Istoria calculatoarelor

Istoria calculatoarelor

Un computer, numit si calculator, calculator electronic sau ordinator, este o masina de prelucrat date si informatii conform unei liste de instructiuni numita program.

Cel mai vechi mecanism cunoscut care se pare ca putea functiona ca o masina de calcule se considera a fi "Ceasul din Antikythira" (87 I.Hr.) si folosit aparent pentru calcularea miscarilor planetelor.

Odata cu revigorarea matematicii si a stiintelor, in timpul Renasterii europene, au aparut o succesiune de dispozitive mecanice de calcule, bazate pe principiul ceasornicului (masina inventata de Blaise Pascal). Tehnica de stocare si citire a datelor pe cartele perforate a aparut in sec. al-XIX-lea. In acelasi secol, Charles Babbage este cel dintai care proiecteaza o masina de calcule complet programabila, insa din pacate proiectul sau nu va prinde roade, in parte din cauza limitarilor tehnologie ale vremii.

In prima jumatate a sec. al-XX-lea, nevoile de calcul ale comunitatii stiintifice erau satisfacute de computere analogice, foarte specializate si din ce in ce mai sofisticate. Perfectionarea electronicii digitale a condus la abandoanrea computerelor analogice in favoarea celor digitale care modeleaza problema in numere (biti) in loc de semnele electrice sau mecanice.

Este greu de precizat care a fost primul computer digital; realizari notabile au fost:

COMPUTERUL ATANASOFF-BERRY

CALCULATORUL ENIAC

CALCULATORUL SECRET BRITANIC COLOSSUS

Echipa de proiectare a ENIAC-ului, recunoscand neajunsurile acestuia, a elaborat o alta arhitectura, mult mai flexibila, ce a ajuns cunoscuta sub numele de "arhitectura von Neumann" sau arhitectura cu program memorat. Aceasta sta la baza aproape tuturor masinilor de calcul actuale. Primul sistem construit pe arhitectura von Neumann a fost EDSAC.

EDSAC

Desi designul si performantele calculatoarelor s-au imbunatatit dramatic in comparatie cu anii 1940, principiile arhitecturii von Neumann sunt in continuare la baza aproape tuturor masinilor de calcul contemporane. Aceasta arhitectura descrie un calculator cu patru module improtante: unitatea aritmetica-logica - UAL (inima calculatorului, capabila sa efectueze mai multe ripuri de operatii), unitatea de control (modul central care comanda si leaga celelalte module intre ele), memoria centrala si dispozitivele de intrare/iesire (prin care computerul prea informatii din lumea exterioara si raporteaza inapoi rezultatele). Acestea sunt interconectate cu un manunchi de fire numit magistrala si sunt conduse in tactul unui ceas.

Principiile de mai sus pot fi implementate cu o varietate de tehnologii, de exemplu, masina lui Babbage era alcatuita din componente mecanice. Insa singura asemenea tehnologie care s-a dovedit suficient de practica este cea a circuitelor digitale, circuite electrice care pot efectua operatii din algebra booleana si aritmetica binara. Primele circuite digitale foloseau relee electromagnetice pentru a reprezenta starile "0" (blocat) si "1" (conductie), aranjate in porti logice. Releele au fost inlocuite cu lampi (tuburi in vid), dispozitive 100% electrice, folosite pana atunci in electronica analoga pentru proprietatile lor de amplificare, dar care por functiona si drept comutatoare. CSIRAC, unul dintre primele calculatoare bazate pe arhitectura von Neumann si probabil cel mai mic asemenea calculator posibil, avea circa 2000 de lampi.

CSIRAC

Lampile posedau cateva limitari severe in constructia portilor logice: erau scumpe, putin fiabile, ocupau mult spatiu si consumau cantitati mari de curent. Desi erau incredibil mai rapide decat releele mecanice aveau totusi o viteza de operare limitata. Astfel ca, incepand cu anii 1960 lampile au fost inlocuite cu tranzistori, dispozitive ce functionau asemanator, insa erau mult mai mici, mai rapide, mai fiabile, mai putin consumatoare de curent si mult mai ieftine.

