Η εξέλιξη των πρώτων υπολογιστών

Καμία απλή χρονολογική σειρά ή ένα μόνο άρθρο μπορεί να περιγράψει τα δαιδαλώδη μονοπάτια των εφευρέσεων και  των ανακαλύψεων που μεταμόρφωσαν τους υπολογιστές από σπάνια υπολογιστικά τέρατα του δευτέρου παγκοσμίου πολέμου σε ευέλικτες και ισχυρές συσκευές οι οποίες πλέον βρίσκονται παντού και επηρεάζουν τις δουλειές και τον τρόπο ζωής δισεκατομμυρίων ανθρώπων.

Οι εκατοντάδες πρωτοπόροι της επιστήμης των υπολογιστών σε hardware και software βιομηχανίες είναι υπεύθυνοι για τις μεγάλες εφευρέσεις που συντελέστηκαν τα τελευταία 70 χρόνια.  Εφευρέσεις, οι οποίες ξεπέρασαν όλα τα άλλα τεχνολογικά προϊόντα εκείνης της περιόδου.

Η Πληροφορική ήταν σε καθεστώς συνεχών αλλαγών από τα τέλη του 1940.  Εκείνη την περίοδο, η συγκεκριμένη επιστήμη δεν ήταν ακόμα κατανοητή από το κοινό ενώ δεν έχαιρε ιδιαίτερης εκτίμησης από μέρος του Τύπου  και πολιτικών.

Ακόμα και ο γίγαντας των μαθηματικών και μεγάλος θεωρητικός, John von Neumann,  αναρωτιόταν το 1949 εάν έφταναν σε τεχνολογικό αδιέξοδο: ‘‘Φαίνεται ότι έχουμε φτάσει στα όρια από αυτό που είναι δυνατόν να πετύχουμε με την τεχνολογία των υπολογιστών’’,προσθέτοντας ωστόσο πως, ‘‘κάποιος θα πρέπει να είναι προσεκτικός με αυτές τις δηλώσεις καθώς τείνουν να ακούγονται αρκετά χαζές μετά από 5 χρόνια’’.

Εκείνη την εποχή οι μηχανές προγραμματίζονταν και κατασκευάζονταν από τους ανθρώπους ώστε να ‘τρέξουν’ διαφορετικά προγράμματα, μία διαδικασία αρκετά χρονοβόρα. Ο Von Neumann πρότεινε υψηλής ταχύτητας ψηφιακούς υπολογιστές οι οποίοι εκτελούσαν δυαδικό κώδικα, με ενσωματωμένη μνήμη ώστε να μπορούν να αποθηκεύουν και τα δεδομένα αλλά και τις εντολές των προγραμμάτων.

Όπως ο ίδιος έγραψε: »Η συσκευή [υπολογιστής] χρειάζεται αρκετή μνήμη. Ενώ φαίνεται πως τα διαφορετικά μέρη της μνήμης πρέπει να εκτελούν λειτουργίες που διαφέρουν από τη φύση και το σκοπό τους, είναι ωστόσο δελεαστικό να μεταχειριστούμε τη μνήμη σαν ένα όργανο, χωρίς να χρειάζεται να αλλάζουμε τα μέρη από τα οποία αποτελείται για να εκτελούνται διαφορετικές λειτουργίες».

Αυτή η πρωτότυπη ιδέα ουσιαστικά έλεγε πως οι υπολογιστές αυτής της αρχιτεκτονική θα μπορούσαν να αποθηκεύουν εντολές προγραμμάτων οι οποίες θα λειτουργούσαν ως δεδομένα και θα μπορούσαν να τροποποιηθούν από άλλα προγράμματα και εντολές, καθιστώντας έτσι τους υπολογιστές πιο γρήγορους και πιο εύκολους να προγραμματιστούν ενώ παράλληλα θα ήταν δυνατόν να δημιουργηθούν πιο ευέλικτες και αποτελεσματικές εφαρμογές.

