نگاهی به تاریخچه کامپیوتر: از ماشین‌‌حساب‌های مکانیکی تا ابررایانه‌ها

پیدایش کامپیوترها

کامپیوتر یکی از برجسته‌ترین اختراعات بشر در سده بیستم است. در راه ساخت این وسیله تلاش‌های بسیاری انجام شده که بیشتر آنها با شکست مواجه شده‌اند. در این بخش بررسی می‌کنیم طی بازه‌های زمانی مختلف چه اتفاقاتی در مسیر اختراع کامپیوتر افتاده و به روند تولید این دستگاه کاربردی کمک کرده است.

• سال ۱۶۴۲ تا ۱۸۰۱: اولین بار در سال ۱۶۴۲ بلز پاسکال ماشین محاسبه مکانیکی ساده‌ای را ساخت. این ماشین به وسیله چند اهرم و چرخ‌دنده می‌توانست عملیات جمع و تفریق را انجام دهد. پاسکال این دستگاه را که بعد از چرتکه اولین دستگاه ساخت بشر برای محاسبه اعداد بود، برای کمک به پدرش که حسابدار دولت بود ساخت. این دستگاه می‌توانست جمع و تفریق اعداد تا شش رقم را انجام دهد. بعد از آن شخصی به نام لایبنیتز با اضافه کردن چند چرخ‌دنده به این دستگاه، ماشینی ساخت که می‌توانست ضرب و تقسیم هم انجام بدهد. او نام این دستگاه جدید را ماشین‌حساب گذاشت. لایبنیتز ریاضیدان آلمانی و ساموئل مورلند از افرادی بودند که در پیشبرد اختراع کامپیوترهای امروزی نقش پررنگی داشتند. لایبنیتز در سال ۱۶۷۱ و مورلند در سال ۱۶۷۳ ماشین‌های محاسباتی خود را ساختند.

• سال ۱۸۰۱ تا ۱۹۴۵: بعد از آن در سال ۱۸۳۲ چارلز بابیج که یک ریاضیدان انگلیسی بود اولین ماشین محاسباتی را برای محاسبه چندجمله‌ای‌ها اختراع کرد و آن را ماشین تفاضلی نامید. بابیج بعد از آن به فکر ساختن وسیله محاسباتی کامل‌تری افتاد که بتوان به آن برنامه داد. ساختار این ماشین شباهت زیادی به کامپیوترهای امروزی داشت و به همین دلیل چارلز بابیج را پدر علم کامپیوتر و مخترع کامپیوتر می‌نامند. در سال ۱۸۷۵ استیفن بالدوین اولین دستگاه محاسبه‌گر را که هر چهار عملی اصلی را انجام می‌داد تولید و به نام خود ثبت کرد. هرمن هورلیت در سال ۱۸۸۰ یک سیستم کارت پانچ را برای محاسبه سرشماری دولت آمریکا تولید کرد. طی سه سال سرشماری آمریکا با استفاده از این دستگاه انجام و در این مدت حدود پنج میلیون دلار در هزینه‌های دولت صرفه‌جویی شد. او شرکتی تاسیس کرد که در آینده تبدیل به شرکت IBM شد. در سال ۱۹۳۶ آلن تورینگ ماشین تورینگ را اختراع کرد. مفهوم مرکزی کامپیوترهای جدید امروزی بر اساس ایده‌های او پایه‌گذاری شده است. آتناواف و دانشجوی او کلیفورد بری در سال ۱۹۴۱ کامپیوتری طراحی کردند که قادر به حل ۲۹ معادله به صورت همزمان بود. برای اولین بار این کامپیوتر قادر به ذخیره اطلاعات در حافظه اصلی خود بود. در سال‌های ۱۹۴۳ و ۱۹۴۴ و در خلال جنگ جهانی دوم پنز مور به فکر ابداع کامپیوتری افتاد که به وسیله آن بتواند سرعت محاسباتی توپخانه ارتش را افزایش دهد. او ماشین‌حساب عددی الکترونیکی (ENIAC) را به طول 250 سانتی‌متر و وزنی حدود ۳۰ تن ساخت.

• سال ۱۹۴۵ تا ۱۹۵۶ (نسل اول کامپیوترها): با آغاز جنگ جهانی دوم، دولت‌های درگیر در این جنگ برای پیروزی در جنگ به صرافت اختراع ابزارهای محاسباتی پیچیده افتادند و این امر باعث بروز کامپیوترهای نسل اول شد. کامپیوتری با نام ادواک (EDVAC) در سال ۱۹۴۵ با یک مرکز پردازش ساخته شد که قادر به ذخیره اطلاعات بود. این کامپیوتر تحولی بزرگ در تکنولوژی رقم زد. در کامپیوترهای نسل اول از دو بخش لامپ خلأ و استوانه مغناطیسی برای انتقال داده‌ها و ذخیره اطلاعات استفاده می‌شد.

