تااریخچه علم کامپیوتر خیلی قبل از نظم و انظباط پیشرفته علم کامپیوتر که در قرن بیستم ظاهر شده است ٬ آغاز شده است . این ترقی از اختراعات مکانیکی و تئوری های ریاضی به سمت عقاید و ماشین های مدرن پیشرفته است و یک رشته آکادمی بزرگ و پایه یک صنعت جهانی خیلی بزرگ را تشکیل داده است .

● در آغاز تاریخ

▪ در آغاز محاسبات :

سریع ترین ابزار شناخته شده برای استفاده در محاسبات ٬ چرتکه بوده است . و آن فکر در حدود ۲۴۰۰ سال قبل از دوران فعلی در شهر بابل اختراع شده بود . سبک اصلی آن با خطوط رسم شده توسط سنگریزه ها به روی شن ها استفاده می شده است . این اولین کامپیوتر شناخته شده و پیشرفته ترین سیستم محاسباتی شناخته شده تا ۲۰۰۰ سال پیش در یونان است . آباسی مدرن تری طراحی ابزار محاسباتی است که هنوز هم مورد استفاده قرار می گیرد .

در ۱۱۱۵ سال پیش از دوران فعلی ٬ در چین باستان ارابه بندکشی جنوبی اختراع شده بود . آن اختراع اولین مکانیزم چرخ دنده شناخته شده بود که در چرخ های گوناگون مورد استفاده قرار می گرفته است و بعدا در کامپیوتر های قیاسی یا آنالوگ استفاده شدند . بعلاوه ٬ در حدود دو قرن پیش از دوران فعلی چینی ها چرتکه ماهرتری را اختراع کردند .

در سده ی پنجم پیش از دوران فعلی در هند باستان ٬ پانینی متخصص گرامر ٬ دستور زبان سانسکریت را در ۳۹۵۹ قانون شناخته شده قاعده دار وتدوین کرده است . مثل آشتادهایی(Ashtadhyayi) که سیار فنی اسلوب داده شده بود . پانینی از قوانین تغییر شکل و بازگشتی ها استفاده کرده بود و با این قبیل مهارتی که گرامرش داشت ٬ معادل قدرت محاسبه ماشین تیورینگ بود .

بین ۲۰۰ تا ۴۰۰ سال پیش از این ٬ جاینا ریاضی دان هندی ٬ لگاریتم را اختراع کرد . از قرن سیزدهم جدول لگاریتم توسط ریاضی دانان مسلمان ابداع شد .

مکانیزم ماشین آنتی کیترا ( قدیمی ترین رایانه دنیا ) بر این باور بوده است تا کامپیوتر آنالوگ مکانیکی سریعتر شناخته شوند . آن ماشین برای اینکه موقعیت های نجومی را محاسبه کند طراحی شده بود. آن ماشین در سال ۱۹۰۱ در لاشه کشتی آنتی کیترا در جزیره یونانی آنتی کیترا بین کیترا و کرت حدود ۱۰۰ سال قبل کشف شده بود .

قطعات مکانکی کامپیوتر آنالوگ دو باره در یک هزار سال اخیر در جهان اسلام و در قرون وسطی ظاهر شده و توسط ستاره شناسان مسلمان توسعه داده شده بود . مانند خط استوایی توسط آرزاشل ٬ چرخ دنده های مکانیکی توسط ابوریحان بیرونی و نیروی گشتاور توسط جابر ابن افلح . اولین ماشین های قابل برنامه ریزی هم توسط مهندسان مسلمان اختراع شده بود .مانند نوازنده فلوت اتوماتیک توسط برادران بنو موسی (Banu Musa) و روباتهای شبه انسان توسط الجازاری . همچنین ریاضی دانان مسلمان مهمترین پیشرفت ها را در رمز نگاری کرده بودند مانند پیشرفت در کشف نوشته رمزی و آنالیز فرکانس توسط آلکیندوس .

