فهرست مطالب
کامپیوترها در سالیان اخیر، به بخشی غیرقابل جایگزین در زندگی ما تبدیل شده اند و در انجام بسیاری از کارهای محاسباتی و پردازش اطلاعات توانمند شده اند. اولین قدم در مسیر رسیدن به کامپیوترهای مدرن در قرون گذشته و با ساخت محاسبه کننده های ساده برداشته شد. دانستن این نکته ضروری است که Computer به معنای ماشین حساب و شمارنده است و از این رو وسایل بسیار ابتدایی مانند چرتکه که برای محاسبه استفاده می‌شدند نیز جز کامپیوترهای اولیه به حساب می‌آیند. در ادامه این مقاله با تاریخچه کامپیوتر در جهان و اولین کامپیوترهای مکانیکی آشنا خواهیم شد.
تاریخچه کامپیوتر در جهان
در بررسی تاریخچه کامپیوتر اگر از محاسبه کننده های بسیار ابتدایی بگذریم و به بررسی اولین کامپیوترهای مکانیکی در جهان و روند پیشرفت آنها بپردازیم با نام های پاسکال و بابیج به عنوان افراد تاثیر گذار در زمینه کامپیوترهای مکانیکی روبرو می‌شویم.
پاسکالین (Pascaline)
بلیز پاسکال، ریاضیدان و فیلسوف فرانسوی، در سال 1642 اولین کامپیوتر مکانیکی جهان را با نام پاسکالین اختراع کرد. پاسکالین، اولین ماشین حساب مکانیکی پیشرفته بود که برای انجام محاسبات حسابی استفاده می‌شد و به صورت اتوماتیک این محاسبات را انجام می‌داد. پاسکال در سن 18 سالگی این ماشین حساب را برای کمک به پدر خود که حسابدار دولتی بود اختراع کرد.
پاسکالین شامل صفحه‌ای متشکل از چرخ دنده ها و چرخ ها بود که می‌توانستید با چرخاندن چرخ ها و تنظیم چرخ دنده ها در جایگاه مناسب خود اعداد یک عدد صحیح 6 رقمی را مشخص کنید. سرعت محاسبه با پاسکالین و دقت این دستگاه نسبت به محاسبات انسانی باعث شد این دستگاه در سال 1645 به صورت عمومی ارائه شود.
اما محدودیت های پاسکالین مانند ناتوانی در ضرب و تقسیم اعداد، محدودیت شش رقمی اعداد انتخاب شده و همچنین محدودیت محاسبه به اعداد صحیح باعث شد این ماشین حساب آخرین و پیشرفته ترین کامپیوتر مکانیکی نباشد.
چرخ لایبنیتس (Leibnitz Wheel)
در ادامه بررسی تاریخچه کامپیوتر به چرخ لایبنیتس می‌رسیم. گوتفرید ویلهلم لایبنیتس (Gottfried Wilhelm Leibniz)، ریاضیدان آلمانی، در سال 1963 اختراع پاسکال را بهبود بخشید و چرخ لایبنیتس را اختراع کرد. در برخی منابع از چرخ لایبنیتس با عنوان محاسبه گر پلکانی (Stepped Reckoner) نیز نام برده می‌شود. این نامگذاری به واسطه طراحی و ساختار چرخ لایپنیتس و نحوه جابجایی عدد در آن، به وجود آمده است؛ ساختار چرخ لایپنیتس شبیه به پلکان است که هنگام جابجایی، اعداد به صورت پیوسته به جایگاه جدید منتقل می‌شوند. چرخ لایبنیتس اولین کامپیوتر جهان بود که توانایی محاسبه چهار عمل اصلی جمع و تفریق و ضرب و تقسیم را داشت.
