היסטוריה של המחשוב
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
| היסטוריה של המחשוב |
|---|
| היסטוריה של המחשוב (לפני 1960) |
| היסטוריה של המחשוב (1960 עד היום) |
| היסטוריה של המחשוב במדינות קומוניסטיות |
| היסטוריה של מערכות הפעלה |
| היסטוריה של הנדסת תוכנה |
| היסטוריה של שפות תכנות |
| היסטוריה של ממשק המשתמש הגרפי |
| היסטוריה של האינטרנט |
| היסטוריה של משחקי הווידאו והמחשב |
חשיבותה של חומרת מחשב בביצוע חישובים ואחסון נתונים הולכת וגדלה. חומרת החישוב המוקדמת ביותר היא ככל הנראה סוג של מקל ספירה. אמצעים מאוחרים יותר הם צורות חרס שאוחסנו במיכלים וייצגו כמויות של עצמים כגון מקנה וחיטה. התקנים לסיוע בחישובים עברו שינוי ממכונות מנייה פשוטות ל-חשבוניה,דרך סרגל החישוב ומחשבים אנלוגיים ועד למחשב של ימינו. להלן תובא סקירה של ההתפתחויות העיקריות בהיסטורית חומרת המחשוב עד שנות ה-60.
למאמר ההמשך הסוקר את ההתפתחויות החשובות החל משנת 1960 ראה: ההיסטוריה של המחשוב (1960 עד ההווה)
[עריכה] ההתקנים המוקדמים ביותר
במשך אלפי שנים השתמשה האנושות בהתקנים על מנת לפשט תהליכים שהצריכו חישוב. דוגמה אחת היא מאזני השקילה אשר שימשו לקביעת שוויון או אי שוויון באמצעות משקל. החשבוניה המאוחרת יותר היוותה מכונת חישוב הלכה למעשה. האב-טיפוס המוקדם ביותר הוא ה חשבוניה הסינית.
מנגנון אנטיקיטרה, אשר התגלה בתחילת המאה ה-20, התגלה במצולות הים חבוי בתוך אונייה יוונית שטבעה ככל הנראה בשנת 65 לפני הספירה. המנגנון שימש לפי הסברה להכנת לוח שנה לצורך קביעת מועדי הזריעה והקציר וכן לצרכים דתיים. למנגנון היו 30 או יותר גלגלי שיניים מברונזה.[1] הטכנולוגיה הזו אבדה, ויעברו עוד 1,600 שנים עד אשר מחשבים ברמת תחכום שכזו נוצרו שוב.
בשנת 1623 וילהלם שיקארד בנה את המחשבון המכני הראשון ולכן ניתן לראות בו כאבי עידן המחשוב. המכונה שבנה עשתה שימוש בגלגלי שיניים שפותחו עבור שעונים. יוהנס קפלר ידידו של שיקארד והאיש שעשה מהפכה באסטרונומיה הוא מהבולטים שעשו שימוש במכונה.
מכונות החישוב הבאות נוצרו על ידי פסקל ב1642 ועל ידי לייבניץ ב 1671. בשנת 1820 לערך, בנה צ'ארלס חאויאר תומאס את המכונה הראשונה שיוצרה בכמויות גדולות. המכונה כונתה האריתמומטר של תומאס והייתה מסוגלת לבצע חיבור,חיסור,כפל וחילוק. המכונה התבססה בעיקר על עבודתו של לייבניץ. מחשבונים מכניים כמו האדיאטור, הקומפטומטר, מחשבון מונרו, הקורטה וה-Addo-X נותרו בשימוש עד לשנות ה-70 של המאה ה-20.
המערכת הבינארית נומרית הוגדרה על ידי לייבניץ כמרכיב חשוב של כל מחשב מודרני. למרות עובדה זו עד שנות ה 40 של המאה ה 20 הרבה תכנונים (ביניהם המכונה של צ'ארלס בבג' מראשית המאה ה 19 ואפילו ה אניאק משנת 1945) התבססו על המערכת הדצימלית הקשה בהרבה למימוש.
ג'ון נפייר שם לב לכך שפעולות הכפל והחילוק של מספרים ניתנות לביצוע באמצעות חיבור וחיסור של הלוגריתם של מספרים אלה. מאחר שניתן לייצג מספרים ממשיים כמרחק, הרי שסרגל החישוב אפשר ביצוע מהיר מאי פעם של פעולות כפל וחילוק. סרגלי החישוב היו כלי חשוב לדורות של מהנדסים ומדענים עד להמצאת מחשבון הכיס. המהנדסים בתוכנית האפולו שמטרתה הייתה שילוח אדם לירח עשו שימוש נרחב בסרגלי החישוב. בעת שיצר את הטבלאות הלוגריתמיות הראשונות נפייר היה צריך לבצע פעולות כפל רבות. צורך זה היה קטליזטור לתכנון עצמות נפייר.
[עריכה] 1801 : טכנולוגיית כרטיסי הניקוב
כבר בשנת 1725 השתמש בסיל בושון בנייר מחורר במכונת אריגה כדי לקבוע את הצורה שתתפר על הבגדים. בשנת 1725 שיפר עוזרו, ז'אן בפטיסט פלקון, את התכנון בכך שהשתמש בכרטיסי נייר מחוררים המוצמדים זה לזה. תכונה זו אפשרה החלפה מהירה של "תוכנית". מכונת האריגה של בושון-פלקון הייתה חצי אוטומטית ודרשה הזנה ידנית של התוכנית.
