Lankide:Aitzolete/Hardware informatikoaren historia

Charles Babbageren Makina Analitikoa, Londresko Zientzia Museoan.

Hardwarea datuen biltegiratze eta kalkulu prozesuaren osagai garrantzitsu bat izan da balio numerikoak prozesatu eta partekatzeko baliagarria izan zenetik. Ordenagailu-hardwarerik primitiboena zenbaketa-makila izan zen ziurrenik; [1] informazioa grabatu ostean zenbait elementu gogoratzeko aukera ematen zuen, ziurrenik ganadua edo edukiontzietako aleak. Badirudi elementu hauek garai hartako merkatariek, kontulariek eta gobernuko funtzionarioek erabili ohi zituztela.

Konputaziotik datozen laguntza-gailuak aldatu egin dira: grabatzeko eta kontatzeko gailu soiletatik abakora, kalkulu-erregelara, konputagailu analogikora eta berrienera, konputagailura edo ordenagailura.

Gailu zaharrenakAldatu

Gizateriak milaka urtetan zehar erabili ditu zenbatzeko gailuak. Adibidez, pisu-berdintasuna ezartzeko gailua: balantza klasikoak. Makina aritmetikoago bat aski ezaguna dena abakoa da. Uste da gailu horren formarik zaharrena —hauts-abakoa— Babilonian asmatu zela. Alearen eta alanbrearen abako egiptoarra K.a. 500. urtekoa da.

Antzinaroan eta Erdi Aroan astronomia-kalkuluak egiteko zenbait konputagailu analogiko eraiki ziren. Horien artean daude antzinako Grezia garaiko Anticiteraren mekanismoa eta astrolabioa (ggb 150-100 urte K.a.).

SarreraAldatu

Konputagailuetan bi parte bereizi daitezke: softwarea eta hardwarea. Konputazioko hardwarea makina fisikoa da, programa baten zuzendaritzapean datuak biltegiratu eta manipulatzen dituena. Hasiera batean, kalkuluak gizakiek egin zituzten, eta horiei konputagailu deitu zitzaien, burutzen zuten lanaren edo lanbidearen izenburu gisa. Artikulu honek konputazio-hardwarearen historiako garapen nagusiak jasotzen ditu, horiek testuinguruan jartzen saiatuz..Kalkulagailu digitalek biltegiratze digitalak erabiltzen dituztenez, eta memoriaren tamainak eta abiadurak mugatzen dituztenez, ordenagailuaren datuak biltegiratzearen historia ordenagailuen garapenarekin estuki lotuta dago.

Lehen kalkulagailuakAldatu

Milaka urtetan, gizateriak kalkuluetan laguntzeko gailuak erabili ditu. Kontaketa gailurik zaharrena, seguruenik, kontatzeko makilatxoa izango da. Erregistroak mantentzeko gerora emandako laguntzetan sartzen da Feniziako buztina, edukiontzietako artikuluen zenbaketa godetzeko erabiltzen zena, ziurrenik azienda edo aleak. Aritmetikara bideratutako makina bat abakoa da. Abakoaren formarik goiztiarrena, hauts-abakoa, Babilonian erabili zen K.a. 2.400 urterako. Harrezkero, kontaketa-taulen beste forma asko asmatu dira. Esate baterako, Erdi Aroko kontu etxeetan, ohial koadrodunak erabili ohi ziren mahai batean jarri eta diru-batuketak kalkulatzeko laguntza gisa, markatzaileak haren inguruan mugituz zenbait arauren arabera.

 
Engranajeak gailu mekanikoen muinean daude.

Konputagailu analogiko zenbait eraiki ziren bai antzinako garaian eta baita erdi aroan ere, kalkulu astronomikoak burutzeko. Horien artean daude Anticiteraren mekanismoa eta Grezia zaharreko astrolabioa (K.a. 150-100 k.a.). Gailu horiek, normalean, lehenbiziko konputagailu analogiko gisa hartu ohi dira. Kalkulurako erabiltzen ziren antzinako beste gailu mekanikoen artean, honakoak topatu ditakegu: Planisferioa; Al-Biruniren asmakizun batzuk (ggb 1000. urtea); Azarquieleko Equatoriuma (ggb 1015. urtea); eta Erdi Aroko beste astronomo eta ingeniari musulman batzuen antzeko konputagailu astronomikoak.

