نام نویسنده: آرش فرح زاد،
شرق – بدون شک دنيايى که امروز ما در آن زندگى مى کنيم توسط کامپيوترها اداره مى شود. البته در هر کشورى ميزان نفوذ کامپيوترها بسته به فرهنگ و تکنولوژى مورد استفاده در آن کشور متفاوت است. به طور مثال در کشورى چون ايران که کشورى در حال توسعه است شايد بتوان بسيارى از کارها را به راحتى بدون استفاده از کامپيوتر انجام داد، به دليل اينکه هم از نظر تکنولوژى و زيرساخت هاى مورد نياز استفاده از کامپيوترها به حدى که بايد نرسيده ايم و هم اينکه فرهنگ استفاده از کامپيوتر در کشور ما به درستى جا نيفتاده است و اکثر جوانان که بزرگ ترين قشر استفاده کننده از کامپيوتر را تشکيل مى دهند به جاى استفاده از کامپيوتر و اينترنت در جهت افزايش آگاهى ها و اطلاعات بيشتر به بازى و چت مى پردازند.
با اين حال مشخص است که روزبه روز به کارايى کامپيوتر و اينترنت در ايران بيشتر پى برده مى شود و مى توان روزى را تصور کرد که حتى در دورافتاده ترين مناطق ايران هم هر فردى مى تواند به کامپيوتر و اينترنت دسترسى پيدا کند اما وضعيت کشورهاى پيشرفته دنيا در مورد استفاده از کامپيوتر کاملاً متفاوت با ايران است.
در کشورهايى چون آمريکا، ژاپن، آلمان و… کامپيوترها همه مشاغل را در اختيار خود گرفته اند و مردم اين کشورها حتى يک روز را نمى توانند بدون استفاده از کامپيوتر سپرى کنند. کامپيوترها با تمام خوبى ها و بدى هايى که دارند دنيا را تسخير کرده اند و حتى در ساده ترين جاها همچون سوپرمارکت ها نيز کامپيوترها حرف اول را مى زنند. اما ممکن است بسيارى اين سئوال را در ذهن خود داشته باشند که منشا و سرچشمه اين تکنولوژى چيست؟ مطمئناً براى درک بهتر کامپيوتر و کارايى آن که در زندگى امروز و فرداى بشر نقش اساسى دارد نخستين قدم اين است که سير تکاملى اين تکنولوژى را بررسى کنيم. شايد باورتان نشود، اما مى توان گفت کامپيوترها از پنج هزار سال پيش مورد استفاده قرار مى گرفتند.
انسان هايى که در آن زمان زندگى مى کردند براى انجام محاسبات خود «چرتکه» را اختراع کردند که امروزه هم در بسيارى از نقاط ايران از آن استفاده مى شود. اين اختراع اجازه مى داد تا محاسبات رياضى خود را با عقب و جلو بردن چند مهره بر روى چند ميله انجام دهند. تجار و بازرگانان اوليه براى خريد و فروش و معاملات خود از چرتکه استفاده مى کردند. استفاده از چرتکه تا زمان اختراع کاغذ رواج داشت اما پس از آن به دليل اينکه مردم به خصوص در اروپا از کاغذ و قلم براى انجام محاسبات خود استفاده مى کردند از محبوبيت چرتکه در بين مردم کاسته شد و روزبه روز بيشتر به فراموشى سپرده شد.
شايد اين تصور در ذهن شما ايجاد شود که چرا چرتک را مى توان نوعى کامپيوتر به حساب آورد؟ دليل آن، اين است که ريشه کلمه Computer، لغت Compute است که به معنى محاسبه کردن است و چرتکه هم وسيله اى بود که براى انجام محاسبات رياضى از آن استفاده مى شد. فراموش نکنيم در سال هاى نخستين اختراع کامپيوتر به شکل امروزى هم از کامپيوترها براى انجام محاسبات رياضى استفاده مى کردند اما کامپيوتر تا زمانى که به شکل امروزى مورد استفاده قرار بگيرد سير تکاملى جالبى را پشت سر گذاشت. در سال ۱۶۴۲ بلز پاسکال پسر يکى از ماليات بگيران فرانسوى هنگامى که هجده سال داشت دستگاهى به نام «چرخ محاسبه گر عددى» را اختراع کرد تا به پدرش در کارهايش کمک کند.