בשנת 1801 , ג'וזף מרי ג'אקארד פיתח מכשיר אריגה שאפשר לארוג צורות באמצעות כרטיסי ניקוב. כדי לשנות את הצורות ניתן היה לשנות את הכרטיס מבלי לשנות את התכנון של המכשיר עצמו. הדבר היווה אבן דרך ביכולת לתכנת מחשב.
בשנת 1833, עבר צ'ארלס בבג' מפיתוח מנוע ההפרשים לפיתוח מנוע אנליטי המתבסס על כרטיסי הניקוב של ג'אקארד.
בשנת 1890, אגף מפקד האוכלוסין של ארצות הברית השתמש במכונות מבוססות כרטיסי ניקוב ובמכונות מיון נתונים המבוססות על תכן של הרמן הולרית'. החברה של הולרית' תהפוך לימים לגרעין של IBM. IBM הפכה את טכנולוגית כרטיסי הניקוב לכלי רב משמעות בתחום עיבוד הנתונים. בשנות ה-50 של המאה ה-20 הפכו כרטיסי הניקוב לנפוצים בתעשייה ובשלטון. השימוש בהם נעשה עד סוף שנות ה-70. באוניברסיטאות רבות בעולם הוגשו תרגילי בית כערימה של כרטיסים. כרטיס אחד לכל שורת קוד.
מאמריה של לסלי קומרי אודות שיטות כרטיסי ניקוב ופרסומו של אקרט, משנת 1940, בנושא "שיטות בחישוב מדעי", תיארו שיטות שהיו מתקדמות דיין על מנת לאפשר פתרון של משוואות דיפרנציאליות ולאפשר כפל וחילוק תוך שימוש בייצוג נקודה צפה. כל אלה הושגו תוך שימוש בכרטיסי ניקוב וunit record machines. אגף החישובים האסטרונומיים על שם טומאס ואטסון, באוניברסיטת קולומביה, ביצע חישובים אסטרונומיים שהיו קצה גבול היכולת של המחשוב באותה תקופה.
במוסדות רבים בהם היו מחשבים, עשו שימוש בכרטיסי ניקוב עד סוף שנות ה-70 ואף מעט לאחר מכן. למשל, סטודנטים למדעים ולהנדסה באוניברסיטאות רבות סביב העולם נהגו להגיש את מטלות התכנות שלהם כערימה של כרטיסים במרכז מחשבים אזורי. כל כרטיס הכיל שורת תוכנית בודדת. הסטודנט נאלץ לאחר ההגשה להמתין עד שלתוכניתו יוקצה זמן מעבד והיא תעבור הידור (קומפילציה) ותורץ. לאחר זמן מה, תדפיס של התוצאות בליווי הנתונים המזהים של המגיש, היו מופיעים במגש הפלטים שמחוץ למרכז המחשבים. ברוב המקרים התוצאות כללו תדפיס של הודעות שגיאה בנוגע לתחביר של התוכנית. לאחר מכן היה בדרך כלל צורך בעוד מהלך של תיקון שגיאות והגשה.
[עריכה] 1835 עד ראשית המאה ה 20 : המכונות הראשונות הניתנות לתכנות
המאפיין של "מכונת טיורינג" הוא היכולת לתכנת את המכונה על ידי החלפת הרצפים השמורים של הפקודות. בשנת 1835 תיאר צ'ארלס בבג' את המנוע האנליטי שלו. זה היה מתווה של מחשב כללי הניתן לתכנות באמצעות שימוש בכרטיסי ניקוב עבור הקלט. מחשב זה הונע באמצעות כוח הקיטור. יחידת החישוב של המחשב עשתה שימוש בגלגלי שיניים. התכנון המקורי של בבג' עשה שימוש בכרטיסי ניקוב כדי לשלוט במכונה שיכולה הייתה לבצע חישובים ולהדפיס טבלאות לוגריתמיות בדיוק רב. הרעיון של בבג' התפתח במהרה למחשב בר תכנות רב תכליתי-המנוע האנליטי. התכנון של בבג' היה ככל הנראה נכון אולם הפרויקט הואט בשל אופיו הפולמוסי של בבג' ובשל מגבלות טכנולוגיות בשיטות היצור של התקופה. עדה לאבלייס בתו של לורד ביירון, תרגמה והוסיפה רישומים ל "טיוטת המנוע האנליטי" שנכתבה על ידי פדריקו לואיג'י. כיום שמה של עדה נשזר רבות בשמו של בבג'. ייתכן שהיא המתכנתת הראשונה בעולם, אולם טענה זו ואף ערכיות תרומותיה שנויות עדיין במחלוקת. דגם משוחזר של מנוע ההפרשים פועל מאז 1991 במוזיאון המדע (לונדון). לאחר ביצוע שינויים מועטים המכונה פועלת כפי שתוכננה במקור ומוכיחה כי התאוריה של בבג' הייתה נכונה. המוזיאון השתמש בכלים ממוכנים כדי להרכיב את החלקים וניסה לשחזר את הדיוק שמכונאי בתקופה של בבג' היה מסוגל להשיג. יש החשים שהטכנולוגיה בתקופת בבג' לא הייתה מספיק מתקדמת על מנת לאפשר יצור רכיבים מדויקים, אולם עובדה זו כנראה שגוייה. הכשלון של בבג' להשלים את המנוע שלו קשור לא רק לקשיים פוליטיים וכלכליים אלא גם לרצון לפתח מחשב מורכב יותר. פרסי לודגייט, מנהל חשבונות מדאבלין, אירלנד, הלך בצעדיו של בבג' אולם מבלי שהיה מודע לכך. הוא תכנן מחשב מכני בר תכנות אותו תאר בעבודתו שפורסמה ב 1909.
