Πώς φθάσαμε στους σημερινούς υπολογιστές Στόχος: Να μπορείτε να αναφέρετε μια σύντομη ιστορική αναδρομή της εξέλιξης των υπολογιστών, τους πιο σημαντικούς σταθμούς της εξέλιξης των υπολογιστών και τις κατηγορίες υπολογιστών
Η ανάγκη του ανθρώπου για επεξεργασία αριθμητικών πληροφοριών τον ώθησε, από τα πρώτα χρόνια της ιστορίας του, στην επινόηση διάφορων συσκευών. Η πρώτη συσκευή, που επινοήθηκε από τους Κινέζους, περίπου το 2500 π.Χ., ήταν ο άβακας, που είναι παρόμοιος με το γνωστό μας αριθμήτηριο. Με τη συσκευή αυτήν μπορούσε κάποιος να κάνει προσθέσεις και αφαιρέσεις μόνο.
Iστορική εξέλιξη των υπολογιστών Ο άνθρωπος πρώτα άρχισε να μετρά με τα δάκτυλα του, μετά χρησιμοποιώντας κομμάτια ξύλου, πέτρες κ.λ.π. Περίοδος 2000 π. Χ. Πρώτη επινόηση, ήταν το γνωστό αριθμητήριο (άβακας) για την εκτέλεση απλών υπολογισμών (πρόσθεση, αφαίρεση) Άβακας: αναπτύχθηκε στην Ασία (Κίνα) και βασίζεται ανάλογα με τη θέση που μπορεί να βρίσκεται κάθε χάνδρα. Χρησιμοποιήθηκε από τους Έλληνες και Ρωμαίους για την εκτέλεση προσθέσεων και αφαιρέσεων. Ο Άβακας χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα στην Ρωσία, χώρες της ανατολής, καθώς και στις πρώτες βαθμίδες της εκπαίδευσης.
Περίοδος 16ου - τέλος 19ου αιώνος Μηχανικές κατασκευές Περίοδος 16ου - τέλος 19ου αιώνος Ακολούθησαν διάφορες κατασκευές (μηχανικές) για επίλυση των τεσσάρων μαθηματικών πράξεων (πρόσθεση, αφαίρεση, πολ/σμού, διαίρεση). Κατά τη διάρκεια των αιώνων, πολλοί ερευνητές (Ρascal, Babbage, Hollerith κ.ά.) επινόησαν διάφορες μηχανές για την αυτοματοποίηση της επεξεργασίας δεδομένων. Pascal’s wheel calculator:Ο φιλόσοφος - μαθηματικός Pascal χρησιμοποίησε συστήματα γραναζιών των οποίων κάθε γρανάζι ήταν αριθμημένο με 10 θέσης που εκτελούσαν τις προσθέσεις και αφαιρέσεις. Ο Άγγλος μαθηματικός Charles Babbage επινόησε την Διαφορική μηχανή (difference engine) η οποία χρησιμοποιούσε περιστρεφόμενους τροχούς για την εκτέλεση συνεχόμενων αριθμητικών πράξεων χωρίς την επέμβαση του ανθρώπου. . Pascal’s wheel calculator Babbage’s difference engine
Αναλυτική μηχανή Charles Babbage Η οποία τηρούσε: 1.Μια μνήμη για την αποθήκευση των δεδομένων 2.Ένα "μύλο" ικανό να εκτελεί τις αριθμητικές πράξεις 3.Μια μονάδα ελέγχου, η οποία θα καθοδηγεί το μύλο Ο Άγγλος μαθηματικός Charles Babbage Επίσης επινόησε την Αναλυτική μηχανή η οποία προέβλεπε 1.Μια μνήμη για την αποθήκευση των δεδομένων 2.Ένα "μύλο" ικανό να εκτελεί τις αριθμητικές πράξεις 3.Μια μονάδα ελέγχου, η οποία θα καθοδηγεί το μύλο 4.Μονάδες εισόδου-εξόδου 4.Μονάδες εισόδου-εξόδου.
