چرتکه تا LAPTOP، آرش فرح زاد، روزنامه شرق

بدون شک دنيايی که امروز ما در آن زندگی می کنيم توسط کامپيوترها اداره می شود. البته در هر کشوری ميزان نفوذ کامپيوترها بسته به فرهنگ و تکنولوژی مورد استفاده در آن کشور متفاوت است. به طور مثال در کشوری چون ايران که کشوری در حال توسعه است شايد بتوان بسياری از کارها را به راحتی بدون استفاده از کامپيوتر انجام داد، به دليل اينکه هم از نظر تکنولوژی و زيرساخت های مورد نياز استفاده از کامپيوترها به حدی که بايد نرسيده ايم و هم اينکه فرهنگ استفاده از کامپيوتر در کشور ما به درستی جا نيفتاده است و اکثر جوانان که بزرگ ترين قشر استفاده کننده از کامپيوتر را تشکيل می دهند به جای استفاده از کامپيوتر و اينترنت در جهت افزايش آگاهی ها و اطلاعات بيشتر به بازی و چت می پردازند.

با اين حال مشخص است که روزبه روز به کارايی کامپيوتر و اينترنت در ايران بيشتر پی برده می شود و می توان روزی را تصور کرد که حتی در دورافتاده ترين مناطق ايران هم هر فردی می تواند به کامپيوتر و اينترنت دسترسی پيدا کند اما وضعيت کشورهای پيشرفته دنيا در مورد استفاده از کامپيوتر کاملاً متفاوت با ايران است.

در کشورهايی چون آمريکا، ژاپن، آلمان و... کامپيوترها همه مشاغل را در اختيار خود گرفته اند و مردم اين کشورها حتی يک روز را نمی توانند بدون استفاده از کامپيوتر سپری کنند. کامپيوترها با تمام خوبی ها و بدی هايی که دارند دنيا را تسخير کرده اند و حتی در ساده ترين جاها همچون سوپرمارکت ها نيز کامپيوترها حرف اول را می زنند. اما ممکن است بسياری اين سئوال را در ذهن خود داشته باشند که منشا و سرچشمه اين تکنولوژی چيست؟ مطمئناً برای درک بهتر کامپيوتر و کارايی آن که در زندگی امروز و فردای بشر نقش اساسی دارد نخستين قدم اين است که سير تکاملی اين تکنولوژی را بررسی کنيم. شايد باورتان نشود، اما می توان گفت کامپيوترها از پنج هزار سال پيش مورد استفاده قرار می گرفتند.

انسان هايی که در آن زمان زندگی می کردند برای انجام محاسبات خود «چرتکه» را اختراع کردند که امروزه هم در بسياری از نقاط ايران از آن استفاده می شود. اين اختراع اجازه می داد تا محاسبات رياضی خود را با عقب و جلو بردن چند مهره بر روی چند ميله انجام دهند. تجار و بازرگانان اوليه برای خريد و فروش و معاملات خود از چرتکه استفاده می 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 برای انجام محاسبات خود استفاده می کردند از محبوبيت چرتکه در بين مردم کاسته شد و روزبه روز بيشتر به فراموشی سپرده شد.

شايد اين تصور در ذهن شما ايجاد شود که چرا چرتکه را می توان نوعی کامپيوتر به حساب آورد؟ دليل آن، اين است که ريشه کلمه Computer، لغت Compute است که به معنی محاسبه کردن است و چرتکه هم وسيله ای بود که برای انجام محاسبات رياضی از آن استفاده می شد. فراموش نکنيم در سال های نخستين اختراع کامپيوتر به شکل امروزی هم از کامپيوترها برای انجام محاسبات رياضی استفاده می کردند اما کامپيوتر تا زمانی که به شکل امروزی مورد استفاده قرار بگيرد سير تکاملی جالبی را پشت سر گذاشت. در سال ۱۶۴۲ بلز پاسکال پسر يکی از ماليات بگيران فرانسوی هنگامی که هجده سال داشت دستگاهی به نام «چرخ محاسبه گر عددی» را اختراع کرد تا به پدرش در کارهايش کمک کند.