[עריכה] 1930- 1960: מחשבונים שולחניים
עם תחילת המאה מחשבונים מכניים מוקדמים ומכונות כספים וחשבונות תוכננו מחדש כך שיוכלו לעשות שימוש במנועים חשמליים. המיקום של גלגל השיניים ייצג ערך של משתנה. חברות כמו פרידן, מרצ'נט ו מונרו החלו בשנות ה30 לייצר מחשבונים שולחניים מכניים שהיו מסוגלים לבצע את 4 פעולות החשבון הבסיסיות : כפל,חילוק,חיבור וחיסור. המילה מחשב תיארה תפקיד שבוצע על ידי אנשים שעשו שימוש במחשבונים הללו למטרת חישובים מתמטיים מגוונים. בתקופת פרויקט מנהטן, חתן פרס נובל לעתיד ריצ'רד פיינמן פיקח על חדר מלא באנשים –מחשבים, רובם נשים מתמטיקאיות, שהבינו את המשוואות הדיפרנציאליות שנפתרו עבור המאמץ המלחמתי. סטאניסלאב מארסין אולם נקרא לשירות כדי לאפשר לבצע קירובים ברי חישוב של מתמטיקה צרופה עבור פצצת המימן, לאחר המלחמה.
בשנת 1948, הוצג לראשונה מחשבון הקורטה . היה זה מחשבון מכני נייד וקטן בגודל של כותש פלפל. במהלך הזמן, במשך שנות ה 50 וה 60 מגוון סוגים שונים של מחשבונים מכניים הופיעו בשוק.
המחשבון האלקטרוני השולחני הראשון היה מחשבון ה Sumlock ANITA, שעשה שימוש במסך מבוסס שפופרת ניקסי וב 177 שפופרות ת'יראטרון מיניאטוריות. ביוני 1963, חברת פרידן הציגה את ה EC-130 בן ארבע הפונקציות. הוא היה בעל תכן מבוסס טרנזיסטורים ובעל יכולת להציג 13 ספרות על מסך 5 אינץ'. הוא גם הציג לראשונה שימוש ב RPN. תג המחיר שהוצמד לו היה 2200$ . מודל ה- EC-132 הוסיף פונקציית שורש. ב1965 מעבדות וואנג ייצרו את ה LOCI-2 מחשבון מבוסס טרנזיסטורים בעל יכולת תצוגה של 10 ספרות. המחשבון עשה שימוש במסך מבוסס שפופרת ניקסי ואפשר חישוב לוגריתמים. עם פיתוח המעגל המשולב וה מיקרו-מעבדים,הוחלפו המחשבונים היקרים והגדולים בהתקנים אלקטרוניים קטנים יותר.
[עריכה] תקופת טרום 1940 : המחשבים האנלוגיים
לפני מלחמת העולם השנייה, נחשבו מחשבים אנלוגיים כפלא טכנולוגי. רבים סברו שבהם טמון עתיד המחשב. המחשבים האנלוגיים עשו שימוש במתח וזרם או במהירות הסיבוב של צירים כדי לייצג את הכמויות המחושבות. דוגמה לכך היא מכונת אינטגרטור המים שנבנתה ב 1936. בניגוד למחשבים ספרתיים מודרניים, מחשבים אנלוגיים אינם גמישים דיים. יש לאתחלם מחדש (או לתכנתם מחדש) באופן ידני על מנת שיעברו מפתרון בעיה אחת לפתרון בעיה אחרת. למחשבים האנלוגיים היה יתרון שיכלו לשמש בפתרון בעיות מורכבות בעוד שמחשבים ספרתיים מוקדמים לקו במגבלות רבות. עם הזמן החלו המחשבים הספרתיים להיות מהירים יותר ועשו שימוש בזיכרון גדול יותר. הם החליפו את המחשבים האנלוגיים כמעט לחלוטין והתכנות הפך למקצוע חדש של ממש.
מיעוט המחשבים בתקופה זו אילץ לפתור בעיות בצורה של גרפים שאיפשרו פתרון אנלוגי של בעיות כמו בעיית פיזור הלחצים והטמפרטורה במערכת חימום. המחשבים האנלוגיים הנפוצים ביותר כללו התקנים לכיוון כלי נשק וארטילריה של ספינות מלחמה. חלק מההתקנים נותרו בשימוש במשך עשורים לאחר מלחמת העולם השנייה.
השיא של אומנות המחשוב האנלוגי היה בהמצאתו של ואנוואר בוש ב 1930 – המנתח הדיפרנציאלי . פחות מתריסר התקנים כאלה נבנו אי פעם. החזק מביניהם נבנה ב בית הספר להנדסת חשמל על שם מור שבאוניברסיטת פנסילבניה , אותו מקום שבו נבנה לראשונה מחשב האניאק. מחשבים אלקטרוניים ספרתיים כמו האניאק שמו את הקץ לרוב המחשבים האנלוגיים. אולם מחשבים אנלוגיים הברידיים, הנשלטים על ידי אלקטרוניקה ספרתית, נותרו בשימוש בשנות ה-50 וה-60 ומאוחר יותר בשימושים פרטניים.
[עריכה] מחשבים ספרתיים מוקדמים
תקופת המחשוב המודרנית החלה לפני ובמשך מלחמת העולם השנייה. המלחמה נתנה דחיפה גדולה למחשוב בשל הרצון לשפר את יכולת התפקוד של הצבא. בתקופה זו הוחלפו רכיבים מכניים במעגלים חשמליים,קבלים תמסורות ושפופרות ריק. חישובים החלו להעשות באופן דיגיטלי כתחליף לשיטת החישוב האנלוגית. בעוד שתיאורטית ניתן לבנות מחשב שלם באופן מכני (בדומה לתכן של בבג') הרכיבים החדשים סיפקו ביצועי מהירות טובים יותר.
