Kompiuterių raida

Pirmuosius mechaninius skaičiavimo įrenginius dar antikos laikais naudojo matematikai, inžinieriai bei prekeiviai. Kinijoje ir Japonijoje, prieš kelis tūkstančius metų iki mūsų eros, jau buvo naudojami skaičiuotuvai, padaryti iš karoliukų, pritvirtintų ant specialaus rėmo (karoliukai vadinosi kalkulėmis, iš čia ir kilo terminai kalkuliuoti ir kalkuliatorius. Ant siūlo suvertų kalkulių pozicija atitikdavo tam tikra skaičių.
Vieną iš tobulesnių mechaninių kalkuliatorių 1642 metais sukūrė prancūzas Blezas Paskalis (Blaise Pascal). Šis įrenginys, pavadintas „Paskalina”, buvo sudarytas iš ratukų, ant kurių buvo užrašomi skaičiai nuo 0 iki 9. Kai ratukas kartą pilnai apsisukdavo, jis užkabindavo gretimą ratuką ir pasukdavo jį per vieną skaičių. B.Paskalio panaudotas surištų ratukų principas tapo beveik visų mechaninių skaičiuotuvų, sukurtų per tris šimtmečius, pagrindu.
Pagrindinis „Paskalinos” trūkumas - labai sudėtingas įvairių operacijų, išskyrus sudėtį, atlikimas. Pirmąją mašina, kurioje lengvai atliekami visi keturi aritmetiniai veiksmai, sukūrė vienas iš diferencialinio ir integralinio skaičiavimo pradininkų G.Leibnicas (Gottfried Leibniz) 1673 metais. Šiame mechaniname kalkuliatoriuje sudėtis buvo atliekama kaip ir „Paskalinoje”, tašiau jo konstrukcijoje G.Leibnicas pirmą kartą pritaikė judancią dalį - karietėlę (tai leido atlikti visus aritmetinius veiksmus), kuri buvo naudojama ir vėlesnėse konstrukcijose. Tačiau Gotfridas Leibnicas pagarsėjo ne savo sukurtuoju kalkuliatoriumi, o tuo, kad sukūrė diferencialinį ir integralinį skaičiavimą. Jis taip pat ištyrė dvejetainę skaičiavimo sistemą, kuri plačiai naudojama ir šiuolaikiniuose kompiuteriuose.
Tolesnis skaičiavimo masinų tobulėjimo periodas lyg ir neturėjo nieko bendro su skaičiavimo procesu. Prancūzas Žozefas Žakaras (Joseph Jacquard) 1804 metais sukūrė visiškai automatizuotas audimo stakles, kurių darbas buvo programuojamas naudojant perfokortų kalade (viena perfokorta - popieriaus kortelė, kurioje tam tikra tvarka pramuštos skylutes - valde vieną saudyklės pralėkimą). Ši ideja vėliau buvo panaudota skaičiavimo mašinose.
Anglą Čarizą Bebidžą (Charles Babbage), kuris sugalvojo dvi reikšmingiausias mechaninės skaičiavimo mašinas, dažnai vadina šiuolaikinės skaičiavimo technikos „tėvu”. Pirmąją savo mašiną, skirtą matematinėms lentelėms sudaryti ir tikrinti (skaičiuojant skirtumus tarp skaičiu), Č.Bebidžas sukūrė 1822 metais. Ji vadinosi skirtuminė mačina. 1830 m. pradžioje Č.Bebidžas suvokė savo sukurtos mačinos didžiulį trūkumą: mašina atlikdavo tik vieną uzduotį. Jei reikėdavo atlikti kitokius skaičiavimus, tekdavo keisti visą mašinos mechanizmą. Todėl jis nutarė sukurti universalią skaičiavimo mašiną, jo pavadinta „analitinė mašina". Tai būtų buvusi pirmoji programuojama skaičiavimo mašina. Į jos sudėtį turėjo įeiti tokie komponentai kaip „malūnas” ir „sandėlys" (dabartine terminologija tai aritmetinis įrenginys ir atmintis). Instrukcijos ar komandos į mašiną įvedamos perfokortomis. Tačiau analitinę mainą realizuoti buvo labai problemiška, ji būtų buvusi ne mažesnė už garvežį. Todėl analitinė mašina nebuvo sukurta. Kurdamas analitinę mašiną, Č.Bebidžas nepaliko nė vieno pilno jos aprašymo. Beveik pilnas mašinos aprašymas iki mūsų laikų išliko Č.Bebidžo bendradarbės, grafienės Augustos Ados Bairon-Lavleis (Augusta Ada Byron-Lovelace) - vienintelio poeto lordo Bairono vaiko, dėka. Grafienę Ada Lavleis vadina pirmąją programuotoja. Jos garbei viena iš programavimo kalbų buvo pavadinta ADA.
Pagrindinis Č.Bebidžo nuopelnas yra tai, kad jis savo analitinėje mašinoje pritaikė komponentus, kurie yra svarbiausi ir šiuolaikiniame kompiuteryje. Jis buvo pirmasis, kuris suprato, kad skaičiavimo mašina turi turėti penkis pagrindinius komponentus.

