در کشورهایی چون آمریکا، ژاپن، آلمان و... کامپیوترها همه مشاغل را در اختیار خود گرفته اند و مردم این کشورها حتی یک روز را نمی توانند بدون استفاده از کامپیوتر سپری کنند. کامپیوترها با تمام خوبی ها و بدی هایی که دارند دنیا را تسخیر کرده اند و حتی در ساده ترین جاها همچون سوپرمارکت ها نیز کامپیوترها حرف اول را می زنند. اما ممکن است بسیاری این سئوال را در ذهن خود داشته باشند که منشا و سرچشمه این تکنولوژی چیست؟ مطمئناً برای درک بهتر کامپیوتر و کارایی آن که در زندگی امروز و فردای بشر نقش اساسی دارد نخستین قدم این است که سیر تکاملی این تکنولوژی را بررسی کنیم. شاید باورتان نشود، اما می توان گفت کامپیوترها از پنج هزار سال پیش مورد استفاده قرار می گرفتند.

انسان هایی که در آن زمان زندگی می کردند برای انجام محاسبات خود «چرتکه» را اختراع کردند که امروزه هم در بسیاری از نقاط ایران از آن استفاده می شود. این اختراع اجازه می داد تا محاسبات ریاضی خود را با عقب و جلو بردن چند مهره بر روی چند میله انجام دهند. تجار و بازرگانان اولیه برای خرید و فروش و معاملات خود از چرتکه استفاده می کردند. استفاده از چرتکه تا زمان اختراع کاغذ رواج داشت اما پس از آن به دلیل اینکه مردم به خصوص در اروپا از کاغذ و قلم برای انجام محاسبات خود استفاده می کردند از محبوبیت چرتکه در بین مردم کاسته شد و روزبه روز بیشتر به فراموشی سپرده شد.

شاید این تصور در ذهن شما ایجاد شود که چرا چرتکه را می توان نوعی کامپیوتر به حساب آورد؟ دلیل آن، این است که ریشه کلمه Computer، لغت Compute است که به معنی محاسبه کردن است و چرتکه هم وسیله ای بود که برای انجام محاسبات ریاضی از آن استفاده می شد. فراموش نکنیم در سال های نخستین اختراع کامپیوتر به شکل امروزی هم از کامپیوترها برای انجام محاسبات ریاضی استفاده می کردند اما کامپیوتر تا زمانی که به شکل امروزی مورد استفاده قرار بگیرد سیر تکاملی جالبی را پشت سر گذاشت. در سال 1642 بلز پاسکال پسر یکی از مالیات بگیران فرانسوی هنگامی که هجده سال داشت دستگاهی به نام «چرخ محاسبه گر عددی» را اختراع کرد تا به پدرش در کارهایش کمک کند.

این دستگاه پس از آن به نام «پاسکالین» شناخته می شد و از هشت صفحه شماره گیر متحرک و هشت میله بلند تشکیل شده بود. پاسکالین مشکلاتی نیز در کنار مزایای خود به همراه داشت که مهم ترین آن ها محدودیت محاسبه ارقام بود. در حقیقت این ماشین فقط توانایی جمع زدن اعداد را داشت. پس از آن و در سال 1694 یک ریاضیدان آلمانی به نام «گاتفرد ویلهم فول لیبنتیس» اصلاحاتی را در پاسکالین ایجاد کرد که از جمله آنها می توان به قابلیت ضرب کردن اعداد اشاره کرد که تا آن زمان هیچ دستگاهی توانایی انجام چنین کاری را نداشت. در هر حال پاسکالین تا سال 1820 رایج ترین کامپیوتر زمان خود بود. بعدها «چارلز خاویر کولمار» فرانسوی ماشینی اختراع کرد که توانایی انجام چهار عمل اصلی ریاضی را داشت.

