Zgodovina računalništva

• Dunja Rosina :: 8. maj 2006

Vse hitrejši tehnični razvoj uporabnika sili v nakup vedno novejših računalnikov in pri tem ta zavrže svoj stari, še vedno povsem delujoči računalnik. Zgodovina računalništva je tako zanemarljivo kratka, da se starejšim računalnikom (še) ne pripisuje zgodovinske vrednosti in tako se je v razmaku le petdesetih let na odpadu znašlo na tisoče in tisoče računalnikov, ki jih danes zaradi izjemno hitrega tehnološkega napredka smatramo za zastarele ter neuporabne. Pa so res neuporabni? Morda na njih res ne dela najnovejša igra, morda se res ne morete z njimi povezati v svetovni splet in poslati elektronske pošte, morda se z njimi res ne da zmodelirati 3D modela skodelice, a funkcije, za katere so bili narejeni, opravljajo še danes. Na grobo bi lahko razdelili zgodovino računskih strojev na obdobja historičnih, mehanskih in elektromehanskih strojev, na začetke elektronskih strojev za računanje in obdobje po letu 1950, v katerem je zaradi razvoja polprevodnikov prišlo do pravega buma v računalniški industriji.

Historični "stroji" za računanje

Zanimivo se sliši, a ljudje smo prav zagotovo šteli že, ko sploh še nismo poznali številk in seštevali, odštevali - s pomočjo prstov, kamnov, vejic. Z razvojem matematike so se razvijali tudi stroji oziroma pomagala, ki bi človeku omogočila lažje ter hitrejše izračunavanje zapletenejših računov. Le kdo še ni slišal za abakus, pripomoček za računanje s kroglicami. Točnih podatkov, kdaj so prvič za računanje uporabili napravo, podobno abakusu, ni, ugibanja pa so, da že okoli 2500 let pred našim štetjem. Več o abakusu si lahko preberete tu ali na wikipediji. Abakus pa seveda ni bil historični pripomoček za računanje le na daljnem vzhodu. Maji ter Azteki so za računanje uporabljali kakavova ali koruzna zrna namesto kroglic ter jih pritrjevali na vrvi in koruzna stebla, abakusu pa so rekli nepohualtzitzin. Zanimivo je, da so prišli do skoraj do identičnega pripomočka za računanje kot na daljnem vzhodu - kljub temu, da seveda niso vedeli eden za drugega. Primerjava japonskega in kitajskega abacusa ter nepohualtzitzin-a. Ne moremo ga sicer šteti med "historične" pripomočke za računanje, pa vendar si tudi analogno logaritemsko računalo zasluži omembo, saj je v časih pred kalkulatorji, kot jih poznamo danes, omogočalo lažje računanje (na podlagi pravil logaritmiranja, ki jih je odkril John Napier, škotski matematik pred dobrimi 500 leti).

Mehanski stroji za računanje

Mehanski računski stroji so realizirani mehansko - s kolesjem, zobniki, bobni z zobci in s pomočjo stroja (npr. parni stroj), ki je gnal kolesje ali s pomočjo mehanizma, ki so ga poganjali ročno. Leta 1642 je takrat 18 letni Blaise Pascal izdelal "numerični kolesni kalkulator" (numerical wheel calculator) kot pomoč svojemu očetu pri računanju. Po njem je poimenovan programski jezik Pascal. Najbolj znan izumitelj takega stroja (analitični stroj) pa je Charles Babbage (1791-1871). Njegovi računski stroji so bili mnogo let pred svojim časom, saj v tistih letih ni bilo tako velike potrebe po zmogljivem računskem stroju. V Science museumu v Londonu so leta 1991 po ohranjenih Babbageovih načrtih izdelali Diferenčni stroj št. 2, ki deluje brezhibno ter brez napak. Več o Babbageu in njegovem delu si lahko preberete na na http://www.charlesbabbage.net/.

