Σύντομη Ιστορία των Ηλεκτρονικών Υπολογιστών

Κοκκινέλη Στεφανία

ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ

Η ΠΡΟΪΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ Η/Υ

Όταν λέμε προϊστορία των Η/Υ εννοούμε την εξιστόρηση όλων εκείνων των υπολογιστικών εργαλείων και συσκευών που κατά καιρούς χρησιμοποίησε ο άνθρωπος για να τον διευκολύνουν στους υπολογισμούς του πριν από την εμφάνιση του πρώτου υπολογιστή, του Eniac, το 1947.

Οι συσκευές αυτές είναι οι εξής :

1) Ο Άβακας ή Αριθμητήριο

Θεωρείται σαν η πρώτη υπολογιστική μηχανή που κατασκεύασε ο άνθρωπος και χρησιμοποιήθηκε πριν από το 4.000 π.Χ. στην κοιλάδα της Μεσοποταμίας και στη σημερινή του μορφή το 2.600 π.Χ. από τους Κινέζους. Έχει χάντρες σε δύο τμήματα με τιμές αντίστοιχα 1, 10, 100, 1000 και 5, 50, 500, 5000. Μπορεί να κάνει και τις τέσσερις αριθμητικές πράξεις και κάποιος που είναι εξοικειωμένος με τη χρήση του μπορεί να κάνει πολύ γρήγορα υπολογισμούς.

2) Ο Υπολογιστής των Αντικυθήρων

Βρέθηκε το 1900 κοντά στο ομώνυμο νησί από σφουγγαράδες και είναι γνωστός και σαν «Αστρολάβος των Αντικυθήρων». Οι αστρολάβοι ήταν όργανα που χρησιμοποιήθηκαν στην αρχαιότητα για αστρονομικές παρατηρήσεις. Ο αστρολάβος αυτός αποτελείται από πολλούς οδοντωτούς τροχούς, κίνησε το ενδιαφέρον Άγγλων κυρίως επιστημόνων και γράφτηκαν μελέτες και βιβλία για τον τρόπο κατασκευής και λειτουργίας του. Θεωρείται σαν ένα είδος «αρχαίου υπολογιστή».

                                    

 

3) Η Μηχανή του Pascal

Την κατασκεύασε το 1642 σε ηλικία 19 ετών για να βοηθήσει τον πατέρα του που ήταν φοροεισπράκτορας. Η μηχανή του, που ονομάστηκε «Πασχαλίνα», έκανε προσθέσεις και αφαιρέσεις με συστήματα γραναζιών. Ήταν η πρώτη αθροιστική μηχανή και μπορούσε να κάνει αυτόματη μεταφορά στις δεκάδες.

 

                                  

 

 

 

 

4) Η Μηχανή του Leibniz

Τελειοποίησε τη μηχανή του Pascal το 1674 για να μπορεί να κάνει πολλαπλασιασμούς και διαιρέσεις.

 

 

5) Η Μηχανή του Jacquard

Την κατασκεύασε το 1820 και χρησιμοποιούσε διάτρητες καρτέλες για να μπορεί να υφαίνει αυτόματα διάφορα υφάσματα. Αλλάζοντας τις θέσεις διάτρησης των δελτίων, δημιουργούσε νέα σχέδια στο ύφασμα. Το δελτίο, δηλαδή, αποθήκευε πληροφορίες.

 

6) Η Μηχανή του Babbage

Ο Babbage ήταν Μαθηματικός στο Cambridge της Αγγλίας και κατασκεύασε το 1812 τη διαφορική μηχανή για να κάνει μαθηματικούς υπολογισμούς. Προσπάθησε ακόμη να φτιάξει και την αναλυτική μηχανή, που θεωρείται ο πρόδρομος του σημερινού Η/Υ και εκτίθεται σήμερα στο Μουσείο Επιστημών του Λονδίνου.

Η Αναλυτική Μηχανή είχε την Αποθήκη (Μνήμη) που αποτελoύνταν από τρύπες πάνω σε καρτέλες και εκεί κρατούνταν τα δεδομένα, την Αριθμητική Μονάδα (Μύλος), όπου γίνονταν οι πράξεις και τον Έλεγχο για να γίνονται σωστά οι λειτουργίες. Ό,τι δηλαδή έχουν και οι σημερινοί Η/Υ, μόνο που η τεχνολογία της εποχής του δεν ήταν αρκετή για να τον βοηθήσει να ολοκληρώσει τη συσκευή του.