زمانی که جان نپیر در اوایل قرن هفدهم لگاریتم را برای اهداف محاسباتی کشف کرده بود به دنبال آن یک دوره پیشرفت قابل توجه توسط مخترعان و دانشمندان در ساخت ابزار محاسباتی شروع شد . حدود سال ۱۶۴۰ ٬ بلیز پاسکال یک ریضی دان اهل فرانسه ٬ اولین وسیله جمع مکانیکی را مبنی بر طراحی توصیف شده توسط قهرمان آلکساندر ٬ ریضی دان یونان ٬ ساخته است .

در ابتدا هیچ کدام از وسایل محاسباتی واقعا کامپیوتر در مفهوم پیشرفته نبوده اند . آن پیشرفت قابل توجه در ریاضیات و تئوری قبل از اولین کامپیوتر مدرن طراحی شده ٬ گرفته شده است .

▪ الگوریتم ها :

در قرن هفتم ٬ ریاضی دان هندی ٬ براهام گوپتا اولین توضیح سیستم اعداد هندو – عربی را داد و از صفر با یک حفره یا سوراخ و یک رقم دهدهی استفاده کرد .

تقریبا حدود سال ۸۲۵ ٬ ریاضی دان فارس ٬ خوارزمی کتابی تحت عنوان " محاسبات با اعداد هندو " نوشته است که عمدتا مسئول برای پخش سیستم شمارش هندی در خاور میانه و اروپا بوده است ٬ حدود قرن دوازدهم ترجمه این کتاب به لاتین نوشته شده بود : "Algoritmi De Numero Indorum" در این کتاب مفاهیم جدید تری نمایان شده است تا یکسری گام ها را در صحیح انجام دادن یک وظیفه اجرا کنند ٬ مانند کاربرد و استفاده محاسباتی قاعده دار در جمع . به وسیله اشتقاق از نام او ما لفظ الگوریتم را داریم .

▪ منطق دودویی

حدود سه قرن قبل ٬ پینگالا ریاضی دان هندی سیستم اعداد دودویی را کشف کرد . در این سیستم که امروزه هنوز در پردازش کامپیوتر های مدرن استفاده می شود ٬ با یک توالی و ترتیب صفر ها و یک ها می توان هر عددی را نماین کرد .

در سال ۱۷۰۳ گاتفرید لیبنیز ٬ منطق مجرد را توسعه داده است . ریاضیات تحت سیستم اعداد دودویی با دستنوشته های او مفهوم پیدا کرد . در سیستم او علاوه بر صفر ها و یک ها ٬ صحیح و غلط (True / False) و وضعیت های روشن و خاموش نمایان بودند .

اما بیشتر از یک قرن قبل جرج بول ٬ در سال ۱۸۵۴ جبر بولی را منتشر کرد . اولین بار وسایل مکانیکی تحت یک الگوی دودویی که اختراع شده بود حرکت داده شده بود . انقلاب صنعتی ٬ مکانیزم کردن تعدادی وسایل را به جلو حرکت داده بود که این شامل بافندگی نیز می شد . در سال ۱۸۰۱ جوزف ماری کارگاه بافندگی را توسط کارتهای پانچ کنترل می کرده است . جایی که یک حفره روی کارت سوراخ شده باشد یک از نوع دودویی ٬ و نقطه سورهخ نشده ٬ صفر از نوع دودویی را نشان می دهد . دستگاه بافندگی نساجی از یک کامپیوتر فاصله دارد . اما با مثال توضییح می دهد که با سیستم دودویی می توان ماشینها را حرکت داد .