Elektromehanski stroji

Razvoj elektrotehnike v začetku dvajsetega stoletja je omogočil uporabo elektromotorjev za pogon mehanskih strojev. Pojavile so se luknjane kartice, nekateri jih imenujejo tudi Hollerithove kartice po Hermanu Hollerithu. Že Babbage je sicer v svojih zapisih omenjal operacijske kartice, ki bi delovale nekako tako kot današnji programi - določale kdaj naj se izvrši katera operacija nad določenimi podatki. Luknjane kartice so postale popularne zaradi naraščajoče potrebe po štetju prebivalstva oziroma po obdelavi velike količine informacij. IBM je leta 1935 podpisal pogodbo z U.S. Social Security Act, ter se zavezal, da bo naredil popis vseh zaposlenih Američanov (približno 26 milijonov tistega leta), ter ga vzdrževal. Operacija se je imenovala "največje štetje vseh časov", IBMu pa je prinesla nadaljnje pogodbe z vlado ter povečala rast podjetja.

Veliki preskok pa se je zgodil šele z elektromehanskim strojem Z3, Nemca Konrada Zuseja (1910 - 1995), ki je bil prvi programsko vodeni računalnik. Zuse je namesto zapletenih mehanizmov z zobci uporabil releje. Dokončan je bil leta 1941.

Začetki dobe elektronskih računalnikov

Namesto mehanskih relejev so se začele uporabljati elektronke, ki porabijo manj časa za spremembo stanja. Prve računalnike z elektronkami so začeli izdelovati okoli leta 1940. V Veliki Britaniji so v namen dešifriranja nemških vojaških sporočil zgradili Colossus, pri katerem je sodeloval tudi Alan Turing, znan po svojem teoretičnem modelu računanja - Turingovem stroju. Več o Colossusu, o katerem je angleška vlada molčala več kot 30 let, si lahko preberete na http://www.cs.ncl.ac.uk/research/pubs/b.... Najbolj uspešni pa so bili Američani, Univerza v Pennsylvaniji, kjer so leta 1943 začeli delati računalnik ENIAC, kasneje pa še EDVAC, ki je imel že shranjen program.

Prvi računalnik s shranjenim programom pa je bil angleški EDSAC. Kakor se nam danes zdi samoumevna, pa je leta 1945 ideja o shranjenem programu (Von Neumann) zvenela skoraj nezaslišano - računalnik, ki naj bi nadzoroval svoja dejanja? Človek ne bi imel vpogleda v celotno delovanje stroja? Ideja se je kljub začetnemu neodobravanju prijela in danes imajo skoraj vsi računalniki shranjen program. Omenimo še računalnika UNIVAC 1, ki je bil prvi ameriški komercialni uporabi namenjen računalnik, ter IAS, na katerem je sodeloval tudi von Neumann.

Razvoj po odkritju tranzistorjev

Elektronke, ki so bile precej nezanesljive so začeli po letu 1950 zamenjevati s tranzistorji, ki so bili manjši in zanesljivejši. Leta 1971, ko so prišli na tržišče mikroprocesorji, pa se je v računalništvu zares zgodil tisti pravi bum in računalniška industrija je začela razmišljati tudi o t.i. "domačem računalniku" ali PCju - računalniku, ki bi bil za sprejemljivo ceno dostopen navadnim smrtnikom. Danes kot prvi PC smatramo Altair 8800.

Velikokrat lahko zasledimo v različnih knjigah, internetu in drugih virih t.i. razdelitev računalnikov, izdelanih po letu 1940 na tako imenovane "računalniške generacije". Delitev je sicer ohlapna, letnice varirajo od vira do vira, a vseeno omenimo splošno delitev na računalniške generacije. Izčrpnejši pregled pomembnejših dogodkov je dostopen na wikipediji.

Prva generacija (sredi 1940-tih, konec 1950-tih let)

Prva generacija računalnikov je uporabljala vezja realizirana z elektronkami, pomnilnike s katodno cevjo, magnetne bobne kot spomin. Za programiranje so uporabljali strojne programske jezike, rešili pa so lahko le en problem naenkrat. UNIVAC, ENIAC, IAS so tipični predstavniki prve generacije računalnikov.