המחשבים שתוכננו ונבנו בתקופה זו לעתים מכונים מחשבי 'הדור הראשון'. מחשבי הדור הראשון כמו מחשב האתנסוף ברי , מחשב ה Z3, הקולוסוס והאניאק נבנו ידנית תוך שימוש במעגלים שכללו תמסורות ושפופרות. לרוב נעשה שימוש ב כרטיסי ניקוב או ב סרטי ניקוב כאמצעי הקלט וכאמצעי האחסון. במערכות מאוחרות יותר, האחסון נעשה באמצעות קווי השהיה אקוסטיים (שעושים שימוש במהירות מעבר הקול דרך חומר כמו כספית נוזלית או דרך חוטים כדי לאחסן נתונים באופן זמני) או בשפופרות ויליאמס (אשר משתמשות ביכולת של שפופרת טלוויזיה לאחסן ולשלוף נתונים). עד 1954, זיכרון ליבה מגנטית החליף את רוב צורות האחסון הזמני, ושלט בתחום האחסון עד לאמצע שנות ה-70.
בתקופה זו פותחו מספר מכונות בעלות יכולות גדלות. בתחילת התקופה לא היה קיים דבר שדומה למחשב המודרני, למעט תוכניותיו הגנוזות של צ'ארלס בבג' והגיגיהם המתמטיים של אלן טורינג ואחרים. בסוף התקופה, התקניה כמו ה EDSAC נבנו, ומוסכם שהם היו מחשבים דיגיטליים לכל דבר. לא קל להצביע על אחד המחשבים בסדרה כמחשב הראשון משום שקיימות דקויות שמחייבות זהירות.
המאמר של אלן טורינג מ 1936 הוכח כרב השפעה בתחום מדעי המחשב והמחשוב בשני אופנים. המטרה של המאמר הייתה להוכיח באופן פשוט שקיימות בעיות (כמו בעיית העצירה) שלא יכולות להפתר באמצעות תהליכים ממוכנים (כמו אלו של מחשב). אולם, באמצעות ההוכחה, טורינג הצליח לספק הגדרה למחשב האוניברסלי : מבנה הקרוי מכונת טורינג – התקן תיאורטי לחלוטין שהומצא כדי להפוך את רעיון ההרצה של אלגוריתמים לפורמלי. בכך טורינג החליף את השפה האוניברסלית של קורט גדל אשר התבססה על אריתמטיקה. מחשבים מודרניים מוגדרים כ טורינג-שלמים (כלומר, בעלי יכות הרצת אלגוריתמים הדומה למכונת טורינג אוניברסלית), למעט הזיכרון הסופי שלהם.
תכונת השלמות של טורינג שהיא תיאורטית בעיקרה היא עדיין כברת דרך עד להתקן חישוב אוניברסלי. כדי שמחשב יוכל לבצע מטלות מגוונות, דרושה דרך נוחה להכניס תוכניות חדשות למחשב למשל בדמות הסרט המנוקב. כדי לאפשר ביצועים מגוונים ככל האפשר, ארכיטקטורת פון ניומן עושה שימוש באותו זכרון כדי לאחסן גם את התוכניות וגם את הנתונים. ראוי לציין שכמעט כל המחשבים בני זמננו עושים שימוש בארכיטקטורה זו (או גרסה אחרת שלה).
היו שלושה מסלולים מקבילים של התפתחות המחשב בתקופת מלחמת העולם השנייה. שניים מהמסלולים או שנשמרו בכוונה תחילה בחשאיות או שהתעלמו מהם באופן גורף. המסלול הראשון מבין השניים היה המסלול הגרמני – עבודתו של קונראד זוס. המסלול השני היה הפיתול הסודי של מחשב הקולוסוס באנגליה. מסלולים אלו כמעט ולא השפיעו על המסלול של ארצות הברית. לאחר המלחמה שתפו פעולה חוקרים בריטים ואמריקאים על מנת לאפשר בניית התקן מחשוב מעשי.
[עריכה] סדרת ה Z-series של קונראד צוזה
בעודו עובד בבידוד יחסי בגרמניה הנאצית , החל קונראד צוזה לבנות ב 1936 סדרה ראשונה של מחשבים בעלי זיכרון ואפשרות תכנותית מוגבלת. מחשב הZ1 פרי פיתוחו של צוזה היה מכני לחלוטין ואפילו בינארי אך מעולם לא עבד באופן מהימן בשל בעיה בדיוק בעת יצור הרכיבים המכניים. פיתוחו הבא של צוזה מחשב ה Z3 הסתיים ב 1941. המחשב היה מבוסס על תמסורות טלפון ועבד באופן משביע רצון. בכך הפך ה Z3 למחשב הראשון שנשלט באמצעות תוכנית מחשב. במובנים רבים הוא היה דומה למחשבים מודרניים והכיל יכולות חדשניות רבות שאחת מהן הייתה השימוש במספרי נקודה צפה. המשמעות של החלפת השיטה הדצימלית הקשה למימוש, שבה עשה בבג' שימוש, בשיטה הבינארית הפשוטה יותר, הייתה שהמחשב של צוזה היה קל יותר לבנייה ואף אמין יותר ביחס לטכנולוגיה של התקופה. ההערכה הרווחת היא שבכך טמון ההסבר להצלחה שנחל צוזה היכן שבבג' כשל.
