Kompiuterių kartos

TURINYS

Abakas..............................1.
Pascalina..............................1.
Leibnico mašina..............................1.
Automatinės staklės............................. 1.
Čarlzas Babidžo analitinė mašina........................2.
Pirmoji programuotoja.............................2.
Holerito tabuliatoriu ir IBM.......................... 2.
Pirmasis kompiuteris............................. 3.
ENIAC.............................. 3.
Dž. fon Noimano įnašas............................ 3.
Kompiuterių kartos.............................3.
Pirmasis kompiuteris Lietuvoje........................ 4.
Iš Gineso rekordų knygos............................ 4.

Nūdienis kompiuteris dar labai jaunas – jam vos pusšimtis metų. Tačiau žmogus nuo seno stengėsi kurti įvairias priemones, kurios palengvintų jo intelektinę veiklą – pirmiausia skaičiavimus. Žymiausi mokslininkai projektavo ir kūrė įvairias mechanines mašinas, vienos jų mokėdavo tik sudėti ir atimti, kitos – ir dauginti, dar kitos atlikti sudėtingesnius veiksmus. Bet visos jos buvo mechaninės– reikėdavo patiems sukti rankenėles, kol būdavo atliktas koks nors veeiksmas.
Pirmoji skaičiavimo priemonė buvo rankų ir kojų pirštai. Todėl natūralu, kad didesni skaičiai (drauge ir skaičiavimo sistemos) buvo sudaromi, remiantis pirštų skaičiumi.
Pirmuosius mechaninius skaičiavimo įrenginius dar antikos laikais naudojo matematikai, inžinieriai bei prekeiviai. Kinijoje ir Japonijoje prieš keletą tūkstančių metų iki Kristaus gimimo jau buvo naudojami skaičiuotuvai, padaryti iš karoliukų, pritvirtintų prie specialaus rėmo (karoliukai vadinosi kalkulėmis, iš čia ir kilo terminai “kalkuliuti” ir “kalkuliatorius”*. Ant siūlo suvertų kalkulių pozicija atitiko tam tikrą skaičių.
 Abakas
Vėliau imta naudoti įvairius daiktus: lazdas suu įpjovomis, virves su mazgais. Pagaliau atsirado abakas (V a. pr. Kr.) – lenta, suskirstyta į juostas (skirsnius), ant kurių dėliojami akmenukai. Išmoningi meistrai suteikdavo abakui ir kitokį pavidalą – stalelio, suolo ir pan. Manoma, kad pirmasis abakas buvo stalelis, pabarstytas smėliu. Gal to