▪ ماشین تحلیلی

ماشین تحلیلی نبود تا چارلز بابیج (Charles Babbage) ٬ که پدر علم محاسبه بوده است آغاز کامپیوتر مدرن با کار او روی ماشین تحلیلی شکل گرفته است . ای دستگاه به هر حال با همه ی وظایف و کارهایی که در طراحی یک کامپیوتر مدرن صورت گرفته است ٬ هرگز با موفقیت ساخته نشد . او اولین بار آن را در سال ۱۸۳۷ ٬ توصیف و تشریح کرده است . بیش از ۱۰۰ سال قبل هر دستگاه مشابهی با موفقیت ساخته شده بود . تفاوت بین ماشین بابیج و ماشین های قبلی ساده است : " او برنامه ریزی شده طراحی کرده است . "

در این هنگام همکار او ٬ ریاضی دان ٬ آدا لاولاک (Ada Lavelace) ٬ نخستین برنامه های کامپیوتری را در یک دستگاه جامع و فراگیر روی ماشین تحلیلی منتشر کرده است . لاولاک به خاطر این کارش محبوب هست و اولین برنامه نویس کامپیوتر لحاظ شده بود . اما تعدادی محقق ادعا کردند برنامه های منتشرشده تحت نام او در اصل توسط بابیج ساخته شده است .

● تولد علم کامپبوتر

قبل از دهه ۱۹۲۰کامپیوترها(گاهی اوقات کامپیوتورها) کارمندان از نوع انسان بوده اند که محاسبات را انجام می دادند . آنها معمولا تحت هدایت یک فیزیک دان بوده اند . هزاران کامپیوتر در تجارت ٬ دولت و تشکیل یک تحقیق کار می کردند و یا استخدام شده بودند . بیشتر این کامپیوتر ها زنان بوده اند و آنها مدرکی در حسابان داشته اند . تعدای از آنها برای سالنامه ها محاسبات نجومی را انجام می دادند .

بعد از دهه ی ۱۹۲۰ ٬ بیان ماشین محاسبات ٬ به ماشینی که کار یک کامپیوتر انسانی را انجام می داده اطلاق می شده است . مخصوصا آنها با روشهای موثر قضیه جرج – تیورینگ مطابقت داشته اند . این قضیه که روشی است برای یک ریاضی دان ٬ اگر توانایی تنظیم یک لیست دستورالعمل ها را بوسیله یک کارمند انسانی با مداد و کاغذ داشته باشد ٬ موثر است . به دلیل ضرورت خیلی زیاد و بدون قوه ابتکار و نبوغ .

ماشینهایی که مقادیر متوالی را محاسبه می کردند به عنوان نوع آنالوگ یا قیاسی شناخته شده اند . آنها از دستگاهی که کمیت عددی متوالی را نشان بدهد استفاده می کردند . مانند زاویه چرخش یک گلوله یا اختلاف در پتانسیل الکتریکی .

ماشین های دیجیتال در تقابل با آنالوگ ٬توانایی تحویل وضعیت یک مقدار عددی و ذخیره هر تک رقم را داشتند . ماشین دیجیتال قبل از اختراع قطعات سریعتر حافظه ٬ در ماشین های مختلف یا دستگاههای تقویت نیرو استفاده می شده است .

عبارت "Computing Machine" (ماشین محاسبه) به تدریج بعد از دهه ۱۹۴۰ از بین رفته است . درست بودن عبارت کامپیوتر از زمانی که ماشینهای دیجیتال الکترونیک رایج شده اند شروع شده است . این کامپیوتر ها توانایی انجام محاسبات را که قبلا توسط کارمندان انسان انجام می شده است را داشته اند .

چون مقادیر ذخیره شده توسط ماشینهای دیجیتال مانند وسایل آنالوگ به خصوصیات فیزیکی محدود نبود ٬ یک کامپیوتر منطقی مبتنی برتجهیزات دیجیتال ٬ توانایی انجام هر چیزی را که می توانست ماشین خالص را تولید کند ٬ داشته است .

آلن تیورینگ که به عنوان پدر علم کامپیوتر شناخته می شده است ٬ این قبیل کامپیوتر های منطقی را که به عنوان ماشین تیورینگ شناخته می شود را اختراع کرده بود . که بعد از آن داخل کامپیوتر های مدرن و پیشرفته رشد پیدا کرد . به علاوه این کامپیوتر های جدید توانایی انجام محاسبات غیر عددی را مثل موسیقی داشته اند .

