سایت جامع اطلاع رسانی سخت افزار ایران - WWW.SAKHTAFZAR.COM

درآمدي بر جنبش سخت‌افزار آزاد - بخش اول: تاريخچه و ريشه‌ها

علیرضا حقدوست
۱۷ فروردين ۱۳۸۶
haghdoost@sakhtafzar.com


پیشگفتار :

تحول و پيشرفت‌هاي اخير بدست آمده در صنعت نرم‌افزار بيش از هرچيز مديون افرادي است كه سورس كد و ايده‌هاي خود را در قالب جنبش‌هاي نرم‌افزاري متن‌باز و آزاد به اشتراك گذاشته‌اند. با پيشرفت دانش‌ طراحي سخت‌افزار و شباهت بيش از پيش آن به توسعه نرم‌افزار، طراحان سخت‌افزار تلاش مي‌كنند تا در قالب جنبش‌هاي آزادي طلبانه سخت‌افزاري، مانع از انحصاري شدن تكنولوژي‌هاي روز توسط كمپاني‌هاي بزرگ شوند. اين امر موجب شكل گرفتن جنبش سخت‌افزار آزاد با متدولوژي طراحي و مدل تجاري جديدي گشته است كه فرايند طراحي سخت‌افزار را آسان‌تر از پيش مي‌سازد. در اين مجموعه مقالات به بررسي جوانب مختلف جنبش سخت‌افزار آزاد جهت پياده‌سازي و به‌كار گيري آن در داخل كشور خواهيم پرداخت.



فهرست بخش های مقاله :
   مقدمه
   تاريخچه: موج اول
   تاريخچه‌: موج دوم
   تاريخچه : موج سوم


مقدمه :

پس از گذشت چند دهه از تشكيل جنبش‌هاي آزادي طلبانه نرم‌افزاري، تأثيرات شگرف اين فرهنگ يكي از مهم‌ترين دگرگوني‌هاي تاريخ كامپيوتر را رقم زده است. فعال‌شدن انجمن‌ها و اجتماعاتي بزرگ متشكل از هزاران برنامه‌نويس و متخصص در سراسر دنيا، روي آوردن شركت‌هاي معظم IT به توسعه يا حمايت نرم‌افزارهاي منبع‌باز، استقبال دولت‌ها از اين حركت، و موارد بي‌شمار ديگر، متحول‌شدن آينده نرم‌افزار را به واقعيتي انكارناپذير تبديل كرده‌است. گرچه هياهوي شيفتگان، مخالفان، و منتقدان منبع‌باز (Open Source) و منبع‌بسته همچنان ادامه دارد، اما همين تقابلات و نقطه نظرات منجر به رسيدن به سطحي از تعامل شده كه اكنون با قاطعيت مي‌توان اين فرهنگ را جز جدايي ناپذير اين صنعت دانست.

 

در عين حال، پي بردن به اهميت جايگاه آزادي در حوزه نرم‌افزار، تأثيرات پيراموني ديگري را نيز به همراه داشته است. يكي از مهم‌ترين اين اثرات، درك و پذيرش واقع‌ بينانه‌تر فرهنگ‌هاي مشابهي است كه در حوزه‌هاي ديگر IT پديدار شده و يا خواهند شد. اين است كه وقتي سخن از جنبش آزادي خواهانه ديگري، اين‌بار در حوزه سخت‌افزار به ميان مي‌آيد، پرسش‌ها و ابهامات اوليه بيش از آن‌كه حول انكار يا عدم انكار اصل وجود آن باشد، به اين‌گونه مضامين نزديك است كه: چه تشابهات و تضادهايي ميان نرم‌افزار آزاد و سخت‌افزار آزاد وجود خواهد داشت؟ مجوزهاي نرم‌افزاري و سخت‌افزاري چه تفاوت‌هايي با يكديگر خواهند داشت؟ و سوالاتي از اين قبيل.

