ยุคของคอมพิวเตอร์

 ยุคของคอมพิวเตอร์  
         

             compute แปลว่า คำนวณ นับ หากจะเล่าถึงประวัติการคำนวณก็ต้องเริ่มต้นตั้งแต่มนุษย์รู้จักการนับ กำหนดจำนวณ 0 ขึ้น และกว่า 3000 ปีมาแล้ว ที่มีเครื่องคิดเลขของจีนโบราณที่ช่วยให้มนุษย์คำนวณได้รวดเร็วและแม่นยำก็คือลูกคิด (abacus) เครื่องทอผ้าของ Jacquard loom (1805) และเครื่องวิเคราะห์ analytical engine (1834) ของ Charles Babbage จากนั้นประมาณปลายทตวรรษที่ 1960 ก็มีเครื่องคิดเลขแบบเครื่องกลใช้กันอย่างกว้างขวางทั้งสำหรับพ่อค้า นักวิทยาศาสตร์และวิศวกร และมีการสร้างคอมพิวเตอร์แบบอะนาลอก (alalog computer) ต่อจากนั้นจึงมีการพัฒนาคอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลขึ้น ซึ่งทำงานได้รวดเร็ว และเชื่อถือได้กว่าคอมพิวเตอร์แบบอะนาลอก จึงทำเป็นที่รู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลายอย่างรวดเร็ว 

       ช่วงการพัฒนาฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอล สามารถแบ่งได้เป็น 6 ยุค ดังนี้

             ยุคแห่งเครื่องจักร The Mechanical Era     (ปี ค.ศ. 1623-1945)           

             ยุคแรก First Generation Electronic Computers    (ปี ค.ศ. 1937-1953)
             ยุคที่ 2 Second Generation   (ปี ค.ศ. 1954-1962)
             ยุคที่ 3 Third Generation     (ปี ค.ศ. 1963-1972)
             ยุคที่ 4 Fourth Generation    (ปี ค.ศ. 1972-1984)
             ยุคที่ 5 Fifth Generation    (ปี ค.ศ. 1984-1990)
             ยุคที่ 6 Sixth Generation      (ปี ค.ศ. 1990-)

 คอมพิวเตอร์ในยุคเครื่องจักร หรือยุคที่ 0

               ก่อนจะมีการสร้างคอมพิวเตอร์ดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นมา (digital electronic computer: คอมพิวเตอร์ที่ ทำงานด้วยระดับสัญญาณไฟฟ้า) ได้มีการสร้างคอมพิวเตอร์จักรกลขึ้นก่อนแล้ว (machanical
computer: คอมพิวเตอร์ที่ทำงานด้วยมอเตอร์และเฟือง) โดยมีนักคณิตศาสตร์ในศตวรรษที่ื 17 ได้ี่มีแนวความคิดสร้างเครื่องจักรกลที่สามารถแก้โจทย์ปัญหาทางคณิตศาสตร์ และได้ออกแบบและสร้างเครื่องคิดเลขจักกลที่สามารถ บวก ลบ คูณ และหาร นักคณิตศาสตร์ท่านนั้นได้แก่ Wilhelm Schickhard, Blaise Pascal และ Gottfried Leibnitz

             ส่วนเครื่องจักรคำนวณเครื่องแรกที่สามารถป้อนคำสั่งหรือโปรแกรมได้ คือ เครื่องหาผลต่าง และเครื่องจักรวิเคราะห์ Different Engine (1833) และ Analytical Engine (1842) ของชาร์ลส แบบเบจ (Charles Babbage) แต่ในยุคสมัยของเขานั้นเครื่ิองหาผลต่างยังสร้างไม่สำเร็จเนื่องจากข้อจำกัดทางเทคโนโลยีสมัยนั้น เขาได้มีแนวคิดของการใช้สัญญานปิดเปิดมาใช้ในการคิดประมวลผลข้อมูล โดยแปลงข้อมูลหรือตัวเลขที่ต้องการคำนวณให้อยูู่่ในรูปเลขฐานสอง (binary) แต่ประชาชนทั่วไปไม่ให้ความสนใจนัก เพราะคุ้นเคยกับเลขฐานสิบมากกว่า

