Bilgisayarların Tarihine Bir Bakış

Elektronik çağından önce, bir bilgisayara en yakın şey abaküstü, ancak kesin olarak söylemek gerekirse, abaküs aslında bir hesap makinesi olduğundan bir hesap makinesidir. Diğer yandan bilgisayarlar, yazılım adı verilen bir dizi yerleşik komutu izleyerek hesaplamaları otomatik olarak gerçekleştirir.

20 yılında^inci yüzyılda, teknolojideki atılımlar, şu anda tamamen bağımlı olduğumuz sürekli gelişen bilgi işlem makinelerine izin verdi, neredeyse hiçbir zaman ikinci bir düşünce vermiyoruz. Ancak mikroişlemcilerin ortaya çıkmasından önce bile ve süper, o zamandan beri modern yaşamın her yönünü büyük ölçüde yeniden şekillendiren teknolojinin temelini atmaya yardımcı olan bazı önemli bilim adamları ve mucitler vardı.

Bilgisayarların işlemci talimatlarını yerine getirdiği evrensel dil 17. yüzyılda ikili sayısal sistem biçiminde ortaya çıktı. Alman filozof ve matematikçi tarafından geliştirildi Gottfried Wilhelm Leibniz, sistem yalnızca iki basamak kullanarak ondalık sayıları temsil etmenin bir yolu olarak ortaya çıktı: sıfır sayısı ve bir numara. Leibniz'in sistemi, klasik Çince metindeki “I Ching, ”diyerek evreni ışık, karanlık, erkek gibi ikilikler ve kadın. O zamanlar yeni kodlanmış sistemi için pratik bir kullanım olmasa da, Leibniz bir makinenin bir gün bu uzun ikili sayı dizelerini kullanmasının mümkün olduğuna inanıyordu.

1847'de İngiliz matematikçi George Boole yeni tasarlanan cebirsel dil Leibniz'in eseri üzerine kurulmuş. “Boole Cebiri” aslında bir mantık sistemiydi ve matematiksel denklemler mantıktaki ifadeleri temsil etmek için kullanılıyordu. Aynı derecede önemli olan, farklı matematiksel büyüklükler arasındaki ilişkinin doğru ya da yanlış, 0 ya da 1 olacağı ikili bir yaklaşım kullanmasıydı.

Leibniz'de olduğu gibi, o zamanlar Boole cebiri için belirgin bir uygulama yoktu, ancak matematikçi Charles Sanders Pierce sistemi genişleterek onlarca yıl geçirdi ve 1886'da hesaplamaların elektriksel anahtarlama ile yapılabileceğini belirledi devreleri. Sonuç olarak, Boole mantığı sonunda elektronik bilgisayarların tasarımında araç haline gelecektir.

İngiliz matematikçi Charles Babbage en azından teknik olarak konuşulan ilk mekanik bilgisayarların montajı ile kredilendirilir. 19. yüzyılın başlarındaki makineleri, sayıları, hafızayı ve işlemciyi girmenin yanı sıra sonuçları çıktılamanın bir yolunu da içeriyordu. Babbage, ilk girişimini dünyanın ilk bilgi işlem makinesini “fark motoru” olarak inşa etmeye çağırdı. Tasarım, değerleri hesaplayan ve sonuçları otomatik olarak bir tablo. Elle kranklanacaktı ve dört ton ağırlığındaydı. Ama Babbage'nin bebeği pahalı bir uğraştı. Fark motorunun erken gelişimine 17.000 pounddan fazla sterlin harcandı. Proje sonunda İngiliz hükümeti 1842'de Babbage'ın fonunu kestikten sonra hurdaya çıkarıldı.

Bu zorlandı Babbage başka bir fikre geçmek için, selefinden daha iddialı olan ve sadece aritmetikten ziyade genel amaçlı bilgi işlem için kullanılacak olan bir "analitik motor". Hiçbir zaman bir çalışma cihazını takip edip inşa edemese de, Babbage’ın tasarımı aslında 20’de kullanıma girecek olan elektronik bilgisayarlarla aynı mantıksal yapıya sahipti.^inci yüzyıl. Analitik motor, tüm bilgisayarlarda bulunan ve dallanmaya veya bir bilgisayarın tekrar tekrar gerçekleştirilen talimatlar dizisi olan döngülerin yanı sıra varsayılan sıra düzeninden sapan bir dizi talimatı yürütün halefiyet.

