วิวัฒน์นาการคอมพิวเตอร์

ความหมายคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์ (Computer) เป็นเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้รับข้อมูล หรือรับคำสั่ง แล้วนำข้อมูลคำสั่งต่างๆไป เก็บบันทึก ไว้ในหน่วยความจำ และประมวลผลข้อมูลโดยการคำนวณ หรือเปลี่ยนแปลงข้อมูลตามคำสั่ง จากนั้นจึงแสดงผลข้อมูลออกมาให้เห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูลคำสั่ง และผลที่ได้จากการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ สามารถเก็บบันทึกไว้ได้อย่างถาวร นำมาใช้หรือปรับปรุงแก้ไขพัฒนาได้อย่างไม่จำกัด Computer มาจากคำว่า Compute ซึ่งแปลว่า คำนวณ ดัง
วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์








สมัยโบราณมนุษย์รู้จักการนับด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่น นับเศษไม้ ก้อนหิน ลูกปัด การใช้นิ้วมือ การขีดเป็นรอย ชาวจีนคิดประดิษฐ์เครื่องมือนับเรียกว่า “ลูกคิด” (Abacus) โดยได้แนวคิดจากการเอาลูกปัดร้อยเก็บเป็นพวงในสมัยโบราณ จึงนับได้ว่าลูกคิดเป็นเครื่องมือนับที่มนุษย์คิดขึ้นเป็นสิ่งแรกของโลกเมื่อประมาณ 500 ปีก่อนคริสต์ศักราช และยังคงเป็นที่นิยมใช้กันอยู่จนถึงปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการฝึกคิดคำนวณของเด็ก ๆ ที่ฉลาด ครูได้นำเอาลูกคิดมาใช้ช่วยในการฝึกคิดให้กับเด็กและได้ผลดีเป็นอย่างยิ่ง
ลูกคิด

ความพยายามที่จะผลิตเครื่องมือนับเพื่อช่วยผ่อนแรงสมองที่จะต้องคิดคำนวณจำนวนเลขต่าง ๆ มีอยู่ตลอดเวลา จากเครื่องที่ใช้มือ มาใช้เครื่องจักร ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน ซึ่งมีวิวัฒนาการตามลำดับดังนี้ค.ศ. 1617 : จอห์น เนเปียร์ (John Nepier) ชาวสก็อต ประดิษฐ์เครื่องคิดเลข “เนเปียร์ส โบนส์” (Nepier’s Bones)ค.ศ. 1632 : วิลเลี่ยม ออตเทรด (William Oughtred) ประดิษฐ์ไม้บรรทัดคำนวณ (Slide Rules) เพื่อใช้ในทางดาราศาสตร์ ถือเป็น คอมพิวเตอร์อนาลอก เครื่องแรกของโลก
Adding Machine ของ ปาสคาล
ค.ศ. 1642 : เบลส ปาสคาล (Blaise Pascal: 1623 - 1662) ชาวฝรั่งเศส ประดิษฐ์เครื่องบวกเลขแบบมีเฟืองหมุนคือมีฟันเฟือง 8 ตัว เมื่อเฟืองตัวหนึ่งนับครบ 10 เฟืองตัวติดกันทางซ้ายจะขยับไปอีกหนึ่งตำแหน่ง ซึ่งหลักการนี้เป็นรากฐานของการพัฒนาเครื่องคำนวณ และถือว่า เครื่องบวกเลข (Adding Machine) ของปาสคาลเป็น เครื่องบวกเลขเครื่องแรกของโลก






ค.ศ. 1673 : กอตฟริต ฟอน ไลบนิซ (Gottfried von Leibniz : 1646 - 1716) นักปรัชญาและนักคณิตศาสตร์ ชาวเยอรมัน ออกแบบเครื่องคิดเลขแบบใช้เฟืองทดเพื่อทำการคูณด้วยวิธีการบวกซ้ำ ๆ กัน ไลบนิซเป็นผู้ค้นพบจำนวนเลขฐานสอง (Binary Number) ซึ่งประกอบด้วยเลข 0 และ 1 เป็นระบบเลขที่เหมาะในการคำนวณ เครื่องคิดเลขที่ไลบนิซสร้างขึ้น เรียกว่า Leibniz Wheel สามารถ บวก ลบ คูณ หาร ได้


ค.ศ. 1804 : โจเซฟ มารี แจคการ์ด (Joseph Marie Jacquard : 1752 - 1834) ชาวฝรั่งเศส เป็นผู้คิดประดิษฐ์ Jacquard’s Loom เป็นเครื่องทอผ้าที่ควบคุมการทอผ้าลายสีต่าง ๆ ด้วยบัตรเจาะรู (Punched – card) จึงเป็นแนวคิดในการประดิษฐ์เครื่องเจาะบัตร (Punched – card machine) สำหรับเจาะบัตรที่ควบคุมการทอผ้าขึ้น และถือว่าเป็นเครื่องจักรที่ใช้โปรแกรมสั่งให้เครื่องทำงานเป็นเครื่องแรก