John Napierrek (1550-1617) ikusi zuen zenbakien biderketa eta zatiketa zenbaki horien logaritmoak batuz eta kenduz egin daitezkeela, hurrenez hurren. Lehen taula logaritmikoak egiten zituen bitartean, Napierrek biderketa asko egin behar izan zituen, eta puntu horretan diseinatu zituen Napierren hezurrak, biderketarako eta zatiketarako erabilitako abakoaren antzeko gailua.

Zenbaki errealak lerro batean distantzia edo tarte gisa adieraz daitezkeenez, kalkulu-araua 1920. urtean asmatu zen, biderketa- eta zatiketa-eragiketak aldez aurretik posible zena baino azkarrago egin daitezen. Kalkulu arauak joera matematikoa zuten ingeniari eta beste langile profesional batzuen belaunaldiek erabili zituzten, sakelako kalkulagailua asmatu arte. Apollo programako ingeniariek, gizakia Ilargira bidali ahal izateko, kalkulu asko egin zituzten kalkulu arauak erabiliz, eta kalkulu hauek hiru edo lau digitu esanguratsuko zehaztasuna zeukaten.

 
Kalkulu-araua, oinarrizko kalkulagailu mekanikoa da, biderketak eta zatiketak errazten ditu.
 
1914ko kalkulagailu mekanikoa.

1623an, Wilhelm Schickard-ek lehen kalkulagailu mekaniko digitala eraiki zuen eta, beraz, konputazioaren garaiko aitzindari bihurtu zen.[2] Bere makinak, erlojuentzat garatutako hortzak eta engranajeak erabili zituenez lehenbizi, "erloju kalkulatzaile" ere deitu zioten. Johannes Kepler lagunak erabili zuen, astronomia goitik behera aldatu zuenak.

1642an, artean nerabea zela, Blaise Pascalek lan aitzindaria hasi zuen kalkulu makinak diseinatzen eta garatzen, eta hiru urtetan zehar 50 prototipo eraiki ostean, kalkulagailu mekaniko bat asmatu zuen. [17][18] Makina horietako hogei eraiki zituen (Pascal edo Pascaline kalkulagailua bezala ezagutuak) hurrengo hamar urteetan. [19] Bederatzi makinek iraun dute gaur arte, horietako gehienak Europako museoetan daudelarik ikusgai. [20] Kalkulagailu mekanikoaren asmatzailetzat Schickard edo Pascal hartu behar ote den oraindik orain eztabaida iturri izaten da.

Gottfried Wilhelm Leibnizek, 1672 inguruan, kontagailu mailakatua eta mailakatutako danbor mekanismo ospetsua asmatu zituen.

1820 inguruan, Charles Xavier Thomas de Colmarek seriean sortutako lehen kalkulagailu mekaniko arrakastatsua sortu zuen, Thomasen Aritmometroa, batuketak, kenketak, biderketak eta zatiketak egin zitzakeena. Leibnizen lanean oinarritzen zen batez ere. Kalkulagailu mekanikoak, hala nola hamar oinarriko Addiatorra, Comptometroa, Monroe kalkulagailua, Curta eta Addo-X, 1970era arte erabili ziren.

Leibnizek zenbaki-sistema bitarra ere deskribatu zuen, konputagailu moderno guztien osagai nagusia dena. 1940ra arte, ordea, diseinu asko eta asko sistema hamartarra ezartzeko zeregin zailean tematu ziren, 1800eko Charles Babbageren makinak eta 1945eko ENIAC barne.

1801: Txartel zulatuen teknologiaAldatu

 
Musika-makina baten txartel zulatuko sistema.
 