اين دستگاه پس از آن به نام «پاسکالين» شناخته می شد و از هشت صفحه شماره گير متحرک و هشت ميله بلند تشکيل شده بود. پاسکالين مشکلاتی نيز در کنار مزايای خود به همراه داشت که مهم ترين آن ها محدوديت محاسبه ارقام بود. در حقيقت اين ماشين فقط توانايی جمع زدن اعداد را داشت. پس از آن و در سال ۱۶۹۴ يک رياضيدان آلمانی به نام «گاتفرد ويلهم فول ليبنتيس» اصلاحاتی را در پاسکالين ايجاد کرد که از جمله آنها می توان به قابليت ضرب کردن اعداد اشاره کرد که تا آن زمان هيچ دستگاهی توانايی انجام چنين کاری را نداشت. در هر حال پاسکالين تا سال ۱۸۲۰ رايج ترين کامپيوتر زمان خود بود. بعدها «چارلز خاوير کولمار» فرانسوی ماشينی اختراع کرد که توانايی انجام چهار عمل اصلی رياضی را داشت.

او اين دستگاه را «آرتيومتر» ناميد. آرتيومتر هم تا زمان جنگ جهانی اول کاربرد زيادی داشت تا اينکه يک رياضيدان انگليسی به نام «چارلز بابيج» اين دستگاه را در ساختمان جامعه نجوم انگلستان مورد مطالعه قرار داد تا مشکلات و کاستی هايش را رفع کند. البته او در پی اين بود که بتواند دستگاه محاسبه گری بسازد که با انرژی بخار کار کند. اولين جرقه اتوماتيک شدن کامپيوترها هم در اين زمان زده شد. در سال ۱۸۱۲ بابيج توازن کلی بين ماشين ها و رياضيات برقرار کرد. از اين پس ماشين ها می توانستند يک کار را به طور مکرر و بدون اشتباه انجام دهند. او در سال ۱۸۲۲ تصميم به ساخت دستگاهی گرفت که توانايی انجام محاسبات ديفرانسيل را داشته باشد و اين دستگاه را «ماشين تفاضل» ناميد.

ماشين تفاضل با بخار کار می کرد و به بزرگی موتوريک ديزل بود. اين ماشين پر از دستورات و برنامه هايی بود که به صورت مکانيکی به آن داده شده بود و نتايج محاسبات خود را به صورت اتوماتيک کپی می گرفت. اين ماشين به مدت ده سال بعد مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن بابيج به فکر ساخت ماشينی کامل تر افتاد و آن را «ماشين تحليلی» نام نهاد. يکی از برجسته ترين دستياران بابيج در طرح ساخت ماشين تحليلی «آگوستا آداکينگ» دختر «لرد بايرون» شاعر انگليسی بود که نظراتش در طرح ريزی اين ماشين بسيار مفيد واقع شد. با تمام زحماتی که اين گروه برای ساخت ماشين تحليلی متحمل شدند اما اين ماشين به دلايل نامشخص هرگز ساخته نشد.

به عقيده بسياری از صاحبنظران که بابيج را پدر کامپيوتر می نامند اگر ماشين تحليلی در زمان خودش ساخته می شد پيشرفت های عظيمی در صنعت و تکنولوژی کامپيوتر ايجاد می کرد. اين دستگاه دارای حافظه مکانيکی بود و می توانست هزار عدد را با بيش از پنجاه اعشار در خود ذخيره کند. پس از ناموفق ماندن اين طرح بابيج به فکر ساخت کارت های سوراخ دار افتاد و هدف از ساخت آن رمزگذاری از تحقيقات مخترعی به نام «جوزف ماريا جاکارد» بود. در سال ۱۸۸۹ نيز مخترعی آمريکايی به نام «هرمان هولريس» از تحقيقات جاکارد استفاده کرد تا بتواند راه سريع تری برای آمارگيری در آمريکا پيدا کند. به اين دليل که در آمارگيری قبلی که در سال ۱۸۸۰ در آمريکا اجرا شده بود حدود هفت سال طول کشيد تا نتايج آن مشخص شود که گذشت اين زمان طولانی موجب شد که ارزش اين نتايج زير سئوال برود.

