Razvoj računala kroz povijest

1. A sve je započelo jako davno ...

Računalo s mišem u srednjem vijeku!

Još od davnina čovjek ima potrebu za prebrojavanjem, računanjem, mjerenjem, … (brojanje na prste, kamenčići, …). Razvojem ljudskog društva povećala se potreba za točnošću i brzinom.

• Najstarija računalna pomagala – ručna pomagala

• Mehanička računala

• Elektromehanička računala

• Elektronička računala

2. Najstarija računalna pomagala – ručna pomagala

Abak (abacus)

• Najstarije  je poznato pomagalo nastalo oko 3000. god. p. n. e. u Kini.
• Sastoji se od određenog broja štapića na koji su nanizane kuglice.
• Na njemu se mogu obavljati osnovne aritmetičke operacij.
• Koristili su ga stari Grci i Rimljani, ali i Babiloni i Egipćani.
• U Europije bio u uporabi do 17. stoljeća (do uvođenja arapskih brojeva)
• Na Dalekom istoku upotrebljava se i danas.

3. Mehanička računala

Leonardo da Vinci, poznati talijanski slikar, kipar, arhitekt, izumitelj, matematičar i filozof  oko 1500. godine izrađuje skice mehaničkog računala (kalkulatora).

Nacrt kalkulatora Leonarda da Vincia i njegova replika

Godine 1617. John Napier uvodi logaritme koji su omogućili svođenje množenja i dijeljenja na zbrajanje i oduzimanje. Pri tome je napravio i prve logaritamske tablice i pomagalo za računaje s nazivom Napierove kosti. Napierove kosti dobile su naziv jer su bile izrađene od bjelokosti.

John Napier i Napierove kosti

Logaritamko računalo

  William Oughtred

3.1. Wilhelm Schickard

Godine 1623. napravljen je prvi mehanički kalkulator koji je mogao zbrajati i oduzimati šesteroznamenkaste brojeve. Kreirao ga je Wilhelm Schickard (1592 – 1635). Nažalost nije ga patentirao pa je stroj ostao nepoznat gotovo 300 godina.

3.2. Blaise Pascal

Prvo patentirano mehaničko računalo koje je moglo zbrajati i oduzimati velike brojeve je Pascalina. Godine 1642. godine kreirao ga je Blaise Pascal (1623.- 1662.). Po njegovu principu i danas se mjeri protok vode, plina …

Stroj se sastojao od zupčanika. Svaki je zupčanik na plošnoj strani imao označene znamenke od 0 do 9. Uređaj se često kvario i ponekad davao pogrešne rezultate zbog tadašnje loše tehničke izrade.

   Blaise Pascal

3.3. Gottfried Wilhelm von Leibnitz

Gottfried Wilhelm von Leibnitz (1646-1716)  razvio je 1671. godine računalo koje je zbrajalo, oduzimalo, množilo, dijelilo i vadilo drugi korijen. Naprava je nazvana Leibnitzov kotač.

Leibnitz je ostao zapamćen u povijesti kao utemeljitelj binarnog brojevnog sustava.

3.4. Arithmometer

Francuz Charles Xavior Thomas of Colmar, je prvi proizviđač mehaničkih kalkulatora zasnovanih na Pascal-ovim i Leibniz-ovim kalkuatorima. Taj kalkulator zvao se Arithmometer napravljen 1820. godine bio je prvi komercijalno uspješni kalkulator i prodavao  se sve do sredine 30-tih godina 20. st.

3.5. Joseph-Marie Jacquard

Joseph-Marie Jacquard (1752 – 1834), izrađuje 1804. godine tkalački stroj koji se programira pomoću papirnatih bušenih kartica. Bušene kartice koristio je za upravljanje uzorcima tkanja. Raspored rupica na ovim bušenim karticama predstavljalo je program rada tkalačkog stroja.

Ovakav način programiranja rada se kasnije odrazio i na prva računala.

3.6. Charles Babbage

Charles Babbage (1791 – 1871) godine 1822. izrađuje nacrte za diferencijalni stroj (difference engine). Taj stroj trebao je računati i ispisivati na papir logaritamske i trigonometrijske funkcije. Nažalost zbog nedovoljno razvijene tehologije tog vremena nikada nije završen. Naknadno je konstruiran 1991. godine.

Dio diferencijanog stroja

Pokretao ga je parni stroj!