Įvesties įrenginys - informacijai įvesti į skaičiavimo mašiną. Č.Bebidžas panaudojo Žakaro perfokortas, kurios sėkmingai buvo naudojamos iki aštuoniasdešimtųjų metų.

Atmintis - skaičiams ir programų komandoms saugoti Č.Bebidžas naudojo perfokortas.

Aritmetinis įrenginys - atlieka skaičiavimo procesą. Č.Bebidžas vadino jį „malūnu” (mill time). Dar ir dabar šis terminas vartojamas laikui, sunaudotam programos skaičiavimams, apibrėžti.

Valdymo įrenginys - programos vykdymui kontroliuoti.

Išvesties įrenginys - skaičiavimo rezultatams išvesti. Č.Bebidžas naudojo perfokortas ir automatinį spausdintuvą.

Po Č.Bebidžo viena ryškiausių kompiuterių istorijos asmenybių buvo amerikietis Hermanas Holeritas (Herman Hollerith), kuris 1890 metais laimėjo konkursą, skelbtą efektyviam gyventojų surašymo duomenų apdorojimui. Jis taip pat panaudojo perfokortas, kuriose dvylikoje eilių buvo galima pramušti po dvidešimt skylučių, kurios apibūdindavo tam tikrus duomenis: amžių, ūgį, lytį, gyvenamają vietą ir t.t. Perfokortos nuskaitymo metu per jos skylutes pralįsdavo metaliniai strypeliai, kurie liesdavo vonelėje esantį gyvsidabrį. Kiekvienas prisilietimas sukeldavo elektros srovę ir atitinkamą skaitiklį padidindavo vienetu. H.Holerito „tabuliatorius” tapo pirmąją skaičiavimo mašina, dirbančia ne mechaninių procesų pagrindu. Ji pasirodė labai efektyvi ir tai leido sukurti firmą, gaminančią tokius tabuliatorius. Nuo 1924 metų iki dabar ji vadinasi IBM (International Business Machines) ir yra viena iš stambiausųu firmų, gaminančių kompiuterius.
Vokietis Konradas Cuzė (Konrad Zuse) nuo pat vaikystės mėgo konstruoti. 1934 metais, būdamas Berlyno aukštosios techninės mokyklos studentu, patyrė, kad labai nuobodu atlikti sudėtingus inžinerinius skaičiavimus. Todėl jis ėmė kurti universalią skaičiavimo mašiną, panašią į Č.Bebidžo analitinę mašiną (nors apie Č.Bebidžo darbus jis nebuvo girdėjęs). Paeksperimentavęs su dešimtaine skaičiavimo sistema, K.Cuzė pasirinko dvejetainę. Ir nors jis nebuvo susipažinęs su anglę matematiko Džordžo Bulio (George Boole) logika, pagrindžiančią elementarius veiksmus su dvejetainiais skaičiais, K.Cuzė 1936m. sukūrė skaičiavimo mašiną