П3: Појава рачунара и историјат развоја рачунских машина

1. 3.5.1. Прва генерација (1945-1955)
Права историја електронских дигиталних рачунара дели се у неколико
генерација. Временске периоде током којих су поједине генерације трајале
треба узети оријентационо, јер различити аутори наводе различите податке.
Ово отуда што су рачунари поједине генерације коришћени и после настанка
нове генерације рачунара, тако да је тешко повући прецизну границу.
Основни градивни елемент прве генерације рачунара биле су
електронске цеви. Обезебеђивале су довољну брзину за рад
логичких елемената, биле су дуготрајне и обезбеђивале су релативно
поуздан рад.
3.5. Историјски развој рачунара

2. 3.5.1. Прва генерација (1945-1955)
Недостаци електронских цеви били су многобројни и утицали су на
рад првих електронских рачунара.
Прво, цеви су користиле радне напоне реда величине десетина волти,
трошиле су много енергије и ослобађале пуно топлоте.
Из угла гледања данашње микроелектронике, биле су огромне –
заузимале су свака у просеку неколико десетина кубних центиметара.
За градњу једног рачунара биле су потребне хиљаде елемената и
површина коју су заузимали рачунари прве генерације биле су
неколико десетина квадратних метара, а због великог броја
електронских цеви укупна снага је прелазила и 100 КW.
Цеви су се прегревале и било је неопходно решавање проблема
њиховог хлађења.
Брзина обраде информација помоћу рачунара прве генерације се
кретала од неколико стотина до неколико хиљада операција у
секунди.
3.5. Историјски развој рачунара

3. 3.5.1. Прва генерација (1945-1955)
Типични представници ове генерације
рачунара: COLOSSUS, ENIAC, EDVAC,
IAS...
ENIAC (Electronic Numerical Integrator
And Computer). Ова машина се
састојала од 18000 вакуумских цеви и
1500 релеја. ENIAC је био тежак 30
тона и заузимао је величину
одбојкашког игралишта. Снага машине
била је 140kW. Кварио у просеку
сваких седам минута (што није чудо,
обзиром на огромну дисипацију и
употребљену технологију), а за
множење два броја потребне су биле
3ms.
3.5. Историјски развој рачунара

4. 3.5.1. Прва генерација (1945-1955)
Један од учесника ENIAC пројекта, Џон фон Нојман (John von
Neumann) је отишао на Принстонов Институт за напредне студије да би
радио на сопственој верзији EDVAC-а, коју је назвао IAS машина.
У време када је почео да се бави рачунарима фон Нојман је био један
од највећих математичара тога доба. Верује се да је био геније калибра
Леонарда да Винчија. Говорио је више језика, био је стручњак за
физику и математику и могао је да се присети свега што је икада чуо,
видео или прочитао.
Фон Нојман је закључио да је програмирање рачунара помоћу великог
броја прекидача и каблова споро и тешко, и да је боље програм
представити у дигиталном облику у меморији рачунара. Он је такође
схватио да је, уместо децималне аритметике коју је користио ENIAC,
боље користити бинарну аритметику (с обзиром да је код ENIAC -а
свака цифра представљана са по десет вакуумских цеви од којих је
увек само једна била упаљена).
3.5. Историјски развој рачунара

5. 3.5.1. Прва генерација (1945-1955)
Његов архитектурни принцип, познат
као фон Нојманова машина, примењен
је код првог рачунара са запамћеним
програмом EDSAC, и још увек је основа
за готово све рачунаре и до данашњих
дана.
Ова архитектура, као и IAS машина коју
је фон Нојман израдио у сарадњи са
Херманом Голдштајном (Herman
Goldstine), имала је огроман утицај на
даљи развој рачунара.
3.5. Историјски развој рачунара

6. 3.5.1. Прва генерација (1945-1955)
Језик на коме се програмирало био је машински језик - језик нула и јединица.
Програми на таквом језику били су непрегледне листе редова исписаних
нулама и јединицама. Писање таквих програма било је мукотрпно, њихово
читање још теже, а најгоре је било пронаћи грешку у програму. Сваки рачунар
је имао другачији језик. Такве рачунаре могли су да програмирају само они који
су добро познавали њихову архитектуру.
Врло брзо су програмери почели да размишљају о томе како да своје програме
скрате и учине јаснијим па су се досетили да бинарне низове претворе у
бројеве у декадном, а касније у хексадекадном бројном систему. Ово је мало
смањило физички обим листинга програма, а увело је потребу за првим
рудиментарним преводиоцима који су преводили децималне, односно
хексадецималне бројеве назад у бинарни систем.
Нешто касније су уведени асемблерски језици, или језици друге генерације,
чије су наредбе представљане симболичким ознакама. Ово је довело до даљег
смањења обима програма, до нешто боље читљивости, али и до сложенијих
преводилаца - асемблера. О оперативним системима није било ни говора. Све
потребне радње је углавном извршавао сам оператер.
3.5. Историјски развој рачунара