Analitički stroj (analytical engine), Babbage je osmislio 1834. godine. Analitički stroj imao je sve elemente suvremenog računala:

Bio je vrlo složene konstrukcije (više od 50000 dijelova) pa ga Babbage nije završio. Dovršili su ga Sheutz i Wiberg 1863. godine. Analitički stroj smatra se mehaničkom pretečom današnjih računala.

3.7. Augusta Ada Byron, grofica od Lovelacea

Augusta Ada Byron King, grofica od Lovelacea (kći Lorda Byrona) (1815 – 1852) popularizirala je Babbageove strojeve. Napisala je prvi program za analitički stroj. Danas ju mnogi smatraju prvom programerkom pa je njoj u čast jedan programski jezik nazvan Ada.

4. Elektromehanička računala

Era elektromehaničkih uređaja započinje uporabom električne energije.

4.1. Herman Hollerith

Herman Hollerith (1860 – 1929) je godine 1884. kreirao je stroj za razvrstavanje bušenih kartica SORTIRNI STROJ (Tabulating Machine – Holerithov stol).

Taj stroj je prvi moderni stroj za obradu podataka (nije obavljao aritmetičke operacije nego je prebrojavao podatke). Kreiran je za potrebe popisa stanovništva 1890. godine (obrada popisa stanovnika 1890. trajala je 6 tjedana, a prethodna 7.5 godina).

Uređaj je radio pomoću baterije i elektromagneta, a podaci koje je obrađivao bili su pohranjeni na bušene kartice.

Bušene kartice su papirne kartice na kojima se podaci zapisuju s pomoću rupica tako da položaj rupice određuje podatak. Upotrebljavale su se sve do polovice 20. stoljeća.

  Naprava za bušenje kartica

Holerith 1896. godine osniva kompaniju Tabulating Machine Company, a 1924. udruživanjem s još nekim tvrtkama osniva IBM (International Business Machines).

4.2. Razvoj računala tijekom drugog svjetskog rata

Razvoj računala se ubrzava tijekom drugog svjetskog rata.

Godine 1943. Howard Aiken (1900 - 1973) napravio je računalo MARK I (prvi stroj koji je mogao riješiti dugačke popise matematičkih problema). MARK I korišten je do 1959. u američkoj mornarici. Smatra se prvim digitalnim elektromehaničkim računalom (releji). Računalo je bilo 16 m dugo, 2,4 m visoko, teško oko 4,5 tona.Koristilo je oko 800 km žica, 3.500 releja s 35.000 kontakata.Stoga je ovo bilo najveće industrijsko elektromehaničko računalo. U radu je koristilo bušene kartice. Za jedno zbrajanje trebala mu je 1 sekunda, za dijeljenje 15 sekundi.

   MARK I

Tijekom rata nastali su uređaji za kodiranje vojnih poruka (Colossus - 1943, Enigma, Bombe). Colossus je prvi uređaj s elektronskim cijevima.

  Colossus

Veliki doprinos kreiranju uređaja za kodiranje dao je Alan Turing (1912 – 1954). Turing je dao osnovu i ustrojstvo modernih računala (univerzalni stroj koji može izvoditi bilo koji algoritam) i smatra se ocem modernog računarstva. Prvi je upotrijebio izraz „Computer“!

Između 1938. i 1843. njemački znanstvenik Konrad Zuse u Berlinu izrađuje računala z1, z2, z3 i z4. Temeljni elementi – elektromagnetski releji. Z3 bio je prvi potpuno automatski programibilni stroj za računanje koji je upotrebljavao i binarni brojevni sustav.

4.3. Bug

5. Elektronička računala

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator)

Prvo elektroničko računalo s mogućnošću programiranja (opće namjene). Glavno konstruktori su mu bili John Mauchly i John Adam Persper Eckert Jr.  Pušten je u rad u studenom 1945. Godine, a javnosti je predstavljen u veljači 1946. godine. Nikada nije pušten u serijsku proizvodnju. Temeljni element u izgradnji: elektronske cijevi (17468). Osnovne karakteristike:

Koristilo se u vojsci – proračunavanje balističkih tablica. Radio je do 1956. godine.