او این دستگاه را «آرتیومتر» نامید. آرتیومتر هم تا زمان جنگ جهانی اول کاربرد زیادی داشت تا اینکه یک ریاضیدان انگلیسی به نام «چارلز بابیج» این دستگاه را در ساختمان جامعه نجوم انگلستان مورد مطالعه قرار داد تا مشکلات و کاستی هایش را رفع کند. البته او در پی این بود که بتواند دستگاه محاسبه گری بسازد که با انرژی بخار کار کند. اولین جرقه اتوماتیک شدن کامپیوترها هم در این زمان زده شد. در سال 1812 بابیج توازن کلی بین ماشین ها و ریاضیات برقرار کرد. از این پس ماشین ها می توانستند یک کار را به طور مکرر و بدون اشتباه انجام دهند. او در سال 1822 تصمیم به ساخت دستگاهی گرفت که توانایی انجام محاسبات دیفرانسیل را داشته باشد و این دستگاه را «ماشین تفاضل» نامید.

ماشین تفاضل با بخار کار می کرد و به بزرگی موتوریک دیزل بود. این ماشین پر از دستورات و برنامه هایی بود که به صورت مکانیکی به آن داده شده بود و نتایج محاسبات خود را به صورت اتوماتیک کپی می گرفت. این ماشین به مدت ده سال بعد مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن بابیج به فکر ساخت ماشینی کامل تر افتاد و آن را «ماشین تحلیلی» نام نهاد. یکی از برجسته ترین دستیاران بابیج در طرح ساخت ماشین تحلیلی «آگوستا آداکینگ» دختر «لرد بایرون» شاعر انگلیسی بود که نظراتش در طرح ریزی این ماشین بسیار مفید واقع شد. با تمام زحماتی که این گروه برای ساخت ماشین تحلیلی متحمل شدند اما این ماشین به دلایل نامشخص هرگز ساخته نشد.

به عقیده بسیاری از صاحبنظران که بابیج را پدر کامپیوتر می نامند اگر ماشین تحلیلی در زمان خودش ساخته می شد پیشرفت های عظیمی در صنعت و تکنولوژی کامپیوتر ایجاد می کرد. این دستگاه دارای حافظه مکانیکی بود و می توانست هزار عدد را با بیش از پنجاه اعشار در خود ذخیره کند. پس از ناموفق ماندن این طرح بابیج به فکر ساخت کارت های سوراخ دار افتاد و هدف از ساخت آن رمزگذاری از تحقیقات مخترعی به نام «جوزف ماریا جاکارد» بود. در سال 1889 نیز مخترعی آمریکایی به نام «هرمان هولریس» از تحقیقات جاکارد استفاده کرد تا بتواند راه سریع تری برای آمارگیری در آمریکا پیدا کند. به این دلیل که در آمارگیری قبلی که در سال 1880 در آمریکا اجرا شده بود حدود هفت سال طول کشید تا نتایج آن مشخص شود که گذشت این زمان طولانی موجب شد که ارزش این نتایج زیر سئوال برود.

هولریس قصد داشت تا اطلاعات را به صورت «Data» روی کارت های سوراخ دار ذخیره کند. در این طرح هر نقطه روی کارت ها نشان دهنده یک حرف یا یک عدد بود. روی هر کارت در حدود هشتاد عدد متغیر ذخیره می شد. هولریس این کارت ها را «پانچ» نام نهاد. با استفاده از این طرح سرشماری که پیش بینی می شد ده سال طول بکشد در عرض شش هفته تمام شد. هولریس در سال 1896 طرح خود را وارد بازار کرد و با یک شرکت طراحی ماشین های مکانیکی در آمریکا قرارداد بست. این شرکت بعدها در سال 1924 با شرکت «IBM» ادغام شد. کامپیوتر روزبه روز پیشرفت می کرد تا اینکه در دهه 30 میلادی پروفسوری آمریکایی به نام «جان آتاناسوف» به همراه شاگرد خود تصمیم به ساخت یک کامپیوتر تمام الکترونیک گرفتند که مدارهای این دستگاه براساس معادلات «بولین» طراحی شده بود.