 

 

                                    

 

7) Η Μηχανή του Hollerith

Ήταν μια μηχανή πινάκων που λειτουργούσε με διάτρητες καρτέλες και με τη βοήθειά της κατόρθωσε το 1890 να μελετήσει τα απογραφικά στοιχεία των ΗΠΑ μέσα σε τέσσερις μόλις εβδομάδες. Η βοήθεια που πρόσφερε αυτή η μηχανή ήταν τόσο μεγάλη, αρκεί να σκεφτεί κανείς ότι τα απογραφικά στοιχεία της προηγούμενης δεκαετίας δεν είχαν ακόμη μελετηθεί. Από την εταιρεία που ίδρυσε ο Hollerith προήλθε το 1924 η πολύ γνωστή στον χώρο των Η/Υ σήμερα ΙΒΜ.

 

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (ΓΕΝΙΕΣ)

Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ Η/Υ

Όταν λέμε Ιστορία των Ηλεκτρονικών Υπολογιστών εννοούμε την περίοδο από την κατασκευή του πρώτου υπολογιστή, στη μορφή όπως τον ξέρουμε σήμερα, δηλ. να έχει δική του μνήμη και πρόγραμμα, μέχρι και τους σημερινούς υπολογιστές.

Η Εποχή Πριν από τον Πρώτο Υπολογιστή

Ο Υπολογιστής Ζ3

Ο υπολογιστής αυτός κατασκευάστηκε το 1941 στη Γερμανία από τον καθηγητή Konrad Zuse και χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά στον στρατό. Χρησιμοποιούσε διάτρητη χαρτοταινία, είχε μνήμη 64 λέξεων και έκανε τις πράξεις του στο δυαδικό σύστημα. Καταστράφηκε σ' έναν βομβαρδισμό του Βερολίνου το 1944.

Ο Υπολογιστής Mark I

Κατασκευάστηκε το 1944 στο Harvard των ΗΠΑ με τη συνεργασία του επιστήμονα Howard Aiken και της εταιρείας ΙΒΜ. Ήταν μια μεγάλη μηχανή που έκανε πολύ θόρυβο και χάλαγε συνέχεια. Λειτούργησε μέχρι το 1959 και σήμερα εκτίθεται στο Πανεπιστήμιο του Harvard.

Ο Υπολογιστής ABC

Ο υπολογιστής αυτός ήταν ο πρώτος που χρησιμοποιήθηκε για την επίλυση μαθηματικών προβλημάτων. Χρησιμοποιούσε ηλεκτρονικές λυχνίες και το δυαδικό σύστημα. Οι κατασκευαστές του ήταν οι Atanasoff και Berry, απ' όπου πήρε και το όνομα ABC (Atanasoff-Berry-Computer).

 

Οι Γενιές των Η/Υ

1η Γενιά

Η γενιά αυτή κράτησε από το 1944-1958 και το κύριο δομικό στοιχείο των υπολογιστών αυτής της γενιάς ήταν οι ηλεκτρονικές λυχνίες. Ο Eniac (Electronic Numerator Integrator and Calculator) θεωρείται σήμερα σαν ο πρώτος Η/Υ, κατασκευάστηκε το 1947 στην Πενσυλβάνια των ΗΠΑ και σχεδιάστηκε αρχικά για στρατιωτικές ανάγκες. Αποτελείτο από 19.000 λυχνίες, ζύγιζε 30 τόνους και καταλάμβανε 270 τετρ. μέτρα με κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 200 KW. Μπορούσε να κάνει 300 πολλαπλασιασμούς το δευτερόλεπτο.

Ο Eniac χάλαγε συχνά, έκανε πολλά λάθη και είχε το μεγάλο μειονέκτημα ότι κάθε φορά που ήθελαν να τρέξουν ένα καινούργιο πρόγραμμα, έπρεπε να ξηλώσουν και να ξανασυνδέσουν πολλές από τις καλωδιώσεις του.

 

                      

 

 

Εμφανίστηκε τότε ο Ούγγρος επιστήμονας John Von Neumann, ο οποίος δημιούργησε τις βάσεις ενός σύγχρονου υπολογιστή που είναι η χρήση του δυαδικού συστήματος αρίθμησης και η αποθήκευση των δεδομένων και του προγράμματος στη μνήμη του υπολογιστή. Βασισμένοι στις ιδέες του Neumann, δημιούργησαν το 1951 τον Η/Υ Edvac και το 1949 τον Η/Υ Edsac στην Αγγλία.