ค.ศ. 1822 : ชาร์ลส์ แบบเบจ (Charles Babbage: 1792 - 1871) ศาสตราจารย์ทางคณิตศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ของอังกฤษ มีแนวความคิดสร้างเครื่องหาผลต่าง เรียกว่า Difference Engine โดยได้รับความช่วยเหลือจากราชสมาคม (Royal Astronomical Society) ของรัฐบาลอังกฤษ สร้างสำเร็จในปี ค.ศ. 1832


Charles Babbage
จากนั้นในปี ค.ศ. 1833 ชาร์ลส์ แบบเบจ ได้คิดสร้างเครื่องวิเคราะห์ (Analytical Engine) ซึ่งแบ่งการทำงานออกเป็น 3 ส่วนคือ ส่วนเก็บข้อมูล ส่วนควบคุม และส่วนคำนวณ โดยออกแบบให้ใช้ระบบพลังเครื่องยนต์ไอน้ำเป็นตัวหมุนเฟือง และนำบัตรเจาะรูมาใช้ในการบันทึกข้อมูล สามารถคำนวณได้โดยอัตโนมัติและเก็บผลลัพธ์ไว้ในหน่วยความจำก่อนแสดงผล ซึ่งจะเป็นบัตรเจาะรูหรือพิมพ์ออกทางกระดาษ แต่ความคิดของแบบเบจ ไม่สามารถประสบผลสำเร็จเนื่องจากเทคโนโลยีในสมัยนั้นไม่เอื้ออำนวย แบบเบจเสียชีวิตในปี ค.ศ. 1871 ลูกชายของแบบเบจคือ Henry Prevost Babbage ดำเนินการสร้างต่อมาอีกหลายปีและสร้างเสร็จในปี ค.ศ. 1910










Difference


Analytical Engine








หลักการของแบบเบจ ถูกนำมาใช้ในการสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์สมัยใหม่จนถึงปัจจุบัน แบบเบจจึงได้รับการยกย่องให้เป็น บิดาแห่งคอมพิวเตอร์


เลดี้ เอดา ออกัสตา ลัฟเลซ (Lady Ada Augusta Lovelace) นักคณิตศาสตร์ผู้ร่วมงานของแบบเบจ เป็นผู้ที่เข้าใจในผลงานและแนวความคิดของแบบเบจ จึงได้เขียนบทความอธิบายเทคนิคของการเขียนโปรแกรม วิธีการใช้เครื่องเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์เป็นครั้งแรก ทำให้เกิดความเข้าใจในผลงานของแบบเบจได้ดีขึ้น Ada จึงได้รับการยกย่องให้เป็น นักโปรแกรมคนแรกของโลก


Lady Ada Augusta Lovelace





1850 : ยอร์ช บูล (George Boole) นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้สร้างแนวคิดเกี่ยวกับระบบพีชคณิตแบบใหม่ เรียกว่า Boolean Algebra เพื่อใช้หาข้อเท็จจริงจากเหตุผลต่าง ๆ และแต่งตำราเรื่อง “The Laws of Thoughts” ว่าด้วยเรื่องของการใช้เครื่องหมาย AND, OR, NOT ซึ่งเป็นรากฐานทางคณิตศาสตร์ให้กับการพัฒนาทางด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เช่น สวิตช์ปิดหรือเปิด การไหลของกระแสไฟฟ้า ไหลหรือไม่ไหล ตัวเลขจำนวนบวกหรือลบ เป็นต้น โดยที่ผลลัพธ์ที่ได้จากพีชคณิตจะมีเพียง 2 สถานะคือ จริงหรือเท็จเท่านั้น ซึ่งอาจจะแทนจริงด้วย 1 และแทนเท็จด้วย 0