odėl ir pavadinimą filologai kildina iš hebrajų k. žodžio abaq – dulkės. Skaičiuojant abaku, akmenėliai būdavo perkeliami iš vienos vietos į kitą. O ar ne lengviau būtų buvę skaičiuoti raštu? Bent ant ko užrašyti?! Pergamentas buvo brangus. O popierius Europoje atsirado tik XII a. Be to, beveik iki XV a. buvo vartojama tik romėniškoji skaičiavimo sistema – o ja sunku raštu atlikti veiksmus.
Abakas buvo naudojamas ilgai – beveik visa žmonijos istorija mini jį. Kiekviena šalis ką nors tobulino, keisdavo. Tik daug vėliau ėmė rastis mechaninės mašinos.
 Pascalina
Viena iš tobulesnių mechaninių skaičiavimo mašinų, išlikusi iki šių dienų ir turėjusių didelę įtaką kitiems mokslininkams, 1642 m. sukūrė prancūzų mokslininkas Blezas Paskalis (Blaise Pascal, 1623 – 1662). Jaunasis Blezas, ilgas valandas padėdavęs tėvui, tuometiniam mokesčių rinkimo valdininkui, skaičiuoti pinigus, sugalvojo įrenginį, gaalintį atlikti sudėtį. Amžininkai įrenginį pavadino “Pascalina”. Jį sudarė ratukai, ant kurių buvo užrašyti skaitmenys nuo 0 iki 9. ratukai turėjo dantračius. Apsisukęs vieną kartą, ratukas užkabindavo gretimą ratuką ir pasukdavo jį per vieną skaitmenį, t.y. atitinkama skaičiaus skiltis padidėdavo vienetu. B. Paskalio taikytas “surištų rankų” principas buvo naudojamas beveik visuose vėliau sukurtuose skaičiuotuvuose.
B. Paskalis vėliau tapo žymiausiu matematiku ir filosofu, tačiau jo nuopelnai kompiuterių istorijai prisimenami iki šiol. Jo vardu pavadinta viena iš populiariausių programavimo kalbų – Paskalio programavimo kalba.
Pagrindinis “P
Pascalinos” trūkumas – ja iš esmės buvo galima atlikti tik sudėtį. Visi kiti veiksmai buvo gaunami sudėtingai ir praktiškai nevrtojami. Todėl ieškoma patobulinimų.
 Leibnico mašina
1672 m. žymus vokiečių matematikas Gotfrydas Leibnicas (Gottfried Wilhelm von Leipniz, 1646 – 1716) sukūrė skaičiavimo mašiną, kuria buvo galima lengvai atlikti visus keturis aritmetikos veiksmus. Tai buvo pirmas mechaninis skaičiuotuvas.
G. Leibnicas taip pat išsamiai ištyrė dvejetainę skaičiavimo sistemą, aprašė jos veiksmus ir taisykles. Tik po 300 metų ši sistema tapo elektroninių kompiuterių veikimo pagrindu.
Automatinės staklės
Prancūzas Žozefas Žakardas (Jozeph- Marie Jacquard, 1752-1834) 1801 m. sukūrė visiškai automatizuotas stakles. Šis išradimas iš pirmo žvilgsnio lyg ir nieko bendro neturėjo su skaičiavimais.
Staklės buvo valdomos perforuotomis kortomis (perfokortomis) – kartono stačiakampiais su pramuštomis skilutėmis. Kiekvienam šaudyklės ėjimui buvo daroma atskira korta. Šitaip būdavo užkoduojamas visas audinio raštas. Tačiau kortų reikėdavo labai daug. Pavyzdžiui, paties išradėjo portretui išausti buvo panaudota keliasdešimt tūkstančių perfokortų.
Perfokortų idėja – automatizuotas valdymas iš išorės – vėliau buvo panaudotas ne tik kuriant mechanines, bet ir elektronines skaičiavimo mašinas.
 Čarlzas Babidžo analitinė mašina
Šiuolaikinių kompiuterių konstravimo ir darbo principus sukūrė anglų matematikas, Kembridžo universiteto profesorius Čarlzas Babidžas (Charles Babbage, 1791-1871). Tuo darbu užsiimti jį paskatino daugybė klaidų matematikos lentelėse, kurias jis naudodavo savo paskaitose dėstydamas universitete..
1822 m.pagamintu modeliu buvo nustatinėjamos antros eilės daugianarių reikšmėsaštuonių ženklų tikslumu. Mašina pavadinta skirtumine, nes jos veikimas bu
uvo pagrįstas baigtinių skirtumų metodu. Esminis jos trūkumas – ji galėjo atlikti tik vieną užduotį. Jei reikėdavo atlikti kitokią skaičiavimo operaciją, tekdavo keisti visą mašinos mechanizmą.
Todėl Č. Babidžas nutarė sukurti universalią skaičiavimo mašiną. Jis parengė jos projektą, pavadino analitine mašina. Deja, dėl lėšų stokos (vyriausybė neparėmė Č. Babidžo projekto) bei tuometinės technologijos netobulumo mašina nebuvo sukurta. Nedidelė veikianti dalis ir keletas brėžinių 1843 metais buvo atiduoti saugoti Karališkojo koledžo muziejui Londone (dabar saugoma Mokslų muziejuje Londone). Tai būtų buvusi pirmoji programuojama skaičiavimo mašina. Ją turėjo sudaryti dvi pagrindinės dalys: “malūnas” ir “sandėlys” (pagal dabartinę terminiją – aritmetinis įrenginys ir atmintinė). Komandos ir duomenys turėjo būti įvedami iš perfokortų. Rezultatams išvesti buvo galima naudoti perfokortas bei automatinį spausdintuvą. Taigi analitinė mašina turėjo visas modernaus kompiuterio dalis, todėl pelnytai Č. Babidžas vadinamas kompiuterių tėvu.
Č. Babidžo nuopelnas yra tas, kad analizinėje mašinoje jis pritaikė komponentus, kurie yra svarbiausi ir šiuolaikiniame kompiuteryje. Jis pirmasis suprati, kad skaičiavimo mašiną turi sudaryti penki pagrindiniai komponentai:
