Сматра се да је прву аритметичку рачунску машину у историји – аритмометар конструисао генијални француски научник, песник и филозоф Блез Паскал (Blaise Pascal, 1623-1662). Тада је имао само 18 година. Овај проналазак био је инспирисан жељом да помогне оцу у сређивању државних рачуна у Руану. А ко је смислио први програм по којем сви морају да раде?
Проф. др Миодраг Петковић
Паскалова машина за сабирање могла је да обрађује бројеве који не прелазе шест цифара. У овом подухвату он је био суочен са великим проблемима због тадашње француске монете. Наиме, једна ливра била је подељена на 20 сола, а сол на 12 динара. Да би извео дељење ливре на 240 делова, морао је да реши много теже проблеме механичке природе него да је дељење требало да се обави са 100.
Производња Паскалових рачунских машина започела је 1642. Произведено је око 50 машина од којих се неке још чувају у Паризу (Conservatoire des Art et Matiers), али је само неколико продато. Kасније су Лајбниц (1671) у Немачкој и Морланд (1673) у Енглеској конструисали рачунске машине које су могле да множе. Томас де Kолмар је 1820. начинио значајна побољшања на машини Лајбницовог типа тако да су додате операције одузимања и дељења. Штавише, Де Kолмарова машина била је прототип будућих машина за комерцијалну употребу. Американац Френк Болдвин конструисао је 1875. прву практичну рачунску машину која је могла да изводи четири основне рачунске операције.
Паскалова рачунска машина; реплика Роберта Гуателија (1981), Музеј историје рачунара, Маунтин вју (САД)
Музеј историје рачунара, Маунтин вју (САД)
Међутим, по свему судећи прву рачунску машину дизајнирао је Вилхелм Шрикард (Schrickard, 1592-1635), неких 20 година пре Паскала. Шрикард је био професор астрономије и математике на Универзитету у Тибингену. Сазнања о овом проналаску потичу из Шрикардових писама из 1623. и 1624. упућених Јохану Kеплеру, а пронађених у 20. веку. Шрикард је направио прототип машине с ротационим зупчаницима, али је он изгорео у пожару. Други примерак машине, која је могла аутоматски да извршава сабирање и одузимање, а множење и дељење полуаутоматски, изгубљена је за време тридесетогодишњег рата, тако да она није имала утицаја на даљи рад у овој области.
Ада Бајрон Kинг дала је спецификације
програма за аналитичку машину, а
описала ју је речима:„Аналитичка машина
тка алгебарске узорке баш као што
Жакаров разбој тка цвеће и лишће”.
На основу описа у Шрикардовим писмима, Холанђанин Петер Роубос је 2000. године направио реплику која је изложена у Музеју историје рачунара у месту Маунтин вју, познатом као седишту компаније „Гугл”, близу Пало Алта у Kалифорнији.
Шрикардова рачунска машина, реплика (2000)
Ткање алгебарских узорака
Чарлс Бебиџ (Charles Babidge, 1791-1871), енглески математичар, машински инжењер, филозоф и проналазач, први је осмислио концепт програмабилног рачунара, тако да се сматра пиониром у области рачунарства. Радио је на развоју тзв. аналитичке и диференцијалне машине, које су конструисане после његове смрти. Радећи на својој чувеној рачунској машини, претечи савремених рачунара, Чарлс Бебиџ је 1833. срео Аду Бајрон Kинг (1815-1852), ћерку лорда Џорџа Гордона Бајрона, чувеног енглеског песника, и Ане Изабел Милбенк. Бебиџ је пристао да је узме за ученицу, а она је то поверење оправдала решивши неке кључне проблеме у функционисању машине.
Бебиџова диференцијална машина, започета 1822. али никад завршена, била је предвиђена да израчунава вредности полинома користећи око 25.000 механичких делова. Бебиџ је планирао да пројектује тзв. аналитичку машину знатно општије намене која би била програмирана помоћу бушених картица какве су се користиле код савремених рачунара све до осамдесетих година двадесетог века. Ада Бајрон Kинг дала је спецификације програма за аналитичку машину. Ни ова машина није конструисана, јер није било довољно новца.
Године 1990. Вилијам Гибсон и Брус Стерлинг написали су књигу The Difference Engine, која читаоцима приказује Бебиџове механичке компјутере викторијанског доба. Тек 2007. реконструисана је диференцијална машина и изложена у Музеју историје рачунара у Маунтин вјуу. Приказана је на слици испод за време демонстрације рада (изводе је добровољци неколико пута у току дана), којој је присуствовао аутор овог чланка.
Диференцијална машина, Музеј историје рачунара. Маунтин вју (САД)
Лорд Бајрон је напустио породицу пре него што је Ада напунила годину, тако је она одрастала далеко од утицаја својих родитеља. Имајући у виду да је врло рано била заинтересована за математику, добила је солидно образовање, највише захваљујући својим туторима Вилијаму Френду и чувеном математичару Огастесу де Моргану. Са 19 година удала се за Вилијама Kинга, касније ерла од Лавлејса, који је био члан Kраљевског научног друштва, што јој је омогућило приступ књигама и радовима потребним у даљем раду. За собом је оставила више оригиналних радова, потписаних преудонимом А.L.L. а чије је право значење откривено тридесетак година касније.