7. 3.5.2. Друга генерација (1955-1965)
1947. године Бардин (John Bardeen), Бретејн
(Walter Brattain) и Шокли (William Shockley)
изумели транзистор, за шта су 1956. године
добили Нобелову награду за физику.
За само десетак година транзистори су
направили револуцију у рачунарској
индустрији, тако да су до краја педесетих
вакуумске цеви потпуно избачене из
употребе, бар што се производње рачунара
тиче.
Значајно су смањене димензије рачунара
као и потрошња, док су брзина и поузданост
рада знатно повећане. Са појавом
дискретних полупроводничких компоненти,
јављају се и прва штампана кола.
3.5. Историјски развој рачунара

8. 3.5.2. Друга генерација (1955-1965)
Први транзисторизован рачунар направљен је у Линколновој
лабораторији на МИТ-у. То је била 16-битна машина, названа TX-0
(Transistorized eXperimental computer 0). Један од инжењера који је
радио у лабораторији, Кенет Олсен (Kenneth Olsen), 1957. године
формирао касније чувену компанију DEC и производио
комерцијалне рачунаре налик на ТX-0.
Неки карактеристични рачунари из овог периода: PDP-1, PDP-8 ,
IBM 7090 i 7094, CDC 6600, Burroughs B5000.
Појава првих софтверских решења и програмских језика: 1956.
године појавио FORTRAN, 1959. године COBOL, 1960. године
ALGOL 60.
Користила се тзв. пакетна обрада.
3.5. Историјски развој рачунара

9. 3.5.3. Трећа генерација (1965-1980)
Са развојем интегрисаних кола (LSI),
рачунари су постајали све мањих
димензија и све бољих перформанси. Ово
је означило почетак треће генерације
рачунарства (1965-1980). Период током
70-их година прошлог века карактерише
појава VLSI (Very Large Scale Integration)
рачунарских компоненти и почетак важења
тзв. Муровог закона. Гордон Е. Мур
(Gordon E. Moore), један од оснивача
компаније Интел, у свом раду из 1965.
године предвидео је дуплирање
транзистора (логичких кола) на
интегрисаном колу сваких 18 месеци.
Важност овог “закона” задржала се до
данашњих дана.
3.5. Историјски развој рачунара

10. 3.5.3. Трећа генерација (1965-1980)
Један од најзначајнијих рачунара у то време је био IBM System/360 и
то је била серија софтверски компатибилних рачунара, који су се
разликовали по цени и перформансама, намењених и за научну и
комерцијалну употребу. Оперативни систем System/360 рачунара био
је OS/360.
Овај и слични оперативни системи рачунара треће генерације увели
су концепт мултипрограмирања којим је омогућено да се више
програма (квази-)паралелено извршава на рачунару. Други значајан
концепт тог времена је и подела времена (енг. time sharing)
заснована на мултипрограмирају, где су корисници коришћењем
терминала, путем тастатуре истовремено задавали команде
рачунару, извршавали своје програме и анализирали њихове
резултате на монитору.
3.5. Историјски развој рачунара

11. 3.5. Историјски развој рачунара

12. 3.5.3. Трећа генерација (1965-1980)
Напредак у производњи интегрисаних кола довео је
до развоја минирачунара и појаве компанија Digital
Equipment Corporation (DEC) са својим PDP и VAX
рачунарима (попут PDP-7 и PDP-11). Развијају се
структурни програмски језици треће генерације,
попут C и Basic-а.
Упоредо са развојем скупих мејнфрејм и
минирачунара за пословну и истраживачку употребу
настала је и идеја од стране рачунарских хобиста о
конструисању малих рачунара у “кућним” условима.
Тако су и два рачунарска ентузијаста, Steve Jobs и
Stephene Wozniak конструисали један од првих
комерцијално расположивих кућних рачунара и
1976. године основали компанију Apple Computer Inc
за производњу и продају ових рачунара, Apple I i
Apple II.
3.5. Историјски развој рачунара

