พัฒนาการของคอมพิวเตอร์ ·...

พฒนาการของคอมพวเตอร

225100 วทยาการคอมพวเตอรเบองตน

225100 Introduction to Computer Science 1

จดประสงคการเรยนร

• บอกความหมายและลกษณะส าคญของคอมพวเตอรได

• เขาใจถงววฒนาการของคอมพวเตอร และเทคโนโลยทเกยวของได

• แบงแยกประเภทของคอมพวเตอร และบงบอกลกษณะส าคญของการท างานของคอมพวเตอรได

• ตระหนกไดถงความส าคญของการพฒนาและแนวโนมดานคอมพวเตอรและเทคโนโลยในอนาคต


หวขอการเรยนร

• ความหมายของ คอมพวเตอร

• ววฒนาการของเทคโนโลยคอมพวเตอร

• การจดประเภทของคอมพวเตอร

• เทคโนโลยในปจจบนซงจะเปนรากฐานสเทคโนโลยในอนาคต


คอมพวเตอรคออะไร?

• ภาษาลาตน “Computare” หมายถง การนบ การค านวณ

• ในเบองตน -> พฒนาขนเพอเปนอปกรณทใชสนบสนนการค านวณทางคณตศาสตรทมความซบซอน และเกนความสามารถของมนษยทจะค านวณไดในเวลาทก าหนด ในยคแรกๆ จงเปนเหมอนเครองชวยค านวณ

• ในปจจบน -> มากกวาการเปนเครองค านวณ เชน การจดการขอมล กระประมวลผล, สารสนเทศ, การจดท าสอผสม, การแลกเปลยนขอมลขาวสาร หรอ การเปนตวควบคมเครองจกร เปนตน

• Wikipedia กลาววา “A computer is a programmable machine that receives input, stores and manipulates data, and provides output in a useful format.”


คณลกษณะส าคญของคอมพวเตอร?

• มความเรวในการประมวลผลสง (Speed)

• มการท างานทถกตองเชอถอได (Reliability)

• มความถกตองแมนย า (Accurate)

• จดเกบขอมลไดมาก (Storage capacity)

• สามารถยายขอมลจากทหนงไปยงอกทหนงไดอยางรวดเรว (Transferring Information)


โครงสรางหลกของเครองคอมพวเตอร


ววฒนาการของเทคโนโลยคอมพวเตอร

• ประวตความเปนมาของคอมพวเตอร

• ยคของคอมพวเตอร


เรมแรก: กอนครสตกาล

• 3500 ปกอน ค.ศ. ชาวบาบโลเนยน บนทกขอมลตวเลขเปนตาราง (Cuneiform Tablet) ไวบนพนดน

• 3000 ปกอน ค.ศ. ชาวจนประดษฐลกคด (Abacus) ขนเพอชวยในการค านวณ บวก ลบ คณ หาร


เรมแรก: การประดษฐเครองชวยคด

• ค.ศ. 1617 -จอหน เนเปยร (John Napier) นกคณตศาสตรชาวสกอตไดประดษฐเครองมอชวยในการคณ หาร และการถอดกรณฑแบบงาย ซงมชอเรยกวา Napier’s Bones

• ค.ศ.1642 - เบลส ปาสคาล (BlaisePascal) นกปรชญาและนกคณตศาสตรชาวฝรงเศสไดประดษฐ เครองบวกเลข ทสรางจากฟนเฟอง 8 ตว

• ค.ศ.1673 - กอทฟรต ฟอน ลปนช (Gottfried Von Leibniz) นกคณตศาสตรชาวเยอรมนไดประดษฐ เครองทสามารถคณและหารได มชอวา Stepped Reckoner


เรมแรก: การปอนรหสลายผา

• ค.ศ.1745 - โจเซฟ แมร แจคคารด (Joseph Marie Jacquard) นกคดชาวฝรงเศสไดประดษฐเครองทอผา ทผใชสามารถปอนค าสงควบคมการท างานของการผลตลายผาแบบตางๆ ผาน บตรเจาะร (Punched Card)


