تحقیق مقاله تکنولوژی اطلاعات

عصر کامپیوتر

- آغاز قرن نوزدهم، ماشین ها دنیا را تغییر دادند. به ناگاه مردم توانستند آسان تر مسافرت کنند و سریع تر با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. مشاغل نیز تغییر یافتند و بسیاری از مردم شغل هایی در کارخانه ها به دست آوردند. این موضوع، شروعی برای عصر صنعت بود.

نیمه دوم قرن بیستم شاهد آغاز عصر کامپیوتر بودیم. در ابتدا استفاده از کامپیوترها بسیار دشوار بود و تنها تعداد اندکی از مردم آنها را درک می کردند. اما به زودی کامپیوترها در دفاتر کاری و سپس خانه ها پدیدار شدند. امروزه آنها همه جا هستند. تعدادی از مردم هنوز می گویند که آنها هرگز از یک کامپیوتر استفاده نکرده اند اما آنها احتمالاً هر روز از کامپیوترها استفاده می کنند در حالی که متوجه استفاده از آنها نمی شوند. این عدم تشخیص به این دلیل است که کامپیوتر ها در خیلی از وسایل عادی مثل ماشین، تلوزیون، دستگاه پخش سی دی، ماشین لباسشویی و... وجود دارند.

اولین کامپیوترها که در سال 1940 و 1950 ساخته شدند، بسیار بزرگ بودند. در واقع آنها به بزرگی یک اتاق بودند.

در سال 1949 مجله «مکانیک عمومی» (Popular Mechanics) اقدام به یک پیشگویی کرده و روزی اعلام کردند که کامپیوترها کوچک خواهند شد و وزن آنها به کمتر از 5/1 تن خواهد رسید. امروزه تراشه های کامپیوتری به کوچکی حرفO هستند. با گذشت بیش از 50 یا 60 سال کامپیوترها بیشتر از آنچه که مردم تصور می کردند امکان تغییر دارد، تغییر کرده اند.

2- در آغاز

در طی هزاران سال بشر به حساب کردن احتیاج داشته است. خانواده ها نیاز داشتند که بدانند چه تعداد حیوان، چقدر غذا و چقدر زمین دارند. این اطلاعات آن هنگام که مردم قصد خرید و فروش داشتند و به علاوه آن هنگام که می مردند و یا ازدواج می کردند بسیار مهم بود. راه های مختلف زیادی برای حساب کردن و نوشتن اعداد وجود داشتند. سومری ها سه روش مختلف داشتند: آنها از یک روش برای زمین، یک روش برای میوه و سبزیجات و روشی برای حیوانات استفاده می کردند.

آنها قادر به شمردن بودند اما روشی ساده برای انجام محاسبات نداشتند.

در حدود سال های 1900 تا 1800 قبل از میلاد بابلی ها روشی جدید برای حساب کردن اختراع کردند که در آن روش های مکانی استفاده می شد.

این بدین معنا بود که دو چیز مقدار یک عدد را تعیین می کند: ارقام و جایگاه مرتبه آنها. امروزه، هنوز از ارزش مکانی برای محاسبه استفاده می کنیم. ما می توانیم هر عددی را تنها با استفاده از 10 رقم 0 تا 9 بنویسیم. برای مثال 134 یعنی 1 صدتایی، 3 ده تایی و 4 یکی.

کامپیوترها نیز در هنگام انجام محاسبات از ارزش مکانی استفاده می کنند. اما آنها فقط از رقم 0 و1 استفاده می کنند. برای مثال 11011 یعنی 1 شانزده بیت، 1 هشت بیت، و 0 چهار بیت، 1 دو بیت، 1یک بیت که مساوی 27 می شود. بدون ارزش مکانی محاسبات سریع غیرممکن هستند.

بین سال های 1000و 500 قبل از میلاد مسیح، بابلی ها یک چرتکه اختراع کردند. در این چرتکه از سنگ های کوچکی که آنها را به صورت خطی قرار می دادند استفاده می‌شد. هر ردیف از سنگ ها نماینده یک ارزش مکانی متفاوت بود. برای انجام محاسبات آنها سنگ ها را از ردیفی به ردیف دیگر حرکت می دادند بعدها انواع مختلفی از چرتکه ها ساخته شدند.

بعضی از آنها چوبی بودند و در آنها از توپ های رنگی استفاده شده بود (البته این امکان وجود دارد که چرتکه ابتدا در چین اختراع شده باشد اما حقیقتاً کسی نمی داند).

اگرچه می توان از یک چرتکه بسیار سریع استفاده کرد اما آن نمی تواند محاسبات را به طور خودکار انجام دهد. در قرن 17 مردم شروع به ساختن ماشین حساب کردند. در سال 1640ریاضی دانی فرانسوی به نام بلیس پاسکال یک ماشین حساب ساخت. وی از این ماشین حساب برای شمردن پول استفاده می کرد. در طی 10 سال پاسکال بیش از 50 ماشین حساب ساخت.

