Datoru Vēsture by Justs Štrikers

Pirmie skaitļošanas līdzekļi

strikersjusts — 2024-10-03 09:29:25 UTC

Jau pašā civilizācijas rītausmā cilvēkiem bija vajadzība skaitīt. Skaitīšana notika gan uz pirkstiem gan ar akmentiņu palīdzību. Līdzīgi notika skaitīšana, izmantojot koka nūjiņas ar iegriezumiem. No pirkstu rēķiniem cēlušās piecinieku un desmitnieku skaitīšanas sistēmas. Senie ķīnieši, persieši, indieši un peruāņi skaitīšanai lietoja virves ar mezgliem. Palielinoties skaitļošanas apjomam, radās nepieciešamība pēc ērtākām skaitļošanas ierīcēm.

Romiešu abaks

strikersjusts — 2024-10-03 09:31:37 UTC

Nozīmīgs bija romiešu izveidotais abaks. Tajā plāksnītes rievās pārvietoja akmentiņus. Saskaitot akmentiņi tika pievienoti, atņemot – noņemti, bet reizināšanu un dalīšanu veica kā atkārtotu saskaitīšanu vai atņemšanu. Senajā Romā abaku dēvēja par calculi vai abaculi. Saglabājies no bronzas darināts romiešu abaks, kurā calculi pārvietojās vertikāli izvietotās risēs. Apakšā novietoja akmentiņus skaitīšanai līdz 5, bet augšējā daļā bija vieta akmentiņam, kurš atbilda pieciniekam.

Ķīniešu suaņpaņ

strikersjusts — 2024-10-03 09:34:31 UTC

Ķīnieši akmentiņu vietā lietoja lodītes, kuras bija uzvērtas uz aukliņām vai stieplītēm. Ķīniešu abaka līdzinieks – suaņpaņ – visticamāk radies VI gs. un tas sevī ietvēra taisnstūrveida rāmīti, kurā paralēli nostieptas 9 vai vairāk stieplītes, kuras pārdalītas 2 nevienādās daļās. Lielākajā nodalījumā ("zeme") uz katras stieplītes uzvērtas 5 lodītes, bet uz mazākās ("debesis") – divas; pirmās atbilstu rokas 5 pirkstiem, bet otrās – divām rokām.

Japāņu sorobans

strikersjusts — 2024-10-03 09:38:36 UTC

Japen abaks – sorobans – radies no ķīniešu suaņpaņ, kurš tika ievests Japānā XV – XVI gs. Tas bija nedaudz vienkāršots – "debesīs" atstāta tikai viena lodīte.

Warragals ar sorobanu kasti

strikersjusts — 2024-10-03 09:40:22 UTC

Astrum zemēs nereti varēja ieraudzīt šādu galdu lietvedības kārtošanai.

Skaitīkļi Eiropā

strikersjusts — 2024-10-03 09:42:34 UTC

Līdzīgi veidoti bija arī Eiropā izplatītie skaitīkļi. Tie bija pietiekoši ērti veicot vienkāršas darbības un līdz pat XVII gadsimtam skaitīkļi bija ārpus konkurences.

skaitļojamās nūjiņas

strikersjusts — 2024-10-03 09:43:29 UTC

Pieaugot interesei par zinātni, daudzi domātāji pievērsās jaunu skaitļotāju izveidei. Viens no veiksmīgākajiem bija skots Džons Nepers. Nepers saprata, ka jebkuru skaitli var izteikt ar logaritmu. Piem., 100 ir 10², bet 23 ir 10^1,36173. Vēl nozīmīgāks bija fakts, ka logaritms no divu skaitļu reizinājuma ir šo skaitļu logaritmu summa. Šī logaritmu īpašība ļāva sarežģīto reizināšanas operāciju aizstāt ar vienkāršo divu skaitļu saskaitīšanas operāciju. Nepera tabulas, darbs ar kurām prasīja daudz laika, vēlāk tika “iedzīvinātas” ērtākā ierīcē – logaritmiskajos lineālos. Tie tika izgudroti 1620. gadu beigās. Nozīmīgas bija arī Nepera 1617. gadā izveidotās skaitāmās nūjiņas ar kuru palīdzību varēja veikt reizināšanu.

