Κυριακή, 27 Φεβρουαρίου 2011

Aπό τα γρανάζια στο φώς

Από τη "μηχανή του Pascal" το 1642 (η πασκαλίνα) ξεκινάει η περίοδος της χρήσης των πρώτων αυτόματων υπολογιστικών μηχανών από τους ανθρώπους. Ακολούθησε "η μηχανή του Leibniz" το 1671, όταν ο μεγάλος μαθηματικός και φιλόσοφος Gettfried Wilhelm Leibniz συνεχίζοντας την προσπάθεια του Pascal παρουσίασε στο κοινό τα σχέδια της δικής του υπολογιστικής μηχανής που έκανε αυτόματα και τις 4 πράξεις. Το ουσιαστικό πρόβλημα και με αυτή τη μηχανή ήταν ότι ήταν χειροκίνητη και αυτός που τη χρησιμοποιούσε έπρεπε να εισάγει στοιχεία, να κρατά ενδιάμεσα αποτελέσματα κ.α. με συνέπεια  πάλι να καταναλώνει πολύ χρόνο. Ήταν όμως ο πρώτος που ασχολήθηκε με τις δυνατότητες του δυαδικού συστήματος αρίθμησης. Τα επόμενα χρόνια θα παρουσιαστούν αρκετές αυτοματοποιημένες μηχανές, όπως: Ο "αργαλειός του Jacquard" το 1745, όταν ο Γάλλος μηχανικός Josheph Jacquard χρησιμοποιεί για πρώτη φορά διάτρητες κάρτες για την επιλογή νημάτων σε μηχανικό αργαλειό με προκαθορισμένο σχέδιο με βάση τις τρύπες. Ιδέα που χρησιμοποιήθηκε στην συνέχεια για την εισαγωγή των στοιχείων στους πρώτους υπολογιστές.

O Charles Babbage με την μηχανή του
Ακολουθεί το 1812 "η αναλυτική μηχανή του Βabbage", όταν ο Βρετανός μαθηματικός Charles Babbage σε ηλικία 20 χρονών κατασκεύασε μια χειροκίνητη μηχανή αφαιρέσεων που επιπλέον έλυνε και πολυωνυμικές εξισώσεις. Χρησιμοποιούσε και αυτή καρτέλες όπως ο αργαλειός, το σημαντικό όμως ήταν ότι είχε προβλέψει έννοιες (μονάδα εισαγωγής, ελέγχου της διαδικασίας, εξαγωγής στοιχείων) παρόμοιες με τους σημερινούς υπολογιστές. Για την ιστορία το πρόγραμμα δεν επιδοτήθηκε από την κυβέρνηση της Αγγλίας, αφού θα δούλευε με ατμομηχανικούς μοχλούς και η τεχνική της εποχής δεν ήταν τόσο προχωρημένη. Βοηθός του Babbage και πρώτη "προγραμματίστρια" στην ιστορία της πληροφορικής η Ada Lovelace, κόρη του Λόρδου Βύρωνα.

Χάρη στις προσπάθειες των μηχανικών του Μουσείου Ιστορίας των Υπολογιστών στο Λονδίνο, η 5 τόνων(!) κατασκευή που αποτελείται από 8000(!) κομμάτια τέθηκε σε λειτουργία το Μάιο του  2008 και δουλεύει! Η εν λόγω μηχανή που ξεκινάει με… μανιβέλα μπορεί να λύσει λογαριθμικές και τριγωνομετρικές εξισώσεις με ακρίβεια 31 δεκαδικών ψηφίων!

Η συνέχεια δόθηκε από τους: 
George Boole που θεωρείται ο ιδρυτής της σύγχρονης λογικής. Η άλγεβρα του Boole (1854) αναλύει τον τρόπο με τον οποίο μια πρόταση μπορεί να χαρακτηρισθεί αληθής ή ψευδής , χρησιμοποιώντας τους συμβολισμούς της άλγεβρας 0 (αληθής) , 1 (ψευδής) και έδωσε τις βάσεις για πολλές νεότερες επιστήμες.
Herman Hollerith (υπάλληλος στατιστικής εταιρείας) όταν το 1880 έγινε στις ΗΠΑ η ενδέκατη απογραφή πληθυσμού, παρουσιάζοντας μια ηλεκτρική "μηχανή των πινάκων" (όπως την έλεγε)  κατάφερε να μελετήσει τα δεδομένα του τεράστιου όγκου πληροφοριών μέσα σε 4 εβδομάδες, αντί 7 χρόνων δουλειάς που απαιτούσε ο υπολογισμός των στοιχείων της απογραφής με χαρτί και μολύβι. Ο ίδιος αργότερα για να ανταποκριθεί στη ζήτηση της μηχανής του ίδρυσε την εταιρεία Tabulation Machine Company που αργότερα συγχωνεύτηκε με άλλες εταιρείες και μετονομάσθηκε σε IBM.
 
