Vessen egy pillantást a számítógépek történetére

Az elektronika kora előtt a számítógéphez legközelebb esett az abacus, bár szigorúan véve, az abacus valójában számológép, mivel emberi operátort igényel. A számítógépek viszont automatikusan elvégzik a számításokat a szoftvernek nevezett beépített parancsok sorozatának követésével.

A 20-ban^th században, a technológiai áttörések lehetővé tették a folyamatosan fejlődő számítástechnikai gépeket, amelyekre most már teljesen függünk, gyakorlatilag soha nem adunk nekik második gondolatot. De még a mikroprocesszorok megjelenése előtt is szuperszámítógépek, volt néhány figyelemreméltó tudós és feltaláló, akik segítették megteremteni az alapjait annak a technológiának, amely azóta drasztikusan átalakította a modern élet minden oldalát.

Az egyetemes nyelv, amelyben a számítógépek processzor utasításokat hajtanak végre, a 17. századból származott, bináris numerikus rendszer formájában. A német filozófus és matematikus fejlesztette ki Gottfried Wilhelm Leibniz, a rendszer úgy jött létre, hogy a decimális számokat csak két számjegy felhasználásával reprezentálja: a nulla számot és az első számot. Leibniz rendszerét részben a klasszikus kínai szöveg filozófiai magyarázata ihlette: Ching ”, amely magyarázta az univerzumot olyan kettősségekkel, mint a fény és a sötétség, valamint a férfi és női. Noha az újonnan kodifikált rendszerére akkoriban nem volt gyakorlati alkalmazás, Leibniz úgy vélte, hogy egy gépen valamikor ki lehet használni ezeket a hosszú bináris számjegyeket.

1847-ben George Boole angol matematikus vezette be az újonnan kidolgozott eszközt algebrai nyelv Leibniz munkájára építve. „Boolean Algebra” valójában logikai rendszer volt, matematikai egyenletekkel a kijelentések logikában való ábrázolására használták. Ugyanolyan fontos volt, hogy egy bináris megközelítést alkalmazzon, amelyben a különféle matematikai nagyságok közötti kapcsolat igaz vagy hamis, 0 vagy 1.

A Leibnizhoz hasonlóan akkoriban nem voltak nyilvánvaló alkalmazások Boole algebrájára, azonban Charles Sanders Pierce matematikus évtizedek óta bővíti a rendszert, és 1886-ban meghatározta, hogy a számításokat villamos kapcsolással lehet elvégezni áramköröket. Ennek eredményeként a logikai logika végül eszközövé válik az elektronikus számítógépek tervezésében.

Angol matematikus Charles Babbage azzal számolják, hogy összeszerelték az első mechanikus számítógépeket - legalábbis technikailag. A 19. század elején működő gépeiben szerepelt a számok, a memória és a processzor bevitelének módja, valamint az eredmények kiadásának módja. Babbage a világ első számítástechnikai gépe felépítésének kezdeti kísérletét „különbségmotornak” nevezte. A terv olyan gépet igényelt, amely kiszámítja az értékeket, és automatikusan kinyomtatja az eredményeket a asztal. Kézzel kell forgatni, és négy tonnát sújtott volna. Babbage gyermeke azonban költséges törekvés volt. Több mint 17 000 font sterlingt költöttek a differenciálmotor korai fejlesztésére. A projektet végül megsemmisítették, miután a brit kormány 1842-ben levágta Babbage finanszírozását.

Ez kényszerítette Babbage egy másik ötlethez, az "analitikus motorhoz" való továbblépéshez, amely ambiciózusabb volt, mint elődje, és általános célú számítástechnikára kellett volna felhasználni, nem csupán aritmetikai szempontból. Bár soha nem volt képes követni és létrehozni egy működő eszközt, a Babbage tervezése lényegében ugyanazt a logikai struktúrát képviseli, mint az elektronikus számítógépek, amelyek a 20^th század. Az analitikai motornak beépített memóriája volt - az információ tárolásának minden formája megtalálható az összes számítógépben -, amely lehetővé teszi az elágazást vagy a számítógép képességét arra, hogy végrehajtja az alapértelmezett sorrendtől eltérő utasításokat, valamint a hurkokat, amelyek a egymásutánban.