תוכניות מחשב הוזנו ל מחשב ה Z3 על גבי סרט מנוקב. קפיצות מותנות לא היו אולם בשנות ה 90 הוכח באופן תיאורטי שה- Z3 יכול להחשב כמכונת טיורינג. בשנת 1936 חזה קונראד צוזה שפקודות המכונה יאוחסנו באותו מקום שבו מאוחסנים הנתונים. תובנה זו הייתה מפתח למה שלימים יכונה ארכיטקטורת פון ניומן. צוזה טען ב-1945 שתכנן את שפת התכנות הראשונה(פלנקלקול),אולם הדבר לא פורסם רשמית מעולם עד לשנת 1971 . בשנת 2000, כחמש שנים לאחר מותו של צוזה מומשה השפה לראשונה על ידי האוניברסיטה החופשית של ברלין.
צוזה סבל מעיכובים במשך מלחמת העולם השנייה כאשר המחשבים שבנה הושמדו במהלך הפצצות בעלות הברית. עבודתו נשארה עלומה עבור מהנדסים בבריטנה וארצות הברית עד לתקופה מאוחרת יותר. לפחות IBM הייתה מודעת לעבודה ואף ממנה את חברת הסטארט-אפ שצוזה הקים ב 1946 בתמורה לאופציות הנוגעות לפטנטים שלו.
[עריכה] פיתוחים אמריקאיים
ב 1937 קלוד שנון ביצע את תזת המסטר שלו ב MIT. בתזה זו מומשה אלגברה בוליאנית באמצעות ממסרים חשמליים ומתגים בפעם הראשונה בהיסטוריה. התזה של שנון יסדה למעשה את התכן הספרתי (תכן לוגי). בנובמבר 1937, ג'ורג' סטיביטס, שעבד אז במעבדות בל, השלים את פיתוחו של מחשב מבוסס ממסרים אותו כינה Model K . המחשב ביצע חישובים באמצעות חבור בינארי. מעבדות בל החליטו להעמידו בראש קבוצת מחקר ב 1938 וב 1940 הוציאו את מחשבון המספרים המרוכבים שהיה מסוגל לבצע חישובים במספרים מרוכבים. בהדגמה בכנס של האגודה האמריקאית למתמטיקה ב קולג' דארתמות' ב 11 בספטמבר 1940 , סטיביטס הדגים שליחת פקודות מרוחקות לחישוב מספרים מרוכבים על גבי תשתית קווי טלפון. זו הייתה הפעם הראשונה בהיסטוריה שנעשה שימוש מרוחק במכונת חישוב.
ב 1938 ג'ון וינסנט אתנסוף וכן קליפורד ברי מאוניברסיטת איווה סטייט בארצות הברית פיתחו מחשב הקרוי מחשב אתנסוף ברי. מחשב זה היה מחשב אלקטרוני שיעודו היה לאפשר פתרון מערכות של משוואות לינאריות. התכן עשה שימוש ב 300 שפופרות ריק למטרת מהירות גבוהה וכן בקבלים שנועדו לצרכי הזיכרון. המחשב אמנם לא היה בר תכנות אולם היה המחשב המודרני הראשון במובנים אחרים ומשום שעשה שימוש במתמטיקה בינארית ובמעגלים חשמליים.
ב 1939 החלו ב IBM לפתח את ה-הרווארד סימן 1. היה זה מחשבון אלקטרו-מכני רב תכליתי שנבנה במימון ובתמיכה טכנית של IBM תחת הנחייתו של המתמטיקאי הווארד איקן מהרווארד. התכן של המחשבון הושפע מהמנוע האנליטי של בבג' ועשה שימוש בגלגלי שיניים במתגים ובממסרים אלקטרומגנטיים. המחשבון היה בר תכנות באמצעות סרט ניקוב וכלל מספר יחידות חישוב מקביליות. גרסאות מאוחרות יותר כללו מספר ראשי קריאה שמותגו כתלות בתנאי לוגי. המכונה הזו לא הייתה טורינג-שלמה. המכונה הועברה להרוורד שם החלה לפעול במאי 1944.
[עריכה] הקולוסוס
במשך מלחמת העולם השנייה השיגו הבריטים בבלצ'לי פארק מספר הצלחות באתגר פיצוח התקשורת הצבאית המוצפנת של הגרמנים. מכונת ההצפנה של הגרמנים, מכונת האניגמה, הותקפה בסיוע של מכונות אלקטרו-מכניות שהיו מכונות בומבס. ה בומבה, שפותחה על ידי אלן טיורינג ו גורדון ולצ'מן בהתבסס על הבומבה הפולנית מ 1938, חיפשה את אופן האתחול של האניגמה על ידי ביצוע שרשראות לוגיות של הסקת מסקנות שמומשו באופן חשמלי. רוב אפשרויות האתחול הובילו לסתירה והאפשרויות המועטות הנותרות נבדקו ידנית.
הגרמנים פיתחו מספר מערכות הצפנה נוספות מלבד האניגמה. מכונת לורנץ שימשה להצפנת התקשורת צבאית של הדרג הנאצי הבכיר. הירוטים הראשונים של הודעות הלורנץ החלו ב 1941. כתרומה למתקפה על הלורנץ פרופסור מקס נוימן ועמיתיו תכננו את הקולוסוס. הקולוסוס נבנה תוך 11 חודשים על ידי טומי פלוורס ועמיתיו בתחנת המחקר של הדואר ששכנה ב דוליס היל בלונדון. עם סיום בנייתה נשלחה המכונה לבלצ'לי פארק. הקולוסוס היה התקן המחשוב הראשון שהיה כולו אלקטרוני. הקולוסוס עשה שימוש במספר רב של שפופרות. סרט נייר שניתן היה לשנותו כדי לבצע פעולות לוגיות מגוונות שימש לקולוסוס כאמצעי קלט. אולם, הקולוסוס לא היה טורינג-שלם. 10 מכונות קולוסוס נבנו. עד שנות ה 70 נשמרו פרטי קיומם, מפרטם והשימוש שנעשה בהם כסוד. וינסטון צ'רציל הורה בסוף המלחמה להשמידם וזו הסיבה שמכונות אלו לא נכללו ברבים מהנסיונות לתאר את ההיסטוריה של המחשוב. דגם קולוסוס משוחזר נמצא כיום בתצוגה בבלצ'לי פארק.
