تاريخچه ي كامپيوتر

  تاريخچه ي كامپيوتر :  

     يكي از احتياجات قديمي بشر نياز به شمارش و محاسبه بوده است . بشر اوليه براي شمارش ابتدا از انگشتان خود كمك مي گرفت . و به مرور اشياء جايگزين انگشتان گرديدند . در اين مورد به كارگيري سنگ ريزه و چوب خط و در اعصار جديد تر قلم و كاغذ قابل ذكرند .

      مهمترين تحول در اين زمينه در دنياي قديم ساخت چرتكه بود كه آن را به چيني ها نسبت مي دهند . تاريخ دقيق اختراع آن روشن نيست ، ولي به نظر مي رسد حدود پنج هزار سال قبل از ميلاد باشد . مهمترين دليل كاربرد چرتكه سهولت ساخت و استفاده از آن است .

ماشين حساب هاي مكانيكي :

     كوشش براي ساختن ماشين محاسبه و شمارش خودكار از قرن هفدهم شروع شد و اين زماني بود كه گسترش فعاليت در زمينه هاي ستاره شناسي ، دريانوردي ، بازرگاني و پژوهش هاي فني و علمي اهميت بي سابقه اي به اعداد بخشيده بود .

       در سال 1642 بلز پاسكال رياضي دان فرانسوي دستگاهي را به نام ماشين جمع زن اختراع كرد . اين ماشين مجموعه اي از چرخ دنده هاي كنار هم بود كه چرخ اول نشان دهنده ي يكان ، چرخ دوم نشان دهنده ي دهگان ، چرخ سوم نشان دهنده ي صدگان و … بود . نكته ي مهم در ماشين پاسكال انجام تنها عمل جمع و تفريق بود .

     مدتي بعد لايب نيز رياضي دان آلماني موفق شد دستگاهي به نام ماشين محاسبه بسازد كه مي توانست علاوه بر جمع و تفريق بر اساس روش پاسكال ، عمل ضرب و تقسيم را نيز انجام دهد . از آن

پس نيز تلاش ها براي ساخت ماشين هاي محاسبه ادامه داشت و پيشرفت هايي نيز صورت گرفت .

     فكر ساختن ماشيني كه به طور خودكار و يا با برنامه اي كار كند براي اولين بار در سال 1822 توسط چارلز بابيج مطرح شد . داستان از اين قرار است كه  بابيج به اتفاق يكي از همكارانش با دست مشغول محاسبات نجومي بود  و خستگي عجيبي بر او متوســــل شده بود . در اين لحظــــــه گفت : ((اي خدا ، اي كاش اين  محاسبــــات با  ، ماشين محاسبه گر نيروي بخار انجام مي شد )) و اين فكر آغاز ساختن ماشين تفاضلي او بود . او سال هاي زيادي از عمرش را صرف ساختن اين ماشين كرد كه در اثر محدوديت فني و مهندسي آن دوره نتوانست آن را تكميل كند . طرح هاي تهيه شده توسط بابيج بسيار پيشرفته تر از زمان او بود و بعدها بسياري از طرح ها و افكار وي در ساختن كامپيوتر هاي اوليه مورد استفاده قرار گرفت . به همين دليل وي را پدر كامپيوتر لقب دادند .