1. įvesties įrenginys,
2. atmintis,
3. aritmetinis,
4. valdymo įrenginys,
5. išvesties įrenginys.
 Pirmoji programuotoja
Su Č. Babidžo analitinės mašinos istorija susijęs Ados Augustos Lavleis (Ada Augusta Lovelace, 1815-1852)- įžymaus anglų poeto Džordžo Bairono dukters – vardas . Ji buvo gabi matematikė.
Ledi Ada susidomėjo Č Babidžo manomis ir išvertė iš prancūzų į anglų kalbą straipsnį apie analitinės mašinos veikimą. Be to, šiam vertimui pa
arašė komentarus, kurie savo apimtimi tris kartus pranoko patį straipsnį. Šis kūrinys išspausdintas 1843 m. Jame pirmą kartą pavartotos programos ciklo ir mašinos ląstelės sąvokos, nurodoma, kad galima dirbti ne tik su skaičiais, bet ir su simboliais. Šie nuopelnai leidžia ledi Adą Lavleis laikyti pirmąja programuotoja pasaulyje. Jos vardu pavadinta viena iš universalių programavimo kalbų – Ada.
 Holerito tabuliatoriu ir IBM
Po Č. Babidžo viena ryškiausių asmenybių buvo amerikietis Hermanas Holeritas (Herman Hollerith, 1860-1929). Jis dirbo JAV vidaus reikalų ministerijos statistikos valdyboje, kurioje buvo apdorojami gyventojų surašymo duomenys. Tai užimdavo nepaprastai daug laiko – po keleto metų.
Todėl H. Holeritas 1882 m. suprojektavo gyventojų surašymo duomenų apdorojimo mašiną, vadinamą Tabuliatoriumi. Visos žinios apie gyventojus buvo įvedamos perfokortomis. Skaitant perfokortą, pro jos skylutes pralįsdavo metaliniai strypeliai, kurie liesdavo vonelėje esantį gyvsidabrį. Kiekvienąkart prisilietus imdavo tekėti elektros srovė, kuri atitinkamą skaitiklį pasukdavo vienetu. H. Holerito tabuliatorius tapo pirmąja skaičiavimo mašina, veikiančia ne vien mechaniniu principu. Ji pasirodė esanti labai efektyvi, todėl buvo įsteigta šių mašinų gamybos firma Nuo 1924 m. ji pradėta vadinti IBM (International Business Machines) ir dabar yra viena stambiausių kompiuterius gaminančių firmų.
 Pirmasis kompiuteris
Elektroninės skaičiavimo mašinos – nuo šiol jas pradėsime vadinti kompiuteriais – projektą pirmasis sukūrė bulgarų kilmės amerikiečių fizikas Džonas Atanasovas (John Atanasoff, 1904-1995) dar 1939 metais. Jo suprojektuotas kompiuteris buvo pavadintas ABC. Kompiuteris buvo naudojamas Ajovos universitete studentų matematikos moksliniams darbams.
Kompiuteris “ABC” buvo pagrįstas dviem svarbiomis naujovėmis: 1) buvo naudojamos elektroninės lempos; 2) duomenys buvo koduojami dvejetaine skaičiavimo sistema.
Šie Dž. Atanasovo sugalvoti principai ilgą laiką buvo naudojami visuose vėlesniuose kompiuteriuose.
 ENIAC
Paprastai pirmuoju elektroniniu kompiuteriu laikomas “ENIAC” (Elektronic Numerical Integrator, Analyser and Calculator, lietuvių kalba reiškia “elektroninis skaitmeninis integratorius, analizatorius ir skaičiuotuvas”), sukurtas 1946 m. Iš tikrųjų ne visai taip. ENIAC buvo pirmasis universalus kompiuteris (Dž. Atanasovo suprojektuotas ABC buvo skirtas matematinės fizikos lygtims spręsti). Tačiau ENIAC kūrėjai Džonas Moučlis (John Mauchly, 1907-1980) ir Džonas Presperas Ekertas (John Presper Eckert, 1919-1995) pagrindines idėjas (ypač – elektroninių lempų panaudojimą) perėmė iš Dž. Atanasovo:jie buvo susitikę, diskutavo šia tema. Todėl gerokai vėliau (1974 m.) JAV federalinis teismas Dž. Atanasovą pripažino tikruoju elektroninio kompiuterio principų išradėju.
 Dž. fon Noimano įnašas
Baigiant ENIAC projektą, prie jo kūrėjų grupės prisijungė vengrų kilmės amerikietis matematikas, kibernetikos mokslų pradininkas Dž. fon Noimanas (John von Neumann, 1903-1957). Jis pastebėjo nepatogų neefektyvų ENIAC programavimą: kompiuteris buvo ruošiamas darbui keletą dienų, o programa atliekama per keletą minučių. Todėl gimė mintis pakeisti kompiuterio veikimo principą.
Dž. fon Noimano idėjos buvo paskelbtos 1946 m. straipsnyje “Požiūris į elektroninio skaičiavimo įrenginio loginę konstrukciją”. Svarbiausios aptariamos temos – dvejetainės skaičiavimo sistemos pagrindimas ir atmintinėje laikomos programos principas. Pastarasis turėjo didžiulį poveikį kompiuterių konstravimui ir buvo pavadintas Noimano architektūra.
Noimano architektūros pagrindinė idėja: programa ir duomenys kompiuteryje neatskiriami, todėl programą galima laikyti kompiuterio atmintinėje, iš atmintinės perskaityti it vykdyti komandas, atlikti veiksmus su programos komandomis (t.y. jas modifikuoti).
Kompiuterių kartos
Iš tikrųjų kompiuteris atsirado tada, kai jame buvo panaudotos elektroninės lempos. Elektronines lempas pakeitė tranzistoriai, juos- mikroschemos, jas- integrinės schemos. Taip atsispindėjo fizikos mokslo raida. Šie pokyčiai kompiuterio darbui buvo esminiai- mažėjo jų dydis, didėjo atliekamų operacijų skaičius. Todėl dažnai kompiuteriai skirstomi į kartas pagal juose naudojamus elektroninius įtaisus. Trumpai aptarsime pagrindinius kartų požymius.