اين دستگاه پس از آن به نام «پاسکالين» شناخته مى شد و از هشت صفحه شماره گير متحرک و هشت ميله بلند تشکيل شده بود. پاسکالين مشکلاتى نيز در کنار مزاياى خود به همراه داشت که مهم ترين آن ها محدوديت محاسبه ارقام بود. در حقيقت اين ماشين فقط توانايى جمع زدن اعداد را داشت. پس از آن و در سال ۱۶۹۴ يک رياضيدان آلمانى به نام «گاتفرد ويلهم فول ليبنتيس» اصلاحاتى را در پاسکالين ايجاد کرد که از جمله آنها مى توان به قابليت ضرب کردن اعداد اشاره کرد که تا آن زمان هيچ دستگاهى توانايى انجام چنين کارى را نداشت. در هر حال پاسکالين تا سال ۱۸۲۰ رايج ترين کامپيوتر زمان خود بود. بعدها «چارلز خاوير کولمار» فرانسوى ماشينى اختراع کرد که توانايى انجام چهار عمل اصلى رياضى را داشت.
او اين دستگاه را «آرتيومتر» ناميد. آرتيومتر هم تا زمان جنگ جهانى اول کاربرد زيادى داشت تا اينکه يک رياضيدان انگليسى به نام «چارلز بابيج» اين دستگاه را در ساختمان جامعه نجوم انگلستان مورد مطالعه قرار داد تا مشکلات و کاستى هايش را رفع کند. البته او در پى اين بود که بتواند دستگاه محاسبه گرى بسازد که با انرژى بخار کار کند. اولين جرقه اتوماتيک شدن کامپيوترها هم در اين زمان زده شد. در سال ۱۸۱۲ بابيج توازن کلى بين ماشين ها و رياضيات برقرار کرد. از اين پس ماشين ها مى توانستند يک کار را به طور مکرر و بدون اشتباه انجام دهند. او در سال ۱۸۲۲ تصميم به ساخت دستگاهى گرفت که توانايى انجام محاسبات ديفرانسيل را داشته باشد و اين دستگاه را «ماشين تفاضل» ناميد.
ماشين تفاضل با بخار کار مى کرد و به بزرگى موتوريک ديزل بود. اين ماشين پر از دستورات و برنامه هايى بود که به صورت مکانيکى به آن داده شده بود و نتايج محاسبات خود را به صورت اتوماتيک کپى مى گرفت. اين ماشين به مدت ده سال بعد مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن بابيج به فکر ساخت ماشينى کامل تر افتاد و آن را «ماشين تحليلى» نام نهاد. يکى از برجسته ترين دستياران بابيج در طرح ساخت ماشين تحليلى «آگوستا آداکينگ» دتر «لرد بايرون» شاعر انگليسى بود که نظراتش در طرح ريزى اين ماشين بسيار مفيد واقع شد. با تمام زحماتى که اين گروه براى ساخت ماشين تحليلى متحمل شدند اما اين ماشين به دلايل نامشخص هرگز ساخته نشد.
به عقيده بسيارى از صاحبنظران که بابيج را پدر کامپيوتر مى نامند اگر ماشين تحليلى در زمان خودش ساخته مى شد پيشرفت هاى عظيمى در صنعت و تکنولوژى کامپيوتر ايجاد مى کرد. اين دستگاه داراى حافظه مکانيکى بود و مى توانست هزار عدد را با بيش از پنجاه اعشار در خود ذخيره کند. پس از ناموفق ماندن اين طرح بابيج به فکر ساخت کارت هاى سوراخ دار افتاد و هدف از ساخت آن رمزگذارى از تحقيقات مخترى به نام «جوزف ماريا جاکارد» بود. در سال ۱۸۸۹ نيز مخترعى آمريکايى به نام «هرمان هولريس» از تحقيقات جاکارد استفاده کرد تا بتواند راه سريع ترى براى آمارگيرى در آمريکا پيدا کند. به اين دليل که در آمارگيرى قبلى که در سال ۱۸۸۰ در آمريکا اجرا شده بود حدود هفت سال طول کشيد تا نتايج آن مشخص شود که گذشت اين زمان طولانى موجب شد که ارزش اين نتايج زير سئوال برود.
