ประวัติของคอมพิวเตอร์

ประวัติของคอมพิวเตอร์            

อีนิแอก คอมพิวเตอร์ที่เคยได้ชื่อว่า เก่าแก่ที่สุดในสหรัฐอเมริกา

ช่วงปี ค.ศ. 1930 ถึงช่วงปี ค.ศ. 1940 เป็น ช่วงที่โลกได้มีคอมพิวเตอร์ที่สามารถโปรแกรมได้และคำนวนผลลัพธ์ได้มี ประสิทธิภาพจริง แต่เป็นการยากที่จะตัดสินได้ว่าคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลกเกิดในปีใดและ ประดิษฐ์โดยใคร เนื่องจากคอมพิวเตอร์ในช่วงแรกๆ ยังไม่สามารถทำงานได้สมบูรณ์อย่างแท้จริง โดย

·        ค.ศ. 1936 เป็นครั้งแรกที่โลกได้มีเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่สามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างอิสระ ผู้พัฒนาคือ Konrad Zuse และชื่อคอมพิวเตอร์คือ Z1 Computer

·        ค.ศ. 1942 จอห์น อตานาซอฟฟ์ และ คลิฟฟอร์ด เบอร์รี ที่ มหาวิทยาลัยไอโอวาสเตต ได้ร่วมกันสร้าง คอมพิวเตอร์ อตานาซอฟฟ์-เบอร์รี ซึ่งสามารถประมวลผลเลขฐานสอง 

·        ค.ศ. 1946 John Presper Eckert และ John W. Mauchly ได้ร่วมกันสร้างอีนิแอก ซึ่งใช้หลอดสูญญากาศจำนวน 20,000 หลอด เพื่อสร้างหน่วยประมวลผล และถือได้ว่าเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกสำหรับการใช้งานทั่วไป โดยมีการประมวลผลแบบทศนิยม โดยหากต้องการตั้งโปรแกรมจะต้องต่อสายเชื่อมต่อเครื่องอุปกรณ์ใหม่ทั้งหมด

·        ค.ศ. 1948 Frederic Williams และ Tom Kilburn สร้างคอมพิวเตอร์ที่ใช้ หลอดรังสีคาโทด เป็นหน่วยความจำ

·        ค.ศ. 1947 ถึง 1948 John Bardeen, Walter Brattain และ Wiliam Shockley สร้างคอมพิวเตอร์ที่ใช้ทราสซิสเตอร์ ถือว่าเป็นจุดเปลี่ยนของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่สำคัญ

·        ค.ศ. 1951 John Presper Eckert และ John W. Mauchly ได้พัฒนา UNIVAC Computer ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่มีการขาย

·        ค.ศ. 1953 ไอบีเอ็ม (IBM) ออกจำหน่าย EDPM เป็นครั้งแรก และเป็นก้าวแรกของไอบีเอ็มในธุรกิจคอมพิวเตอร์

·        ค.ศ. 1954 John Backus และ IBM ร่วมกันสร้างภาษาคอมพิวเตอร์ชื่อ FORTRAN ซึ่งเป็นภาษาระดับสูง (high level programming language) ภาษาแรกในประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์

·        ค.ศ. 1955 (ใช้จริง ค.ศ. 1959) สถาบันวิจัยสแตนฟอร์ด, ธนาคารแห่งชาติอเมริกา, และ บริษัทเจเนอรัลอิเล็กทริก ร่วมกันสร้าง ERMA และ MICR ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกในธุรกิจธนาคาร

·        ค.ศ. 1958 Jack Kilby และ Robert Noyce เป็นผู้สร้าง Integrated Circuit หรือ ชิป(Chip) เป็นครั้งแรก

·        ค.ศ. 1962 สตีฟ รัสเซลล์ และ เอ็มไอที ได้พัฒนาเกมคอมพิวเตอร์เป็นครั้งแรกของโลกชื่อว่า "Spacewar"

·        ค.ศ. 1964 Douglas Engelbart เป็นผู้ประดิษฐ์เมาส์ และ ระบบปฏิบัติการแบบวินโดวส์

·        ค.ศ. 1969 เป็นปีที่กำเนิด ARPAnet ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของอินเทอร์เน็ต 

·        ค.ศ. 1970 vbogm] พัฒนาหน่วยความจำชั่วคร่าวของคอมพิวเตอร์หรือ RAM เป็นครั้งแรก

·        ค.ศ. 1971 Faggin, Hoff และ Mazor พัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์ตัวแรกของโลกให้อินเทล (Intel)