 

اما جنبش سخت‌افزار آزاد، عليرغم سابقه طولاني خود، نسبتاً مهجور مانده است. صرف‌نظر از دلايل اين موضوع، آگاهي از تحولات به وجود‌آمده در حوزه سخت‌افزار از اين منظر، مي‌تواند فصل جديدي را در مباحث فرهنگي، اجتماعي و فني IT رقم بزند. با توسعه دانش طراحي سخت‌‌افزار به روش‌هاي مشابه با طراحي نرم‌افزار، گسترش جنبش‌هاي آزادي طلبانه سخت‌افزاري روز به روز افزايش يافته است به طوري كه به عنوان يكي از ابزار‌هاي مهم پيشرفت در عصر تكنولوژي براي كشور‌هاي درحال توسعه به شمار مي‌رود.

 

نخستين بخش نوشتار حاضر در وب‌سايت تخصصي سخت‌افزار ايران به بررسي علل تاريخي شكل‌گيري اين جنبش مي‌پردازد. در دو بخش ديگر نيز به بررسي تعاريف ، مجوز‌ها و چالش‌هاي اين جنبش جهت پياده‌سازي و به كار گيري آن در سطح كشور خواهيم پرداخت. اين مجموعه مقالات توسط آقاي پرهام ايزدپناه ترجمه و تاليف و در ماهنامه شبكه منتشر شده‌اند كه ويرايش و بازنگري آن براي وب‌سايت تخصصي سخت‌افزار ايران توسط آقاي عيلرضا حقدوست صورت گرفته است.


تاريخچه: موج اول :

در دهه 1960  ميلا‌دي، جنبش‌هاي دانشجويي با هدف ايجاد جوامع آزاد، در تكاپو و فعاليت بودند و تقريباً در اوايل دهه هفتاد ميلادي، مسجل شده بود كه شبكه‌هاي كامپيوتري مي‌توانند اساس گونه جديدي از ارتباطات باشند كه باعث تقويت و گسترش جوامع شوند و مي‌توانند جايگزيني براي انتشار رسانه‌اي متمركز (حتي مطبوعات زيرزميني) باشند؛ رسانه‌اي براي شركت‌كنندگان فعال.

 

با اين حال، فناوري‌هاي كامپيوتري موجود نمي‌توانست به سادگي براي چنين هدفي مورد استفاده قرار گيرد. نخستين بولتن‌هاي خبري چنين جنبش‌هايي به مين فريم‌هاي اهدايي وابسته بودند. منبع كمياب و پيچيده‌اي كه از خارج انجمن به آن‌جا آورده شده بود. جايي كه تقريباً هيچ مهارتي براي اجرا، نگهداري، تعمير، و توسعه آن وجود نداشت.

 

در چنين زماني كم‌كم ادوات يكپارچه TTL در مقياس‌هاي كوچك، متوسط، و بزرگ در حال رايج‌شدن بودند. قطعات ساده و ارزاني كه به آساني و با استفاده از ابزارهايي نظير سيم‌پيچ، كيت‌هاي آماده و تخته مدارهاي چاپي دست‌ساز سرهم مي‌شدند. اين ادوات كاملاً مناسب افرادي بودند كه با اين گونه چيزها سرگرم مي‌شدند. به اين ترتيب، سمج‌ها به جان سيم‌ها افتادند و در نهايت،  گروه بزرگي از طراحان خود‌ساخته پديدار شدند. يكي از كساني كه در آن روزگار با هر دو گروه مرتبط بود، «لي فلسن‌اشتاين» نام داشت. يك طراح الكترونيك و يكي از اعضاي جنبش آزادي بيان دانشگاه بركلي، مسئول اولين سيستم بولتن خبري اين جنبش بود.

او در آن زمان تحت‌تأثير كتابي  به نام «ابزارهاي Convivial يك جامعه» قرار گرفته بود، در اين كتاب آمده است: « هر شخص از طريق ابزارهايي كه خود، آن‌ها را هدايت مي‌كند و يا ابزارهايي كه ناخواسته او را هدايت مي‌كنند، خود را به جامعه خويش مربوط‌مي‌كند. زماني كه اين ابزارها تحت تسلط وي هستند، اين خود اوست كه مي‌تواند افكارش را به دنيا القا كند. اما زماني كه او تحت تسلط اين ابزارها قرارگيرد، آن‌ها شكل‌دهنده انگاره‌هاي ذهني او خواهند شد. ابزارهاي Convivial ابزارهايي هستند كه براي كاربران آن‌ها بزرگ‌ترين فرصت غني ساختن محيط را با استفاده از ثمرات ذهن خود فراهم مي‌كنند.»

