VREMENSKA MAŠINA

GROFIČIN DUH U RAČUNARIMA

Najmoćniji na svetu (Vikipedija)

Smatra se da je prvu aritmetičku računsku mašinu u istoriji – aritmometar konstruisao genijalni francuski naučnik, pesnik i filozof Blez Paskal (Blaise Pascal, 1623-1662). Tada je imao samo 18 godina. Ovaj pronalazak bio je inspirisan željom da pomogne ocu u sređivanju državnih računa u Ruanu. A ko je smislio prvi program po kojem svi moraju da rade?

Prof. dr Miodraga Petkovića

Prof. dr Miodrag Petković

Paskalova mašina za sabiranje mogla je da obrađuje brojeve koji ne prelaze šest cifara. U ovom poduhvatu on je bio suočen sa velikim problemima zbog tadašnje francuske monete. Naime, jedna livra bila je podeljena na 20 sola, a sol na 12 dinara. Da bi izveo deljenje livre na 240 delova, morao je da reši mnogo teže probleme mehaničke prirode nego da je deljenje trebalo da se obavi sa 100.

Proizvodnja Paskalovih računskih mašina započela je 1642. Proizvedeno je oko 50 mašina od kojih se neke još čuvaju u Parizu (Conservatoire des Art et Matiers), ali je samo nekoliko prodato.  Kasnije su Lajbnic (1671) u Nemačkoj i Morland (1673) u Engleskoj konstruisali računske mašine koje su mogle da množe. Tomas de Kolmar je 1820. načinio značajna poboljšanja na mašini Lajbnicovog tipa tako da su dodate operacije oduzimanja i deljenja. Štaviše, De Kolmarova mašina bila je prototip budućih mašina za komercijalnu upotrebu. Amerikanac Frenk Boldvin konstruisao je 1875. prvu praktičnu računsku mašinu koja je mogla da izvodi četiri osnovne računske operacije.

Paskalova računska mašina; replika Roberta Guatelija (1981), Muzej istorije računara, Mauntin vju (SAD)

Muzej istorije računara, Mauntin vju (SAD)

Međutim, po svemu sudeći prvu računsku mašinu dizajnirao je Vilhelm Šrikard (Schrickard, 1592-1635), nekih 20 godina pre Paskala. Šrikard je bio profesor astronomije i matematike na Univerzitetu u Tibingenu. Saznanja o ovom pronalasku potiču iz Šrikardovih pisama iz 1623. i 1624. upućenih Johanu Kepleru, a pronađenih u 20. veku. Šrikard je napravio prototip mašine s rotacionim zupčanicima, ali je on izgoreo u požaru. Drugi primerak mašine, koja je mogla automatski da izvršava sabiranje i oduzimanje, a množenje i deljenje poluautomatski, izgubljena je za vreme tridesetogodišnjeg rata, tako da ona nije imala uticaja na dalji rad u ovoj oblasti.

Ada Bajron King dala je specifikacije
programa za analitičku mašinu, a
opisala ju je rečima:„Analitička mašina
tka algebarske uzorke baš kao što
Žakarov razboj tka cveće i lišće”.

Na osnovu opisa u Šrikardovim pismima, Holanđanin Peter Roubos je 2000. godine napravio repliku koja je izložena u Muzeju istorije računara u mestu Mauntin vju, poznatom kao sedištu kompanije „Gugl”, blizu Palo Alta u Kaliforniji.

Šrikardova računska mašina, replika (2000)

Tkanje algebarskih uzoraka

Čarls Bebidž (Charles Babidge, 1791-1871), engleski matematičar, mašinski inženjer, filozof i pronalazač, prvi je osmislio koncept programabilnog računara, tako da se smatra pionirom u oblasti računarstva. Radio je na razvoju tzv. analitičke i diferencijalne mašine, koje su konstruisane posle njegove smrti. Radeći na svojoj čuvenoj računskoj mašini, preteči savremenih računara, Čarls Bebidž je 1833. sreo Adu Bajron King (1815-1852), ćerku lorda Džordža Gordona Bajrona,  čuvenog engleskog pesnika, i Ane Izabel Milbenk. Bebidž je pristao da je uzme za učenicu, a ona je to poverenje opravdala rešivši neke ključne probleme u funkcionisanju mašine.