از زمانی که پردازش های محاسباتی توسط کارمندان انسانی انجام می شده است ٬ این مطالعه ی توانایی انجام محاسبات ٬ به وسیله آشکار ساختن چیزی که در مفهوم متداول آشکار نبوده است ٬ یک علم را آغاز کرده است .

● نظم و انظباط غیر منتظره

▪ اساس تئوری :

اساس ریاضی علم کامپیوتر مدرن توسط Kurt Godel با قضیه ناقصش در سال ۱۹۳۱ آغاز شده بود . در این قضیه او نشان داده که ٬ جایی محدود بوده که داخل یک سیستم قراردادی چیزی را نتواند رد یا اثبات کند . این قضیه به کاری توسط Godel و بقیه راهنمایی کرده تا این سیستم های رسمی یا قراردای را تشریح یا تعریف کنند . که این شامل مفاهیمی مانند توابع بازگشتی mu(&#۹۵۶;) و توابع تعریف پذیر Lambda(&#۹۵۵;) می باشد .

سال ۱۹۳۶ یک سال کلیدی برای علم کامپیوتر بوده است . آلن تیورینگ و آلونزو جرج ٬ مستقلا و همچنین با هم الگوریتم را به طور رسمی ٬ با محدوده هایی که می توانست محاسبه کند و مدلی برای محاسبات مکانیکی خالص بود ٬ معرفی کردند .

این عناوین توسط چیزی که اکنون قضیه جرج – تیورینگ نامیده می شود ٬ تحت پوشش قرار می گیرد . که یک فرضیه در مورد طبیعت وسایل محاسباتی مکانیکی مانند کامپیوتر های الکترونیکی ٬ می باشد . این قضیه ادعا کرده که هر محاسباتی که ممکن است (حل شدنی است ) می تواند توسط اجرای الگوریتم روی کامپیوتر انجام شود . که با زمان کافی و فضای ذخیره سازی در دسترس فراهم می شود .

همچنین تیورینگ ٬ قضیه توصیف ماشین تیورینگ را شامل می شود . یک ماشین تیورینگ یک نوار طولانی نا محدود و یک هد یا سوزن نوشتن یا خواندن (R/W) دارد که همراه با نوار می تواند حرکت کند و تنها مقادیر مسیر را می تواند حرکت دهد . به طور شفاف همانند ماشینی است که هرگز نمی تواند بسازد ٬ اما با این وجود مدلی است که می تواند محاسبات هر الگوریتمی را که روی هر کامپیوتر مدرنی قابل اجراست ٬ تقلید کند .

همچنین تیورینگ برای علم کامپیوتر مهم است چونکه نام او نمایانگر جایزه تیورینگ و آزمایش تیورینگ است . او در جنگ جهانی دوم همکاری موفقیت آمیز و بزرگی با کد شکن های بریتانیایی داشته است و طراحی کامپیوتر ها و نرم افزار ها را در دهه ا۱۹۴۰ کاملا ادامه داده است .

در یک نشست خیلی بزرگ ماشین های دیجیتال در کمبریج ٬ تورینگ گفت : " ما در تلاشیم تا ماشینی بسازیم تا همه نوع چیز های متفاوت را به سادگی توسط برنامه نویسی سریع تر از راه اضافه کردن دستگاه های اضافی انجام دهیم . "

در سال ۱۹۴۸ توسط بابی منچستر ٬ اولین کامپیوتر کاربردی که می توانست برنامه های ذخیره شده را اجرا کند ٬ بر مبنای مدل ماشین تیورینگ ساخته شد .