I karta:1951 – 1964 m. Didelių matmenų, galingų aušinimo įrenginių reikalaujantys lempiniai kompiuteriai. Jose pradėta realizuoti programinė įranga, laikoma kompiuterio atmintinėje, pavyzdžiui, operacinė sistema. Iš pradžių buvo programuojama tik mašinine kalba. 1951 metais G. M. Hoper (Grace Murray Hopper, 1906-1992) pasiūlė verčiančių programų (transliatoriaus) idėją. Buvo pradėti kurti transliatoriai, palengvinantys programuotojų darbą. I kartos kompiuterių darbo greitis – kelios dešimtys tūkstančių operacijų per sekundę.
II karta: 1959-1964 m. Tranzistoriai, jau gerokai mažesni kompiuteriai. Išorinė atmintinė realizuoja magnetiniuose diskuose. Kompiuterio darbo greitis – iki 1 milijono operacijų per sekundę. Programavimas supaprastėjo: buvo naudojamos algoritminės kalbos. Uždaviniai buvo sprendžiami paketiniu režimu, t. y. Visos programos buvo įvedamos iš karto, o atliekamos pagal įrenginių laisvumą.
III karta: 1965-1970 m. Pradėtos naudoti integrinės mikroschemos. Atsirado mažesnių, spintos dydžio kompiuterių. Pradėti naudoti displėjai*. Padidėjo atmintinė. Magnetinius būgnus išstūmė magnetiniai diskai. Kompiuterio darbo greitis – iki šimtų milijonų operacijų per sekundę.
IV karta: nuo 1971 m. Kompiuteriuose pradėti naudoti mikroschemos. Atsiranda tinklai. Naudojamos kompaktinės plokštelės, daugialypė įranga (multimedija). Sukurtas pirmasis mikroprocesorius “Intel” (T. Hofas, F, Faginas), pirmasis asmeninis kompiuteris “MITS Altair 8800” bei beveik tuo pačiu metu – “:Apple”. Prasidėjo asmeninių kompiuterių era.
V. karta (1990 – ieji metai; bendras JAV ir Japonijos projektas) – nauja architektūra, kuri atsirado Džono fon Noimano komandų srauto principo ir pereina prie duomenų srauto principo, manipuliuojančio su daugiau nei 500 lygiagrečiai veikiančių procesorių; labai aukšto lygio programavimo kalbų naudojimas; bendravimas operatoriaus kalba, darbo greitis didesnis nei 1 mlrd. op./s; dirbtinis intelektas, t. y. uždavinių sprendimo automatizavimas, išvadų gavimas, manipuliacija žiniomis.
Pramoninių asmeninių kompiuterių istorija prasidėjo 1971 metais, kai du amerikiečiai Stivenas Džobsas ir Stivas Vozniakas garaže surinko kompiuterį, kurį pavadino “Apple”. (Taip pat 1971 metais buvo sukurtas pirmasis asmeninis kompiuteris “Kenbat – 1”, kurio parduota tik 40 vienetų.) Tuoj pat tokių kompiuterių įsigeidė Džobso ir Vozniako draigai. Vaikinai įkūrė firmą, ir jau 1976 metais rinkoje pasirodė pirmasis pramoninis asmeninio kompiuterio variantas “Apple – 2”.
Populiariausi iš jų yra IBM PC asmeniniai kompiuteriai. Firma IBM, anksčiau gaminusi dideles skaičiavimo mašinas, 1981 metais išleido asmeninį kompiuterį IBM PC, kuris ir tapo pirmuoju populiariausiu profesiniu asmeniniu kompiuteriu. Plėtojantis mokslui ir technikai, firmos IBM pirmtaką PC keitė kiti, tobulesni, modeliai: IBM PC/XT (1983 metai), kuriame pirmą kartą įmontuotas kietasis 10 MB atminties diskas; IBM PC/AT (1984 metai), PS/2 serijos modeliai 30, 60, 70, 80, . (1987 metai). Nuo 1993 metų gaminamas kompiuteris su “Pentium” procesoriumi (AT586). 1985 metų sukurtos grafinės vartotojo sąsajos priemonės “MS Windows”, kurių naujausi variantai “Windows 95” ir “Windows 98” leidžia atsisakyti operacinės sistemos MS – DOS. Dabar vis plačiau taikomi labai didelės talpos optiniai kompaktiniai diskai (CD ROM) ir daugialypė terpė.
Lygiagrečiai pradedami kurti V kartos kompiuteriai, kurie pagrysti nauja architektūra: atsisakoma Džomo fon Noimano komandų srauto principo ir pereinama prie duomenų srauto principo, manipuliuojančio su keliais šimtais lygegrečiai veikiančių procesorių. Darbo greitis – daugiau nei 1 milijardas operacijų per sekundę.
 Pirmasis kompiuteris Lietuvoje
Pirmuoju kompiuteriu, sukurtu Lietuvoje, laikoma “Rūta”. Juos pradėjo gaminti Vilniaus skaičiavimo mašinų gamykla 1962 metais. Šie kompiuteriai buvo gaminami apie dešimt metų.
 Iš Gineso rekordų knygos
Pirmasis programuojamasis kompiuteris buvo “Colossus”, kuriam gaminant panaudota 1500 elektroninių lempų. Šį kompiuterį suprojektavo profesorius M. Njumenas (Newman), o pagamino T. F. Flauersas (Flowers) 1943 m. Bletčli parke. Kompiuteris buvo skirtas koduotoms vokiečių radiogramoms iššifruoti. Kompiuteris sukurtas remiantis pasirodžiusiu spaudoje A. Tiūringo (Turing) straipsniu “Apskaičiuojamųjų skaičių panaudojimas uždaviniams spręsti”. “Colossus” buvo išslaptintas 1975 metų spalio 25 dieną.

