Uvodni dio

VISOKA KOLA STRUKOVNIH STUDIJA ZA OBRAZOVANJE VASPITAA I TRENERAINFORMATIKA I RAUNARSTVO

ISTORIJSKI RAZVOJ RAUNARA

Uvodni deoRazvoj nauke i tehnike, u prvom redu elektronike odnosno elektronskih komponenti uslovio je razvoj raunara. Otkrivanje elemenata kao to su elektronske cevi, tranzistori i sl. imalo je za posledicu proizvodnju novih vrsta (generacija) elektronskih raunara.

Pojavom kompjutera (elektronskih uredjaja za skladitenje i obradu podataka) ubrzan je tehnoloki i informativni razvoj civilizacije. Za razliku od od pronalazaka za koje se tano zna ko ih je i kada izumeo, za kompjuter se teko moe imenovati samo jedna osoba kao pronalaza.Kao zaetnik informatike smatra se Britanac arls Bebid (Charles Babbage, 1791-1871). On je izmislio diferencijalnu i analitiku mainu za raunanje. Charles Babbage se rodio 1791. godine u Engleskoj. Poput veine naunika nasledio je veliko bogatstvo (samo su se bogati mogli baviti naukom), koje je na kraju sasvim potroio. Na ideju o stvaranju maine za raunanje doao je prilikom razmiljanja o dugotrajnom i veoma napornom poslu, izraunavanja logaritamskih tablica. Nije dugo razmiljao, pa je ve 1821. godine u glavi imao osnovnu emu ureaja, koji je i izneo pred Kraljevsko astronomsko drutvo 1822. godine. Na osnovu demonstracije prvi je dobio "zlatnu medalju"- podstaknut tim uspehom krenuo je na izgradnju prve raunske maine. ak i najpovrnija ema ovog ureaja izgledala je zastraujue sloeno, a sastojala se od mnogobrojnih zupanika i osovina. Babbage je zamislio da diferencijalna maina na kraju i odtampa matematike tablice. Na svom imanju je sagradio veliku radionicu i zaposlio radnike od kojih je zahtevao stroge tolerancije u izradi zupanika, osovina, takica. Ve nakon nekog vremena poeli su se javljati problemi, minijaturni urejaj koji je prikazao Astronomskom drustvu sluio je samo za demonstraciju i kod njega se manje nepravilnosti nisu odraavale na ukupan rad maine. Ali, kod velike diferencijalne maine stvari izgledaju potpuno drugacije: niz malih nepravilnosti se zbraja, pa sve zavrsava blokiranjem celog ureaja.

Diferencijalna maina zamiljena je za raunanje etiri aritmetike radnje: sabiranje, oduzimanje, mnoenje i deljenje. Analitika maina je zapravo pretea dananjeg raunara, zamiljena za nalaenje reenja bilo kog matematikog izraza, za koji znamo redosled operacija pomou kojih taj izraz moe biti reen.ISTORIJA RAUNARAKao i svaka istorija, i istorija razvoja elektronskih digitalnih raunara ima i svoju praistoriju, tj. pojavi savremenih raunara prethodili su mnogi pokuaji da se napravi nekakva maina sposobna da izvodi jednostavnije ili sloenije raunske operacije. Praistorija raunara

Ako ne raunamo razliita runa raunska sredstva, poput razliitih vrsta raunaljki i abakusa koji su se javili jo u starom veku, moemo rei da je prvu raunsku mainu napravio 1642. godine poznati francuski matematiar i fiziar Blez Paskal (Blaise Pascal, 1623-1662). On je tada imao samo 19 godina a pomenuti poduhvat je izveo da bi pomogao svom ocu koji je bio poreznik. Paskalova maina je bila u potpunosti mehanika i koristila je zupanike a pokretala se okretanjem ruice. Ta maina je mogla da izvodi jedino operacije sabiranja i oduzimanja.

Meutim, trideset godina kasnije je slavni nemaki matematiar Lajbnic (Gottfried Wilhelm von Leibnitz, 1646-1716) napravio raunsku mainu koja je, osim sabiranja i oduzimanja, mogla da izvrava i operacije mnoenja i deljenja. Naravno da je i ova maina bila u potpunosti mehanika i nije donela nikakvu novinu u tehnologiji, ali ipak predstavlja ekvivalent jednostavnog depnog kalkulatora 300 godina pre pojave depnih kalkulatora kakve danas koristimo.

