تاریخچه کامپیوتر

مرحله اول : اولین نسل کامپیوتر ها انسانها بوده اند!

پیش از ساخت کامپیوترهای مکانیکی و الکترومکانیکی اولین نسل از کامپیوترها انسانها بوده اند. در چندین دهه قبل عبارت کامپیوتر نوعی عنوان شغلی به شمار می آمد و به افرادی اطلاق می شد که توانایی انجام محاسبات پیچیده و انجام فعالیت های تکراری در مشاغلی چون نشریات ، نجوم، مسیریابی در دریا و کلیه مشاغلی که در انها فرد نیازمند تفکر و تعمق بوده است .

مرحله دوم :پیدایش ماشینهای محاسباتی ساده

چرتکه از ابتدایی ترین ابزارهایی می باشد که کاربران آن با بدست آورود توانایی لازم ، می توانستند چهار عمل اصلی محاسباتی را انجام دهند.که در تصاویر زیر می توان چرتکه را به دو صورت ، ابتدایی و پیشرفته مشاهده نمود.در نمونه ابتدایی برای ذخیره مقدار از گوی های سنگی استفاده شده است .

نمونه اولیه

در نمونه اولیه طرز کار بدین صورت است که هر یک از ستونها حاوی 5 گوی است که نمادی از 5انگشت هر دست می باشد

نمونه کمی مدرن تر

در این نمونه هریک از ستونها حاوی 7عدد حلقه چوبی می باشد که 5تای اول ان نماد 5 انگشت دست و دوتای بالایی آن هریک نشان دهنده یک دست می باشد در این مدل تعداد ارقام محاسباتی بواسطه 2 حلقه بالایی بیشتر می باشد .

مرحله سوم : پیشرفت در طراحی ماشین های محاسباتی توسط دانشمندان

در سال 1691(حدود 400 سال قبل) دانشمندی اسکاتللندی بنام جان نپر مفاهیم لوگاریتم را پایه ریزی نمود. نپر اختراعی را به منظور سهولت در انجام محاسبات لوگاریتمی ارائه داد که ارزشهای لوگاریتمی (اعداد) را بر روی میله هایی از جنس استخوان یا عاج تراشیده بود و با در کنار هم قرار گرفتن هر یک از میله ها ارزشهای عددی و لگاریتمی جدید بوجود می آمد .

تصویر شماره یک

تصویر مشاره دو

با استفاده از استخوان‌هاي نپر، حاصل 8×64 به صورت زير به دست مي‌آيد

مرحله چهارم : ساخت ماشین های پیچیده و چرخ دنده محور (1)

از ترکیب ابزارهای ساده ماشین های مرکب یا پیچیده ساخته می شود که در طراحی و ساخت انها از چرخ دنده و اهرم های بسیاری استفاده می شود.

ساعت مکانیکی باقابلیت برنامه ریزی که توسط دانشمند آلمانی Wilhelm Schickard در سال 1623ساخته شد

ماشین حساب که توسط بلزپاسکال در سال 1642 ساخته شده است

این دستگاه قابلیت محاسبه اعداد را تا شش رقم دارا بوده است

ماشین حساب بلزپاسکال از نمای بالا

مرحله پنجم: ساخت ماشین های پیچیده و چرخ دنده محور (2)

در مدلهای قدیمی از دستگاه های محاسباتی قابلیت برنامه ریزی و عملکرد خودکار وجود نداشته و کاربر تمامی مراحل محاسبات خود را به صورت دستی و با تغییر وضعیت اهرم ها و چرخ دندها انجام می داد.چند سال بعد از اختراعات بلز پاسکال ، دانشمند آلمانی ویلیاملایبنیتس ماشین محاسباتی اختراع نمود این دستگاه حدود 67 سانتی متر (26 اینچ) طول، ساخته شده از فولاد و برنج ، و بدنه آن از جنس چوب درخت بلوط ،که توانایی انجام هر چهار عمل اصلی را دارا داشت و قابلیت دریافت 8 رقم و محاسبه آن تا 16 رقم اعشار را دارا بود .

