Faze razvoja računarskih sistema

Možda jedno od najvažnijih čovekovih potreba je bilo računanje, naročito kad su ljudi počeli da se bave trgovinom. Ljudi su na početku za računanje koristili delove svog tela, npr. prste na rukama, ali se ubrzo ispostavilo da ovo nije dovoljno, pa su ljudi počeli da izmisle razna pomagala, npr. abakus (štapići sa kuglicama) koji je nastao pre 3000-4000 godina u Babiloniji ili Kini. Na početku su ga koristili za sabiranje i oduzimanje, ali su ga stalno unapredili, pa se i danas koristi u nekim zemljama (u Rusiji, Kini, itd.).

Sledeću etapu predstavljaju kalkulatori, tj. mašine za računanje. Ovde se mora spomenuti Blaise Pascal-ova Paskalina, Gottfried Wilhelm Leibnitz-ova računska mašina i Charles Xavier Thomas-ov mehanički kalkulator (1820).

Sledeću etapu predstavljaju automatske mašine. Sve je počelo u Francuskoj, gde je Joseph Marie Jacquard prikazao mašinu za tkanje (1801). Ova mašina je imala program tkanja na tzv. metalnim bušenim karticama. Francuska tekstilna industrija je procvetala zahvaljujući ovim mašinama, ali je prouzrokovalo pobune otpuštenih radnika.

Charles Babbage je u Engleskoj uvideo da se dugačka i komplikovana računanja zapravo mogu svesti na niz akcija koje se stalno ponavljaju. Zato je smatrao da mora da postoji način da se ovo automatizuje. Hteo je da napravi mašinu koju je nazvao kao analitička mašina i koja bi bila računar opšte namene, sa bušenim karticama i radila bi na paru. Međutim, zbog nedostatka tehnoloških mogućnosti, Babbage nikad nije uspeo da realizuje analitičku mašinu.

Na drugoj strani sveta, u Americi, Herman Hollerith je prihvatio zadatak da reši jedan gorući problem za Američku administraciju. Naime, u Americi su organizovali popis stanovništva svakih deset godina. Međutim, rezultati popisa 1880. godine su postali poznati tek posle 7 godina, kada su ti rezultati već bili zastareli. Još gore, budući da se broj stanovništva stalno povećava, oni su izračunali da bi za popis stanovništva u 1890. bilo potrebno 12 godina, odnosno, rezultati obrade ne bi bili poznati ni do narednog popisa 1900. godine, što je bilo neprihvatljivo. Prema tome, umesto ručnog brojanja popisnih lista, administracija je ispisala konkurs za neko bolje rešenje i prihvatila Hollerith-ov predlog. Naime, on je primetio da se najveći broj pitanja na popisnoj listi svodi na odgovore „da“ ili „ne“. Prema tome, može se napraviti mašina koja bi prihvatila bušene kartice. Na kartici bi se svaki odgovor „da“ označavao rupicom. Napravljena mašina je mogla obraditi oko sto ovakvih kartica u minuti, i prvi privremeni rezultati obrade za 1890. godinu su već bili poznati posle mesec dana, a kompletni rezultat za dve i po godine. Budući da je Hollerith uspešno rešio problem, on je osnovao firmu Tabulating Machine Company, koja se kasnije udružila sa još tri firme, i tako je nastala firma koja je 1924. godine promenila naziv u International Business Machines (IBM).

Sledeću etapu predstavljaju elektromehanički računari. Tu se mora spomenuti računar pod imenom Harvard Mark I (1944) napravljen od strane Howard H. Aiken-a sa grupom naučnika. Bila je glomazna mašina (17m dugačka), ali je mogla da radi sa 20-cifrenim brojevima. Prilikom jedne demonstracije ona je prestala da radi zbog jedne bubašvabe koja je ušla u mašinu (odatle potiče termin „bug“ za greške).


ENIAC računar

Sledeću etapu predstavljaju elektronski digitalni računari. Ovde se moraju spomenuti dva računara:

ENIAC (1945) – bio je prvi uspešni elektronski računar opšte namene (1000x brži od Harvard Mark I), napravljen sa ciljem automatskog izračunanja balističkih podataka za nove vrste artiljerijskih oružja za II svetski rat. Naime, ispostavilo se da ljudi nisu ni dovoljno precizni, ni dovoljno brzi da rade ovaj posao, ali je postojalo mišljenje da bi računari bili idealni za ove tipove posla. Programiranje ENIAC-a se svodilo na uključivanje i isključivanje kablova i prekidača, i koristio je bušene kartice za podatke. Bio je ogroman (11. Slika), imao je dimenzije 10x20m, a težio je 30t, a budući da je ličio na „gvožđuriju“, odatle su fizički elementi računara dobili naziv „hardware“. Pokvario se u proseku svakih 7 minuta i na njemu je stalno radio 6 tehničara. ENIAC-a su završili 1945., pošto je rat već završen. Na početku su ga koristili za nuklearna i balistička računanja, a zatim je postao prvi računar za računanje vremenske prognoze.