Pirmās mehāniskās skaitļošanas mašīnas

strikersjusts — 2024-10-03 09:44:38 UTC

Pirmās mehāniskās rēķinmašīnas radās nedaudz vēlāk. 1642. gadā Blēzs Paskāls (Blaise Pascal) 19 gadu vecumā izveidoja summēšanas un atņemšanas mašīnu – “Paskalīnu”. Strādājot ar “Paskalīnu”, saskaitāmie lielumi tika ievadīti atbilstoši pagriežot ritenīšus. Katrs ritenītis ar atzīmēm uz tā no 0 līdz 9 atbilda vienai skaitļa desmitnieka kārtai- vieniniekiem, desmitiem, simtiem utt. Pārpalikumu virs 9 ritenītis “pārnesa”, veicot vienu pilnu apgriezienu un pārbīdot pa kreisi atrodošos nākošo ritenīti par vienu vienību uz priekšu.

Atšķirībā no abaka aritmētiskajai mašīnai ciparu priekšmetiskā attēlojuma vietā jau tika piedāvāts to atspoguļojums ass pagrieziena leņķa veidā.

Paskāla mašīna

strikersjusts — 2024-10-03 09:45:20 UTC

Aritmētisko operāciju veikšanai Paskāls nomainīja akmentiņu pārvietošanu ar ritenīša ass rotācijas kustību, tā kā viņa mašīnā skaitļu saskaitīšanu aizstāja ar skaitļiem proporcionālu leņķu saskaitīšanu.

Paskāla izgudrotais saistīto ritenīšu princips bija vēl nākošo triju gadsimtu skaitļojamo mašīnu pamatā.

Paskāla mašīnas pirmais strādājošais modelis izveidots 1642. gadā, bet tā autoru tas neapmierināja. Tika uzbūvēti ap 50 dažādi modeļi, eksperimentējot ne tikai ar materiālu, bet arī ar mašīnas detaļu formām – no taisniem stieņiem, no līkiem, no ķēdēm, no koncentriskiem zobratiem, no ekscentriem; daži kustējās taisnā līnijā, citi pa apli... 1645. gadā Paskāla dēvētā aritmētiskā mašīna bija gatava. Citi šo mašīnu sauca par Paskāla ratu.

mehāniskais kalkulators

strikersjusts — 2024-10-03 09:45:56 UTC

Vācu zinātnieks Gotfrīds Vilhelms Leibnics (Gottfried von Leibniz) nolēma uzlabot Paskāla automātu un 1673. gadā izveidoja mehānisko kalkulatoru, ar kuru var arī reizināt un dalīt. Līdz tam visi aritmometri reizināšanu veica kā vairākkārtēju saskaitīšanu.

strikersjusts — 2024-10-03 09:46:36 UTC

Saskaitīšana tika veikta līdzīgi kā Paskalīnā, taču Leibnics savā mehāniskajā kalkulatorā iekļāva arī kustošu daļu un rokturi, ar kura palīdzību varēja griezt riteņa rumbu vai – vēlākajos mašīnas variantos – aparāta iekšpusē izvietotos cilindrus. Šis mehānisms ar kustīgajiem elementiem ļāva paātrināt reizināšanai un dalīšanai nepieciešamās atkārtojošās saskaitīšanas operācijas. Pati atkārtošanās arī notika automātiski.

XIX gs. skaitļošanas mašīnas

strikersjusts — 2024-10-03 09:47:20 UTC

Skaitļošanas ierīču attīstībā zināma loma bija franču zīda audumu fabrikās veiktajiem eksperimentiem ar aužamo steļļu automātisko vadību. 1801. gadā inženieris Žozefs Marī Žakārs (Joseph – Marie Jacquard) uzbūvēja pilnībā automatizētas stelles. Steļļu darbību programmēja vesela paka perfokaršu, katra no tām vadīja vienu saivas gājienu. Pārejot uz jaunu zīmējumu, operators tikai apmainīja perfokaršu pakas. Mūsdienu izpratnē caurumu sistēma bija programma, bet stelles – procesors. Ierīces vadība ar perfokaršu palīdzību tika izmantota daudzās vēlāk konstruētajās skaitļošanas mašīnās, tātad zināmu laika periodu tas bija nozīmīgs atklājums.

diferenciālās mašīnas modelis

strikersjusts — 2024-10-03 09:47:54 UTC

Ideju par perfokaršu izmantošanu pārņēma angļu matemātiķis Čārlzs Beibidžs (Charles Babbage). 1822. gadā Beibidžs publicēja aprakstu mašīnai, kura spētu izrēķināt un izdrukāt lielas matemātiskās tabulas – savai diferenciālajai mašīnai. Šī mašīna automātiski risināja kvadrātvienādojumu x² + x + a = 0 jebkurai skaitļa a vērtībai. Protams, šādā veidā varētu uzbūvēt skaitļošanas mašīnas ikvienam matemātiskajam vienādojumam vai uzdevumam, taču tas nebūtu lietderīgi. Tāpēc 1833. gadā Čārlzs Beibidžs nonāca pie domas veidot universālu analītisku mašīnu, ar kuru varētu risināt visdažādākos uzdevumus.