Allan Turing , όταν σε εργασία του το 1936 παρουσίασε τις θεωρητικές βάσεις των μηχανών επεξεργασίας στοιχείων που θα μπορούσαν να κατασκευαστούν. Η θεωρητική "μηχανή του Τuring" (10 χρόνια πριν κατασκευαστούν οι πρώτοι ηλεκτρονικοί υπολογιστές) ήταν σε θέση να κάνει όλα τα γνωστά υπολογιστικά βήματα που γνώριζε να κάνει ο άνθρωπος. Το 1950 έγραψε ένα σύγγραμμα με τίτλο "Μηχανισμοί και Νοημοσύνη του Υπολογιστή" στην οποία προτείνει μια μέθοδο (test Turing) με βάση την οποία μπορούμε να μελετήσουμε αν μια μηχανή είναι νοήμων ή όχι. 
Η μηχανή Turing χρησιμοποιήθηκε στο Β Παγκόσμιο πόλεμο με σκοπό την αποκρυπτογράφιση των κωδικοποιημένων μηνυμάτων των Γερμανών



Η περίοδος των ηλεκτρονικών υπολογιστών ξεκινάει με την κήρυξη του δευτέρου παγκοσμίου πολέμου, όταν το Ναυτικό των ΗΠΑ σε συνεργασία με το πανεπιστήμιο Harvand ξεκινάει την κατασκευή ενός κολοσσιαίου μηχανήματος που ονομάσθηκε Mark I. H κατασκευή του τελείωσε το 1943 και είχε διαστάσεις 15 μέτρα μήκος και 2,5 μέτρα ύψος. Κατάφερνε και εκτελούσε και τις 4 πράξεις με ταχύτητα πρόσθεσης δύο αριθμών 23 ψηφίων σε 3/10 του δευτερολέπτου και του πολλαπλασιασμού τους σε 6 δευτερόλεπτα. Λειτούργησε μέχρι το 1959.
Marc 1

Εφευρέτης του πρώτου Ηλεκτρονικού Ψηφιακού Υπολογιστή θεωρείται ο John Atanasoff μετά από απόφαση του δικαστηρίου το 1967, αν και λόγω έλλειψης χρηματοδότησης η κατασκευή του δεν ολοκληρώθηκε. Η βασική ιδέα του Atanasoff  (εργάστηκε μαζί με τον Clifford Berry) ήταν να κατασκευαστεί ένας υπολογιστής που να μπορεί να επιλύει ταυτόχρονα 30 γραμμικές εξισώσεις.

Το 1944 σχεδιάστηκε στο πανεπιστήμιο της Pennsylvania από τους J. Eckert και W. Mauchly ο πρώτος υπολογιστής γενικής χρήσης. Ο ENIAC (Electronic Numerical Intagrator And Calculator) χρησιμοποιούσε για να λειτουργήσει 18000 λυχνίες και  65000 αντιστάσεις. Είχε τη δυνατότητα εκτέλεσης 5000 προσθέσεων ή 500 πολλαπλασιασμών το δευτερόλεπτο και το περίεργο είναι ότι χρησιμοποιούσε το δεκαδικό σύστημα αρίθμησης.
 ENIAC
nΗ προετοιμασία του ENIAC απαιτούσε από τους προγραμματιστές του δύο μέρες επίπονης χειρωνακτικής εργασίας, καθώς αλλάζονταν οι καλωδιώσεις για κάθε υπολογισμό.

Το 1948 ο Ούγγρος μαθηματικός J.Neuman στην εργασία του "Μηχανές Απομνημονευόμενου Προγράμματος"  θέτει τις βάσεις για τους μετέπειτα υπολογιστές, αφού κατασκευάζει ένα μηχάνημα το EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer) που διαφέρει από τα προηγούμενα σε δύο σημεία. Τα εξαρτήματα του είναι ηλεκτρονικά και έχει τη δυνατότητα να αποθηκεύει προγράμματα και δεδομένα. Η μηχανή αυτή χρησιμοποιήθηκε σαν πρότυπο στη συνέχεια για την κατασκευή ψηφιακών Η/Υ και είναι μια από τις μορφές (ίσως η πρώτη) πραγματοποίησης του θεωρητικού υπολογιστή του Alan Turing.
EDSAC

Από εκεί και μετά ξεκινάει μια ραγδαία εξέλιξη των Η/Υ και ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιούν κατατάσσονται σε γενιές.