ชารล แบบเบจ: บดาแหงคอมพวเตอร

• ค.ศ. 1801 ชารล แบบเบจ (Charles Babbage)นกคณตศาสตรชาวองกฤษ สราง เครองหาผลตาง (Difference Engine )เปนเครองค านวณเชงกลทท างานดวยแรงดนไอน า

• ตอมาเขาไดพฒนาตวแบบ เครองเชงวเคราะห(Analytical Machine) เพอแกปญหาคณตศาสตรทซบซอน การออกแบบของเขามการใชหนวยความจ า หนวยคณตศาสตร และมหนวยเกบค าสง


เอดา ออกสตา ไบรอน: โปรแกรมเมอรคนแรกของโลก

• เอดา ออกสตา ไบรอน (Ada Augusta Byron) เปนนกคณตศาสตรทสามารถเขาใจและรวมพฒนาผลงานของ แบบเบจ ในการเขยนค าสงเพอใหเครองเชงวเคราะหนนแกปญหาทางคณตศาสตรได จงไดรบยกยองวาเปน โปรแกรมเมอรคนแรกของโลก


เฮอรแมน ฮอลเลอรรท กบเครองTabulator

• ค.ศ. 1887 เฮอรแมน ฮอลเลอรรท (Herman Hollerith) ชาวอเมรกนไดพฒนา เครองอานบตรคอลมน (Tabulator) ซงใชบนทกขอมลการส ารวจส ามะโนประชากรของสหรฐอเมรกา และไดเปดบรษท Computing Tabulating Recording (CTR) เพอจ าหนายเครองอานบตร

• ตอมาบรษทCTR ไดรวมกบบรษทอน และกลายเปนบรษท ไอบเอม (International Business Machine: IBM)


Punch Card ในสมยแรก


เครอง Mark I

• ค.ศ.1944 - โฮเวรด ไอคเคน (Howard Aiken) นกศกษาป.เอก ม. ฮารวารด รวมกบวศวกรของ ไอบเอม สรางเครองค านวณจากแนวคดของแบบเบจไดส าเรจ ใชพลงงานไฟฟา และอปกรณ Relay

• เครองมชอวา Automatic Sequence Controlled Calculator หรอ อกชอวา เครอง Mark I ซงถอเปน เครองดจตอลคอมพวเตอรทท างานกงอเลคทรอนกส และจดเปน เครองค านวณแบบอตโนมตเครองแรกของโลก


เครอง Mark I


เครอง EDVAC และ EDSAC

• ค.ศ.1945 - ดร.จอหน ฟอน นวแมนน (Dr. John Von Neuman) ไดสรางเครองคอมพวเตอรทสามารถเกบค าสงการปฏบตงานทงหมดไวภายในเครองได เครองนมชอเรยกวาEDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)

• เรยกสถาปตยกรรมนวา Von Neumann architecture ซงเปนตนแบบส าหรบคอมพวเตอรในยคตอๆ มา


เครอง EDVAC และ EDSAC

• ในเวลาใกลเคยงกนท ม.เคมบรดจ ประเทศองกฤษไดสรางเครองทมลกษณะคลายกบเครอง EDVAC มชอวา EDSAC (Electro Delayed Storage Automatic Computer)

• ใชสถาปตยกรรม Von Neumann architecture เชนเดยวกน


เครอง ENIAC • ค.ศ. 1937 ศาสตราจารย จอหน อตานา

ซอฟ (John Atanasoft) ไดสรางเครอง ABC ซงเปนเครองค านวณอเลคโทรนกสใชแกสมการหลายชนโดยใช หลอดสญญากาศ(vacuum tube)