             ชาร์ลส แบบเบจ มีผู้ร่วมงานที่ช่วยให้งานของเขาเป็นจริงขึ้นมาคือเครื่องจักรของเขาสามารถโปรแกรมได้ ท่านนี้คือเอดา เลิฟเลซ (Ada Lovelace) เธอได้คิดค้นวิธีการเขียนโปรแกรมสั่งงานคอมพิวเตอร์ ซึ่ง เอดา เลิฟเลซ ได้รับการยกย่องว่าเป็นนักเขียนโปรแกรมคนแรกของโลก

              ภายหลังจากนั้นได้มีผู้ศึกษางานของแบบเบจ และพัฒนาต่อจนเป็นผลสำเร็จในปี 1953 ซึ่งเครื่องจักรกลนี้สามารถประมวลผลข้อมูลตัวเลขฐานสองทีละ 15 หลัก และสามารถคำนวณหาค่า อัตราการเปลี่ยนแปลง (differential) ได้ถึงอันดับที่ 4 (fourth-order differences) ได้ และเครื่องนี้ได้รับรางวัลในปี 1955 และถูกนำไปใช้ประมวลผลการโคจรของดาวอังคาร

                คอมพิวเตอร์จักรกลที่ประสบความสำเร็จและสามารถใช้งานได้จริงเชิงธุรกิจคือเครื่องที่คิดค้นโดยเฮอร์แมน ฮอลเลอริช (Herman Hollerith) โดยเขาได้นำบัตรเจาะรู (punched-card) มาใช้กับคอมพิวเตอร์ของเขาในการประมวลผลสำมะโนประชากรของสหรัฐในปี 1890 ภายหลังเขาได้ตั้งบริษัทขึ้น คือบริษัท IBM (International Business Machines) นั่นเอง

 คอมพิวเตอร์ยุคที่ 1 (1937-1953)

               คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ใช้หลอดสูญญากาศและรีเลย์เป็นอุปกรณ์หลักในวงจรแทนแบบจักรกล โดยหลักการแล้วการทำงานของสวิซไฟฟ้า (เปิด-ปิดวงจร) จะมีความน่าเชื่อถือกว่า และการใช้ไฟฟ้านั้นมีความเร็วกว่าการใช้สวิตซ์จักรกลถึง 1000 เท่า แต่หลอดสูญญากาศที่ว่านี้ มีข้อเสียคือต้องการพลังงานมาก อายุใช้งานสั้น และที่สำคัญคือมีขนาดใหญ่ ซึ่งถือเป็นความไม่สมบูรณ์ของคอมพิวเตอร์ในยุคนี้ ตัวอย่างเช่นคอมพิวเตอร์ ENIAC ต้องใช้หลอดสูญญากาศถึง 18,000 หลอดต้องการพลังงานไฟฟ้าถึง 140 กิโลวัตต์และหนักถึง 30 ตัน

                    เครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกของโลกคือเครื่องคอมพิวเตอร์ ABC (1937) พัฒนาโดย ดร. จอห์น วี. อทานาซอฟฟ์ (John V Atanasoff) และ คลิฟฟอร์ด เบอรรี่ (Clifford Berry) เครื่องนี้ไม่สามารถโปรแกรมได้ แต่เป็นพื้นฐานสำหรับคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์แบบฐานสองรุ่นหลัง ๆ

                     ถัดมาในปี 1943 ได้มีเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องที่ 2 คือเครื่องโคโลสซุส เครื่องนี้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้ประโยชน์ในการทหารนั่นคือ ใช้ถอดรหัสสัญญาณลับที่กองทัพเยอรมันใช้สื่อสารกัน ในสงครามโลกครั้งที่ 2 แต่เครื่องคอมพิวเตอร์โคโลสซุสได้ถูกเก็บไว้เป็นความลับ จนกระทั่งในช่วงหลังปี ค.ศ. 1970 ซึ่งสงครามโลกครั้งที่ 2 สิ้นสุดจึงได้รับการเปิดเผย