موتور تفاوت (Difference Engine)
جهش بعدی که در تاریخچه کامپیوترها اتفاق افتاد در دوران چارلز بابیج (Charles Babbage)، ریاضیدان و فیلسوف انگلیسی، که به دلیل دستاوردهایش به عنوان “پدر علم کامپیوتر” نیز شناخته می‌شود. موتور تفاوت ابتدا در سال ۱۸۲۲ توسط بابیج اختراع شد، و در سال ۱۸۳۳، او برای توسعه‌ی آن مجوزی از پادشاهی انگلستان دریافت کرد. این دستگاه از دو بخش اصلی تشکیل شده بود: موتور تفاضلی (Difference Engine) و ماشین تحلیلی (Analytical Engine). موتور تفاوت یک کامپیوتر مکانیکی بود که با نیروی بخار کار می‌کرد.
موتور تحلیلی (Analytical Engine)
موتور تحلیلی در سال 1830 توسط چارلز بابیج ساخته شد. این مدل نمونه پیشرفته تری از موتور تفاوت به شمار می‌آمد که قابلیت انجام عملیات حسابی پیچیده‌تر را داشت. این دستگاه قابلیت انجام عملیات جمع، تفریق، ضرب و تقسیم اعداد و همچنین محاسبات پیچیده‌تر مانند توابع مثلثاتی و لگاریتمی را داشت. بابیج در یک نسخه از موتور تحلیلی از مفهوم “برنامه” استفاده کرد که باعث می‌شد زنجیره و توالی دستورات و عملیات ها را برای کامپیوتر مشخص کند. بنابراین اولین کامپیوتر جهان که قابل برنامه ریزی بود توسط چارلز بابیج ساخته شده است.
اگرچه طرح موتور تفاوت چارلز بابیج در زمان خود به دلیل پیچیدگی و هزینه بالای ساخت، به صورت کامل پیاده‌سازی نشد، اما طرح‌های او برای توسعه دستگاه‌های محاسباتی پیچیده در آینده بسیار مفید واقع شد و به همین دلیل چارلز بابیج را “پدر علم کامپیوتر” می‌نامند.
دستگاه جدول بندی (Tabulating Machine)
هرمان هولریث (Herman Hollerith)، آماردان آمریکایی، این دستگاه را در سال 1890 اختراع کرد. دستگاه جدول بندی هرمان هولریث (Herman Hollerith)، یک دستگاه محاسباتی بود که در سال ۱۸۹۰ برای پردازش داده‌های آماری به کار گرفته شد. این دستگاه از سیم‌های پنبه‌ای برای ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌کرد و توانست در سریع‌ترین زمان ممکن، نتایج محاسبات را تولید کند.
ماشین جدول بندی هولریث در واقع، اولین نسخه از دستگاه جدول بندی (Tabulating Machine) بود که هولریث برای پردازش داده‌های سرشماری طراحی کرده بود. این دستگاه با استفاده از کارت‌های پنبه‌ای برای ذخیره‌سازی داده‌ها، توانست در سریع‌ترین زمان ممکن، نتایج محاسبات را تولید کند.
تحلیلگر دیفرانسیل (Differential Analyzer)
Differential Analyzer اولین کامپیوتر آنالوگ مکانیکی همه منظوره خودکار، در مقیاس بزرگ بود که توسط (Vannevar Bush) در سال 1930 اختراع و ساخته شد. این دستگاه قادر به انجام 25 محاسبه در عرض چند دقیقه است.
Mark 1
یکی دیگر از نقاط مهم در تاریخچه کامپیوتر جهان در سال 1944 آغاز شد. جایی که هاوارد آیکن (Howard Hathaway Aiken) قصد داشت کامپیوتری بسازد که بتواند محاسبات اعداد بسیار بزرگ را با سرعت انجام دهد. اینگونه بود که کامپیوتر Mark 1، که به نام “ASCC” نیز شناخته می‌شود. این کامپیوتر یکی از اولین کامپیوترهای الکترومکانیکی بود که با مشارکت شرکت IBM و دانشگاه هاروارد ساخته شد. کامپیوتر Mark 1، با استفاده از پنجاه هزار تیوب و بیش از سیصد هزار قطعه مکانیکی، قادر به انجام محاسبات ریاضی پیچیده و حل معادلات مجهول بود. این کامپیوتر قادر به انجام عملیات جمع، تفریق، ضرب و تقسیم بود و می‌توانست به صورت خودکار نتایج محاسبات را چاپ کند.