درام ساخت لایبنیتس که بر روی آن 10 وضعیت وجود دارد

ماشین حساب لایبنیتس

مرحله پنجم : کارت های پانچ و ماشین

کارت پانچ یا کارت سوراخ شده روشی بود برای برنامه ریزی ماشین که دستورات را به وسیله هد از روی کارت ها خوانده و انها را مبدل به فعالیت های مکانیکی می نمود . این روش برنامه دهی به ماشین در سال 1801 توسط ژوزف ماری اهل فرانسه ابداع شد وی در گارگاه بافندگی خود از این روش در ماشین الات بافندگی برای طراحی روی پارچه بهره می گرفت . در این روش ابتدا الگوی طرح مورد نظر به روی صفحه های چوبی بوسیله سوراخ هایی ایجاد می شد . نمونه های اولیه این کارتها از جنس چوب بود و در نمونه های بعدی از کاغذ ساخته شده است . از دیگر ابزار هایی که کارت پانچ برای برنامه ریزی آن استفاده می شد دستگاه های موسیقی مانند پیانو بوده است.که دستورات به روی رل های کاغذی پانچ شده و هر نت بسته به طرز قرار گیری سوراخهای روی کاغذ نواخته می شد .

کارت های پانچ و ماشین هایی که با کارت های پانچ برنامه ریزی می شدند

مرحله ششم: ماشینهای مکانیکی برنامه پذیر (ماشین تفاضلی و تحلیل داده ها )

چارلز بابیج (پدر علم کامپیوتر های امروزی)

چارلز بابیجریاضیدان انگلیسی و نخستین کسی که ایده یک ماشین محاسبه گر برنامه‌پذیر را ارائه داد. ایده او بدین صورت بود که ماشین بوسیله دودسته کارت پانچ برنامه ریزی شود یک دسته کارت برای وارد نمودن اعداد به ماشین و دسته دیگر برای وارد نمودن نوع عملیات ریاضی که باید روی اعداد انجام پذیرد . وی در سال ۱۸۲۰ طراحی ماشین محاسبه گر خود را آغاز نمود در حالی که نتوانست از طرح خودن نتیجه بگیرید چون علوم مهندسی و فناوری های رایج آن زمان با ایده وی همتراز نبوده و ماشین تفاضلی ساخته نشد . البته در 171 سال بعد (در سال ۱۹۹۱ بر پایه طرح‌های اصلی بابیج یک دستگاه تفاضلی (Difference engine) ساخته شد که بخوبی کار می‌کرد. این امر نشان داد که دستگاه بابیج درصورتی‌که کامل میشد می‌توانست بخوبی کار کند) وی همان سالها روی طرح ماشین پیچیده تری هم کار می‌کرد که نام ماشین تحلیلی بر آن گذشته بود.

طرح های بابیج اگر چه هیچگاه در طول زندگی وی از حد طرح و ایده اولیه خارج نشد و او هم هیچگاه نتوانست نتیجه کار ماشین محاسبه گر خود را ببیند، اما از ایده های وی برای طراحی و ساخت رایانه های مدرن بهره برده شد...

دستگاه تفاضلی و تحلیلی اعداد

مرحله ششم: ماشینهای مکانیکی برنامه پذیر (پیشرفت در استفاده از کارت های پانچ )

