تاریخچه رایانه

خلاصه :

● واژه کامپیوتر Computer

مدتی در فارسی به کامپیوتر «مغز الکترونیکی» می‌گفتند. بعد از ورود این دستگاه به ایران در اوایل دهه ۱۳۴۰ نام کامپیوتر به‌کار رفت. واژه رایانه در دو دهه اخیر رایج شده و به‌تدریج جای کامپیوتر را می‌گیرد. واژه رایانه پارسی است و از فعل پارسی رایاندن به معنی سامان دادن و مرتب کردن آمده. معنی واژگانی رایانه می‌شود ابزار دسته‌بندی و ساماندهی. و در لغت نامه عمید رایانه را اندیشه نوین ؛ ایده جدید تعریف نموده است.

اما در زبان انگلیسی طی سالیان متمادی واژه‌های هم ارزش بسیاری برای این واژه بکار می‌‌رفته، و کلمات دیگری نیز وجود داشته‌اند که از آنها به عنوان کامپیوتر یاد می‌شود اما معانی متفاوتی را در خود داشته اند. یف شاعرانه تری بکار می‌رود، tölva که واژه ایست مرکب و به معنای «زن پیشگوی شمارشگر!» می‌‌باشد. در چینی رایانه dian nao یا «مغز برقی» خوانده می‌شود. در انگلیسی واژه‌ها و تعابیر گوناگونی استفاده می‌شود، به‌عنوان مثال دستگاه داده پرداز یا data processing machine

● تعریف‌ها از کامپیوتر Computer

با تعریف‌های بالا می‌توان به همهٔ ماشین‌های مکانیکی محاسبه مانند خط‌کش‌ محاسبه و یا چرتکه نیز به‌همان صورت که برای ماشین‌های امروزی به‌کار می‌رود، رایانه گفت. البته عبارات و واژه‌های بهتری نیز می‌تواند توصیف فعالیت‌های این ماشین‌ها باشند، واژه‌هایی مانند: داده‌پرداز، سامانه‌های پردازش اطلاعات و همچنین کنترل‌گر.

در اصل کلمه کامپیوتر در زبان انگلیسی از Computer ترکیب Comput و er تشکیل شده است Comput به معنای محاسبه ؛ پردازش اطلاعات ترجمه می شود و با گرفتن ای ار er به صفت مفعولی محاسبه گر ؛ پردازشگر معنا می شود البته شاید این به دلیل کارایی ابتدایی کامپیوتر بوده است.

● نیم نگاهی به سابقه و تاریخچه کامپیوتر – رایانه Computer - کامپیوترهای اولیه

هنگامی که رایانه‌های امروزی را درنظر می‌‌گیریم، اغلب ویژگی درخور نگرشی می‌‌توانند تمامی ویژگی که در سایر دستگاهها پردازشی که اختراع می‌‌شوند تقلید نمایند (به هر حال یقینا با سرعت پایین تر). گهگاه، این آستانه قابلیت یک محک سودمند برای شناسایی «رایانه‌های همه‌کاره» از ابزارهای با کارایی ویژه قدیمی می‌‌باشد. این تعریف «همه کاره» می‌‌تواند بصورت رسمی در این تعریف که یک ماشین معین باید بتواند رفتارهای ماشین تورینگ (Turing machine) را تقلید نماید، بکار گرفته شود. ماشینهایی که این نیازمندی را تأمین کرده باشند به‌عنوان تورینگ کامل (Turing-complete) خطاب می‌‌شوند. تا هنگامی که بصورت فیزیکی تأمین فضای ذخیره نامتناهی و احتمال zero crashing وجود نداشته باشد لفظ تورینگ کامل بصورت آسان گیرانه‌ای به ماشین با ظرفیت ذخیره سازی بالا (نامتناهی) و با قابلیت اطمینان واقعی، گفته می‌شود. نخستین سری از این ماشینها در سال ۱۹۴۱ بوجود آمد: Z۳ ساخت کونراد زوسه (Konrad Zuse)که توسط برنامه کنترل می‌‌شد(اما ویژگی تورینگ کامل آن در سال ۱۹۹۸ به آن داده شد.). ماشین‌های دیگری نیز بصورت آشفته و با عجله در سراسر دنیا توسعه یافتند. برای اطلاعات بیشتر به تاریخچه رایانه نگاه کنید.

▪ تاریخچه

لایبنیتز (leibniz) ریاضی‌دان آلمانی از نخستین کسانی است که در ساختن یک دستگاه خودکار محاسبه کوشش کرد. او که به پدر حسابدارش در تنظیم حساب‌ها کمک می‌کرد، از زمانی که برای انجام محاسبات صرف می‌کرد گله‌مند بود.

چارلز بابیج (Charles Babbage) یکی از اولین ماشینهای محاسبه مکانیکی را که به آن ماشین تحلیلی گفته می‌‌شد، طراحی نمود، اما بخاطر مشکلات فنی موجود در زمان حیاتش همچون ماشینی ساخته نشد(در سال ۱۹۹۳ در موزه علوم لندن مدلی که بر اساس طرح بابیج کار می‌‌کرد ساخته شد).

