คอมพิวเตอร์หรือไมโครคอมพิวเตอร์คือ เครื่องมือที่สามารถคำนวณ และวิเคราะห์ข้อมูลโดยอัตโนมัติได้อย่างรวดเร็ว คอมพิวเตอร์จะปฏิบัติตามคำสั่ง ที่เรามอบให้อย่างตามขั้นตอน ในปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ช่วยในการทำงานหลายประเภท เช่น การคำนวณเงินเดือนพนักงาน การทำบัญชีของบริษัท การจองและซื้อตั๋วเครื่องบิน การจัดเก็บ และค้นหาข้อมูล หรือการคำนวณทางวิทยาศาสตร์และทางวิศวกรรมศาสตร์ โดยผู้ใช้จะต้อง เตรียมข้อมูล และต้องมีชุดคำสั่งหรือโปรแกรม เพื่อให้คอมพิวเตอร์ทำการวิเคราะห์ข้อมูล แต่ละชนิด หรือคำนวณผลลัพธ์ที่ผู้ใช้ต้องการ

การเก็บข้อมูลแบบดิจิทัลสามารถทำได้โดยการแปลงข้อมูลทั้งตัวอักษร รูปภาพ เสียง และภาพเคลื่อนไหวให้เป็นข้อมูลในรูปแบบ 0 และ 1

            คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เข้าใจภาษาที่เป็นตัวเลข "0" และ "1" "0" เปรียบเหมือนเปิดสวิตช์ไฟ "1" เหมือนปิดสวิตช์ไฟ ถือเป็นการทำงานที่ใช้สภาวะทางตรรก ก็คือ "1" หรือ "จริง" และ "0" หรือ "ไม่จริง" ซึ่งบางครั้ง เราเรียกการทำงาน และการเก็บข้อมูลประเภทนี้ว่า แบบดิจิทัล (digital) ข้อมูลทุกรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นข้อมูลประเภท ตัวอักษร ตัวเลข รูปภาพ เสียง หรือภาพยนตร์ ล้วนสามารถเปลี่ยนมาเก็บในรูปแบบ "0" และ "1" ได้ทั้งนั้น ถ้าเรียง "0" และ "1" เหล่านี้ได้แบบต่างๆ ก็เสมือนกลายเป็นคำๆ หนึ่ง ที่มีความหมายขึ้นมา คอมพิวเตอร์จะอ่านคำเหล่านี้ แล้วตีความ เพื่อทำตามคำสั่ง หรือตีความ เพื่อแสดงผล ให้เป็นตัวอักษร รูป เสียง และภาพเคลื่อนไหวได้ ฉะนั้น เมื่อข้อมูลถูกเก็บในรูปแบบ "0" และ "1" การทำงาน และประเมินผล เช่น การบวก ลบ คูณ หาร หรือการเปรียบเทียบของคอมพิวเตอร์ จึงต้องดำเนินการในรูปแบบ "0" และ "1" ไปด้วย

            คอมพิวเตอร์มีอยู่หลายขนาด เราจึงศึกษาวิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ได้ทั้งในด้านการลดขนาด และเพิ่มความเร็วในการทำงาน

การลดขนาดของคอมพิวเตอร์

            การลดขนาดของคอมพิวเตอร์ เห็นได้ชัดเจน จากการลดขนาดของสมองของเครื่อง กล่าวคือ ขนาดวงจรตรรก (integrated circuit) ที่ใช้ในการประมวลผลเลข "0" และ "1"

            ในปี พ.ศ. ๒๔๙๔ คอมพิวเตอร์รุ่นแรกสุด ใช้หลอดสุญญากาศในการสร้างวงจรตรรกของคอมพิวเตอร์ เนื่องจากหลอดสุญญากาศมีขนาดใหญ่ และใช้ปริมาณไฟฟ้ามาก ใช้เนื้อที่มาก และมีความร้อนสูง จึงทำให้อายุการใช้งานของหลอดสุญญากาศค่อนข้างสั้น และต้องดูแลรักษาเครื่องคอมพิวเตอร์มาก โดยจะต้องเปลี่ยนหลอดสุญญากาศบ่อยๆ

            ในปี พ.ศ. ๒๕๐๐ ได้มีการใช้ทรานซิสเตอร์แทนหลอดสุญญากาศ เพราะทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กกว่าหลอดสุญญากาศ และใช้ปริมาณไฟฟ้าน้อยกว่า คอมพิวเตอร์จึงมีขนาดเล็กลง และมีอายุการใช้งานมากขึ้น

วิวัฒนาการขนาดของเครื่องคอมพิวเตอร์ในหลายยุคสมัย

            ในปี พ.ศ. ๒๕๐๗ คอมพิวเตอร์ได้เริ่มใช้วงจรเบ็ดเสร็จ วิทยาการของวงจรเบ็ดเสร็จ ทำให้เราสามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้ถึง ๑,๐๐๐ ตัว ลงในแผ่นซิลิคอนที่มีขนาดเล็กมาก คือ เล็กกว่า ๑ ตารางนิ้ว แทนการใช้ทรานซิสเตอร์แบบแยกเป็นตัวๆ อีกทั้งทำให้คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลง ใช้ปริมาณไฟฟ้าน้อยลง และมีชิ้นส่วนขนาดใหญ่ๆ น้อยลงด้วย