Η πρώτη μηχανή που ακολούθησε τις περισσότερες από τις οδηγίες του von Neumann ήταν ο Manchester Baby και πήρε την ονομασία του από το πανεπιστήμιο του Manchester. Ήταν ο πρώτος υπολογιστής που αποθήκευε ηλεκτρονικά ψηφιακά δεδομένα χρησιμοποιώντας καθοδικούς σωλήνες ως ηλεκτρονική μνήμη. Κάθε bit στο σύστημα μνήμης καθοδικού σωλήνα αποθηκεύονταν με τη μορφή ηλεκτρικού φορτίου στον φθορίζοντα καθοδικό σωλήνα (cathode ray tube – CRT) της οθόνης, το οποίο μπορούσε να αλλάξει την κατάσταση του μέσω μιας δέσμης ηλεκτρονίων στον καθοδικό σωλήνα ώστε να γράψει ‘0’ ‘ή ‘1’.

Ξεκινώντας από αριστερά, πλακέτες υπολογιστών: ENIAC (1946), EDVAC (1949) ,ORDVAC (1952), BRLESC-I (1962)

 

Τον Ιούνιο του 1948, ο Manchester Baby εκτέλεσε επιτυχώς το πρώτο του απλό πρόγραμμα που αποτελούνταν από 17 εντολές, σκοπός του οποίου ήταν να βρει τον μεγαλύτερο διαιρέτη ενός αριθμού. Το πρόγραμμα χρειάστηκε 52 λεπτά για να βρει τον μεγαλύτερο διαιρέτη του 218(262,144), εκτελώντας περίπου 2,1 εκατομμύρια εντολές ενώ προσπέλασε τη μνήμη του για δεδομένα περίπου 3,5 εκατομμύρια φορές.

Ο Freddie Calland Williams, ένας εκ των τριών δημιουργών του, θυμάται: “ Μετά από πολύ κόπο, καταφέραμε και ‘φoρτώσαμε’ το πρόγραμμα και με το που ξεκίνησε να λειτουργεί το μηχάνημα, αμέσως τα λαμπάκια της οθόνης άρχισαν έναν τρελό χορό. Ξαφνικά ο υπολογιστής σταμάτησε, και εκεί,  στο σημείο ακριβώς που περιμέναμε, η σωστή απάντηση έλαμπε φωτεινά. Ήταν από τις στιγμές που δεν μπορείς να ξεχάσεις. Αυτό έγινε τον Ιούνιο το 1948 και από τότε τίποτα πια δεν ήταν το ίδιο.’

Η ομάδα του Manchester Baby προχώρησε,  αυξάνοντας τον αριθμό των ατόμων που εργάζονταν στο project, προσθέτοντας ερευνητικούς φοιτητές και έναν νέο τότε μαθηματικό και θεωρητικό της πληροφορικής, τον Alan Turing ο οποίος ανέπτυξε ένα μεγάλο πρόγραμμα διαίρεσης για τον Manchester Baby.

Η ομάδα κατασκεύασε έναν πιο μεγάλο και πιο πρακτικό υπολογιστή τα επόμενα χρόνια, δίνοντας του την ονομασία Manchester Mark 1. Το καμάρι της ομάδας, είχε αυξημένη χωρητικότητα μνήμης και χρησιμοποιούσε τους καινοτόμους καταχωρητές δείκτη.*

Ο Turing ανέφερε -προφητικά- τον Ιούνιο του 1949 για το νέο τους επίτευγμα: »Είναι μία πρόγευση για το τι πρόκειται να έρθει και μία μόνο σκιά για το τι πρόκειται να γίνει. Είχαμε μία πρώτη εμπειρία με αυτή τη μηχανή πριν καν γνωρίσουμε τις δυνατότητές της.  Θα χρειαστούν χρόνια μέχρι να φτάσουμε σε εκείνο το σημείο αλλά δεν βλέπω γιατί αυτές οι μηχανές δεν μπορούν να εισέλθουν στα πεδία τα οποία κανονικά καλύπτονται από την ανθρώπινη νόηση και τελικώς να ανταγωνιστούμε επί ίσοις όροις.»

