Kopiuterių struktūros raida

Naujos technikos kūrimas-tai sudėtingas fantazijos, teorijos ir praktikos persipinimas. Jis susijęs ne tik su kompiuteriais, bet ir su genų inžinerija ar kosmonautika.Hefestas sukūrė ”protingas, auksines, mechanines tarnaites” – šiuolaikinių pramoninių robotų prototipą. Tačiau nežinoma, ar Homeras nors nutuokė apie šiuolaikinių robotų kūrimo teorinius principus. Tuo tarpu Aristotelis jau prieš 2300 metų sukūrė matematinę logiką – teorinį šiuolaikinių kompiuterių schemų pagrindą.

Pirmuosius mechaninius skaičiavimo įrenginius dar antikos laikais naudojo matematikai,inžinieriai bei prekeiviai. Kinijoje ir Japonijoje prieš keletą metų iki Kristaus gimimo jau buvo naudojami skaičiuotuvai, padaryti iš karoliukų, pritvirtintų prie specialaus rėmo (karoliukai vadinosi kalkulėmis). Ant siūlo suvertų kalkulių pozicija atitikdavo tam tikrą skaičių.

Vienas iš tobulesnių mechaninių kalkuliatorių 1642 metais sukūrė prancūzų mokslininkas Blezas Paskalis. Šį įrenginį, pavadintą ”Paskalina”, sudarė ratukai, ant kurių buvo užrašyti skaičiai nuo 0 iki 9. Apsisukęs vieną kartą, ratukas užkabindavo gretimą ratuką ir pasukdavo jį per vieną skaičių.Paskalio taikytas surištųjų ratukų metodas tapo beveik visų mechaninių skaičiuotuvų, sukurtų per vėlesnius 3 šimtmečius pagrindu.

Pagrindinė “Paskalinos” yda –labai sudėtingas įvairių operacijų, išskyrus sudėti, atlikimas. Pirmąją mašiną, kuria lengvai atliekami visi keturi aritmetikos veiksmai, 1673 metais sukūrė vokietis G.V.Leibnicas. Šis mechaninis kalkuliatorius sudėtį atlikdavo kaip ir “Paskalina”, tačiau jo konstrukcijoje Leibnicas pirmą kartą pritaikė judančią dalį (karunėlę). Vis dėlto jį išgarsino ne jo sukurtas kalkuliatorius, o diferencialinis ir integralinis skaičiavimas. Leibnicas taip pat ištyrė dvejetainę skaičiavimo sistemą, plačiai taikomą ir šiuolaikiniuose kompiuteriuose

Anglų matematikas Č.Babidžas, sugalvojęs 2 reikšmingiausias mechanines skaičiavimo mašinas. Pirmąją mašiną, skirtą matematinių lentelių sudarymui ir tikrinimui (skaičiuojant skaičių skirtumą), sukūrė 1822m. Ji vadinosi skirtumine mašina. 1830m. pradžioje Babidžas atskleidė didžiulį šios mašinos trūkumą:mašina atlikdavo tik vieną užduotį. Jei reikėdavo atlikti kitokią skaičiavimo operaciją, tekdavo keisti visą mechanizmą. Todėl 1833m. jis nutarė sukurti universalią skaičiavimo mašiną ir pavadino ją “analizine mašina”. tai būtų buvusi pirmoji programuojama skaičiavimo mašina. Ją turėjo sudaryti aritmetinis įrenginys ir atmintis. Tačiau realizuoti analizinę mašiną buvo labai problematiška – galiausiai ji būtų buvusi ne mažesnė už garvežį.

Babidžo nuopelnas yra tas , kad jis pirmasis suprato, kad skaičiavimo mašiną turi sudaryti 5 pagrindiniai komponentai:

1) įvesties įrenginys informacijai įvesti;
2) atmintis skaičiams ir programinėms komandoms saugoti;
3) aritmetinis įrenginys,vykdantis skaičiavimo procesą;
4) valdymo įrenginys programos vykdymui kontroliuoti;
5) išvesties įrenginys skaičiavimo rezultatams išvesti.

Holeritas 1890 metais laimėjęs efektyvaus gyventojų surašymo duomenų apdorojimo konkursą. Jis naudojo perfokortas. Kiekvienos jų dvylikoje eilių buvo galima pramušti po 20 skylučių, apibūdinančių tam tikrus asmens duomenis. Skaitant perfokortas, pro jos skylutes pralysdavo metaliniai strypeliai, kurie liesdavo į vonelę supiltą gyvsidabrį. Strypeliams kaskart prisilietus, buvo sužadinama elektros srovė ir atitinkamas skaitiklis padidinamas vienetu. Holerito tabuliatorius tapo pirmąja skaičiavimo mašina, veikiančia ne mechaniniu procesų pagrindu. Ji pasirodė esanti labai efektyvi, ir tai leido įsteigti firmą, gaminančią tokius tabuliatorius. Nuo 1924 metų iki dabar ji vadinasi IBM (Internacional Business Machines).

1934 metais Cūzė ėmė kurti universalią skaičiavimo mašiną. Paeksperimentavęs su dešimtaine skaičiavimo sistema, Cūzė vis dėlto pasirinko dvejetainę. 1936m. sukūrė skaičiavimo mašiną Z-1, kurioje buvo pritaikyti Bulio algebros principai (leidžią atlikti elementarius veiksmus su dvejetainiais skaičiais. Vėlesniame modelyje Z-2 vietoj mechaninių jungiklių jis panaudojo elektromechanines rėles, informacijai įvesti pritaikė fotojuostą .