XIX. mendeko ehungailu baten txartel zulatuaren sistema.

1725ean bertan, Basile Bouchonek, Carlos Brunéren ikasle izan zenak, paper zulatuko begizta bat erabili zuen ehungailu batean, ehunean erreproduzitu behar zen patroia ezartzeko. 1726an, bere lankide Baptista-Falconek, diseinua hobetu zuen, programa egokitzeko eta aldatzeko paperezko txartel zulatuak erabiliz. Bouchon-Falcon-en ehungailua erdiautomatikoa zen eta programa eskuz elikatzea eskatzen zuen.

1801ean, Joseph Marie Jacquard-ek ehunezkoa zen patroia txartel zulatu bidez kontrolatzen zuen ehungailua garatu zuen. Txartel-sorta alda zitekeen, ehungailuaren diseinu mekanikoa aldatu gabe. Hori mugarria izan zen programagarritasunean.

 
1890eko hamarkadan, Herman Hollerith-ek txartel zulatuak erabiliz tabulatzeko makina bat asmatu zuen.

1833an, Charles Babbagek bere makina diferentziala garatzetik lehenbizi diseinu osatuago bat garatzera jo zuen, makina analitikoa, programatzeko Jacquar ehungailuaren txartel zulatuak hartuko zituena. [1].

1835ean, Charles Babbagek bere makina analitikoa deskribatu zuen. Helburu orokorreko ordenagailu programagarri baten plana edo diseinua zen, sarrerarako txartel zulatuak eta energia-iturri gisa lurrun-motorra erabiliz.

Babbageren hasierako ideia zen zulatutako txartelak erabiltzea taula logaritmikoak zehaztasun handiz kalkulatu eta inprima zitzakeen makina bat kontrolatzeko (helburu edo zeregin zehatzeko makina, beraz). Hala ere, Babbagek ideia laster garatu zuen helburu orokorreko ordenagailu programagarria lortzeko, haren makina analitikoa.

Makina analitikoak unitate logiko aritmetikoa, baldintzapeko egiturak eta begizta moduko kontrol-fluxua eta memoria integratua izan zituen. Hori dela eta, erabilera orokorreko ordenagailu baten lehen diseinua da, termino modernoetan Turing osoa bezala deskribatuko genukeena. [39][40]

Nahiz eta diseinua bikaina izan eta bere planak zuzenak edo, behintzat, arazgarriak izan, proiektua atzeratu egin zen hainbat arazoren ondorioz. Babbage gizon zaila zen harekin lan egiteko, eta bere ideiak errespetatzen ez zituen edonorekin eztabaidatzen zuen. Makinaren zati guztiak eskuz egin behar ziren. Milaka zati dituen makina batean, batzuetan, elementu bakoitzeko akats txikiak metatu egin daitezke, eta errore handiak sortzen dira. Hori ekidin ahal izateko, beharrezkoa zen piezak garai hartako tolerantziekin lor zitezkeenak baino askoz zehatzagoak izatea. Piezak eraiki zituen artisauarekin etengabeko gatazkak izan zituen eta, gobernuaren finantziazioa agortu zenean, proiektua amaitu zen.

Ada Lovelacek Luigi Federico Menabrearen "Motor Analitikoaren zirriborroa" (Sketch of the Analytical Engine) itzuli eta oharrak gehitu zizkion. Hori da, itxuraz, programazioaren lehen deskribapen argitaratua. Beraz, Ada Lovelace lehen programatzaile informatikotzat hartzen da. [44] [Erref. ingelesez]


1890ean, Estatu Batuetako Zentsuaren Bulegoak txartel zulatuak, ordenamendu-makinak eta Herman Hollerith-ek diseinatutako tabulazio-makinak erabili zituen Estatu Batuen eraketak ordenatutako hamar urteko zentsuaren datuak kudeatu ahal izateko. Hollerithen konpainia IBMren gune bihurtu zen. IBMk txartel zulatuaren teknologia negozio-datuak prozesatzeko tresna ahaltsu batean bihurtu zuen, eta tabulatzeko makina espezializatu ezberdinak atera zituen. 1950ean, IBM txartela industrian eta gobernuan kokatu zen. Bigarren Mundu Gerraren ondorengo garairako lelo bihurtu zen zirkulaziorako aurreikusitako txartel gehienetan (txekeetan, adibidez) "ez tolestu, ez zulatu eta ez ebaki" ohartarazpen inprimatua.[3]

Babbageren urratsei jarraituz, aurreko lan horren berririk ez zuen arren, Percy Ludgate Dublingo kontulariak (Irlanda) konputagailu mekaniko programagarri bat diseinatu zuen bere aldetik, 1909an argitaratutako lan batean deskribatu zuena.

