วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์ ในแต่ละยุคนั้นคอมพิวเตอร์มีลักษณะแบบไหนบ้าง

วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์ กำเนิดวิวัฒนาการในแต่ละขั้นของคอมพิวเตอร์

วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือที่มนุษย์คิดค้นขึ้นมาเป็นเวลากว่าร้อยปีแล้วและมีการพัฒนาความสามารถขึ้นมาเรื่อยๆจนถึงทุกวันนี้ คอมพิวเตอร์เข้าไปเป็นส่วนประกอบของเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิดตั้งแต่ขนาดใหญ่ไปจนกระทั่งขนาดเล็กจิ๋ว ดังนั้นความหมายของคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจึงไม่ได้จำกัดเฉพาะ

ที่เราเห็นเป็นลักษณะเฉพาะเหมือนสมัยก่อน เพราะคอมพิวเตอร์เข้าไปเป็นส่วนประกอบอยู่ในอุปกรณ์ทุกสิ่งตั้งแต่สิ่งที่ใหญ่ที่สุดอย่างเรือรบ เครื่องบิน ลงมาจนถึงสิ่งที่เล็กที่สุดอย่างเครื่องช่วยฟังหรือแม้แต่อุปกรณ์ที่ฝังอยู่ในร่างกายมนุษย์ และคอมพิวเตอร์สามารถนำมาเป็นอุปกรณ์ควบคุมในทุกอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของมนุษย์

เพื่อที่จะรองรับเทคโนโลยีใหม่อย่างอินเตอร์เน็ตออฟธิงส์ (Internet of Things) เราจะมาทำความรู้จักกับประเภทต่างๆ ของคอมพิวเตอร์และวิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน

คอมพิวเตอร์เครื่องแรก

คอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลกเป็นเครื่องกลคอมพิวเตอร์ (Mechanical Computer) ที่ทำงานเป็นเครื่องมือวิเคราะห์ (Analytical Engine) และถือเป็นต้นแบบของเครื่องคอมพิวเตอร์แบบเอนกประสงค์ ซึ่งรวมคุณสมบัติของ Arithmetic Logic Unit (ALU), Control Flow และ Integrated Memory ไว้ในตัวเอง 

อนาล็อคคอมพิวเตอร์

อนาล็อคคอมพิวเตอร์มีการทำงานร่วมกันของกระแสไฟฟ้ากับเครื่องกลแต่ยังไม่มีความสามารถด้านการโปรแกรมและขาดคุณสมบัติเรื่องความถูกต้องของการทำงานแบบ

ดิจิตอลคอมพิวเตอร์ อนาล็อคคอมพิวเตอร์เครื่องแรกเป็นแบบ Tide-Predict Machine และเครื่องกลอนาล็อคคอมพิวเตอร์แบบ Differential Analyzer ที่สามารถแก้สมการ Differential ได้ โดยใช้กลไกของวงล้อและจาน (Wheel and Disc) เครื่องกลอนาล็อคคอมพิวเตอร์ได้ถูกพัฒนามาถึงจุดสูงสุดเมื่อ Differential Analyzer

ร่วมทำงานกับเครื่องขยายแรงบิด (Torque Amplifiers) ได้ แต่เครื่องกลอนาล็อคคอมพิวเตอร์ก็ถูกแทนที่โดยการเข้ามาของดิจิตอลคอมพิวเตอร์ในเวลาไม่นาน

ดิจิตอลคอมพิวเตอร์

  เมื่อปี 1938 สหรัฐอเมริกาได้พัฒนาอนาล็อคตอมพิวเตอร์ที่ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อนำมาใช้ในเรือดำน้ำสำหรับตรวจจับวัตถุเคลือนไหวเพื่อยิงดอร์ปิโดในสงครามโลกครั้งที่ 2

ดิจิตอลคอมพิวเตอร์ในยุคแรกจะใช้แม่เหล็กไฟฟ้าและสวิทซ์ไฟฟ้าไปขับเคลือนรีเลย์แบบแมคคานิคในการทำงาน อุปกรณ์พวกนี้มีความเร็วต่ำและต่อมาก็ถูกแทนด้วยดิจิตอลคอมพิวเตอร์แบบใช้ไฟฟ้าทั้งหมดที่เรียกว่าคอมพิวเตอร์แบบรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า

ต่อมาเมื่อปี 1941 จึงเกิดคอมพิวเตอร์แบบเครื่องกลไฟฟ้าที่โปรแกรมไว้ (Electromechanical Programmable) ซึ่งเป็นดิจิตอลคอมพิวเตอร์เต็มรูปแบบเครื่องแรก