در سال 1670 یک آلمانی به نام leibnitz کار پاسکال را ادامه داد و ماشین بهتری ساخت. ماشین لیبنیز Step Reckoner نامیده شد. این ماشین می توانست محاسبات دشوارتری نسبت به ماشین حساب محاسباتی پاسکال انجام دهد. به طور قابل توجهی ماشین لیبنیز برای انجام محاسبات درست همانند کامپیوترهای مدرن فقط از دو رقم 0 و1 استفاده می کرد.

در واقع ماشین حساب هایی مانند Step Reckoner لیبنیز تا 300 سال بعد مورد استفاده قرار گرفتند تا اینکه کامپیوترهایی ارزان شروع به پدیدار شدن نمودند.

3- اولین کامپیوترها

در گذشته کلمه کامپیوتر برای شخص استفاده می شد نه برای یک ماشین. در قرن نوزدهم، معمارها و کارشناسان فنی به منظور انجام کارهایشان نیاز به دانستن پاسخ محاسبات بسیار دشواری را داشتند.

آنها خود برای انجام این محاسبات وقت نداشتند بنابراین کتاب های پاسخ محاسبات را خریدند. افرادی که محاسبات را انجام می دادند و کتاب ها را می نوشتند کامپیوتر نامیده می شدند.

در سال 1820 یک ریاضیدان بریتانیایی به نام چارلز ببیج (Charles Babbage) ماشینی را اختراع کرد که محاسبات بسیار دشوار را به طور خودکار انجام می داد. او ماشینش را ماشین تفاضل نامید.

او شروع به ساخت ماشینش کرد ولی هیچ گاه آن را تمام نکرد زیرا او ایده بهتری داشت. (ببیج هرگز ساخت چیزی را تمام نکرد، او همیشه ایده ای بهتر داشت و کار بر روی چیزی جدید را شروع می کرد).

در حقیقت بیش از 150 سال بود تعدادی کارشناس فنی از موزه علوم لندن ماشین تفاضل ببیج را ساختند. امروزه این ماشین هنوز در موزه قرار دارد. وزن این ماشین حدود 3 تن است و تقریباً 2 متر طول و 3 متر عرض دارد و کار می کند.

در وایل سال 1990 این ماشین یک محاسبه انجام داد و پاسخی درست به طول 31 رقم ارائه داد. ببیج ساخت موتور تفاضل را تمام نکرد زیرا او کار بر روی ماشینی به نام ماشین تحلیلی را شروع کرده بود. ماشین تحلیلی می توانست کارهای بیشتری انجام دهد. برای مثال این ماشین یک نوع حافظه داشت. این به این معنا بود که امکان برنامه نویسی برای آن، ایجاد ساختار برای هر جواب و انجام محاسبات دشوارتر وجود داشت.

به همین دلیل ماشین تحلیلی اغلب به عنوان اولین کامپیوتر واقعی پنداشته شده است. هر چند ببیج هرگز ساخت این ماشین را به پایان نرساند.

زنی با نام ادا لاولیس Ada lovelace با ببیج همکاری داشت. او دختر لرد بایرون نویسنده مشهور انگلیسی بود. ادا ریاضی دان برجسته بود و عقاید ببیج را درک می کرد (اکثر مردم عقیده های ببیج را درک نمی کردند).

او دریافته بود که قادر به انجام محاسبات شگفت انگیز با ماشین تحلیل است و برنامه ای نیز برای آن نوشت. اگرچه این ماشین هرگز ساخته نشد با این حال ادا لاولیس هنوز اولین برنامه نویس کامپیوتر در جهان است. در سال 1979 یک زبان برنامه نویسی کامپیوتر ADA نامیده شد.

عقاید ببیج از زمان خودش جلوتر بود.

به تدریج یکصد سال بعد، مخترعین شروع به ساخت ماشین حساب های بهتری کردند. یکی از بهترین مخترعین سال 1930 فردی آلمانی به نام گنراد زوس Konrad zuse بود. درسال 1938او اولین ماشینش، Z1 را در اتاق نشیمن در برلین ساخت.

Z4,Z3 ماشین های بعدی او از بسیاری جهات شبیه کامپیوترهای مدرن بودند. این ماشین ها برای انجام همه محاسبات فقط از دو رقم 0و1 استفاده می کردند. Zuse از طریق ایجاد سوراخ هایی در فیلم های قدیمی سینمایی، برنامه هایی برای ماشین هایش نیز نوشت.

زمانی که او فیلم را داخل ماشین ها قرار داد، آنها توانستند برنامه ها را بخوانند و محاسبات بسیار طولانی و مشکلی را انجام دهند.

4- Alan Turing

الن تورینگ در سال 1912 در لندن متولد شد. او در دانشگاه کمبریج به مطالعه ریاضیات پرداخت. در سال 1937 او گزارشی مبنی بر ماشین تورینگ Turing Machine ارائه داد. این ماشینی بود که می توانست برنامه ها را بخواند و هر تعداد دستورالعمل را دنبال کند. این طرح فقط یک ایده بود و او برنامه ای برای ساخت این ماشین نداشت اما گزارش سال 1937 او در تاریخ رشته کامپیوتر بسیار مهم بود.