هولريس قصد داشت تا اطلاعات را به صورت «Data» روى کارت هاى سوراخ دار ذخيره کند. در اين طرح هر نقطه روى کارت ها نشان دهنده يک حرف يا يک عدد بود. روى هر کارت در حدود هشتاد عدد متغير ذخيره مى شد. هولريس اين کارت ها را «پانچ نام نهاد. با استفاده از اين طرح سرشمارى که پيش بينى مى شد ده سال طول بکشد در عرض شش هفته تمام شد. هولريس در سال ۱۸۹۶ طرح خود را وارد بازار کرد و با يک شرکت طراحى ماشين هاى مکانيکى در آمريکا قرارداد بست. اين شرکت بعدها در سال ۱۹۲۴ با شرکت «IBM» ادغام شد. کامپيوتر روزبه روز پيشرفت مى کرد تا اينکه در دهه ۳۰ ميلادى پروفسورى آمريکايى به نام «جان آتاناسوف» به همراه شاگرد خود تصميم به ساخت يک کامپيوتر تمام الکترونيک گرفتند که مدارهاى اين دستگاه براساس معادلات «بولين» طراحى شده بود.
بول کاشف سيستم جبرى مضاعف يا جفتى بود که براساس آن درستى يا نادرستى يک معادله رياضى مشخص مى شد. با استناد به اين نظريه مى توان مشخص کرد که يک مدار الکترونيکى روشن است يا خاموش. اين روش همان کدهاى صفر و يک در کامپيوترها است که يک به معنى روشن و صفر به معنى خاموش است. در نهايت در سال ۱۹۴۰ پروفسور آتاناسوف و شاگردش توانستند اولين کامپيوتر تمام الکترونيک را بسازند. از آن پس کامپيوترها، پنج نسل را پشت سر گذاشتند تا به وضعيت امروزى خود برسند.
• نسل اول ۱۹۴۶ تا ۱۹۵۵
با آغاز جنگ جهانى دوم، دولت ها به دنبال کامپيوترهايى بودند که بتوانند اطلاعات سرى خود را در آنها ذخيره کننده و محاسبات اطلاعاتى خود را هم به سرعت انجام دهند. به همين دليل دولت ها شروع به سرمايه گذارى در صنعت کامپيوتر کردند. در ميان کشورهاى اروپايى، آلمانى ها سرمايه گذارى کلان ترى انجام دادند. با اين حال تلاش آمريکايى ها براى ساخت کامپيوترهاى پيشرفته تر با موفقيت بيشترى همراه بود. «هاوارد آيکن» که با شرکت IBM کار مى کرد موفق شد يک ماشين حساب تمام الکترونيک به نام «Mark I» بسازد. هدف او از ساخت اين ماشين انجام محاسبات نيروى دريايى آمريکا بر روى نقشه هايشان بود. پهناى اين دستگاه نصف يک زمين فوتبال بود و حدود پانصد مايل سيم کشى نيز در اين دستگاه انجام شده بود.
کامپيوتر ديگرى که در طول سال هاى جنگ جهانى دوم ساخته شد «ENIAC» نام داشت که مخفف عبارت Electronic Numerical Integrater & Computer بود. اين دستگاه با مشارکت دولت آمريکا و دانشگاه پنسيلوانيا ساخته شد. پايه تکنولوژى اين دستگاه لامپ خلاء بود که شامل هجده هزار لامپ خلاء، هفتاد هزار مقاومت الکتريکى و پنج ميليون اتصالات لحيم شده بود. «ايناک» ۳۰ تن وزن داشت و يک ساختمان بزرگ را به خود اختصاص داده بود. اين دستگاه به هنگام مصرف معادل يکصد و شصت کيلو وات برق مصرف مى کرد که اين ميزان برق مى توانست شهرى مثل «فيلادلفيا» را تغذيه کند. به همين خاطر هنگام کار اين دستگاه در وضعيت برق شهر اختلال ايجاد مى شد. سرعت «ايناک» حدود هزار برابر سرعت MarkI بود. در سال ۱۹۴۵ جان فون نيومن دستگاهى به نام «EDVAC» طراحى کرد. اين دستگاه قدرت ذخيره داده ها را بهتر از ديتا داشت.
اين نوع حافظه بهتر از نوع قبلى خود يعنى کنترل کننده انتقالات بود و به دستگاه اجازه مى داد تا هر زمان که کاربر بخواهد دست از کار کشيده و مجدداً شروع به کار کند. عنصر کليدى نيومن در اين طرح استفاده از پردازنده مرکزى بود که قسمت هاى مختلف دستگاه را بر اساس يک روش کلى هماهنگ مى کرد. عقايد و ابتکارات نيومن آنقدر نوآورانه بود که تا چهل سال پس از آن هم مورد استفاده دانشگاه پنسيلوانيا قرار مى گرفت. در سال ۱۹۵۱ کامپيوتر «UNIVAC» ساخته شد که از ارزشمندترين دستگاه هاى محاسبات بازرگانى و تجارى بود.