 

حركت نبوغ‌آميز فلسن‌اشتاين اين بود كه دريابد چگونه اين ايده‌هاي محض مي‌توانند حلال مشكلات سيستم‌هاي بولتن خبري انجمن باشند؛ كامپيوترهاي جديد (در اصل همان ترمينال‌ها) مي‌بايست به صورت گروهي و با استفاده از توانايي‌هاي مشتاقان سمج و خوش‌‌ذوقي كه در سراسر كشور پراكنده شده بودند، طراحي و ساخته شوند و در هر انجمني عده‌اي، از همه جزئيات سيستم‌هاي مورد استفاده آگاهي داشته باشند. بدين‌گونه مسئله نگهداري و تعمير نيز حل مي‌شد. به عبارت ديگر، استفاده از ابزارهاي Convivial مستلزم اين بود كه پروسه طراحي رايانه‌ها به‌طور كلي وارونه گردد تا از درون به يك پروسه Convivial تبديل شود.

 

نخستين تلاش فلسن‌اشتاين براي تحقق اين هدف، طراحي ترمينال Tom Swift بود. وي براي اين منظور، تا جايي كه مي‌توانست به توزيع طرح‌ها و الگوهاي نموداري اين ترمينال پرداخت.او مي‌گويد: « قابليت اعتماد سخت‌افزاري يك مسئله بديهي بود... روش من صرف‌نظر از اين مسئله طراحي يك وسيله سايبرنتيك Convivial چندمنظوره به عنوان يك ترمينال /متمركز كننده/ پردازنده بود. به نحوي كه آماتورها به كاركردن با آن تشويق شوند. از نظر تئوري، هرجا كه يكي از ترمينال‌ها‌ي Tom Swift استقرار مي‌يافت، اسباب تأسيس يك باشگاه كامپيوتري را فراهم مي‌كرد. سپس هرگاه يك ترمينال از كار مي‌افتاد، ترميم يك مسئله محلي محسوب مي‌شد و افراد مجبور نبودند عقايد خود را بر روي يك سيستم مين‌فريم راه‌دور قرار دهند.»

 

دومين تلاش فلسن‌اشتاين نه يك طراحي، كه تأسيس يك سازمان بود؛ باشگاه كامپيوتري Homebrew . اين باشگاه كار خود را با پنج نفر آغاز كرد. در اولين گردهمايي، اين تعداد به 30 نفر و ظرف يك‌سال به 600 نفر افزايش يافت. هدف باشگاه، ترويج طراحي مشاركتي رايانه Homebrew بود. طرح‌ها، حتي آن‌هايي كه به محصولاتي تجاري، مانند اولين رايانه اپل، تبديل مي‌شدند، با يكديگر به اشتراك گذاشته شده و تلفيق مي‌شدند و در مورد آن‌ها بحث و تبادل‌نظر مي‌شد. تأثيرات مستقيم و غيرمستقيم اين باشگاه، به خارج از مرزهاي ايالات متحده نيز سرايت كرد. در واقع، صنعت نوپاي رايانه‌هاي خانگي متشكل از مجموعه‌اي نامنسجم از شركت‌هاي توليدي كوچك و گروه‌هاي مشتاقي (غالباً يك عده خاص) بود كه خالق فرهنگ آزادي در اين حوزه بودند.

 

در اين شرايط، شركت‌هاي معظم و قديمي كامپيوتري زماني دريافتند كه مي‌توانند از بازار بالقوه موجود در اين حوزه استفاده كنند كه راي تحميل سيستم موردنظر آن‌ها بسيار دير شده بود. عليرغم اين موضوع، IBM از تلاش براي حضور در اين عرصه صرف‌نظر نكرد. يكي از مديران وقت IBM در اين مورد گفته بود: « بهتر است معماري كامپيوتر‌هاي شخصي IBM به يك معماري باز تبديل شود؛ فراهم‌كردن اطلاعات و مشخصاتي كه باعث تشويق ديگران به توسعه ويژگي‌ها و برنامه‌هاي قابل‌اجرا بر روي سيستم‌هاي ما گردد. اين رويكرد، صدها فرد و شركت را قادر به توسعه صدها وسيله جانبي سخت‌افزاري مي‌سازد و مردم مي‌توانند آن‌ها را براي كامپيوتر شخصي IBM خود انتخاب كنند.» اين تصميم باعث شد كه دنياي كامپيوتر‌هاي شخصي از سلطه IBM خارج شده و آنچنان توسعه يابد كه حتي آن مدير IBM نيز تصورش را نمي‌كرد.