Na ovom polju se nita nije deavalo narednih 150 godina, sve dok arls Bebid (Charles Babbage, 1792-1871), profesor matematike na Univerzitetu Kembrid, nije izumeo diferencijalnu mainu. Najinteresantnija karakteristika diferencne maine je njeno reenje izlaza. Rezultati su upisivani na bakrenu plou pomou elinih kalupa. Na izvestan nain, upotrebljeni metod je nagovestio kasniju primenu write-once medijuma, kao to su bile buene kartice ili prvi optiki diskovi.

Mada je diferencna maina radila prilino dobro, Bebid se nije zadovoljavao raunskim sredstvom koje je moglo da izvrava samo jedan algoritam. Ubrzo je poeo da troi, za ono vreme, sve vee i vee sume sopstvenog kao i veliku svotu vladinog novca, na projekat i konstrukciju naslednika diferencne maine kojeg je nazvao analitika maina.

Analitika maina se moe smatrati prvim mehanikim programabilnim raunarom. Ona je imala etiri dela: memoriju, jedinicu za izraunavanje i ulaznu i izlaznu jedinicu zasnovane na principu buenih kartica (naravno, sa odgovarajuim itaem i buaem kartica). Memorija je bila kapaciteta 1000 rei od po 50 decimalnih cifara i sluila je za smetanje promenljivih i rezultata. Jedinica za izraunavanje je mogla da prihvati operande iz memorije, da ih sabira, oduzima, mnoi ili deli, i da vrati rezultat u memoriju. Kao i diferencna, i analitika maina je bila u potpunosti mehanika.

Veliki napredak u odnosu na diferencnu mainu sastojao se u tome to je analitika maina bila raunar opte namene. Instrukcije su se itale sa buenih kartica i izvravale. Neke instrukcije su nalagale prenos dva broja iz memorije u jedinicu za izraunavanje, izvravanje odreene operacije nad njima i vraanje rezultata u memoriju. Druga grupa instrukcija je mogla da izvri testiranje broja i uslovno grananje u odnosu na to da li je broj negativan ili pozitivan. Upisivanje razliitih programa na buene kartice je omoguavalo da analitika maina izvrava razliita izraunavanja, dok to nije bio sluaj sa diferencnom mainom.

Kako je analitika maina bila programabilna, potreban je bio softver, a samim tim i programer. Bebid je za taj posao najmio enu po imenu Ada Avgusta Lovelas, inae kerku lorda Bajrona. Gospoa Ada je tako prvi programer na svetu i njoj u ast je programski jezik Ada dobio ime (naroito zbog injenice, to je naknadno utvreno, da su svi programi koje je ona napisala bili korektni). Prva generacija (1945-1955) Motiv za ubrzani rad na elektronskim raunarima bio je II svetski rat. Radio poruke su bile ifrovane pomou ureaja koji se zvao ENIGMA. Britanska obavetajna sluba uspela da nabavi jedan primerak maine ENIGMA, ali da bi se vrilo deifrovanje, potrebno je bilo vriti veliki broj izraunavanja.Sve je to moralo da bude obavljeno vrlo brzo poto se radio poruka uhvati.

Britanska vlada je oformila tajnu laboratoriju gde je napravljen elektronski raunar nazvan COLOSSUS (Slika 1.3.). U projektovanju maine uestvovao je i uveni engleski matematiar Alen Tjuring (Alan Turing). COLOSSUS je proradio 1943, ali poto je britanska vlada drala u strogoj tajnosti ovaj projekat i na njega je, kao na vojnu tajnu, stavljen tridesetogodinji embargo, to COLOSUSS predstavlja slepo crevo, obzirom da nije uticao na razvoj drugih elektronskih raunara. Ipak, bio je to prvi elektronski raunar.

Generacija vakumskih cevi ( prva generacija)Prvi pravi programirani kompjuter bio je ENIAC (elektronski numericki integrator i kompjuter, kog su napravili J.Presper Eckert i John V. Mauchly na univerzitetu u Pensilvaniji.

Radovi su poeli 1943. godine, i bio je predvien za kompjutersku balistiku u II svetskom ratu.Radovi su se zavrili tek 1945. godine pa je Eniac bio koriten pri dizajniranju prve atomske bombe. Kasnije je koriten pri izradi generatora, vremenskim prognozama itd. Ova maina se sastojala od 18000 vakuumskih cevi i 1500 releja. ENIAC je bio teak 30 tona i zauzimao je veliinu odbojkakog igralita. Snaga maine bila je 140kW. Zli jezici kau da se kvario u prosjeku svakih sedam minuta (to nije udo, obzirom na ogromnu disipaciju i upotrebljenu tehnologiju) a za mnoenje dva broja potrebne su bile 3ms. to se arhitekture tie, ENIAC je imao dvadeset registara, a svaki je mogao da sadri desetocifreni decimalni broj, i to tako to je svaka cifra predstavljena sa po deset vakuumskih cevi. Programirao se postavljanjem 6000 multipozicionih prekidaa a veze izmeu komponenata su bile iane.

