Povijesni pregled

Što bi bilo da je....? U svojoj knjizi "Diferencijalni stroj" (Difference engine-tako je C.Babbage nazvao svoj stroj za računanje) autor William Gibson i Bruce Streling postavljaju slično pitanje: Što bi se dogodilo da je u 19. stoljeću izumitelj Charles Babbage uspio u realizaciji svoje ideje o prvom računalu na svijetu jer, kako danas stvari stoje, povijest priznaje ispravnost Babbagove ideje, s tim što tadašnja tehnologija nije bila dorasla izvođenju tog nauma. Autori, iz zabave, špekuliraju sa mogućim odgovorom: možda bi, uz pomoć jakih računala, Britanci postali prva svjetska tehnološka supersila. Možda bi u američkom građanskom ratu stali na stranu Juga, pa bi slika Amerike danas bila sasvim drugačija od današnje, a u Evropi bi, već početkom 20. stoljeća ljudi izlazili na kraj sa nekim od značajki današnjice kao što su kreditne kartice, oklopna vozilia, restorani brze hrane i sl. Iako su alternativne povijesti smiješne, povijest kao znanost je vrlo cijenjena i pametno je izvlačiti korisne pouke iz povijesnih činjenica. Nisu samo povijesničari ti koji ukazuju na potrebu da se studira povijest, nego i zaposleni u računarskoj industriji skreću pozornost na važnost poznavanja povijesnih činjenica jer su na vlastitim pokušajima i neuspjesima naučili jako puno, stičući iskustvo koje im je nebrojeno puta nakon toga pomagalo u sličnim situacijama. I sama povijest analognih računala zanimljiva je sama po sebi, ali je (s današnje točke razvoja) smatramo samo karikom u nizu događaja koji su rezultirali pojavom današnjeg digitalnog računala. Ova priča započinje ekvivalentima današnjeg računala u davnoj prošlosti u što spadaju mehanički kalkulatori i njihovi veliki elektromehanički izdanci kreirani na početku II svjetskog rata. Pojavom nove tehnologije – elektronike, izgrađen je ENIAC – stroj kojeg danas smatramo uspješnim elektroničkim računalom. Nakon njega slijedi čitav niz elektroničkih digitalnih računala, podijeljenih na 5 generacija, ovisno o primijenjenoj tehnologiji izgradnje uređaja. U tom kontekstu Internet predstavlja kategoriju za sebe sa brojnim mogućnostima i nepredvidivim granicama razvoja. Krenimo redom, izborom samo nekih od važnijih događaja za koje se smatra da su utjecali na formu onoga što smatramo računalom današnjice. Jedan od prvih pomagala za obavljanje osnovnih aritmetičkih operacija je abak (engl. abacus), za kojeg se zna da je u upotrebi već 5000 godina. Konstrukcija mu je vrlo jednostavna: sastoji se od kuglica nanizanih na štapiće. Kako se kuglice pomiču gore dolje, njihov položaj predstavlja pohranjenu vrijednost. Za izvođenje algoritma neophodan je čovjek, pa zato abakus smatramo sustavom za pohranu podataka. Na Dalekom istoku ostao je u upotrebi do današnjih dana, dak su ga Europljani "izbacili" iz upotrebe potkraj 17. stoljeća uvođenjem arapskih brojeva i računanjem na papiru. Zanimljivost predstavlja i natjecanje u brzini računanja održano 1946. godine između Japanca K.Matzukaia koji je računao pomoću abaka i elektroničkog računala. Matzukai je glatko pobijedio. Kasnijih godina, strojevi za računanje temeljili su se na tehnologiji zupčanika. Među izumiteljima takvih strojeva ističe se Blaise Pascal (1623-1662). Svoj je kalkulator izumio 1642. i patentirao ga 1649. godine. Kalkulator, približnih dimenzija 50x10x7.5 cm razvio je želeći pomoći svom ocu koji je, radeći kao državni porezni dužnosnik, mnogo vremena trošio na izračunavanje poreza. Načelo djelovanja Pascalova kalkulatora temeljilo se na napravi za mjerenje prijeđenog puta kočije koju je u 2.st. opisao Heron iz Aleksandrije. Na istom načelu rade i brojila prijeđena puta u automobilima. Mana mu je bila nedovoljna preciznost zbog ograničenja tadašnje tehnologije koja nije omogućavala preciznu i pouzdanu izradu mehaničkih dijelova kao što su to zupčanici, precizni prijenosni elementi i sl. G.W. Liebnitz (1646.