พัฒนาการคอมพิวเตอร์
1 พัฒนาการจากอดีตสู่ปัจจุบัน
พัฒนาการทางด้านเทคโนโลยีในช่วง 100 ปีที่ผ่านมาได้เป็นไปอย่างรวดเร็วเห็นได้จากการที่มีคอมพิวเตอร์เมื่อประมาณ 50 ปีที่แล้ว ต่อมามีระบบสื่อสารโทรคมนาคมสมัยใหม่เกิดขึ้นมากมาย เทคโนโลยีไมโครคอมพิวเตอร์ได้พัฒนาในช่วง 20 ปีเศษนี้เอง และมีพัฒนาการก้าวหน้าอย่างรวดเร็วทุก ๆ ปีจะมีผลิตภัณฑ์คอมพิวเตอร์ใหม่ออกมาจำหน่ายจำนวนมาก
หากจะแบ่งการพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอร์ จากอดีตสู่ปัจจุบัน สามารถแบ่งเป็นยุคก่อนการใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ และยุคที่เครื่องคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์
2 เครื่องคำนวณในยุคประวัติศาสตร์
เครื่องคำนวณรู้จักกันดีและใช้กันมาตั้งแต่ในยุคประวัติศาสตร์คือ ลูกคิด จากหลักฐานประวัติศาสตร์พบว่า ลูกคิดเป็นเครื่องคำนวณที่ใช้กันในหมู่ชาวจีนมากว่า 7,000 ปี และใช้กันในอียิปต์โบราณมากว่า 2,500 ปี ลูกคิดชาวจีนประกอบด้วยลูกปัดร้อยอยู่ในราวเป็นแถวตามแนวตั้ง โดยแต่ละแถวแบ่งเป็นครึ่งบนและล่าง ครึ่งบนมีลูกปัด 2 ลูก ครึ่งล่างมีลูกปัด 5 ลูก แต่ละแถวแทนหลักของตัวเลข
ความต้องการเครื่องคำนวณมีมาทุกยุคทุกสมัย โดยเฉพาะในราวประมาณคริสต์ศักราชที่ 8 ถึง 15 เป็นช่วงที่มนุษย์มีความสนใจในเรื่องปรากฏการณ์ของโลกและดวงดาว จึงมีผู้พยายามสร้างเครื่องช่วยคำนวณในรูปแบบไม้บรรทัดคำนวณเพื่อช่วยในการคำนวณตำแหน่งของดาว จากหลักฐานซากเรือที่ขุดค้นพบซึ่งจมอยู่ที่เกาะแห่งหนึ่งในประเทศกรีซ ได้พบเครื่องคำนวณที่ทำจากเฟืองมีอายุราวประมาณ 1800 ปี เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการคำนวณตำแหน่งของดาวเพื่อใช้ในการเดินเรือ
เครื่องคำนวณกลไกที่รู้จักกันดี และจัดว่าเป็นเครื่องคำนวณที่ใช้ในการคำนวณตัวเลขที่แท้จริงคือ เครื่องคำนวณของปาสคาล เครื่องคำนวณของปาสคาลเป็นเครื่องที่บวกและลบด้วยกลไกเฟืองที่ขบต่อกัน เพื่อให้มีการเคลื่อนไหวเกี่ยวเนื่องกัน เบลส ปาสคาล (Blaise Pascal) นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ได้ประดิษฐ์เครื่องคำนวณนี้ในปี พ.ศ. 2185 ปัจจุบันมีผู้ผลิตตามโครงร่างของปาสคาล โดยใช้วัสดุพลาสติก และวางขายตามศูนย์การค้า เครื่องคำนวณของปาสคาลจึงเป็นเครื่องคำนวณกลไกที่รู้จักแพร่หลายเป็นอย่างดี ต่อมาในปี พ.ศ. 2237 กอดฟริด ฟอนไลบ์นิช (Gottfried von Leibniz) ชาวเยอรมัน ได้ประดิษฐ์เครื่องคำนวณที่มีขีดความสามารถในการคูณและหารได้
จากรากฐานความรู้ในเรื่องเครื่องคำนวณกลไกที่ปาสคาล และไลบ์นิช ได้วางไว้ทำให้มีผู้พัฒนาเครื่องคำนวณต่อเนื่องกันมา และมีความก้าวหน้าเป็นลำดับ ในช่วงประมาณปี พ.ศ. 2240 – 2343 อุตสาหกรรมทอผ้าได้เจริญก้าวหน้า ทำให้มีความพยายามในการผลิตเครื่องทอผ้าอัตโนมัติด้วยกลไก มีการใช้บัตรเจาะรูเพื่อช่วยให้เครื่องจักรทำงานตามโปรแกรมที่วางไว้
บุคคลอีกผู้หนึ่งมีบทบาทสำคัญมากต่อการผลิตเครื่องจักรช่วยคำนวณในยุคกลไก คือ ชาร์ลส์ แบบเบจ (Charles Babbage) ชาวอังกฤษ ในปี พ.ศ. 2343 เขาประสบผลสำเร็จในการสร้างเครื่องคำนวณที่เรียกว่า ดิฟเฟอเรนซ์เอนจิน (difference engine) ต่อมาในปี พ.ศ. 2354 เขาเริ่มต้นโครงงานในการพัฒนาเครื่องคำนวณแบบใหม่เรียกว่าแอนาไลติคอลเอนจินต้องใช้กลไกจำนวณมากและต้องใช้สิ้นส่วนที่มีความละเอียดสูง ซึ่งเทคโนโลยีในขณะนั้นไม่สามารถรองรับการผลิตชิ้นส่วนเหล่านั้นได้ ทำให้เครื่องจักรที่เขาผลิตมานั้นไม่สามารถใช้งานได้