[עריכה] האניאק
ערך מורחב – אניאק
האניאק היה מחשב שנבנה בארצות הברית ונחשב למחשב האלקטרוני הרב תכליתי הראשון. האניאק נחשב כמנוף רב חשיבות בדרך לפיתוח המחשב המודרני גם בשל יתרון המהירות שהוא הציג וגם בשל פוטנציאל המזעור שהיה גלום בו. המחשב נבנה תחת הנחייתו של ג'ון מאוכלי ו פרספר אקרט והיה מהיר פי 1000 מבני זמנו. הפיתוח והבנייה של האניאק נמשכו מ 1943 עד 1945. כאשר הוצגה הצעת הפיתוח של האניאק, חוקרים רבים סברו שאלפי השפופרות העדינות ישרפו באופן תדיר ומכאן הסיקו שאם האניאק יהיה כל הזמן בתיקונים הרי שבמהרה יהפוך לחסר תועלת. מעלתו של המחשב הייתה יכולתו לבצע עד 1000 פעולות בשנייה ברצף ולמשך פרק זמן של שעות בין תקלות. האניאק היה טורינג-שלם. תוכנית שהורצה על האניאק הוגדרה באמצעות המצבים של הכבלים והמתגים של המכונה. דבר זה היה נעדר כל חן ביחס למכונות האלקטרוניות שנגזרו מהאניאק. שיפורים מסוימים שהוכנסו ב 1948 אפשרו ביצוע של אוסף תוכניות השמורות בטבלת זיכרון. כך במקום שתכנות יהיה משימה חד פעמית הוא נהיה יותר סיסטמטי.
הרעיונות שפותחו על ידי אקרט ומאוכלי ושנגזרו מההכרה במגבלות האניאק, אומצו על ידי ג'ון פון ניומן. תוך שימוש באותם רעיונות כתב ניומן טיוטת דו"ח ראשונה על ה EDVAC שם הציג מחשב שבו התוכניות והנתונים אוחסנו שניהם באזור אחוד יחיד. התכנון הבסיסי של המחשב, שנודע כ ארכיטקטורת פון ניומן, ישמש לאחר מכן כבסיס לפיתוח מחשבים דיגיטלים רב תכליתיים גמישים באמת .
[עריכה] סיכום
| שם המחשב | מדינה | שנה | ספרתי | בינארי | אלקטרוני | בר-תכנות | טורינג שלם |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| מחשב אתנסוף ברי | ארצות הברית | 1937−42 | כן | כן | כן | לא | לא |
| קונראד צוזה Z3 | גרמניה | 1941 | כן | כן | לא | באופן מלא, על ידי סרט נייר | כן |
| מחשב הקולוסוס | בריטניה | 1944 | כן | כן | כן | חלקית,על ידי חיווט מחדש | לא |
| הרווארד סימן 1/IBM ASCC | ארצות הברית | 1944 | כן | לא | לא | באמצעות סרט | כן |
| ENIAC | ארצות הברית | 1946 | כן | לא | כן | חלקית,על ידי חיווט מחדש | כן |
[עריכה] מכונות פון ניומן: דור ראשון
ארכיטקטורת ניומן הראשונה שעבדה הייתה ה Baby ונבנתה באוניברסיטת מנצ'סטר בשנת 1948. שנה מאוחר יותר נבנה שם מחשב מנצ'סטר סימן 1 שתפקד כמערכת שלמה. הזיכרון של ה-"סימן 1" הורכב משפופרות וויליאמס ומתוף מגנטי. בנוסף הכיל המחשב רגיסטרי אינדקס. מחשב שהתחרה על התואר "המחשב הראשון בעל יכולת אחסון תוכניות ספרתיות" היה ה EDSAC שתוכנן ונבנה באוניברסיטת קמברידג'. ההשראה לתכנון ה EDSAC הגיעה מתוכניות ה EDVAC שהיה העוקב למחשב ה ENIAC. בעוד שה ENIAC עשה שימוש בעיבוד מקבילי, ה EDVAC השתמש במעבד יחיד. השימוש במעבד יחיד היה פשוט יותר ופתרון זה היה הראשון שנבחן בעת שהיה רצון לנסות ולמזער או להגדיל את האמינות.
המחשב האוניברסלי, בר התכנות, הראשון באירופה נוצר על ידי קבוצה של מדענים תחת פיקוחו של סרגיי אלקסייביץ' לבדב מ המכון לאלקטרוניקה של קייב שב ברית המועצות (כיום אוקראינה). שם המחשב היה MESM ונהיה פעיל בשנת 1950. היו למחשב כ 6,000 שפופרות ריק לערך והוא צרך כ 25 קילוואט. הוא יכול היה לבצע בערך 3000 פעולות בשנייה.
ה CSIRAC היה מחשב אוסטרלי שהריץ את תוכנית הבדיקה הראשונה שלו בשנת 1949.