Din anii 1960-1970, tranzistorul a fost si el inlocuit cu circuitul integrat, care continea mai multi tranzistori si firele de interconectare corespunzatoare pe o singura placuta de siciliu. Din anul 1970 , UAL-urile combinate cu unitati de control au fost produse ca circuite integrate, numite microprcesoare, sau CPU (Central Processing Unit). In timp densitatea tranzistorilor din circuitele integrate a crescut incredibil, de la cateva zeci in 1970 pana la peste 100 milioane de tranzistoare pe circuit integrat, la procesoarele Intel si AMD din anul 2005.

Nu cu mult timp dupa dezvoltarea computerului s-a descoperit ca aceleasi rutine (parti de programe cu scop bine definit) se pot uneori folosi in mai multe programe diferite; un exemplu fiind calcularea unor functii matematice. Din motive de eficienta, versiunile standard ale acestor rutine au inceput sa fie adunate in biblioteci de programe si puse la dispozitia tuturor celor interesati.

In anii 1960, calculatoarele au inceput sa fie folosite pe larg in industrie, iar un calculator putea fi folosit la executarea simultana a multor sarcini. Curand a aparut si software specializat in automatizarea planificarii acestor sarcini. Combinatia intre un software gestionar al hardware-ului si un software planificator de sarcini a devenit cunoscuta sub numele de " sistem de operare". Un prim exemplu de sistem de operare a fost sistemul OS/360 al firmei IBM.

Urmatorul pas major a fost partajarea timpului, prin care mai multi utilizatori pot folosi masina simultan. Pentru aceasta programele fiecaruia se pastreaza in memorie, executandu-se pe rand portiuni din aceste programe pentru o perioada scurta de timp, astfel oferind fiecarui utilizator iluzia ca lucreaza pe un computer doar al sau.

Primele calculatoare electronice digitale, fiind foarte mari si scumpe, erau folosite la calcule stiintifice complicate, de multe ori pentru scopuri militare. ENIAC-ul a fost proiectat pentru calculul tirurilor de artilerie, dar a fost folosit si la calculul densitatilor transversale de neutron, in proiectarea bombei cu hidrogen.

In ciuda concentrarii de la inceput pe aplicatii stiintifice si militare, computerele au inceput repede sa fie adoptate si in alte domenii, precum cel al afacerilor. LEO, unul dintre primele computer bazate pe arhitectura von Neumann, era folosit la gestiunea stocurilor inca din anii 1950. Odata cu aparitia microprocesoarelor si ieftinitea semnificativa a computerelor, acestea si-au gasit aplicare in contabilitate, birotica, alcatuirea de previziuni meteo si de alta natura, in calcule matematice repetitive precun si in calculul tabelar.

Primele microprocesoare au fost destul de simple. Primul microprocessor devine cunoscut ca 4004 (Marcian E. "Ted" Hoff de la Intel in anul 1969).

Primele succese ale pietei au fost microprocesorul Intel 8080 si noul sistem de operare numit CP/M-80 scris pentru acest circuit. CP/M-80 a fost creat in 1975 de Gary Kildall.

Apple Computer, binecunoscuta ca avandu-si inceputurile intr-un garaj, a aparut in 1976. Apple este cunoscuta drept compania care a pus bazele industriei calculatoarelor personale.

Calculatoarele Apple si masinile CP/M nu erau numite calculatoare personale - acesta a fost un termen recunoscut pana in august 1981, data de nastere a calculatorului IMB PC, creat de piata. Desi microprocesorul carea stat la baza calculatorului IBM PC a fost produs in 1974, calculatorul IBM PC a fost produs abia in 1981. Inten 8088 era un microprocesor de 16 biti, care putea lucra cu mai multa memorie si mai rapid decat predecesorii sai. IBM a delegat o companie necunoscuta, numita Microsoft, pentru a realiza un sistem de operare.

In aceasta perioada, Intel este aprovizionatorul principal de microprocesoare pentru PC-uri, fiind cunoscuta pentru tacticile agresive in apararea pozitiei pe piata. Aceasta s-a grupat cu Microsoft pentru a controla industria IT.