Posle tog istorijskog trenutka mnogi drugi istraivai se se dali na posao proizvodnje elektronskih raunara. Prvi naredni raunar koji je proradio 1949. godine bio je EDSAC izgraen na Univerzitetu Kembrid u Velikoj Britaniji. Njegov autor bio je Moris Vilks (Maurice Wilkes), a ovaj raunar vrijedi pomenuti jer je to bio prvi raunar sa zapamenim programom. Sledili su JOHNIAC napravljen u firmi Rand Corporation, ILLIAC napravljen na Univerzitetu u Ilinoisu, MANIAC iz Los Alamos Laboratory i WEIZAC sa Vajcmanovog instituta u Izraelu. Ekert i Mokli su poeli da rade na narednom raunaru EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), ali je taj projekat bio fatalno ugroen kada su njih dvojica napustila Univerzitet u Pensilvaniji radi osnivanja kompanije u Filadelfiji (Eckert-Mauchley Computer Corporation). Posle vie fuzionisanja, ova kompanija je postala dananja Unisys Corporation.

U meuvremenu, jedan od uesnika ENIAC projekta, Don fon Nojman (John von Neumann) je otiao na Prinstonov Institut za napredne studije da bi radio na sopstvenoj verziji EDVAC-a, koju je nazvao IAS maina.

Fon Nojman je zakljuio da je programiranje raunara pomou velikog broja prekidaa i kablova sporo i teko, i da je bolje program predstaviti u digitalnom obliku u memoriji raunara. On je takoe shvatio da je, umesto decimalne aritmetike koju je koristio ENIAC, bolje koristiti binarnu aritmetiku (s obzirom da je kod ENIAC-a svaka cifra predstavljana sa po deset vakuumskih cevi od kojih je uvek samo jedna bila upaljena).

Fon Nojmanova maina je imala pet osnovnih delova: memoriju, aritmetiko logiku jedinicu, jedinicu za upravljanje programom i ulaznu i izlaznu opremu. Memorija se sastojala od 4096 rei od kojih je svaka imala 40 bitova. Svaka re je sadrala ili dve 20-bitne instrukcije ili dva 39-bitna oznaena cela broja. Osam bitova instrukcije je definisalo operaciju, a prostalih 12 je specificiralo re u memoriji. Unutar aritmetiko logike jedinice, pretea savremene CPU (Central Processing Unit) je bio specijalni interni 40-bitni registar nazvan akumulator.

Druga generacija (1955-1965)

Godina 1948. donosi taj revolucionarni pomak. Naime, te godine su trojica strunjaka, koji su radili za Bell Laboratories, Bardin (John Bardeen), Bretejn (Walter Brattain) i okli (William Shockley) izumeli tranzistor (Slika1.6.), za ta su 1956. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziku. Za samo desetak godina tranzistori su napravili revoluciju u raunarskoj industriji, tako da su do kraja pedesetih vakuumske cevi potpuno izbaene iz upotrebe, bar to se proizvodnje raunara tie. Znaajno su smanjene dimenzije raunara kao i potronja, dok su brzina i pouzdanost rada znatno poveane. Sa pojavom diskretnih poluprovodnikih komponenti, javljaju se i prva tampana kola.

Prvi tranzistorizovan raunar napravljen je u Linkolnovoj laboratoriji na MIT-u. To je bila 16-bitna maina poput Whirlwind I. Nazvan je TX-0 (Transistorized eXperimental computer 0) a namenjen je bio samo kao ureaj za testiranje jae maine TX-2. TX-2 nije predstavljao bogznata. To se dogaalo etiri godine pre pojave PDP-1 raunara. PDP-1 se konano pojavio 1961. godine i imao je 4k 18-bitnih rei i ciklus instrukcije od 5s. Ove performanse su bile upola slabije od IBM 7090, tranzistorizovanog naslednika maine IBM 709 i najbreg raunara na svetu toga doba. Meutim, PDP-1 je kotao 120,000$, dok je IBM 7090 kotao milione dolara. Nekoliko godina kasnije na trite izlazi PDP-8 koji je bio 12-bitna maina ali je kotala svega 16,000$. Glavna novina kod ovog raunara bila je jedinstvena magistrala nazvana omnibus. Ovaj princip je prihvaen kod svih miniraunara i DEC je, prodavi 50 hiljada komada, postao vodea kompanija u proizvodnji miniraunara. Godine 1964. je novoosnovana kompanija CDC proizvela model 6600. Ova maina je skoro za red veliine bila bra od tada monog IBM 7094. Tajna njegove brzine leala je u tome da je njegov CPU bio visoko paralelizovan, a unutar raunara se nalazilo i nekoliko malih raunara koji su upravljali poslovima i ulazno/izlaznim operacijama.Trea generacija (1965-1980)