5.1. Računala 1. generacije

• Temeljni elementi u izgradnji: elektronske cijevi (uloga sklopke)
• Velike dimenzije računala, troše puno energije
• Nepouzdana, jako se zagrijavaju
• Dugotrajno i složeno programiranje (strojni jezik i assembleru)
• Ulazni mediji: bušene kartice i papirnata vrpca

Osim ENIAC-a najpoznatiji predstavnik prve generacije računala je UNIVAC 1 (Universal Automated Computer). To je bilo prvo računalo koje je radilo s brojčanim i tekstovnim informacijama. Karakteristike su mu:

• 5200 elektroničkih cijevi
• 13 tona (vodeno hlađenje)
• 125 kW
• Ukupno je bilo 46 UNIVAC računala
• Cijena više od milijun dolara
• Assembler i strojni jezik

5.2. Računala 2. generacije

• Temeljni elementi – tranzistori (kreirani 1947)
• Postaju manja, pouzdanija, rade brže, troše manje energije, veći kapacitet memorije
• Ulazni mediji: magnetski diskovi i magnetske vrpce i još uvijek bušene kartice i bušena vrpca
• Razvoj simboličkih programskih jezika (Assembler, COBOL, Fortran)

  Prvi tranzistor

Tranzistori su omogućili minijaturizaciju, smanjenje potrošnje energije, povećanje pouzdanosti i veliko smanjenje cijene elektroničkih uređaja.

5.3. Računala 3. generacije

• Temeljni elementi: integrirani sklopovi – čipovi (IC) kreirani 1959.
• Integrirani krug: niz tranzistora i veznih elemenata povezanih na poluvodiču ( takvi sklopovi mogu izvršavati i složenije logičke operacije)
• Računala su manja, troše manje energije, povećava se brzina obrade, veći su kapaciteti memorija, višeprogramski način rada, operacijski sustav, posluživanje više korisnika

Integrirani krug je komponenta koja na jednoj pločici poluvodiča ima smješteno više elemenata, uglavnom tranzistora i veznih elemenata. To omogućava smanjenje dimenzija, serijsku proizvodnju i sniženje cijene elektroničkih sklopova. Danas su praktično svi elektronički uređaji sastavljeni od integriranih krugova.

5.4. Računala 4. generacije

• Temeljni elementi: visokointegrirani krugovi (LSI) i vrlo visoko integrirani krugovi (VLSI) – čipovi
• Dolazi do razvoja mikroprocesora (cijela procesorska jedinica računala na jednoj silicijskoj pločici) i mikroračunala (računalo s mikroprocesorom)
• Mikroprocesor može sadržavati i nekoliko stotina milijuna tranzistora – milijuni operacija u sekundi
• Prvi mikroprocesor napravljene je 1971. Intel 4004 (ista učinkovitost kao i Eniac)
• Niska cijena, male dimenzije, velike mogućnosti à široka primjena u svim područjima
• Pojava osobnih računala (Apple, 1977; IBM, 1981)

    4004 mikroprocesor, 1970.; Jednaka učinkovitost kao ENIAC

    8008 mikroprocesor, 1973.

   Apple II, 1977.

1983. Apple Macintosh – prvo računalo s mišem i grafičkim korisničkim sučeljem "LISA"

     IBM PC iz 1981.

Mikroprocesor je pločica poluvodiča površine nekoliko desetaka kvadratnih mm na kojoj se nalazi integrirani krug koji sadrži sve osnovne elemente računal. Može se reći da je mikroprocesor računalo na jednoj pločici poluvodiča.

5.5. Računala 5. generacije

• Umjetna inteligencija – oponašanje ljudskih misaonih i fizičkih postupaka

• Robotika – reprogramabilne naprave za obavljanje fizičkih poslova

• Ekspertni sustavi – računalni paket koji zamjenjuje eksperta u nekom području ljudskog znanja (baza znanja i mehanizam za zaključivanje)

• Virtualna stvarnost – simulira alternativnu realnost u odnosu na stvarni fizički svijet oko nas (programi i senzorna oprema)

• Prepoznavanje glasa (voice recognition)

• Prirodni jezici

• Neuralna računala (neurocomputers) – pokušava simulirati funkcioniranje čovjekovog mozga

• Povezivanjenje u mreže

itd

6. Hrvatska računala

Galeb

Galeb (YU101) je bilo 8-bitno računalo koje razvija PEL Varaždin, a dizajnirao je Miroslav Kocijan.

Značajke: CPU MOS Technology 6502; ROM 16 KB; RAM 9 KB; monokrom 96x48 px.

Nasljednik je bio Orao (YU102).

Orao

Orao je 8-bitno računalo koje je razvija 1984. PEL Varaždin.

Računalo je korišteno kao uobičajeno osnovnoškoslko računalo 1985.-1991.g.

Razvija ga Miroslav Kocijan (pod kodnim imenom YU102).

Značajke: CPU MOS Tecnology 6502, 1 MHz; ROM 16 KB; RAM 16 KB; monokrom 256x256 px.

Ivel Ultra