1η γενιά
Το 1951 ξεκινάει η πρώτη μαζική παραγωγή Η/Υ. Το μοντέλο UNIVAC I αντικαθιστά τις ηλεκτρομηχανές και έχοντας ως δομικό στοιχείο του την ηλεκτρονική λυχνία κάνει υπολογισμούς 1000 φορές πιο γρήγορα από τους προηγούμενους μηχανοκίνητους υπολογιστές.
nUnivac
Πλήρες σύστημα, εφοδιασμένο με εκτυπωτές μεγάλης ταχύτητας και αναγνώστες μαγνητικών ταινιών, οι οποίοι χρησιμοποιούνταν ως εξωτερική μνήμη. Ο Univac χρησιμοποιούσε μαγνητική ταινία 12.5 mm. 
Υπολογιστές της 1ης γενιάς (1946-1958) είναι και οι IBM 701, DATAMATIC 1000 κ.α. και κατασκευάστηκαν σε Αμερική και Ευρώπη.
 
2η γενιά
Αν και το τρανζίστορ  (κρυσταλλοτρίοδος η ελληνική ονομασία του) είχε ανακαλυφθεί από το 1948, οι πρώτοι Η/Υ με τρανζίστορ θα κατασκευαστούν μετά το 1959. Η αντικατάσταση των λυχνιών από τα τρανζίστορ κάνει τους υπολογιστές μικρότερους, φθηνότερους και το σημαντικότερο πιο αξιόπιστους. Στα τέλη του 1959 γίνεται και στην Ελλάδα η πρώτη εγκατάσταση Η/Υ (ΙΒΜ 650)  από την Εθνική Τράπεζα.
O STRETCH ήταν η πρόταση της ΙΒΜ για τις αμυντικές ανάγκες των ΗΠΑ

3η γενιά
Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα και η ανάπτυξη της τεχνολογίας τους θα οδηγήσει τους κατασκευαστές στην τρίτη γενιά των Η/Υ(1963-1970). Το πρώτο ολοκληρωμένο κύκλωμα κατασκευάστηκε από την Texas Instruments το 1959 και αντικατέστησε τα τρανζίστορ. Απο τότε αρχίζει μια συνεχής μείωση του όγκου των υπολογιστών. Εμφανίζονται και τα πρώτα λειτουργικά συστήματα σε υπολογιστές όπως : IBM 360, 6600 της Control Data κ.α.

4η γενιά 
Το 1971 κατασκευάζεται από την ΙΝΤΕL ο πρώτος μικροεπεξεργαστής , ο Intel 4004, τεσσάρων δυαδικών ψηφίων (4-bits) με επιφάνεια μόλις 2 τετραγωνικά εκατοστά και υπολογιστική δύναμη ισοδύναμη με του ENIAC. 

Mε τη χρήση των chips στη θέση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων αρχίζει μια περίοδος τρομακτικής ανάπτυξης των υπολογιστών. Πλέον δε χρειάζεται να κατασκευάζεται κάθε στοιχείο από μόνο του και μετά να γίνεται η σύνδεση για να δημιουργηθεί ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα, αλλά σε μια μόλις 5χ5 τετραγωνικά χιλιοστά επιφάνεια πυριτίου μπορoύμε να συμπεριλάβουμε χιλιάδες ηλεκτρονικά στοιχεία. Εμφανίζονται έτσι και οι πρώτοι Η/Υ μεσαίου μεγέθους από εταιρείες όπως η Hewlett Packard , η Prime, η IBΜ κ.α.
Από το 1972 και μετά μπαίνουμε στην περίοδο των μικροϋπολογιστών και των υπερυπολογιστών.

Το 1972 παράγεται από την Intel ο πρώτος μικροϋπολογιστής 8 δυαδικών ψηφίων.
Το 1974 η Motorola εμφανίζει το πρώτο λειτουργικό σύστημα για υπολογιστές
Το 1975 o Imasai 8080 θεωρείται ο πρώτος προσωπικός υπολογιστής με τιμή 399$.