นั้นคำว่า Computer จึงแปลตามความหมายของคำได้ว่า "นักคำนวณ" ชนิดของคอมพิวเตอร์
พัฒนาการทางคอมพิวเตอร์ได้ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง จากอดีตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้หลอดสุญญากาศขนาดใหญ่ ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก และอายุการใช้งานต่ำ เปลี่ยนมาใช้ทรานซิสเตอร์ที่ทำจากชินซิลิกอนเล็ก ๆ ใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ และผลิตได้จำนวนมาก ราคาถูก ต่อมาสามารถสร้างทรานซิสเตอร์จำนวนหลายแสนตัวบรรจุบนชิ้นซิลิกอนเล็ก ๆ เป็นวงจรรวมที่เรียกว่า ไมโครชิป (microchip) และใช้ไมโครชิปเป็นชิ้นส่วนหลักที่ประกอบอยู่ในคอมพิวเตอร์ ทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง
ไมโครชิปที่มีขนาดเล็กนี้สามารถทำงานได้หลายหน้าที่ เช่น ทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำสำหรับเก็บข้อมูล ทำหน้าที่เป็นหน่วยควบคุมอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก หรือทำหน้าที่เป็นหน่วยประมวลผลกลาง ที่เรียกว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ ไมโครโพรเซสเซอร์ หมายถึงหน่วยงานหลักในการคิดคำนวณ การบวกลบคูณหาร การเปรียบเทียบ การดำเนินการทางตรรกะ ตลอดจนการสั่งการเคลื่อนข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง หน่วยประมวลผลกลางนี้เรียกอีกอย่างว่า ซีพียู (Central Processing Unit : CPU)
การพัฒนาไมโครชิปที่ทำหน้าที่เป็นไมโครโพรเซสเซอร์มีการกระทำอย่างต่อเนื่องทำให้มีคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ ๆ ที่ดีกว่าเกิดขึ้นเสมอ จึงเป็นการยากที่จะจำแนกชนิดของคอมพิวเตอร์ออกมาอย่างชัดเจน เพราะเทคโนโลยีได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ขีดความสามารถของคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กอาจมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แต่อย่างไรก็ตามพอจะจำแนกชนิดคอมพิวเตอร์ตามสภาพการทำงานของระบบเทคโนโลยีที่ประกอบอยู่และสภาพการใช้งานได้ดังนี้
ไมโครคอมพิวเตอร์ (micro computer) สถานีงานวิศวกรรม (engineering workstation) มินิคอมพิวเตอร์ (mini computer) เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (mainframe computer) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (super computer)

ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer)
ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็ก บางคนเห็นว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานส่วนบุคคล หรือเรียกว่า พีซี (Personal Computer : PC) สามารถใช้เป็นเครื่องต่อเชื่อมในเครือข่าย หรือใช้เป็นเครื่องปลายทาง (terminal) ซึ่งอาจจะทำหน้าที่เป็นเพียงอุปกรณ์รับและแสดงผลสำหรับป้อนข้อมูลและดูผลลัพธ์ โดยดำเนินการการประมวลผลบนเครื่องอื่นในเครือข่าย
อาจจะกล่าวได้ว่าไมโครคอมพิวเตอร์ คือเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีหน่วยประมวลผลกลางเป็นไมโครโพรเซสเซอร์ ใช้งานง่าย ทำงานในลักษณะส่วนบุคคลได้ สามารถแบ่งแยกไมโครคอมพิวเตอร์ตามขนาดของเครื่องได้ดังนี้
คอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ (desktop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กถูกออกแบบมาให้ตั้งบนโต๊ะ มีการแยกชิ้นส่วนประกอบเป็น ซีพียู จอภาพ และแผงแป้งอักขระ
แล็ปท็อปคอมพิวเตอร์ (laptop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่วางใช้งานบนตักได้ จอภาพที่ใช้เป็นแบบแบนราบชนิดจอภาพผนึกเหลว (Liquid Crystal Display : LCD) น้ำหนักของเครื่องประมาณ 3-8 กิโลกรัม
โน้ตบุ๊คคอมพิวเตอร์ (notebook computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดและความหนามากกว่าแล็ปท็อป น้ำหนักประมาณ 1.5-3 กิโลกรัม จอภาพแสดงผลเป็นแบบราบชนิดมีทั้งแบบแสดงผลสีเดียว หรือแบบหลายสี โน้ตบุ๊คที่มีขายทั่วไปมีประสิทธิภาพและความสามารถเหมือน กับแล็ปท็อป
ปาล์มท็อปคอมพิวเตอร์ (palmtop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์สำหรับทำงานเฉพาะอย่าง เช่นเป็นพจนานุกรม เป็นสมุดจนบันทึกประจำวัน บันทึกการนัดหมายและการเก็บข้อมูลเฉพาะบางอย่างที่สามารถพกพาติดตัวไปมาได้สะดวก


สถานีงานวิศวกรรม (engineering workstation)