Komptometrs

strikersjusts — 2024-10-03 09:48:45 UTC

1885. gadā Dors Felts (Dorr Felt) izveidoja Komptometru – ierīci matemātisko operāciju veikšanai, datus ievadot ar taustiņu palīdzību.

1892.gadā izveidotajai W. S. Barrota (W. S. Borroughs) mašīnai bija iespējams iegūtos rezultātus arī izdrukāt.

Šāda tipa skaitļotāji tika pilnveidoti, bija plaši izplatīti un tos aktīvi lietoja pat līdz mūsu gadsimta vidum.

Pirmie elektroniskie skaitļotājiASV

strikersjusts — 2024-10-03 09:49:22 UTC

Tālākā skaitļotāju attīstība kļuva pietiekoši sazarota. Ar jaudīgu skaitļotāju konstruēšanu nodarbojās gan ASV, gan Anglijā, gan Vācijā. Bija skaidrs, ka ar mehānisko skaitļotāju palīdzību rēķināšanas jaudas kāpināt vairs nav iespējams. Berze starp mehāniskajiem elementiem prasītu ievērojamu enerģiju šādu mašīnu darbināšanai. Jebkura vibrācija starp detaļām tiktu arvien pavairota, tādējādi apdraudot mašīnas eksistenci. Tādēļ amerikāņu fiziķis, elektroinženieris Hovards Eikens (Howard Aiken) nolēma radīt elektromehānisku skaitļotāju, sajūdzot vairāku pārveidotu tolaik plaši lietotu perfokaršu skaitļošanas iekārtu mehānismu vienotā kompleksā ar centrālu piedziņu. 1944. gada augustā bija gatavs elektromehānisks skaitļotājs ASCC (Automatic Sequence – Controlled Calculator), kas vēsturē vairāk pazīstams kā Hārvardas Mark I. Tā 8 pēdu augstajā un 55 pēdu garajā statnē ietilpa ap 750 000 detaļām, no kurām 1000 bija mehāniskas. Garai rotējošai centrālai asij saskaņā ar perfolentē ierakstītu programmu vajadzīgajos momentos varēja pieslēgties 72 klasiski aritmometru ciparratu mehānismi, kuri summēja vai atņēma no citām perfolentēm nolasītus skaitļus un saglabāja starprezultātus. Reizināšanu, dalīšanu un dažu funkciju vērtību aprēķināšanu veica īpašas ierīces, bet galarezultātus iespieda elektriskas rakstāmmašīnas. Aprēķini tika veikti desmitnieku skaitīšanas sistēmā

Skaitļotāji Latvijā

strikersjusts — 2024-10-03 09:50:33 UTC

1958. gadā Latvijas ZA Fizikas institūta līdzstrādnieka Jāņa Daubes vadībā sākās Latvijas pirmā ciparu skaitļotāja izveide un varēja stāties pie LM-3 (Latvijas Mazā) montāžas un regulēšanas Kolhoznieku nama (tagad ZA augstceltnes) 1. Stāvā.. Elektroniskās problēmas risināja Fizikas institūta skaitļošanas tehnikas laboratorijā pie Māras dīķa, “dzelžu” montāža norisinājāsVEF-ā.

1960. gada 21. jūlijā tika nodota ekspluatācijā LM-3 pirmā kārta. Šis relatīvi mazais skaitļotājs bija veidots uz mazgabarīta “pirkstu” lampiņām un tolaik modernajām germānija diodēm. Masīvākā detaļa bija lielais veltnis, kurā varēja ierakstīt 1024 bināros 32 pozīciju vārdus, skaitļus (tātad varētu teikt, ka ietilpība bija 4kB). Veltnim griežoties ar lielu ātrumu, vidējais piekļūšanas laiks vārdam bija 10 ms. Oriģināls bija mašīnas dizains, kuru var vērot Ilmāra Krusa vēsturiskajā zīmējumā. Visa galvenā elektronika atradās A.Kundziņa konstruētajā centrālajā skapī, kas redzams attēla mugurplānā. Tur atradās ap 200 viegli nomaināmu modulīšu (subbloki). Tie veidoja aritmētisko un vadības iekārtu, t.i., procesoru, kā arī atmiņas elektronisko daļu. Subbloks saturēja 2 radiolampiņas, kas veidoja kādu pastiprinātāju vai trigeri ar ventiļiem, un no pusvadītāju diodēm un pretestībām veidotas VAI-UN loģiskās shēmas. Paredzēts bija veikt 50 operāciju sekundē.