Pirmasis kompiuteris, galintis įsiminti programą, buvo “Mark – 1”, sukurtas Mančesterio universitete (JAV). Kompiuteryje buvo panaudotas Viljamso kotodinis spindulių vamzdis (1946 m. gruodžio 1 d. patentas). Pirmoji programa, kurią parašė profesorius Tomas Kilburgas (Kilburg) buvo atlikta per 52 minutes.

1M baitų barjerą įveikė keturios japonų Chitači, NEC, NTT Acugi Electricel Communication ir Toshiba kompanijos – 1984 m. vasario mėnesį, ,kai jose buvo pagaminta “1024 bitai” integrinė schema. Mikroschema buvo rašklio galvutės dydžio ir žmogaus plauko storio.
Didžiausia firma, gaminanti kompiuterius, yra IBM (International Busines Machines), įsikūrusi Niujorke. 1986 m. gruodžio mėn. kompanijos aktyvai buvo įkainoti 57 814 000 dolerių, o bendrosios pajamos – 51 250 000 dolerių.
1979 m. spalio mėn. kompanija buvo paėmusi didžiausią šios kompanijos istorijoje paskolą – 1 milijardą dolerių. Kompanijoje dirba 403 508 darbuotojų (visame pasaulyje), o jos akcijas įsigiję 792 689 asmenys.