Druga generacija (v 1960-tih letih)

Kljub temu, da so pri Bell Labs izumili tranzistor že leta 1947, so šele v začetku 60tih let začeli zamenjevati elektronke. Bili so neprimerno manjši, hitrejši in cenejši od elektronk. Ker so neprimerljivo manjši so se s tem zmanjšale tudi velikosti računalnikov, ki so prej zasedali tudi po več sob (ENIAC, na primer, je bil dolg več kot 30 metrov, visok približno 3 metre ter širok 1 meter!) Programerji so začeli uporabljati zbirne jezike, začeli so se razvijati višji programski jeziki (npr. COBOL ter FORTRAN). Pojavili so se magnetni diski in feritni pomnilniki. Predstavnika druge generacije računalnikov sta recimo IBM 7090 in IBM 360.

Tretja generacija (v 1970-tih letih)

Pojav integriranih vezij - en sam silicijev čip vsebuje več tranzistorjev, kar je drastično povečalo hitrost in učinkovitost računalnikov. (Za primerjavo - danes je v procesorju Pentium4 vsaj 178 milijonov tranzistorjev.) Tudi pri programiranju je prišlo do večih sprememb; uporabe navideznega pomnilnika, multiprocesiranja, ... Leta 1971 je podjetje Intel po naročilu japonskega proizvajalca kalkulatorjev razvilo mikroprocesor - centralno procesno enoto, zgrajeno na enem samem čipu. Zaradi nizke cene so računalniki postajali vedno bolj dostopni tudi navadnim smrtnikom - in leta 1975 je prišel na tržišče že omenjeni Altair 8800, ki ga smatramo kot prvi domači računalnik. Leta 1976 sta Steve Jobs ter Steve Wozniak ustanovila podjetje Apple ter začela s prodajo prvega Applovega računalnika z izvirnim imenom Apple 1. Predstavnika tretje generacije sta tudi IBM 307 in PDP-11.

Četrta generacija (1980 - ?)

V burnih osemdesetih letih prejšnjega stoletja je IBM predstavil svoj IBM PC, Apple je predstavil Apple Liso ter serijo Macintosh, računalniške firme so rasle kot gobe po dežju. Vsi pomembnejši dogodki po letu 1980 so opisani na wikipediji.

Peta generacija(? - ?)

Nekateri so govorili o peti generaciji že leta 1982, nekateri pravijo, da je peta generacija računalnikov šele v razvoju, da je to umetna inteligenca, da so to računalniki, zgrajeni na biološki, organski osnovi. Računalniška prihodnost buri človeško domišlijo že dolgo let, kar nakazujejo tudi mnoge knjige (D.F. Jones - Colossus; Arthur C. Clarke - 2001, A space odyssey ...) ter filmi, posneti o tem, kako bodo / naj bi izgledali (zlobni) računalniki v prihodnosti (Colossus: The Forbin Project (1970), 2001;A space odyssey (1968), Demon seed (1977), Westworld (1973)), a jih danes gledamo z rahlim posmehom, kaj so si le predstavljali. Zatorej, pustimo se presenetiti in se raje posvetimo računalniški zgodovini.

Ali ste vedeli?

Prvi programer ni bil moški, temveč ženska, Ada Byron, Lady Lovelace (1815 - 1852), hčerka Lorda Byrona, ki je prevedla za Charlesa Babbagea članek italijanskega matematika Luigija Menabere. pri tem je dodala detajlni opis metode za izračun Bernoullijevih števil, kar danes smatramo kot zapis prvega programa.Po njej je poimenovan tudi programski jezik ADA.

