কম্পিউটিং হার্ডওয়্যারের ইতিহাস

কম্পিউটারকে হার্ডওয়্যার ও সফটওয়্যার এই দুই ভাগে ভাগ করা যায়। কম্পিউটার হার্ডওয়্যার বলতে সেই যন্ত্রগুলোকে বোঝায়, যেগুলো কোন প্রোগ্রামের নিয়ন্ত্রণে উপাত্ত সংরক্ষণ ও তাতে পরিবর্তন সাধন করতে পারে। সৃষ্টির শুরু থেকেই কম্পিউটার হার্ডওয়্যার আরও দ্রুত, সস্তা ও বেশি তথ্য ধারণক্ষমতাবিশিষ্ট করার অনবরত চেষ্টা চলছে।
কম্পিউটারের উদ্ভাবনের আগে বেশির ভাগ গণনার কাজ মানুষ নিজেই সম্পাদন করত। গণনার কাজে সুবিধার জন্য মানুষ যে সব যন্ত্র উদ্ভাবন করেছে, সেগুলোকে সাধারনভাবে ক্যালকুলেটর বলা হয়। যদিও ক্যালকুলেটর এখনও তৈরি করা হয়, বর্তমানে কম্পিউটার সেগুলোকে ছাড়িয়ে গেছে এবং প্রায় সর্বত্রই এখন গণনার কাজে কম্পিউটার ব্যবহৃত হয়। ১৯৪০-এর দশকের পর প্রতি দশকেই কম্পিউটার প্রযুক্তি বিশাল সব পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে অগ্রসর হয়েছে।
কম্পিউটার হার্ডওয়্যার ইতিহাস মূলত শুরুর দিকের গণনা কাজে সহায়ক যন্ত্র থেকে শুরু করে আধুনিক কম্পিউটারের ক্রম বিকাশকে তুলে ধরে।
প্রথম দিকে গণনা সহায়ক যন্ত্র হিসেবে বিভিন্ন ম্যাকানিক্যাল যন্ত্রাংশ ব্যবহার হত। যাতে অপারেটর গাণিতিক হিসবারের জন্য প্রথমিক মান ঠিক করে দিতে হত। তারপর পরিবর্তনের মাধ্যমে সেটিকে প্রভাবিত করে ফলাফল বের করে নিত। পরবর্তীতে কম্পিউটার ধারাবাহিক ভাবে নাম্বারের মাধ্যমে তুলে ধরে (যেমন স্কেলের মাধ্যমে দূরত্ব, শ্যাফটের ঘূর্ণন অথবা ভোল্টজ)।
ডিজিটের মাধ্যমে সংখ্যা তুলে ধরলে সেটি ম্যাকানিজমের মাধ্যমে স্বয়ংক্রিয় ভাবে পরির্তন করা সম্ভব। যদিও এই প্রক্রিয়ার জন্য জটিল কলাকৌশলের প্রয়োজন তবুও এর মাধ্যমে ফলাফলের নির্ভুলতা বৃদ্ধি পায়। ট্রানজিস্টর প্রযুক্তির বিকাশ এবং ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট চিপ ট্রানজিস্টর কম্পিউটার তারপর ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট কম্পিউটার থেকে শুরু করে একের পর এক সাফল্য নিয়ে আসে। যার ফলে ডিজিটাল কম্পিউটারগুলি মূলত অ্যানালগ কম্পিউটার গুলিকে প্রতিস্থাপন করে ফেলতে শুরু করে। মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর (MOS) বৃহৎ-স্কেল ইন্টিগ্রেশন (LSI) তারপর এবং মাইক্রোপ্রসেসরকে সক্রিয় করে, যা ১৯৭০ এর দশকে আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতির দিকে পরিচালিত করে। শুরু হয়ে ক্ষুদ্র আকৃতির পার্সোনাল কম্পিউটার (PC)। কম্পিউটারের দাম ধীরে ধীরে এত কম হয়ে যায় যে ১৯৯০-এর দশকে ব্যক্তিগত কম্পিউটার এবং তারপর ২০০০-এর দশকে মোবাইল কম্পিউটার (স্মার্টফোন এবং ট্যাবলেট) এর সর্বজনীন ব্যবহার শুরু হয়।