ต่อมาในปี พ.ศ. 2439 ฮอลเลอริชได้จดทะเบียนก่อตั้งบริษัทเพื่อผลิตและจำหน่ายเครื่องจักรช่วยในการคำนวณ โดยใช้ชื่อบริษัท คอมพิวติง เทบบูลิม เรดคอสดิง หลังจากนั้นในปี พ.ศ. 2467 ได้เปลี่ยนชื่อมาเป็นบริษัทไอบีเอ็ม (International Business Machine : IBM) บริษัทไอบีเอ็มนี้มีบทบาทสำคัญในการผลิตเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่นแรก ๆ ของโลก
ในปี พ.ศ. 2487 บริษัทไอบีเอ็มได้สร้างเครื่องคำนวณที่สามารถคำนวณจำนวนที่มีค่าต่าง ๆ ได้ โดยหัวหน้าโครงการคือ ศาสตราจารย์โฮวาร์ด ไอเกน(Howard Aiken) แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด และให้ชื่อเครื่องคำนวณนี้ว่า มาร์กวัน(Mark I)
3 คอมพิวเตอร์ยุคหลอดสุญญากาศ (พ.ศ. 2488 – 2501)
ในปี พ.ศ. 2486 วิศวกรสองคนคือ จอห์น มอชลี(John Mouchly) และเจ เพรเปอร์ เอ็ดเคิร์ท (J.Presper Eckert) ได้เริ่มพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอร์ และจัดได้ว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานทั่วไป เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานทั่วไปเป็นเครื่องแรกของโลก มีชื่อว่า อินิแอค (Electronec Numerical integrator Calculate : ENIAC) โดยเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้หลอดสุญญากาศ และใช้งานที่มหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย ในระยะเวลาใกล้เคียงกันนี้ก็มีการสร้างคอมพิวเตอร์และเครื่องคำนวณที่ใช้หลอดสุญญากาศขึ้นอีกหลายรุ่น เช่น IBM 603, IBM 604, และ IBM SSEC แต่เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ไอบีเอ็มสร้างยุคหลอดสุญญากาศยุคแรกนี้ยังเน้นในเรื่องการคำนวณ
ในปี พ.ศ. 2488 จอห์น วอน นอยแมน (John Von Neumann) ได้สนใจเครื่องอินิแอค และได้เสนอแนวคิดในการสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีหน่วยความจำ เพื่อใช้เก็บข้อมูลและโปรแกรมการทำงานหรือชุดคำสั่งของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์จะทำงานโดยเรียกชุดคำสั่งที่เก็บไว้ในหน่วยความจำมาทำงาน หลักการนี้เป็นหลักการที่ใช้มาจนถึงปัจจุบัน
หลอดสุญญากาศเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดใหญ่ และต้องใช้กระแสไฟฟ้ามาก เพื่อเผาไส้หลอดให้เกิดประจุอิเล็กตรอนวิ่งผ่านแผ่นตาราง (grid) การทำงานของหลอกสุญญากาศใช้วิธีการควบคุมการไหลของกระแสอิเล็กตรอนที่วิ่งผ่านแผ่นตาราง
คอมพิวเตอร์ในยุคหลอดสุญญากาศได้เจริญก้าวหน้าขึ้นเป็นลำดับ มีการพัฒนาหน่วยความจำถาวรที่เก็บข้อมูลได้จำนวณมาก ระยะแรกใช้วิธีการเก็บข้อมูลในบัตรเจาะรู แต่ทำงานได้ช้า จนในที่สุดก็มีการใช้หน่วยเก็บข้อมูลในรูปจานแม่เหล็ก วงแหวนแม่เหล็ก วิธีการที่ใช้เก็บข้อมูลในวงแหวนแม่เหล็กใช้มาจนถึงประมาณปี พ.ศ. 2513 นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาวิธีการเก็บข้อมูลในรูปดรัมแม่เหล็ก และเทปแม่เหล็กอีกด้วย
4 คอมพิวเตอร์ยุคทรานซิสเตอร์ (พ.ศ. 2500 – 2507)