Bebidžova diferencijalna mašina, započeta 1822. ali nikad završena, bila je predviđena da izračunava vrednosti polinoma koristeći oko 25.000 mehaničkih delova. Bebidž je planirao da projektuje tzv. analitičku mašinu znatno opštije namene koja bi bila programirana pomoću bušenih kartica kakve su se koristile kod savremenih računara sve do osamdesetih godina dvadesetog veka. Ada Bajron King dala je specifikacije programa za analitičku mašinu. Ni ova mašina nije konstruisana, jer nije bilo dovoljno novca.

Godine 1990. Vilijam Gibson i Brus Sterling napisali su knjigu The Difference Engine, koja čitaocima prikazuje Bebidžove mehaničke kompjutere viktorijanskog doba. Tek 2007. rekonstruisana je diferencijalna mašina i izložena u Muzeju istorije računara u Mauntin vjuu. Prikazana je na  slici ispod za vreme demonstracije rada (izvode je dobrovoljci nekoliko puta u toku dana), kojoj je prisustvovao autor ovog članka.

Diferencijalna mašina, Muzej istorije računara. Mauntin vju (SAD)

Lord Bajron je napustio porodicu pre nego što je Ada napunila godinu, tako je ona odrastala daleko od uticaja svojih roditelja. Imajući u vidu da je vrlo rano bila zainteresovana za  matematiku, dobila je solidno obrazovanje, najviše zahvaljujući svojim tutorima Vilijamu Frendu i čuvenom matematičaru Ogastesu de Morganu. Sa 19 godina udala se za Vilijama Kinga, kasnije erla od Lavlejsa, koji je bio član Kraljevskog naučnog društva, što joj je omogućilo pristup knjigama i radovima potrebnim u daljem radu. Za sobom je ostavila više originalnih radova, potpisanih preudonimom A.L.L. a čije je pravo značenje otkriveno tridesetak godina kasnije.

Ada Bajron King (grofica od Lavlejsa) dala je eksplicitan opis algoritma za izračunavanje Bernulijevih brojeva i tako postala prvi programer u istoriji. Taj rad štampan je 1843. u Taylors Scientific Memoirs, naravno potpisan inicijalima, jer je bilo neprikladno da žena njenog društvenog statusa objavljuje matematički rad (ili da se bavi bilo kakvim poslovima). Opisala ju je na ženski način rečima: „Analitička mašina tka algebarske uzorke baš kao što Žakarov razboj tka cveće i lišće”.

Pomenimo da je Žakarov razboj prva mehanička mašina za tkanje. Konstruktor je bio Francuz Žozef Žakar 1801. godine, a memorisanje uzorka i kontrola tkanja regulisani su pomoću bušenih kartica.

Nakon ovih uspeha Ada se više nije bavila matematikom. Poslednjih godina života njeno ime bilo je umešano u skandale koje je porodica zataškavala. Umrla je u 36. godini od raka, nakon četiri godine velike patnje i bola. Po sopstvenoj želji sahranjena je pored oca, koga nikad nije upoznala.

Početkom 70-tih godina prošlog veka Odeljenje odbrane SAD objavilo je projekat novog programskog jezika, koji bi preuzeo primat krajem 20. stoleća. Novonastali programski jezik nazvan je ADA, upravo po Adi King, osobi koja je napisala prvi računarski program.

Čarls Bebidž i Ada King bili su potpuno zaboravljeni sve do Drugog svetskog rata, kada je stvarno započeta konstrukcija savremenih računara. Bebidžova ideja je realizovana 1944. na Univerzitetu Harvard, uz pomoć korporacije International Business Machines (IBM)). Tada je napravljena ogromna mašina IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC), dugačka 15 metara, visoka 2,5 metra i teška pet tona. Obično se za pravi rođendan moderne elektronske računske mašine uzima datum završetka Electronic Numerical Integrator and Calculator (ENIAC) iz 1945.  Ova mašina sastojala se od 19.000 vakuumskih cevi, težila je oko 30 tona i zapremala prostor dimenzija 10 sa 15 metara.

Dobra vest malo verovatna

Primetimo da su prvi računari razvijeni četrdesettih godina za vojne potrebe i bili su zasnovani na idejama istaknutih naučnika Alena Tjuringa, Kloda Šenona i Džona fon Nojmana.