بول کاشف سیستم جبری مضاعف یا جفتی بود که براساس آن درستی یا نادرستی یک معادله ریاضی مشخص می شد. با استناد به این نظریه می توان مشخص کرد که یک مدار الکترونیکی روشن است یا خاموش. این روش همان کدهای صفر و یک در کامپیوترها است که یک به معنی روشن و صفر به معنی خاموش است. در نهایت در سال 1940 پروفسور آتاناسوف و شاگردش توانستند اولین کامپیوتر تمام الکترونیک را بسازند. از آن پس کامپیوترها، پنج نسل را پشت سر گذاشتند تا به وضعیت امروزی خود برسند.

? نسل اول 1946 تا 1955

با آغاز جنگ جهانی دوم، دولت ها به دنبال کامپیوترهایی بودند که بتوانند اطلاعات سری خود را در آنها ذخیره کننده و محاسبات اطلاعاتی خود را هم به سرعت انجام دهند. به همین دلیل دولت ها شروع به سرمایه گذاری در صنعت کامپیوتر کردند. در میان کشورهای اروپایی، آلمانی ها سرمایه گذاری کلان تری انجام دادند. با این حال تلاش آمریکایی ها برای ساخت کامپیوترهای پیشرفته تر با موفقیت بیشتری همراه بود. «هاوارد آیکن» که با شرکت IBM کار می کرد موفق شد یک ماشین حساب تمام الکترونیک به نام «Mark I» بسازد. هدف او از ساخت این ماشین انجام محاسبات نیروی دریایی آمریکا بر روی نقشه هایشان بود. پهنای این دستگاه نصف یک زمین فوتبال بود و حدود پانصد مایل سیم کشی نیز در این دستگاه انجام شده بود.

کامپیوتر دیگری که در طول سال های جنگ جهانی دوم ساخته شد «ENIAC» نام داشت که مخفف عبارت Electronic Numerical Integrater & Computer بود. این دستگاه با مشارکت دولت آمریکا و دانشگاه پنسیلوانیا ساخته شد. پایه تکنولوژی این دستگاه لامپ خلاء بود که شامل هجده هزار لامپ خلاء، هفتاد هزار مقاومت الکتریکی و پنج میلیون اتصالات لحیم شده بود. «ایناک» 30 تن وزن داشت و یک ساختمان بزرگ را به خود اختصاص داده بود. این دستگاه به هنگام مصرف معادل یکصد و شصت کیلو وات برق مصرف می کرد که این میزان برق می توانست شهری مثل «فیلادلفیا» را تغذیه کند. به همین خاطر هنگام کار این دستگاه در وضعیت برق شهر اختلال ایجاد می شد. سرعت «ایناک» حدود هزار برابر سرعت MarkI بود. در سال 1945 جان فون نیومن دستگاهی به نام «EDVAC» طراحی کرد. این دستگاه قدرت ذخیره داده ها را بهتر از دیتا داشت.

این نوع حافظه بهتر از نوع قبلی خود یعنی کنترل کننده انتقالات بود و به دستگاه اجازه می داد تا هر زمان که کاربر بخواهد دست از کار کشیده و مجدداً شروع به کار کند. عنصر کلیدی نیومن در این طرح استفاده از پردازنده مرکزی بود که قسمت های مختلف دستگاه را بر اساس یک روش کلی هماهنگ می کرد. عقاید و ابتکارات نیومن آنقدر نوآورانه بود که تا چهل سال پس از آن هم مورد استفاده دانشگاه پنسیلوانیا قرار می گرفت. در سال 1951 کامپیوتر «UNIVAC» ساخته شد که از ارزشمندترین دستگاه های محاسبات بازرگانی و تجاری بود.