• ค.ศ.1946 ศาสตราจารยจอหน มอชล (John Mauchly) แหง ม.เพนซลเวเนย ไดศกษาเครอง ABC และพฒนาเครองคอมพวเตอรอเลคโทรนกสอเนกประสงคโดยรวมมอกบนกศกษาชอ เจ เพรสเพอร เอคเครท(J. Presper Eckert) สรางคอมพวเตอรทใชหลอดสญญากาศ ชอ ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)


เครอง UNIVAC

• ในปเดยวกน มอชล และแอคเครท ไดพฒนาเครองคอมพวเตอรทมชอวา UNIVAC(Universal Automatic Computer) ทมความสามารถในการประมวลผล และเกบบนทกขอมลเพอน ามาใชในงานส ามะโนครวประชากรสหรฐอเมรกา

• ค.ศ. 1954 UNIVAC ไดถกน ามาใชงานทางดานธรกจ นบเปนการใชงานดานธรกจเปนครงแรก


ค าถาม: ใครคอผประดษฐคอมพวเตอรคนแรก?

จากทงหมดทกลาวมาจะเหนวาค าถามขางบนนน เปนค าถามทหาค าตอบไดยาก วาใคร คอ ผประดษฐคอมพวเตอรคนแรก

• จอหน อตานาซอฟ ไดรบการประกาศใหเปน ผประดษฐดจทลคอมพวเตอรอเลกโทรนกสเครองแรกของโลก อยางเปนทางการในป 1972

• จอหน ฟอน นวแมนน ไดรบการยกยองใหเปนบดาคอมพวเตอรคนท 2 เนองจาก เขาไดเสนอโครงสรางของเครองซงเปนรากฐานการท างานของคอมพวเตอรในปจจบน


ยคของคอมพวเตอร

• ยคทหนง (1951 –1958)

• ยคทสอง (1959 –1964)

• ยคทสาม (1965 –1971)

• ยคทส (1971 –1980)

• ยคทหา (1980 –ปจจบน)


ยคทหนง (1951-1958) ยคของหลอดสญญากาศ

• ลกษณะของเครอง: คอมพวเตอรมขนาดใหญ ใช ไฟฟาแรงสง

• วสดทใชสราง: วงจรอเลคทรอนคส และหลอด สญญากาศ

• ความเรวในการท างาน: วนาท

• สอขอมล: บตรเจาะร

• ภาษาคอมพวเตอรทใช: ภาษาเครอง(Machine Language)

• ตวอยางเครอง: UNIVACI, IBM650, NCR102


ยคทสอง (1959–1964) ยคของทรานซสเตอร

• ลกษณะของเครอง: มขนาดเลก มความรอนนอย และราคาถก • วสดทใชสราง: ใชทรานซสเตอรแทนหลอดสญญากาศ

และใชวงแหวนแมเหลก(Magnetic Core) เปนหนวย ความจ าภายใน

• ความเรวในการท างาน: millisecond หรอ หนงในพนของวนาท • สอขอมล: บตรเจาะรและเทปแมเหลกเปนสวนใหญ • ภาษาคอมพวเตอรทใช:ภาษาสญลกษณ(Symbolic Language)

ภาษาแอสเซมบล (Assembly) ภาษาฟอรแทรน (Fortran)

• ตวอยางเครอง: IBM1620, IBM1401, CDC1604, Honeywell 200


ยคทสาม (1965–1971) ยคของแผงวงจรรวม

• ลกษณะของเครอง: มขนาดเลกลงกวาเดม ความเรวเพมขน และใชความรอนนอย

• วสดทใชสราง: ใช IC (Integrated Circuit) ซง สามารถท างานไดเทากบทรานซสเตอรหลาย รอยตว จงมขนาดเลก

• ความเรวในการท างาน: microsecond หรอ หนงในลานของวนาท

• สอขอมล: บตรเจาะร เทปแมเหลก และจานแมเหลก

• ภาษาคอมพวเตอรทใช: ภาษาโคบอล(COBOL) และพแอลวน(PL/I)