اين کامپيوتر توسط «آژانس سرشمارى آمريکا» و شرکت «جنرال الکتريک» ساخته شد و از نکات جالب در مورد اين کامپيوتر مى توان به مورد تائيد قرار گرفتن «UNIVAC» توسط ژنرال آيزنهاور اشاره کرد. به طور کلى همان طور که مشخص بود نسل اول کامپيوترهاى مدرن بر اساس سفارشات قبلى و براى کارهاى خاص ساخته مى شد. در آن زمان هر دستگاه براى خود يک رمز برنامه دورويى داشت که به عنوان زبان کامپيوتر شناخته مى شد و نوع عمليات دستگاه را مشخص مى کرد. البته اين رمزها از نظر سرعت و تطبيق پذيرى ميان اجزا محدوديت هايى را به وجود مى آورد.
• نسل دوم ۱۹۶۳ _ ۱۹۵۶
در سال ۱۹۴۸ اختراع ترانزيستور تحول عظيمى در روند توسعه کامپيوترها ايجاد کرد. ترانزيستورها به جاى لامپ هاى خلاء در تلويزيون ها، راديوها و به ويژه در کامپيوترها مورد استفاده قرار گرفتند. مهمترين مزيت اختراع ترانزيستور اين بود که باعث مى شد ابعاد کامپيوتر کوچک شده و فضاى بسيار کمى را به خود اختصاص دهد و در سرعت محاسبات و کاهش مصرف انرژى نيز سهم بسزايى داشت. نخستين کامپيوترهايى که از اين تکنولوژى به صورت گسترده استفاده کردند ابرکامپيوترهاى اوليه بودند که طرح کامپيوتر «Stretch» توسط «IBM» و طرح کامپيوتر «LARC» توسط «اسپرى راند» بر اين اساس بود. هر دوى اين کامپيوترها در لابراتوار انرژى اتمى ساخته شده بودند و به اين خاطر دانشمندان مى توانستند حافظه بيشترى را به اين کامپيوترها اختصاص دهند.
اين دستگاه ها بسيار گران بودند و با اينکه براى کارهاى تجارى و بازرگانى مفيد بودند اما به خاطر قيمت بسيار بالا گيرايى زيادى نداشتند و تنها در برخى ارگان هاى دولتى و استراتژيک مورد استفاده قرار مى گرفتند. در کامپيوترهاى نسل دوم از زبان اسمبلى به جاى (صفر و يک) استفاده مى شد و از ميزان مشکلات و محدوديت هاى رمز دورويى کاسته بود. دهه ۶۰ ميلادى استقبال فوق العاده اى از اين نسل از کامپيوترها شد و در بسيارى مراکز مورد استفاده قرار گرفت. کامپيوترهاى نسل دوم از ماکت هاى اجرايى قبل از ساخت نيز بهره مى بردند. در اين نسل تجهيزاتى مانند پرينترها، انواع حافظه هاى جامد و فيزيکى قابل افزايش و سيستم عامل هاى اوليه و برنامه هاى داخلى مورد استفاده قرار گرفت. نخستين کامپيوتر در سال ۱۹۶۳ و در اين نسل ساخته شد.
• نسل سوم ۱۹۷۷ _ ۱۹۶۴
حرارت زياد ترانزيستورها باعث آسيب رساندن به بخش هاى داخلى کامپيوترها مى شد، به همين دليل دانشمندان به فکر جايگزينى براى آن افتادند و از «سنگ کوارتز» در کامپيوترهاى نسل سوم استفاده کردند. در سال ۱۹۵۸ «جک کيبلى» توانست يک مدار مجتمع (IC) را طراحى کند. اين مدار از سه بخش مجزاى الکترونيکى تشکيل شده بود و يک بخش آن ديسک سيليکونى کوچکى بود ک از کوارتز ساخته شده بود.