যুগ যুগ ধরে গণনা কাজে সহায়ক যেসব যন্ত্র ব্যবহার করা হয়ে আসছিল সেগুলোর বেশির ভাগের ব্যবহার ছিল আঙ্গুলের সাহায্যে একটি একটি করে সরিয়ে সরিয়ে গণনা করা। প্রাচীনতম গণনা যন্ত্রটির রূপ ছিল সম্ভবত ট্যালি স্টিক এর মত। ইসোয়াতিনি এবং দক্ষিণ আফ্রিকার মধ্যবর্তী পর্বত থেকে প্রাপ্ত লেবোম্বো বোনই প্রাচীনতম গাণিতিক শিল্পকর্ম হিসেবে ধরা হয়। এটি প্রায় ৩৫,০০০ খ্রিস্টপূর্ব আগের এবং এটি ২৯ টি পৃথক বেবুনের হাড় সংবলিত ছিল। পরবর্তীতে হিসাব রাখার কাজে কাদামাটির গোলক, চোঙা ইত্যাদি ব্যবহার শুরু হয়। যেগুলোর সাহায্যে সম্ভবত খাদ্যশস্য কিংবা গবাদি পশুর হিসাব রাখা হত। ধীরে ধীরে গাণিতিক হিসাবের কাজে অ্যাবাকাসের প্রচলন চালু হয়। যেটিকে এখন আমরা রোমান অ্যাবাকাস হিসেবে জানি সেটির ব্যবহার ছিল প্রাচীন ব্যবিলিয়নে আনুমানিক ২৭০০-২৩০০ খ্রিস্টাব্দের দিকে। তারপর থেকে, গণনা বোর্ড বা টেবিলের আরও অনেক রূপ উদ্ভাবিত হওয়া শুরু করে। ইউরোপে মধ্যযুগে টেবিলের উপর কাপড় বিছিয়ে নির্দিষ্ট কিছু নিয়ম মেনে দাগ কেটে হিসেব রাখা হতো। এটি মূলত টাকা পয়সার হিসেবের কাজে ব্যবহার করা হয়।
প্রাচীন এবং মধ্যযুগে জ্যোতির্বিদ্যার গণনা কাজের জন্য অ্যানালগ কম্পিউটার বানানো হয়েছিল। এগুলোর মধ্যে হেলেনিস্টিক সময়ের (c. ১৫০-১০০ খ্রিস্টপূর্ব ) অ্যাস্ট্রোল্যাব এবং অ্যান্টিকিথেরা যন্ত্রকৌশল অন্তর্ভুক্ত ছিল। রোমান মিশরে, আলেকজান্দ্রিয়ার হিরো (আনুমানিক ১০-৭০ খ্রিস্টাব্দ) অটোমাটা এবং একটি প্রোগ্রামযোগ্য কার্ট সহ যান্ত্র তৈরি করেছিলেন। শুরুর দিকের অন্যান্য যন্ত্রগুলি এক বা একাধিক গণনা কার্য সম্পাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়। তার মধ্যে উল্লেখযোগ্য হচ্ছে প্ল্যানিসফিয়ার এবং আল-বিরুনি (আনুমানিক ১০০০ খ্রিস্টাব্দ) দ্বারা উদ্ভাবিত অন্যান্য যান্ত্রিক কম্পিউটিং যন্ত্র; আল-জারকালি (c. ১০১৫ খ্রিশটাব্দ ); অন্যান্য মধ্যযুগীয় মুসলিম জ্যোতির্বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীদের তৈরি জ্যোতির্বিদ্যা সংক্রান্ত এনালগ কম্পিউটার; এবং সং রাজবংশের সময় সু সং (১০৯৪) এর জ্যোতির্বিজ্ঞানের ক্লক টাওয়ার। ক্লক টাওয়ার ১২০৬ সালে ইসমাইল আল-জাজারি দ্বারা উদ্ভাবিত যেটি জলশক্তি দ্বারা চালিত জ্যোতির্বিদ্যার ঘড়ি। সেই সাথে এটিই প্রথম প্রোগ্রামযোগ্য অ্যানালগ কম্পিউটার হিসেবেও পরিচিত। র‍্যামন লাল পরবর্তীতে একটি লুলিয়ান সার্কেল উদ্ভাবন করেন। যেটি যুক্তি নির্ভর হিসেব নিকেশ করে ধর্মীয় (খ্রিস্টধর্ম সম্পর্কিত) দার্শনিক উত্তর দিতে সক্ষম ছিল। কয়েক শতাব্দী পরে এই ধারণাটি লাইব‌নিৎস কাজে লাগান। আর পরবর্তীতে এটি কম্পিউটিং এবং তথ্য বিজ্ঞানের অন্যতম উপাদান হয়ে উঠে।