                      ต่อมาในปี 1943 J. Presper Eckert และ John V. Mauchly ได้ร่วมมือกันสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่เครื่องแรก เป็นคอมพิวเตอร์สำหรับใช้งานทั่วไปและสร้างได้สำเร็จในปี 1945 เครื่องนี้มีชื่อว่า อินิแอค (ENIAC: Electronic Numerical Integrator and Computer) เครื่องนี้หนัก 30 ตัน ประกอบด้วยหลอดสุญญากาศ 18,000 หลอด กินพื้นที่ถึง 30x50 ช่วงก้าว ใช้กำลังไฟฟ้าถึง 160 กิโลวัตต์ ตอนเครื่อง อินิแอคถูกเปิดทำงานครั้งแรกนั้น หลอดไฟฟ้าถึงกับหรี่สลัวทั่วเมืองฟิลาเดลเฟียที่ซึ่งเครื่องนี้ถูกสร้างที่นี่ ENIAC ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้ในทางทหารเช่นเดียวกัน โดยใช้ในการคำนวณตารางการยิงและวิถีกระสุน

               ต่อมาทั้งสองท่านได้สร้างเครื่องยูนิแวค (UNIVAC: Universal Automatic Computer) ได้ออกสู่ตลาด เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่ได้ออกแบบมาเพื่อใช้ในด้านการค้าขาย พอเครื่อง UNIVAC ออกมาสู่ตลาด ผู้คนทั่วไปก็เริ่มตระหนักและเห็นความสำคัญของคอมพิวเตอร์ หลังจากได้เห็นผลการทำงานอย่างถูกต้องของการวิเคราะห์การออกเสียงของประชาชนร้อยละห้า จากประชากรทั้งหมด อย่างถูกต้องว่านาย Dwight D. Eisenhower จะเป็นผู้ชนะในการเลือกตั้งประธานาธิบดีของสหรัฐอเมริกา ในการเลือกตั้ง ปี ค.ศ 1953

 คอมพิวเตอร์ยุคที่ 2 (1954-1962)

            ในยุคที่สองของคอมพิวเตอร์นี้ได้มองเห็นถึงความสำคัญของการพัฒนาคอมพิวเตอร ์ในทุกระดับของระบบคอมพิวเตอร์ ตั้งแต่เทคโนโลยีที่จะนำมาสร้างวงจร ไปจนถึงการภาษาในการเขียนโปรแกรมต่าง ๆ เพื่อสร้างโปรแกรมคำนวณทางวิทยาศาสตร์

             ในปี 1947 ได้มีการผลิตทรานซิสเตอร์ขึ้นเป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา และมีการนำทรานซิสเตอร์ใช้เป็นวงจรสวิตซ์ของคอมพิวเตอร์ มีความเร็วในการสวิตซ์ 30 ล้านครั้งต่อวินาที (หรือปัจจุบันเรียกว่า clock หรือความเร็วของ CPU) การสร้างคอมพิวเตอร์ในยุคที่ 2 นี้ใช้ทรานซิสเตอร์และไดโอดเป็นหลัก การใช้ทรานซิสเตอร์ทำให้ความเชื่อถือได้ (reliability) สูงขึ้น ทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง และราคาต่ำลง ซึ่งถือเป็นการแก้ปัญหาข้อบกพร่องของคอมพิวเตอร์ในยุคที่ 1 เหตุผลนี้ ทำให้คอมพิวเตอร์แพร่หลายไปอย่างรวดเร็วในยุคนี้ยังมีความเปลี่ยนแปลงในอีกหลาย ๆ ด้าน เช่น หน่วยความจำหรือที่เก็บข้อมูลได้เปลี่ยนไปใช้เทปแม่เหล็กซึ่งสามารถเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่มได้ (random access memory) แทนแบบเดิมที่ใช้รีเลย์ปรอท

              ในยุคนี้การสร้างคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงที่เราเรียกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (supercomputers) คือ Livermore Atomic Research Computer (LARC) และเครื่อง IBM 7030 เพื่อตอบสนองความต้องการในด้านความเร็วในการคำนวณ และเริ่มมีการใช้คอมพิวเตอร์กับการสื่อสาร (network) เป็นต้น