U istoriji računara pominje se da je prvi programom kontrolisani računar bio nemački Zuse Z3, čija su logička kola bila od elektromehaničkih releja, dakle to nije bio elektronski računar. Dugo godina se smatralo da je ENIAC prvi digitalni elektronski računar, ali je posle nekoliko decenija obelodanjena strogo čuvana tajna da je krajem 1943. u Blečli parku (britanski centar za dekodiranje lociran 80 kilometara severozapadno od Londona) konstruisan digitalni programabilni elektronski računar nazvan Colossus Mark 1 sa 1.600 elektronskih cevi. Šest meseci kasnije pojavila se usavršena verzija Mark 2 sa 2.400 elektronskih cevi.

To je doba kada su velike računske
mašine bile poznate pod imenima kao
što su MANIAC, ENIAC, ILLIAC i sl.

Najveća zasluga pripada glavnom konstruktoru, inženjeru Tomiju Flauersu. Ovi računari bili su striktno namenjeni dešifrovanju nemačkih kodiranih poruka. Da bi se sačuvala tajna, po završetku rata računari tipa Colossus su demontirani. Godine 2007. napravljen je prototip  koji se danas može videti u Nacionalnom muzeju računara u Blečli parku.

Čuveni naučnik Džon fon Nojman bio je i mozak i inspiracija pri dizajniranju i konstrukciji prinstonskog računara, jednog od prvih programabilnih računara, poznatog pod jednostavnim nazivom IAS kompjuter (IAS – Institute for Advanced Study, vrhunska naučna institucija u Prinstonu, gde je fon Nojman radio). To je doba kada su velike računske mašine bile poznate pod imenima kao što su MANIAC, ENIAC, ILLIAC i slično. Priča se da je Nojman znao sve njegove elektronske komponente i da je nadzirao sklapanje. Kad je mašina bila skoro sasvim gotova, on je zbijao šale na sopstveni račun. Govorio je: „Dobra vest je da će računar verovatno da funkcioniše na zadovoljavajući način. Loša vest je da je dobra vest malo verovatna.”

Nojmanov IAC računar, Nacionalni muzej američke istorije (Vašington)

Kao što je rečeno, prvi računari su koristili vakuumske cevi tako da su bili preglomazni i trošili su puno energije. Kod ovih ogromnih sistema dešavalo se da uleti neka buba (engl. bug) u splet elektronskih cevi i kablova i izazove kratak spoj, zbog čega je računar davao pogrešne rezultate. Do danas se održao pojam bag za neočekivane kvarove ili greške kod računara.

S pronalaskom tranzistora (1947) došlo je do velikog napretka u tehnologiji, a prvi računari sa tranzistorima pojavili su se 1955. godine. Dalji napredak postignut je upotrebom integrisanih kola. Prvi upotrebljiv mikroprocesor Intel 4004 konstruisao je italijansko-američki inženjer Federiko Fagin 1968. godine. Na ovom mestu zgodno je napomenuti da je prvi mikročip dizajnirao Džefri Damer još 1952. godine, ali je Ministarstvo za odbranu Velike Britanije, za koje je inženjer radio, odbilo da finansira ovaj projekat. Kad neće Britanci, Amerikanci sigurno hoće: sedam godina kasnije Amerikanac Džek Kilbi patentirao je mikroprocesor.

Kilbi je koristio germanijum, što je uzrokovalo mnogo problema, ali su svi nestali kada je samo nekoliko meseci kasnije Robert Nojs, takođe Amerikanac, upotrebio silicijum. Silicijumski mikroprocesori postali su najcenjeniji proizvod na širem području San Franciska i San Hozea koje je dobilo naziv „Silicijumska dolina” (a ne „Silikonska dolina”, kako je neki pogrešno nazivaju).

Sedamdesetih godina pojavljuju superračunari koje je dizajnirao Sejmor Krej, sa ogromnim brojem mikroprocesora: Cray-1 (1976) i Cray-2 (1985). U stopu su ih pratili IBM, Hanivel, Si-Di-Si (CDC) i japanski Hitači. Prilikom autorovog boravka na Univerzitetu u Cukubi (Japan) 2001. godine rektor mu je ponosno  pokazao superračunar CP-PACS u Departmanu za fiziku, naglasivši da je to najmoćniji računar na svetu.

CP-PACS superkompjuter (Univerzitet u Cukubi (Japan)

Brzina i kapacitet memorije računara raste iz godine u godinu: u julu 2017. najbrži računar na svetu bio je kineski Sunway TaihuLight koji može da izvrši 93 petaflopsa (aritmetičkih operacija) u sekundi, tj. 93 milijarde miliona flopsa, broj koji počinje sa 93, a onda sledi 15 nula.