هولريس قصد داشت تا اطلاعات را به صورت «Data» روی کارت های سوراخ دار ذخيره کند. در اين طرح هر نقطه روی کارت ها نشان دهنده يک حرف يا يک عدد بود. روی هر کارت در حدود هشتاد عدد متغير ذخيره می شد. هولريس اين کارت ها را «پانچ» نام نهاد. با استفاده از اين طرح سرشماری که پيش بينی می 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 طراحی ماشين های مکانيکی در آمريکا قرارداد بست. اين شرکت بعدها در سال ۱۹۲۴ با شرکت «IBM» ادغام شد. کامپيوتر روزبه روز پيشرفت می کرد تا اينکه در دهه ۳۰ ميلادی پروفسوری آمريکايی به نام «جان آتاناسوف» به همراه شاگرد خود تصميم به ساخت يک کامپيوتر تمام الکترونيک گرفتند که مدارهای اين دستگاه براساس معادلات «بولين» طراحی شده بود.

بول کاشف سيستم جبری مضاعف يا جفتی بود که براساس آن درستی يا نادرستی يک معادله رياضی مشخص می شد. با استناد به اين نظريه می توان مشخص کرد که يک مدار الکترونيکی روشن است يا خاموش. اين روش همان کدهای صفر و يک در کامپيوترها است که يک به معنی روشن و صفر به معنی 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 امروزی خود برسند.

• نسل اول ۱۹۴۶ تا ۱۹۵۵

با آغاز جنگ جهانی دوم، دولت ها به دنبال کامپيوترهايی بودند که بتوانند اطلاعات سری خود را در آنها ذخيره کننده و محاسبات اطلاعاتی خود را هم به سرعت انجام دهند. به همين دليل دولت ها شروع به سرمايه گذاری در صنعت کامپيوتر کردند. در ميان کشورهای اروپايی، آلمانی ها سرمايه گذاری کلان تری انجام دادند. با اين حال تلاش آمريکايی ها برای ساخت کامپيوترهای پيشرفته تر با موفقيت بيشتری همراه بود. «هاوارد آيکن» که با شرکت IBM کار می کرد موفق شد يک ماشين حساب تمام الکترونيک به نام «Mark I» بسازد. هدف او از ساخت اين ماشين انجام محاسبات نيروی دريايی آمريکا بر روی نقشه هايشان بود. پهنای اين دستگاه نصف يک زمين فوتبال بود و حدود پانصد مايل سيم کشی نيز در اين دستگاه انجام شده بود.

کامپيوتر ديگری که در طول سال های جنگ جهانی 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 تکنولوژی اين دستگاه لامپ خلاء بود که شامل هجده هزار لامپ خلاء، هفتاد هزار مقاومت الکتريکی 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 می کرد که اين ميزان برق می توانست شهری مثل «فيلادلفيا» را تغذيه کند. به همين خاطر هنگام کار اين دستگاه در وضعيت برق شهر اختلال ايجاد می شد. سرعت «ايناک» حدود هزار برابر سرعت MarkI بود. در سال ۱۹۴۵ جان فون نيومن دستگاهی به نام «EDVAC» طراحی کرد. اين دستگاه قدرت ذخيره داده ها را بهتر از ديتا داشت.

اين نوع حافظه بهتر از نوع قبلی خود يعنی کنترل کننده انتقالات بود و به دستگاه اجازه می داد تا هر زمان که کاربر بخواهد دست از کار کشيده و مجدداً شروع به کار کند. عنصر کليدی نيومن در اين طرح استفاده از پردازنده مرکزی بود که قسمت های مختلف دستگاه را بر اساس يک روش کلی هماهنگ می کرد. عقايد و ابتکارات نيومن آنقدر نوآورانه بود که تا چهل سال پس از آن هم مورد استفاده دانشگاه پنسيلوانيا قرار می گرفت. در سال ۱۹۵۱ کامپيوتر «UNIVAC» ساخته شد که از ارزشمندترين دستگاه های محاسبات بازرگانی و تجاری بود.