Το καλοκαίρι του 1976 δύο νέοι ο Steven Jobs, 25 χρονών μηχανικός της Αtari και ο Stephen Wozniak, 30 χρονών μηχανικός της Hewlett Packard θα κατασκευάσουν μια μηχανή εύχρηστη και πολύ δυνατή. Την εκθέτουν σε μια βιτρίνα ενός εμπόρου ηλεκτρικών ειδών και δέχονται σε μια εβδομάδα 70 παραγγελίες. Θα πουλήσουν ότι έχουν και με 1350 $ θα ξεκινήσουν την παραγωγή. Ο Jobs που έχει παχύνει επωφελείται για να κάνει μάλλον αναγκαστική δίαιτα και τρώει κυρίως μήλα. Ονομάζουν τον υπολογιστή τους APPLE και τον πουλούν στην τιμή των 666$. Το 1982 έχοντας το 25% της αγοράς των μικροϋπολογιστών κάνουν τζίρο 600 εκατομμύρια $.
To 1981, η IBM εισήγαγε προσωπικούς υπολογιστές για οικειακή και επαγγελματική χρήση. Ο αριθμός των προσωπικών υπολογιστών σε χρήση υπερδιπλασιάστηκε από 2 εκατομμύρια το 1981 σε  5,5 εκατομμύρια το 1982. Δέκα χρόνια αργότερα, 65 εκατομμύρια PCs χρησιμοποιούνταν. Το μέγεθος τον υπολογιστών γινόταν όλο και πιο μικρό με το πέρασμα των χρόνων. Εξελίχθηκαν από desktop σε laptop και μετά σε palmtop. Η Machintosh εισήγαγε το γραφικό περιβάλλον διεπαφής στο οποίο οι χρήστες δε χρειαζόταν πια να πληκτρολογούν οδηγίες αλλά μπορούσαν να χρησιμοποιούν το ποντίκι για αυτό το σκοπό.
Η συνεχής βελτίωση επέτρεψε τη διασύνδεση των υπολογιστών για την κοινή χρήση των υπολογιστών. Τα τοπικά δίκτυα υπολογιστών και τα δίκτυα ευρείας περιοχής, ήταν  υλοποιήσιμα και ο καθένας μπορούσε να μοιραστεί πληροφορίες από αυτά.
Σύντομα το διαδίκτυο και ο Παγκόσμιος ιστός εμφανίστηκαν στο προσκήνιο και πυροδότησε την επανάσταση της υψηλής τεχνολογίας της δεκαετίας του 90.
5η γενιά
Τη δεκαετία του 1990 με πρωτοστάτες τους Γιαπωνέζους  ξεκινάει η κατασκευή υπολογιστών πέμπτης γενιάς με μικρή δόση νοημοσύνης, τουλάχιστον αρχικά. 

Η Τεχνητή Νοημοσύνη ( Artificial Intelligence) είναι το βασικό στοιχείο αυτών των συστημάτων που χαρακτηρίζονται από την σύνδεσή τους με την ανθρώπινη ευφυία στην ανθρώπινη συμπεριφορά (επικοινωνία μέσω φυσικής γλώσσας, επίλυση προβλημάτων, μάθηση κ.α.)

Η αντικατάσταση του ηλεκτρισμού από το φως, σαν φορέα πληροφοριών είναι γεγονός.


Το πληκτρολόγιο σε λίγο καιρό θα είναι περιττό, αφού οι νέοι υπολογιστές θα αναγνωρίζουν και τη φωνή μας. Τα νέα έξυπνα αυτοκίνητα θα είναι σε θέση να μας πηγαίνουν παντού με ελάχιστη δική μας συμμετοχή στην οδήγηση, ενώ σίγουρα θα έχουμε συσκευές που θα μπορούν να διεκπαιρώνουν πολλά πράγματα ταυτόχρονα (ακόμα και τη λειτουργία ενός σπιτιού ή μιας επιχείρησης).

Η ρομποτική και η τεχνητή νοημοσύνη έχουν απίστευτες εφαρμογές στην καθημερινότητά μας και είναι από τους τομείς με τη μεγαλύτερη ζήτηση σήμερα.


Έρευνες γίνονται και για βαλιστικά chip, όπου τα ηλεκτρόνια κινούνται με εξαιρετικά μεγάλες ταχύτητες, αλλά και για τα λεγόμενα "biochip", δηλαδή ολοκληρωμένα βιολογικά κυκλώματα η λειτουργία των οποίων βασίζεται σε παρόμοιες μεθόδους διαχείρισης πληροφοριών με αυτές που χρησιμοποιούν τα έμβια όντα.

To φυσικό ερώτημα "που θα φτάσουμε τελικά" παραμένει αναπάντητο!

Πηγή: Μικροϋπολογιστές- Μ.Βραχάτης,Σ.Παπαδάκης

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...