Zl, kurioje buvo panaudoti D.Bulio algebros principai. Vėlesniame modelyje Z2 vietoje mechaninių jungiklių buvo panaudotos elektromechaninės relės, o informacijai įvesti pritaikyta perforuota 35 mm fotojuostelė (veliau ji buvo pakeista popierine). K.Cuzė tobulino savo mašinč iki 1939 metų, kada kilo II pasaulinis karas. Karas davė galingą impulsą skaišiavimo technikos vystymui.
1941 m. pabaigoje, tuojau pat po to, kai JAV įstojo į karą IBM firmos prezidentas pasiūlė Amerikos prezidentui savo paslaugas ir 1944 metais pagamino gana galingą kompiuterį „MARK-1” (Manchester Automatic Digital Machine), turintį apie 750 tūkstančių detalių, iš jų 3304 elektromechaninių relių.
Anglijoje 1943 metų pabaigoje pradėjo veikti didelė skaičiavimo mašina „Colossus-l”, skirta vokiečių šifrogramoms dešifruoti.
Berlyne K.Cuzė sukonstravo Z3 ir pradėjo projektuoti Z4, kurioje vietoj elektromechaninių relių turėjo būti panaudotos elektrovakuuminės lempos, tai būtų žymiai padidinę mašinos greitį. Tačiau Hitleris nepalaikė šio projekto, tikėdamasis labai greitai nugalėti.
Neseniai minėjome elektroninio kompiuterio 50-taji gimtadieni: JAV, 1945 metų pabaigoje, buvo sukurta elektroninė skaičiavimo mašina „ENIAC” (Electronic Numerical Integrator and Calculator - elektroninis skaitmeninis sumatorius ir skaičiuotuvas), susidedanti iš 17468 elektroninių lempų, nors pirmą elektroninės skaičiavimo mašinos projektą sukūrė Džonas Atanasovas (John Atanasoff) 1939 metais.
1947 metais Kembridže Morisas Vilksas (Maurice Wilkes) sukure ESM „EDSAC” (Electronic Delay Storage Automatic Calculator - elektroninis automatinis kalkuliatorius, turintis atmintį su užlaikymo linijomis). Ši mašina, skirtingai nuo kitų, naudojo naują programinio aprūpinimo strategiją, tai yra standartines, dažnai skaičiavimams naudojamas, programas ir įrangą programų klaidoms aptikti.
Pirmą kartą ESM „EDSAC” buvo panaudota operacinė sistema OS, t.y. programų rinkinys, kuris leido automatiškai valdyti skaičiavimo procesą. Tai sudarė geras sąlygas labai sparčiai kurti vis greitesnius kompiuterius, kuriuose programos žaibiškai nuskaitomos iš mašinos atminties ir atlieka įvairios informacijos apdorojimą.