            ในปี พ.ศ. ๒๕๑๔ คอมพิวเตอร์ได้เริ่มใช้วงจรเบ็ดเสร็จขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้ตั้งแต่ ๑,๐๐๐ ตัวจนถึง ๑๐,๐๐๐ ตัว ลงในแผ่นซิลิคอนขนาดเล็ก วิทยาการขนาดเดียวกันนี้ ทำให้ไมโครโพรเซสเซอร์รุ่นแรก ได้รับการผลิตขึ้น โดยบริษัทอินเทล เรียกว่า รุ่น ๔๐๐๔ ไมโครโพรเซสเซอร์รุ่นนี้มีทรานซิสเตอร์ถึง ๒,๓๐๐ ตัว จึงสามารถผลิตคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กตั้งบนโต๊ะ สำหรับใช้ส่วนบุคคล หรือที่เรียกว่า ไมโครคอมพิวเตอร์ ได้ในอีก ๓ ปีต่อมา

การเพิ่มความเร็วในการทำงานของไมโครคอมพิวเตอร์

            ไมโครโพรเซสเซอร์คือ สมองของเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ คนเราจะคิดอะไรได้เร็ว ถ้าสมองทำงานเร็ว คอมพิวเตอร์ก็จะทำงาน และประมวลผลได้เร็วเช่นกัน ถ้าสมองของเครื่องสามารถอ่าน คำนวณ หรือเปรียบเทียบข้อมูล "0" "1" ได้เร็ว การอ่านและประมวลผล จะทำได้เร็วเพียงใด ขึ้นอยู่กับขนาดของคำที่คอมพิวเตอร์อ่านในแต่ละครั้ง หรือประมวลค่า "0" และ "1" เหล่านั้น

ขนาดของคำ

            ไมโครโพรเซสเซอร์สามารถแยกประเภทได้ตามขนาดของคำ ที่อ่านได้แต่ละครั้ง เช่น คำขนาด ๔ บิต (เลข 0 หรือ 1 เรียงกัน ๔ ตัว) ๘ บิต ๑๖ บิต ๓๒ บิต หรือ ๖๔ บิต วิธีเรียงเลข "0" หรือ "1" จะหลากหลายได้จำนวนค่าของคำมากขึ้น ตามความบยาวของคำ คำขนาด ๔ บิต สามารถเรียงเป็นคำที่ต่างกันได้ถึง ๑๖ ค่า กล่าวคือ 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, และ 1111

เมนเฟรมคอมพิวเตอร์

            ในทำนองเดียวกัน การเรียงข้อความของไมโครโพรเซสเซอร์ที่มีขนาด ๘ บิต จะมีความสามารถประมวลข้อมูล ที่มีสภาวะแตกต่างกันได้ถึง ๒๕๖ ค่า ไมโครโพรเซสเซอร์ ที่มีขนาด ๑๖ บิต จะมีความสามารถประมวลข้อมูล ที่มีสภาวะแตกต่างกันได้ถึง ๖๕,๕๓๖ ค่า และไมโครโพรเซสเซอร์ที่มีขนาด ๓๒ บิต จะมีความสามารถประมวลข้อมูล ที่มีสภาวะแตกต่างกันได้ถึง ๔,๒๐๐,๐๐๐,๐๐๐ ค่า

ความเร็วในการประมวลผล

            ความเร็วของไมโครโพรเซสเซอร์ขึ้นอยู่กับความเร็วของทรานซิสเตอร์ ที่จะสามารถทำการเปิดหรือปิดวงจรไฟได้ ไมโครโพรเซสเซอร์ใช้สัญญาณนาฬิกา ในการควบคุมการเปิดหรือปิดของวงจรทรานซิสเตอร์ภายใน ฉะนั้น ถ้าความถี่ของสัญญาณนาฬิกาเร็วขึ้น การเปิดหรือปิดของวงจรทรานซิสเตอร์ภายในไมโครโพรเซสเซอร์ ก็จะเร็วขึ้นด้วย ไมโครโพรเซสเซอร์จึงประมวลผลได้เร็วขึ้น

            ความเร็วของไมโครโพรเซสเซอร์มีหน่วยวัดความถี่ที่เรียกว่า เฮิรตซ์ ไมโครโพรเซสเซอร์อันแรก รุ่น ๔๐๐๔ มีความเร็ว ๑๐.๘ เมกะเฮิรตซ์ กล่าวคือ สามารถใช้ความถี่ของสัญญาณนาฬิกาได้ถึง ๑๐๘,๐๐๐ ครั้งต่อวินาที ซึ่งหมายความว่า ทรานซิสเตอร์ภายในไมโครโพรเซสเซอร์รุ่นนี้ สามารถทำการเปิดหรือปิดวงจรทรานซิสเตอร์ได้ถึง ๑๐๘,๐๐๐ ครั้งต่อวินาที ในปี พ.ศ. ๒๕๔๑ ไมโครคอมพิวเตอร์ในท้องตลาดทั่วไปมีความเร็ว ๔๐๐ เมกะเฮิรตซ์ กล่าวคือ ใช้ความถี่สัญญาณนาฬิกาได้ถึง ๔๐๐ ล้านครั้งต่อวินาที แต่ในแง่การวิจัย บริษัทไอบีเอ็มมีความก้าวหน้าไปกว่านั้นมาก เพราะสามารถผลิตไมโครโพรเซสเซอร์ ที่ใช้ความถี่สัญญาณนาฬิกาได้เร็วถึง ๑,๐๐๐ ล้านครั้งต่อวินาที

            คอมพิวเตอร์มีวิวัฒนาการไปอย่างเร็วมาก ยิ่งความเร็วของคอมพิวเตอร์เพิ่มขึ้น และมีขนาดเล็กลงมากเท่าใด โปรแกรมซึ่งเป็นชุดคำสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานก็จะยิ่งยาว และซับซ้อนมากขึ้นเท่านั้น บางโปรแกรมยาวเป็นล้านๆ บรรทัด