       สำหรับทางด้านซอฟต์แวร์ได้มีภาษาระดับสูงหลายภาษาเกิดขึ้น ในช่วงกลางของยุคที่สอง ภาษาที่สำคัญได้แก่ ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN,1956),ภาษาอัลกอล ALGOL (1958), และภาษาโคบอล (COBOL, 1959) เครื่องคอมพิวเตอร์ที่สำคัญคือเครื่อง IBM 704, 709 และ 7094

                  

 คอมพิวเตอร์ยุคที่ 3 (ปี ค.ศ. 1963-1972)

          นวัตกรรมในยุคนี้คือมีการใช้แผงวงจรรวมหรือ IC : Integrated Circuit (IC ได้ถูกคิดค้นข้นมาในปีี 1958) ในการสร้างคอมพิวเตอร์ IC เป็นทรานซิสเตอร์หลาย ๆ ตัวต่อกันเป็นวงจรอยู่บนแผ่นสารกึ่งตัวนำ (semi-conductor) เช่น แ่ผ่นซิลิกอน ซึ่งเป็นแผ่นบางขนาดเล็ก จึงนิยมเรียกว่าเวเฟอร์ (wafer) การใช้ IC ในคอมพิวเตอร์นี้ ทำให้คอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีความสามารถในด้านการคำนวณสูงขึ้น มีความเชื่อถือได้สูงขึ้น และมีขนาดเล็กลง

            นอกจากนี้ ในยุคนี้หน่วยความจำก็เปลี่ยนมาใช้สารกึ่งตัวนำ และมีการสร้างระบบปฏิบัติการขึ้น และมีการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ อาจกล่าวได้ว่า การสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์เป็นจุดเด่นที่สำคัญที่สุดจุดหนึ่งของคอมพิวเตอร์ในยุคนี้

             

 คอมพิวเตอร์ยุคที่ 4 (ปี ค.ศ. 1972-1984)

                  IC ได้ถูกพัฒนาให้มีความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์สูงขึ้นเรื่อย ๆ จากบรรจุทรานซิสเตอร์ไม่กี่ร้อยตัว เป็นหลายพันหลายหมื่นตัว ซึ่งเรียกว่า LSI (Large Scale Integrated Circuit: ภายในมีทรานซิสเตอร์มี 1000 ตัว ต่อชิพหนึ่งตัว) และ VLSI (Large Scale Integrated Circuit: ภายในมีทรานซิสเตอร์ม์ 100,000 ตัว ต่อชิพหนึ่งตัว) เมื่อมีการใช้ LSI และ VLSI ในคอมพิวเตอร์ ทำให้คอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีขนาดเล็กมาก หน่วยการทำงานของคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ได้แก่ หน่วยประมวลผล หน่วยความจำ ส่วนควบคุมอินพุต/เอาท์พุต สามารถรวมอยู่บนแผ่นชิพเล็ก ๆ เพียงตัวเดียวได้

                 ในการพัฒนาซอฟต์แวร์ในยุคนี้ที่สำคัญได้แก่การพัฒนาภาษาโปรลอก Prolog (Programming inLogic) ซึ่งเป็นภาษาที่เหมาะสำหรับเขียนโปรแกรมทางด้านปัญญาประดิษฐ์ และสำหรับภาษาอื่น ๆ ก็ได้มีการพัฒนาคอมไพเลอร์ (ตัวแปลภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาเครื่อง) ให้ดียิ่งขึ้น

            นอกจากนี้ได้มีการพัฒนาภาษา C และระบบปฏิบัติการ UNIX โดยเค็น ทอมสัน (Ken Thompson) และเดนนิส ริชชี (Dennis Ritchie) ในห้องปฏิบัติการ Bell ซึ่งถือว่าเป็นเหตุการณ์ที่สำคัญมาก พวกเขาได้ใช้ภาษา C ที่สร้างขึ้น สร้างระบบปฏิบัติการ UNIX สำหรับเครื่อง DEC PDP-11 จากนั้น UNIX ก็เป็นที่แพร่หลายอย่างรวดเร็ว เพราะถือเป็นปรากฏการณ์ใหม่ที่ผู้ใช้คอมพิวเตอร์เป็นอิสระ จากการที่ต้องเรียนรู้ระบบฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์ทุกครั้งที่จะใช้คอมพิวเตอร์เครื่องใหม่ 