Leslie Comriek txartel zulatuen metodoei buruz egindako artikuluetan eta Wallace Eckert-ek 1940an Konputazio Zientifikoan Txartel Zulatuen Metodoei buruz egindako argitalpenetan, ekuazio diferentzialak ebazteko, eta biderketa eta zatiketa koma higikorreko irudikapenak erabiliz burutzeko metodoak deskribatu zituzten. Hori guztia txartel zulatuekin eta unitateak erregistratzeko makinekin egina. Makina horiek Bigarren Mundu Gerran erabili ziren kriptografiaren estatistika-prozesamendurako, bai eta administrazio-erabilera ugari emateko ere. Columbiako Unibertsitateko Thomas J. Watson Konputazio Astronomikorako Bulegoak kalkulu astronomikoak egin zituen, konputazioaren garaiko egoera irudikatuz. [31][32]


Konputazio-instalazio askotan, txartel zulatuak 1970eko hamarkadaren amaiera arte (eta geroago) erabili ziren.

Adibidez, mundu osoko unibertsitateetan, zientzia- eta ingeniaritza-ikasleek beren programazio-atazak tokiko konputazio-zentrora bidali behar zituzten txartel pila baten bidez, programa-lerro bakoitzeko txartel bat erabiliz, eta, orduan, zain egon behar izaten zuten programa prozesatzeko, konpilatzeko eta exekutatzeko prest egon arte.

Emaitza inprimatzeko zain, eskatu duenaren identifikazioarekin markatuta, konputazio-zentrotik kanpoko irteera-erretilu batean jartzen zen. Kasu askotan, emaitza horiek programaren sintaxiari eta abarri buruzko errore-mezuen zerrenda baino ez ziren izaten, eta beste edizio-konpilazio-exekuzio ziklo bat behar izaten zen.

Txartel zulatuak erabiltzen eta merkaturatzen dira oraindik, eta haien neurri bereizgarriak (eta 80 zutaberen edukiera) oraindik ere ezagutu daitezke formulario, erregistro eta programetan.

1930s-1960s: mahaigaineko kalkulagailuakAldatu

 
Curtako kalkulagailua.

1900 inguruan, lehen kalkulagailu mekanikoak, kutxa erregistratzaileak, kontabilitateko makinak eta abar birdiseinatu ziren motor elektrikoak erabili zitzaten, eta engranajeak gehitu zitzaizkien aldagai baten egoeraren irudikapen gisa. 1930. urtetik aurrera, Friden, Marchant Calculator eta Monroe konpainiek idazmahaiko kalkulagailu mekanikoak garatu zituzten, batuketak, kenketak, biderketak eta zatiketak egin zitzaketenak. "Konputagailu" hitza kalkulagailu horiek kalkulu matematikoak egiteko erabiltzen zituen jendeari esleitutako lan-kargua zen. Manhattan proiektuan, gerora Nobel saridun izango zen Richard Feynman, izan zen giza konputagailuz betetako gela baten gainbegiralea. Haietako gehienak matematikan aritzen ziren emakumeak ziren, eta gerrako kalkuluetara bideratutako ekuazio diferentzialak ebazten zituzten. Gerraren ondoren, Stanislaw Ulam ospetsua ere presionatu zuten, matematikak hidrogeno-bonbarako hurbilketa konputagarrietara bihurtzeko.

1948an, Curta sartu agertu zen. Kalkulagailu mekaniko txiki eta eramangarria zen, piperbeltzezko ehotzeko gailuaren gutxi gorabeherako tamaina zuena. Denborarekin, 1950ean eta 1960an, kalkulagailu mekanikoen hainbat marka agertu ziren merkatuan.