স্কটিশ গণিতবিদ এবং পদার্থবিজ্ঞানী জন নেপিয়ার আবিষ্কার করেছিলেন যে সংখ্যার লগারিদমের যোগ ও বিয়োগ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে গুণ এবং ভাগ করা যেতেপারে। প্রথম লগারিদমিক সারণি তৈরি করার সময়, নেপিয়ারকে অনেক জটিল গুণন সম্পাদন করতে হয়েছিল। এই পর্যায়ে এসে তিনি তার বিখ্যাত 'নেপিয়ার বোন' এর পরিকল্পনা করেন। যেটি হবে অনেকটা অ্যাবাকাসের মতই দেখতে এবং যাতে আরো সহজ ভাবে গুণ ভাগও করা যাবে।
যে সময় থেকে বাস্তব সংখ্যা গুলো একটি রেখায় দূরত্ব বা ব্যবধানের হিসাব উপস্থাপন করা যেত তখনই ১৬২০ সালের দিকে স্লাইড রুল এর আবিষ্কার হয়। এটি নেপিয়ারের আবিষ্কারের পর পরই যাতে পূর্বের চেয়ে দ্রুততর সময়ে গুন ভাগের হিসেব নিকাশ করা যেত। ধারাবাহিকতায় এডমন্ড গুন্টার অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে একক লগারিদমিক স্কেল সহ একটি গণনা যন্ত্র তৈরি করেছিলেন। তার এই যন্ত্রটিতে আরো সহজ ভাবে গুন এবং ভাগের পাশাপাশি গাণিতিক হিসাব নিকাশ করা যেত। পরবর্তীতে ১৬৩০ সালের দিকে উইলিয়াম আউথ্রেড এটি থেকে তার সার্কুলার স্লাইড রুলটির উন্নতি স্বাধন করেন। ১৬৩২ সাল পর্যন্ত তিনি স্লাইড নিয়মটির ধারাবাহিকতা বজায় রাখেন। যেটি মূলত দুটি গান্টার নিয়মের সমন্বয় ছিল। পরবর্তীকালে পকেট ক্যালকুলেটর আবিষ্কার হওয়ার আগ পর্যন্ত এই যন্ত্রটি কয়েক প্রজন্ম ধরে প্রকৌশলী এবং গ্ণিতবীদরা তাদের পেশাদার কাজে ব্যবহার করে আসছিল।
হাজার হাজার বছর ধরে মানুষ গণনার কাজে সহায়তার জন্য যন্ত্রের ব্যবহার করে আসছে। একেবারে শুরুর দিকের গণনা যন্ত্র ছিল সম্ভবত টালী দন্ড। এরপর ফিনিসীয়রা কাদামাটি দিয়ে তৈরি বিভিন্ন আকৃতির বস্তু দিয়ে সংখ্যা নির্দেশ করে সেগুলি পাত্রে রেখে হিসাব রাখত। ব্যাবিলনীয়রা ও মিশরীয়রা অ্যাবাকাসের মাধ্যমে হিসাব করত।
জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক হিসাব করার জন্য প্রাচীন ও মধ্যযুগে বেশ কিছু অ্যানালগ কম্পিউটার বা গণনাযন্ত্র নির্মাণ করা হয়েছিল। প্রাচীন গ্রিসে নির্মিত হয়েছিল আন্তিকাইথেরা যন্ত্র এবং আস্ত্রোলাব (আনু. ১৫০-১০০ খ্রিপূ)। এই যন্ত্রগুলিকে সাধারণত প্রথম অ্যানালগ কম্পিউটার হিসেবে গণ্য করা হয়। প্লানিস্ফিয়ার, আবু রাইহান আল-বিরুনির কিছু উদ্ভাবন (১০ম শতকে), আবু ইসহাক ইব্রাহিম আল-জার্কালির ইকুয়েটোরিয়াম, অন্যান্য মুসলিম জ্যোতির্বিদদের তৈরি বিভিন্ন জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক অ্যানালগ কম্পিউটার-ও উল্লেখযোগ্য।
জন নেপিয়ার উল্লেখ করেন যে সংখ্যাসমূহের লগারিদমের যোগ ও বিয়োগ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সেগুলির গুণ ও ভাগ সম্পাদন করা যায়। নেপিয়ার যখন তাঁর প্রথম লগারিদম সারণি প্রস্তুত করছিলেন, তখন তাঁকে অনেক বড় বড় গুণ ও ভাগ করতে হয়েছিল, এবং