Αντίγραφο του Manchester Mark 1

Εκτός από τον Manchester Mark 1, έναν από τους πρώτους εμπορικούς υπολογιστές, ο Ferranti Mark  1, μπήκε σε λειτουργία το 1951 ενώ την ίδια χρονιά στην άλλη πλευρά του ατλαντικού ωκεανού παρουσιαζόταν ο UNIVAC 1.

Ο Ferranti Mark 1 μπορούσε να υπολογίσει 600 πολλαπλασιασμούς σε μόλις 3 δευτερόλεπτα,  μία πολύ εντυπωσιακή επίδοση εκείνη την εποχή, παρόμοια σχεδόν με το σημερινό κομπιουτεράκι, μόνο που ο υπολογιστής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για κάτι περισσότερο από ένα απλό κομπιουτεράκι.

Μία από τις πρώτες του εργασίες ήταν να γράψει και να παράγει μουσική ενώ ο Γερμανός επιστήμονας υπολογιστών, Dr Dietrich Prinz, χρησιμοποίησε τον Ferranti Mark 1 για να γράψει το πρώτο πρόγραμμα σκακιού τον Νοέμβριο του 1951. Παρόλο που το πρόγραμμα δεν ήταν ολοκληρωμένο, μπορούσε να  εξετάσει χιλιάδες κινήσεων για τα μαύρα και τα άσπρα πιόνια  και να πάρει την πιο σωστή επιλογή,  με την κάθε του κίνηση να χρειάζεται περίπου 15 με 20 λεπτά επεξεργασίας.

Η εμπορική χρήση των υπολογιστών, πέρα από τα στρατιωτικά και πανεπιστημιακά  εργαστήρια,  ξεκίνησε με τον Ferranti Mark 1, τον UNIVAC 1 και άλλες μηχανές όπως ο LEO 1που υπολόγιζε τον μισθό των εργαζομένων της εταιρείας τροφίμων J. Lyons & Co.  Εκεί που ένας λογιστής χρειαζόταν περίπου 8 λεπτά για να υπολογίζει τον μισθό ενός υπαλλήλου, ο LEO 1 έφερνε εις πέρας τη συγκεκριμένη εργασία σε ενάμιση δευτερόλεπτο. Ο συγκεκριμένος υπολογιστής καταλάμβανε χώρο 464m2  και βρισκόταν στα κεντρικά της εταιρείας στο Λονδίνο.

Στις Ηνωμένες πολιτείες μετά την επιτυχία του UNIVAC, η IBM (International Business Machines) κατασκεύασε τον IBM 701 για επιστημονικές και αμυντικές εφαρμογές και τον IBM 702 για εταιρική χρήση, χρησιμοποιώντας δεκαδικό σύστημα καθώς πίστευε ότι οι άνθρωποι θα δίσταζαν να χρησιμοποιήσουν το δυαδικό. Ο συγκεκριμένος υπολογιστής μπορούσε να κάνει 400 διαιρέσεις το δευτερόλεπτο και να διαχειριστεί 250 διάτρητες κάρτες (μέσο αποθήκευσης δεδομένων) το λεπτό. Το κόστος έφτανε τα $9,000 δολάρια το μήνα μόνο για την κεντρική μονάδα επεξεργασίας ενώ ολόκληρο το σύστημα κόστιζε περισσότερα από $13,000. Λίγο αργότερα και συγκεκριμένα το 1954, η ΙΒΜ  έβγαλε στην κυκλοφορία  τον χαμηλότερου κόστους υπολογιστή IBM 650, ο οποίος αποθήκευε τα δεδομένα στο εξωτερικό μέρος ενός κυλίνδρου επικαλυμμένο με οξείδιο μαγνητικού σιδήρου στο οποίο δύο κεφαλές μπορούσαν να ‘γράψουν’ και να ‘διαβάσουν’ δεδομένα. Στους μεταγενέστερους υπολογιστές οι κύλινδροι αυτοί περιστρέφονταν για να επιτευχθεί μεγαλύτερη ταχύτητα στην προσπέλαση δεδομένων.