دانشمندان سعى کردند تا اجزاى بيشترى را درون چيپ هاى نيمه رسانا جاى دهند، در نتيجه نيمه رساناها بيشتر مورد استفاده قرار گرفت و کامپيوترها کوچک تر شد. از ديگر پيشرفت هاى نسل سوم استفاده از سيستم هاى عامل بود که اجازه مى داد برنامه ها از يک هسته مرکزى تبعيت کرده و با هم هماهنگ تر شوند. بد نيست بدانيد که اولين ميکروپروسسور در زمان اين نسل و در سال ۱۹۷۱ ساخته شد که Intel و Motorola نخستين سازندگان ميکروپروسسورها بودند. اولين ريزکامپيوتر هم در سال ۱۹۷۵ و باز هم در اين نسل ساخته شد.
• نسل چهارم ۱۹۷۸ _ تاکنون
در دهه هشتاد ميلادى تکنولوژى ايى مانند «LSI»، «VLSI» و «ULSI» پا به عرصه گذاشتند و توانايى اين را داشتند که ميليونها قطعه الکترونيکى را در درون خود جاى دهند. با استفاده از اين تکنولوژى ها کاميپوترها در نسل چهارم کوچکتر شده و قيمت آنها نيز کاهش يافت و نيز قدرت، بازده و اطمينان به نتيجه محاسبات در کامپيوترهاى اين نسل بيشتر شده بود. نخستين اقدام مهم در کامپيوترهاى اين نسل چيپ «۴۰۰۴» اينتل بود که مى توانست بسيارى از کارهاى کامپيوتر مانند اجراى سريع تر نرم افزارها، کنترل حافظه و ورودى ها و خروجى ها را تحت کنترل داشته باشد. «۴۰۰۴» اولين ريزپردازنده اى بود که براى استفاده عموم کارايى داشت. پس از آن «CPU»ا در اشکال مختلف حتى در اتومبيل ها نيز مورد استفاده قرار مى گرفتند.
کوچکتر و ارزان تر و قابل دسترس شدن کامپيوترها اين امکان را فراهم مى کرد تا عموم مردم بتوانند از قابليت کامپيوترها استفاده کنند. به تدريج توسعه و توليد کامپيوترها از انحصار دولت ها و شرکت هاى بازرگانى خارج شده و در اواسط دهه هفتاد شکل عمومى ترى به خود گرفت. با کوچکتر شدن کامپيوترها برنامه هاى نرم افزارى کامل تر و ساده ترى به بازار آمد که استفاده از آنها به تخصص خاصى نياز نداشت و از طريق اين برنامه ها امکانات بيشترى براى کاربران کامپيوتر فراهم شد. در اوايل دهه هشتاد شرکت هايى با هدف ساخت بازى ها کامپيوترى ايجاد شده و موجب شدند محبوبيت بيشترى بر استفاده از کامپيوترها در خانه ها ايجاد شود. نخستين محصول آنها نيز «۲۶۰۰ Atari» بود که در زمان خود بسيارى از کاربران را به سوى خود جذب مى کرد.
IBM در سال ۱۹۸۱ اولين نسل کاميپوترهاى شخصى (PC) را ساخت و در دفاتر ادارى، خانه ها و مدارس مورد استفاده قرار گرفت. تعداد کامپيوترهاى (PC) که در سال ۱۹۸۱ مورد استفاده عموم قرار گرفت ۲ ميليون بود که در سال ۱۹۸۲ به ۵/۵ ميليون رسيد و در سال ۱۹۹۲ به شصت ميليون افزايش پيدا کرد و هم اکنون صدها ميليون (PC) در نقاط مختلف دنيا مورد استفاده قرار مى گيرد. در سال هاى اخير (PC)ها همچنان به روند کوچکت شدن خود ادامه دادند و PDI، Laptop و Palmtopها نيز ساخته شدند.
البته تنها IBM نبود که در زمينه توليد PC فعاليت گسترده انجام مى داد در سال ۱۹۸۴ شرکت Apple براى رقابت با IBM کامپيوترهاى «مکينتاش» را ساخت که طرح اين کامپيوتر براى کاربرانش بسيار جالب توجه بود. در هر حال کامپيوترها روز به روز بيشتر پيشرفت کردند و امکانات و تسهيلات جالب ترى را هم براى کاربران خود فراهم مى کنند. شبکه جهانى اينترنت، دوربين ديجيتال و صدها نوآورى ديگر. شايد زمانى هيچ کسى چنين پيشرفتى را تصور نمى کرد اما مطمئناً اين تکنولوژى روزبه روز مدرن تر شده و نه تنها هر سال و يا هر ماه، بلکه هر روز مردم را با دستاردهاى جديد خود به حيرت وامى دارد.