Radio i za Novu godinu

Novija istorija računara  nezamisliva je bez personalnih računara (personal computer – PC) koji su omogućili da svaki korisnik (u početku samo oni s dosta para) ima sopstveni računar i da ne mora da  čeka svojih „pet minuta” da bi radio ograničeno vreme u nekom računskom centru. Mada je IBM prvi krenuo s personalnim računarima još 1981. godine, pravu revoluciju uneo je PC Macintosh koji je kompanija Apple plasirala na tržište 1984. godine po ceni od oko 2.500 dolara. Manje je poznato da je mekintoš vrsta jabuke koju je Stiv Džobs, osnivač i suvlasnik kompanije, obožavao. Kao srednjoškolac je, sa svojim drugovima, zarađivao džeparac berući ove jabuke u ogromnim voćnjacima u Kupertinu, gde se danas nalazi Aplle.

Interesantno da je njegov glavni
konstruktor bio inženjer Arni
Spilberg, otac čuvenog holivudskog
režisera i producenta Stivena Spilberga.

Apple Macintosh je koristio Motorolin mikroprocesor MC6800 koji je radio na 8 MHz i imao memoriju od 128 kB. Prvi put je korišćen grafički prikaz na ekranu po ugledu na grafički interfejs GUI (Graphical User Interface firme Xerox) i uređaj za kontrolu ekrana i upravljanje, danas svima poznat „miš”. Dodatna memorija je obezbeđena preko specijalnog drajva i diskete od 3.5″ s memorijom od 400 kB. Da li je ovaj grafički sistem What-You-See-Is-What-You-Get (WYSIWYG)  bio revolucionaran napredak u odnosu na tekstualnu komunikaciju preko tastature (na primer MS DOS – Microsoft Disk Operating System)? Naravno da jeste, uostalom, zar Bil Gejt i Microsoft nisu zaradili milijarde i milijarde dolara koristeći grafički interfejs – Windows.

Računar IBM 1130

Napomenimo da je jedan od prvih pravih računara koji su dospeli na tlo tadašnje Jugoslavije (krajem šezdesetih godina 20. veka) bio elektronski računar IBM 1130 (jedan od 10.000 proizvedenih). Stigao je na jugoslovenske fakultete i u naučne institute samo 3-4 godine od prvog pojavljivanja na tržištu 1965. Interesantno da je njegov glavni konstruktor bio inženjer Arni Spilberg, otac čuvenog holivudskog režisera i producenta Stivena Spilberga. Ušao je u istoriju računara jer je mnogim istraživačima u svetu to bio prvi računar koji je omogućavao  direktan pristup i mogućnost za interaktivni rad.

Autoru ovog članka i kolegama sa Elektronskog fakulteta u Nišu ovaj računar, kod koga se program učitavao pomoću perforiranih kartica, ostao je u nostalgičnom sećanju. Korisnici su ga zvali „pola dvanaest” (1130). Iako je operativni sistem Disk Monitor System ovog računara imao samo 4 kB memorije i radio sa programima (najčešće Fortranom) od najviše 4.096 reči, na njemu je urađen veliki broj magistarskih radova i doktorskih disertacija. Godinama je radio 24 časa dnevno, čak i za vreme praznika i dočeka Nove godine.

Jedan od najatraktivnijih i najnovijih eksponata pomenutog Muzeja istorije računara (Mauntin vju) jeste svakako Apple MacPro u obliku valjka (!) ,  proizvod u ovom momentu najmoćnije kompanije na svetu. Želeći da naglasi elegenaciju, svežinu i lepotu novog dizajna, uz naziv svog operativnog sistema OS X, Aplle je dodao i ime Yosemite – naziv jednog od najlepših Nacionalnih parkova  u SAD, udaljenog oko 250 kiloemtara od San Franciska. Deo ovog parka s čuvenim granitnom gromadom  El Capitan, vodopadom i  šumama s prastarim sekvojama  prikazan je na slici.

Nova verzija Apple-ovog operativnog sistema OS X, nazvana je po pomenutoj granitnoj steni. Glavne prednosti novog (u ovom momentu) operativnog sistema su stabilnost, visoka pouzdanost i zaštita sistema, tako da je prevashodno namenjen za servere.

O autoru

Stanko Stojiljković

Ostavite komentar