Vienas galingiausių ir greičiausiai veikiančių kompiuterių yra CRAY-2, kuris pavadintas S. Krajaus (Cray) iš Cray Risertc Inkorporated kompanijos (Mineapolis, JAV) vardu. Kompiuterio atminties talpa – 256 mln. 64-ių bitų žodžių arba 32 mln.baitų pagrindiniame atminties bloke. Per sekundę šis kompiuteris atlieka 250 mln. operacijų. Sistemos, turinčios vidutinę atminties talpą, kaina – 17 mln. dolerių.
Populiariausi iš jų yra IBM PC asmeniniai kompiuteriai. Firma IBM, anksčiau gaminusi dideles skaičiavimo mašinas, 1981 metais išleido asmeninį kompiuterį IBM PC, kuris ir tapo pirmuoju populiariausiu profesiniu asmeniniu kompiuteriu. Plėtojantis mokslui ir technikai, firmos IBM pirmtaką PC keitė kiti, tobulesni, modeliai: IBM PC/XT (1983 metai), kuriame pirmą kartą įmontuotas kietasis 10 MB atminties diskas; IBM PC/AT (1984 metai), PS/2 serijos modeliai 30, 60, 70, 80, . (1987 metai). Nuo 1993 metų gaminamas kompiuteris su “Pentium” procesoriumi (AT586). 1985 metų sukurtos grafinės vartotojo sąsajos priemonės “MS Windows”, kurių naujausi variantai “Windows 95” ir “Windows 98” leidžia atsisakyti operacinės sistemos MS – DOS. Dabar vis plačiau taikomi labai didelės talpos optiniai kompaktiniai diskai (CD ROM) ir daugialypė terpė.
Lietuvoje kompiuteriai pasirodė baigiantis šeštajam dešimtmečiui. Jie buvo lempiniai, labai dideli, nepatikimi, be to, sudėtinga ir brangi jų eksploatacija. 1960 metais pirmąjį kompiuterį įsigijo Mokslų Akademijos Fizikos ir Matematikos institutas. 1963 metais Vilniaus universitete ir Kauno politechnikos institute (dabar KTU) ėmė veikti kompiuteriai “Minsk – 14”, o nuo 1971 metų – “Minsk – 22”. 1964 metais Vilniaus skaičiavimo mašinų gamykla pradėjo gaminti pirmuosius lietuviškus kompiuterius “Rūta”.
1986 metais “Nuklonas” pradėjo gaminti buitinius ir mokyklinius mikrokompiuterius BK 0010Š. Tais pačiais metais Kauno politechnikos institute kartu su Kauno radijo matavimų technikos MTI mokslininkais sukurtas pirmasis originalus lietuviškas asmeninis kompiuteris “Santaka”.

Naudota literatūra

Valentina Dagienė “Kelionė į kompiuterių šalį”

Valentina Dagienė “Informatikos pradmenys” III dalis

Matematikos ir informatikos institutas “Informatika”

A. Miežinienė “Informatikos skaitiniai”

Leave a Comment