Pronalazak integrisanih elektronskih kola 1964. godine doneo je novi revolucionarni pomak u raunarskoj industriji. U poetku bila su to kola malog stepena integrisanosti (SSI - Small Scale of Integration) koju se dozvoljavala da nekoliko tranzistora bude na jednom ipu, a kasnije (1968. godine) su se pojavila MSI kola (Medium Scale of Integration) kod kojih je na jednom ipu smetano vie destina tranzistora. Godine 1971. dolazi do proizvodnje integrisanih kola velikog stepena integrisanosti (LSI - Large Scale of Integration) sa vie stotina tranzistora na jednom ipu.

Zahvaljujui ovim pronalscima, raunari su postajali manji, bri, pouzdaniji i jeftiniji. Do 1964. godine IBM je bio vodea kompanija za proizvodnju raunara. Uveo je jedan tip raunara IBM System/360, zasnovan na integrisanim kolima, koji je bio projektovan i za naunu i za poslovnu primenu.

Jo jedna velika novina bio je koncept multiprogramiranja, gde je istovremeno vie programa u memoriji i dok jedan obavlja ulazno/izlazne aktivnosti, drugi koristi CPU. Osim toga, ovaj raunar je prva maina koja je mogla da emulira druge raunare. System/360 je reio i dilemu oko korienja paralelne binarne, odnosno sekvencijalne decimalne aritmetike. Maina je imala 16 32-bitnih registara za binarnu aritmetiku, ali je memorija bila bajtovski orijentisana, kao kod 1401, a jo uvek su postojale sekvencijalne instrukcije za prenoenje zapisa promenljive duine po memoriji.

Sledea bitna karakteristika ovog raunara bio je, za to vreme, ogroman adresni prostor od 224 bajtova, odnosno 16MB. Obzirom na cenu meorijskih ipova toga vremena, ovaj kapacitet je praktino znaio beskonanu veliinu. Takoe je nainjen veliki napredak i u proizvodnji miniraunara kada je DEC proizveo PDP-11, 16-bitnog naslednika raunara PDP-8. PDP-11 je bio bajtovski orijentisana maina sa registrima duine rei, a zbog izuzetno povoljnog odnosa cena/performanse doiveo je veliki uspeh na tritu, a naroito su ga kupovali univerziteti.

Uopte, ovu generaciju raunara, osim pomenutog, karakteriu i pojave koncepta ke memorije i virtuelne memorije, kao i koncepta deljenja procesorskog vremena (time sharing). Osim toga, treba naglasiti da se u ovom razdoblju pojavio i prvi mikroprocesor (1971. godine), to e imati velikog znaaja za kasniji razvoj raunarske tehnike. Takoe se javljaju i prvi vektorski i protoni raunari. Prvi superraunar Cray-1 iz 1974. godine. etvrta generacija (1980 do danas)

Do osamdesetih godina napredak u tehnologiji integrisanih kola doveo je do stvaranja VLSI ipova (Very Large Scale of Integration) koji su mogli da sadre nekoliko desetina hiljada, a zatim i nekoliko stotina hiljada, pa ak i nekoliko miliona tranzistora na jednom ipu. Naravno da je to vodilo ka manjim i brim raunarima. Cena raunara je pala do te mere da se otvorila mogunost da svaki pojedinac ima sopstveni raunar. Tada je i zapoela era personalnih raunara (Personalni raunari, miniraunari, supermini raunar, tradicionalni veliki raunari i superraunari).LITERATURA Dejan Simi i Pavle Batavelji, Organizacija raunara i operativi sistemi, Fakultet organizacionih nauka, Beograd, 2004 Klem. N (2007): Raunarstvo i informatika; zavod za udbenike; Beograd www.znanje.org www.servisicg.com/pages/kompjuteri.htmPAGE