13. 3.5.3. Трећа генерација (1965-1980)
Остале компаније тога времена, које су производиле и
продавале сличне мале рачунаре, биле су MITS, Commodore,
Heathkit i Radio Shack.
То је означило почетак ере микрорачунара.
Иако су ови производи били веома популарни међу
рачунарским хобистима, ипак нису били прихваћени од стране
пословних кругова у којима се пословање заснивало у све
већој мери на рачунарским производима компаније IBM, као
најмоћније рачунарске компаније тог времена.
3.5. Историјски развој рачунара

14. 3.5.4. Четврта генерација (1980-1995)
Године 1981. IBM је представио свој први
десктоп рачунар назван personal computer
(PC), чији је оперативни сyстем, MS-DOS, као
и пратећи софтвер, развијен од стране младе
компаније у успону, Мајкрософт (Microsoft).
PC је представљао велики успех и концепт
који је прихваћен у пословном свету. Данас је
то назив за рачунаре различитих произвођача
чији је дизајн заснован на иницијалном IBM
десктоп рачунару. Велика већина опремљена
је Мајкрософтовим оперативним системом и
софтвером, и користи се како за десктоп тако
и за лаптоп рачунаре. Почетак 90-их година
означава смањене учешћа IBM-а на PC
тржишту, и појаву клонова других
произвођача.
3.5. Историјски развој рачунара

15. 3.5.4. Четврта генерација (1980-1995)
Ове године су донеле велики успон и доминацију Мајкрософта
(Microsoft), будући да су сви PC клонови били засновани на Microsoft
Windows оперативним системима и пратећем софтверу попут,
Microsoft Office пакета.
Са напретком мобилног рачунарства, паметних телефона и таблета,
после више од 40 година од настанка, све више се поставља питање
да ли је PC ера завршена.
На моћнијим минирачунарима, тзв. радним станицама,
најзаступљенији је UNIX оперативни сyстем. Године 1991. развијен је
Linux оперативни систем, као производ колаборативног рада глобално
дистрибуиране групе софтверских инжењера.
Ову генерацију рачунарства карактерише појава објектно-
оријентисаних програмских језика Smalltalk, C++, Java, објектно-
оријентисног пројектовања софтвера и даљи развој софтверског
инжењерства.
3.5. Историјски развој рачунара

16. 3.5.5. Пета генерација (1995 - )
Крај XX и почетак XXI-ог века, са даљим развојем полупроводничких
технологија и развој микропроцесора са стотинама милиона
електронских компоненти/транзистора на чипу, донели су пету
генерацију рачунарства (1995-данас).
Рачунарски уређаји постају све мањи и уграђени у објекте око нас,
чињећи принцип свеприсутног (енг. ubiquitous) и прожимајућег (енг.
pervasive) рачунартсва.
Развој Интернета и Wеб-а омогућили су глобалну повезаност
рачунара, као и приступ, креирање и публиковање велике количине
података.
Даља минијатуризација рачунарских компоненти и развој бежичних
комуникација омогућили су појаву мобилних рачунарско-
комуникационих уређаја, паметних телефона, таблета, паметних
сатова, итд.
3.5. Историјски развој рачунара

17. 3.5.5. Пета генерација (1995 - )
У циљу постизања високих перформанси у обради великог обима
података развијене су технике паралелног рачунарства и паралелних и
дистрибуираних рачунарских система.
Неограничен и глобалан приступ великој количини информација и
сервиса обезбеђен је концептом рачунарства у облаку (енг. cloud
computing).
Развојем вештачке интелигенције и техника обраде природног језика
треба да се омогући једноставна и ефикасна интеракција човека са
рачунаром, чији софтвер би се адаптирао и прилагођавао контексту
корисника коришћењем техника машинског учења.
Развој рачунарства утиче на широко присуство рачунарских технологија у
савременом друштву. Милиони људи широм света обављају своје
пословне, забавне, едукативне и друштвене активности коришћењем
рачунарских уређаја (ПЦ-а, паметних телефона, таблета, сервера, итд.)
повезаних на Интернет.
Рачунари су извршили неповратан утицај на савремени живот и начин
нашег школовања, пословања, забаве и одржања друштвених контаката.
3.5. Историјски развој рачунара