באוקטובר 1947, החליטה חברת קייטרינג בריטית לעזור לקדם את פיתוח המחשבים במסגרת נסיון החברה להתייעל. שם החברה היה J.Lyons & Company והיא הייתה ידועה בחנויות התה שלה. עד 1951 מחשב ה LEO I היה פעיל והריץ לראשונה בעולם מטלה משרדית יום-יומית.
המחשב של אוניברסיטת מנצ'סטר הפך לאבטיפוס עבור ה פרנטי סימן 1. מחשב ה Ferranti סופק לאוניברסיטה בפברואר, 1951. בין 1951 ל 1957 נמכרו לפחות 9 מכונות נוספות.
ביוני 1951, הגיע לאגף מפקד האוכלוסין האמריקאי מחשב חדש בשם UNIVAC I. מחשב זה יוצר על ידי חברה בשם Remington Rand. החברה הצליחה למכור כ 46 מכונות ביותר ממיליון דולר לכל מכונה. UNIVAC היה למעשה המחשב הראשון שיוצר להמונים. המחשב השתמש ב 5,200 שפופרות ריק וצרך הספק של 125 קילו וואט. הוא עשה שימוש בקו השהיה מכספית לצורך אחסון כ 1000 מילים שכל אחת באורך 11 ספרות עשרוניות בתוספת סימן. בניגוד למחשבי IBM הוא לא צויד בקורא כרטיסי ניקוב אלא ביכולת לקרוא קלט של סרט מגנטי ממתכת. בכך הוא איבד את התאימות עם מצבורי נתונים מסחריים. מחשבים אחרים באותה תקופה עשו שימוש בסרטי ניקוב בעלי מהירות גבוהה וסרטים מגנטיים לצורכי קלט ופלט.
בנובמבר 1951, החלה חברת הקייטרינג J.Lyons לבצע הערכות שבועיות של מאפיות באמצעות ה LEO. זו הייתה האפליקציה העסקית הראשונה שהורצה על מחשב בעל יכולת לאחסן תוכניות.
ב 1952, IBM השיקה את ה IBM 701 שהיה מחשב אלקטרוני לעיבוד נתונים מוצר נוסף בסדרת ה 700/7000 של IBM היה ה IBM 704, שהושק ב 1954. המחשב עשה שימוש בזיכרון בעל ליבה מגנטית שהפך לסטנדרטי במכונות גדולות. שפת התכנות הרב תכליתית הגבוהה הראשונה פורטרן פותחה גם כן ב IBM עבור ה 704 בין השנים 1955 ל 1956 והופצה ב 1957. (שפת התכנות הגבוהה Plankalkül שתוכננה על ידי קונראד זוס ב 1945 לא מומשה עד אותו זמן).
IBM השיקה מחשב קטן וזול יותר ב- 1954. ה IBM 650 שקל מעל 900 kg, כאשר ספק הכוח הצמוד שקל 1350 ק"ג ושניהם הוחזקו בשני תאים נפרדים. המחשב עלה 500,000 $.
בשנת 1955, המציא מוריס וינסנט וילקס את המיקרו-תכנות שישמש מאוחר יותר ביחידות הCPU וה נקודה הצפה של מחשבי מיינפריים ומחשבי מערכת 360. מיקרו-תכנות מאשר לסט הפקודות הבסיסי להיות מוגדר או מורחב באמצעות תוכניות מובנות (כיום תוכניות אלו מכונות לעתים firmware או מיקרו-קוד ולפעמים גם מילי-קוד).
בשנת 1956, מכרה IBM את מערכת המחשב הראשונה המבוססת דיסקים מגנטיים. שם המחשב היה ה RAMAC. הוא עשה שימוש ב 50 דיסקים ממתכת בגודל 24 אינץ' בעלי 100 רצועות בכל צד. נפח האחסון האפשרי היה 5 מגהבייט. המחיר של כל מגהבייט היה 10,000 דולר. (לצורך השוואה בשנת 2006, כל מגהבייט של דיסק מגנטי קשיח עולה פחות מעשירית הסנט).
[עריכה] שנות ה-50 וה-60: הדור השני
הצעד הבא היה המצאת הטרנזיסטור ב 1947. הטרנזיסטור הקטן והאמין החליף את השפופרות שהתאפיינו בשבריריות וצריכת הספק גבוהה. מחשבי טרנזיסטורים נקראים לרוב 'דור שני' והיו נפוצים בשנות ה-50 המאוחרות ושנות ה-60 המוקדמות. באמצעות שימוש בטרנזיסטורים ו מעגלים מודפסים הושגה הפחתה בממדים ובצריכת ההספק וכן הוגדלה האמינות. לדוגמה, ה IBM 1620, שהחליף את ה IBM 650, היה בממדים של שולחן כתיבה משרדי. מחשבי דור שני היו עדיין יקרים ונעשה בהם שימוש בעיקר באוניברסיטאות, מממשלות ותאגידים גדולים. סטון היה מחשב ראשון בעל לוגיקה טרינארית שפותח ב 1958 בברית המועצות בשנת 1959, שווקה מיינפריים מבוסס טרנזיסטורים מדגם IBM 7090 וכן מחשב רב תכליתי IBM 1401. IBM שווקה 12,000 יחידות של ה IBM 1401 וכך הפך דגם זה למחשב המוצלח ביותר עד לאותה תקופה. המחשב התאפיין בזיכרון מגנטי של 4000 תווים (שמאוחר יותר הורחב ל 16,000 תווים). הרבה היבטים של התכן של דגם זה התבססו על התשוקה להחליף מכונות מבוססות כרטיסי ניקוב שעדיין היו בשימוש.