EDVAC (1949) John von Neumann (Neumann János, tj. Nojman Janoš, 1903-1957) je radeći na ENIAC-u primetio da postoje mesta za unapređenja. Predložio je da se ne samo podaci nego i program skladišti u memoriji u isto vreme. Na taj način se program mogao menjati podjednako lako i brzo kao i podaci. Neumann-ovi principi su zadržani do današnjih dana, pa se može reći da se svi današnji računari zasnivaju na tzv. von Neumann-ovom modelu ili arhitekturi. EDVAC je bio prvi računar sa magnetnim diskovima.

Računari proizvedeni posle ovog perioda se klasifikuju u generacije. Svaka generacija računara uključivala je neku novu tehnologiju, neka veća poboljšanja. U ovom smislu, nova tehnologija se uglavnom odnosila na realizaciju tzv. prekidača. Naime, von Neumann je takođe predložio da se brojevi predstave binarnim brojevima umesto decimalnih. Poznato je da kod binarnih brojeva imamo samo dve cifre: 0 i 1. Ovo se može svesti i na neki prekidač, koji takođe ima dva stanja: uključeno i isključeno. Prema tome, računar se može svesti na skup prekidača, pa su oni postali krucijalni za dalji razvoj računara.

Što se tiče ovih generacija, oko definisanja prve tri generacije postignuta je opšta saglasnost među naučnicima, ali ovo se ne može reći za četvrtu (petu, itd.) generaciju, pre svega zbog nedostatka revolucionarnih tehnologija. Neki naučnici smatraju da smo odavno prešli kroz četvrtu i petu generaciju, i trenutno nalazimo u šestoj, dok drugi uporno tvrde da smo još uvek u četvrtoj generaciji. U svakom slučaju, ove generacije su:

1. Prva generacija (1946-1955) – korišćenje vakumskih (elektronskih) cevi za realizaciju prekidača. Međutim, oni su trošili puno električne energije, razvijali veliku toplotu i uglavnom su se pokvarili svakih dva ili tri sata. Programiranje računara je bilo realizovano na mašinskom jeziku, tj. na jeziku računara. Računari ove generacije su bile jako skupe i ogromne, ali ipak, oni postanu komercijalni računari.

2. Druga generacija (1956-1963) – korišćenje tranzistora umesto vakumskih cevi za realizaciju prekidača. Tranzistori su bili jeftiniji, manji, brži u odnosu na vakumske cevi, trošili su manje struje i razvijali manje toplote. Pojavili su se prvi viši programski jezici (Cobol, Fortran, Algol, Lisp). Računari su postali jeftiniji.

3. Treća generacija (1964-1977) – korišćenje integrisanih kola sa tranzistorima za realizaciju prekidača. Računari su postali još manji i jeftiniji, ali možda po prvi put, pouzdani.

4. Četvrta generacija (1978-199x) – još veća minijaturizacija. Pojava mikroprocesora i personalnih računara.

5. Peta generacija - danas i u bliskoj budućnosti - veštačka inteligencija

Moraju se posebno spomenuti mikroprocesori. Prvi mikroprocesor je napravila kompanija Intel, 1971. godine. Mikroprocesor se može smatrati kao čip koji ima sve osobine centralnih procesora, dakle, može se reći da je „računar u čipu“. Kad su mikroprocesori postali dovoljno jeftini i popularni, dva mladića (Steve Jobs i Stephen Wozniak) su odlučili da naprave personalni računar sa mikroprocesorom. Oni u Jobs-ovoj garaži naprave Apple I, koji su prodavali za 666.66 dolara, i ubrzo osnivaju i svoju firmu: Apple. Iako Apple I nije bio tako popularan računar, njegov direktni naslednik, Apple II, je postao veliki uspeh (milion prodatih računara). Uvidevši uspeh računara Apple II, kompanija IBM je takođe rešila da uđe u biznis, i 1981. godine je predstavila svoj računar pod nazivom Personal Computer ili PC koji postaje planetarni uspeh i standard. Sledeći PC sa Intel 286 procesorom je predstavljen već godinu dana kasnije (1982). 1986. godine se pojavljuje PC sa Intel 386 procesorom, 1989. godine se pojavljuje PC sa Intel 486 procesorom, i konačno, 1993. godine se pojavljuje PC sa Intel Pentium procesorima.

Prvi PC od firme IBM predstavljen 1981. godine