اين کامپيوتر توسط «آژانس سرشماری آمريکا» و شرکت «جنرال الکتريک» ساخته شد و از نکات جالب در مورد اين کامپيوتر می توان به مورد تائيد قرار گرفتن «UNIVAC» توسط ژنرال آيزنهاور اشاره کرد. به طور کلی همان طور که مشخص بود نسل اول کامپيوترهای مدرن بر اساس سفارشات قبلی و برای کارهای خاص ساخته می شد. در آن زمان هر دستگاه برای خود يک رمز برنامه دورويی داشت که به عنوان زبان کامپيوتر شناخته می شد و نوع عمليات دستگاه را مشخص می کرد. البته اين رمزها از نظر سرعت و تطبيق پذيری ميان اجزا محدوديت هايی را به وجود می آورد.

• نسل دوم ۱۹۶۳ _ ۱۹۵۶

در سال ۱۹۴۸ اختراع ترانزيستور تحول عظيمی در روند توسعه کامپيوترها ايجاد کرد. ترانزيستورها به جای لامپ های خلاء در تلويزيون ها، راديوها و به ويژه در کامپيوترها مورد استفاده قرار گرفتند. مهمترين مزيت اختراع ترانزيستور اين بود که باعث می شد ابعاد کامپيوتر کوچک شده و فضای بسيار کمی را به خود اختصاص دهد و در سرعت محاسبات و کاهش مصرف انرژی نيز سهم بسزايی داشت. نخستين کامپيوترهايی که از اين تکنولوژی به صورت گسترده استفاده کردند ابرکامپيوترهای اوليه بودند که طرح کامپيوتر «Stretch» توسط «IBM» و طرح کامپيوتر «LARC» توسط «اسپری راند» بر اين اساس بود. هر دوی اين کامپيوترها در لابراتوار انرژی اتمی ساخته شده بودند و به اين خاطر دانشمندان می توانستند حافظه بيشتری را به اين کامپيوترها اختصاص دهند.

اين دستگاه ها بسيار گران بودند و با اينکه برای کارهای تجاری و بازرگانی مفيد بودند اما به خاطر قيمت بسيار بالا گيرايی زيادی نداشتند و تنها در برخی ارگان های دولتی و استراتژيک مورد استفاده قرار می گرفتند. در کامپيوترهای نسل دوم از زبان اسمبلی به جای (صفر و يک) استفاده می شد و از ميزان مشکلات و محدوديت های رمز دورويی کاسته بود. دهه ۶۰ ميلادی استقبال فوق العاده ای از اين نسل از کامپيوترها شد و در بسياری مراکز مورد استفاده قرار گرفت. کامپيوترهای نسل دوم از ماکت های اجرايی قبل از ساخت نيز بهره می بردند. در اين نسل تجهيزاتی مانند پرينترها، انواع حافظه های جامد و فيزيکی قابل افزايش و سيستم عامل های اوليه و برنامه های داخلی مورد استفاده قرار گرفت. نخستين کامپيوتر در سال ۱۹۶۳ و در اين نسل ساخته شد.

تبليغات خبرنامه گويا	[email protected]

• نسل سوم ۱۹۷۷ _ ۱۹۶۴

حرارت زياد ترانزيستورها باعث آسيب رساندن به بخش های داخلی کامپيوترها می شد، به همين دليل دانشمندان به فکر جايگزينی برای آن افتادند و از «سنگ کوارتز» در کامپيوترهای نسل سوم استفاده کردند. در سال ۱۹۵۸ «جک کيبلی» توانست يک مدار مجتمع (IC) را طراحی کند. اين مدار از سه بخش مجزای الکترونيکی تشکيل شده بود و يک بخش آن ديسک سيليکونی کوچکی بود که از کوارتز ساخته شده بود.

