Istoria mașinilor de calcul - partea I-a

 5.Istoria mașinilor de calcul (I)


Cu ajutorul Wikipedia, enciclopedia liberă, o sa va prezint istoria masinilor de calcul, pe care o voi face in cateva parti.Va veti putea face o idee despre cum au progresat ele in timp si evolutia tehnologica pe care acestea au avut-o.


Înainte de mașinile de calcul


La început, calculele dificile sau complexe erau efectuate de oameni al căror unic rol era acesta. Acești calculatori se ocupau de regulă de efectuarea calculelor unei expresii matematice, de exemplu pentru efemeride în astronomie, pentru navigație sau pentru tabelele de tragere în artilerie. Calculele acelor vremuri erau foarte specializate și costisitoare și necesitau ani de pregătire matematică.


Primele aparate de calcul


De mii de ani s-a apelat la diverse invenții, pentru a face calculele mai simple, începând prin corespondența unu-la-unu cu degetele. Primul dispozitiv a fost probabil sub forma bețelor de numărat. Alte dispozitive pentru înregistrarea numerelor folosite în Cornul Abundenței erau formele de lut, care reprezentau numărul unor lucruri, probabil animale sau produse agricole, ținute în vase.Abacul era folosit pentru calcule aritmetice încă din 2400 î.e.n.
Mai multe variante de calculatoare analogice au fost construite în antichitate și în evul mediu pentrua efectuarea de calcule astronomice. Printre acestea se numără mecanismul Antikythera și astrolabul din Grecia antică (c. 150–100 î.e.n.), acestea fiind considerate primele calculatoare analogice mecanice. Alte versiuni vechi de aparate mecanice utilizate pentru calcule au fost planisfera și invențiile lui Abū Rayhān al-Bīrūnī (c. 1000 e.n.); equatoriumul și astrolabul universal, independent de latitudine al lui Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī (c. 1015 e.n.); calculatoarele analogice astronomice ale altor astronomi și ingineri din lumea arabă medievală; și turnul cu ceasul astronomic al lui Su Song (c. 1090 e.n.) din timpul dinastiei Song.
„Ceasul din castel”, un ceas astronomic inventat de Al-Jazari în 1206, este considerat a fi primul calculator analogic programabil. El afișa zodiacul, orbitele Lunii și Soarelui, un arătător în formă de semilună ce se deplasa de-a lungul unei porți determinând deschiderea automată a ușilor la fiecare oră și cinci cântăreți sculptați, care cântau când erau loviți cu o pârghie declanșată de un arbore cu came atașat unei roți cu apă. Durata zilei și a nopții putea fi reprogramată în fiecare zi pentru a trata schimbarea duratei zilei și nopții de-a lungul anului.
Matematicianul și fizicianul scoțian John Napier a notat că înmulțirea și împărțirea numerelor se pot efectua prin adăugarea, respectiv prin scăderea logaritmilor acestor numere. La generarea primelor tabele de logaritmi, Napier a avut nevoie să efectueze multe înmulțiri și în acest punct a proiectat oasele lui Napier, un dispozitiv similar abacului, utilizat pentru înmulțire și împărțire.[8] Întrucât numerele reale pot fi reprezentate ca distanțe sau intervale pe o dreaptă, în anii 1620 a fost inventată rigla de calcul, pentru a mări semnificativ viteza de efectuare a operațiilor de înmulțire și împărțire.[9] Riglele de calcul au fost utilizate de generații întregi de ingineri și de profesioniști în domeniile științelor exacte, până la inventarea calculatorului de buzunar. Inginerii ce lucrau la programul Apollo, proiectul de a trimite oameni pe lună, au efectuat multe din calculele lor cu ajutorul riglelor de calcul, care aveau o precizie de trei sau patru cifre semnificative.
Omul de știință german Wilhelm Schickard a construit primul calculator numeric mecanic în 1623. Întrucât calculatorul său folosea tehnici cum ar fi roțile dințate, dezvoltate inițial pentru ceasuri, acest calculator a fost denumit „ceas calculator”. A fost utilizat de prietenul lui Schickard, Johannes Kepler, care a revoluționat astronomia, formulând legile mișcării planetelor. La muzeul Zwinger se păstrează un calculator original al lui Pascal (1640). Au urmat mașinile lui Blaise Pascal (Pascaline, 1642) și Gottfried Wilhelm von Leibniz (1671). Leibniz a spus odată că „este nedemn de un om excelent să irosească ceasuri întregi trudind ca un sclav efectuând calcule pe care le-ar putea liniștit lăsa în seama altora dacă s-ar folosi mașini”
Pe la 1820, Charles Xavier Thomas a creat primul calculator mecanic produs în serie, aritmometrul Thomas, care putea efectua adunări, scăderi, înmulțiri și împărțiri. Calculatoarele mecanice, ca Addiator (zecimal), comptometrul, calculatoarele Monroe, Curta și Addo-X au continuat să fie folosite până în anii 1970. Leibniz a fost cel care a descris sistemul de numerație binar, principiu central al tuturor calculatoarelor moderne. Până în anii 1940, multe proiecte ulterioare (inclusiv mașinile lui Charles Babbage din anii 1800 și chiar ENIAC din 1945) s-au bazat pe sistemul zecimal; numărătoarele ENIAC emulau operarea roților cu cifre ale unei mașini mecanice de adunat.
În Japonia, Ryoichi Yazu a patentat un calculator mecanic denumit aritmometru Yazu în 1903. Acesta consta dintr-un singur cilindru și 22 de roți dințate, și folosea sistemele mixte în bază 2 și 5, bine cunoscute de utilizatorii sorobanului (abacul japonez). Transportul și sfârșitul calculului se determinau automat. Acesta s-a vândut în peste 200 de exemplare, mai ales către agențiile guvernamentale cum ar fi Ministerul de Răzoi și stațiilor experimentale agricole. Yazu a investit profitul într-o fabrică ce urma să producă primul avion cu elice din Japonia, dar proiectul a fost abandonat după ce Yazu a murit la 31 de ani.