در سال 1939، ‏Turing کار برای دولت بریتانیا را شروع کرد. در طول جنگ جهانی دوم (1945-1939) آلمانی ها اغلب پیام هایی را از یک گروه سربازان به گروهی دیگر می‌فرستادند. این پیام ها حاوی اطلاعات و دستورالعمل های مهم و البته محرمانه بود. در ابتدا انگلیسی ها قادر به درک این پیام ها نبودند زیرا آنها به صورت یک رمز محرمانه نوشته شده بودند با این حال آنها توانستند به پیام ها دست پیدا کنند.

Turing کار بر روی یک کامپیوتر را به منظور باز کردن این رمزها شروع کرد. Turing با دیگر ریاضی دانان در محلی محرمانه به نام Bletchly Park همکاری می کرد. آنها می‌دانستند که آلمانی ها برای فرستادن پیام ها به صورت رمز از ماشین هایی به نام Enigma استفاده کرده بودند. برای خواندن و درک این پیام ها شما مجبور بودید که Enigma ماشین دیگری داشته باشید و البته فقط آلمانی ها این ماشین ها را داشتند.

Turing و بقیه افراد در Bletchly ماشینی با نامBambe ساختند.

(تعدادی ریاضیدان لهستانی برای شکستن کد Enigma ماشینی به نام Bambe ساخته بودند. آنها برای ساخت یک ماشین بهتر و جدیدتر با بریتانیایی ها همکاری می کردند).

تا سال 1942 کارگران در پارک Bletchly توانستند همه پیام های آلمانی که رمز Enigma  به کار رفته بود بخوانند و درک کنند.

در سال 1943 آلمانی ها شروع به استفاده از رمز متفاوتی کردند. بریتانیا این رمز را Fish نامید.

شناسایی این رمز بسیار مشکل تر از رمز Enigma بود. ماشین Bombe نتوانست این رمز را بشکند بنابراین کارگران در پارک Bletchly به کامپیوتری جدید احتیاج پیدا کردند.

در عرض یکسال آنها Colossus را ساختند. این کامپیوتر از اولین کامپیوترهای الکترونییک جهان بود که می توانست برنامه ها را بخواند و درک کند. Colossus نامش را به خاطر اندازه اش به دست آورد. چون به بزرگی یک اتاق بود. Colossus قادر به شناسایی رمزهای مشکل بود زیرا می توانست هزاران محاسبه را در هر ثانیه انجام دهد. بدون وجود Colossus برای درک یک پیام نوشته شده با رمز Fish، سه نفر و شش هفته وقت لازم بود ولی با استفاده از Colossus بریتانیایی ها فقط 2 ساعت وقت برای درک آن رمز لازم داشتند و یک کامپیوتر مدرن شخصی (PC) سال 2000 نمی تواند سریع تر از Colossus عمل کند.

5- تاریخچه PC کامپیوتر خانگی

در سال 1957، IBM کامپیوتری به نام 610 Auto-point ساخت. آنها می گفتند که آن کامپیوتر اولین کامپیوتر شخصی است. اما آن، کامپیوتری شبیه به کامپیوترهای خانگی که امروزه میلیون ها نفر از مردم در خانه هایشان دارند، نبود. آن کامپیوتر بزرگ و گران قیمت بود (55 هزار دلار). آن کامپیوتر، کامپیوتر شخصی نامیده شده بود. زیرا کار با آن فقط به یک نفر احتیاج داشت. اولین کامپیوتر خانگی حقیقی تا 15 سال بعد از آن ساخته نشد.

اولین کامپیوترها مانند Colossus تراشه های کامپیوتری نداشتند تا آنها از لوله های شیشه‌ای استفاده می کردند که این دلیل بزرگ بودن آنهاست.

اما در سال 1960 کارشناسان فنی (تکنیسین ها) روشی برای ساخت تراشه ها همراه با هزاران ترانزیستور خیلی کوچک روی آنها، یافتند. در سال 1971، Intel تراشه های کامپیوتری به نام4004 ساخت که 2250 ترانزیستور داشت. سه سال بعد آنها 8080، تراشه ای بهتر و سریع‌‌تر با 5000 ترانزیستور ساختند. مخترعی آمریکایی به نام Ed Roberts برای ساخت یکی از اولین کامپیوترهای شخصی از تراشه 8080 Intel استفاده کرد. او کامپیوترش را Altair 8800 نامید. (این اسم از فیلم for biden planet گرفته شده است). هنگامی که شما یک Altair 8800 می خریدید، جعبه ای از اجزاء داشتید که با کنار هم گذاشتن آنها در خانه کامپیوتر شخصی را می ساختید. قیمت آن کمتر از 400 دلار بود و Ed Roberts دو هزار عدد از آن را در اولین سال فروخت. کامپیوتر شخصی در مسیر خودش قرار گرفته بود.

در سال 1976 Steve Jabs, Steve wozniak شرکت کامپیوتر Apple را راه اندازی کردند. در سال 1977 دومین کمپیوتر انها Apple2 پدیدار شد.