-1716.) unaprijedio je Paskalov izum dodavanjem stupnjevastih bubnjeva koji su omogućili strojno množenje. Ni njegov nije bio precizan, opet zbog nesavršene tehnologije. Liebnitza povijest pamti i kao znanstvenika koji je prvi proučavao binarni brojevni sustav, koji se danas primjenjuje u računalima. Mehanički kalkulatori ostali su gotovo nepoznati sve do 1820 godine, kada je Thomas de Colmar razvio komercijalno uspješan mehanički kalkulator koji je mogao izvoditi četiri osnovne aritmetičke operacije. Proizvod je nazvan arithmometer i prodavao se narednih sto godina. Zajednička karakteristika Pascalovog, Liebnitzovog i Colmarovog izuma bio je način prikaza izlaznih vrijednosti koje su se očitavale ovisno o položaju zupčanika. Projekt prvog bitno drugačijeg kalkulatora izradio je Charles Babbage (1792.-1871. ) u Engleskoj. Priča kaže da je frustriran pogreškama na koje je nailazio u proračunima Kraljevskog astronomskog društva poželio da se takve kalkulacije izvode «na paru». Tako je započelo razdoblje automatizacije računanja. 1812 godine uočio je usklađenost između matematike i strojeva: strojevi su se pokazali najboljima kod obavljanja repetitivnih zadataka dok je matematika, a pogotovo slaganje matematičkih tablica, često zahtijevala ponavljanje jednostavnih koraka. Problem se sveo na prilagođavanje sposobnosti strojeva potrebama matematike. Njegov prvi pokušaj rješavanja ovog problema rezultirao je "diferencijalnim strojem" (differential engine). Pokretan parom i velik kao lokomotiva, stroj je imao pohranjen program i mogao je rješavati diferencijalne jednadžbe. Prvi pojednostavljeni prototip bio je predstavljen 1822 godine, a od 1823 počela ga je financirati vlada, jer je trebao poslužiti za izradu pomorskih navigacijskih karata. Na kraju se ipak, sve skupa pokazalo jako skupo, pravi stroj nikada nije dovršen, a na temelju 7000 stranica na kojima je Babbage uredno vodio zabilješke o svom radu, 1853. godine stroj su izradili Šveđani (posao je vodio P.G.Sheutz). Stroj je na jednom testu za 80 sati izračunao 10000 logaritama i na Svjetskoj izložbi u Parizu 1855 godine dobio zlatnu medalju. Babbage je, nakon 10 godina rada na diferencijalnom stroju, iznenada dobio ideju za izradu analitičkog stroja. Babbage radi na svom stroju slijedećih 35 godina, sve do kraja života, ali ga zbog nedostatka financijske potpore nikada nije dovršio. Po svojoj građi, stroj je imao sve elemente suvremenih računala: memoriju, središnju jedinicu za obradu podataka i program na bušenim karticama. Stroj je imao više od 50000 dijelova i kao prvi programabilni kalkulator predstavlja preteču današnjih modernih računala. Iz povijesnih podataka iznesenih do sada korisno je uočiti da se kvalitet stroja može vrijednovati kroz sposobnost izvođenja različitih algoritama. Pascal-ov stroj mogao je samo zbrajati na temelju algoritma predstavljenog jednom sekvencom od nekoliko koraka. Na isti je način i Leibnitzov stroj algoritam imao ugrađen u svojoj strukturi samo sto je konstrukcija stroja (savršenija) dozvoljavala izvođenje više aritmetičkih operacija. Babbageov diferencijalni stroj bio je projektiran tako da se mogao prilagoditi izvođenju čitavog niza instrukcija, a analitički stroj trebao je imati mogućnost čitanja čitavog niza instrukcija preko bušenih kartica-dakle bio je programabilan (Ada Byron-prvi programer). Inače ideja o ispisu algoritma preko bušenih kartica nije originalno bila Babbageova. Preuzeo ju je od Joseph Marie Jacquarda (1752-1834) koji je 1801. izumio tkalački stroj na kojem su uzorci tkanja bili predstavljeni nizom bušenih kartica. I izum Hermana Holeritha oslanja se na Jacquardove bušene kartice. Osnovna namjera njegovog patenta, kojeg je prijavio 1884. godine bila je svrstavanje bušenih kartica sa podacima o popisu stanovništva. Dotadašnja obrada podataka popisa trajala je 10-tak godina, a sa Holerithovim izumom vrijeme obrade bilo je smanjeno na šest tjedana. Od Holerithove tvrtke nastao je današnji IBM. Tadašnja tehnologija nije bila dorasla zamislima dotadašnjih izumitelja, međutim stvari se bitno mijenjaju sa razvojem elektronike. Među važnijim imenima/ datumima ističu se:
Aiken i Mark I
Eckert i EINAC
John von Neumann
Stephen Wozniak i Steve Jobs-Apple
1981, IBM osobno računalo