Στον εικοστό αιώνα, η μορφή των υπολογιστικών μηχανών αλλάζει από μηχανική σε ηλεκτρομηχανική.
Ηλεκτρομηχανικός υπολογιστής Επινόηση μεθόδου αυτομάτου ελέγχου. Κατασκευή 1ου ηλεκτρομηχανικού υπολογιστή με τη δημιουργία κυκλωμάτων από την εταιρεία IBM Εξασφάλισε τη δυνατότητα εισαγωγής δεδομένων με αναγνώριση διάτρητων καρτελών. Κατασκευή ηλεκτρομηχανικού υπολογιστή με αποθηκευμένα προγράμματα (MARK 1) (1939) Βάση των ομοιοτήτων των κυκλωμάτων των τηλεφώνων με διακόπτες και δυαδικούς αριθμούς (switching relays and binary numbers) κατασκευάστηκε μια ηλεκτρομηχανική συσκευή τον αθροιστής (adder) ο οποίος παρουσίαζε με τα δυαδικά ψηφία 0 και 1 την πρόσθεση δύο αριθμών. Χρησιμοποιώντας τον αθροιστή εκτελούνταν όλες οι αριθμητικές πράξεις. Έτσι ο καθηγητής Howard Aiken του Harvard University σχεδιάστηκε ο MARK I ο οποίος μπορούσε να κάνει μια σειρά από αριθμητικές . Ο MARK I περιείχε 72 αθροιστές και είχε την δυνατότητα εισαγωγής δεδομένων με αναγνώριση διάτρητης ταινίας ή καρτελών.
Είδη μονάδων εισόδου δεδομένων - εντολών - οδηγιών Διάτρητη ταινία 8-channel code Μονάδες εισόδου εισαγωγής δεδομένων 1. Διάτρητη ταινία: Χαρτί σε ρολό 334 μέτρα με πλάτος 1 ιντζα. 2. Διάτρητη κάρτα: Περιέχει 80 στήλες και 12 γραμμές 3. Μηχανή διάτρησης καρτών: Πληκτρολόγιο όμοιο με της γραφομηχανής η οποία δημιουργεί τρύπα/ες σε ανάλογο σημείο/α στην κάρτα. Επίσης όλοι οι χαρακτήρες εκτυπώνονται στο πάνω μέρος της κάρτας. Διάτρητη κάρτα 80 στηλών με τον κώδικα Hollerith Διατρητική μηχανή καρτών με τον κώδικα Hollerith
Ηλεκτρονικός Ψηφιακός Η/Υ Ο Πρώτος Ηλεκτρονικός Ψηφιακός Ηλεκτρονικός Υπολογιστής με τη χρησιμοποίηση λυχνιών (Electronic Numerical Integrator And Calculator) ονομάστηκε ENIAC και κατασκευάστηκε το 1946 Ήταν ταχύτερος και με ακρίβεια 2 δεκαδικών ψηφίων Ο ENIAC ήταν ο πρώτος μεγάλης έκτασης ηλεκτρονικός υπολογιστής . Αντί για αυτόματους διακόπτες εκκινήσεως (relays) χρησιμοποιούνται υψηλής ταχύτητας ηλεκτρονικές λυχνίες, όπου τα δυαδικά ψηφία 0 και 1 παρουσιάζονταν με ηλεκτρική τάση στις λυχνίες.. Ο υπολογιστής αυτός δεν είχε κινούμενα μέρη. Τα δεδομένα αποθηκεύονταν στη μνήμη και οι εντολές δίδονταν εξωτερικά διαδοχικά μια - μια.