▪ شانون و تئوری اطلاعات

تا حدود و نزدیکی های دهه ۱۹۳۰ ٬ مهندسین برق توانایی ساختن مدارات الکترونیکی را داشتند تا مسائل منطقی و ریاضی را حل کنند ٬ اما بیش از همه طبق عادت عمومی ٬ نظریه هایی که وقت زیادی نمی برده انجام می داده اند . این امر با انتشار قضیه Master در سال ۱۹۳۷ توسط الوود شانون (Elwood Shannon) تغییر کرده است . که یک تحلیل نمادین از ایستگاه تقویت و مدارات سوئیچینگ است . در زمان گرفتن مدرک لیسانس در کلاس فلسفه ٬ شانون کار بولی را افشا کرده و تشخیص داده بود که آن کار می تواند

از ایستگاه های تقویت الکترومکانیکی مرتب استفاده کند .( سپس در سوئیچ هایی ٬ در مسیر یابی تلفن استفاده شده است . ) تا مشکلات منطقی را حل کند .

این عقیده یعنی استفاده از خصوصیات الکترونیکی سوئیچ ها تا کار منطقی را انجام دهند ٬ پایه عقیده ای است که زمینه همه کامپیوتر های دیجیتال الکترونیکی است . و این قضیه شالوده طراحی مدار دیجیتالی کاربردی شده است . در این هنگام آن قضیه سریعا بین جامعه مهندسین الکترونیک در طول و بعد از جنگ جهانی دوم شناخته شده است .

شانون رفت تا رشته تئوری اطلاعات را در سال ۱۹۴۸ پیدا کرد و نام آن را تئوری ریاضی ارتباطات قرار داده است . که احتمالا در مسئله چطور بهتر رمز کردن اطلاعات یک فرستنده که می خواهد انتقال دهد ٬ به کار برده می شود . این یک تئوری پایه برای تعدادی بخش های مطالعاتی از جمله فشرده سازی اطلاعات و رمز نویسی می باشد .

▪ وینر و فیزیولوژی

از آزمایش هایی با سیستم های ضد هوایی که عکس های کشف شده ی هواپیمای دشمن را تفسیر می کرده است ٬ نوربرت وینر (Norbert Wiener) اصطلاح فیزیو لوژی را از کلمه ای یونانی اختراع کرده است . او فیزیولوژی را در ۱۹۴۸ منتشر کرده است که تاثیر آن هوش مصنوعی بوده است .

همچنین وینر ٬ محاسبات ماشین محاسباتی ٬ قطعات مموری یا حافظه و بقیه تشابه ها را با آنالیز امواج مغز خود مقایسه می کرده است .

● اولین اشکال کامپیوتر

اولین اشکال کامپیوتر یک حشره موذی بود ٬ آن حشره بین دستگاه های تقویت روی هاروارد مارک ۲ چسبیده بود . تا زمان اختراع کلمه "BUG" (اشکال) ٬ اغلب اما به طور غلط به گریس هوپر که یک افسر نیروی دریایی در ناوگان آمریکا بود نسبت داده می شده است . گمان می شد حشره در تاریخ ۹ سپتامبر ۱۹۴۵ وارد سیستم شده است . بیشترین حساب های دیگر حد اقل با این جزئیات ناسازگاری داشته است . طبق این حساب ها تاریخ واقعی ۹ سپتامبر ۱۹۴۷ بوده است . زمانی که کاربران این وافعه همراه با این حشره و نشانه " اولین نمونه واقعی اشکال پیدا شده بود " بایگانی شدند .