Ο IBM 650

O IBM 650 είχε περίπου 8.5KB μαγνητικής μνήμης και κόστιζε περίπου $3,250 το μήνα κάνοντάς τον δελεαστικό στους υποψήφιους πελάτες.  Μέχρι το 1956 τα ¾ από τους 1,100 λειτουργικούς υπολογιστές στον κόσμο ήταν IBM 650. Την ίδια χρονιά η ΙΒΜ κυκλοφόρησε τον πρώτο σκληρό δίσκο στον κόσμο, τον 350 RAMAC Disk File.

Κατασκευασμένος από τον Reynold Johnson και την ομάδα του στην Καλιφόρνια, ο σκληρός δίσκος απείχε κατά πολύ από τους σύγχρονους compact σκληρούς δίσκους. Με διαστάσεις 172x152x75 (ΥxMxΠ) είχε το μέγεθος δύο ψυγείων και ζύγισε σχεδόν έναν τόνο και μπορούσε να μετακινηθεί μόνο με τη βοήθεια ανυψωτικού φορτηγού.  Στο εσωτερικό του υπήρχαν 50 μαγνητικές πλακέτες διαμέτρου 60 εκατοστών, κάθε μία από αυτές καλυμμένη με οξείδιο του σιδήρου και στις δύο πλευρές, δίνοντας έτσι συνολικά 100 αποθηκευτικές επιφάνειες. Οι δίσκοι περιστρέφονταν με τη βοήθεια ενός ηλεκτρικού μοτέρ το οποίο διενεργούσε 1200 στροφές το λεπτό, ‘κρατώντας’ 5 εκατομμύρια χαρακτήρες που αντιστοιχούσαν σε 3.75MB δεδομένων. Μία κεφαλή ανάγνωσης, διάβαζε τα δεδομένα των δίσκων σε χρονικό διάστημα 0.9-1.1 δευτερολέπτων.

Σε σύγκριση με τους σύγχρονους σκληρούς δίσκους, η χωρητικότητα των οποίων μετριέται σε terabytes και οι οποίοι επιτυγχάνουν χρόνους προσπέλασης κάτω από 15 milliseconds, ο 350 RAMAC Disk File δεν φαντάζει καθόλου εντυπωσιακός αλλά εκείνη την περίοδο ήταν επαναστατικός όσον αφορά την ταχύτητα και την άμεση προσπέλαση δεδομένων χωρίς καθυστέρηση και χρονοβόρες αναζητήσεις.  Η IBM, παρέμεινε στην πρώτη γραμμή στην κατασκευή σκληρών δίσκων τις επόμενες δύο δεκαετίες, παράγοντας το 1963 τον 1311, τον πρώτο αφαιρούμενο σκληρό δίσκο χωρητικότητας 2.6MB σε πλακέτες διαμέτρου 35 εκ., και το 1980 τον πρώτο εμπορικό σκληρό δίσκο χωρητικότητας 1GB, IBM 3380. Φυσικά, μέχρι εκείνη την περίοδο, τα τρανζίστορ, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα και οι μικροπεξεργαστές είχαν ήδη κάνει την εμφάνισή τους, σηματοδοτώντας μία καινούργια εποχή στην εξέλιξη των υπολογιστών.


* Index register: Καταχωρητής του οποίου τα περιεχόμενα μπορούν αυτόματα να προστεθούν σε ένα πεδίο διεύθυνσης που περιέχεται σε μια εντολή για να ληφθεί η τελική διεύθυνση.

 

Written by
Founder του pcbyte.gr με νέα, reviews και guides από από τον μαγικό κόσμο της πληροφορικής και της τεχνολογίας

Αφήστε ένα μήνυμα

Το email σας δεν θα δημοσιευτεί. Τα πεδία με * είναι απαραίτητα.

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Lost Password

Please enter your username or email address. You will receive a link to create a new password via email.