هرمان هولریث (Herman Hollerith)‏

هرمان هولریث مهندس، آمارشناس، مخترع، بازرگان زاده نیویورک که روشی را برای استفاده از کارت پانچ برای جدول‌بندی داده‌ها در مرکز سرشماری سال ۱۸۹۰ ابداع کرد. دستگاه‌های ساخت وی انقلابی را در بازرگانی (به‌ویژه در تجارت راه‌آهن و سرشماری) در آمریکا و کشورهای دیگر پدید آورد. در آن زمان قرار بود سرشماری جدیدی در ایالات متحده انجام شود اما بر اساس تخمین ها اگر قرار بود که نتیجه این سرشماری توسط روشهای دستی صورت پذیرد، دولتمردان باید تا سال ۱۹۰۰ یعنی رسیدن زمان سرشماری بعدی صبر می کردند. سئوال این بود که باید برای این مشکل از چه راهبردی استفاده میشد؟در همین ایام هرمان هولریث پیشنهاد داد که نتایج روی کارت های پانچ ذخیره شود و در نهایت این اطلاعات توسط ماشینی که وی اختراع کرده بود خوانده شود.

Hollerith Desk , Punched Cards

مرحله ششم : پیدایش شرکت IBM - C.T.R (تاریخچه)

C.T.R = COMPUTING TABULATING RECORDING

IBM = INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES

در 15 ژوئن ۱۹۱۱ در نیویورک چارلز فلینت (C.FLINT) با ادغام شركت هولریث و دو شركت ITR و ESCO را رقم زد و شركتى به نام C.T.R پدید آمد كه در حوزه ساخت و فروش ماشینها در محدوده مقیاس تجارى و ثبات هاى صنعتى زمان و تولید ماشین تحریر و كارتهاى پانچ فعالیت مى كرد. پس از تشكیل شركت جدید، جورج فیرچایلد رئیس شركت جدید شد اما رشد سریع و تنوع محصولات شركت، مدیریت را دشوار كرده بود و فلینت را واداشت تا سه سال بعد، یعنى ،۱۹۱۴ از توماس واتسون(دستیار الکساندر گراهامبل مخترع تلفن) دعوت به عمل آورد تا به شركت بپیوندد و رهبرى آن را برعهده گیرد. در سالهاى پس از جنگ جهانى اول، مهندسان شركت مكانیسم هاى جدیدى را براى رفع نیاز مشتریان توسعه دادند. رشد فزاینده فعالیتهاى C.T.R، نام شركت را در قیاس با فعالیتهایش محدود مى كرد، به همین جهت در سال ۱۹۲۴ نام شركت رسما از C.T.R به IBM تغییر یافت.

IBMتوماس واتسون لوگوی شرکت

(1934) ساخت اولین نسل از کامپیوتر های قابل برنامه ریزی باینری

توسط کنراد زوسه آلمانی Z1 ساخت کامپیوتر

کنراد زوسه در ۲۲ ژوئن سال ۱۹۱۰ (102سال پیش) در شهر برلین آلمان متولد شد. در طول دوران مدرسه، دانش آموز بسیار خلاق و باهوشی بود و سال ۱۹۲۸ از مدرسه فارغ التحصیل شد.

او مبنای اعداد را در کامپیوتر خود به صورت باینری (صفر و یک) در نظر گرفت و سعی کرد تا یک حافظه (Memory) بسازد که قابلیت آدرس دهی و ذخیره کردن مقادیر مختلف دیتا (داده) را داشته باشد. همچنین برای ماشین خود یک بخش کنترل در نظر گرفت که قادر به کنترل کلیه عملیات ماشین باشد. بیشتر بخش های این ماشین به صورت مکانیکی بود و تنها بخش برقی آن یک موتور الکتریکی بود که فرکانس دستگاه را بر مبنای Hertz تولید می کرد. تعداد بسیار زیادی ورقه های کوچک آهنی که با اره مویی بریده شده بودند، قسمت اعظم این دستگاه را تشکیل می داد. این ماشین به وسیله یک نوار پانچ و یک نوار پانچ خوان خروجی سیستم(ورودی مثل کیبرد و خروجی مثل پرینتر) از هم مجزا بود و از این لحاظ بسیار شبیه به کامپیوترهای امروزی بود. که در سالهای بعد مدلهای بهتری از این ماشین توسط او ساخته شد . z2,z3,z4 و ....