1960. gada augustā uz Latviju tika atgādāts PSRS sērijveidā ražotā jaudīgā BESM-2, kura solīja veikt 10 000 operāciju sekundē. 1959. gada novembrī datora ekspluatācijai tika nodibināts LVU Skaitļošanas centrs.

LM-3 nokalpoja līdz 1965. Gadam.

Datora korpuss Logic Arya ARGB, melna

strikersjusts — 2024-10-03 10:14:39 UTC

Personālo datoru vēsture

strikersjusts — 2024-10-03 10:15:44 UTC

1974. gadā Eds Roberts izveidoja mikrokompjūteru "Altair", ko varētu uzskatīt par pirmo komerciālo personālo datoru. Tam bija Intel 8080 mikroprocesors, tikai 256 baitu operatīvā atmiņa, datus ievadīja ar slēdzīšu palīdzību binārā kodā, arī rezultātu nolasīja pēc spīdošām gaismas diodēm. Taču Roberts bija parūpējies, lai viņa datoru varētu viegli papildināt, pievienojot vēl papildus montāžas plates.

Džeks Kilbijs veido pirmo mikroshēmu

strikersjusts — 2024-10-03 10:16:45 UTC

1952. gadā angļu radiolokācijas speciālists G. U. Dammers simpozijā Vašingtonā piedāvāja ražot visu elektronisko shēmu uzreiz, novietojot nepieciešamos tranzistorus, rezistorus un citas sastāvdaļas uz viena pusvadītāja materiāla bloka. Šo ideju, nezinot par tās eksistenci, realizēja firmas Texas Instruments darbinieks Džeks Kilbijs (Jack Kilby) 1959. gadā. Viņa realizētā pasaulē pirmā integrālā shēma sastāvēja no plānas 1 cm garas Ge plāksnītes uz kuras izolēti cita no citas novietoti pieci shēmas elementi, kuri savstarpēji savienoti ar pielodētu ļoti tievu vadiņu palīdzību. Kaut arī visa konstrukcija tika sastiprināta ar vasku, shēma tomēr strādāja. Tas ievadīja elektronisko skaitļošanas mašīnu trešo paaudzi. Mēnesi pirms firmas Texas Instruments paziņojuma par izgudrojumu, firmas Fairchild Semiconductors direktors un zinātniskais vadītājs Roberts Nois (Robert Noyce), izmantojot šo izgudrojumu, savā laboratorijas žurnālā izveidoja savu integrālo shēmu. Tajā strāvu vadošos savienojumus bija paredzēts izveidot, pārklājumā iegravētajos kanāliņos ieputinot metāla daļiņas. Shēma izrādījās tik veiksmīga, kad to pārņēma pat firma Texas Instruments. Integrālās shēmas ļāva ievērojami samazināt izstrādājumu gabarītus, samazinot lodēto savienojumu skaitu, palielinājās ierīču drošums. Elektriskajiem impulsiem tagad nācās mērot īsākus ceļus, tādējādi palielinot ierīču ātrdarbību.

Datoru ēras sākums

strikersjusts — 2024-10-03 10:17:31 UTC

II pasaules kara beigās jau bija radīta virkne lielas elektriskas jaudas un izmēru skaitļotāji, kuru ātrdarbība vēl bija nepietiekama. Tālāka skaitļotāju mehāniska paplašināšana nesolīja panākumus. Tāpēc 1942. gada augustā Moklijs un Ekerts izstrādāja priekšlikumus par ātrdarbīga kompjūtera izveidošanu, izmantojot elektronu lampas, tādējādi aizsākot pirmās elektronisko skaitļotāju paaudzes izveidošanu. Taču elektronu lampām piemita arī virkne trūkumu: tās aizņēma daudz vietas, izdalīja daudz siltuma un bieži kļuva darboties nespējīgas. Tas radīja nepieciešamību veidot jauna tipa pārslēdzējus.

strikersjusts — 2024-10-03 10:19:27 UTC