● علم کامپیوتر

علم کامپیوتر ( یا علم محاسبه ) مطالعه و دانش پایه نظری اطلاعات و محاسبات و پیاده سازی و کاربرد آنها در سیستم های کامپیوتری می با شد . علم کامپیوتر تعدادی زیر شاخه دارد . برخی از نتایج مشخص محاسبات اهمیت دارند . ( مانند گرافیک های کامپیوتر ) ٬ در صورتی که دیگران خصوصیات مسائل محاسباتی را بازگو کردند ( مانند اصل پیچیدگی محاسباتی ) . هنوز دیگران روی رقابت در اجرای محاسبات تمرکز کرده اند . برای مثال مطالعه اصل زبان برنامه نویسی به شرح محاسبات نزدیک شده است . در صورتی که برنامه کامپیوتری ٬ زبان های برنامه نویسی مشخصی دارد تا مسائل محاسباتی خاصی را حل کند . یک زیر شاخه دیگر ٬ اثر متقابل کامپیوتر بشری ٬ روی رقابت در ساخت کامپیوتر ها و محاسبات مفید ٬ قابل استفاده ٬ جهانی و در دسترس مردم ٬ تمرکز کرده اند .

● خلاصه تاریخچه

قبل از اختراع کامپیوتر دیجیتال پایه اصلی علم کامپیوتر ایجاد شد . ماشینهایی برای محاسبه وظایف عددی ثابت ٬ مانند چرتکه که در روزگار باستان وجود داشته است . ویلیام اشیکارد اولین محاسبه گر الکتریکی را در سال ۱۶۲۳ ساخت . در زمان ملکه ویکتوریا ٬ چارلز بابیج ماشین متفاوتی را ( بین سال های ۱۸۳۷ و ۱۹۰۱ ) به کمک آدا لاولکا طراحی کرد . حدود سال ۱۹۰۰ شرکت IBM ماشین های کارت پانچ را فروخته است . هر چند که همه این ماشین ها برای انجام یک وظیفه یا بهترین تعداد زیر مجموعه ی همه وظایف ممکن ٬ تحمیل شده اند .

در طول دهه ۱۹۴۰ ٬ ماشین های محاسباتی قوی تر و جدید تری توسعه داده شد ٬ کلمه Computer به ماشین های سریع تر از پردازش گر های بشری آن ها بر می گردد . چنانکه آن روشن و واضح است که کامپیوتر ها می توانند برای بیشتر از فقط محاسبات ریاضی استفاده شوند . رشته علم کامپیوتر منتشر شده تا محاسبات را در کل مطالعه کند . علم کامپیوتر آغاز شده است تا برتری نظم آکادمی را در دهه ۱۹۶۰ با

ساخت اولین دپارتمان علم کامپیوتر و مدرک برنامه ها برقرار کند . زمانی که کامپیوتر های کاربردی در دسترس شدند تعدادی کاربرد های محاسبات در حق خودشان در نواحی مورد مطالعه برتری داده شدند .

اگر چه تعدادی در ابتدا اعتقاد داشتند که آن غیر ممکن است که خودشان واقعا یک رشته مطالعاتی باشند ٬ در پنجاه سال اخیر آن بتدریج بین بزرگترین جمعیت علمی و دانشگاهی مقبول واقع شد .

آن الان توسط مارک IBM خوب شناخته شده که قسمت انقلاب علم کامپیوتر در طول این مدت را شکل داده است . IBM (کوتاه شده ماشین تجاری بین المللی یا Inteational Business Machine ) کامپیونر های IBM۷۰۴ و بعد از آن IBM۷۰۹ را منتشر کرد ٬ که در طول کشف چنین قطعاتی طولانی تر استفاده می شدند . همیشه کار با کامپیوتر های IBM نا امید کننده بود ...اگر شما هر قدر یک کاراکتر را در یک دستور العمل گم کردید ٬ برنامه ریزریز شده و شما باید پردازش کامل را دوباره شروع کنید. در جریان اواخر دهه ی ۱۹۵۰ نظم علم کامپیوتر خیلی در حال توسعه یافتن مراحلش بود و چنین مسئله ای پیش پا افتاده و معمولی بود .

زمان در بهبودی قابلیت استفاده و موثر بودن تکنولوژی علم کامپیوتر مهم دیده می شده است . انجمن یا گروه پیشرفته به نظر می رسیده که برای آنها مهم بوده که استفاده کنندگان کامپیوتر را از متخصصین و حرفه ای ها به کار بران رایج تر تغییر دهند