Tamamen işlevsel bir bilgi işlem makinesi üretememesine rağmen, Babbage fikirlerini sürdürürken kararlı bir şekilde bozulmadı. 1847 ve 1849 arasında, fark motorunun yeni ve geliştirilmiş bir ikinci versiyonu için tasarımlar çizdi. Bu kez, 30 basamağa kadar ondalık sayıları hesapladı, hesaplamaları daha hızlı gerçekleştirdi ve daha az parça gerektirecek şekilde basitleştirildi. Yine de, İngiliz hükümeti yatırımlarına değdiğini hissetmedi. Sonunda, Babbage'ın bir prototip üzerinde yaptığı en büyük ilerleme ilk tasarımının yedide birini tamamlamıştı.

Hesaplamanın bu erken döneminde, dikkate değer birkaç başarı vardı: gelgit tahmin makinesiScotch-İrlandalı matematikçi, fizikçi ve mühendis Sir William Thomson tarafından 1872'de icat edildi, ilk modern analog bilgisayar olarak kabul edildi. Dört yıl sonra ağabeyi James Thomson, diferansiyel denklemler olarak bilinen matematiksel problemleri çözen bir bilgisayar konsepti geliştirdi. Cihazını “entegre makine” olarak adlandırdı ve daha sonraki yıllarda diferansiyel analizörler olarak bilinen sistemlerin temelini oluşturacaktı. 1927'de Amerikalı bilim adamı Vannevar Bush, bu şekilde adlandırılacak ilk makinede gelişmeye başladı ve yeni buluşunun bir tanımını 1931'de bir bilimsel dergide yayınladı.

20'nin başına kadar^inci yüzyılda, bilgi işlemin evrimi, çeşitli amaçlar için çeşitli hesaplamaları verimli bir şekilde gerçekleştirebilen makinelerin tasarımında çalışan bilim adamlarından biraz daha fazla idi. 1936 yılına kadar neyin "genel amaçlı bir bilgisayar" oluşturduğuna ve nasıl çalışması gerektiğine dair birleşik bir teori ortaya atıldı. O yıl, İngiliz matematikçi Alan Turing, "Entscheidungsproblem'e Başvuru ile Hesaplanabilir Sayılar Üzerine" başlıklı bir makale yayınladı. “Turing makinesi” adı verilen teorik bir cihazın, akla gelebilecek herhangi bir matematiksel hesaplamayı gerçekleştirmek için nasıl kullanılabileceğini özetledi Talimatlar. Teorik olarak, makine sınırsız belleğe sahip olacak, verileri okuyacak, sonuçları yazacak ve bir talimat programını saklayacaktır.

Turing’in bilgisayarı soyut bir kavram olsa da, Konrad Zuse dünyanın ilk programlanabilir bilgisayarını kurmaya devam edecekti. Elektronik bilgisayar geliştirmeye yönelik ilk denemesi Z1, delikli 35 milimetrelik filmden talimatları okuyan ikili bir hesap makinesiydi. Ancak teknoloji güvenilmezdi, bu yüzden onu elektromekanik röle devreleri kullanan benzer bir cihaz olan Z2 ile takip etti. Bir iyileştirme yapılırken, üçüncü modelini birleştirirken Zuse için her şey bir araya geldi. 1941'de piyasaya sürülen Z3, daha hızlı, daha güvenilir ve karmaşık hesaplamalar yapabiliyordu. Bu üçüncü enkarnasyondaki en büyük fark, talimatların harici bir bantta depolanması ve böylece tamamen işlevsel bir program kontrollü sistem olarak çalışmasına izin vermesiydi.

Belki de en dikkat çekici olanı, Zuse'un çalışmalarının çoğunu tek başına yaptı. Z3'ün "Tamamlanıyor" veya başka bir deyişle, en azından teoride herhangi bir hesaplanabilir matematik problemini çözebileceğinin farkında değildi. Aynı zamanda dünyanın diğer bölgelerinde de benzer projeler hakkında bilgi sahibi değildi.

Bunların en dikkat çekenleri arasında, 1944'te çıkış yapan IBM tarafından finanse edilen Harvard Mark I vardı. Bununla birlikte, daha da umut verici olan, Büyük Britanya'nın 1943 bilgi işlem prototipi Colossus ve ENIAC1946 yılında Pennsylvania Üniversitesi'nde hizmete giren ilk tam işlevsel elektronik genel amaçlı bilgisayar.