ผู้ใช้สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่เป็นวิศวกร นักวิทยาศาสตร์ สถาปนิก และนักออกแบบ สถานีงานวิศวกรรมมีจุดเด่นในเรื่องกราฟิก การสร้างรูปภาพและการทำภาพเคลื่อนไหว การเชื่อมโยงสถานีงานวิศวกรรมรวมกันเป็นเครือข่ายทำให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและใช้งานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ
บริษัทพัฒนาซอฟต์แวร์หลายบริษัทได้พัฒนาซอฟต์แวร์สำเร็จสำหรับใช้กับสถานีงานวิศวกรรมขึ้น เช่นโปรแกรมการจัดทำต้นฉบับหนังสือ การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์งานจำลองและคำนวณทางวิทยาศาสตร์ งานออกแบบทางด้านวิศวกรรมและการควบคุมเครื่องจักร
การซื้อสถานีงานวิศวกรรมต่างจากการซื้อเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ เพราะไมโครคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องสามารถใช้โปรแกรมสำเร็จสำหรับไมโครคอมพิวเตอร์ได้ และมีลักษณะการใช้งานเหมือนกัน ส่วนการซื้อสถานีงานวิศวกรรมนั้นยุ่งยากกว่า สถานีงานวิศวกรรมมีราคาแพงกว่าไมโครคอมพิวเตอร์มาก การใช้งานก็ต้องการบุคลากรที่มีการฝึกหัดมาอย่างดี หรือต้องใช้เวลาเรียนรู้
สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่ใช้ระบบปฎิบัติการยูนิกซ์ ประสิทธิภาพของซีพียูของระบบอยู่ในช่วง 50-100 ล้านคำสั่งต่อวินาที (Million Instruction Per Second : MIPS) อย่างไรก็ตามหลักจากที่ใช้ซีพียูแบบริสก์ (Reduced Instruction Set Computer :RISC) ก็สามารถเพิ่มขีดความสามารถเชิงคำนวณของซีพียูสูงขึ้นได้อีก ทำให้สร้างสถานีงานวิศวกรรมให้มีขีดความสามารถเชิงคำนวณได้มากกว่า 100 ล้านคำสั่งต่อวินาที


มินิคอมพิวเตอร์ (mini computer)
มินิคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องที่สามารถใช้งานพร้อม ๆ กันได้หลายคน จึงมีเครื่องปลายทางต่อได้ มินิคอมพิวเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงกว่าสถานีงานวิศวกรรม นำมาใช้สำหรับประมวลผลในงานสารสนเทศขององค์การขนาดกลาง จนถึงองค์การขนาดใหญ่ที่มีการวางระบบเป็นเครือข่ายเพื่อใช้งานร่วมกัน เช่น งานบัญชีและการเงิน งานออกแบบทางวิศวกรรม งานควบคุมการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม
มินิคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณืที่สำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขององค์การที่เรียกว่าเครื่อให้บริการ (server) มีหน้าที่ให้บริการกับผู้ใช้บริการ (client) เช่น ให้บริการแฟ้มข้อมูล ให้บริการข้อมูล ให้บริการช่วยในการคำนวณ และการสื่อสาร


เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (mainframe computer)
เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีการพัฒนามาตั้งแต่เริ่มแรก เหตุที่เรียกว่า เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เพราะตัวเครื่องประกอบด้วยตู้ขนาดใหญ่ที่ภายในตู้มีชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่าง ๆ อยู่เป็นจำนวนมาก แต่อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเมนเฟรมคอมพิวเตอร์มีขนาดลดลงมาก
เมนเฟรมเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงมาก มักอยู่ที่ศูนย์คอมพิวเตอร์หลักขององค์การ และต้องอยู่ในห้องที่มีการควบคุมอุณหภูมิและมีการดูแลรักษาเป็นอย่างดี
บริษัทผู้ผลิตเมนเฟรมได้พัฒนาขีดความสามารถของเครื่องให้สูงขึ้น ข้อเด่นของการใช้เมนเฟรมอยู่ที่งานที่ต้องการให้มีระบบศูนย์กลาง และกระจายการใช้งานไปเป็นจำนวนมาก เช่น ระบบเอทีเอ็มซึ่งเชื่อมต่อกับฐานข้อมูลที่จัดการโดยเครื่องเมนเฟรม อย่างไรก็ตามขนาดของเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ก็ยากที่จะจำแนกจากกันให้เห็นชัด
ปัจจุบันเมนเฟรมได้รับความนิยมน้อยลง ทั้งนี้เพราะคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กมีประสิทธิภาพและความสามารถดีขึ้น ราคาถูกลง ขณะเดียวกันระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก็ดีขึ้นจนทำให้การใช้งานบนเครือข่ายกระทำได้เหมือนการใช้งานบนเมนเฟรม


ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (super computer)
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เหมาะกับงานคำนวณที่ต้องมีการคำนวณตัวเลขจำนวนหลายล้านตัวภายในเวลาอันรวดเร็ว เช่น งานพยากรณ์อากาศ ที่ต้องนำข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับอากาศทั้งระดับภาคพื้นดิน และระดับชึ้นบรรยากาศเพื่อดูการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของอากาศ งานนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะสูงมาก นอกจากนี้มีงานอีกเป็นจำนวนมากที่ต้องใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซึ่งมีความเร็วสูง เช่น งานควบคุมขีปนาวุะ งานควบคุมทางอวกาศ งานประมวลผลภาพทางการแพทย์ งานด้านวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทางด้านเคมี เภสัชวิทยา และงานด้านวิศวกรรมการออกแบบ
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว และมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น การที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว เพราะมีการพัฒนาให้มีโครงสร้างการคำนวณพิเศษ เช่นการคำนวณแบบขนานที่เรียกว่า เอ็มพีพี (Massively Parallel Processing : MPP) ซึ่งเป็นการคำนวณที่กระทำกับข้อมูลหลาย ๆ ตัวในเวลาเดียวกัน

ความหมายคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์ (Computer) เป็นเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้รับข้อมูล หรือรับคำสั่ง แล้วนำข้อมูลคำสั่งต่างๆไป เก็บบันทึก ไว้ในหน่วยความจำ และประมวลผลข้อมูลโดยการคำนวณ หรือเปลี่ยนแปลงข้อมูลตามคำสั่ง จากนั้นจึงแสดงผลข้อมูลออกมาให้เห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูลคำสั่ง และผลที่ได้จากการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ สามารถเก็บบันทึกไว้ได้อย่างถาวร นำมาใช้หรือปรับปรุงแก้ไขพัฒนาได้อย่างไม่จำกัด Computer มาจากคำว่า Compute ซึ่งแปลว่า คำนวณ ดัง
วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์








สมัยโบราณมนุษย์รู้จักการนับด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่น นับเศษไม้ ก้อนหิน ลูกปัด การใช้นิ้วมือ การขีดเป็นรอย ชาวจีนคิดประดิษฐ์เครื่องมือนับเรียกว่า “ลูกคิด” (Abacus) โดยได้แนวคิดจากการเอาลูกปัดร้อยเก็บเป็นพวงในสมัยโบราณ จึงนับได้ว่าลูกคิดเป็นเครื่องมือนับที่มนุษย์คิดขึ้นเป็นสิ่งแรกของโลกเมื่อประมาณ 500 ปีก่อนคริสต์ศักราช และยังคงเป็นที่นิยมใช้กันอยู่จนถึงปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการฝึกคิดคำนวณของเด็ก ๆ ที่ฉลาด ครูได้นำเอาลูกคิดมาใช้ช่วยในการฝึกคิดให้กับเด็กและได้ผลดีเป็นอย่างยิ่ง
ลูกคิด

ความพยายามที่จะผลิตเครื่องมือนับเพื่อช่วยผ่อนแรงสมองที่จะต้องคิดคำนวณจำนวนเลขต่าง ๆ มีอยู่ตลอดเวลา จากเครื่องที่ใช้มือ มาใช้เครื่องจักร ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน ซึ่งมีวิวัฒนาการตามลำดับดังนี้ค.ศ. 1617 : จอห์น เนเปียร์ (John Nepier) ชาวสก็อต ประดิษฐ์เครื่องคิดเลข “เนเปียร์ส โบนส์” (Nepier’s Bones)ค.ศ. 1632 : วิลเลี่ยม ออตเทรด (William Oughtred) ประดิษฐ์ไม้บรรทัดคำนวณ (Slide Rules) เพื่อใช้ในทางดาราศาสตร์ ถือเป็น คอมพิวเตอร์อนาลอก เครื่องแรกของโลก
Adding Machine ของ ปาสคาล
ค.ศ. 1642 : เบลส ปาสคาล (Blaise Pascal: 1623 - 1662) ชาวฝรั่งเศส ประดิษฐ์เครื่องบวกเลขแบบมีเฟืองหมุนคือมีฟันเฟือง 8 ตัว เมื่อเฟืองตัวหนึ่งนับครบ 10 เฟืองตัวติดกันทางซ้ายจะขยับไปอีกหนึ่งตำแหน่ง ซึ่งหลักการนี้เป็นรากฐานของการพัฒนาเครื่องคำนวณ และถือว่า เครื่องบวกเลข (Adding Machine) ของปาสคาลเป็น เครื่องบวกเลขเครื่องแรกของโลก






ค.ศ. 1673 : กอตฟริต ฟอน ไลบนิซ (Gottfried von Leibniz : 1646 - 1716) นักปรัชญาและนักคณิตศาสตร์ ชาวเยอรมัน ออกแบบเครื่องคิดเลขแบบใช้เฟืองทดเพื่อทำการคูณด้วยวิธีการบวกซ้ำ ๆ กัน ไลบนิซเป็นผู้ค้นพบจำนวนเลขฐานสอง (Binary Number) ซึ่งประกอบด้วยเลข 0 และ 1 เป็นระบบเลขที่เหมาะในการคำนวณ เครื่องคิดเลขที่ไลบนิซสร้างขึ้น เรียกว่า Leibniz Wheel สามารถ บวก ลบ คูณ หาร ได้


ค.ศ. 1804 : โจเซฟ มารี แจคการ์ด (Joseph Marie Jacquard : 1752 - 1834) ชาวฝรั่งเศส เป็นผู้คิดประดิษฐ์ Jacquard’s Loom เป็นเครื่องทอผ้าที่ควบคุมการทอผ้าลายสีต่าง ๆ ด้วยบัตรเจาะรู (Punched – card) จึงเป็นแนวคิดในการประดิษฐ์เครื่องเจาะบัตร (Punched – card machine) สำหรับเจาะบัตรที่ควบคุมการทอผ้าขึ้น และถือว่าเป็นเครื่องจักรที่ใช้โปรแกรมสั่งให้เครื่องทำงานเป็นเครื่องแรก