ESM kartos

I karta - 1950-ji metai (ENIAC, COLOSSUS) - lempinės mašinos, didelių gabaritų, menko patikimumo, reikalaujančios galingų aušinimo įrenginių, todėl neekonomiškos. Jose pradėta realizuoti programinė įranga, saugoma mašinos atmintyje, pvz. operacinė sistema OS. Programavimas vykdomas mašininiais kodais.
II karta - 1960 m. pradžia (IBM 1401) - tranzistorinės, patikimos, ekonomiškos, nedidelių gabaritų mašinos. Išorinė atmintis realizuota magnetiniuose diskuose, informacijai išvesti panaudoti displėjai. Programavimas algoritminėmis kalbomis, pvz., FORTRAN.
III karta - 1969 m. pabaiga (IBMS/360, B2500) - panaudotos mikroschemos.
IV karta - 1970 metai (CRAY 1) - panaudotos superdidžiosios integrinės mikroschemos. Sukurti ESM globalus telefoniniai ir kosminio ryšio tinklai. Sukurti mikrokompiuteriai (PDP-8), mikroprocesorius (INTEL 4004), pagamintas pirmasis asmeninis kompiuteris (ALTAIR) ir prasidėjo asmeninių kompiuterių era. Sukurtas grafinis manipuliatorius - pelė (MOUSE), panaudoti optiniai kompaktiniai diskai (CD ROM) bei jų pagrindu sukurtos daugialypės sistemos (MULTIMEDIA).
V karta - 1980 m. pabaiga, 1990 m. pradžia (bendras JAV ir Japonijos projektas kuriamas šiuo metu):
Asmeniniai kompiuteriai. Asmeniniai kompiuteriai savo istoriją pradėjo 1976 metais, kai du amerikiečiai - Stivenas Džobsas (Steve Jobbs) ir Stivas Vozniakas (Steve Wozniak) savo garaže surinko kompiuterį, kurį pavadino „Apple” (obuolys). Tai buvo pirmas kompiuteris, skirtas asmeniniam naudojimui. Tuojau pat tokių kompiuterių užsinorėjo Džobso ir Vozniako draugai. Vaikinai įkūrė firmą ir jau 1976 metais rinkoje pasirode pirmasis pramoninis asmeninio kompiuterio variantas „Apple II”. Šie kompiuteriai turėjo didžiulį pasisekimą, tad jų gamybos ėmėsi daugelis firmų.
Pagal galingumą asmeniniai kompiuteriai skirstomi į buitinius, bendrosios paskirties bei profesinius asmeninius kompiuterius
Buitinių kompiuterių klasei priskiriami kompiuteriai, kurie turi apie 48-128 MB operatyvinės atminties, 20-30 GB HDD atminties, monitoriaus - 15-17 colių. Tokie kompiuteriai gali būti panaudojami skaičiavimams, vaikams mokyti bei žaidimams.
Bendrosios paskirties kompiuteriai turi mazdaug 256 MB operatyvinės atminties. Jie yra galingesni už buitinius kompiuterius, tačiau istaigos poreikiams jų galingumo neužtenka.
Profesionalieji kompiuteriai leidžia patogiai ir greitai spręsti sudėtingus uždavinius. Taip susiklostė, kad populiariausi profesionaliųjų kompiuterių klasėje tapo IBM PC asmeniniai kompiuteriai. Firma IBM (Intemational Business Machines), anksčiau gaminusi dideles skaičiavimo mašinas (System 360 bei 370), 1981 metais išleido asmeninį kompiuterį IBM PC (Personal Computer), kuris ir tapo pirmuoju profesionaliu asmeniniu kompiuteriu. Vystantis mokslui ir technikai firmos IBM pirmagimį PC keitė kiti, tobulesni asmeninių kompiuterių modeliai: IBM PC/XT (eXtendend Technology - „isplėsta technologija”. 1983 m.), kuriame pirmą kartą buvo įmontuotas 10 MB talpos kietas diskas; IBM PC/AT (Advanced Technology - „pažangi technologija”, 1984m.), o 1987 metais pradėti gaminti serijos PS/2 (Personal System) modeliai 30, 60, 70, 80. Nuo 1993 m. pradėtas gaminti kompiuteris su Pentium procesoriumi AT/ 586. 1985 m. sukurta grafinė vartotojo aplinka MS Windows, naujesnis jos dizaino variantas yra Windows 95. Dabar vis plačiau naudojami labai dideles talpos optiniai kompaktiniai diskai (CD ROM, DVD) ir daugialypė aplinka (multimedia).
Įstaigose naudojami PC dažnai jungiami i PC kompiuterių tinklą. Taip galima bendrai naudoti atskirų kompiuterių resursus. Tinklas gali buti lygiateisis arba su galingesniu centriniu kompiuteriu (file server, application server). Šiuo metu gana plačiai yra paplitę Novel NetWare. Windows NT tinklai. Kabelinių, telefoninių ar radijo ryšių kompiuteriai gali būti jungiami i globalius tinklus.