นักวิทยาศาสตร์ของห้องปฏิบัติการวิจัยเบล (Bell laboratories) แห่งสหรัฐอเมริกา ได้ประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ได้สำเร็จ ทรานซิสเตอร์มีผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในการสร้างคอมพิวเตอร์ เพราะทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็ก ใช้กระแสไฟฟ้าน้อย มีความคงทนและเชื่อถือได้สูงกว่า และที่สำคัญสามารถผลิตได้ในราคาที่ถูกกว่าหลอกสุญญากาศ ดังนั้นคอมพิวเตอร์ในยุคต่อมาจึงใช้ทรานซิสเตอร์ และทำให้สิ้นสุดคอมพิวเตอร์ยุคหลอดสุญญากาศในเวลาต่อมา
เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ในยุคแรก ๆ ของบริษัทไอบีเอ็ม เช่น IBM 1401 เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กลง มีขีดความสามารถในเชิงการทำงานได้ดีขึ้น การเริ่มต้นใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ยุครานซิสเตอร์นี้ทำให้มีการผลิตคอมพิวเตอร์และใช้งานแพร่หลายกว่ายุคหลอดสุญญากาศมาก องค์การและหน่วยงานทั้งในภาครัฐบาลและเอกชนได้นำเครื่องคอมพิวเตอร์มาใช้งาน และในปี พ.ศ. 2507 บริษัทไอบีเอ็มได้พัฒนาเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้เทคโนโลยีทรานซิสเตอร์ขนาดใหญ่ที่เรียกว่าเมนเฟรม (main frame) และถือได้ว่าเป็นรากฐานการพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคต่อมาจนถึงปัจจุบัน
สำหรับในประเทศไทยก็มีการนำเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคนี้เข้ามาใช้เช่นกันในปี พ.ศ. 2507 โดยจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยนำเข้ามาใช้ในการศึกษา ในระยะเวลาเดียวกันสำนักงานสถิติแห่งชาติก็นำมาเพื่อใช้ในการคำนวณสำมโนประชากร นับเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่นแรกที่ใช้ในประเทศไทย คอมพิวเตอร์ยุคทรานซิสเตอร์นี้ หน่วยเก็บข้อมูลของคอมพิวเตอร์ได้รับการพัฒนาไปมากจนทำให้ระบบการเก็บข้อมูลในจานแม่เหล็กมีความจุได้สูงขึ้นมาก
คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว เช่น องค์การนาซาของสหรัฐอเมริกา ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ในการคำนวณและควบคุมยานอวกาศต่าง ๆ ในยุคแรก และมีพัฒนาการต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน
5 คอมพิวเตอร์ยุควงจรรวม (พ.ศ. 2508 – 2512)
ประมาณปี พ.ศ. 2508 ได้มีการพัฒนาวิธีการสร้างทรานซิสเตอร์จำนวนมากลงบนแผ่นซิลิกอนขนาดเล็ก และเกิดวงจรรวมบนแผ่นซิลิกอนที่เรียกว่า ไอซี
บริษัทไอบีเอ็มเริ่มใช้ไอซีกับเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่นแรกคือ ซิสเต็ม/370 โมเดล 145 (system/370 model 145) และผลิตออกขาย พัฒนาการของไอซีทำให้คอมพิวเตอร์มีความซับซ้อนสูงขึ้น มีวงจรการทำงานที่ทำการคิดคำนวณจำนวนเต็มได้เป็นหลายล้านครั้งต่อวินาที นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาหน่วยความจำที่ใช้ไอซีทำให้มีความจุมากขึ้น ในยุคต้นสามารถผลิตไอซีหน่วยความจำที่มีความจุหลายกิโลบิตต่อชิพ (chip) และเพิ่มขึ้นเป็นลำดับ ขณะเดียวกันก็มีการพัฒนาการทางด้านอุปกรณ์เก็บข้อมูลมาเป็นฮาร์ดดิสก์ (hard disk) โดยนำแผ่นบันทึกหลาย ๆ แผ่นวางซ้อนกัน มีหัวอ่านหลายหัว ฮาร์ดดิสก์ในเครื่องคอมพิวเตอร์จึงเป็นอุปกรณ์ประกอบที่สำคัญที่ทำให้คอมพิวเตอร์มีความจุในการเก็บข้อมูลได้มากและรวดเร็ว