 

                                   

Στις αρχές της δεκαετίας του '50 εμφανίστηκε ο Η/Υ Univac που ήταν ένας μεγάλος σταθμός στην ιστορία των Η/Υ, γιατί ήταν ο πρώτος υπολογιστής που κατασκευάστηκε σε πολλά αντίτυπα και πουλήθηκε σε εταιρείες και δημόσιες υπηρεσίες. Έτσι, πολύς κόσμος άρχισε τότε να ασχολείται με τους υπολογιστές που, από μυστηριώδεις μηχανές, έγιναν ένα χρήσιμο εργαλείο για τον καθένα. Ο Univac-1 χρησιμοποιήθηκε για την απογραφή του πληθυσμού των ΗΠΑ, όπου αντικατέστησε τις μηχανές IBM, που χρησιμοποιούνταν από το 1890. Οι υπολογιστές της πρώτης γενιάς χρησιμοποιήθηκαν αποκλειστικά για στρατιωτικές και επιστημονικές εφαρμογές.

 

2η Γενιά

Η γενιά αυτή κράτησε από το 1958-1964 και το κύριο χαρακτηριστικό της ήταν η αντικατάσταση των ηλεκτρονικών λυχνιών από τα τρανζίστορς. Αυτό είχε σαν συνέπεια τη μεγάλη μείωση του όγκου, της κατανάλωσης και του κόστους των υπολογιστών και την αύξηση της ταχύτητάς τους. Ο πρώτος Η/Υ αυτής της γενιάς ήταν ο 1401 της ΙΒΜ, που πουλήθηκε σε 15.000 αντίτυπα.

Άλλοι υπολογιστές αυτής της γενιάς ήταν ο γαλλικός Honeywell-Bull και οι Control Data, General Electric και NCR. Εμφανίζονται ακόμα και οι πρώτες γλώσσες προγραμματισμού, που ήταν η FORTRAN και η COBOL. Η πρώτη χρησιμοποιήθηκε για μαθηματικούς υπολογισμούς, ενώ η δεύτερη για εμπορικές εφαρμογές (μισθοδοσία, λογιστικά κ.ά.) και χρησιμοποιείται πολύ ακόμα και σήμερα.

Η τεχνολογία των τρανζίστορς προχώρησε πολύ στη διάρκεια αυτής της γενιάς και άρχισε η ολοκλήρωση (συγκέντρωση) των ηλεκτρονικών στοιχείων σε μικρά κομμάτια από πυρίτιο. Μεγάλες εταιρείες στην τεχνολογία αυτή δημιουργήθηκαν στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ, σε μια περιοχή που είναι γνωστή σαν Κοιλάδα του Πυριτίου (Silicon Valley).

 

3η Γενιά

Η γενιά αυτή κράτησε από το 1964-1971 και το κύριο χαρακτηριστικό της ήταν η αντικατάσταση των τρανζίστορς από τα Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (Ο/Κ) ή chips, τα οποία είναι πολύ μικρά κομμάτια από πυρίτιο που συγκεντρώνουν πολλές χιλιάδες ηλεκτρονικά στοιχεία.

Ο πιο χαρακτηριστικός Η/Υ αυτής της γενιάς είναι ο ΙΒΜ 360, που ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε λειτουργικό σύστημα (operating system), δηλ. ένα ειδικό πρόγραμμα για την εύκολη επικοινωνία του χρήστη με τον υπολογιστή, και ακόμα και ο πρώτος που χρησιμοποίησε μαγνητικούς δίσκους για την αποθήκευση των δεδομένων.

Άλλοι υπολογιστές αυτής της γενιάς ήταν οι CDC 3600 και 6600 και ο γαλλικός CII. Εμφανίζονται ακόμα και οι μίνι υπολογιστές, που είναι μικροί, φθηνοί, γρήγοροι και κατάλληλοι για χρήση σε ιδιωτικές εταιρείες. Ο πρώτος μίνι υπολογιστής ήταν ο PDP-8 της εταιρείας DEC.

Η γενιά αυτή χαρακτηρίστηκε και από τη μεγάλη ανάπτυξη του Λογισμικού (Software), που είναι όλα τα προγράμματα που χρησιμοποιεί ο υπολογιστής, είτε είναι έτοιμα από την εταιρεία ή τα έχει κάνει ο χρήστης, ενώ το Υλικό (Hardware) είναι όλα τα εξαρτήματα του υπολογιστή που μπορούμε να αγγίξουμε, όπως τα καλώδια, τα Ο/Κ, η οθόνη κ.ά.