Sir Clive Sinclair, ustanovitelj podjetja Sinclair, ki je dalo na tržišče najbolj uspešni britanski računalnik vseh časov - ZX Spectrum, kljub svoji starosti (65 let) še vedno izumlja takšne in drugačne zadeve (bolj ali manj uspešno). Računalniške miške ni predstavilo šele podjetje Apple leta 1984 z Apple Liso, temveč Douglas C. Engelbart že leta 1968. Douglas je s 17 sodelavci 9. decembra leta 1968 predstavil mnogo novosti, ki so prišle v redno uporabo šele leta kasneje, poleg miške tudi hypertext, objektno naslavljanje. Na http://sloan.stanford.edu/MouseSite/196... najdete tudi 90 minutni video posnetek tega dogodka. Leta 2001 je Edwin Black izdal knjigo z naslovom IBM and the Holocaust, ki bremeni podjetje IBM z obtožbami, da je za časa 2. svetovne vojne sodelovalo z nacističnim vodstvom Nemčije. Igra Tetris je bila prvotno napisana za testiranje pravilnega delovanja računalnika, daljnega leta 1985. Njen avtor Alexey Pajitnov, kljub megalomanskemu uspehu igre, ki jo je mogoče še vedno dobiti v izvedbah za raznorazne konzole, igralne avtomate, PCje, ... ni obogatel. Podjetje Commodore, ki je leta 1982 poslala na tržišče enega najbolj uspešnih domačih računalnikov tistih časov, Commodore64, je nastala iz male prodajalne pisalnih strojev ter popravljalnice le-teh. Že pred dobrimi 20timi leti je bil na voljo text-to-speech program, in to na domačih računalnikih kot sta bila Commodore64, Atari, Apple II ter Apple Lisa. Izdalo ga je podjetje SoftVoice, imenoval pa se je S.A.M. (Software Automatic Mouth). Kako dobro je zvenel na commodorju 64 lahko poslušate na naslednjem posnetku v mp3 formatu. Priljubljena igra Pac-Man se je v originalu imenovala Puck-man (iz Japonske besedne zveze pakupaku), a so se Američani zbali, da bi se črka p prehitro spremenila v črko f, ter ga preimenovali v pac-man. Nadaljevanje igre pac-man so spisali študentje z univerze MIT ter ga poimenovali Ms. Pac-man. Ker se je nekaterim to zdelo žaljivo, se je kasneje preimenovala v pac-woman. V začetku 80tih so na BBCju začeli predvajati izobraževalne oddaje na temo računalništva, saj so želeli ljudi, ki so se zbali domačih računalnikov, češ manjši kot so, bolj so zlobni, izobraziti na tem področju. Izdelali so celo serijo računalnikov BBC Micro, namenjenih izobraževanju - največ so jih prodali / podarili šolam. Leta 1984 je Apple predstavil serijo Macintosh z znamenito reklamo s sloganom "On January 24th Apple computer will Introduce Macintosh. And you'll see why 1984 won't be like '1984'", ki se nanaša na knjigo Georgea Orwella z naslovom 1984.

Muzej računalniške zgodovine?

Kot že rečeno, je računalniška zgodovina v primerjavi s svetovno zgodovino le kapljica v morje. A problem računalniškega razvoja je ravno v tem, da je šel tako strašno hitro. Vzemimo za primerjavo nek drug stroj, ki se je pojavil šele v 20. stoletju - recimo pralni stroj. Če ste ga kupili pred 10, 20 ali 40-timi leti - in predpostavljamo, da še vedno deluje, še vedno opravlja svojo funkcijo pranja perila, rabite pralni prašek, ki se ga še vedno da kupiti in je za vse stroje enak, ter elektriko. Torej če vaš pralni stroj po 40-tih letih še vedno dela, ne čutite nikakršne potrebe po zamenjavi. Pri računalnikih pa - če ste ga kupili pred 10, 20 ali 40-timi leti - in predpostavljamo, da še vedno deluje, rabite elektriko ter programsko opremo, dodatno strojno opremo itd. In tukaj se stvar ustavi - za igranje najnovejše 3D igre rabimo nov računalnik, za hitro tiskanje seminarskih nalog s sličicami laserski tiskalnik, za urejevanje besedil ni več dovolj le ena pisava ter velike in male črke, ... in računalnik, kljub temu, da dela in opravlja svoje funkcije postane v zanemarljivo kratkem času "neuporaben". Zanimivo je, da je večina, ki ni nikoli uporabljala kakega računalnika starejšega datuma, prepričana, da je to stara šara, uporabna le za na smetišče. Morda se res ne morejo kosati z najnovejšo računalniško opremo - a le kateri od danes izdelanih domačih računalnikov bo delal čez 25 let? In razne zanimivosti, kot so, da je že pred 20 leti Atari 1040stf, domači računalnik, bil namenjen tudi obdelavi videa, tonejo v pozabo, češ, saj se šele v zadnjem času uporabljajo digitalne kamere in računalniška obdelava videa. Tako se je za računalniški muzej nabralo v tako malo letih ogromno gradiva. Žal pa v Sloveniji do pred kratkim ni bilo računalniškega muzeja - to skušajo popraviti v Kiberpipi z računalniškim muzejem ter revija Monitor s svojo zbirko starih računalnikov - kajti tehnični muzej v Bistri nima nobenih računskih strojev. Računalniški muzeji pa so redkost tudi v tujini, omembe vredni muzeji, kjer imajo tudi zbirko računalnikov so le Tehnični muzej v Muenchnu, Science museum v Londonu in Heinz Nixdorfov muzej v Paderbornu. Zbirke ohranjajo tudi posamezniki, kot so Cray-cyber.org ali posamezniki, ki jih lahko najdete recimo na http://old-computers.com/.