     در اواخر قرن 19 دفتر آمار ايالت متحده ي آمريكا براي استخراج نتايج سرشماري سال 1880 با مشكلات بزرگي مواجه شد . چرا كه استخراج و نتيجه گيري از اين اطلاعات زمان بسيار مي گرفت . بالاخره با سعي و كوشش و صرف وقت زياد نتايج اين سرشماري در سال 1887 به پايان رسيد . اما همينكه فهميده شد براي سرشماري بعدي به ده سال وقت نياز هست ، ذكر اختراع وسيله اي كه مي تواند اين كار را در زمان كوتاه تري انجام دهد ، تقويت گرديد . در اين موقع هرمان هالريث كه با دفتر آمار آمريكا همكاري داشت اصول جديدي را براي ضبط ، طبقه بندي و جدول بندي اطلاعات به طريق مكانيكي عرضه داشت كه هشت بار سريع تر از روش دستي بود و ماشين جدول بندي ناميده شد . بر اساس اين روش براي نمايش هر يك از مطالب و اطلاعات مورد نظر لازم بود در نقطه ي بخصوصي از نوار كاغذي ، يك سوراخ منگنه شود و ماشين ديگري مي توانست به كمك مدارهاي الكتريكي سوراخ هاي مذكور را حس كند و ضمن عبور از داخل دستگاه ، جدولي از مطالب ضبط شده را تهيه كند . به زودي نوار جاي خود را به كارت هاي مقوايي داد كه اطلاعات هر خانواده روي آن منگنه مي شد .

     در سال 1890 اولين سري ماشين هاي دسته بندي و تفكيك كارت هاي منگنه شده توسط هالريث اختراع گرديد . به كمك همين ماشين ها نتيجه ي سرشماري سال 1890 در عرض دو و نيم سال يعني در حدود يك سوم زمان نتيجه گيري سرشماري قبل آماده گرديد .

     در سال 1896 هالريث شركت ماشين جدول بندي را تاسيس كرد و بعدها با ده شركت ديگر ادغام شد و كمپاني IBM به وجود آمد .

ماشين هاي الكترو مكانيكي :

     كليه ي ماشين هاي ساخته شده تا اين تاريخ مكانيكي بودند و در آنها از چرخ دنده ، اهرم ، محور و ساير وسايل استفاده مي شد و در نتيجه اين ماشين ها كند ، حجيم و غير قابل اعتماد بودند و اين مساله در ماشين هاي بزرگ كار را مشكل تر مي كرد . به اين جهت به تدريج در بعضي قسمت ها وسايل الكتريكي جانشين وسايل مكانيكي گرديد .

     اولين ماشين الكترومكانيكي به وسيله ي هاوارد آيكن در دانشگاه هاروارد با كمك مالي و فني شركت IBM  ساخته شد . ساختمان اين ماشين پنج سال طول كشيد و در سال 1944 كامل گرديد . اين ماشين مي توانست عمليات جمع ، ضرب ، تقسيم و تفريق و محاسبه ي لگاريتم و توان هاي مختلف و محاسبه ي توان هاي مثلثاتي مانند سينوس و كسينوس را انجام دهد . اين ماشين به طور مخفف آ اس سي سي ((ASCC  )) يا مارك اول ناميده مي شد . ماشين مضبور عمل ضرب را در مدت 3 ثانيه انجام مي داد و اين سرعت هنوز مطلوب نبود .

كامپيوتر هاي نسل اول :

     بعد از جنگ جهاني دوم جنبش و تحرك جديدي براي ساختن ماشين هاي سريعتر و قوي تر به وجود آمد و اين بخاطر درگيري روز افزون بشر به كارهاي اداري و تجاري با حجم زياد و محاسبات پيچيده و وسيع علمي بود .

      اولين ماشين محاسبه به نام كامپيوتر در سال 1944 در دانشگاه هاروارد توسط هاوارد آيكن و در سال 1946 نوع كاملتر آن در دانشگاه پنسيلوانيا بنام ايناك براي حل مسائل مربوط به انفجار جهت اداره ي اردنانس ارتش آمريكا توسط دكتر ماچلي و اكرت ساخته و تكميل شد . در اين ماشين 19000 لامپ خلاء استفاده شده بود و براي انرژي مصرفي لامپ ها و همچنين دستگاه هاي تهويه و خنك كننده ماشين حدود 130 كيلو وات انرژي الكتريكي مصرف مي شد . ماشين داراي حجم زيادي بود و سطحي معادل 9015 متر مربع را اشغال مي كرد ليكن سرعت زيادي داشت و 5000 جمع و 350 ضرب را در مدت 1 ثانيه انجام مي داد .