1944m. IBMfirma pagamino gana galingą kompiuterį “Mark-1” , turintį apie 750 tukst.detalių.

1943m. pab. Anglijoje ėmė veikti didelė skaičiavimo mašina “Colossus-1”, skirta vokiečių šifrogramoms dešifruoti.

1945m. JAV buvo sukurta galinga grynai elektroninė mašina ENIAC(Elektronic Numerical Integrator, Analyser and Calculiator – elektroninis skaitmeninis integratorius, analizatorius ir skaičiuotuvas).

1947m. Vilksas sukonstravo mašiną EDSAC. Ji rėmėsi nauja programinio aprūpinimo strategija, taigi naudojo standartines, dažnai skaičiavimams taikomas programas ir įrangą programų klaidoms aptikti. Joje pirmą kartą panaudota operacinė sistema t.y. programų rinkinys, leidžiantis automatiškai valdyti skaičiavimo procesą.

1 karta (1950m. ENIAC , EDSAC ) – didelių matmenų, menko patikimumo, galingų aušinimo įrenginių reikalaujančios, todėl neekonomiškos lempinės mašinos. Jose pradėta naudoti programinė įranga, saugoma mašinos atmintyje, pvz: operacinė sistema. Programuojama mašininiais kodais. darbo greitis iki kelių dešimčių tūkst. operacijų per sekundę (op./s.).

2 karta (1960m. IBM 1401) – tranzistorinės, patikimos, ekonomiškos, nedidelės mašinos .išorinė atmintis realizuota magnetiniuose diskuose, informacijai išvesti panaudoti displėjai. Programuojama algoritminėmis kalbomis. Darbo greitis – iki 1 milij. Op./s.

3 karta (1964-1965m. IBM S/360, B2500) -mašinos, kuriose naudojamos mikroschemos, sukurtas pirmasis mikroprocesorius “Intel 4004”, mikrokompiuteris PDP-8, pirmasis asmeninis kompiuteris “K“nbak” Buvo sukurtas grafinis manipuliatorius – pelė. darbo greitis – iki šimtų milij. op./s.

4 karta (1980m. CRAY1)- kompiuteriuose naudojamos didžiosios ir super didžiosios integrinės mikroschemos, atsiranda globalieji telefoniniai ir kosminio ryšio kompiuterių tinklai, kompiuteriuose naudojami optiniai kompaktiniai diskai (CD-ROM) bei jų pagrindu sukurtos daugialypėsterpės – multimedija.

5karta (1990m. bendras JAV ir Japonijos projektas) – nauja architektūra, kuri 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.
Pramoninių asmeninių kompiuterių istorija prasidėjo 1971m., kai du amerikieciai Džobsas ir Vozniakas garaže surinko kompiuterį, kurį pavadino “Apple”. Vaikinai įkūrė firmą, ir jau 1976m. rinkoje pasirodė pirmasis pramoninis asmeninio kompiuterio variantas “Apple-2”.

populiariausi yra IBM Pc asmeniniai kompiuteriai. 1981m. 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, kuriame pirmą kartą įmontuotas kietasis 10MB atminties diskas; IBM PC/AT, PS/2serijos modeliai 30, 60, 70, 80. Nuo 1993m. gaminamas kompiuteris su “Pentium”procesoriumi (AT/586). Pentium sugeba vienu metu vykdyti keletą instrukcijų. Juos lengva sujungti lygiagrečiam darbui. 1995m. INTEL jau gamino Pentium ir Pentium Pro, sudarytą iš maždaug 5,5 milijono tranzistorių ir turintį dviejų lygių vidinę spartinančiąją atmintį.

Lietuvoje kompiuteriai pasirodė baigiantis šeštąjam dešimtmečiui. Jie buvo lempiniai labai dideli, nepatikimi, be to sudėtinga ir brangi jų eksploatacija. 1954-1958m. Vilniaus elektros skaitiklių gamykla gamino pirmąsias skaičiavimo mašinėles “Vilnius” su elektromagnetinėmis rėlėmis, 1963m. Vilniaus universitete ir Kauno politechnikos institute ėmė veikti kompiuteriai “Minsk-14” , o nuo 1971m. – “Minsk-22”. 1964 Vilniaus skaičiavimo mašinų gamykla pradėjo gaminti pirmuosius lietuviškus kompiuterius “Rūta”.

Vieni pirmųjų kompiuterius pradėjo naudoti mokymo tikslams 13 Šiaulių vidurinės mokytojai. 1986m. “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”.

Šiuo metu galima nusipirkti įvairių kompiuterių. Pagal dydį kompiuteriai skirstomi į kišeninius, nešiojamuosius ir stalinius arba kabinetinius.
Kišeniniai kompiuteriai paprastai naudojami kokiai nors vienai programai vykdyti. Pvz., vieni kišeniniai kompiuteriai turi skaičiuotuvus su grafikų braižymo priemonėmis, kiti užrašų knygutės ar žodynėlis.

Nešiojamieji ir staliniai kompiuteriai iš esmės skiriasi vieni nuo kitų kaina ir displėjais (nešiojamųjų – plokščias, stalinių – vamzdinis). Tobulinant dizainą, pastarasis skirtumas nyksta, tik lieka kainos skirtumas.

Vaida Radvilaitė