• سال ۱۹۵۶ تا ۱۹۶۴ (نسل دوم کامپیوترها): با اختراع ترانزیستورها و جایگزین شدن آنها با لامپ‌های خلاء نسل دوم کامپیوترها ایجاد شدند. این کامپیوترها نسبت به نمونه‌های قبلی کوچک‌تر و ارزان‌تر بودند. کامپیوترهای این نسل تعداد خانه‌های حافظه بیشتری داشتند و به همین دلیل کارایی گسترده‌تری پیدا کردند. در این دوران جک کیلبی و رابرت نویتس مدار یکپارچه‌ای را با نام تراشه رایانه‌ای معرفی کردند و نقطه عطفی در تاریخچه کامپیوترها شدند.

• سال ۱۹۶۴ تا ۱۹۷۱ (نسل سوم کامپیوترها): با پیدایش قطعات الکترونیکی جدیدی مانند مدارهای مجتمع و نیمه هادی‌ها نسل سوم کامپیوترها سر برآوردند. در این دوره به جای استفاده از ترانزیستورها و لامپ‌ها از خاصیت آهن‌ربایی حلقه‌ها و میله‌ها بر اثر عبور جریان برق استفاده شد. در این نسل از کامپیوترها برای اولین بار از سیستم‌عامل‌ها استفاده می‌شد که امکان انجام چندین عملیات نرم‌افزاری را امکان‌پذیر می‌کرد. داگلاس انگلبرت در سال ۱۹۶۴ یک نمونه از کامپیوتر مدرن که دارای یک ماوس و یک رابط گرافیکی بود تولید کرد. با اختراع این نمونه، کامپیوتر از یک ماشین تخصصی برای ریاضیدانان و دانشمندان به تکنولوژی‌ قابل استفاده برای عموم تبدیل شد.

• سال ۱۹۷۱ تاکنون (نسل چهارم کامپیوترها): در این دوره کامپیوترهای شخصی وارد بازار شدند. در این نسل ارائه سیستم‌عامل ویندوز باعث شگفتی همه شد و گامی بزرگ در عرصه کامپیوتر برداشت. تراشه‌هایی به نام CPU توسط دانشمندان ابداع شد که امکان قرار دادن هزاران قطعه کوچک روی آنها وجود داشت. در این نسل از کامپیوترها واحد پردازش مرکزی و دستگاه‌های جانبی دارای توانایی بیشتر و عمر طولانی‌تری نسبت به نسل‌های قبل شدند. در سال ۱۹۷۵ دو استاد کامپیوتر یعنی پل آلن و بیل گیتس شرکت نرم‌افزاری خود با نام مایکروسافت را تاسیس کردند. بعد از آن در سال ۱۹۷۶ استیو جابز و استیو وزنیاک اولین کامپیوتر با برد تک‌مدار اپل را تولید و راه‌اندازی کردند.

• سال‌های آینده (نسل پنجم کامپیوترها): شاید با توجه به پیشرفت‌های کامپیوترهای جدید تصور پیشرفت‌های بیشتر در سال‌های آینده سخت باشد،‌ اما باید بدانید تا زمانی که انسان در جست‌وجو و تلاش برای کشف ناشناخته‌هاست تحول و شگفتی در این عرصه ادامه دارد. دانشمندان در تلاش برای تولید کامپیوترهایی هستند که بر اساس هوش مصنوعی کار می‌کنند و به جای زبان‌های برنامه‌نویسی از زبان‌های گفتاری انسان‌ها برای انجام عملیات مختلف بهره می‌برند. همین‌طور استفاده از حافظه‌های نوری که با وجود حجم بسیار کم گنجایشی غیرقابل تصور دارند در کامپیوترهای نسل پنجم قابل پیش‌بینی است.

تاریخچه کامپیوتر: ابرکامپیوتر

ابرکامپیوتر به کامپیوتری می‌گویند که بیشترین مقدار ظرفیت محاسباتی در واحد زمان را در دنیا داشته باشد. پردازش اطلاعات در ابرکامپیوترها به صورت موازی صورت می‌گیرد. به این ترتیب که ابرکامپیوترها به جای انجام دادن چندین کار به صورت ترتیبی و یکی‌یکی، آنها را به طور همزمان انجام می‌دهند. به همین دلیل آنها می‌توانند در کسری از ثانیه میلیاردها محاسبه و عملیات مختلف را انجام دهند. از ابرکامپیوترها در زمینه‌های مختلفی مانند تحقیقات آب‌وهوایی،‌ شبیه‌سازی‌های فیزیکی، فیزیک کوانتوم، مدل‌سازی‌های مولکولی و غیره استفاده می‌شود. در ادامه درباره تاریخچه ابرکامپیوترها توضیح مختصری می‌دهیم.