در گذشته دستگاههای مختلف مکانیکی ساده‌ای مثل خط‌کش محاسبه و چرتکه نیز کامپیوتر خوانده می‌‌شدند. در برخی موارد از آنها به‌عنوان رایانه‌های آنالوگ نام برده می‌شود. چراکه برخلاف رایانه‌های رقمی، اعداد را نه به‌صورت اعداد در پایه دو بلکه به‌صورت کمیتهای فیزیکی متناظر با آن اعداد نمایش می‌‌دهند. چیزی که امروزه از آن به‌عنوان «رایانه» یاد می‌شود در گذشته به عنوان «رایانه‌های رقمی (دیجیتال)» یاد می‌شد تا آنها را از انواع «رایانه‌های آنالوگ» جدا سازد(که هنوز در برخی موارد استفاده می‌شود مثلاً نشانک پرداز آنالوگ یا analog signal processing

▪ رایانه‌ها چگونه کار می‌کنند ؟

از زمان رایانه‌های اولیه که از سال ۱۹۴۱ تا کنون فناوری‌های دیجیتالی بصورت شگرفی رشد نموده است، اغلب رایانه‌ها از معماری فون نویمن که در اواخر دهه ۱۹۴۰ از سوی جان فون نویمن ابداع گردید سود می‌جویند.

▪ کاربردهای رایانه

نخستین رایانه‌های رقمی، با قیمتهای زیاد و حجم بزرگشان، در اصل محاسبات علمی را انجام می‌‌دادند، انیاک یک رایانه قدیمی ایالات متحده اصولا طراحی شده تا محاسبات پرتابه‌ای توپخانه و محاسبات مربوط به جدول چگالی نوترونی را انجام دهد. (این محاسبات بین دسامبر ۱۹۴۱ تا ژانویه ۱۹۴۶ روی حجمی بالغ بر یک میلیون کارت پانچ انجام پذیرفت! که این خود طراحی و سپس تصمیم نادرست بکارگرفته شده را نشان می‌‌دهد) بسیاری از ابررایانه‌های امروزی صرفاً برای کارهای ویژه محاسبات جنگ افزار هسته‌ای استفاده می‌گردد.

CSIR Mk I نیز که نخستین رایانه استرالیایی بود برای ارزیابی میزان بارندگی در کوههای اسنویی (Snowy)این کشور بکاررفت، این محاسبات در چارچوب یک پروژه عظیم تولید برقابی انجام گرفت.

برخی رایانه‌ها نیز برای انجام رمزگشایی بکارگرفته می‌‌شد، برای مثال Colossus که در جریان جنگ جهانی دوم ساخته شد، جزو اولین کامپیوترهای برنامه‌پذیر بود(البته ماشین تورینگ کامل نبود). هرچند رایانه‌های بعدی می‌توانستند برنامه ریزی شوند تا شطرنج بازی کنند یا تصویر نمایش دهند و سایر کاربردها را نشان دهد.

سیاستمداران و شرکتهای بزرگ نیز رایانه‌های اولیه را برای خودکارسازی بسیاری از مجموعه‌های داده و پردازش کارهایی که قبلا توسط انسان‌ها انجام می‌‌گرفت،بکاربستند - برای مثال، نگهداری و بروزرسانی حسابها و دارایی ها. در موسسات پژوهشی نیز دانشمندان رشته‌های مختلف شروع به استفاده از رایانه برای مقاصدشان نمودند.

کاهش پیوسته قیمتهای رایانه باعث شد تا سازمانهای کوچک‌تر نیز بتوانند آنها را در اختیار بگیرند. بازرگانان، سازمانها، و سیاستمداران اغلب تعداد زیادی از کامپیوترهای کوچک را برای تکمیل وظایفی که قبلا برای تکمیلشان نیاز به رایانه بزرگ (mainframe) گران قیمت و بزرگ بود، به کار بگیرند. مجموعه‌هایی از رایانه‌های کوچک‌تر در یک محل اغلب به‌عنوان خادم سرا (server farm) نام برده می‌شود.

▪ تاریخچه رایانه‌های نوین

با اختراع ریزپردازندهها در دهه ۱۹۷۰ این امکان که بتوان رایانه‌هایی بسیار ارزان قیمت را تولید نمود بوجود آمد. رایانه‌های شخصی برای انجام وظایف بسیاری محبوب گشتند، از جمله کتابداری، نوشتن و چاپ مستندات. محاسبات پیش بینی‌ها و کارهای تکراری ریاضی توسط صفحات گسترده (spreadsheet)، ارتباطات توسط پست الکترونیک، و اینترنت. حضورگسترده رایانه‌ها و سفارشی کردن آسانشان باعث شد تا در امورات بسیار دیگری بکارگرفته شوند.