Istoria mașinilor de calcul cuprinde evoluția diverselor tehnici folosite de oameni pentru a efectua calcule matematice și a mașinilor și aparatelor fizice de care s-au folosit pentru acest scop. Multă vreme, aceste calcule se efectuau mintal, eventual cu ajutorul unor dispozitive simple, cum ar fi abacul și, din secolul al XVII-lea, rigla de calcul.


Primele mașini de calcul erau aparate mecanice, care efectuau calcule analogice. Un plan îndrăzneț pentru o astfel de mașină a fost cel al inginerului englez Charles Babbage, în anii 1820. Proiectul său pentru o mașină mecanică era însă mult mai complex decât orice alt dispozitiv realizat la acea vreme, și nu s-au putut realiza piese cu o precizie suficient de mare, și proiectul său a fost în cele din urmă abandonat. În acea perioadă a fost preluată o tehnologie folosită deja la mașinile muzicale și la războaiele de țesut, tehnologia cartelelor perforate, adaptată pentru mașinile de calcul, ca tehnică principală de programare. Tot atunci, au apărut primele mașini de calcul electrice, bazate pe simularea, cu ajutorul elementelor de circuit electric, a proprietăților sistemelor în care se efectuau calculele.
În prima jumătate a secolului al XX-lea, s-au răspândit diverse mărci de calculatoare de birou, cum ar fi Curta sau Friden și s-a început dezvoltarea primelor calculatoare electronice, cu ajutorul tuburilor electronice.


Bazele calculatoarelor moderne s-au pus, însă, în preajma celui de-al doilea război mondial. Alan Turing a descris în 1936 un model matematic care astăzi îi poartă numele și care rezumă funcționarea unei mașini de calcul programabile, iar Claude Shannon a arătat că orice funcție din algebra booleană poate fi implementată mecanic cu ajutorul unor circuite logice electronice. John von Neumann a descris și el, pe când lucra la proiectul EDVAC, arhitectura von Neumann, o schemă structurală de bază a calculatoarelor. Aproape toate calculatoarele moderne sunt construite din circuite logice, se bazează pe arhitectura von Neumann și implementează funcțional modelul mașinii Turing. În timpul celui de-al doilea război mondial, s-au construit calculatoare primitive pentru a calcula traiectoriile balistice și pentru a decripta comunicațiile inamicului și proiectele realizate au fost continuate și după război. Mai multe calculatoare din această primă generație candidează la titlul de „primul calculator modern”, printre care mașina Atanasoff-Berry (primul calculator electronic), calculatorul britanic Colossus (primul calculator electronic programabil), mașinile inginerului german Zuse (prima mașină Turing-completă) și mainframe-ul ENIAC (primul calculator generic). Primul calculator cu program stocat, funcționând în sistemul binar, Turing-complet și construit exclusiv din componente electronice a fost Manchester Small-Scale Experimental Machine, pornit în iunie 1948.


Inventarea tranzistorului a declanșat o perioadă în care calculatoarele, la început uriașe, scumpe și dificil de utilizat, au început să evolueze în sensul miniaturizării, al reducerii costurilor de producție și utilizare și al simplificării programării; în paralel cu unitățile de efectuare a calculelor matematice, s-au dezvoltat și noi tehnologii pentru stocarea datelor. Calculatoarele cu circuite semiconductoare din a doua generație au fost urmate de calculatoarele din a treia generație (cu circuite logice integrate) și din a patra generație (cu microprocesor integrat). Ulterior, mai multe calculatoare din centre universitare și de cercetare au fost interconectate într-o rețea care s-a dezvoltat apoi într-un Internet global. La începutul secolului al XXI-lea, calculatoarele sunt omniprezente, de la telefoane mobile până la sonde spațiale.(ro.wikipedia.org)