בשנת 1960, חברת DEC השיקה את המחשב הראשון שלה ה PDP-1, שיועד לצורכי מחקר ולשימוש של צוותים טכניים במעבדות.
בשנת 1961 חברת Burroughs השיקה את ה B5000 שהיה המחשב הראשון בעל שני מעבדים וזיכרון וירטואלי. תכונות יחודיות אחרות של המחשב היו ארכיטקטורת מחסנית, מיעון כתובות מבוסס תיאור ויכולת תכנות ללא שימוש בשפת אסמבלי.
בשנת 1964, הכריזה IBM על סדרת S/360, שהייתה משפחת המחשבים הראשונה שיכלה להריץ תוכנה ושווקה בצירופים שונים של מהירות,קיבולת ומחיר. בסדרה זו נעשה לראשונה שימוש מסחרי במיקרותוכנית ובסט פקודות רחב שנועד לאפשר עיבוד לא רק של טיפוסי נתונים אריתמטיים. מעל ל 14,000 מערכות שווקו עד 1968.
בשנת 1964,חברת DEC השיקה את ה PDP-8.
[עריכה] המחשבים הישראלים הראשונים : הויצאק והגולם
מאמרים ראשיים : ויצאק וכן גולם
[עריכה] התקופה שלאחר 1960: דור שלישי ואחרי
- ערך מורחב – היסטוריה של המחשוב (1960 עד היום)
השימוש הנרחב במחשבים החל במחשבי הדור השלישי. מחשבים אלה הסתמכו על המצאת המעגל המשולב שמאוחר יותר הובילה להמצאת המעבד על ידי טד הוף ו פדריקו פאגין בחברת אינטל.
בשנות ה 60 הייתה חפיפה משמעותית בין טכנולוגיות הדור השני והשלישי. ב 1975, עדיין נמשך הייצור של מכונות ה UNIVAC 494 שהיו שייכות לדור השני.
המיקרו-מעבד הוביל לפיתוח המיקרו-מחשב, מחשב קטן וזול שפרטים ועסקים קטנים יכלו להרשות לעצמם להחזיק באמתחתם. מיקרו-מחשבים, שהופיעו לראשונה בשנות ה-70, נהיו נפוצים החל משנות ה 80. סטיב ווזניאק, מייסד חברת אפל, פיתח את המחשב הביתי הראשון ששווק להמונים. מאפיינים שהיו שייכים למחשבים גדולים עברו לארכיטקטורות המיקרו-מחשב.
[עריכה] מקורות
מבוסס על תרגום מאנגלית
- Gottfried Leibniz, Explication de l'Arithmétique Binaire (1703)
- A Spanish implementation of Napier's bones (1617), is documented in Hispano-American Encyclopedic Dictionary, Montaner i Simon (1887)
- Herman Hollerith, In connection with the electric tabulation system which has been adopted by U.S. government for the work of the census bureau. Ph.D. dissertation, Columbia University School of Mines (1890)
- W.J. Eckert, Punched Card Methods in Scientific Computation (1940) Columbia University. 136 pp. Index.
- Stanislaw Ulam, "John von Neumann, 1903-1957," Bulletin of the American Mathematical Society, vol. 64, (1958)
- Arthur W. Burks, Herman Goldstine|Herman H. Goldstine, and John von Neumann, "Preliminary discussion of the Logical Design of an Electronic Computing Instrument," Datamation, September-October 1962.
- Gordon Bell and Allen Newell, Computer Structures: Readings and Examples (1971). ISBN 0070043574
- Raul Rojas and Ulf Hashagen, (eds.) The First Computers: History and Architectures, MIT Press, Cambridge (2000). ISBN 0262681374
[עריכה] ראו גם
- אינטגרטור מים - מחשב אנלוגי מוקדם
- ויצאק - המחשב הראשון במדינת ישראל שפותח במכון ויצמן.
- גולם (מחשב) - סדרת מחשבים שפותחו בישראל במכון ויצמן.
- מחשב קוונטי - מחשב העתיד
- ננוטכנולוגיה
[עריכה] מחשבי הדור הראשון שעשו שימוש בשפופרות ריק
|
|
[עריכה] קישורים חיצוניים
- המחשבים הראשונים, באתר מכון ויצמן
- מידע רב לגבי מחשבים ישנים
- היסטוריית המחשוב ביאהו
- מחשב "All-Magnetic Logic" שפותח בחברת SRI בשנת 1961
- שמות ידועים בהיסטוריה של המחשוב .
- האתר המצוין של סטפן וויט (המקור בוויקיפדיה אנגלית התבסס על אתר זה)
- מוזיאון ההיסטוריה של המחשוב
- אוסף המחשבים של פול פירס
- ציר הזמן המתאר את היסטורית המחשוב ע"פ ארגון ה IEEE
- קונראד צוזה, ממציא המחשב הספרתי בר התכנות הראשון
- הסיפור של ה מנצ'סטר סימן 1
- ההרצאות של בית הספר מור
- ציר זמן לוגריתמי אודות פריצות הדרך המשמעותיות ביותר מאז החל עידן המחשוב ב 1623
- מקום הולדתו של המחשב העסקי הראשון
- קורס היסטורית המחשוב מתוכנית הקורסים המקוונים של MIT ברמת סטודנטים לתואר ראשון.
- המחשבים הבריטיים המוקדמים
- מקורות חשובים בנושא ההיסטוריה של המחשוב
- מכון צ'ארלס בבג'
- תולדות ההיסטוריה של המחשוב על פי ארגון ה IEEE
- סיפורו המדהים של מחשבון הכיס הראשון באתר קולקט
- אבני דרך, עשרת החידושים הבולטים של מדעי המחשב, באתר ifeel