Annak ellenére, hogy nem tudott teljes mértékben működőképes számítástechnikai gépet előállítani, Babbage kitartóan észrevétlenül maradt ötleteinek megvalósításában. 1847 és 1849 között elkészítette a differenciálmotor új és továbbfejlesztett második változatának terveit. Ezúttal kiszámította a legfeljebb 30 számjegyű tizedes számokat, gyorsabban elvégezte a számításokat, és egyszerűsítette, hogy kevesebb alkatrészre legyen szükség. Ennek ellenére a brit kormány nem érezte úgy, hogy érdemes befektetést megtenni. Végül a legjobban elért haladás, amelyet Babbage valaha egy prototípuson hajtott végre, az első terve egy hetedikét készítette el.

A számítástechnika e korai korszakában volt néhány figyelemreméltó eredmény: árapály-előrejelző gép, amelyet a skót-ír matematikus, fizikus és Sir William Thomson mérnök 1872-ben talált ki, az első modern analóg számítógépnek tartották. Négy évvel később bátyja, James Thomson kidolgozott egy olyan számítógépes koncepciót, amely megkülönbözteti a differenciálegyenletek néven ismert matematikai problémákat. Készülékét „integráló gépnek” nevezte, és későbbi években alapjául szolgálna a differenciális analizátorokként ismert rendszerek számára. 1927-ben, Vannevar Bush amerikai tudós megkezdte az első gépként kifejlesztett gép fejlesztését, és 1931-ben egy tudományos folyóiratban közölte új találmányának leírását.

20-ig^th században a számítástechnika fejlődése alig volt több, mint a tudósok, akik olyan gépeket terveztek, amelyek képesek különféle számítások különböző célokra történő hatékony végrehajtására. Csak 1936-ban terjesztették elő egy egységes elméletet arról, hogy mi az "általános célú számítógép" és hogyan kell működnie. Ebben az évben az angol matematikus, Alan Turing az „A számítható számokról, az Entscheidungsprobléma alkalmazásával” című cikket tett közzé, amelyben felvázolta, hogyan lehet egy „Turing-gépnek” nevezett elméleti eszközt felhasználni bármilyen elképzelhető matematikai számítás végrehajtására utasítás. Elméletileg a gép korlátlan memóriával rendelkezik, adatokat olvashat, eredményeket írhat és utasításokat tárolhat.

Míg Turing számítógépe elvont fogalom volt, addig német mérnök volt Konrad Zuse ki építené a világ első programozható számítógépét. Első kísérlete egy elektronikus számítógép, a Z1 kifejlesztésére, egy bináris vezérlésű számológép volt, amely utasításokat olvast a lyukasztott 35 milliméteres filmből. A technológia azonban nem volt megbízható, ezért követte a Z2-vel, egy hasonló készülékkel, amely elektromechanikus relékáramkört használt. Míg fejlesztés volt, a harmadik modell összeállításakor minden összeállt Zuse számára. 1941-ben mutatták be a Z3 gyorsabb, megbízhatóbb és jobban képes bonyolult számításokat elvégezni. A harmadik különbség ebben a harmadik megtestesülésben az volt, hogy az utasításokat egy külső szalagon tárolták, lehetővé téve ezáltal, hogy teljes mértékben működőképes programvezérelt rendszerként működjön.

A legfigyelemreméltóbb az, hogy Zuse munkájának nagy részét elszigetelten végezte. Nem tudta, hogy a Z3 "Turing complete", vagyis más szavakkal képes bármilyen kiszámítható matematikai problémát megoldani - legalábbis az elméletben. Nem volt ismerete sem a világ más részein ugyanabban az időben zajló hasonló projektekről.

Ezek közül a legjelentősebb az IBM által finanszírozott Harvard Mark I, amely 1944-ben debütált. Még ígéretesebb volt az elektronikus rendszerek fejlesztése, például Nagy-Britannia 1943. évi számítástechnikai prototípusa, a Colossus és a ENIAC, az első teljesen működőképes elektronikus általános célú számítógép, amelyet 1946-ban a Pennsylvaniai Egyetemen üzembe helyeztek.