ENIAC projesinden bilgi işlem teknolojisinde bir sonraki büyük adım geldi. ENIAC projesine danışan Macar bir matematikçi John Von Neumann, depolanmış bir program bilgisayarı için zemin hazırlayacaktı. Bu noktaya kadar, bilgisayarlar sabit programlar üzerinde çalıştılar ve işlevlerini değiştirdiler - örneğin, hesaplama yapmaktan kelime işlemeye. Bu, manuel olarak yeniden kablolanması ve yeniden yapılandırılması için zaman alıcı bir işlem gerektiriyordu. (ENIAC'ı yeniden programlamak birkaç gün sürdü.) Turing, ideal olarak, bellekte depolanan bir programa sahip olmanın, bilgisayarın kendisini çok daha hızlı bir şekilde değiştirmesine izin vereceğini öne sürmüştü. Von Neumann bu konsepte merak uyandırdı ve 1945'te depolanmış program bilgi işlem için uygulanabilir bir mimariyi ayrıntılı olarak sunan bir rapor hazırladı.

Yayınlanan makalesi, çeşitli bilgisayar tasarımları üzerinde çalışan rakip araştırmacı ekipleri arasında yaygın bir şekilde dağıtılacaktır. 1948'de İngiltere'deki bir grup, Von Neumann mimarisini temel alan bir depolanmış programı çalıştıran ilk bilgisayar olan Manchester Small Scale Experimental Machine'i tanıttı. Takma adıyla “Bebek”, Manchester Machine, Manchester Mark I. Von Neumann’ın raporunun başlangıçta tasarlandığı bilgisayar tasarımı EDVAC, 1949 yılına kadar tamamlanmadı.

İlk modern bilgisayarlar günümüzde tüketiciler tarafından kullanılan ticari ürünler gibiydi. Onlar genellikle bütün bir odanın alanını kaplayan ayrıntılı hile ifadeleriydi. Ayrıca muazzam miktarda enerji emdiler ve kötü bir şekilde buggy oldular. Ve bu ilk bilgisayarlar hantal vakum tüpleri üzerinde çalıştığı için, işlem hızlarını artırmayı umut eden bilim adamları ya daha büyük odalar bulmak zorunda kalacaklar - ya da bir alternatif bulmak zorunda kalacaklardı.

Neyse ki, bu çok ihtiyaç duyulan atılım zaten çalışmalardaydı. 1947'de Bell Telephone Laboratories'deki bir grup bilim insanı, nokta temaslı transistörler adı verilen yeni bir teknoloji geliştirdi. Vakum tüpleri gibi, transistörler de elektrik akımını yükseltir ve anahtar olarak kullanılabilir. Daha da önemlisi, çok daha küçüktüler (yaklaşık bir aspirin kapsülünün büyüklüğü), daha güvenilirlerdi ve genel olarak çok daha az güç kullandılar. Ortak mucitler John Bardeen, Walter Brattain ve William Shockley nihayet 1956'da fizikte Nobel Ödülü'nü alacaklardı.

Bardeen ve Brattain araştırma çalışmalarına devam ederken, Shockley transistör teknolojisini daha da geliştirmek ve ticarileştirmek için harekete geçti. Yeni kurduğu şirketteki ilk işe alımlardan biri Robert Noyce adında bir elektrik mühendisiydi. sonunda ayrıldı ve kendi şirketi Fairchild Semiconductor, Fairchild Camera'nın bir bölümü ve Enstrüman. O zaman, Noyce, elle birleştirilmeleri gereken süreci ortadan kaldırmak için transistörü ve diğer bileşenleri sorunsuz bir şekilde tek bir entegre devrede birleştirmenin yollarını araştırıyordu. Benzer çizgiler boyunca düşünmek, Jack KilbyTexas Instruments'ın mühendisi, önce bir patent başvurusunda bulundu. Bununla birlikte, Noyce’nin tasarımı yaygın olarak benimsenecekti.

Entegre devrelerin en önemli etkiye sahip olduğu yer, yeni kişisel bilgi işlem çağının yolunu açmaktı. Zamanla, milyonlarca devreyle çalışan süreçlerin, bir posta pulu büyüklüğünde bir mikroçip üzerinde çalışma olasılığını açtı. Temel olarak, her gün kullandığımız her yerde kullanılan, her odada kullanılan en eski bilgisayarlardan çok daha güçlü olan el tipi cihazların etkinleştirilmesini sağlayan şey budur.