ดิจิตอลคอมพิวเตอร์ในยุคแรกจะทำงานด้วยหลอดสุญญากาศ (Vacuum Tubes) ภายหลังจึงเปลี่ยนเป็นใช้วงจรอิเลคทรอนิคส์ (Electronic Circuits) ซึ่งเป็นทางทำงานร่วมกันของ ชิ้นส่วนอิเลคทรอนิคส์ อย่าง ตัวต้านทาน, ทรานซิสเตอร์, อินดัคเตอร์, คาปาซิเตอร์ และไดโอด 

คอมพิวเตอร์สมัยใหม่

คอมพิวเตอร์สมัยใหม่จะอยู่ในแบบสั่งงานโดยโปรแกรมที่เก็บในเครื่อง (Stored Program) ซึ่งจะประกอบด้วยชุดคำสั่ง (Instruction Set) ทำงานร่วมกับอุปกรณ์เก็บข้อมูลดิจิตอลแบบ Random Access โดยในยุคแรกของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่จะทำงานด้วย MOSFET หรือ Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor

ซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์แบบแรกที่ย่อส่วนได้และผลิตได้เป็นจำนวนมากเพื่อนำมาใช้อย่างแพร่หลายได้ MOSFET เป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาวงจรรวมความหนาแน่นสูง (High Density Integrated Circuit) หรือ VLSI (Very Large Scale Integration) และ หน่วยความจำเซมิคอนดัคเตอร์ที่ใช้ MOS (MOS Semiconductor Memory)

และไมโครโปรเซสเซอร์ (Microprocessor) ในการพัฒนาไปสู่การสร้างไมโครคอมพิวเตอร์ในเวลาต่อมา ซึ่งเป็นการปฏิวัติคอมพิวเตอร์ให้สามารถกระจายการใช้งานไปยังผู้คนทั่วไปด้วย

ต่อมาจึงมีการพัฒนาวงจรรวมหรือ Integrated Circuit เป็นวงจรที่รวม MOS ทรานซิสเตอร์จำนวนมากมาอยู่ในชิปเล็กๆตัวเดียว ไปจนถึง Hybrid Integrated Circuit ซึ่งรวมอุปกรณ์เซมิคอนดัคเตอร์อย่าง ทรานซิสเตอร์, ไดโอด และวงจรรวม กับ Passive Component อื่นอย่าง ตัวต้านทาน, ทรานสฟอร์มเมอร์, อินดัคเตอร์, คาปาซิเตอร์ มารวมอยู่ในแผงวงจร PCB (Print Circuit Board) แผงเดียว 

การแบ่งประเภทของคอมพิวเตอร์นั้นมีอะไรบ้างและแบ่งอย่างไร

การแบ่งคอมพิวเตอร์ตามรูปแบบสถาปัตยกรรม (By Architecture)

Analog Computer คือคอมพิวเตอร์แบบเดิมที่ใช้การทำงานของการเปลี่ยนแปลงกายภาพทางไฟฟ้า, ทางกล และทางไฮครอลิค 

Digital Computer คือคอมพิวเตอร์ที่ใช้การทำงานของวงจรอิเลคทรอนิคส์ร่วมกับแม่เหล็กไฟฟ้า

Hybrid Computer คือคอมพิวเตอร์ที่รวมความสามารถของดิจิตอลคอมพิวเตอร์และอนาล็อกคอมพิวเตอร์ไว้ในเครื่องเดียวกัน

Complex Instruction Set Computer (CISC) คือ คอมพิวเตอร์ที่มีชุดคำสั่งที่ครอบคลุมสถาปัตยกรรมของ วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์ ยุคที่ 1 และสามารถทำงานทั่วไปที่ควบคุมการทำงานขององค์ประกอบต่างๆ ที่ถูกออกแบบมาของสถาปัตยกรรมนั้น ในความหมายคือ CISC จะมีชุดคำสั่งที่ครอบคลุม RISC ด้วย

Reduced Instruction Set Computer (RISC) คือ คอมพิวเตอร์ที่มีชุดคำสั่งที่เฉพาะเจาะจงสำหรับทำงานควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์เฉพาะด้าน 

การแบ่งคอมพิวเตอร์ตามขนาด (By Size)

Super Computer คือคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด โดยใช้ Floating-point Operation per Second หรือ FLOPS เป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพ จุดประสงค์คือนำมาใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพในการประมวลผลสูงๆ อย่าง งานกลศาสตร์ควันตัม งานพยากรณ์อากาศ งานขุดเจาะน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ งานสร้างแบบจำลองโมเลกุล เป็นต้น