دانشمندان سعی کردند تا اجزای بيشتری را درون چيپ های نيمه رسانا جای دهند، در نتيجه نيمه رساناها بيشتر مورد استفاده قرار گرفت و کامپيوترها کوچک تر شد. از ديگر پيشرفت های نسل سوم استفاده از سيستم های عامل بود که اجازه می داد برنامه ها از يک هسته مرکزی 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 ميلادی تکنولوژی هايی مانند «LSI»، «VLSI» و «ULSI» پا به عرصه گذاشتند و توانايی اين را داشتند که ميليونها قطعه الکترونيکی را در درون خود جای دهند. با استفاده از اين تکنولوژی ها کاميپوترها در نسل چهارم کوچکتر شده و قيمت آنها نيز کاهش يافت و نيز قدرت، بازده و اطمينان به نتيجه محاسبات در کامپيوترهای اين نسل بيشتر شده بود. نخستين اقدام مهم در کامپيوترهای اين نسل چيپ «۴۰۰۴» اينتل بود که می توانست بسياری از کارهای کامپيوتر مانند اجرای سريع تر نرم افزارها، کنترل حافظه و ورودی ها و خروجی ها را تحت کنترل داشته باشد. «۴۰۰۴» اولين ريزپردازنده ای بود که برای استفاده عموم کارايی داشت. پس از آن «CPU»ها در اشکال مختلف حتی در اتومبيل ها نيز مورد استفاده قرار می گرفتند.

کوچکتر و ارزان تر و قابل دسترس شدن کامپيوترها اين امکان را فراهم می کرد تا عموم مردم بتوانند از قابليت کامپيوترها استفاده کنند. به تدريج توسعه و توليد کامپيوترها از انحصار دولت ها و شرکت های بازرگانی خارج شده و در اواسط دهه هفتاد شکل عمومی تری به خود گرفت. با کوچکتر شدن کامپيوترها برنامه های نرم افزاری کامل تر و ساده تری به بازار آمد که استفاده از آنها به تخصص خاصی نياز نداشت و از طريق اين برنامه ها امکانات بيشتری برای کاربران کامپيوتر فراهم شد. در اوايل دهه هشتاد شرکت هايی با هدف ساخت بازی های کامپيوتری ايجاد شده و موجب شدند محبوبيت بيشتری بر استفاده از کامپيوترها در خانه ها ايجاد شود. نخستين محصول آنها نيز «۲۶۰۰ Atari» بود که در زمان خود بسياری از کاربران را به سوی خود جذب می کرد.

IBM در سال ۱۹۸۱ اولين نسل کاميپوترهای شخصی (PC) را ساخت و در دفاتر اداری، خانه ها و مدارس مورد استفاده قرار گرفت. تعداد کامپيوترهای (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 می گيرد. در سال های اخير (PC)ها همچنان به روند کوچکتر شدن خود ادامه دادند و PDI، Laptop و Palmtopها نيز ساخته شدند.

البته تنها IBM نبود که در زمينه توليد PC فعاليت گسترده انجام می داد در سال ۱۹۸۴ شرکت Apple برای رقابت با IBM کامپيوترهای «مکينتاش» را ساخت که طرح اين کامپيوتر برای کاربرانش بسيار جالب توجه بود. در هر حال کامپيوترها روز به روز بيشتر پيشرفت کردند و امکانات و تسهيلات جالب تری را هم برای کاربران خود فراهم می کنند. شبکه جهانی اينترنت، دوربين ديجيتال و صدها نوآوری ديگر. شايد زمانی هيچ کسی چنين پيشرفتی را تصور نمی کرد اما مطمئناً اين تکنولوژی روزبه روز مدرن تر شده و نه تنها هر سال و يا هر ماه، بلکه هر روز مردم را با دستاوردهای جديد خود به حيرت وامی دارد.