Историја на сметачите

Главна статија: Компјутер

Компјутерски хардвер е платформа за обработка на информации.

Предисторија на сметачите

На древните цивилизации, броеви им биле неопходни во земјоделието, сточарството, градежништвото, а подоцна во трговијата и астрономијата.Неолитскиот човек, за да си помогне во собирањето и одземањето, за помали количества ги користел сопствените прсти, а за да претстави поголеми количества, најчесто земал камчиња. Тој избраните објекти ги групирал зависно од операцијата што треба да ја изврши и на крајот ги броел елементите од групата во којашто се наоѓа резултатот. Оваа техника и денес ја применуваат разни примитивни племиња, како и децата.

Абакусот на почетокот се користел за аритметички задачи. Она што сега го нарекуваме римски Абакус се користел во Вавилонија уште 2400 години пред нашата ера. Од тогаш, и многу други форми за пресметување на одбори или маси се измислени. Во средновековните европски бројачки куќи, карирана крпа се ставала на маса, и маркери се движеле околу неа според одредени правила, како помош за пресметување на суми на пари. Неколку аналогни сметачи биле изградени во античкиот и средновековниот период за вршење на астрономски пресметки. Тие ги вклучуваат Antikythera механизмот и astrolabe од Стара Грција (околу 150-100 п.н.е.), за кои се смета дека се најрано познати механички аналогни компјутери. Херон од Александрија (околу 10-70 н.е.) направил многу комплексни механички уреди, вклучувајќи автомат и програмабилни колички . Други рани верзии на механички уреди кои се користат за вршење на еден или друг вид на пресметки ги вклучуваат планисферот како и други механички компјутерски уреди измислени од страна на Абу Рејхан ел-Бируни (1000); астрономските аналогни компјутери на средновековните муслимански астрономи и инженери како и астрономската саат-кула на Су Сонг (1090) во текот на Сонг династија . Шкотскиот математичар Џон Непер за развојот на сметањето е значаен затоа што ги измислил логаритмите. Тие овозможуват множењето да се сведе на собирање, а делењето на вадење. Идејата би имала значење само за науката, доколку Непер не ги напишал и првите логаритамски таблици ,давајќи притоа и упатство за нивната конструкција.Сепак, неговиот најголем изум за информатиката се Неперовите коски, измислени во 1612 година. Германецот Вилхелм Шикард дизајнирал механички калкулатор во 1623. Тоа го направил со употреба на еден заб опрема кое не било соодветно за општ носечки механизам. Пожарот ја уништил машината за време на нејзината изработка во 1624 и Шикард се откажал од проектот. Две скици од неа се откриени во 1957 година, премногу доцна за би имале никакво влијание врз развојот на механички калкулатори.

Во 1642, додека уште бил тинејџер, Блез Паскал започнал пионерска работа за правење на машини и по три години напор и 50 прототипи тој го измисли механичкиот калкулатор. Тој изградил дваесет од овие машини (наречени Паскал калкулатор или Pascaline) во следните десет години. Девет од тие машини сè уште постојат , од кои повеќето се изложени во европските музеи.

Gottfried Wilhelm von Leibniz го направил и првиот автоматски калкулатор што ги извршувал сите четири аритметички операции наречен Staffelwalze (буквален превод од германски, тапан што чекори) [26]. Тој множел по пат на повеќекратно автоматско собирање кое се реализирало со помош на назабен цилиндар. Лајбницовата машина не била сосема прецизна, но концептот на назабениот цилиндар станал основа на сите механички калкулатори до појавата на електронските калкулатори.

Околу 1820 година, Чарлс Ксавиер Томас го создаде првиот успешен, масовно произведен механички калкулатор, Аритмометарот, кои би можел да собира, одзема, множи и дели.

Аритмометар

Лајбниц исто така го опиша двоичниот (бинарен) броен систем, кој е централна состојка на сите современи компјутери. Сепак, до 1940 година, многу потоа дизајнирани машини (вклучувајќи ги машините на Чарлс Babbage во 1822, па дури и ENIAC од 1945) се засноваат на декадниот систем. Во Јапонија, Ryōichi Yazu патентирал механички калкулатор наречен Yazu Arithmometer во 1903 година. Тој се состои од еден цилиндар и 22 запченици, и вклучува мешавина на основа 2 и основа 5 ,броен систем познат на корисниците на soroban (јапонски абакус). Повеќе од 200 парчиња биле продадени, главно за владини агенции, како што се Министерството за војна и земјоделски станици за експерименти.