     در سال 1952 اولين كامپيوتري كه قادر به ذخيره كردن برنامه بود به نام ادواك توسط دكتر نيومن ساخته شد كه اساس كامپيوتر هاي امروزي قرار گرفت . در سال 1948 كامپيوتر تازه اي توسط شركت IBM  در آمريكا ساخته شد كه سرعت عمل زيادي داشت . در سال 1954 يك كامپيوتر كوچك به نام IBM650  به بازار آمد كه در ظرف 5 سال 2000 دستگاه آن به فروش رفت و ماشين ديگري به نام UNIVAC4  نيز به مقدار زيادي توليد گرديد .

مشخصات كلي كامپيوتر هاي نسل اول :

1 – سرعت عمل آن ها حدود يك هزارم ثانيه بود .

2 – حافظه ي آنها داراي ظرفيت 2000 تا 4000 كلمه بود .

3 – داراي كاربرد هاي ويژه ي تك منظوره بودند .

4 – كليه ي برنامه ها به زبان ماشين نوشته مي شد .

5 – لامپ خلاء و رله در آن ها به عنوان حافظه به كار رفت .

كامپيوتر هاي نسل دوم :

     در اوايل دهه ي 1950 با ورود ترانزيستور به بازار و استفاده از آن در كامپيوتر و به كار بردن حلقه هاي كوچك مغناطيسي به عنوان حافظه ي ماشين ها تغييرات عمده اي در آن

ها ايجاد گرديد . ترانزيستور ، كامپيوتر هاي جديد را كوچكتر ، سبك تر و قابل اعتماد تر كرد و مصرف برق آن را نيز به مقدار زياد كاهش داد و كاربرد حلقه هاي مغناطيسي به عنوان حافظه نيز سرعت فراواني به آن بخشيد . از آن زمان به بعد شركت هاي سازنده تلاش كردند كامپيوتر هايي به بازار عرضه كنند كه جواب گوي اغلب امور در زمينه هاي تجاري و علمي يا همه منظوره باشند . اولين سري اين كامپيوتر ها كه ترانزيستور در آن ها به كار رفت در سال 1959 عرضه شد . اين سري از كامپيوتر ها به كامپيوتر هاي نسل دوم معروف شدند . از ماشين هاي معروف اين نسل ، مي توان از IBM 1401  و IBM 620  و IBM 7000  نام برد .

مشخصات كلي كامپيوتر هاي نسل دوم :

1 – ترانزيستور در آن ها به كار برده شد .

2 – سرعت آن ها حدود يك ميليونيم ثانيه بود .

3 – ظرفيت حافظه ي آن ها حدود 3000 كلمه بود و حافظه هاي كمكي نيز به وجود آمدند .

4 – داراي جنبه ي كاربرد هاي عمومي يا همه منظوره بودند .

5 – زبان هاي برنامه نويسي آن ها بسيار آسان بود .

6 – داراي حجم بسيار كمتري بودند .

7 – از حلقه هاي كوچك مغناطيسي به عنوان حافظه در آن ها استفده شد .

كامپيوتر هاي نسل سوم :

     براي ساختن كامپيوتر هاي سريع تر و قوي تر كوشش ها همچنان ادامه داشت تا در اوايل سال 1960 اولين كامپيوتر نسل سوم به بازار عرضه شد . اين كامپيوتر از سري IBM 360  بود كه براي ساختن آن پنج ميليارد دلار سرمايه گذاري شد و بزرگ ترين پروژه ي مالي بخش خصوصي تا آن زمان بود . اين كامپيوتر ها كه مدل هاي گوناگوني از نظر

سرعت و ظرفيت كار داشت ، در هر دو امور تجاري و علمي قابل استفاده بود . جديد ترين تحول در تكامل كامپيوتر ها در اين نسل ساختن وسايل ضبط اطلاعات با قابليت دسترسي مستقيم بود . به اين ترتيب كه كامپيوتر قادر شد به هر يك از اجزاء اطلاعات ذخيره شده در يك مجموعه ي عظيم اطلاعاتي در كسري از ثانيه به اطلاعات دسترسي پيدا كند . علاوه بر آن در اين نسل كامپيوتر ها سعي شده كه قطعات مدارها را هر چه كوچكتر و كم حجم تر سازند و براي اين منظور از مدارهاي مجتمع استفاده كردند .