Mainframe Computer เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีการใช้งานในองค์กรขนาดใหญ่สำหรับงานที่มีความสำคัญและมีปริมาณข้อมูลมาก เช่นงานวิเคราะห์ประชากร, งานวางแผนทรัพยากรองค์กร, งานสถิติผู้บริโภค, งานประมวลทรานแซคชั่นจำนวนมากๆ เป็นต้น จึงต้องเป็นระบบที่มีประสิทธิภาพและความปลอดภัยสูง, มี Throughput สูง, มีระบบสำรอง, สามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนต่างๆได้ทันทีโดยไม่ต้องปิดระบบ, มีการกระจายการประมวลผลให้ทำงานร่วมกันได้หลายเครื่อง

Mini Computer ปัจจุบันมักใช้คำว่า Midrange Computer แทน คือคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพอยู่ตรงการระหว่างเมนเฟรมคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กที่สุดกับไมโครคอม นำมาใช้ในงานควบคุมกระบวนการผลิต, ระบบควบคุมชุมสายโทรศัพท์, ระบบควบคุมอุปกรณ์ในแล็ป เป็นต้น

Server คือคอมพิวเตอร์ที่ทำงานสนับสนุนหรือให้บริการ Resources ต่างๆ เช่นฐานข้อมูล, เครื่องพิมพ์ และอื่นๆ แก่โปรแกรมหรืออุปกรณ์ที่เรียกว่า Clients ผ่านโครงข่ายคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างของ Server มี Database Servers, File Server, Print Servers, Web Servers, Game Servers, Application Servers เป็นต้น

Personal Computer คือคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์ที่ใช้งานส่วนบุคคลตามความต้องการของบุคคลนั้นด้วยเงื่อนไขด้าน ขนาด, ความสามารถ และราคา ที่บุคคลนั้นสามารถทำงานได้ และรองรับการทำงานร่วมกับซอฟท์แวร์ทั้ง Commercial Software, Open Source และ Freeware โดย Personal Computer มีหลายแบบ คือ

Workstation คือเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลระดับความสามารถสูงสำหรับทำงานพิเศษด้านเทคนิค, คณิตศาสตร์ หรือวิทยาศาสตร์ เช่นงานออกแบบชิ้นส่วนด้วยคอมพิวเตอร์, งานสร้างแบบจำลอง, งานคำนวณชั้นสูงทางวิศวกรรม, งานด้านกราฟิค เป็นต้น

Microcomputer คือเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่มีราคาไม่แพงมีไมโครโพรเซสเซอร์ที่มีหน่วยประมวลผลกลาง, หน่วยอินพุทเอาท์พุท, หน่วยความจำ รวมอยู่บนบอร์ดเดียว ปัจจุบันไมโครคอมพิวเตอร์ในยุคใหม่มักจะเรียกกันว่า Home Computer ที่มีคุณสมบัติที่รวมการใช้งานเพื่อความบันเทิงในบ้านเข้าไปด้วย เช่นต่อเข้าโทรทัศน์ได้

Desktop Computer คือเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่นำมาใช้งานประจำจุดที่ตั้งเดียว

Laptop คือเครื่องคอมพิวเตอร์ที่รวมระบบคอมพิวเตอร์, คีย์บอร์ด และจอภาพ   อยู่ในตัวเดียวกันและมีแบตเตอรีในตัวเอง สามารถนำติดต้วไปทำงานที่ไหนก็ได้ บางครั้งเราก็เรียกว่า Notebook Computer

Mobile Computer คือ คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่มีจุดประสงค์ให้ถือติดตัวไปทำงานที่ไหนก็ได้และใช้งานตามวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันได้หลายประเภท เช่น Tablet Computer, Smartphone, Palmtop PC, Pocket PC, Handheld PC 

Wearable Computer คือคอมพิวเตอร์ที่ผูกติดอยู่กับตัวผู้ใช้โดยมีวัตถุประสงค์ใช้เป็นอุปกรณ์ที่นำมาใช้ในวิถีชีวิตประจำวันมนุษย์ แต่มีความสามารถของคอมพิวเตอร์เพิ่มเข้ามาด้วย เช่น Smartwatch และ Smartglasses เป็นต้น

สรุปว่าคอมพิวเตอร์มีวิวัฒนาการมาอย่างยาวนานทั้งเรื่องขนาด ประสิทธิภาพ รูปทรง วัตถุประสงค์ในการใช้งาน เพื่อตอบโจทย์ความต้องการของผู้คนในแต่ละยุค และจะมีการพัฒนาต่อไปเรื่อยอย่างที่เราอาจนึกไม่ถึงเลยก็ได้ แต่ขออย่าให้คอมพิวเตอร์สามารถพัฒนาตนเองจนมาควบคุมมนุษย์ได้ก็แล้วกัน