Istoria calculatoarelor personale. De la abac până la ultima generație de iMac, calculatoarele (analogice sau digitale, mecanice sau electrice) au însoțit omenirea de-a lungul ultimelor trei milenii de evoluție. Pe scurt, vom vorbi despre istoria calculatoarelor personale.
Conţinut
Istoria calculatoarelor personale
Istoria calculatoarelor personale. Computer este un cuvânt de origine latină care înseamnă calcul, a calcula. Prin urmare, prin calculator se înțelege un calculator automat capabil să execute instrucțiuni, furnizate sub formă de instrucțiuni logico-aritmetice, și să returneze rezultatele acestor operațiuni în urma unui proces de prelucrare. Oricare ar fi definiția exactă (greu de dat, oricum), ceea ce reprezintă astăzi un calculator știm cu toții, deoarece cu toții am avut de-a face cu unul dintre aceste dispozitive cel puțin o dată în viață.
Cel mai probabil, și voi utilizați un PC sau laptop atunci când citiți acest articol. De fapt, este probabil ca majoritatea dintre voi să folosiți un PC fie pentru muncă, fie pentru studiu. Așadar, dincolo de definiție, știm cu toții ce este un computer și ce poate și ce nu poate face. Ceea ce rămâne obscur pentru cei mai mulți este istoria acestor dispozitive, care au fost primele computere și cum au evoluat acestea de-a lungul timpului.
Ce sunt calculatoarele
În primul rând, având în vedere definiția destul de largă dată la început, în categoria calculatoarelor putem include un număr mare de dispozitive pe care nu le-am considera niciodată ca fiind legate de calculatoarele pe care le avem acasă. Astfel, urmărind istoria omenirii în sens invers, descoperim că calculatoarele au strămoși neștiuți. Cum ar fi abacul, astrolabul sau ceasurile astronomice realizate în China în jurul anului 1000.
Calculatoarele mecanice
Mult mai sofisticate (și, de fapt, ne întoarcem mult mai mult în timp) sunt bastoanele lui Napier’s (cunoscute și sub numele de Napier’s bones), realizate în prima jumătate a secolului al XVII-lea de către matematicianul scoțian Napier’s, care permiteau efectuarea de înmulțiri complicate în același mod ca și calculatoarele moderne.
În a doua jumătate a secolului al XVII-lea a avut loc mecanizarea operațiilor matematice fundamentale (adunarea, scăderea, înmulțirea și împărțirea), datorită colaborării la distanță a doi mari filosofi ai trecutului: elvețianul Pascal și germanul Leibniz. Primul, la începutul anilor 1640 și 1660, a produs aproximativ douăzeci de exemplare de Pascaline, un calculator mecanic capabil să efectueze adunări și scăderi. Leibniz, aproximativ treizeci de ani mai târziu, a reușit să îmbunătățească Pascaline prin crearea Stepped Reckoner, un calculator capabil să efectueze automat înmulțiri și împărțiri.
Calculatoarele analitice
În anii 1800, teoria calculului a fost aplicată în industria prelucrătoare. În 1801, francezul Joseph-Marie Jacquard a început să folosească în industria sa un război de țesut semimecanizat, controlat de carduri perforate. Urzeala și trama țesăturilor produse erau determinate direct de aceste carduri, care puteau fi schimbate fără a fi nevoie să se schimbe hardware-ul de susținere (în acest caz, războiul de țesut), așa cum se întâmplă cu programele informatice moderne.
La mijlocul secolului al XIX-lea, englezul Charles Babbage a dezvoltat mai întâi mașina diferențială, capabilă să execute funcții polinomiale complicate, iar mai târziu mașina analitică, primul prototip adevărat al unui computer mecanic capabil să îndeplinească diverse sarcini dincolo de calculele matematice și programabil prin intermediul unor cartele perforate.
Mașina trebuia să fie acționată de un motor cu aburi și era dotată cu o memorie internă, capabilă să rețină până la 1000 de numere de 50 de cifre fiecare, și un procesor pentru analiza datelor introduse. Babbage nu a reușit niciodată să construiască un exemplar cu dimensiunile de 30 de metri lungime și 10 metri înălțime din cauza fondurilor limitate de care dispunea matematicianul și filosoful britanic. Cu toate acestea, datorită intuițiilor neprețuite ale lui Babbage, calea era deschisă pentru calculatoarele mecanice, iar istoria calculatoarelor a început să facă primii pași fundamentali.
Von Neuman și Alan Turing, creatorii informaticii moderne
Înainte de a ajunge la calculatoarele electronice și digitale, a trebuit să treacă aproape un secol și, mai ales, a fost nevoie ca matematicianul englez Alan Turing să teoretizeze funcționarea așa-numitei Mașini Turing. Acest dispozitiv pur ideal procesa datele salvate pe o bandă infinită (în 1936, anul în care Turing a teoretizat compoziția Mașinii sale, datele erau salvate pe role magnetice similare cu casetele noastre audio) în conformitate cu un set definit de reguli.
Pornind de la această teoremă, John von Neuman a descris arhitectura unui calculator, alcătuită dintr-un procesor central, o unitate de memorie pe care sunt salvate atât datele de intrare, cât și cele de ieșire, și un bus care conectează toate părțile între ele. În esență, toate computerele moderne se bazează încă pe mașina Turing și pe arhitectura von Neuman.