مشخصات كلي كامپيوتر هاي نسل سوم :

1 – پيشرفت هاي سخت افزار :

الف ) مينياتوري كردن ( تقليل حجم و اندازه ي دستگاه ها و اجزاء آن ها )

ب ) افزايش ظرفيت حافظه به چندين برابر قبل

ج ) استفاده از دستگاه هاي واسطه با قابليت دسترسي مستقيم

د ) قدرت ارتباط با نقاط دور و متعدد

2 – پيشرفت هاي نرم افزار :

الف ) هماهنگي بسشتر با سخت افزار

ب ) هماهنگي بيشتر با سيستم عامل

ج ) پيشرفت در زبان هاي برنامه نويسي و به كار گيري زبان هاي سطح بالاي برنامه نويسي

3 – عمليات و بهره برداري :

الف ) استفاده از روش ها ي پيوسته و بازده فوري

ب ) اجرا همزمان چند برنامه با يكديگر

كامپيوتر هاي نسل چهارم :

     در اوايل سال 1970 تكنيك هاي جديد تري در ساخت و بهره گيري از كامپيوتر ها به كار گرفته شد كه بسياري از دست اندر كاران آن را نسل چهارم ناميدند . مهمترين تغييرات سخت افزار چهارم به كار گرفتن مدار هاي مجتمع با تراكم زياد و خيلي زياد بود . در نسل سوم از تراكم SSI و MSI يعني تراكم كم و تراكم متوسط و اما در نسل چهارم از تراكم LSI و VLSI و ULSI يعني تراكم بالا ، خيلي بالا و فوق العاده بالا بهره مي گيرند . نسل چهارم همچنين از حافظه ي نيمه هادي ، ميكرو پروسسور ، سيستم محاوره اي ، پردازش با ارتباط مستقيم و شبكه هاي كامپيوتري بهره جست .

مشخصات كلي كامپيوتر هاي نسل چهارم :

1 – استفاده از تراكم بالا و خيلي بالا و فوق العاده بالا

2 – استفاده از حافظه ي نيمه هادي

3 – به كار رفتن ميكرو پروسسور

4 – استفاده از سيستم محاوره اي

5 – پردازش با ارتباط مستقيم

6 – به وجود آمدن شبكه هاي كامپيوتري

كامپيوتر هاي نسل پنجم :

     نسل پنجم كامپيوتر ها كه ايده ي آن اولين بار توسط ژاپني ها در سال 1980 مطرح شد ، ساخت كامپيوتر هايي را پيشنهاد مي كنند كه مي توانند بياموزند ، استنباط كنند و تصميم بگيرند و به عبارت ديگر رفتاري داشته باشند كه معمولاً  در حوزه ي منطق و استدلال خاص انسان قرار دارد و يا به عبارت ساده تر هوشمند باشند . در اين نسل از مدارهاي مجتمع با مقياس فوق العاده بالا استفاده خواهد شد .

كامپيوتر هاي نسل ششم :

     بعد از تحقق بشر در ساخت كامپيوتر هاي هوشمند ايده ي آتي انسان ، طراحي كامپيوتر هايي خواهد بود كه مدار هاي داخلي شان كپي برداري عيني از مغز انسان خواهد بود .

در ساخت و توسعه و تكميل كامپيوتر ها دو عامل مهم نقش به سزايي داشته اند كه عبارتند از

1 – رياضيات

2 – الكترونيك

كه بدون وجود آن ها امكان پيشرفت در زمينه ي مهندسي كامپيوتر به وجود نمي آمد .