Mahaigaineko lehen kalkulagailu guztiz elektronikoa ANITA Mk.VII britainiarra izan zen, Nixie hodi-pantaila bat eta 177 tiratroi tubo txiki erabiltzen zituena. 1963ko ekainean, Fridenek EC-130 sartu zuen, lau funtziokoa. Diseinu guztiz transistorizatua zuen, 13 digituko kapazitatea 5 hazbeteko (130 mm) CRT batean, eta alderantzizko poloniar-notazioa (RPN) sartu zuen kalkulagailuen merkatuan, $2200 prezioan. EC-132 ereduak erro karratua eta alderantzizko funtzioak gehitu zituen. 1965ean, Wang laborategiek LOCI-2 sortu zuten, 10 digituko mahaigaineko kalkulagailu transistorizatua eta logaritmoak konputatu zitzakeena.

Zirkuitu integratuen eta mikroprozesadoreen garapenarekin, kalkulagailu handi eta garestien ordez gailu elektroniko txikiagoak agertu ziren.

Konputagailu analogiko aurreratuakAldatu

 
Cambridgeko analizatzaile diferentziala, 1938.

Bigarren Mundu Gerraren aurretik, konputagailu analogiko mekaniko eta elektrikoak punta-puntakotzat hartzen ziren, eta askok uste zuten konputazioaren etorkizuna zirela.

Konputagailu analogikoek etekina ateratzen dioten eskala txikiko propietateen matematikak -- gurpiltxoen posizioa eta mugimendua edo osagai elektronikoen tentsioa eta korrontea - beste zenbait fenomeno fisikoren matematikarekin daukan erlazio estuari: ibilbide balistikoak, inertzia, erresonantzia, energia-transferentzia, unea, etab.

Fenomeno fisikoak propietate elektrikoekin modelatzeak abantaila handia ematen du eredu fisikoak erabiltzearen aldean:

  1. Osagai elektrikoak txikiagoak eta merkeagoak dira; errazago eraikitzen eta lantzen dira.
  2. Fenomeno elektrikoak denbora-tarte laburretan gerta daitezke.

Konputagailu digital modernoek ez bezala, konputagailu analogikoak ez ziren oso malguak, eta eskuz birkonfiguratu behar ziren (hau da, berprogramatu) ataza batetik bestera pasa ahal izateko. Hala ere, konputagailu analogikoek abantaila bat zuten lehenengo konputagailu digitalekin alderatuz gero: arazo konplexuak antzeko portaerak erabiliz konpontzeko erabil zitezkeen, aldiz konputagailu digitalekin egindako lehen saiakerak oso mugatuak izan ziren. Baina konputagailu digitalen abidurak gora egin eta memoria handiagoak erabili ahala (adibidez, RAM edo barne-biltegiratzea), ia erabat ordezkatu zituzten konputagailu analogikoak, eta egun ordenagailuen programazioa edo kodetzea beste giza lanbide bat bezala ezarri da.


Konputazio analogikoaren gorena Analizatzaile diferentzialarekin iritsi zen. 1876an asmatu zuen James Thomsonek eta H. W. Nieman-ek eta Vannevar Bush-ek eraiki zuten MITen, 1927an hasita. Gailu horietako dozena bat baino gutxiago eraiki ziren; boteretsuena Pensilvaniako Unibertsitateko Ingeniaritza Elektrikoko Moore Eskolan eraiki zen, eta han ere ENIAC eraiki zen. Konputagailu elektroniko digitalek, hala nola ENIAC, makina analogiko gehienen desagertzea eragin zuten. Hala ere, gailu analogiko hibridoak, elektronika digitalaren bidez kontrolatuak, 1950 eta 1960 urteetan erabili ziren, eta aurrerago jarraitu zuten aplikazio espezializatuetan.

