คอมพิวเตอร์ และ พัฒนาการ

1. คอมพิวเตอร์ และ พัฒนาการ

2. The early period : up to 1940 • เมื่อ 5000 ปีที่ผ่านมา ชาวจีนได้ประดิษฐ์เครื่องคำนวณเครื่องแรก คือ ลูกคิด • ครึ่งแรกของศตวรรษที่ 17 ได้มีงานวิจัยและการพัฒนาเพื่อช่วยงานทางคณิตศาสตร์จำนวนมาก

3. The early period : up to 1940 • 1622 มีการใช้ไม้บรรทัดเลื่อน (slide rule) เป็นครั้งแรก

4. The early period : up to 1940

5. The early period : up to 1940 1642 Blaise Pascal นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ออกแบบและสร้างเครื่องคิดเลขจักรกลชื่อ Pascaline มีที่แสดงตัวเลขด้านบน สามารถบวก ลบเลขระบบเกียร์ โดยใช้หลักการหมุนของฟันเฟืองและการทดเลข โดยที่เฟืองแต่ละตัวจะมีฟัน 10 ซี่ วางเรียงกัน เมื่อเฟืองหมุนครบรอบจะทำให้ตัวที่อยู่ถัดไปปรับค่าขึ้น 1 ค่า เช่นเดียวกับที่มิเตอร์ระยะทางในรถยนต์

7. Leibnits’s wheel • นักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน Gottfried Leibnitz เป็นหนึ่งในผู้คิดค้นแคลคูลัส ร่วมกับ Isaac Newton ได้มีแนวคิดเกี่ยวกับ การคำนวณอัตโนมัติ และได้ศึกษางานของปาสกาลและคนอื่น ในค.ศ. 1674 ได้สร้างเครื่องคิดเลขจักรกล เรียกว่า Leibnits’s wheel สามารถบวก ลบ คูณ หาร ได้เร็วกว่าใช้มือหลายเท่า

8. Leibnits’s wheel • เครื่องLeibnits’s wheel ไม่ถือว่าเป็นคอมพิวเตอร์เพราะขาดคุณลักษณะพื้นฐาน 2 ประการ • ไม่มีความจำสำหรับเก็บข่าวสารในรูปแบบที่เครื่องอ่านได้ • ไม่สามารถรันโปรแกรมได้

9. Charles Babbage • ศาสตราจารย์สาขาคณิตศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ • สนใจเครื่องคำนวณอตโนมัติ • 1823 ศึกษาแนวคิดของ Pascal และ Leibnitz และสร้าง Difference Engine ที่สามารถบวก ลบ คูณ และหารได้ทศนิยมถึง 6 หลัก สามารถแก้ปัญหาสมการโพลิโนเมียลและปัญหาคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนได้ • พยายามสร้างโมเดลขนาดใหญ่ของ Difference Engine ให้สามารถคำนวณมีความถูกต้องทศนิยม 20 หลัก เป็นเวลา 12 ปีจึงล้มเลิกความพยายาม เพราะเทคโนโลยีในทศวรรษ 1820, 1830 ไม่เพียงพอสำหรับโมเดลดังกล่าว

10. Difference Engine

11. Charles Babbage • ทศวรรษ 1830 ได้ออกแบบเครื่องคำนวณชื่อ Analytic Engine สำหรับใช้กับงานทั่วไป มีประสิทธิภาพสูง สามารถใช้กับช่วงตัวเลขได้มากขึ้น มีส่วนประกอบ 4 ส่วน ดังนี้ • mill ทำหน้าที่คำนวณและเปรียบเทียบ • store ใช้เก็บข้อมูล • operator ใช้ประมวลผลคำสั่งในบัตรเจาะรู • output unit นำผลที่ได้ใส่ลงในบัตรเจาะรูอีกชุดหนึ่ง • เสียชีวิตก่อนที่ Analytic Engine จะเสร็จ • ทิ้งแนวคิดที่อยู่บนกระดาษและความฝันให้เป็นมรดกของนักวิทยาศาสตร์รุ่นหลัง