این کامپیوتر توسط «آژانس سرشماری آمریکا» و شرکت «جنرال الکتریک» ساخته شد و از نکات جالب در مورد این کامپیوتر می توان به مورد تائید قرار گرفتن «UNIVAC» توسط ژنرال آیزنهاور اشاره کرد. به طور کلی همان طور که مشخص بود نسل اول کامپیوترهای مدرن بر اساس سفارشات قبلی و برای کارهای خاص ساخته می شد. در آن زمان هر دستگاه برای خود یک رمز برنامه دورویی داشت که به عنوان زبان کامپیوتر شناخته می شد و نوع عملیات دستگاه را مشخص می کرد. البته این رمزها از نظر سرعت و تطبیق پذیری میان اجزا محدودیت هایی را به وجود می آورد.

? نسل دوم 1963 _ 1956

در سال 1948 اختراع ترانزیستور تحول عظیمی در روند توسعه کامپیوترها ایجاد کرد. ترانزیستورها به جای لامپ های خلاء در تلویزیون ها، رادیوها و به ویژه در کامپیوترها مورد استفاده قرار گرفتند. مهمترین مزیت اختراع ترانزیستور این بود که باعث می شد ابعاد کامپیوتر کوچک شده و فضای بسیار کمی را به خود اختصاص دهد و در سرعت محاسبات و کاهش مصرف انرژی نیز سهم بسزایی داشت. نخستین کامپیوترهایی که از این تکنولوژی به صورت گسترده استفاده کردند ابرکامپیوترهای اولیه بودند که طرح کامپیوتر «Stretch» توسط «IBM» و طرح کامپیوتر «LARC» توسط «اسپری راند» بر این اساس بود. هر دوی این کامپیوترها در لابراتوار انرژی اتمی ساخته شده بودند و به این خاطر دانشمندان می توانستند حافظه بیشتری را به این کامپیوترها اختصاص دهند.

این دستگاه ها بسیار گران بودند و با اینکه برای کارهای تجاری و بازرگانی مفید بودند اما به خاطر قیمت بسیار بالا گیرایی زیادی نداشتند و تنها در برخی ارگان های دولتی و استراتژیک مورد استفاده قرار می گرفتند. در کامپیوترهای نسل دوم از زبان اسمبلی به جای (صفر و یک) استفاده می شد و از میزان مشکلات و محدودیت های رمز دورویی کاسته بود. دهه 60 میلادی استقبال فوق العاده ای از این نسل از کامپیوترها شد و در بسیاری مراکز مورد استفاده قرار گرفت. کامپیوترهای نسل دوم از ماکت های اجرایی قبل از ساخت نیز بهره می بردند. در این نسل تجهیزاتی مانند پرینترها، انواع حافظه های جامد و فیزیکی قابل افزایش و سیستم عامل های اولیه و برنامه های داخلی مورد استفاده قرار گرفت. نخستین کامپیوتر در سال 1963 و در این نسل ساخته شد.

? نسل سوم 1977 _ 1964

حرارت زیاد ترانزیستورها باعث آسیب رساندن به بخش های داخلی کامپیوترها می شد، به همین دلیل دانشمندان به فکر جایگزینی برای آن افتادند و از «سنگ کوارتز» در کامپیوترهای نسل سوم استفاده کردند. در سال 1958 «جک کیبلی» توانست یک مدار مجتمع (IC) را طراحی کند. این مدار از سه بخش مجزای الکترونیکی تشکیل شده بود و یک بخش آن دیسک سیلیکونی کوچکی بود که از کوارتز ساخته شده بود.

دانشمندان سعی کردند تا اجزای بیشتری را درون چیپ های نیمه رسانا جای دهند، در نتیجه نیمه رساناها بیشتر مورد استفاده قرار گرفت و کامپیوترها کوچک تر شد. از دیگر پیشرفت های نسل سوم استفاده از سیستم های عامل بود که اجازه می داد برنامه ها از یک هسته مرکزی تبعیت کرده و با هم هماهنگ تر شوند. بد نیست بدانید که اولین میکروپروسسور در زمان این نسل و در سال 1971 ساخته شد که Intel و Motorola نخستین سازندگان میکروپروسسورها بودند. اولین ریزکامپیوتر هم در سال 1975 و باز هم در این نسل ساخته شد.