• ตวอยางเครอง :IBM360, CDC3300, NCR395


ยคทส (1971-1980) ยคของแผงวงจรขนาดใหญ

• ลกษณะของเครอง: คอมพวเตอรมขนาดเลกหรอเรยกวา ไมโครคอมพวเตอร ท างานเรว ไมรอน และม ประสทธภาพสง

• วสดทใชสราง: ใชวงจรรวมขนาดใหญ(LSI-Large Scale Integrated Circuit)

• ความเรวในการท างาน: nanosecondหรอ หนงในพนลานของวนาท • สอขอมล: เทปแมเหลกและ จานแมเหลก เปนสวนใหญ โดยม

การ ลดจ านวนการใชบตรเจาะร • ภาษาคอมพวเตอรทใช: ภาษาเบสค, ปาสคาล, ซ • ตวอยางเครอง: IBM 370, IBM 3033, CDC 7600, IBM PC (XT และAT), UNIVAC 9700


ยคทหา (1980+) ยคปจจบน

• ลกษณะของเครอง: คอมพวเตอรขนาดเลก ท างานเรวและม ประสทธภาพ สง

• วสดทใชสราง: ใชวงจรรวมขนาดใหญมาก(VLSI-Very Large Scale Integrated Circuit) และมหนวยความ จ าหลกและหนวยความจ ารองทมขนาดใหญ

• ความเรวในการท างาน: picosecond หรอ หนงในลานลานของวนาท

• สอขอมล: เทปแมเหลกและ จานแมเหลก เปนสวนใหญ

• ภาษาคอมพวเตอรทใช: ภาษาเชงวตถ(Object-Oriented) เชน C++, Java, Visual programming

• ตวอยางเครอง: PC desktop และ notebook ในปจจบน


การจ าแนกประเภทของเครองคอมพวเตอร

• จ าแนกตามขนาด(Scale)


การจ าแนกคอมพวเตอรตามขนาด (Scale)

• ซปเปอรคอมพวเตอร (Supercomputer)

• เมนเฟรมคอมพวเตอร (Mainframe)

• มนคอมพวเตอร (Minicomputer)

• คอมพวเตอรสวนบคคล (Personal Computer)

• พดเอ (PDA –Personal Digital Assistant)

• คอมพวเตอรแบบฝง (Embedded computers)


ซปเปอรคอมพวเตอร (Supercomputer)

• เปนคอมพวเตอรทมขนาดใหญทสด ท างานไดรวดเรวและมประสทธภาพสงทสด

• เหมาะกบงานทมความซบซอนในการค านวณทสงมาก เชน งานจ าลองสภาพภมอากาศ การทดลองทางวทาศาสตรทสบซอน เปนตน

• ประสทธภาพการท างานจะวดเปนหนวย ฟลอป (Flops: FLoating point Operations Per Second) –Flops –จ านวนครงของการด าเนนการกบตวเลขระดบทศนยมตอหนงวนาท


ซปเปอรคอมพวเตอร

• IBM Roadrunner ซเปอรคอมพวเตอรทเรวทสดในโลกป 2008

• เปนของ U.S. Department of Energy (DOE)

• ความเรวประมาณ 1.456 peta flops (peta = 1015พนลานลาน!) – จ านวน CPU ทใช

• 12,960 IBM PowerXCell 8i CPUs,

• 6,480 AMD Opteron dual-core processors


ใชซปเปอรคอมพวเตอรในงานสรางสภาวะจ าลอง (simulation)


เมนเฟรมคอมพวเตอร (Mainframe)

• เปนเครองคอมพวเตอรทมขนาดใหญและประสทธภาพรองลงมา

• เปนทนยมน ามาใชตามองคกรขนาดใหญเชน ธนาคาร หรอ หนวยงานขนาดใหญ หรอ website ทมผใชมาก