13. Herman Hollerith • นักสถิติ ประจำ U.S. Census Bureau • สนใจงานของ Pascal, Jacquard, Babbage • ออกแบบและสร้างเครื่องจักรประมวลผลบัตร ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ให้สามารถอ่าน นับ และเรียงลำดับและตรวจสอบข้อมูลก่อนที่จะบันทึกในบัตรเจาะรู

15. 1890 US’s census • สำมะโนประชากรปี 1880 ใช้เวลาประมวลผล 8 ปี • จากประมาณการ ในการแจงนับโดยใช้แรงคนต้องใช้เวลาประมาณ 10 ถึง 12 ปี จึงทำให้สำมะโนประชากรปี 1900 ต้องเริ่มทำก่อนที่การประมวลผลปี 1890 จะเสร็จสิ้น • เมื่อมีการปรับเปลี่ยนไปใช้เครื่องและอุปกรณ์ของ Hollerith ทำให้การประมวลผลเสร็จใน 2 ปี ทั้งที่งานเพิ่มขึ้น 30 %

16. Programmable card processing machine • บันทึกข้อมูลลงในบัตรเจาะรู (punched card) โดยใช้เครื่อง keypunch

17. Programmable card processing machine • นำบัตรเจาะรูใส่ใน tabulator เพื่อนับจำนวน

18. Programmable card processing machine • นำบัตรเจาะรูใส่ใน sorter เพื่อเรียงลำดับข้อมูล

19. Programmable card processing machine • ทั้งเครื่อง tabulator และ sorter สามารถใส่โปรแกรมได้ จึงสามารถเลือกได้ในบางอย่าง อาทิ เลือกจะเรียงลำดับตามคอลัมภ์ใด หรือ จะนับบัตรใบไหนบ้าง นอกจากนี้ ยังมีหน่วยความจำขนาดเล็กสำหรับเก็บผลการทำงานด้วย ดังนั้นเครื่องทั้งสองจึงมีส่วนประกอบ 4 ส่วน เช่นเดียวกับเครื่อง Analytic engine ของ Babbage • เครื่องของ Hollerith ประสบความสำเร็จอย่างมาก นับว่าเป็นเครื่องแรกเครื่องหนึ่งที่เป็นตัวอย่างการประมวลผลอัตโนมัติที่ช่วยแก้ปัญหาขนาดใหญ่

20. The birth of computers : 1940-1950 • สงครามโลกครั้งที่ 2 ได้สร้างปัญหาความแตกต่างของข้อมูลข่าวสารขึ้น อาทิ ข้อมูลการใช้ทหาร ข้อมูลขีปนาวุธ รหัสลับ และมีโครงการวิจัยเพื่อสร้างเครื่องคำนวณอัตโนมัติจำนวนมาก ส่วนใหญ่ได้รับทุนจากหน่วยงานทหาร • ค.ศ.1931 กองทัพเรือสหรัฐร่วมกับไอบีเอ็มให้ทุนศ.โฮเวิร์ด ไอเคนสร้างอุปกรณ์คำนวณ Mark I

21. Mark I อุปกรณ์คำนวณ Mark I มีลักษณะดังนี้ • สำหรับใช้งานทั่วไป • สามารถใส่โปรแกรม • สามารถบวก ลบ คูณ หาร • มีฟังก์ชัน ลอการิทึม ตรีโกณ • เก็บข้อมูลได้ • เป็นอุปกรณ์คำนวณเครื่องแรกที่ใช้เลขฐาน 2 • ใช้หลอดสูญญากาศและกระแสไฟฟ้าเพื่อแทนค่าของเลขฐาน 2 • ได้ค่า 1 เมื่อหลอดไฟติด • ได้ค่า 0 เมื่อหลอดไฟดับ สำเร็จค.ศ. 1944 เป็นเวลา 110 ปี หลังความฝันของ Babbage • นับว่าเป็นหนึ่งในคอมพิวเตอร์ที่ทำงานทั่วไปเครื่องแรก