Tehnični muzej v Muenchnu

Vsem, ki boste imeli možnost, priporočam ogled Tehničnega muzeja v Muenchnu, v kolikor tam še niste bili - pa tudi če ste ga že obiskali. Tamkajšnje zbirke so tako obsežne, da bi za podrobnejši ogled potrebovali kar mesec ali dva, morda še več. Predvsem zbirka računskih strojev in matematičnih pripomočkov je vredna ogleda. Žal sicer samo za steklenimi vitrinami, a vendarle. Kdo le ni slišal za Enigmo, nemški (de)šifrirni stroj uporabljen v 2. svetovni vojni - v muzeju je na ogled verzija s štirimi valji.

Razstavljen je tudi UNIVAC I, v živo vsekakor bolj kot le na fotografijah mogočen stroj - 5600 elektronk, 18 000 diod in 300 relejev. Muzeju ga je podarilo podjetje Remington Rand GmbH, Frankfurt. Narejen je bil leta 1956 (cena je znašala takratni milijon dolarjev), v uporabi pa do leta 1963. Na sliki se vidi notranjost računalnika, valjasta oblika na dnu pa je "mercury delay line memory", spomin, ki je bil v uporabi tudi pri EDSACu. PERM je bil računalnik, ki so ga na Muenchenski tehnični visoki šoli razvijali 4 leta, v uporabi je bil vse do leta 1974 na tehnični univerzi v Muenchnu. Če sem prej omenila steklene vitrine, je bilo s tem pri Z3, prvem programsko vodenem računalniku drugače. Ker sem si ogledala zbirko pod vodstvom glavnega skrbnika informacijskega oddelka, dr. Hartmunda Petzolda, sem imela priliko videti stroj pri delovanju. Vtisi? Zelo zanimivo, ropotajoči releji, malce napačno (ne dela več pravilno pri določenih operacijah) in zelo drugačno od tega, kar je nam danes blizu kot kalkulator / računalnik. Ne nazadnje pa gre omeniti tudi "najbolj družabni" eksponat v celotni zbirki Tehničnega muzeja - Cray I, letnik 1983. Družabnost seveda zaradi oblike računalnika - klopce, v kateri je dejansko bilo vodno hlajenje celotnega računalnika.

Cray-cyber.org

Cray I pa ni edini računalnik pri katerem je sodeloval Seymour Cray, ki si ga lahko ogledate v Muenchnu. Malce izven centra mesta namreč domuje kar nekaj Cray superračunalnikov, tako novejših kot tistih izpred več 10tih let. skupina petih strokovnjakov ter ljubiteljev Cray računalnikov, Cray-cyber.org, skrbi za njih ter jih servisira. Več o njihovem delu si lahko preberete na njihovi spletni strani, prav tako tudi o računalnikih samih. CDC (Control Data Corporation) Cyber960 (izdelan leta 1988) prižgejo vsako soboto, tokrat je bil izjemoma prižgan še enkrat med tednom. Računalnik je zračno hlajen, na sliki so lepo vidna hladilna rebra zanimivih oblik na CPU plošči.

CDC Cyber860, letnik 1982,opremljen z vodnim hlajenjem, ki danes ni več tako popularno med superračunalniki, saj stranke ne želijo dodatnega vlaganja v infrastrukturo potrebno za to. (In obenem pozabljajo, da je tudi za zračno hlajenje potrebno poskrbeti). Drobovje Cray T3D, vodno hlajena vezja s procesorji - relativno "nov" računalnik, ki je bil predstavljen leta 1993.