1801:Технологии со дупчени картички

Жакар (Joseph Marie Jacquard) во 1801 година го направил првиот автоматски разбој којшто контролата на извлекувањето на конците ја врши зависно од распоредот на празнините на една дупчена картичка. Во 1833, Чарлс Babbage тргнал од развојот на неговата диференцна машина (за навигациски пресметки) на општо наменет дизајн, аналитичка машина, која ги користи дупчените картички на Жакард за својата програма за складирање. Во 1837, Babbage ја претстави својата аналитичка машина.За влез користела две низи дупчени картички, една за текот на операциите, а втора за влезните податоци. Излезот требала да го испише, или повторно да го отпечати на дупчени картички. Податоците требало да се сместат во складот, а операндите, коишто ги дефинираат операциите што треба да се извршат и нивниот редоследот требало да се сместат во управувачка единица. Најважниот дел на аналитичката машина е аритметичката единица, којашто Бебиџ ја нарекол мелница. Било замислено мелницата да ги извршува сите четири аритметички операции (собирање, одземање, множење и делење) и да го пресметува квадратниот корен,за којшто постои едноставен бројчен алгоритам.Бидејќи машината не ја доживеала својата слава во тоа време, во Лондон во 1991 била направена реконструкција на машината и работела баш онака како што Бебиџ ја замислил. Машината врз основа на диференцната машина на Бебиџ е изградена во 1843 од PER Georg Scheutz и неговиот син Едвард. Подобрена Scheutzian пресметувачка машина беше продадена на британската влада и подоцна истиот модел беше продаден на американската влада и тие успешно се користеа во производството на логаритамска таблици.

1880ти:Складирање на податоци со помош на дупчени картички

Во доцните 1880, американецот Herman Hollerith измислил складирање на податоци на медиумот кој потоа може да се чита од машина.Претходните употреби на машински читливи медиуми биле за контрола, а не за читање на податоци.Во 1890 година, во САД бил одржан попис на населението што опфаќал голем број податоци. Било проценето дека тие ќе треба да бидат рачно обработувани цели десет години.Херман Холерит проблемот го решил за шест недели и потоа изумот наречен табулатор го применил за обработка на пописите во голем број други земји.Компанија Hollerith на крајот од пописот станала јадрото на IBM.IBM ја разви технологијата на дупчени картички во моќна алатка за бизнис обработка на податоци и продуцираше широка линија на единична рекорд опрема.До 1950 година, картичките на IBM станаа присутни насекаде во индустријата и владата.

Десктоп Калкулатори

До 20 век,механичките калкулатори, каси, машини за сметководство, и така натаму се редизајнирани за да користат електрични мотори, со позиција на запченикот како претстава за состојбата на променливата. Зборот "компјутер" е работно звање доделено на луѓе кои ги користат овие калкулатори за вршење на математички пресметки.Во 1948 година, Curta беше претставен. Ова беше мал, портабл, механички калкулатор, кој беше со големина на бибер мелница. Со текот на времето, во текот на 1950-тите и 1960-тите разлчни механички калкулатори се појавиа на пазарот.Првиот целосно електронски десктоп калкулатор беше британскиот ANITA Mk.VII, кои користел Nixie цевка екран.Во 1965 година, Ванг лаборатории го произведоа LOCI-2, 10-цифрен калкулатор кои исто така користи Nixie цевка екран и може да се пресмета логаритми.

Аналогни компјутери

Пред Втората светска војна, механички и електрични аналогни компјутери се сметале за "држава на уметноста", и многумина мислеле дека се иднината на компјутерите.Аналогни компјутери ги искорисуваат предностите на силните сличности помеѓу математиката на мали својства(позиции и движењето на тркалата или напон и струја на електронски компоненти) и математиката на други физички појави,на пример, балистички траектории, инерција, резонанца, енергетски трансфер, динамика, и така натаму. Тие се модел на физички појави со електрични напони и струи како аналогни количини.Некои од најшироко распоредените аналогни компјутери вклучуваат уреди за нишанење оружје, како што е Norden bombsight, и против пожарни системи за контрола, како Арго систем Артур полен за воени брода. Некои останаа во употреба со децении по Втората светска војна. Други аналогни компјутери вклучени Heathkit ЕК-1, и хидраулични MONIAC ​​компјутери кој се моделирани економетриски текови.

Почетоци на електронско дигитално сметање

Теориската основа на современите компјутери ја има формализирано Алан Туринг во рамките на неговите истражувања на концептите на алгоритми и универзалната машина.

Постои контроверзија околу прашањето кој бил првиот дигитален електронски компјутер. Според некои извори првиот ваков компјутер, наречен З3 (Z3), бил измислен во 1941 година од германскиот инженер Конрад Зуце. Прототипот бил уништен во 1944 година за време на бомбардирањето на Берлин и неговата заслуга не се популаризирала најверојатно од политички причини. З3 бил релативно едноставен за програмирање и користел магнетна лента како меморија. Проблемот делум потекнува и од тајноста на компјутерскиот проект Колосус (Colossus) кој бил исклучително употребуван за дешифрирање на германските комуникации за време на Втората светска војна. Првиот Колосус бил ставен во операција на 8 декември 1943 година во Блечли Парк, и бил хардверски предпрограмиран. Сличен хардверски предпрограмиран компјутер бил и тнр. Атанасов Бери компјутер (Atanasoff Berry Computer) рaзвиен на Универзитетот на Ајова во САД во 1939 година.

Долги години како прв електронски компјутер се сметал ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator), конструиран на Универзитетот во Пенсилванија во 1946. Во него конструкторите Џон Мокли (John Mauchly) и Преспер Екерт (Presper Eckert) вградиле 18 000 електронски ламби. ENIAC бил огромна машина што зафаќала околу 150 квадратни метри површина и тежел 30 тони.