·        ค.ศ. 1971 Alan Shugart และ IBM พัฒนา ฟลอปปี้ดิสก์ เป็นครั้งแรก

·        ค.ศ. 1973 Robert Metcalfe และ Xerox ได้พัฒนาระบบอีเทอร์เน็ต (Ethernet) สำหรับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

·        ค.ศ. 1974 ถึง ค.ศ. 1975 Scelbi และ Mark-8 Altair และ IBM ร่วมกันวางจำหน่ายคอมพิวเตอร์สำหรับผู้ใช้รายย่อยเป็นครั้งแรก

·        ค.ศ. 1976 ถึง ค.ศ. 1977 ถือกำเนิด Apple I, II และ TRS-80 และ Commodore Pet Computers ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลรุ่นแรกๆ ของโลก

·        ค.ศ. 1981 ไมโครซอฟท์ วางจำหนาย MS-DOS ซึ่งเป็นระบบปฏิบัติการที่ได้รับความนิยมที่สุดในช่วงนั้น

·        ค.ศ. 1983 บริษัทแอปเปิล ออกคอมพิวเตอร์รุ่น Apple Lisa ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์รุ่นแรกที่ใช้ระบบ GUI 

·        ค.ศ. 1984 บริษัทแอปเปิล วางจำหน่ายคอมพิวเตอร์รุ่น แอปเปิล แมคอินทอช ซึ่งทำให้มีการใช้คอมพิวเตอร์อย่างกว้างขวาง

·        ค.ศ. 1985 ไมโครซอฟท์ วางจำหน่าย ไมโครซอฟท์ วินโดวส์ เป็นครั้งแรก

คอมพิวเตอร์ทำงานอย่างไร

คอมพิวเตอร์ในยุคแรกๆเช่น ENIAC เวลา โปรแกรมต้องใช้วิธีการเปลี่ยนสายเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ ซึ่งเป็นวิธีการที่ยุ่งยากมาก จึงเกิดแนวคิดว่าตัวโปรแกรมน่าจะจัดเก็บอยู่ในส่วนที่สามารถปรับเปลี่ยน แก้ไขได้ง่าย เป็นที่มาของแนวคิดที่ทำการจัดเก็บข้อมูลต่างๆรวมถึงโปรแกรมไว้ใน หน่วยความจำ หรือ memory ทำ ให้คอมพิวเตอร์จะได้รับคำสั่งโดยการอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำ และการปรับเปลี่ยนโปรแกรมสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงค่าภายในหน่วยความจำ

แนวคิดข้างต้นรู้จักในชื่อว่า "Stored-Program Concept" หรือ อีกชื่อว่าสถาปัตยกรรม von Neumann โดยเข้าใจว่า J. Presper Eckert และ John William Mauchly ซึ่งเป็นนักออกแบบ ENIAC เป็นผู้คิดค้นขึ้น

แนวคิดการทำงานแบบ Stored-Program ถูกใช้เป็นแนวคิดหลักของการทำงานในคอมพิวเตอร์จนถึงปัจจุบัน โดยแนวคิดนี้จะแบ่งการทำงานของคอมพิวเตอร์เป็น 4 ส่วนหลักได้แก่

·        หน่วยประมวลผลในรูปแบบข้อมูล Binary หรือที่เรียกว่า Arithmetic-Logical Unit (ALU) เปรียบ เสมือนหัวใจของคอมพิวเตอร์ หน้าที่หลักของมันคือทำการประมวลผลทางคณิตศาสตร์ขั้นพื้นฐานอันได้แก่การบวก และลบ และการทำการเปรียบเทียบข้อมูลสองข้อมูลว่ามีค่าเท่ากันหรือไม่ถ้าไม่จะมีค่า มากกว่าหรือน้อยกว่า

·        หน่วยความจำ หรือ Memory ใช้สำหรับเก็บข้อมูล (Data) และ คำสั่ง (Instructions) โดยข้อมูลภายในหน่วยความจำจะถูกแบ่งเป็นส่วนๆเล็กๆเท่าๆกัน แต่ละส่วนมีที่อยู่(address) เพื่อใช้เข้าถึงข้อมูลที่ถูกจัดเก็บเอาไว้

·        อุปกรณ์อินพุตและเอาท์พุต หรือ I/O Device เป็น ส่วนที่ใช้นำข้อมูลจากโลกภายนอกเข้ามาภายในระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อนำมาประมวลผล และเมื่อได้ผลลัพธ์ก็จะนำข้อมูลที่ได้มาแสดงผลให้โลกภายนอกคอมพิวเตอร์ได้ รับทราบ