22. Mark I อุปกรณ์คำนวณ Mark I มีลักษณะดังนี้ • ควบคุมด้วยเทปกระดาษ • ความจำจุตัวเลขได้ 72 ค่า • สามารถรันโปรแกรมที่คูณเลข 23 หลักได้ใน 4 วินาที • ใช้งานอยู่เกือบ 15 ปี • ช่วยงานทางคณิตศาสตร์ กองทัพเรือสหรัฐ ระหว่างสงคราม

23. ยาว 55 ฟุต สูง8 ฟุต หนัก 5 ตัน ประกอบด้วย 760,000 ชิ้น Mark I

24. Electronic Numerical Integrator Analyzer and Calculator John Presper Eckert และ John W. Mauchly มหาวิทยาลัยเพ็นซิลวาเนียร่วมมือกับกองทัพบกสหรัฐได้สร้างคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพขึ้น คือ ENIAC เสร็จในค.ศ. 1946 ใช้คำนวณหาตำแหน่งที่ตั้งของฝ่ายตรงข้ามเพื่อทิ้งระเบิด $500,000 ($6,000,000 ปัจจุบัน) ENIAC

25. Electronic Numerical Integrator Analyzer and Calculator ENIAC • ประกอบด้วยหลอดสูญญากาศ 18000 หลอด • ทำงานเร็วกว่า Mark I • สามารถประมวลผลคำสั่งได้ 100,000 คำสั่งต่อนาที • สามารถบวกเลข 10 หลัก 2 จำนวนในเวลา 1/5000 วินาที คูณเลข 2 จำนวนได้ในเวลา 1/300 วินาที เร็วกว่า Mark I 1000 เท่า • ใช้เวลาเซตระบบ 2 วัน ในการประมวลผล 2 วินาที • ใช้ไฟฟ้า 200 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง

26. ENIAC ยาว 100 ฟุต สูง 10 ฟุต หนัก 30 ตัน สายไฟยาวมากกว่า 500 ไมล์

27. ENIAC vacuum tubes in holders

29. คอมพิวเตอร์เครื่องแรกคอมพิวเตอร์เครื่องแรก • Mark I และ ENIAC เป็นตัวอย่างคอมพิวเตอร์ยุคต้นที่มีชื่อเสียง • แต่คอมพิวเตอร์เครื่องแรก น่าจะเป็น ABC system (Atanasoff-Berry Computer) ออกแบบและสร้างโดย ศ. John Atanasoff และนิสิตปริญญาโท Clifford Berry แห่ง Iowa State University เมื่อค.ศ. 1939-1942 แต่ไม่ค่อยมีใครกล่าวถึงคอมพิวเตอร์เครื่องนี้ เพราะนำไปใช้ประโยชน์เพียงงานเดียวคือ ระบบแก้ปัญหาของsimultaneous linear equation

30. Colossus • Colossus สร้างเมื่อค.ศ. 1943 ที่อังกฤษ จากคำแนะนำของ Alan Turing ซึ่งเป็นทั้งนักคณิตศาสตร์และนักวิทยาการคอมพิวเตอร์

31. Colossus • ไม่มีหน่วยความจำ • เก็บข้อมูลได้ <= 20000 ตัวอักษร (5 บิต) ไว้ในเทปกระดาษ • เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกสร้างนอกสหรัฐ • ใช้สำหรับถอดรหัสข้อความภาษาเยอรมันที่เข้ารหัสโดยเครื่อง Enigma • ไม่เป็นที่รู้จัก เพราะโครงการเป็นความลับ ใช้ในสงครามโลก เปิดเผยหลังสิ้นสุดสงครามในหลายปีต่อมา

32. เครื่องเข้าและถอดรหัสภาษาเยอรมันเครื่องเข้าและถอดรหัสภาษาเยอรมัน

33. Z1 • ค.ศ. 1936-1938 วิศวกรชาวเยอรมันชื่อ Konrad Zuse ได้ทำงานด้าน computing ให้กองทัพเยอรมัน ได้ออกแบบคอมพิวเตอร์ Z1 มีลักษณะคล้าย ENIAC คือสามารถป้อนโปรแกรมผ่านเทปเจาะรู ใช้งานทั่วไป เป็นอุปกรณ์คำนวณอิเล็คทรอนิก • Z1 ถูกทำลายโดยกองทัพพันธมิตรในสงครามโลก

34. Computer Age • 1951 John Von Neuman สร้างเครื่อง EDVAC เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่สามารถเก็บโปรแกรมไว้ในเครื่องได้ • ในเวลาใกล้เคียงกัน มีการสร้างเครื่อง EDSAC ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ภายใต้คำแนะนำของ ศ. Maurice Wilkes • การเกิดขึ้นของคอมพิวเตอร์เหล่านี้ ถือเป็นการก้าวเข้าสู่ยุคของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ • เครื่องจำลองของ EDVAC เรียกว่า UNIVAC I เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่มีการจำหน่าย ส่งไปยังหน่วยสำมะโนของสหรัฐ เมื่อ 31 Mar 1951 มีการใช้งานเป็นเวลา 12 ปี จึงถือวันนี้เป็นวันเริ่มต้นของยุคคอมพิวเตอร์

35. Computer Age • 1951 John Von Neuman สร้างเครื่อง EDVAC เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่สามารถเก็บโปรแกรมไว้ในเครื่องได้ • ในเวลาใกล้เคียงกัน มีการสร้างเครื่อง EDSAC ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ภายใต้คำแนะนำของ ศ. Maurice Wilkes • การเกิดขึ้นของคอมพิวเตอร์เหล่านี้ ถือเป็นการก้าวเข้าสู่ยุคของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ • เครื่องจำลองของ EDVAC เรียกว่า UNIVAC I เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่มีการจำหน่าย ส่งไปยังหน่วยสำมะโนของสหรัฐ เมื่อ 31 Mar 1951 มีการใช้งานเป็นเวลา 12 ปี จึงถือวันนี้เป็นวันเริ่มต้นของยุคคอมพิวเตอร์

36. The first generation : 1950-1957 • UNIVAC I เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่สร้างเพื่อขาย สร้างโดย John Presper Eckert และ John W. Mauchly โดยได้รับความช่วยเหลือทางการเงินจาก บริษัท Remington Rand • เครื่องแรก ราคา 1,000,000 ดอลลาร์ • สร้าง 46 เครื่อง ขายให้ทั้งภาครัฐและเอกชน • บวก 120 microseconds • คูณ 1,800 microseconds • หาร 3,600 microseconds.

37. The first generation : 1950-1957 • IBM 701 เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่สร้างโดยบริษัท IBM (International Business Machines) ซึ่งต่อมากลายเป็นผู้นำในการขายเครื่องคอมพิวเตอร์ ให้เช่าเดือนละ 15,000 ดอลลาร์

38. The first generation : 1950-1957 • คอมพิวเตอร์มีขนาดใหญ่ แพง ทำงานช้า และยังไม่น่าเชื่อถือ ใช้หลอดสูญญากาศ (vacuum tube) สำหรับประมวลผลและจัดเก็บข้อมูล ยากต่อการดูแล ดังนั้น จึงใช้คอมพิวเตอร์ในสถานที่เฉพาะ อาทิ บริษัทขนาดใหญ่ ห้องปฏิบัติการของรัฐบาลและมหาวิทยาลัย เพราะต้องเสียค่าใช้จ่ายในการดูแลสูง • ใช้บัตรเจาะรูนำเข้าข้อมูล • ภาษาที่ใช้ ภาษาเครื่อง (Machine language) ภาษาเอสเซมบลี(Assembly)

40. The second generation : 1957-1965 • มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในขนาดและความซับซ้อนของคอมพิวเตอร์ • ปลายทศวรรษ 1950 • ใช้ทรานซิสเตอร์ขนาด 2-3 มิลลิเมตรแทนหลอดสูญญกาศ John Bardeen, William Shockley, Walter Brattain • หน่วยความจำสร้างจากแกนแม่เหล็กขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1/50 นื้ว • เทคโนโลยีทั้งสอง ทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลงอย่างมาก แต่ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือ และลดราคาให้ต่ำลง ทำให้มีความเป็นไปได้ที่ หน่วยงานรัฐบาล ธุรกิจขนาดเล็กและกลางจะสามารถซื้อและใช้คอมพิวเตอร์ได้ • ใช้บัตรจะรูนำเข้าข้อมูล • โปรแกรมภาษาระดับสูง FORTRAN, COBOL

41. Nobel prize in Physics in 1956

42. The third generation: 1965-1975 • เป็นยุคของวงจรรวม(integrated circuits) โดยนำ ทรานซิสเตอร์ ความต้านทาน และคาพาซิเตอร์ จำนวนมากบรรจุลงในแผ่นซิลิคอน ทำให้สามารถลดขนาดและราคาของคอมพิวเตอร์ได้มาก จากขนาดเท่าอาคารมาเป็นขนาดเท่าห้อง จนถึงขนาดเท่าโต๊ะ • Medium scale integration circuits (100-3000)

43. The third generation: 1965-1975 • บริษัทดิจิทัลอีควิบเมนต์ผลิตมินิคอมพิวเตอร์เครื่องแรก PDP-1 • เมนเฟรมคอมพิวเตอร์IBM /360, DEC PDP-8 • เกิดอุตสาหกรรมซอฟต์แวร์ อาทิ งานบัญชี โปรแกรมสถิติ • กลางทศวรรษ 1970 มีการใช้คอมพิวเตอร์กันแพร่หลาย

45. The fourth generation : 1975-1985 • เทคโนโลยีวงจรรวมก้าวหน้าถึงขั้นที่สามารถนำระบบคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์รวมไว้ที่บอร์ดวงจรเดียว (โดยนำtransistors จำนวน 15,000 ตัวเข้าไว้ในชิพซิลิกอนเพียงชิพเดียว) ที่เรียกว่าไมโครโพรเซสเซอร์ ทำให้คอมพิวเตอร์ลดขนาดจากเท่าโต๊ะกลายเป็นตั้งบนโต๊ะ • การรวม (LSI : Large Scale Integrated Circuit) • Large scale integrated circuits (3000-100000 ชิ้นส่วน) • Very large scale integrated circuits (ประกอบด้วย 100000-1000000 ชิ้นส่วน) • คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กลง ราคาถูก มีความเชื่อถือได้มากขึ้น

46. The fourth generation : 1975-1985 ไมโครโพรเซสเซอร์ตัวแรก ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของไมโครโพรเซสเซอร์ในปัจจุบัน • คือ 4004 สร้างขึ้นในปี 1971 โดยทางบริษัทอินเทล • ผู้คิดค้นและออกแบบคือ Marcian E. Hoffหน่วยความจำขนาด 4 บิตจำนวน 4,096 ตำแหน่ง

47. The fourth generation : 1975-1985 1975 ผลิต Altair 8800 ไมโครคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลก

48. 1983 1980 1986

49. The fourth generation : 1975-1985 • Software industry มีการผลิตซอฟต์แวร์หลายชนิด อาทิ โปรแกรมตารางทำการ ฐานข้อมูล โปรแกรมวาดภาพ • มีเครือข่ายคอมพิวเตอร์ • มีจดหมายอิเล็กทรอนิกส์ • Graphical user interfaces • Embeded system

50. The fifth generation : 1985-? เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีความเฉลียวฉลาด สามารถคิดและตัดสินใจได้ • มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มากกว่า หนึ่งล้านชิ้นใน 1 ชิป • คอมพิวเตอร์ความเร็วสูงประกอบด้วยตัวประมวลผลหลายตัว • แล็บท้อปและคอมพิวเตอร์มือถือ • หน่วยจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ • เครือข่ายคอมพิวเตอร์ทั่วโลก • ปัญญาประดิษฐ์