ค.ศ. 1822 : ชาร์ลส์ แบบเบจ (Charles Babbage: 1792 - 1871) ศาสตราจารย์ทางคณิตศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ของอังกฤษ มีแนวความคิดสร้างเครื่องหาผลต่าง เรียกว่า Difference Engine โดยได้รับความช่วยเหลือจากราชสมาคม (Royal Astronomical Society) ของรัฐบาลอังกฤษ สร้างสำเร็จในปี ค.ศ. 1832


Charles Babbage
จากนั้นในปี ค.ศ. 1833 ชาร์ลส์ แบบเบจ ได้คิดสร้างเครื่องวิเคราะห์ (Analytical Engine) ซึ่งแบ่งการทำงานออกเป็น 3 ส่วนคือ ส่วนเก็บข้อมูล ส่วนควบคุม และส่วนคำนวณ โดยออกแบบให้ใช้ระบบพลังเครื่องยนต์ไอน้ำเป็นตัวหมุนเฟือง และนำบัตรเจาะรูมาใช้ในการบันทึกข้อมูล สามารถคำนวณได้โดยอัตโนมัติและเก็บผลลัพธ์ไว้ในหน่วยความจำก่อนแสดงผล ซึ่งจะเป็นบัตรเจาะรูหรือพิมพ์ออกทางกระดาษ แต่ความคิดของแบบเบจ ไม่สามารถประสบผลสำเร็จเนื่องจากเทคโนโลยีในสมัยนั้นไม่เอื้ออำนวย แบบเบจเสียชีวิตในปี ค.ศ. 1871 ลูกชายของแบบเบจคือ Henry Prevost Babbage ดำเนินการสร้างต่อมาอีกหลายปีและสร้างเสร็จในปี ค.ศ. 1910










Difference


Analytical Engine








หลักการของแบบเบจ ถูกนำมาใช้ในการสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์สมัยใหม่จนถึงปัจจุบัน แบบเบจจึงได้รับการยกย่องให้เป็น บิดาแห่งคอมพิวเตอร์


เลดี้ เอดา ออกัสตา ลัฟเลซ (Lady Ada Augusta Lovelace) นักคณิตศาสตร์ผู้ร่วมงานของแบบเบจ เป็นผู้ที่เข้าใจในผลงานและแนวความคิดของแบบเบจ จึงได้เขียนบทความอธิบายเทคนิคของการเขียนโปรแกรม วิธีการใช้เครื่องเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์เป็นครั้งแรก ทำให้เกิดความเข้าใจในผลงานของแบบเบจได้ดีขึ้น Ada จึงได้รับการยกย่องให้เป็น นักโปรแกรมคนแรกของโลก


Lady Ada Augusta Lovelace





1850 : ยอร์ช บูล (George Boole) นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้สร้างแนวคิดเกี่ยวกับระบบพีชคณิตแบบใหม่ เรียกว่า Boolean Algebra เพื่อใช้หาข้อเท็จจริงจากเหตุผลต่าง ๆ และแต่งตำราเรื่อง “The Laws of Thoughts” ว่าด้วยเรื่องของการใช้เครื่องหมาย AND, OR, NOT ซึ่งเป็นรากฐานทางคณิตศาสตร์ให้กับการพัฒนาทางด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เช่น สวิตช์ปิดหรือเปิด การไหลของกระแสไฟฟ้า ไหลหรือไม่ไหล ตัวเลขจำนวนบวกหรือลบ เป็นต้น โดยที่ผลลัพธ์ที่ได้จากพีชคณิตจะมีเพียง 2 สถานะคือ จริงหรือเท็จเท่านั้น ซึ่งอาจจะแทนจริงด้วย 1 และแทนเท็จด้วย 0