             เมนเฟรมคอมพิวเตอร์และคอมพิวเตอร์สถานีงาน (workstation) ก็ได้รับการพัฒนาขึ้นในยุคนี้เช่นเดียวกัน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการมีระบบ time-sharing คือแบ่งปันเวลาในการใช้งานหน่วยประมวลผล เนื่องจากเครื่องคอมพิวเตอร์เหล่านี้สามารถมีผู้ใช้หลาย ๆ คนใช้งานพร้อมกันได้ โดยเครื่องที่ผู้ใช้ใช้ในการป้อนข้อมูลและรับผลการประมวลผลเรียกว่าเครื่อง client ผู้ใช้ส่งข้อมูลมาประมวลผลที่คอมพิวเตอร์หลักที่เป็นเมนเฟรมหรือ workstation นี่เองเป็นที่มาของคำว่า workstation หรือสถานีงาน

 คอมพิวเตอร์ยุคที่ 5 - (ปี ค.ศ. 1984-1990)

          การพัฒนาคอมพวิเตอร์ในยุคนี้เน้นในด้านการประมวลผลแบบขนาน (parallel processing) โดยมองเห็นรูปแบบการที่มีตัวประมวลผลหลาย ๆ ตัวช่วยกันประมวลผลพร้อมกันเพื่อเพิ่มความเร็ว

           การพัฒนาด้านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ทั้งเครือข่ายระยะไกล (WAN: Wide Area Network) และเครื่อข่ายระยะใกล้ (LAN: Local Area Network) เป็นไปอย่างรวดเร็ว

            นอกจากนี้ได้มีเทคโนโลยี RISC (reduced instruction set) เป็นสถาปัตยกรรมของไมโครโพรเซสเซอร์ที่ใช้คำสั่งสั้นและเป็นพื้นฐานกว่า CISC (complex instruction set computing) โดยทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นด้วย

 คอมพิวเตอร์ยุคที่ 6 (ปี ค.ศ. 1990- ปัจจุบัน)

             ที่ผ่านมาทั้ง 5 ยุค พัฒนาการของคอมพิวเตอร์จะเป็นไปในทางการปรับปรุงการผลิต และการ เสริมสร้างความสามารถทางด้านการคำนวณของคอมพิวเตอร์เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นการจำกัด ความสามารถทางด้านการป้อนข้อมูล ในปัจจุบัน ความต้องการทางด้านการป้อนข้อมูลอย่างอิสระ โดยใช้เสียงและภาพ ซึ่งถือเป็นการป้อนข้อมูลโดยธรรมชาตินั้นสูงขึ้นเรื่อยๆ ความต้องการคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ไม่เป็นเพียงแต่เครื่องคำนวณ จึงสูงขึ้นเรื่อย ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้องการประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ในการแก้ปัญหาสังคม 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 การค้นหาความรู้จากข้อมูลมหาศาสล และอื่น ๆ
       2) การลดความยากลำบากในการผลิตซอฟต์แวร์ เป็นการพัฒนาทางด้านการเขียนโปรแกรม พัฒนา ภาษาของโปรแกรมให้ง่ายขึ้น วิธีการติดต่อกับผู้ใช้ และอื่น ๆ
       3) การพัฒนาทางด้านความสามารถ อาจแบ่งย่อย ๆ ได้เป็น
              - การทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง เพื่อให้สามารถพกพาได้ และติดต่อกับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้ ทั้งโดยใช้สายและไม่ใช้สาย
              - การพัฒนาด้านความเร็ว และด้านหน่วยความจำให้เหมาะสมกับงานใหม่ ๆ ที่ยากขึ้น ข้อมูลมากขึ้น
              - การพัฒนาคอมพิวเตอร์ ให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับระบบอื่น ๆ ได้
              - การพัฒนาทางด้านความปลอดภัยของข้อมูลและความเชื่อถือได้
จะเห็นได้ว่าการพัฒนาคอมพิวเตอร์ในโครงการคอมพิวเตอร์ยุคที่ 6 จะไม่เน้นทางด้านการคำนวณมากนัก แต่จะเน้นหนักไปที่การจัดการกับข้อมูลที่มนุษย์เข้าใจได้โดยตรงมากกว่า