเครื่องคอมพิวเตอรในยุคทรานซิสเตอร แตประสิทธิภาพสูงขึ้น เรียกวา ไมโครคอมพิวเตอร (microcomputer) ไมโครคอมพิวเตอร จึงเปนเครื่องคอมพิวเตอรท่ีแพรหลายและมีผูใชงานกันท่ัวโลกเปนจํานวนหลายลานเครื่อง 6. คอมพิวเตอรยุคเครือขาย (พ.ศ. 2533 – ปจจุบัน)

Central Processing Unit CPU

วงจร VLSI ไดรับการพัฒนาใหมีความหนาแนนของจํานวนทรานซิสเตอรมากขึ้นเรื่อย ๆจนในปจจุบันนี้สามารถผลิตจํานวนทรานซิสเตอรลงในแผนซิลิคอนขนาดเล็ก โดยมีความจุเพ่ิมขึ้น 2 เทาในทุก ๆ 18 เดือน ทําใหวงจรหนวยประมวลผลกลาง (CPU) มีขีดความสามารถมากขึ้น

เม่ือไมโครคอมพิวเตอรมีขีดความสามารถสูงขึ้น ทํางานไดเร็วขึ้น การแสดงผลและการจัดการขอมูลก็ทําไดมาก สามารถประมวลผลและแสดงผลไดครัง้ละมาก ๆ จึงทําใหคอมพิวเตอรทํางานไดหลายงานพรอม ๆ กัน ดังจะเห็นไดจากโปรแกรมจัดการประเภทวินโดวสในปจจุบันท่ีทําใหคอมพิวเตอรเครื่องเดียวทํางานหลายอยางพรอมกันได ขณะเดียวกันก็มีการเช่ือมโยงเปนเครือขายคอมพิวเตอรในองคกร มีการทํางานเปนกลุม (workgroup) โดยใชเครือขายทองถ่ินท่ีเรียกวา แลน (Local Area Network : LAN) เม่ือเช่ือมการทํางานหลาย ๆ กลุมขององคกรเขาดวยกันเกิดเปนเครือขายคอมพิวเตอรขององคกร เรียกวา อินทราเน็ต (intranet) และหากนําเครือขายคอมพิวเตอรขององคกรเช่ือมตอเขาสูเครือขายสากลท่ีเช่ือมตอกันท่ัวโลก ก็เรียกวา อินเทอรเน็ต (Internet)