นั้นคำว่า Computer จึงแปลตามความหมายของคำได้ว่า "นักคำนวณ" ชนิดของคอมพิวเตอร์
พัฒนาการทางคอมพิวเตอร์ได้ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง จากอดีตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้หลอดสุญญากาศขนาดใหญ่ ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก และอายุการใช้งานต่ำ เปลี่ยนมาใช้ทรานซิสเตอร์ที่ทำจากชินซิลิกอนเล็ก ๆ ใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ และผลิตได้จำนวนมาก ราคาถูก ต่อมาสามารถสร้างทรานซิสเตอร์จำนวนหลายแสนตัวบรรจุบนชิ้นซิลิกอนเล็ก ๆ เป็นวงจรรวมที่เรียกว่า ไมโครชิป (microchip) และใช้ไมโครชิปเป็นชิ้นส่วนหลักที่ประกอบอยู่ในคอมพิวเตอร์ ทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง
ไมโครชิปที่มีขนาดเล็กนี้สามารถทำงานได้หลายหน้าที่ เช่น ทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำสำหรับเก็บข้อมูล ทำหน้าที่เป็นหน่วยควบคุมอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก หรือทำหน้าที่เป็นหน่วยประมวลผลกลาง ที่เรียกว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ ไมโครโพรเซสเซอร์ หมายถึงหน่วยงานหลักในการคิดคำนวณ การบวกลบคูณหาร การเปรียบเทียบ การดำเนินการทางตรรกะ ตลอดจนการสั่งการเคลื่อนข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง หน่วยประมวลผลกลางนี้เรียกอีกอย่างว่า ซีพียู (Central Processing Unit : CPU)
การพัฒนาไมโครชิปที่ทำหน้าที่เป็นไมโครโพรเซสเซอร์มีการกระทำอย่างต่อเนื่องทำให้มีคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ ๆ ที่ดีกว่าเกิดขึ้นเสมอ จึงเป็นการยากที่จะจำแนกชนิดของคอมพิวเตอร์ออกมาอย่างชัดเจน เพราะเทคโนโลยีได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ขีดความสามารถของคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กอาจมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แต่อย่างไรก็ตามพอจะจำแนกชนิดคอมพิวเตอร์ตามสภาพการทำงานของระบบเทคโนโลยีที่ประกอบอยู่และสภาพการใช้งานได้ดังนี้
ไมโครคอมพิวเตอร์ (micro computer) สถานีงานวิศวกรรม (engineering workstation) มินิคอมพิวเตอร์ (mini computer) เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (mainframe computer) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (super computer)

ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer)
ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็ก บางคนเห็นว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานส่วนบุคคล หรือเรียกว่า พีซี (Personal Computer : PC) สามารถใช้เป็นเครื่องต่อเชื่อมในเครือข่าย หรือใช้เป็นเครื่องปลายทาง (terminal) ซึ่งอาจจะทำหน้าที่เป็นเพียงอุปกรณ์รับและแสดงผลสำหรับป้อนข้อมูลและดูผลลัพธ์ โดยดำเนินการการประมวลผลบนเครื่องอื่นในเครือข่าย
อาจจะกล่าวได้ว่าไมโครคอมพิวเตอร์ คือเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีหน่วยประมวลผลกลางเป็นไมโครโพรเซสเซอร์ ใช้งานง่าย ทำงานในลักษณะส่วนบุคคลได้ สามารถแบ่งแยกไมโครคอมพิวเตอร์ตามขนาดของเครื่องได้ดังนี้
คอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ (desktop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กถูกออกแบบมาให้ตั้งบนโต๊ะ มีการแยกชิ้นส่วนประกอบเป็น ซีพียู จอภาพ และแผงแป้งอักขระ
แล็ปท็อปคอมพิวเตอร์ (laptop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่วางใช้งานบนตักได้ จอภาพที่ใช้เป็นแบบแบนราบชนิดจอภาพผนึกเหลว (Liquid Crystal Display : LCD) น้ำหนักของเครื่องประมาณ 3-8 กิโลกรัม
โน้ตบุ๊คคอมพิวเตอร์ (notebook computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดและความหนามากกว่าแล็ปท็อป น้ำหนักประมาณ 1.5-3 กิโลกรัม จอภาพแสดงผลเป็นแบบราบชนิดมีทั้งแบบแสดงผลสีเดียว หรือแบบหลายสี โน้ตบุ๊คที่มีขายทั่วไปมีประสิทธิภาพและความสามารถเหมือน กับแล็ปท็อป
ปาล์มท็อปคอมพิวเตอร์ (palmtop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์สำหรับทำงานเฉพาะอย่าง เช่นเป็นพจนานุกรม เป็นสมุดจนบันทึกประจำวัน บันทึกการนัดหมายและการเก็บข้อมูลเฉพาะบางอย่างที่สามารถพกพาติดตัวไปมาได้สะดวก


สถานีงานวิศวกรรม (engineering workstation)

ผู้ใช้สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่เป็นวิศวกร นักวิทยาศาสตร์ สถาปนิก และนักออกแบบ สถานีงานวิศวกรรมมีจุดเด่นในเรื่องกราฟิก การสร้างรูปภาพและการทำภาพเคลื่อนไหว การเชื่อมโยงสถานีงานวิศวกรรมรวมกันเป็นเครือข่ายทำให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและใช้งานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ
บริษัทพัฒนาซอฟต์แวร์หลายบริษัทได้พัฒนาซอฟต์แวร์สำเร็จสำหรับใช้กับสถานีงานวิศวกรรมขึ้น เช่นโปรแกรมการจัดทำต้นฉบับหนังสือ การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์งานจำลองและคำนวณทางวิทยาศาสตร์ งานออกแบบทางด้านวิศวกรรมและการควบคุมเครื่องจักร
การซื้อสถานีงานวิศวกรรมต่างจากการซื้อเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ เพราะไมโครคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องสามารถใช้โปรแกรมสำเร็จสำหรับไมโครคอมพิวเตอร์ได้ และมีลักษณะการใช้งานเหมือนกัน ส่วนการซื้อสถานีงานวิศวกรรมนั้นยุ่งยากกว่า สถานีงานวิศวกรรมมีราคาแพงกว่าไมโครคอมพิวเตอร์มาก การใช้งานก็ต้องการบุคลากรที่มีการฝึกหัดมาอย่างดี หรือต้องใช้เวลาเรียนรู้
สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่ใช้ระบบปฎิบัติการยูนิกซ์ ประสิทธิภาพของซีพียูของระบบอยู่ในช่วง 50-100 ล้านคำสั่งต่อวินาที (Million Instruction Per Second : MIPS) อย่างไรก็ตามหลักจากที่ใช้ซีพียูแบบริสก์ (Reduced Instruction Set Computer :RISC) ก็สามารถเพิ่มขีดความสามารถเชิงคำนวณของซีพียูสูงขึ้นได้อีก ทำให้สร้างสถานีงานวิศวกรรมให้มีขีดความสามารถเชิงคำนวณได้มากกว่า 100 ล้านคำสั่งต่อวินาที