  

فلستن اشتاين، بنيانگذار اولين بولتن خبري جنبش سخت‌افزار آزاد

 

با اين حال، كاملاً بديهي بود كه اعضاي باشگاه Homebrew درصدد تحميل خط مشي خود هستند. فلسن‌اشتاين مي‌گويد: «در سال 1978، IBM پا را از گليم خود درازتر كرد و با معرفي كامپيوتر شخصي 5100، محصول عجيب و ناسازگاري كه بيانگر رويكرد IBM بود، ادعا كرد اين به من تعلق دارد» البته آن‌ها مايل نيستند در مورد آنچه كه اتفاق افتاد، توضيح دهند. ولي در سال 1981 آن‌ها با 5150 (يك PC ) بازگشتند و از قوانين ما تبعيت كردند. طبق اين قوانين، همه مي‌توانند به ايفاي نقش بپردازند. اما شما بايد معماري و كد اجرايي خود را تا آنجا كه ممكن است، همگاني كنيد. در عين حال بايد افرادي را به نوشتن برنامه و ساختن الحاقات آن تشويق كنيد. شما مي‌توانيد بازي كنيد. اما بايد ديگران را هم در انجام‌دادن بازي ياري كنيد و آنها را نيز بازي دهيد.»   


تاريخچه‌: موج دوم :

موج اول جنبش سخت‌افزار‌آزاد در خارج از دانشگاه‌ها به وقوع پيوسته بود. اما موج دوم اين جنبش را دانشگاه‌ها برپا‌كردند كه شامل عده‌اي از افراد مستقل نيز مي‌شد. در موج اول، موضوع به اشتراك گذاشتن طراحي برمبناي IC هاي موجود مطرح بود. مستندات اجزاي داخلي اين ICها، موجود بود. بنابراين مشكلي وجود نداشت. طراحي‌ها همانند طرح‌هاي موجود، عمدتاً دستي بودند. طراحي چيپ‌ها از لحاظ منطقي چندان پيچيده نبود، اما توليد آن‌ها به دانش بالا از فيزيك نيمه هادي‌ها نيازداشت كه محدود به مهندسان شركت‌هاي معدود توليدكننده آن‌ها بود. زيرا آن‌ها داراي تجهيزات توليد اختصاصي خود بودند.

 

در اواخر دهه هفتاد، اين شفافيت به تدريج از ميان رفت. ابعاد و پيچيدگي چيپ‌ها به شدت افزايش يافت. توليد چيپ‌هاي سفارشي از سوي طراحان، نياز به دانش در تمام سطوح اين قطعات داشت كه اين امر به طور فزاينده‌اي وضعيت را مشكل‌تر مي‌كرد.

 

اكنون به دو چيز نياز بود: اول متمايز ساختن طراحي فيزيكي IC از طراحي منطقي و معماري آن و دوم، استنتاج يكي از ديگري. اين صرفاً نه يك مسئله فني، بلكه يك مشكل اجتماعي بود. اين موضوع مستلزم تربيت مهندساني بود كه بتوانند با شيوه جديد كار‌كنند. در همين اثنا، انگيزه چاره‌جويي ميان دو نفر كه اين مشكل را به وضوح مشاهده مي‌كردند، به وجود آمد. 