– มกน ามาใชในงานทมการประมวลผลขอมลจ านวนมาก

– มกใชกบงานทมผใชหลายคน (Multi-users)



• โดยทวไปแลวระบบการท างานของเครองประกอบดวย

– เครองโฮส (Host processor) เปนเครองหลกทมหนาทเปนศนยกลางการประมวลผลตาง ๆ

– เครองสวนหนา (Front-End processor) มหนาทควบคมเกยวกบการตดตอกบผใชงาน ในดานการรบค าสงและการแสดงผล

– ผใชจะท างานผานอปกรณทเรยกวา เทอรมนลระยะไกล (Remote Terminal) เพอตดตอกบเครองสวนหนา และตดตอผานไปยงเครองโฮส


มนคอมพวเตอร (Minicomputer)

• เปนเครองทมสถาปตยกรรมคลายกบเครองแบบเมนเฟรมแตมขนาดเลก และราคาถกกวา สามารถน ามาใชงานแบบมลตโปรแกรมมงไดเชนเดยวกบเมนเฟรม (รนโปรแกรมมากกวาหนงโปรแกรมไดในขณะใดขณะหนง) แตประสทธภาพจะต ากวา


คอมพวเตอรสวนบคคล (Personal Computer: PC)

• PC เปนเครองคอมพวเตอรแบบมผใชคนเดยว และจะถกควบคมโดยผใชโดยตรง

• มราคาถก

• มกน ามาใชในงานส านกงาน หรอใชในบาน

• มหลายลกษณะ

– Workstation

– Microcomputer

– Notebook, Netbook


เวรคสเตชน (Workstation)

• Workstation คอ PC ทมประสทธภาพสงบางครงถกเรยกวา Super-microcomputer

• มกน ามาใชในงานออกแบบดาน วศวกรรม สถาปตยกรรม ออกแบบกราฟฟกส ตดตอ VDO หรอ ทา Animation เปนตน


ไมโครคอมพวเตอร (Microcomputer)

• ไมโครคอมพวเตอรเปนคอมพวเตอรขนาดเลก เหมาะส าหรบงานประมวลผลทวไป เชน การพมพเอกสาร การประมวลผลเอกสาร การเกบขอมลขนาดเลก เปนตน


Notebook และ Netbook

• Notebook เปนเครอง PC ทมขนาดเลกสามารถพกพาไปใชงานยงทตางๆ ไดสะดวก

• Netbook หรอ บางทเรยกวา Mini-notebook มขนาดเลก ความสามารถในการประมวลผลไมสงนก เหมาะกบงานประมวลผลทวไปและเขาถงอนเตอรเนต


พดเอ (PDA –Personal Digital Assistant)

• เปนคอมพวเตอรทมขนาดเลกมากเหมาะส าหรบพกพา สามารถวางอยบนฝามอเพยงมอเดยวได และอาจใชปากกาทเรยกวาสไตลลส (Stylus) เพอเขยนขอความลงบนจอภาพเพอปอนขอมลเขาเครอง

• ปจจบนโทรศพทแบบไรสายท าหนาทไดเชนเดยวกบพดเอ ใชงานโปรแกรมตางๆได สามารถตอกบอนเทอรเนต หรอฟงเพลง MP3 ได เปนตน


คอมพวเตอรแบบฝง (Embedded computers)

• เปนคอมพวเตอรทถกฝงไวในอปกรณตาง ๆ ท าใหมองไมเหนจากรปลกษณภายนอกวาเปนอปกรณคอมพวเตอร นยมใชในการท างานเฉพาะดาน เชนควบคมการท างานของอปกรณ เปนตน


