توسعه کامپیوترها (نسل اول تا پنجم)

تاریخچه توسعه رایانه از موضوعات علوم رایانه است که اغلب برای ارجاع به نسل های مختلف دستگاه های محاسباتی استفاده می شود. هر یک از پنج نسل رایانه ها دارای پیشرفت تکنولوژیکی عمده هستند که اساساً نحوه عملکرد رایانه ها را تغییر داده است.

بیشتر تحولات عمده از دهه 1940 تا به امروز منجر به افزایش رایانه های کوچکتر، ارزان تر، قوی تر و کارآمدتر شده است.

پنج نسل از کامپیوترها چیست؟

در ادامه این پست، با هر یک از پنج نسل رایانه ها و پیشرفت های فناوری که منجر به توسعه بسیاری از دستگاه های محاسباتی شده است که امروزه از آنها استفاده می کنیم، بیشتر خواهید آموخت. سفر ما از پنج نسل رایانه در سال 1940 با مدار لوله خلا شروع می شود و تا به امروز و فراتر از آن با سیستم ها و دستگاه های هوش مصنوعی(AI)  ادامه دارد.

نسل اول: لوله های خلاء (1940-1956)

اولین سیستم های کامپیوتری از لوله های خلاء برای مدار و درام مغناطیسی برای حافظه استفاده می کردند و اغلب بسیار بزرگ بودند و کل فضای اتاق را اشغال می کردند. کار با این کامپیوترها بسیار گران بود و علاوه بر استفاده از مقدار زیادی برق، اولین رایانه ها گرمای زیادی تولید می کردند که اغلب علت نقص عملکرد بود.

رایانه های نسل اول برای انجام عملیات به زبان ماشین، پایین ترین سطح برنامه نویسی که توسط رایانه ها قابل درک است، متکی بودند و فقط می توانستند یک مسئله را در یک زمان حل کنند. راه اندازی یک مسئله جدید روزها یا حتی هفته ها طول می کشد. ورودی بر اساس کارت های پانچ شده و نوار کاغذی بود و خروجی بصورت چاپ نمایش داده می شد.

رایانه های UNIVAC و ENIAC نمونه هایی از دستگاه های محاسباتی نسل اول هستند. UNIVAC اولین رایانه تجاری بود که در سال 1951 به یک مشتری تجاری، اداره سرشماری ایالات متحده تحویل داده شد.

نسل دوم: ترانزیستورها (1956-1963)

جهان شاهد ترانزیستورهای جایگزین لوله های خلاء در نسل دوم کامپیوترها بود. این ترانزیستور در آزمایشگاه بل در سال 1947 اختراع شد اما تا اواخر دهه 1950 کاربرد گسترده ای در رایانه ها نداشت.

ترانزیستور بسیار برتر از لوله خلاء بود و به رایانه ها اجازه می داد کوچکتر، سریعتر، ارزان تر، کم مصرف تر و قابل اعتمادتر از نسل قبلی خود شوند. اگرچه ترانزیستور هنوز گرمای زیادی تولید می کرد که باعث آسیب دیدن رایانه می شد، اما نسبت به لوله خلاء پیشرفت بزرگی بود. رایانه های نسل دوم هنوز برای ورودی به کارت های پانچ و برای خروجی به چاپ متکی بودند.

از دودویی تا مونتاژ

کامپیوترهای نسل دوم از زبان ماشین باینری رمزآلود به زبانهای نمادین یا اسمبلی نقل مکان کردند که به برنامه نویسان اجازه می داد دستورالعمل ها را با کلمات مشخص کنند. زبانهای برنامه نویسی سطح بالا نیز در این زمان در حال توسعه بودند، مانند نسخه های اولیه COBOL وFORTRAN . اینها همچنین اولین رایانه هایی بودند که دستورالعمل های خود را در حافظه خود ذخیره کردند، که از یک درام مغناطیسی به فناوری هسته مغناطیسی منتقل شد. اولین رایانه های این نسل برای صنعت انرژی اتمی توسعه یافتند.

نسل سوم: مدارهای یکپارچه (1964-1971)

توسعه مدار مجتمع ویژگی بارز نسل سوم کامپیوترها بود. ترانزیستورها مینیاتوری شده و روی تراشه های سیلیکونی موسوم به نیمه رسانا قرار گرفتند که سرعت و کارایی کامپیوترها را به شدت افزایش داد.

به جای کارت های مشت شده و چاپ، کاربران با رایانه های نسل سوم از طریق صفحه کلید و مانیتور تعامل می کردند و با سیستم عامل ارتباط برقرار می کردند، که به دستگاه اجازه می داد برنامه های مختلفی را همزمان با یک برنامه مرکزی که حافظه را کنترل می کرد اجرا کند. رایانه ها برای اولین بار در دسترس عموم قرار گرفتند زیرا کوچکتر و ارزان تر از نسخه های قبلی خود بودند.

نسل چهارم: ریزپردازنده ها (1971 تا کنون)

ریزپردازنده نسل چهارم رایانه ها را راه اندازی کرد، زیرا هزاران مدار مجتمع بر روی یک تراشه سیلیکونی واحد ساخته شد. آنچه در نسل اول یک اتاق کامل را پر می کرد، اکنون می تواند در کف دست جا بگیرد. تراشه Intel 4004 که در سال 1971 توسعه یافت، تمام اجزای کامپیوتر را از واحد پردازش مرکزی و حافظه تا کنترل های ورودی/خروجی را روی یک تراشه واحد قرار داد.

در سال 1981 ، IBM اولین رایانه خود را برای کاربران خانگی و در سال 1984 اپل مکینتاش را معرفی کرد. ریزپردازنده ها نیز از قلمرو رایانه های رومیزی خارج شده و به حوزه های مختلف زندگی رفتند، زیرا محصولات روزمره بیشتر و بیشتر از ریزپردازنده ها استفاده می کردند.

با قدرتمندتر شدن این رایانه های کوچک، می توانستند آنها را به هم متصل کرد و شبکه هایی را ایجاد کرد، که در نهایت منجر به توسعه اینترنت شد. رایانه های نسل چهارم نیز شاهد توسعه GUI ها، موس و دستگاه های دستی بودند.

نسل پنجم: هوش مصنوعی (فعلی و فراتر)

دستگاه های محاسباتی نسل پنجم، مبتنی بر هوش مصنوعی، هنوز در حال توسعه هستند، اگرچه برخی از برنامه ها، مانند تشخیص صدا، امروزه مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از پردازش موازی و ابررساناها کمک می کند تا هوش مصنوعی به واقعیت تبدیل شود.

محاسبات کوانتومی و فناوری مولکولی و نانو، چهره کامپیوترها را در سالهای آینده بطور اساسی تغییر خواهد داد. هدف محاسبات نسل پنجم توسعه دستگاه هایی است که به ورودی های زبان طبیعی پاسخ می دهند و قادر به یادگیری و سازماندهی خود هستند.