در همان زمان، رایانه‌های کوچک، که معمولاً با یک برنامه ثابت ارایه می‌‌شدند، راهشان را بسوی کاربردهای دیگری بازمی نمودند، کاربردهایی چون لوازم خانگی، خودروها، هواپیماها، و ابزار صنعتی. این پردازشگرهای جاسازی شده کنترل رفتارهای آن لوازم را ساده تر کردند، همچنین امکان انجام رفتارهای پیچیده را نیز فراهم نمودند (برای نمونه، ترمزهای ضدقفل در خودروها). با شروع قرن بیست و یکم، اغلب دستگاههای الکتریکی، اغلب حالتهای انتقال نیرو، اغلب خطوط تولید کارخانه‌ها توسط رایانه‌ها کنترل می‌شوند. اکثر مهندسان پیش بینی می‌کنند که این روند همچنان به پیش برود. یکی از کارهایی که می‌توان به‌وسیله رایانه انجام داد پروگرام گیرنده ماهواره است.

▪ گونه‌های رایانه

البته شاید تقسیم کامپیوترها شامل موارد زیادی شود ولی در مجموع می توان دسته بندی اینچنین را فرض کرد.

ـ رایانه‌های توکار

شاید این کلمه را زیاد شنیده اید خودرو فلانی کامپیوتری است یا دوربین کامپیوتری ؛ شاید به کارگیری این تعبیر زیاد مناسب نباشد اما در اصل برخی از دستگاهها و تجهیزات به یک رایانه درونی و توکار مجهزند. البته این مشمول تمام تجهیزات با پسوند کامپیوتری نمی شود.

در ۲۰ سال گذشته یا همین حول و حوش، هرچند برخی ابزارهای خانگی که از نمونه‌های قابل ذکر آن می‌‌توان جعبه‌های بازی‌های ویدیویی را که بعدها در دستگاههای دیگری از جمله تلفن همراه، دوربین‌های ضبط ویدیویی، و PDAها و دهها هزار وسیله خانگی، صنعتی، خودروسازی و تمام ابزاری که در درون آنها مدارهایی که نیازهای ماشین تورینگ را مهیا ساخته اند، گسترش یافت، را نام برد(اغلب این لوازم برنامه‌هایی را در خود دارند که بصورت ثابت روی ROM تراشه‌هایی که برای تغییر نیاز به تعویض دارند،نگاشته شده اند). این رایانه‌ها که در درون ابزارهای با کاربرد ویژه گنجانیده شده‌اند «ریزکنترل‌گرها» یا «رایانه‌های توکار» (Embedded Computers) نامیده می‌‌شوند. بنابراین تعریف این رایانه‌ها به‌عنوان ابزاری که با هدف پردازش اطلاعات طراحی گردیده محدودیتهایی دارد. بیشتر می‌‌توان آنها را به ماشینهایی تشبیه کرد که در یک مجموعه بزرگ‌تر به‌عنوان یک بخش حضور دارند مانند دستگاههای تلفن، ماکروفرها و یا هواپیما که این رایانه‌ها بدون تغییر فیزیکی توسط کاربر می‌‌توانند برای مقاصد مختلفی بکارگرفته شوند.

ـ رایانه‌های شخصی (PCها)

اشخاصی که با انواع دیگری از رایانه‌ها ناآشنا هستند از عبارت رایانه برای رجوع به نوع خاصی که رایانه شخصی (PCها) نامیده می‌‌شوند استفاده می‌کنند.

کامپیوتر شخصی یا پرفشنال کامپیوتر زمانی باب شد که اکثر کامپیوترهای قدیمی به صورت سوپرکامپیوترها ؛ مایم فرم ها و انواع دیگر بوده اند که بسیاری از قطعات و قسمتهای صدها کنسول اپراتور مانند پردازنده ؛ حافظه و .... واحد و به صورت متمرکز در یک ساختمان مرکزی بوده اند و اپراتور تنها یک صفحه کلید و مانیتور اختصاصی داشت تمام عملیات و اتفاقات به صورت متمرکز و با منابع مشترک انجام می شد.

تا اینکه ایده کوچک شدن کامپیوتر باعث شد که یک کامپیوتر با تمام منابع خود در اختیار اپراتور باشد یعنی حافظه ؛ پردازنده ؛ واحد محاسبات و ... بدین ترتیب این کامپیوترهای به کامپیوتر اختصاصی تغییر نمود و نام پی سی یا رایانه شخصی را به خود داد. ای بی ام اولین تولید کننده پی سی ها در جهان محسوب می شود.

ـ بقیه انواع کامپیوتر در زیر نمایش داده شده اند:

۱) رایانه آنالوگ

۲) رایانه ضربانی

۳) ریزرایانه

۴) رایانه خانگی( کامپیوترها کوچکی بود که مانند مدل کمودر ۶۴ بدون مانیتور بود یک صفحه کلید که به یک تلویزیون معمولی وصل می شد و پردازش اختصاصی و محدود داشت . سیستم عامل کوچک مانند بیسیک داشت به دلیل کاربرد این رایانه ها در سطح غیرحرفه ای به رایانه خانگیHome computer معروف هستند

۵) رایانه شخصی( قبلا توضیح داده شد)

۶) خادم یا server

۷) رایانه کوچک

۸) رایانه پردازنده مرکزی

۹) ابررایانه

۱۰) رایانه کوانتومی