Az ENIAC projektből következett a következő nagy ugrás a számítástechnika területén. John Von Neumann, a magyar matematikus, aki konzultált az ENIAC projekttel kapcsolatban, megteremtette a tárolt programszámítógép alapjait. Addig, amíg a számítógépek rögzített programokon működtek, megváltoztatva funkciójukat - például a számítások elvégzésétől a szövegszerkesztésig. Ehhez időigényes folyamat szükséges, amellyel manuálisan újra kell huzalozni és átszervezni őket. (Több napot igényelt az ENIAC átprogramozása.) Turing azt javasolta, hogy ideális esetben a memóriában tárolt program lehetővé tegye a számítógép számára, hogy sokkal gyorsabban módosítsa magát. Von Neumann elégedett volt a koncepcióval és 1945-ben elkészített egy jelentést, amely részletesen bemutatta a tárolt programszámítás megvalósítható architektúráját.

Kiadott tanulmányát széles körben terjesztik a különféle számítógépes tervekkel foglalkozó kutatócsoportok között. 1948-ban egy csoport Angliában bevezette a Manchester kis méretű kísérleti gépet, az első számítógépet, amely a Von Neumann architektúrán alapuló tárolt programot futtatott. A "Baby" becenévvel a Manchester Machine egy kísérleti számítógép volt, amely a Manchester Mark I. Az EDVAC, amely számítógépes terv, amelyre Von Neumann jelentését eredetileg tervezték, csak 1949-ben fejeződött be.

Az első modern számítógépek nem hasonlítottak a ma fogyasztók által használt kereskedelmi termékekhez. Bonyolult kontrakciók voltak, amelyek gyakran egy egész helyet foglaltak el. Óriási mennyiségű energiát szívtak be, és hírhedten hibásak voltak. Mivel ezek a korai számítógépek nagyméretű vákuumcsöveken futtak, a feldolgozási sebesség javítását remélő tudósoknak vagy nagyobb szobákat kell találniuk, vagy alternatívát kell kidolgozniuk.

Szerencsére ez a szükséges áttörés már a munkákban is megtörtént. 1947-ben a Bell Telephone Laboratories tudóscsoportja kifejlesztett egy új technológiát, az úgynevezett point-contact tranzisztorokat. A vákuumcsövekhez hasonlóan a tranzisztorok is erősítik az elektromos áramot, és kapcsolókként használhatók. Ennél is fontosabb, hogy sokkal kisebbek (körülbelül egy aszpirinkapszula mérete), megbízhatóbbak és sokkal kevesebb energiát fogyasztottak. John Bardeen, Walter Brattain és William Shockley társalkotói végül 1956-ban fizikai Nobel-díjat kapnak.

Amíg Bardeen és Brattain folytatta a kutatási munkát, a Shockley továbbfejlesztette és forgalmazta a tranzisztoros technológiát. Az újonnan alapított társaság egyik első alkalmazottja Robert Noyce nevű villamosmérnök volt, aki végül feloszlott és megalapította saját cégét, a Fairchild Semiconductorot, a Fairchild Camera és a Hangszer. Abban az időben Noyce arra törekedett, hogy a tranzisztor és más alkatrészek zökkenőmentesen összekapcsolódjanak egy integrált áramkörben annak érdekében, hogy kiküszöbölhető legyen az a folyamat, amelyben kézzel kell őket összerakni. Hasonló vonalak mentén gondolkodni, Jack Kilby, a Texas Instruments mérnöke először szabadalmat nyújtott be. Noyce terve azonban széles körben elfogadott lett volna.

Az integrált áramköröknek a legjelentősebb hatása az volt, hogy előkészítik az utat a személyi számítástechnika új korszakához. Az idő múlásával lehetővé tette több millió áramkör által üzemeltetett folyamatok futtatását - mindezt egy postai bélyeg méretű mikrochipon. Lényegében ez tette lehetővé mindennapi kéziszámító eszközöket, amelyeket minden nap használunk, és amelyek iróniájukkal sokkal erőteljesebbek, mint a legkorábbi számítógépek, amelyek teljes szobákat foglaltak el.