? نسل چهارم 1978 _ تاکنون

در دهه هشتاد میلادی تکنولوژی هایی مانند «LSI»، «VLSI» و «ULSI» پا به عرصه گذاشتند و توانایی این را داشتند که میلیونها قطعه الکترونیکی را در درون خود جای دهند. با استفاده از این تکنولوژی ها کامیپوترها در نسل چهارم کوچکتر شده و قیمت آنها نیز کاهش یافت و نیز قدرت، بازده و اطمینان به نتیجه محاسبات در کامپیوترهای این نسل بیشتر شده بود. نخستین اقدام مهم در کامپیوترهای این نسل چیپ «4004» اینتل بود که می توانست بسیاری از کارهای کامپیوتر مانند اجرای سریع تر نرم افزارها، کنترل حافظه و ورودی ها و خروجی ها را تحت کنترل داشته باشد. «4004» اولین ریزپردازنده ای بود که برای استفاده عموم کارایی داشت. پس از آن «CPU»ها در اشکال مختلف حتی در اتومبیل ها نیز مورد استفاده قرار می گرفتند.

کوچکتر و ارزان تر و قابل دسترس شدن کامپیوترها این امکان را فراهم می کرد تا عموم مردم بتوانند از قابلیت کامپیوترها استفاده کنند. به تدریج توسعه و تولید کامپیوترها از انحصار دولت ها و شرکت های بازرگانی خارج شده و در اواسط دهه هفتاد شکل عمومی تری به خود گرفت. با کوچکتر شدن کامپیوترها برنامه های نرم افزاری کامل تر و ساده تری به بازار آمد که استفاده از آنها به تخصص خاصی نیاز نداشت و از طریق این برنامه ها امکانات بیشتری برای کاربران کامپیوتر فراهم شد. در اوایل دهه هشتاد شرکت هایی با هدف ساخت بازی های کامپیوتری ایجاد شده و موجب شدند محبوبیت بیشتری بر استفاده از کامپیوترها در خانه ها ایجاد شود. نخستین محصول آنها نیز «2600 Atari» بود که در زمان خود بسیاری از کاربران را به سوی خود جذب می کرد.

IBM در سال 1981 اولین نسل کامیپوترهای شخصی (PC) را ساخت و در دفاتر اداری، خانه ها و مدارس مورد استفاده قرار گرفت. تعداد کامپیوترهای (PC) که در سال 1981 مورد استفاده عموم قرار گرفت 2 میلیون بود که در سال 1982 به 5/5 میلیون رسید و در سال 1992 به شصت میلیون افزایش پیدا کرد و هم اکنون صدها میلیون (PC) در نقاط مختلف دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. در سال های اخیر (PC)ها همچنان به روند کوچکتر شدن خود ادامه دادند و PDI، Laptop و Palmtopها نیز ساخته شدند.

البته تنها IBM نبود که در زمینه تولید PC فعالیت گسترده انجام می داد در سال 1984 شرکت Apple برای رقابت با IBM کامپیوترهای «مکینتاش» را ساخت که طرح این کامپیوتر برای کاربرانش بسیار جالب توجه بود. در هر حال کامپیوترها روز به روز بیشتر پیشرفت کردند و امکانات و تسهیلات جالب تری را هم برای کاربران خود فراهم می کنند. شبکه جهانی اینترنت، دوربین دیجیتال و صدها نوآوری دیگر. شاید زمانی هیچ کسی چنین پیشرفتی را تصور نمی کرد اما مطمئناً این تکنولوژی روزبه روز مدرن تر شده و نه تنها هر سال و یا هر ماه، بلکه هر روز مردم را با دستاوردهای جدید خود به حیرت وامی دارد