เทคโนโลยในปจจบนสเทคโนโลยในอนาคต

• Mobile Application

• Biometrics

• Physiological Biometrics

• Behavioral Biometrics

• Advance Computer Interaction

• Speech Recognition and Synthesis

• Camera Interaction

• Brain Computer Interaction


Mobile Application

• โทรศพทเคลอนท (Mobile) เปนอปกรณทไดรบความนยมเปนอยางมาก ปจจบนไดมการพฒนาความสามารถใหกบโทรศพทเคลอนท เปนเสมอนคอมพวเตอรพกพา ซงมความสามารถท างานไดเชนเดยวกบคอมพวเตอร

• โปรแกรมประยกตส าหรบโทรศพทมอถอ (Mobile Application) ไดถกพฒนาขนมาท างานบนแพลตฟอรมของโทรศพทมอถอมากมาย เชน ระบบแผนทน าทาง ระบบสนทนา เกมส เขาเวบ เชคอเมล สงคมออนไลน เปนตน

• โทรศพทเคลอนทจงเปนอปกรณทจะชวยใหผใชเขาถงเทคโนโลยและบรการตางๆ ไดงายขน


Biometrics

• Biometrics ซงเปนศาสตรทางคอมพวเตอรทเกยวของกบกระบวนการในการ ระบตวบคคล หรอ ตรวจสอบตวตนของบคคล โดยใชลกษณะทแตกตางกนของแตละบคคล

– การใชลกษณะทางกายภาพ (Physiological Biometrics)

– การใชลกษณะทางพฤตกรรม (Behavioral Biometrics)


การใชลกษณะทางกายภาพ (Physiological Biometrics)

• การใชลกษณะทางกายภาพ (Physiological Biometrics)

– ลายนวมอ (Fingerprint)

– ลกษณะใบหนา (Facial Recognition)

– ลกษณะของมอ (Hand Geometry)

– ลกษณะของนวมอ (Finger Geometry)

– ลกษณะของใบห (Ear Shape)

– Iris และ Retina ภายในดวงตา

– กลน (Human Scent)


การใชลกษณะทางพฤตกรรม (Behavioral Biometrics)

• การใชลกษณะทางพฤตกรรม (Behavioral Biometrics)

–ลกษณะการพมพ Keystroke Dynamics

–การเดน (Gait Recognition)

–การออกเสยง (Voice Recognition)

–การเซนชอ (Signature)


Advance Computer Interaction

• ในปจจบนอปกรณทใชในการมปฏสมพนธกบคอมพวเตอรโดยหลกคอ Mouse และ Keyboard

• แตในอนาคตอนใกลน ผใชจะมวธการตดตอกบคอมพวเตอรในลกษณะอนๆ เชน

–ใชเสยงในการตดตอ (Voice Interaction)

–ตดตอผานกลอง (Camera Interaction)

–ใชความคดในการควบคม (Brain Computer Interaction)


ใชเสยงในการตดตอ (Voice Interaction)

• บนพนฐานการท างานของคอมพวเตอรทน า speech processing technology มาใชสามารถแบงได เปน 2 ประเภท ดงน

– Speech Synthesis หรอ Text-to-Speech

– Speech Recognition หรอ Speech-to-Text


ตดตอผานกลอง (Camera Interaction)

• ดวยเทคโนโลยการประมวลผลภาพ สามารถน าขอมลภาพทอานจากกลองมาเปนขอมลในการตดตอกบคอมพวเตอรได


ใชความคดในการควบคม (Brain Computer Interaction)

• อานสญญาณไฟฟาในคลนสมอง เพอแปลผลเปนค าสงในการควบคม คอมพวเตอร หรอตรวจสอบสภาวะอารมณของมนษย


การบาน

• หาขอมลเกยวกบเทคโนโลยตอไปน

– Cloud Technology

– Internet of Things (IoT)

• เขยนดวยลายมอ อยางนอย 2 หนากระดาษ A4

• เขยนชอ นามสกล รหสนสตทมมบนขวาของกระดาษ

• สงกอนเรยนครงถดไป


พัฒนาการของคอมพิวเตอร์ ·...

Documents