Λογικό κύκλωμα με λυχνίες Λυχνίες Οι υπολογιστές της πρώτης γενιάς (περίοδος 1942 - 1959), έχουν ως κύριο λογικό στοιχείο τις Λυχνίες. Είναι μεγάλοι σε όγκο, καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ηλεκτρισμού, παράγουν πολλή θερμότητα κατά τη λειτουργία τους, είναι αργοί και όχι πολύ αξιόπιστοι. Διάφορα είδη λυχνιών Λογικό κύκλωμα με λυχνίες
Στη πρώτη γενιά υπολογιστών το 1946, κατασκευάζεται ο πρώτος ΜΕΓΑΛΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ υπολογιστής, ο ΕΝΙΑC (Electronic Numerical Integrator And Calculator). Είναι Ηλεκτρονικός Ψηφιακός υπολογιστής (Η/Υ) με χρησιμοποίηση λυχνιών. Είναι ταχύτερος με ακρίβεια δύο δεκαδικών ψηφίων.
Ο πρώτος μεγάλου μεγέθους Η. Υ. , ο ΕΝΙΑC
Ο πρώτος, όμως, εμπορικός υπολογιστής παρουσιάζεται στην αγορά το 1951 Ο πρώτος, όμως, εμπορικός υπολογιστής παρουσιάζεται στην αγορά το 1951. Επεξεργάζεται όχι μόνο αριθμούς αλλά και χαρακτήρες. Είναι ο UNIVAC I.
Βελτίωση του ENIAC και κατασκευή του EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) έγινε το 1949. Ο Η/Υ αυτός αποθηκεύει το πρόγραμμα και τα δεδομένα στη μνήμη του Η συνεχής βελτίωση των Υπολογιστών δημιουργεί τον εμπορικό υπολογιστή UNIVAC 1 που μπορούσε να εργάζεται επί 24 ωρου βάσεως
UNIVAC I. Μπορούσε να κάνει 1000 υπολογισμούς περίπου το δευτερόλεπτο
Στη συνέχεια, η ανάπτυξη της ηλεκτρονικής δίνει νέα, μεγάλη ώθηση στην κατασκευή υπολογιστικών μηχανών. Στη δεύτερη γενιά των υπολογιστών (περίοδος 1959 - 1964), οι λυχνίες αντικαθίστανται από τα τρανζίστορ. Οι υπολογιστές μικραίνουν σε όγκο, γίνονται πολύ πιο γρήγοροι και η αποθηκευτική τους ικανότητα μεγαλώνει. Επίσης, είναι πολύ αξιόπιστοι και η τιμή τους μειώνεται, ώστε πλέον να είναι προσιτή σε πολλές μεγάλες επιχειρήσεις, πανεπιστήμια και κυβερνητικούς οργανισμούς.
Η τρίτη γενιά των υπολογιστών (περίοδος1965-1970) χρησιμοποιεί τα ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ, για να αντικαταστήσει τα τρανζίστορ ως κύρια λογικά στοιχεία. Σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα τοποθετούνται πολλά τρανζίστορ, πυκνωτές και άλλα τα οποία έχουν σμικρυνθεί πολύ. Η χρήση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων μικραίνει ακόμα περισσότερο τον όγκο των Η.Υ., αυξάνει την ταχύτητα, την αξιοπιστία και την αποθηκευτική τους ικανότητα. Η τιμή τους μειώνεται ακόμη περισσότερο.
Η τέταρτη γενιά των υπολογιστών (περίοδος 1970 μέχρι σήμερα) εξακολουθεί να χρησιμοποιεί το ολοκληρωμένο κύκλωμα ως το κύριο λογικό στοιχείο. Τώρα όμως, υπάρχουν πολύ περισσότερα τρανζίστορ, είναι πολύ μικρότερα, πολύ ταχύτερα και πολύ πιο φθηνά. Ένα απλό τσιπ πυριτίου, μεγέθους ενός ανθρώπινου νυχιού, περιέχει τώρα εκατοντάδες χιλιάδες κυκλώματα. Αποτέλεσμα αυτής της σμίκρυνσης είναι η δημιουργία του ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗ και η εμφάνιση των ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ αλλά και των ΥΠΕΡΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Σήμερα, γίνεται μεγάλη συζήτηση ανάμεσα στους θεωρητικούς της Πληροφορικής για την επερχόμενη πέμπτη γενιά, που θα χαρακτηρίζεται από τις εφαρμογές της ΤΕΧΝΗΤΗΣ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗΣ.
Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούμε να δίνουμε οδηγίες στη φυσική μας γλώσσα και οι Η.Υ. θα μπορούν να μας καταλάβουν παρά τις ιδιομορφίες της προφοράς μας, τους ιδιωματισμούς ή το συντακτικό. Επίσης, θα είναι σε θέση να αναλύσουν τις οδηγίες μας και να «καταλάβουν» τις πραγματικές μας προθέσεις, επισημαίνοντας ενέργειες που φαίνονται αναποτελεσματικές ή λανθασμένες Ο πλέον χαρακτηριστικός διαχωρισμός των Η.Υ. γίνεται με βάση το μέγεθος τους. Όχι μόνο το φυσικό τους μέγεθος αλλά και τις δυνατότητες επεξεργασίας που προσφέρουν
Οι τέσσερις κατηγορίες Η.Υ. σύμφωνα με τον πιο πάνω διαχωρισμό είναι: Οι μικροϋπολογιστές Οι μεσαίου μεγέθους Η.Υ. Οι μεγάλου μεγέθους Η.Υ. Οι υπερυπολονιστές. Οι διαχωριστικές γραμμές, όμως, μεταξύ των διάφορων κατηγοριών δεν είναι τόσο ξεκάθαρες σήμερα όσο στο παρελθόν
Κατά τη δεκαετία του 50 πλέον οι Η/Υ τίθενται σε εμπορική χρήση και γνωστές μάρκες Η/Υ εμφανίζονται. Από τότε ο ένας τύπος Η/Υ διαδέχεται τον άλλο από πλήθος κατασκευαστών
Γενιές Υπολογιστών 1η Γενιά (Δεκαετία του 40) α) Μηχανικά μέρη β) Λυχνίες γ) Μεγάλες διαστάσεις δ) Μικρή ταχύτητα 2η Γενιά (Δεκαετία του 50) α) Χρήση Transistor β) Πιο μικρές διαστάσεις γ) Ειδικά δωμάτια δ) Μεγαλύτερες ταχύτητες 3η Γενιά (Δεκαετία του 60) α) Ολοκληρωμένα β) Πολύ πιο μικρές κυκλώματα διαστάσεις γ) Ειδικά δωμάτια δ) Μεγάλες ταχύτητες Άβακας: αναπτύχθηκε στην Ασία (Κίνα) και βασίζεται ανάλογα με τη θέση που μπορεί να βρίσκεται κάθε χάνδρα. Χρησιμοποιήθηκε από τους Έλληνες και Ρωμαίους για την εκτέλεση προσθέσεων και αφαιρέσεων. Ο Άβακας χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα στην Ρωσία, χώρες της ανατολής, καθώς και στις πρώτες βαθμίδες της εκπαίδευσης.
Γενιές Υπολογιστών 4η Γενιά (Δεκαετία 70 -80) α) Πολύ πιο μικρές διαστάσεις β) Ειδικά δωμάτια γ) Ολοκληρωμένα κυκλώματα δ) Μεγαλύτερες ταχύτητες υψηλής πυκνότητας (VLSI) ε) Τεχνική Νοημοσύνη 5η Γενιά (Δεκαετία 90) Πολύ μεγάλες ταχύτητες, Εύκολη επικοινωνία, Χρησιμοποίηση σε πολλούς τομείς της ζωής Υπολογιστές οι οποίοι χρησιμοποιούνται στη επιστήμη, εκπαίδευση στη διοίκηση, βιομηχανία, εμπόριο.