Δημιουργήθηκε η γλώσσα προγραμματισμού Basic, που χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα, και είναι η πιο κατάλληλη γλώσσα για όσους είναι αρχάριοι στον προγραμματισμό. Εμφανίστηκαν ακόμη τα συστήματα καταμερισμού χρόνου (timesharing), όπου πολλοί χρήστες μπορούν να δουλεύουν μαζί σ' έναν υπολογιστή, αλλά ο καθένας νομίζει ότι ο υπολογιστής είναι δικός του.

Ενώ μέχρι τότε τα προγράμματα ήταν δωρεάν και δινόταν από την εταιρεία μαζί με την αγορά του υπολογιστή, πρώτη η ΙΒΜ το 1969 χρέωσε ξεχωριστά τα προγράμματα από το μηχάνημα και ακολούθησαν κι άλλες εταιρείες αυτή την τακτική. Δημιουργήθηκαν έτσι οι Εταιρείες Λογισμικού (Sotfware Houses), που αποκλειστική τους απασχόληση είναι η δημιουργία και διάθεση προγραμμάτων για υπολογιστές.

 

4η Γενιά

Η γενιά αυτή κρατάει από το 1971 έως σήμερα. Κύριο χαρακτηριστικό αυτής της γενιάς είναι η εμφάνιση των Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Πολύ Μεγάλης Κλίμακας (VLSI - Very Large Scale Integration), όπου εκατομμύρια ηλεκτρονικά στοιχεία χωράνε σ' ένα πολύ μικρό κομμάτι πυριτίου. Έγινε έτσι δυνατή η κατασκευή του μικροεπεξεργαστή (microprocessor), δηλ. του μικροσκοπικού εκείνου εξαρτήματος που είναι η «καρδιά» κάθε σύγχρονου μικροϋπολογιστή, που κάνει όλους τους υπολογισμούς και τους ελέγχους, και οι υπολογιστές έγιναν τόσο μικροί σε όγκο και τόσο δυνατοί σε απόδοση, ώστε έγιναν απαραίτητοι σε πάρα πολλές εταιρείες και κατέκλυσαν πολλά σπίτια.

Οι πρώτοι μικροεπεξεργαστές ήταν ο 4004 και ο 8008 και ακολούθησαν ο 8080, ο 8086/8088, ο 80286, ο 80386, ο 80486 και σήμερα είναι ο πολύ δυνατός Pentium.

Στις αρχές της δεκαετίας του '80 εμφανίστηκαν οι Προσωπικοί Υπολογιστές (PC - Personal Computer), που έγιναν σιγά-σιγά τόσο δυνατοί, ώστε αντικατέστησαν όλα σχεδόν τα υπολογιστικά συστήματα.

Οι πρώτοι προσωπικοί υπολογιστές ήταν ο Altair 8800, οι Apple I και II, ο TRS-80 της Radio Shack και ο IBM-PC. Στα προγράμματα πρωτοπόρησε η εταιρεία Apple, που πρώτη δημιούργησε το φιλικό περιβάλλον εργασίας για τον χρήστη με τα παράθυρα (windows). Στην αγορά, όμως, κυριάρχησαν τα συμβατά με ΙΒΜ συστήματα και μόλις πρόσφατα εμφανίστηκε σ' αυτά και το περιβάλλον των windows.

Τα παράθυρα (windows) λέμε ότι είναι φιλικά προς τον χρήστη (user friendly), γιατί μπορεί να τα μάθει και να τα χειριστεί πολύ εύκολα και κάποιος που είναι αρχάριος με τους υπολογιστές. Στην οθόνη του υπολογιστή υπάρχουν εικονίδια για το κάθε αρχείο και το κάθε πρόγραμμα. Έτσι, π.χ., για να διαγράψουμε ένα αρχείο στα windows, απλά σημαδεύουμε με το ποντίκι το εικονίδιο του αρχείου αυτού και το σύρουμε «εικονικά» σ' έναν «σκουπιδοτενεκέ». Για να το αντιγράψουμε ή να το μετακινήσουμε σε μια νέα θέση, το πιάνουμε με το ποντίκι και το αφήνουμε στη νέα του θέση.

 

5η Γενιά

Η τεχνολογία για τη γενιά αυτή είναι ακόμα σε πειραματικό στάδιο και τα κύρια χαρακτηριστικά αυτής της γενιάς θα είναι η ακόμα ευκολότερη επικοινωνία του Η/Υ με τον άνθρωπο, η πολύ μεγάλη ταχύτητα επεξεργασίας, η εμφάνιση της Τεχνητής Νοημοσύνης, δηλ. η ικανότητα των υπολογιστών να σκέπτονται, και ακόμη να μπορούν να καταλαβαίνουν την ανθρώπινη φωνή.