ด้วยการใช้ไอซีเป็นส่วนประกอบ ทำให้คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลง ราคาถูกลง จึงมีบริษัทที่ผลิตคอมพิวเตอร์มากขึ้น คอมพิวเตอร์ขาดเล็กลงที่เรียกว่ามินิคอมพิวเตอร์ (mini computer) จึงขายดีในยุคนั้น อุตสาหกรรมในการผลิตคอมพิวเตอร์ในสหรัฐอเมริกาขยายตัว ทำให้มีบริษัทผู้ผลิตคอมพิวเตอร์เกิดขึ้นหลายราย
6 คอมพิวเตอร์ยุค วีแอลเอสไอ (พ.ศ. 2513 – 2532)
เทคโนโลยีทางด้านการผลิตวงจรอิเล็กทรอนิกส์ยังคงก้าวหน้าย่างต่อเนื่อง มีการสร้างเป็นวงจรรวมที่มีขนาดใหญ่มารวมในแผ่นซิลิกอนขนาดเล็ก เรียกว่า วงจรวีแอลเอสไอ (Very Large Scale Integrated circuit : VLSI) เป็นวงจรร่วมที่สามารถนำทรานซิสเตอร์จำนวนล้านตัวมารวมกันอยู่ในแผ่นซิลิกอนขนาดเล็ก และผลิตเป็นหน่วยประมวลผลของคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนเรียกว่าไมโครโพรเซสเซอร์ (microprocessor)
การใช้วีแอลเอสไอเป็นวงจรภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถผลิตเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กลงแต่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เรียกว่า ไมโครคอมพิวเตอร์ (microcomputer) ไมโครคอมพิวเตอร์จึงเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่แพร่หลายและมีผู้ใช้งานกันทั่งโลก
การที่คอมพิวเตอร์มีขีดความสามารถสูง เพราะวีแอลเอสไอเพียงชิพเดียวสามารถสร้างเป็นหน่วยประมวลผลของเครื่องทั้งระบบหรือเป็นหน่วยความจำที่มีความจุสูงหรือเป็นอุปกรณ์ควบคุมการทำงานต่าง ๆ ขณะเดียวกันพัฒนาการของฮาร์ดดิสก์ก็ทำให้ฮาร์ดดิสก์มีขนาดเล็กลงและมีความจุเพิ่มขึ้นแต่มีราคาถูกลง เครื่องไมโครคอมพิวเตอร์จึงมีขนาดได้ตั้งแต่อยู่ในอุ้มมือที่เรียกว่า ปาล์มทอป (plam top) ขนาดโน้ตบุ๊ค (note book) และคอมพิวเตอร์ขนาดตั้งโต๊ะ (desk top)
ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานได้ง่าย และมีซอฟต์แวร์ในการใช้งานจำนวนมาก เช่น ซอฟต์แวร์ประมวลคำ ซอฟต์แวร์ตารางทำงานและซอฟต์แวร์กราฟิก
7 คอมพิวเตอร์ยุคเครือข่าย (พ.ศ. 2533 – ปัจจุบัน)
วงจรวีแอลเอสไอได้รับการพัฒนาให้มีความหนาแน่นของจำนวนทรานซิสเตอร์มากขึ้นเรื่อย ๆ จนในปัจจุบันสามารถผลิตจำนวนทรานซิสเตอร์ลงในแผ่นซิลิกอนขนาดเล็กได้มากกว่าสิบล้านตัว ทำให้วงจรหน่วยประมวลผลกลางมีขีดความสามารถมากขึ้น
เมื่อไมโครคอมพิวเตอร์มีขีดความสามารถสูงขึ้น ทำงานได้เร็ว การแสดงผลและการจัดการข้อมูลก็ทำได้มาก สามารถประมวลผลและแสดงผลได้ครั้งละมาก ๆ จึงทำให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้หลายงานได้พร้อมกัน (multitasking) ดังจะเห็นได้จากโปรแกรมจัดการประเภทวินโดวส์ในปัจจุบันที่คอมพิวเตอร์เครื่องเดียวทำงานหลายอย่างพร้อมกันได้ขณะเดียวกันก็มีการเชื่อมโยงเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ในองค์การ มีการทำงานเป็นกลุ่ม (work group) โดยใช้เครือข่ายท้องถิ่นที่เรียกว่าแลน (Local Area Netwek : LAN) เมื่อเชื่อมการทำงานหลาย ๆ กลุ่มขององค์การเข้าด้วยกันเกิดเป็นเครือข่ายขององค์การเชื่อมต่อเข้าสู่เครือข่ายสากลที่ต่อเชื่อมกันทั่วโลกก็เรียกว่าอินเทอร์เน็ต (internet)
คอมพิวเตอร์ในยุคปัจจุบันจึงเป็นคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมโยงต่อถึงกัน ทำงานร่วมกัน ส่งเอกสารข้อความระหว่างกันได้ สามารถประมูลผลรูปภาพ เสียง และวีดิทัศน์ ไมโครคอมพิวเตอร์ในยุคนี้จึงทำงานกับสื่อหลายชนิดที่เรียกว่าสื่อประสม (multimedia)