 

 

 

Carver Mead و Lynne Conway روشي را اختراع كرده بودند كه از دو بخش تشكيل مي‌شد. يك بخش فني كه شامل كاهش طراحي‌هاي منطقي به منظور ساده‌سازي نمودارهاي ارائه شده همراه با پياده‌سازي مستقيم و قابل ارتقاي نيمه هادي‌ها بود و يك بخش اجتماعي، اين بخش اجتماعي شامل اختراع همان چيزي بود كه اريك ريموند سال‌ها بعد آن را «بازار» ناميد. لين كانوي در رساله‌اي به نام «سرگذشت MPC » در باب چگونگي ايجاد جامعه‌اي بازارگونه، شرايط را مطرح مي‌كرد:

 

- شمول عده زيادي از مردم - اشكال زدايي همزمان

- طراحان سيستم بايد كاربران و مصرف كنندگان آن نيز باشند

- پاسخ سريع به نظرات كاربر و عرضه مستمر برطرف‌كننده اشكالات و بهبودها

- اجازه گسترش استانداردها، فراتر از كاربرد معمول

 

پيش نياز تحقيق اين امر، وجود يك شبكه (در آن زمان ARPANET) و همچنين شفافيت كامل بود. به واسطه همكاري مشترك عده زيادي از طراحان و با تلفيق چند طرح روي يك ويفر و پيشرفت دانش مجتمع‌سازي ICها، امكان توليد چيپ‌هايي ارزان ميسر شد. اين شيوه به سرعت از يك مبناي اوليه در زيراكس پارك، Caltech و MIT در سراسر ايالات متحده و سپس در اروپا گسترش يافت. در آغاز، مهم‌ترين كاربرد نرم‌افزار، در طراحي بود. اما براي تقويت گسترش اين روش، لازم بود اين نرم‌افزار آزاد باشد.

 

اين موضوع  پيش از به وجود آمدن بنياد نرم‌افزار آزاد و GPL بود. اما بعدها نرم‌افزار Chipmunk به عنوان الگوي قبلي نرم‌افزار اصلي Mead و ‍‍Conway، كه هنوز هم براي تدريس و پژوهش از آن استفاده مي‌‌شود، تحت مجوز GPL ارائه شد. با گسترش اين شيوه، خيل كساني كه قادر به طراحي ICها بودند، به شدت رو به فزوني نهاد و مجموعه‌اي از نرم‌افزارهاي اتوماسيون طراحي يا EDA توسعه‌يافته در محيط دانشگاهي، غالباً بركلي و استانفورد و البته برخي دانشگاه‌هاي اروپايي مانند Delft، ارائه شد. Magic براي طرح‌بندي، SIS و Espresso براي حداقل‌سازي در سطح گيت، Ocean براي طراحي چيپ‌هاي Sea - Of - Gate (نوع خاصي از چيپ‌ها) و Olympus براي پيوندها.

 

همه اين نرم‌افزارها تحت مجوز آزاد ارائه مي‌شدند. به اين ترتيب ،در يك دوره زماني، نرم‌افزارهاي داراي طراحي بسيار پيشرفته، نرم‌افزارهاي آزاد بودند تا جايي كه اكنون نيز ابزارهاي طراحي منبع بسته امروزي، شامل برخي از اجزاي برنامه‌هاي مذكور هستند.


تاريخچه : موج سوم :

وضعيت مطلوبي كه براي طراحي آزاد سخت‌افزار به وجود آمده بود، چندان دوام نياورد. در واقع در اوايل دهه نود ميلادي موج دوم اين جنبش دچار توقف شد. دانشگاه‌ها به جاي توليد نرم‌افزار‌آزاد كه مي‌توانست كاربرد تجاري نيز داشته باشد، يا به سمت توسعه نرم‌افزارها با بستن قرارداد با شركت‌هاي طراح قطعات الكترونيكي گرويدند و يا براي تجاري كردن محصولات خود به تأسيس شركت‌هاي خصوصي روي آوردند. از اين رو نرم‌افزارهاي EDA منبع بسته توسعه يافته، خارج از دسترس عموم و يا بخشي از يك محصول خاص شركت‌ها بودند.

 

گذشته از اين امر، بازماندگان موج اول شاهد دگرگوني فناوري بودند؛ افزايش دانش مجتمع‌سازي، سرعت‌هاي كلاك بالا، تخته مدارهاي چاپي چند لايه، مدارهاي مبتني بر ICهاي سفارشي يا ASIC و غيره همگي باعث شدند تا مصائب طراحي‌هاي آزادي كه در مقابل نمونه‌هاي غيرآزاد منسوخ و كهنه جلوه نكنند، فزوني يابد. اين عوامل سبب شد تا نيمه نخست دهه نود عصر تاريك جنبش سخت‌افزار آزاد لقب گيرد.