• سال ۱۹۴۶ تا ۱۹۵۷: می‌توان گفت اولین ابر کامپیوتر دنیا به منظور حل مسائل علمی و نظامی توسط جان ماکلی و جان پرسپر اکرت در سال ۱۹۴۶ با ارتفاع ۲۵۰ سانتی‌متر و ۳۰ تن وزن به نام محاسبه‌گر و یکپارچه‌ساز عددی الکترونیکی (ENIAC) ساخته شد. بعد از آن در سال ۱۹۵۳ اولین ابرکامپیوتر تجاری دنیا که به ۲۰ سازمان دولتی و نظامی فروخته شد از سوی شرکت IBM تولید شد. همین شرکت در سال ۱۹۵۶ ابرکامپیوتر Stretch را برای آزمایشگاه ملی Los Alamos ساخت که تا سال ۱۹۶۴ سریع‌ترین ابرکامپیوتر دنیا بود.

• سال ۱۹۵۷تا ۱۹۹۰: در سال ۱۹۵۷ سیمور کری به همراه دوستش شرکت CDC را تاسیس کرد و شروع به ساختن کامپیوترهای ترانزیستوری با سرعت و کارایی بالا کرد. با روی کار آمدن کری و شرکتش ضربه سنگینی به سلطه شرکت IBM وارد شد و آن شرکت تا مدت‌ها از رده خارج شد. در سال ۱۹۷۲ کری شرکت CDC را ترک کرد و شرکت تحقیقاتی کری را به منظور تولید اولین ابرکامپیوترهای واقعی دنیا تاسیس کرد. تا سال ۱۹۹۰ کری چندین ابرکامپیوتر روانه بازار کرد و یکه‌تاز این بازار بود.

• سال ۱۹۹۰ تاکنون: در سال ۱۹۹۳ شرکت فوجیتسو ابرکامپیوتر تونل باد عددی را با 166 پردازنده برداری تولید کرد. در سال ۱۹۹۷ شرکت اینتل به کمک آزمایشگاه ملی ساندیا توانست ابرکامپیوتر ASCI Red را به عنوان پرسرعت‌ترین ابرکامپیوتر دنیا تولید و معرفی کند. در همان سال ابر کامپیوتر دیپ بلو که توسط شرکت IBM ساخته شده بود توانست گری کاسپارف، استاد بزرگ شطرنج دنیا، را شکست دهد. در سال‌‌های ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۷ ابرکامپیوترهای ساخت شرکت‌های چین و ژاپن به عنوان سریع‌ترین ابرکامپیوترهای جهان شناخته شدند. در سال ۲۰۱۸ شرکت آمریکایی اوکریج با ساخت ابرکامپیوتر زومیت توانست جایگاه پرسرعت‌ترین ابرکامپیوترهای دنیا را به خود اختصاص دهد و به مقام اول صعود کند. در سال ۲۰۲۰ ابرکامپیوتر ژاپنی با نام فوگاکو به عنوان پرسرعت‌ترین ابرکامپیوتر دنیا شناخته شد. در حال حاضر فوگاکو در مرکز علوم محاسباتی رایکن (R-CCS) در شهر کوبه ژاپن نصب شده است.

تاریخچه کامپیوتر در ایران

در این بخش تاریخچه ورود، رشد و ترقی کامپیوتر در ایران را طی بازه‌های زمانی مختلف بررسی می‌کنیم.

• سال ۱۳۴۱ تا ۱۳۶۰: اولین کامپیوتر در سال ۱۳۴۱ و به منظور استفاده شخصی امیرعباس هویدا وارد ایران شد. در این زمان که هنوز از کلمه ماشین‌حساب برای معرفی این وسیله استفاده می‌شد، تنها شرکت نفت، دانشگاه تهران و بانک ملی کار با این تکنولوژی جدید را شروع کرده بودند. در همین سال‌ها شرکت IBM در ایران شروع به فعالیت کرد که با پیروزی انقلاب نام آن به داده‌پردازی ایران تغییر کرد. در اواخر دهه ۵۰ محدودیت‌هایی برای واردات کامپیوتر ایجاد شد که چندین سال رویه پیشرفت این تکنولوژی را در کشور محدود و متوقف کرد.

• سال ۱۳۶۰ تاکنون: همزمان با باز شدن دانشگاه‌ها در سال ۱۳۶۲ دوباره این تکنولوژی رشد کرد و هر دو شاخه نرم‌افزار و سخت‌افزار در دانشگاه توسعه پیدا کرد و با استقبال افراد زیادی روبه‌رو شد. از مهم‌ترین کارهای این دوره می‌توان به پردازش زبان و خط فارسی اشاره کرد. با پایان جنگ تحمیلی و آغاز به کار دولت سازندگی اولین واردات انبوه کامپیوتر به کشور اتفاق افتاد. اولین محموله کامپیوتر در سال ۱۳۶۴ به درخواست شرکت مخابرات و توسط شرکت نرم‌افزاری سینا وارد کشور شد. از آغاز دهه ۸۰ به بعد و با افزایش آموزش فراگیر دانش کامپیوتر در دانشگاه‌ها و ورود روزافزون تکنولوژی‌های مرتبط به کامپیوتر در کشور، ایران هماهنگ با تمام دنیا پیش می‌رود و از این تکنولوژی به عنوان ابزاری کارآمد و پیشرفته در تمامی صنایع و علوم و فنون خود استفاده می‌کند.