Z1 și Colossus, primele calculatoare programabile
Primul calculator programabil, Z1, a fost construit de germanul Konrad Zuse între 1936 și 1938 în sufrageria părinților săi din Germania nazistă. În schimb, Colossus, a fost un calculator electronic programabil construit de forțele armate britanice în încercarea de a decripta codul Enigma, datează de cinci ani mai târziu. Dar în cursa pentru informatizarea digitală, puterea mondială în ascensiune a Statelor Unite nu putea lipsi cu siguranță.
La sfârșitul anilor 1930 și începutul anilor 1940 a fost construit Atanasoff-Berry Computer (ABC), primul calculator electronic digital din istorie, și ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), primul calculator de uz general din istorie, cu o dimensiune de „doar” 167 de metri pătrați și o greutate de 27 de tone.
Calculatoare cu tranzistori
În perioada imediat postbelică, informatica a cunoscut o dezvoltare impresionantă, în special datorită invenției tranzistorilor, care au permis reducerea greutății și a dimensiunilor mașinilor. Cel mai faimos computer din așa-numita a doua generație de calculatoare a fost IBM 1401, prezentat lumii în decembrie 1959. În anii 1960, am intrat în cea de-a treia generație de calculatoare datorită descoperirii circuitelor integrate, cunoscute sub numele de microcipuri, care au dus la crearea microprocesoarelor.
Odată cu a patra generație de calculatoare de la începutul anilor 1970, am intrat în domeniul așa-numitelor microcalculatoare și am făcut pași mari spre calculul nostru. Primele microcalculatoare, printre care Altair 8800 și Apple I, au permis publicului larg să se apropie de lumea calculatoarelor: din ce în ce mai mici și din ce în ce mai ieftine, acestea au început să intre pe ușile primelor case americane.
Dezvoltarea informaticii comerciale
În anii ’80, interfața grafică și mouse-ul au intrat în lumea informaticii, fiind inițial proiectate și produse de Xerox și ulterior adoptate de Apple în Macintosh, primul computer cu o interfață grafică bazată pe obiecte. În acei ani, a început să se răspândească ideea de a putea realiza computere portabile, adică echipate cu o sursă de alimentare internă și un monitor. Astfel, acestea puteau fi utilizate oriunde, chiar și pe drum. Compaq Portable a fost primul calculator de acest tip, strămoșul tuturor laptopurilor pe care le folosim astăzi.
Lumea informaticii, așa cum o cunoaștem astăzi, pare să se schimbe radical în câțiva ani. Legea lui Moore, care a stabilit condițiile pentru dezvoltarea tranzistorilor și a procesoarelor în ultimii 50 de ani, se apropie încet de sfârșit. Acest lucru înseamnă că producătorii de cipuri vor trebui să găsească și să adopte în curând alte tehnologii de construcție care să facă posibilă construirea unor unități centrale de procesare (și a altor componente electronice) din ce în ce mai puternice și mai performante. Au opțiuni cum ar fi: de la cipuri 3D la diode termice sau cipuri fotonice.
- Cipuri 3D. După cum sugerează și numele, acestea sunt cipuri în care lățimea și lungimea sunt combinate cu înălțimea. Acest lucru se datorează unei modificări a porturilor de comunicare, care permite tranzistoarelor să comunice pe toate laturile, în loc de doar două. În acest fel, va fi posibilă creșterea continuă a numărului de tranzistori în cadrul aceleiași suprafețe, respectând pe deplin dictaturile Legii lui Moore.
- Diodă termică. Dioda termică este echivalentul termic al unui tranzistor electric. La fel cum într-un cip obișnuit, curentul circulă doar într-o singură direcție, într-o diodă electrică, căldura circulă doar într-o singură direcție: acest lucru ar putea permite realizarea de cipuri în care informația este făcută să circule prin căldură.
- Cipuri fotonice. În afară de electroni și căldură, există un al treilea candidat pentru poziția de conductor al informațiilor. Acesta este fotonul, definit în termeni fizici ca fiind cuanta de energie a radiației electromagnetice. În termeni mai simpli, putem considera fotonul ca fiind un singur impuls luminos. Folosit deja cu succes în fibrele optice, fotonul ar putea fi utilizat și pentru transmiterea de date și informații în cadrul unor cipuri (numite cipuri fotonice) caracterizate de o rată mare de transfer de date și mai puțin supuse efectului Joule. Este vorba, așadar, de cipuri cu o eficiență electrică ridicată, capabile să transporte, cel puțin în primele teste, până la 100 de gigabiți de date pe secundă (12,5 GB, echivalentul a aproximativ 3 DVD-uri video).
Cu toate acestea, noile cipuri nu sunt singura cale pe care inginerii și informaticienii o aleg pentru a continua să îmbunătățească performanțele PC-urilor. În același timp, multe centre de cercetare se concentrează puternic asupra calculului cuantic, o ramură a informaticii care se bazează pe ideea că schimbul de informații în interiorul unui cip sau între două calculatoare poate avea loc conform principiilor fizicii cuantice.
Unitatea minimă de informație, în acest caz, este qubitul sau bitul cuantic: capabil să ia, conform principiului de incertitudine al lui Heisenberg, chiar și valori intermediare și suprapuse. Astfel, dacă bitul clasic poate lua doar valoarea 0 sau 1, qubitul poate lua simultan valoarea 0 și 1. În acest fel, va fi posibilă procesarea unei cantități mai mari de informații pe secundă, crescând exponențial capacitățile de calcul ale procesoarelor. Deci, dacă ați citit acest articol, ați aflat câteva informații despre istoria calculatoarelor personale.