 با تمام اين احوال، بسياري از طراحان راه خود را به صورت مستقل ادامه دادند و گروهي نيز سرگرم كار بر روي نرم‌افزارهاي EDA رايگان شدند. كه از اواسط دهه‌نود و پس از وقوع تحولات فني و اجتماعي آن زمان، جنبش سخت‌افزار آزاد دوباره پا گرفت.

 

ASIC

 

به‌عنوان برخي از مهم‌ترين دلا‌يل رواج يافتن جنبش‌سخت‌افزار آزاد در آن زمان، مي‌توان به‌موارد زير اشاره كرد:

 

 1 - تغيير مقياس IC ها و افزايش مجتمع سازي بر روي آنها به‌نحوي تغيير كرد كه Socها (System - On - chips) يا تراشه‌هايي بسيار پيچيده‌اي كه كليه اجزاي يك سيستم كامپيوتري را در خود جاي داده اند، رواج گسترده‌اي يافتند و تقاضا براي آن‌ها بالا‌ گرفت. طراحي يك سيستم بر روي تراشه بر يك شركت يا يك گروه منفرد آن قدر زمان‌بر بود كه آنها را به اشتراك گذاشتن منابع طراحي خود جهت بهره‌گيري از ايده‌هاي طراحان ديگر تشويق مي‌كرد.

 2 - گسترش استفاده از FPGAها نيز از ديگر دلايل روي‌ آوردن مجدد به سخت‌افزار آزاد به شمار مي‌رفت، استفاده از FPGAها امكان ساخت و تكميل طرح‌هاي پيچيده بدون دسترسي به كارخانه‌هاي توليد IC را فراهم مي‌‌كرد. FPGAها به عنوان تراشه‌هاي برنامه‌پذير، تقريباً تمام مشكلات طراحان دهه هشتاد را حل‌‌ كردند. در حقيقت، همه گروه‌‌هاي طراح سخت‌افزار آزاد، از برخي مزاياي FPGA ها استفاده مي‌كنند.

3 - گسترش بازار سيستم‌هاي نهفته يا Embedded، سيستم‌هايي در مقياسي كوچك با كاربرد خاص كه طراحان شخصي قادر به ساختن آن هستند. رايانه ديگر صرفاً يك جعبه بزرگ و داغ نيست، بلكه مي‌تواند يك سيستم كوچك و ارزان با كاربرد خاص باشد.

 4 - گسترش اينترنت: پوشش جهاني شبكه اينترنت و گسترش بي‌حد و حصر آن باعث شد تا طراحي سخت‌افزار آزاد به ايالات متحده، اروپا و يا انگليسي زبان‌ها محدود نباشد.

 5 - پررنگ شدن نقش جنبش نرم‌افزار‌آزاد در صنعت رايانه و حضور تأثيرگذار، ثابت و پايدار جامعه نرم‌افزار‌آزاد به عنوان الگويي عملي براي طراحي سخت‌افزار آزاد. 

 

در بخش نخست اين مقاله به بررسي تاريخچه جنبش‌هاي آزادي طلبانه سخت‌افزار پرداختيم و كمتر خود را با جزئيات آن درگير كرديم در بخش دوم به بررسي تعاريف ، مزايا و مجوز‌هاي سخت‌افزار آزاد خواهيم پرداخت و بيشتر وارد جزئيات خواهيم شد.  

 

 

تالار گفتمان : مراجعه به تاپيك بحث و گفتگو در رابطه با سخت‌افزار آزاد




حقوق این مقاله برای نویسنده آن و سایت سخت افزار ایران محفوظ است.
استفاده از تمامی یا بخشی از این مقاله تنها با کسب اجازه رسمی از سایت سخت افزار ایران مجاز می باشد.
این مقاله از آدرس اینترنتی http://www.sakhtafzar.com/article/openhw1.html ذخیره شده است.