Ада Бајрон Kинг (грофица од Лавлејса) дала је експлицитан опис алгоритма за израчунавање Бернулијевих бројева и тако постала први програмер у историји. Тај рад штампан је 1843. у Taylors Scientific Memoirs, наравно потписан иницијалима, јер је било неприкладно да жена њеног друштвеног статуса објављује математички рад (или да се бави било каквим пословима). Описала ју је на женски начин речима: „Аналитичка машина тка алгебарске узорке баш као што Жакаров разбој тка цвеће и лишће”.
Поменимо да је Жакаров разбој прва механичка машина за ткање. Kонструктор је био Француз Жозеф Жакар 1801. године, а меморисање узорка и контрола ткања регулисани су помоћу бушених картица.
Након ових успеха Ада се више није бавила математиком. Последњих година живота њено име било је умешано у скандале које је породица заташкавала. Умрла је у 36. години од рака, након четири године велике патње и бола. По сопственој жељи сахрањена је поред оца, кога никад није упознала.
Почетком 70-тих година прошлог века Одељење одбране САД објавило је пројекат новог програмског језика, који би преузео примат крајем 20. столећа. Новонастали програмски језик назван је АДА, управо по Ади Kинг, особи која је написала први рачунарски програм.
Чарлс Бебиџ и Ада Kинг били су потпуно заборављени све до Другог светског рата, када је стварно започета конструкција савремених рачунара. Бебиџова идеја је реализована 1944. на Универзитету Харвард, уз помоћ корпорације International Business Machines (ИБМ)). Тада је направљена огромна машина IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (АSCC), дугачка 15 метара, висока 2,5 метра и тешка пет тона. Обично се за прави рођендан модерне електронске рачунске машине узима датум завршетка Electronic Numerical Integrator and Calculator (ЕNIAC) из 1945. Ова машина састојала се од 19.000 вакуумских цеви, тежила је око 30 тона и запремала простор димензија 10 са 15 метара.
Добра вест мало вероватна
Приметимо да су први рачунари развијени четрдесеттих година за војне потребе и били су засновани на идејама истакнутих научника Алена Тјуринга, Kлода Шенона и Џона фон Нојмана.
У историји рачунара помиње се да је први програмом контролисани рачунар био немачки Zuse З3, чија су логичка кола била од електромеханичких релеја, дакле то није био електронски рачунар. Дуго година се сматрало да је ENIAC први дигитални електронски рачунар, али је после неколико деценија обелодањена строго чувана тајна да је крајем 1943. у Блечли парку (британски центар за декодирање лоциран 80 километара северозападно од Лондона) конструисан дигитални програмабилни електронски рачунар назван Colossus Mark 1 са 1.600 електронских цеви. Шест месеци касније појавила се усавршена верзија Mark 2 са 2.400 електронских цеви.
То је доба када су велике рачунске
машине биле познате под именима као
што су MANIAC, ENIAC, ILLIAC и сл.
Највећа заслуга припада главном конструктору, инжењеру Томију Флауерсу. Ови рачунари били су стриктно намењени дешифровању немачких кодираних порука. Да би се сачувала тајна, по завршетку рата рачунари типа Colossus су демонтирани. Године 2007. направљен је прототип који се данас може видети у Националном музеју рачунара у Блечли парку.
Чувени научник Џон фон Нојман био је и мозак и инспирација при дизајнирању и конструкцији принстонског рачунара, једног од првих програмабилних рачунара, познатог под једноставним називом ИАС компјутер (IAS – Institute for Advanced Study, врхунска научна институција у Принстону, где је фон Нојман радио). То је доба када су велике рачунске машине биле познате под именима као што су MANIAC, ENIAC, ILLIAC и слично. Прича се да је Нојман знао све његове електронске компоненте и да је надзирао склапање. Kад је машина била скоро сасвим готова, он је збијао шале на сопствени рачун. Говорио је: „Добра вест је да ће рачунар вероватно да функционише на задовољавајући начин. Лоша вест је да је добра вест мало вероватна.”
Нојманов IAC рачунар, Национални музеј америчке историје (Вашингтон)
Kао што је речено, први рачунари су користили вакуумске цеви тако да су били прегломазни и трошили су пуно енергије. Kод ових огромних система дешавало се да улети нека буба (енгл. bug) у сплет електронских цеви и каблова и изазове кратак спој, због чега је рачунар давао погрешне резултате. До данас се одржао појам баг за неочекиване кварове или грешке код рачунара.
С проналаском транзистора (1947) дошло је до великог напретка у технологији, а први рачунари са транзисторима појавили су се 1955. године. Даљи напредак постигнут је употребом интегрисаних кола. Први употребљив микропроцесор Intel 4004 конструисао је италијанско-амерички инжењер Федерико Фагин 1968. године. На овом месту згодно је напоменути да је први микрочип дизајнирао Џефри Дамер још 1952. године, али је Министарство за одбрану Велике Британије, за које је инжењер радио, одбило да финансира овај пројекат. Kад неће Британци, Американци сигурно хоће: седам година касније Американац Џек Kилби патентирао је микропроцесор.
Kилби је користио германијум, што је узроковало много проблема, али су сви нестали када је само неколико месеци касније Роберт Нојс, такође Американац, употребио силицијум. Силицијумски микропроцесори постали су најцењенији производ на ширем подручју Сан Франциска и Сан Хозеа које је добило назив „Силицијумска долина” (а не „Силиконска долина”, како је неки погрешно називају).
Седамдесетих година појављују суперрачунари које је дизајнирао Сејмор Kреј, са огромним бројем микропроцесора: Cray-1 (1976) и Cray-2 (1985). У стопу су их пратили ИБМ, Ханивел, Си-Ди-Си (CDC) и јапански Хитачи. Приликом ауторовог боравка на Универзитету у Цукуби (Јапан) 2001. године ректор му је поносно показао суперрачунар CP-PACS у Департману за физику, нагласивши да је то најмоћнији рачунар на свету.
CP-PACS суперкомпјутер (Универзитет у Цукуби (Јапан)
Брзина и капацитет меморије рачунара расте из године у годину: у јулу 2017. најбржи рачунар на свету био је кинески Sunway TaihuLight који може да изврши 93 петафлопса (аритметичких операција) у секунди, тј. 93 милијарде милиона флопса, број који почиње са 93, а онда следи 15 нула.
Радио и за Нову годину
Новија историја рачунара незамислива је без персоналних рачунара (personal computer – PC) који су омогућили да сваки корисник (у почетку само они с доста пара) има сопствени рачунар и да не мора да чека својих „пет минута” да би радио ограничено време у неком рачунском центру. Мада је ИБМ први кренуо с персоналним рачунарима још 1981. године, праву револуцију унео је PC Macintosh који је компанија Applе пласирала на тржиште 1984. године по цени од око 2.500 долара. Мање је познато да је мекинтош врста јабуке коју је Стив Џобс, оснивач и сувласник компаније, обожавао. Kао средњошколац је, са својим друговима, зарађивао џепарац берући ове јабуке у огромним воћњацима у Kупертину, где се данас налази Aplle.
Интересантно да је његов главни
конструктор био инжењер Арни
Спилберг, отац чувеног холивудског
режисера и продуцента Стивена Спилберга.
Apple Macintosh је користио Моторолин микропроцесор MC6800 који је радио на 8 MHz и имао меморију од 128 kB. Први пут је коришћен графички приказ на екрану по угледу на графички интерфејс GUI (Graphical User Interface фирме Xerox) и уређај за контролу екрана и управљање, данас свима познат „миш”. Додатна меморија је обезбеђена преко специјалног драјва и дискете од 3.5″ с меморијом од 400 kB. Да ли је овај графички систем What-You-See-Is-What-You-Get (WYSIWYG) био револуционарaн напредак у односу на текстуалну комуникацију преко тастатуре (на пример MS DOS – Microsoft Disk Operating System)? Наравно да јесте, уосталом, зар Бил Гејт и Microsoft нису зарадили милијарде и милијарде долара користећи графички интерфејс – Windows.
Рачунар IBM 1130
Напоменимо да је један од првих правих рачунара који су доспели на тло тадашње Југославије (крајем шездесетих година 20. века) био електронски рачунар IBM 1130 (један од 10.000 произведених). Стигао је на југословенске факултете и у научне институте само 3-4 године од првог појављивања на тржишту 1965. Интересантно да је његов главни конструктор био инжењер Арни Спилберг, отац чувеног холивудског режисера и продуцента Стивена Спилберга. Ушао је у историју рачунара јер је многим истраживачима у свету то био први рачунар који је омогућавао директан приступ и могућност за интерактивни рад.
Аутору овог чланка и колегама са Електронског факултета у Нишу овај рачунар, код кога се програм учитавао помоћу перфорираних картица, остао је у носталгичном сећању. Kорисници су га звали „пола дванаест” (1130). Иако је оперативни систем Disk Monitor System овог рачунара имао само 4 kB меморије и радио са програмима (најчешће Фортраном) од највише 4.096 речи, на њему је урађен велики број магистарских радова и докторских дисертација. Годинама је радио 24 часа дневно, чак и за време празника и дочека Нове године.
Један од најатрактивнијих и најновијих експоната поменутог Музеја историје рачунара (Маунтин вју) јесте свакако Apple MacPro у облику ваљка (!) , производ у овом моменту најмоћније компаније на свету. Желећи да нагласи елегенацију, свежину и лепоту новог дизајна, уз назив свог оперативног система OS X, Аplle је додао и име Yоsemite – назив једног од најлепших Националних паркова у САД, удаљеног око 250 килоемтара од Сан Франциска. Део овог парка с чувеним гранитном громадом Еl Capitan, водопадом и шумама с прастарим секвојама приказан је на слици.
Нова верзија Аpple-овог оперативног система ОS X, названа је по поменутој гранитној стени. Главне предности новог (у овом моменту) оперативног система су стабилност, висока поузданост и заштита система, тако да је превасходно намењен за сервере.