Lehen ordenagailu digitalakAldatu

Konputagailu modernoaren aroa Bigarren Mundu Gerrarekin batera hasi zen, zirkuitu elektronikoek, erreleek, kondentsadoreek eta huts-hodiek beren baliokide mekanikoak ordezkatu zituztenean eta kalkulu digitalek kalkulu analogikoak ordeztu zituzten heinean. Atanasoff–Berry Computer, Z3, Colossus eta ENIAC bezalako makinak eskuz eraiki ziren erreleak edo balbulak (huts-hodiak) zituzten zirkuituak erabiliz, eta, sarritan, txartel zulatuak edo zinta zulatuak erabili zituzten sarrerako unitate gisa, bai eta biltegiratzeko bitarteko nagusi gisa ere (biltegiratze ez iheskorra).

Garai hartan, etengabeko aurrerapenak integratzen zituzten hainbat makina ekoitzi ziren. Garai horren hasieran, ez zen egon ordenagailu modernoaren antzeko ezer, Charles Babbageren galdutako planetan eta Alan Turing-en eta beste batzuen ikuspegi matematikoetan izan ezik. Aroaren amaieran, EDSAC bezalako gailuak eraiki ziren, eta hauek aho batez konputagailu digitaltzat hartzen dira. Denbora lerroan puntu bakar bat definitzeak, "lehen konputagailua" bezala, xehetasun txiki asko galtzen ditu.

Alan Turing-ek 1936an idatzitako testuak eragin handia izan zuen konputazioan eta konputazio zientzietan, bi modutan. Haren helburu nagusia zen inolako prozesu sekuentzialek konpondu ezin zituzten arazoak zeudela frogatzea (geldialdiaren arazoa bezala izendatua). Hori egitean, Turing-ek ordenagailu unibertsal baten definizioa eman zuen, Turing-en makina deitu zioten eraikuntza bat, algoritmoaren exekuzioaren kontzeptua formalizatzen duen gailu teoriko hutsa. Ordu arte erabili zen Kurt Gödelen aritmetikan oinarritutako hizkuntza unibertsal neketsua ordezkatuko zuena. Memoria-biltegiratze finituek ezarritako mugengatik izan ezik, esaten da konputagailu modernoak Turing osoa direla, hau da, Turing makina unibertsal baten algoritmoa egikaritzeko gaitasuna dutela. Turing osoaren ezaugarri-mota mugatu hori, batzuetan, erabilera orokorreko konputagailuak eta berariazko konputagailuak bereizten dituen atalase-ahalmen gisa kontsideratzen da.

Konputazio-makina bat helburu orokorreko ordenagailu bat izan dadin, irakurketa-/idazketa-mekanismo egokiren bat egon behar da, adibidez, zinta zulatua. Moldakorragoa izan dadin, von Neumannen arkitekturak memoria bera erabiltzen du programak eta datuak gordetzeko; birtualki, konputagailu garaikide guztiek erabiltzen dute arkitektura hori (edo bere aldaeraren bat). Teorikoki posible den arren konputagailu oso bat mekanikoki garatzea (Babbageren diseinuak erakutsi zuen bezala), elektronikak abiadura ahalbidetu zuen eta, aurrerago, posible egin zuen abiadura eta, aurrerago, konputagailu modernoen ezaugarri den miniaturizazioa.

Bigarren Mundu Gerraren garaian hiru korronte paralelo zeuden konputagailuaren garapenari dagokionez, eta haietako bi alde batera utzi ziren hein handi batean edo nahita ezkutuan mantendu ziren. Lehenbizikoa Konrad Zuseren alemaniarraren lana izan zen. Bigarrena Colossus ordenagailuaren garapen sekretua izan zen, Erresuma Batuan. Horietako batek ere ez zuen eragin handirik izan Estatu Batuetako konputazio-proiektuetan. Konputagailua garatzeko hirugarren korrontea, Eckert eta Mauchlyren ENIAC eta EDVAC, lxehetasun guztiekin argitaratu zen. [[Kategoria:Informatikaren historia]] [[Kategoria:Pages with unreviewed translations]]

  1. palillo de cuenta
  2. Schmidhuber, Jürgen. 2007-11-17. .
  3. Lubar, Steve. (1991). "Do not fold, spindle or mutilate": A cultural history of the punched card. .