Технолошки генерации

Прва генерација

Со ENIAC започнува Првата генерација компјутери која траела до 1959 година. Голем недостаток на компјутерите од оваа генерација било загревањето на електронските ламби, кое барало дополнителни уреди за ладење. Брзината на тие компјутери била околу 20 000 операции во секунда, имале ограничена меморија, а за памтење на податоците се користела перфорирана хартиена картичка.

Во тоа време Џон фон Нојман (John von Neuman) ја дал идејата за паметење не само на податоците, туку и на програмите. Таа идеја е реализирана во компјутерот EDSAC од 1949 година, кој бил направен на Универзитетот Кембриџ во Англија.

Втора генерација:транзистори

Периодот од 1959 до 1964 година е познат како Втора генерација компјутери.Компјутерите од оваа генерација се изградени врз основа на транзистор. Тоа е електронски елемент што може да ја извршува истата работа како електронската ламба, само што е многу помал, троши малку енергија и не се загрева, а е многу побрз од неа. Оттаму и произлегуваат одликите на компјутерите од оваа генерација: имале мали димензии, брзината на пресметување изнесувала 100 000 операции во секунда, а за паметење на податоците се користела магнетна лента.Новите сметачи користеле и нови програмски јазици.Во 1958, на пазарот се појавуваат два исклучително значајни и влијателни програмски јазика, LISP и ALGOL 58, а следната година се појавува COBOL. LISP е јазикот на вештачката интелигенција, една од клучните области на информатиката. Основоположници на оваа наука која започнала во 1956 година биле Marvin Minsky и John McCarthy, нејзиниот „кум“ и авторот на LISP . ALGOL 58 е првиот императивен програмски јазик, јазик кој содржи оператори со кои се менуваат состојбите низ кои поминува еден процес. Во 1960 била промовирана и новата верзија ALGOL 60, која е основа на голем број современи програмки јазици. Најважен од сите овие програмски јазици е COBOL (Common Bussiness Oriented Language), прв стандардизиран јазик за деловна намена. Во неговата изработка учествувал голем истражувачки тим, предводен од доајенот на информатиката, Grace Hopper и Joe Wegstein.Се смета дека заклучно со 1980 година, најголемиот број програми биле напишани имено на COBOL, а јазикот и денес масовно се користи во Британија и во САД.Во 1964 се појавил програмскиот јазик BASIC (кратенка од Beginner's Allpurpose Symbolic Instruction Code). Негови директни наследници се различните верзии на Visual Basic, едни од најпопуларните јазици денес.

Трета генерација

Пронајдокот на интегралните кола довел до појава на Третата генерација компјутери, која траела од 1964 до 1969 година. Интегралното коло содржи еквивалент од неколку стотини транзистори на минијатурно парче материјал. Тоа придонело димензиите на овие компјутери многу да се намалат и затоа ги нарекле мини компјутери. Нивната брзина се зголемила, цената им опаднала и затоа нивната примена се проширила во многу области на човековата дејност. Со целокупната работа на компјутерите од оваа генерација управувала специјално напишана програма наречена оперативен систем. Во 1971, тим од IBM предводен од Alan Shugart ја произведува првата дискета (memory disk или floppy disk), со димензија од 8 инчи (20 cm). На слика 13 се прикажани трите генерации дискети со димензија од 8, 5¼ и 3½ инчи.Компјутерите со интегрални кола биле кратко присутни на пазарот. Клучниот изум што го предизвикал нивното повлекување од пазарот биле интегралните кола што содржат повеќе транзистори на еден чип. Бројот на транзисторите растел согласно со Муровиот закон, па за 10 години нивниот број стигнал до 1000.

Последни Генерации

Во седумдесеттите години се јавува мал тенок слој силициум т.н. чип, на кој може да се “отпечати“ комплетно интегрално коло. Појавата на чипот ќе доведе до Четвртата генерација сметачи, која започнува во 1970 година. Во 1975 година е направен првиот личен сметач. Затоа оваа генерација е наречена и генерација на лични сметачи (од англ. Personal Computer - PC). Ова име го добиле бидејќи се наменети за работа на едно лице. Поради малите димензии, големите можности, масовното производство и ниските цени, употребата на персоналните сметачи доживува непредвидиво зголемување. Со нив може да се комуницира со кој било компјутер во светот, преку посебни компјутерски мрежи.

Денес секојдневно се користат компјутери од т.н. Петта генерација компјутери кои имаат способност за паралелна работа. Во 21 век, мулти-кор обработувачи стана комерцијално достапна. Content-адресибилен меморија (CAM) стана доволно евтина за да се користи во вмрежување, иако компјутерскиот систем сè уште не спроведува хардвер CAMs за употреба во програмски јазици.

Се работи и на развој на Шеста генерација компјутери т.н. невронски компјутери, чија работа е слична со работата на невроните во човечкиот мозок и на Седма генерација на квантумски компјутери кои користат феномени од квантната механика - суперпозиција или квантумска меѓузависност/замрсеност - за манипулација на податоци.