มินิคอมพิวเตอร์ (mini computer)
มินิคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องที่สามารถใช้งานพร้อม ๆ กันได้หลายคน จึงมีเครื่องปลายทางต่อได้ มินิคอมพิวเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงกว่าสถานีงานวิศวกรรม นำมาใช้สำหรับประมวลผลในงานสารสนเทศขององค์การขนาดกลาง จนถึงองค์การขนาดใหญ่ที่มีการวางระบบเป็นเครือข่ายเพื่อใช้งานร่วมกัน เช่น งานบัญชีและการเงิน งานออกแบบทางวิศวกรรม งานควบคุมการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม
มินิคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณืที่สำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขององค์การที่เรียกว่าเครื่อให้บริการ (server) มีหน้าที่ให้บริการกับผู้ใช้บริการ (client) เช่น ให้บริการแฟ้มข้อมูล ให้บริการข้อมูล ให้บริการช่วยในการคำนวณ และการสื่อสาร


เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (mainframe computer)
เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีการพัฒนามาตั้งแต่เริ่มแรก เหตุที่เรียกว่า เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เพราะตัวเครื่องประกอบด้วยตู้ขนาดใหญ่ที่ภายในตู้มีชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่าง ๆ อยู่เป็นจำนวนมาก แต่อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเมนเฟรมคอมพิวเตอร์มีขนาดลดลงมาก
เมนเฟรมเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงมาก มักอยู่ที่ศูนย์คอมพิวเตอร์หลักขององค์การ และต้องอยู่ในห้องที่มีการควบคุมอุณหภูมิและมีการดูแลรักษาเป็นอย่างดี
บริษัทผู้ผลิตเมนเฟรมได้พัฒนาขีดความสามารถของเครื่องให้สูงขึ้น ข้อเด่นของการใช้เมนเฟรมอยู่ที่งานที่ต้องการให้มีระบบศูนย์กลาง และกระจายการใช้งานไปเป็นจำนวนมาก เช่น ระบบเอทีเอ็มซึ่งเชื่อมต่อกับฐานข้อมูลที่จัดการโดยเครื่องเมนเฟรม อย่างไรก็ตามขนาดของเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ก็ยากที่จะจำแนกจากกันให้เห็นชัด
ปัจจุบันเมนเฟรมได้รับความนิยมน้อยลง ทั้งนี้เพราะคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กมีประสิทธิภาพและความสามารถดีขึ้น ราคาถูกลง ขณะเดียวกันระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก็ดีขึ้นจนทำให้การใช้งานบนเครือข่ายกระทำได้เหมือนการใช้งานบนเมนเฟรม


ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (super computer)
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เหมาะกับงานคำนวณที่ต้องมีการคำนวณตัวเลขจำนวนหลายล้านตัวภายในเวลาอันรวดเร็ว เช่น งานพยากรณ์อากาศ ที่ต้องนำข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับอากาศทั้งระดับภาคพื้นดิน และระดับชึ้นบรรยากาศเพื่อดูการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของอากาศ งานนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะสูงมาก นอกจากนี้มีงานอีกเป็นจำนวนมากที่ต้องใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซึ่งมีความเร็วสูง เช่น งานควบคุมขีปนาวุะ งานควบคุมทางอวกาศ งานประมวลผลภาพทางการแพทย์ งานด้านวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทางด้านเคมี เภสัชวิทยา และงานด้านวิศวกรรมการออกแบบ
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว และมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น การที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว เพราะมีการพัฒนาให้มีโครงสร้างการคำนวณพิเศษ เช่นการคำนวณแบบขนานที่เรียกว่า เอ็มพีพี (Massively Parallel Processing : MPP) ซึ่งเป็นการคำนวณที่กระทำกับข้อมูลหลาย ๆ ตัวในเวลาเดียวกัน