·        หน่วยควบคุมการทำงาน หรือ Control Unit เป็น ส่วนที่ใช้เชื่อมต่อแต่ละส่วนเข้าด้วยกัน หน้าที่หลักๆคือทำการอ่านข้อมูลคำสั่งที่อยู่ภายในหน่วยความจำหรือที่ได้จาก อุปกรณ์อินพุต ทำการแปลความหมายและส่งไปประมวลผลใน ALU จาก นั้นนำผลที่ได้ไปจัดเก็บในหน่วยความจำหรืออุปกรณ์เอาท์พุต หน้าที่หลักอีกประการ คือควบคุมลำดับการทำงานของแต่ละขั้นตอนให้อยู่ในเวลาที่เหมาะสม

 หน่วยประมวลผล

การทำงานของหน่วยประมวลผลกลาง หน่วยประมวลผล จะรับคำสั่งและข้อมูลจากหน่วยความจำ โดยส่งเข้าที่ Queue Prefetch Unit จะตรวจสอบว่า ค่าใน Queue เป็นคำสั่งหรือไม่ ถ้าเป็นคำสั่งจะสั่งให้ Bus Interface Unit(BIU) ส่งค่าของคำสั่งไปที่ Decode Unit ถ้าเป็นค่าที่อยู่(Address)ของหน่วยความจำ จะถูกส่งไปที่ Segment and Paging Unit Segment and Paging Unit จะแปลงที่อยู่ของหน่วยความจำ จากที่อยู่เสมือน(Virtual Address)ในรูปแบบของ segment : offset ให้กลายเป็นที่อยู่จริง(Physical Address)ที่ Bus Interface Unit เข้าใจ หน่วยถอดรหัส(Decode Unit) จะตรวจสอบและแยกแยะคำสั่ง แล้วแปลคำสั่ง และส่งสัญญาณควบคุมไปให้ Execution Unit ทำงานตามคำสั่งนั้น ใน Execution Unit จะประกอบด้วย

Control Unit(CU)จะทำหน้าที่ควบคุมการทำงานภายในโปรเซสเซอร์เป็นตัวสั่งงาน Unit อื่นๆตามคำสั่งที่แปลจาก Decode Unit Protection Test Unit จะป้องกันและตรวจสอบการทำงานของส่วนต่างๆ ไม่ให้ทำผิดกฏเกณฑ์ จนเกิดข้อผิดพลาดขึ้น Register จะทำหน้าที่เก็บค่าชั่วคราวก่อนและหลังการประมวลเพื่อส่งให้ส่วนอื่นๆต่อไป เป็นเหมือนกระดาษทดชัว่คราว สำหรับ ALU Arithmetic Logic Unit(ALU) เป็นส่วนการคำนวณทางคณิตศาสตร์และหาค่าตรรกะของการเปรียบเทียบ

เมื่อ ALU คำนวณหรือเปรียบเทียบค่าเรียบร้อยแล้ว จะส่งไปเก็บไว้ที่ Register แล้ว Control Unit จะสั่งให้ BIU เก็บค่าผลลัพท์ลงในหน่วยความจำ โดยแปลงที่อยู่เสมือนที่ Control Unit กำหนด ให้กลายเป็น ที่อยู่จริงของหน่วยความจำที่จะนำผลลัพท์ไปเก็บไว้

หน่วยความจำ

หน่วย ความจำเป็นพื้นที่การทำงานและเป็นพื้นที่การจัดเก็บข้อมูลของคอมพิวเตอร์ เพราะคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำงานตามลำพังโดยอาศัยเพียงหน่วยประมวลผลหลักได้ หน่วยความจำแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ได้แก่ หน่วยความจำชั่วคราว คือ แรม (RAM: Random Access Memory) โดย แรมจะเป็นหน่วยความจำที่ใช้ขณะคอมพิวเตอร์ทำงาน และจะหายไปเมื่อปิดเครื่อง อีกชนิดหนึ่งคือหน่วยความจำถาวร หรือหน่วยความจำหลัก ได้แก่ ฮาร์ดดิสก์ Hard Disk ที่ใช้ในการเก็บข้อมูล และ รอม (ROM: Read Only Memory) ที่ใช้ในการเก็บค่าไบออส หน่วยความจำถาวรจะใช้ในการเก็บข้อมูลของเครื่องคอมพิวเตอร์และจะไม่สูญหายเมื่อปิดเครื่อง

ข้อ แตกต่างของหน่วยความจำคือ หน่วยความจำแบบชั่วคราวจะมีความเร็วในการถ่ายข้อมูลสูง แต่ความจำน้อย เมื่อเกิดการทำงานของโปรแกรมมากๆ จึงต้องส่งผ่านข้อมูลลงหน่วยความจำถาวร ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของอาการแฮงก์