A modern társadalmat ma már egyáltalán nem lehet elképzelni számítógépek nélkül. Teljesen magától értetődőnek vesszük őket, pedig száz évvel ezelőtt még nem is léteztek. Mikor jelent meg történelmileg az első számítógép a világon? Miben különböznek egymástól az egyes generációk? És kik álltak amögött, hogy a számítógépek egyáltalán megszülettek, majd ilyen meghatározó módon beleszóltak az életünkbe? Az alábbi cikkből kiderül.
Ha visszatekintünk a történelembe, gyorsan beláthatjuk, mennyire találékony az emberiség. Már körülbelül 5 000 évvel ezelőtt is használták Babilóniában az úgynevezett abakuszt. Ez egy egyszerű, poros kő volt, amely megkönnyítette a számolást. Az ókori Görögországban és Rómában fa- vagy agyagtáblákat alkalmaztak, amelyekbe apró kavicsokat, úgynevezett „calculli”-kat helyeztek – innen ered a kalkulátor elnevezés. Valamikor Kr. e. 150 és 100 között pedig a görög Antiküthéra szigete környékén egy mechanikus számológépet használtak, amely a mai ismereteink szerint a naptár kiszámítására, illetve a Nap, a Hold és más bolygók helyzetének meghatározására szolgált.
Nagyot ugrunk az időben: 1614-ben John Napier egy új matematikai módszert dolgozott ki, amely lehetővé tette a szorzást és az osztást összeadás és kivonás segítségével, logaritmusok felhasználásával. Ennek köszönhetően születtek meg az első logaritmustáblázatok, majd a logarléc is, amelyet később még az Apollo-program számításai során is használtak.
A számítógépek története rendkívül szerteágazó, és különösen a 20. század közepétől válik igazán izgalmassá. Éppen ezért vezették be a generációkra bontást. A számítógépes generáció fogalma azonban nem rendelkezik élesen meghatározott időbeli határokkal, ami számos bizonytalanságot eredményez az egyes gépek besorolásával és maguknak a generációknak a lehatárolásával kapcsolatban. Ennek ellenére érdemes végigvennünk őket.
Rövid, de annál izgalmasabb időutazásunkat a távoli múltba egy analóg számítógép bemutatásával zárjuk. A 19. század végén például megépítettek egy 10 komponensből álló gépet, amely a tengeri apályt és dagályt volt képes előre jelezni. Ezeket a szerkezeteket széles körben használták hivatalos árapály előrejelzések készítésére, amelyek alapvetőek voltak az általános tengeri navigációban. A 20. században aztán katonai szempontból is kiemelt jelentőséget kaptak: előbb az első világháború idején, majd a második világháború alatt, amikor egy továbbfejlesztett amerikai gép segített megjósolni a normandiai partraszállás napjára eső árapályviszonyokat.
Az analóg számítógépeket a digitális gépek megjelenése után is széles körben használták tudományos és ipari területeken, mivel abban az időben általában gyorsabbak voltak. Bizonyos speciális alkalmazásokban pedig mind a mai napig megmaradt a szerepük, például repülőgépes repülésszimulátorokban, fedélzeti repülési számítógépekben, illetve az irányítástechnikai rendszerek oktatásában az egyetemeken.
i
Analóg számítógép
Az analóg számítógép az informatika területén olyan történelmi számítógépet jelöl, amely különböző rendszerek hasonlóságán, vagyis analógiáján alapul. Ez a hasonlóság abban rejlik, hogy a rendszerek matematikai leírása megegyezik. Az analóg számítógépekben a feldolgozás elektronikus áramkörök segítségével történik, amelyek a bemeneten folytonos elektromos jelet fogadnak. Ez a jel bármilyen fizikai mennyiséget reprezentálhat, amelyet képesek vagyunk elektromos feszültséggé vagy áramerősséggé alakítani.
A múlt század 30-as és 40-es éveinek határán járunk, amikor a német mérnök, Konrad Zuse elkészítette a Z1 gép alapvető tervét. Ez a számítógép kettes számrendszerben működött, lebegőpontos aritmetikát alkalmazva. Rövid időn belül követték a Z2 és a Z3 modellek. Érdekesség, hogy a Z3-at a V–2 ballisztikus rakéták jellemzőinek kiszámítására is használták. Már itt jól látszik, hogy a jelentős történelmi események milyen erőteljesen ösztönzik a technológiai fejlődést (később például az említett Apollo űrprogram esetében is).
Hasonló szellemiségben dolgozott Howard Hathaway Aiken csapata is. Ez az amerikai számítástechnikai úttörő vezető mérnökként vett részt az IBM egyik első számítógépének, a Harvard Mark I-nek a megépítésében. A gépet 1944-ben szállították le a Harvard Egyetemre, ahol körülbelül tizenöt méternyi területet foglalt el. Elsősorban tudományos és műszaki számításokra használták, és jellemzően kutatóintézetekben vagy egyetemi környezetben kapott helyet. Ahogy az ilyenkor lenni szokott, a hadsereg érdeklődése sem maradt el, mivel a számokkal végzett gyors műveletek kiválóan alkalmasak voltak ballisztikai táblázatok kiszámítására.
A számítástechnika kezdetei az egykori Csehszlovákiában egy olyan intézményhez kötődnek, amely fennállásának nagy részében a Matematikai Gépek Kutatóintézete nevet viselte. Az intézetet olyan szakemberek alapították, akik a második világháború alatt és közvetlenül utána az Egyesült Államokban találkoztak az akkoriban megszülető első számítógépekkel. A legmeghatározóbb személyiség közülük Svoboda Antonín professzor volt.
Ő állt a SAPO (önműködő számítógép) megszületésének kezdetén is. A SAPO egy relés számítógép volt, mágnesdobos memóriával, amely 1 024 szót tárolt, szavanként 32 bináris számjeggyel. A gépet 1958-ban fejezték be teljes egészében. Kettes számrendszerben, lebegőpontos ábrázolással működött. A bemenet bináris vagy decimális, lyukkártyás formában érkezett. Az egész berendezés 7 000 relét és 400 elektroncsövet tartalmazott, és fizikailag több helyiséget is elfoglalt. Különlegessége az volt, hogy három azonos processzort tartalmazott, amelyek egymástól függetlenül számolták ki a feladatokat. A helyes eredményről szavazás döntött. ha legalább két eredmény megegyezett, azt tekintették helyesnek. Ha mindhárom eltért, a műveletet megismételték.
A számítógép SAPO azonban az üzembe helyezése után három évvel, vagyis 1960-ban leégett. A szikrázó relékontaktusok ugyanis meggyújtották azt az olajtócsát, amellyel a reléket kenték. Összességében fontos figyelembe venni az időbeli eltolódást is. A számítógépek fejlődése térségünkben jó néhány évvel lemaradt például az Egyesült Államokhoz képest.
(1907–1980), legalább 20 rendkívül eredeti számítógépes rendszer fő tervezője.
A 40-es és 50-es évek határán bontakozott ki a számítógépek első generációja, amelyet az elektroncsövek használata jellemzett. Az elektroncső olyan eszköz, amely elektromos jeleket egyenirányít vagy felerősít. Ennek köszönhetően meg lehetett szabadulni a lassú és megbízhatatlan mechanikus reléktől. Ezek a számítógépek a von Neumann architektúra alapján épültek, ezért működésükre a diszkrét üzemmód volt jellemző. Ez azt jelenti, hogy a számítógép memóriájába mindig csak egyetlen program és az aktuálisan feldolgozott adatok kerültek be. Ezután elindult a számítás, amelynek során már nem lehetett semmilyen módon beavatkozni. A számítás befejezése után a kezelőnek új programot és új adatokat kellett betöltenie.
i
Alan Turing
Alan Turing matematikus, logikus és kriptoanalitikus (1912. június 23. – 1954. június 7.) elsősorban arról vált ismertté, hogy a második világháború idején kulcsszerepet játszott a náci titkos kódok, az Enigma megfejtésében. Kevésbé köztudott azonban, hogy a modern informatika egyik megalapozója is volt. Ő vezette be a Turing-gép fogalmát, amely egy általános számítási modell, és az informatika egyik alappillérévé vált. Alan Turing tiszteletére 1966 óta adják át a Turing díjat, amely az egyik legrangosabb informatikai elismerés.
Az első számítógépes generáció tipikus példája az ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator), amelyet a Pennsylvaniai Állami Egyetemen építettek. Érdekesség, hogy a hűtésről két repülőgépmotor gondoskodott. Az ENIAC-et eredetileg az amerikai hadsereg tüzérségi lőelemtáblázatainak bonyolult matematikai számításaira tervezték. A második világháború azonban hamarabb ért véget, mint hogy a számítógépet teljes mértékben bevethették volna. Később viszont a termonukleáris fegyverek fejlesztésénél bizonyította képességeit.
Természetesen nem hagyhatjuk ki a környékbeli vonalat sem, amelynek szerves része az EPOS 1 (Elektronikus Számítógép). Ez a gép is Svoboda docens csapatában készült, ráadásul három példányban is létezett. Az eredeti elképzelések szerint az 1960-ban üzembe helyezett számítógép mindössze 2 000 elektroncsővel működött volna. Svoboda emigrációja után azonban a gépet már 3 400 elektroncsőből építették meg, energiaigénye pedig elérte a 80 kW-ot. A végleges változat, amely később ipari felhasználásra is került, már 8 000 elektroncsövet tartalmazott, és 200–300 kW teljesítményt igényelt.
Elérkezünk az 1957 és 1965 közötti időszakhoz, amelyet általánosan a számítógépek második generációjaként tartanak számon. És éppen ekkor kezdi el az emberiség először használni a tranzisztorokat. Ezek félvezető alkatrészek, amelyeknek köszönhetően a számítógépek nemcsak fizikailag lettek kisebbek, hanem érezhetően nőtt a teljesítményük és a megbízhatóságuk is. Érdekesség, hogy a tranzisztorok mind a mai napig minden integrált áramkör alapját képezik.
Az UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) volt az első sorozatban gyártott számítógép az Egyesült Államokban. Eredetileg üzleti és adminisztratív felhasználásra tervezték. Az UNIVAC I kezdeti ára 159 000 amerikai dollár volt, ám az idő múlásával ez folyamatosan emelkedett, végül elérte az 1 250 000–1 500 000 dolláros szintet. Összesen 46 darabot gyártottak és szállítottak le. A legtöbb egyetem számára ez az ár már megfizethetetlen volt, magánvállalatoknál viszont kiválóan bevált. Például az akkoriban jelentős Sperry Rand vállalat New Yorkban egészen 1968-ig két ilyen rendszert használt.
Térségünkben sikerült továbbfejleszteni az EPOS számítógépet annak második generációjára, természetesen már a korszerű tranzisztorok teljes körű felhasználásával. Az EPOS 2-t 1969-től a ZPA Čakovice gyártotta ZPA 600 néven, majd 1972-től modernizált változatként ZPA 601 jelöléssel. Mindkét verzióból több mint 30 darab készült. A klasszikus, teremnyi méretű számítógépeket így végre sikerült egy mobilabb megoldással kiváltani, amelyet például a hadsereg is előszeretettel telepített dobozos felépítménnyel ellátott járművekbe.
A harmadik generáció – amely időben az 1965 és 1980 közötti évekre tehető – már az integrált áramkörök (IC) megjelenését hozta el. Ezek olyan elektronikus alkatrészek, amelyek számos egyszerűbb elemből épülnek fel, együtt pedig egy teljes elektromos áramkört alkotnak. Ezzel párhuzamosan meredeken nőtt a tranzisztorok száma és az összteljesítmény is. Ekkor jelenik meg először igazán a folyamat (process) fogalma: a CPU egy feladatot dolgoz fel, miközben már egy másik feladat adataival is foglalkozik. A harmadik generációs számítógépek továbbra is nagy területeket foglaltak, ugyanakkor megjelentek az első valódi mikroszámítógépek is, amelyeket már könnyen lehetett egyik helyről a másikra áthelyezni.
A harmadik generáció ikonikus képviselői közé tartozik az IBM System 360. Ezt a számítógépet az IBM 1965-től kínálta, és processzoregysége diszkrét elektronikus alkatrészekből – főként tranzisztorokból, diódákból és ellenállásokból – állt. A könnyen bővíthető, moduláris platform rengeteg felhasználási lehetőséget kínált, és nagyban hozzájárult az IBM felemelkedéséhez. Bár az IBM számítógépei világszerte bekerültek nagyvállalatokhoz és intézményekhez, a legismertebb alkalmazásuk továbbra is az ember Holdra szállásához kötődik. Az Apollo 11 űrhajóról érkező adatokat öt IBM System 360 (Model 75) szuperszámítógép figyelte és dolgozta fel valós időben.
Jól látható, hogy a nyugati világból származó alkatrészek importjának lehetősége egyre csökkent. Számos JSEP-R1 számítógép mintájául az amerikai IBM System 360 szolgált. A rendelkezésre álló technológiai háttér azonban nem tette lehetővé a közvetlen másolást, ezért a gépeket hazai alkatrészekből kellett megtervezni. A JSEP-R1 sorozat egyes rendszereinek – eredeti nevükön RJAD 1 – sorozatgyártása végül 1972-ben indult el, ami jelentős időbeli lemaradást jelentett az amerikai eredetihez képest.
Az 1981-től kezdődő időszakot teljes egészében a számítógépek negyedik generációjához soroljuk, amely hatalmas technológiai ugrást hozott el a mikroprocesszorok megjelenésével. A mikroprocesszor egy nagy integráltságú digitális áramkör, amely a számítógép operatív memóriájában tárolt programokat hajtja végre. Ennek köszönhetően jelentősen nőtt a megbízhatóság és a sebesség, miközben a nagyméretű, teremnyi számítógépek fokozatosan háttérbe szorultak az egyéni felhasználásra szánt személyi számítógépekkel szemben.
Felhasználói szemszögből igazi aranykor kezdődött. Megérkezünk a DOS operációs rendszer korszakába, majd sorra jelennek meg az egyre barátságosabb, grafikus felhasználói felületek.
i
Mi az a DOS?
A DOS (Disk Operating System, azaz lemezalapú operációs rendszer) joggal tekinthető egy egyszerű, szöveges felhasználói felülettel rendelkező operációs rendszernek. A DOS elnevezés alatt eredetileg az egymással kompatibilis MS-DOS és IBM PC DOS rendszereket értették (1981), később pedig a DR-DOS-t (1988), a PTS-DOS-t (1993) és a FreeDOS-t (1998). A DOS uralta az IBM PC kompatibilis számítógépeket 1981 és 1995 között. Csak ezt követően jelent meg a DOS alapokra épülő Microsoft Windows 95.
Az IBM Personal Computer (IBM PC) 1981. augusztus 12-én mutatkozott be, 5150-es modelljelzéssel. Ez már lényegében egy asztali számítógép volt: a 51 × 41 × 14 cm-es hardverházat egy hagyományos televízió vagy RGB monitor egészítette ki, természetesen billentyűzettel. Jogosan merül fel a kérdés, milyen paraméterekkel rendelkezett ez a több mint 40 éves gép. Egy Intel 8088 processzor dolgozott benne 4,77 MHz-es órajelen, 16–256 kB RAM társaságában. Az adatok tárolására alapból mágnesszalag szolgált, de opcionálisan meg lehetett vásárolni egy 5,25"-os hajlékonylemez-meghajtót is, 180 kB kapacitással, ez azonban igen drága mulatság volt. A grafikus megjelenítést monitor vagy hagyományos televízió biztosította, utóbbi jóval elérhetőbb megoldásnak számított a monitorok magas ára miatt. A hangsúly a monokróm megjelenítésen volt, mivel a munka és a szórakozás túlnyomó része szöveges módban zajlott.
Az új IBM PC 5150 alapváltozata körülbelül 1 550 dollárba került. Ha azonban további opcionális alkatrészekkel – például floppy meghajtóval vagy színes CRT monitorral – bővítetted, az ár könnyedén átlépte a 3 000 dollárt, ami még mai szemmel nézve is igencsak borsos összeg.
A számítógépek történetében természetesen nem mehetünk el szó nélkül az Apple mellett sem. Az első igazán emlékezetes személyi számítógép az egyszerű nevű Apple I volt. 1976-ban az informatika még gyerekcipőben járt, és senki sem sejthette, mit hoznak a következő évek. Steve Wozniak és Steve Jobs mégis belevágtak az első számítógép megépítésébe, amelynek alapötlete egy tudományos számológépből indult ki.
A kaliforniai Los Altosban tartott bemutató után az ikonikus garázsban összesen 200 darabot gyártottak le. Hardveres szempontból az Apple I 4 kB operatív memóriát kínált, amelyet egy 1 MHz-es MOS Technology 6502 mikroprocesszor egészített ki. Maga a számítógép egy nyomtatott áramkörökből álló készlet volt, amelyhez külön kellett megvásárolni a tápegységet és a monitort, valamint saját programokat telepíteni. Az 500 dolláros ár ellenére az érdeklődés óriási volt. Napjainkban ezek a gépek igazi ritkaságnak számítanak, egy Apple I példány akár 500 000 dollárért is gazdát cserélhet egy aukción.
Jól láthatod, hogy a számítógépek története rendkívül szerteágazó, és minden egyes generáció megérdemelné a részletesebb bemutatást. Az ember azonban kíváncsi lény, nem elég csak a múltban élni, érdemes a jövő felé is tekinteni. Történelmi szempontból talán éppen most állunk az ötödik számítógépes generáció küszöbén. Az mesterséges intelligencia rohamos fejlődése és a kvantumszámítógépek körüli egyre erősödő várakozás mind erre utal.
Alapvetően ez egy elég kényes kérdés, amire akár több helyes válasz is adható. Általánosságban azonban az első számítógépnek az elektroncsöves ENIAC-et tekintjük, amelyet 1944-ben indítottak el az Egyesült Államokban, a pennsylvaniai egyetemen.
A SAPO (azaz önműködő számítógép) 1958-ban állt üzembe a Csehszlovák Tudományos Akadémia Matematikai Gépek Intézetében. Maga a tervezés azonban már 1950-ben elkezdődött.
Az első személyi számítógépet 1981. augusztus 12-én mutatták be IBM 5150 néven. A gép nem kevesebb mint 10 kilogrammot nyomott, körülbelül 15 cm magas volt, és belsejében egy Intel 8088 processzor dolgozott 4,77 MHz-es órajelen.
A Geiger–Müller-számláló az ionizáló sugárzás kimutatására szolgál (leggyakrabban β és γ sugárzás, megfelelő elrendezés esetén pedig α részecskék is). Egy inert gázzal töltött csőből áll. A cső egyik végén, a tengely mentén, szigetelten rögzítve található egy huzalelektróda, amely nagyfeszültségű (kb. 500 V) áramforráshoz csatlakozik. A cső másik végén egy bemeneti ablak található. A csövet általában héliummal, neonnal vagy argonnal töltik fel, és hozzáadnak például metil-alkohol gőzt vagy brómot, amelyek úgynevezett kioltóanyagként szolgálnak. Ez a kioltóanyag lezárja a kialakuló kisülést, így megakadályozza az állandó áram létrejöttét, ami ellehetetlenítené a további méréseket, sőt akár az elektródákat vagy a gáztöltetet is károsíthatná.
Hihetetlennek tűnik, de már 1980-ban megjelent a Sinclair ZX80. Valóságos szenzációnak számított egy olyan világban, ahol egy átlagos számítógép több ezer fontba (dollárba) került. Számos kompromisszum ellenére membrános billentyűzetet, kompakt kialakítást és saját BASIC rendszert kínált. A képi megjelenítés kizárólag szöveges volt, meglehetősen szerény, 32 × 24 karakteres felbontással. A feltaláló, Sir Clive Sinclair világszerte elismerést aratott, és cége, a Sinclair Research Ltd mindössze néhány hónap alatt körülbelül 50 000 darab Sinclair ZX80-at adott el. És ez még csak a kezdet volt.
Amikor Clive Sinclair, a Sinclair Research alapítója 1982. április 23-án bemutatta a világnak az első nyolcbites ZX Spectrum számítógépet, egészen biztosan nem számított arra, ami ezután történt – elsöprő siker és milliós eladások követték. Sir Clive Sinclair 2021. szeptember 16-án, hosszú betegség után, 81 éves korában hunyt el.
Minden technológia iránt lelkesedő embernek érdemes megismernie a számítógépek történetét. Nemcsak tanulságos téma, hanem a saját régiónk szempontjából is érdekes, ahol a politikai nehézségek ellenére is születtek figyelemre méltó számítógépek. Sajnos azonban többnyire lemaradásban voltunk a nyugati világhoz képest.