সেই কাজে সুবিধার জন্য তিনি নেপিয়ারের হাড় নামের অ্যাবাকাস জাতীয় একটি যন্ত্র তৈরি করেন।
আবিষ্কারের পর থেকে কম্পিউটার বিভিন্ন সময়ে পরিবর্ধন, পরিমর্জন করা হয়েছে। বিভিন্ন সময়ে এই সকল পরিবর্ধন, পরিমর্জনকে জেনারেশনের মাধ্যমে ভাগ করা হয়ে থাকে। কম্পিউটারের জেনারেশনকে ৫টি ভাগে ভাগ করা যায়।
প্রথম জেনারেশন: কম্পিউটারের প্রথম জেনারেশনের কার্যকাল ১৯৪০ থেকে ১৯৫৬ সাল পর্যন্ত। এ সময়ে হিসাবের জন্য ভ্যাকুয়াম টিউব টেকনোলজি ব্যবহার করা হতো। এই কম্পিউটারসমূহ ছিল তৎকালীন সময়ের দ্রুততম। কম্পিউটারে মেশিন ল্যাংগুয়েজ ব্যবহার করা হতো এবং উক্ত কম্পিউটারসমূহ প্রচুর তাপ উৎপাদন করতো। উদাহরণ: ENIVAC, UNIVAC, EDSAC ইত্যাদি।
দ্বিতীয় জেনারেশন: কম্পিউটারের দ্বিতীয় জেনারেশনের কার্যকাল ছিল আনুামানিক ১৯৫৭ থেকে ১৯৬৩ সাল পর্যন্ত। প্রথম জেনারেশনের ভ্যাকুয়াম টিউবের বদলে ট্র্যানজিস্টর ব্যবহার করা শুরু হয় এবং মেশিন ল্যাংগুয়েজের বদলে অ্যাসেম্বলি ল্যাংগুয়েজ ব্যবহার করা হতো। কম্পিউটারগুলো ছিলো আকারে তুলনামূলক ছোট ও ওজনে কম। এই সব কম্পিউটার পরিচালনা করতে তুলনামূলক কম পাওয়ার লাগতো। তবে রক্ষণাবেক্ষনের জন্য এসি প্রয়োজন হতো এবং সার্বিকভাবে রক্ষণাবেক্ষন খরচ বেশি।
তৃতীয় জেনারেশন: তৃতীয় জেনারেশনের কার্যকাল ১৯৬৪-১৯৭৫ সাল। এই সময়ে প্রথম ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (IC) এর ব্যবহার শুরু করা হয়। এই কম্পিউটারগুলো আগের সকল জেনারেশনের কম্পিউটারের তুলনায় আকারে ছোট এবং এতে হাই লেভেল ল্যাংগুয়েজ ব্যবহার করা যেত। তবে
স্টোরেজ ক্ষমতা ছিল ছোট, দাম অনেক বেশি এবং রক্ষণাবেক্ষনের জন্য এসি প্রয়োজন হতো।
চতুর্থ জেনারেশন: চতুর্থ জেনারেশনের কার্যকাল ১৯৭৫-১৯৮৯ সাল। শুরু করা হয় LSI (Large scale integration) এবং VLSI (very large scale integration) এর ব্যবহার। তবে এই সকল কম্পিউটারের নতুন অপারেটিং সিস্টেম ব্যবহার শুরু করা হয় যাতে থাকে GUI (graphical user interface)। এছাড়াও সহায়ক মেমরি (secondary memory) ও LAN (Local Area Network) ব্যবহার শুরু হয়। এর স্টোরেজ বৃহত এবং কাজের সময় দ্রুততর। এই কম্পিউটার ব্যবহারে কম পাওয়ার ও কম রক্ষণাবেক্ষন প্রয়োজন।
পঞ্চম জেনারেশন: কার্যকাল বর্তমান-ভবিষ্যৎ। ULSI (ultra large scale integration) এর ব্যবহার শুরু যাতে করে ১টি চিপে ১০ মিলিয়ন কম্পোনেন্ট ব্যবহার সম্ভব। এছাড়াও এই জেনারেশনের উদ্ভাবন হলো প্যারালাল প্রোসেসিং, সার্ভার ইত্যাদি। অন্য সকল জেনারেশনের থেকে এই জেনারেশনের কম্পিউটার সবচেয়ে দ্রুত গতিসম্পন্ন এবং কম্ফোর্টেবল।