A számítógépek kialakulása 1. A mechanikus eszközök

A számoláson alapuló ipari berendezések tervezésének és gyártásának kezdetei Joseph Marie Jacquard (1752–1834) francia feltaláló nevéhez köthet˝ok. ˝O alkalmazott el˝oször a szövetgyártásban olyan gépeket, amelyek el˝ore megállapított minta szerint voltak képesek elvégezni a szövést. A gépek vezérlésére lyukkártyákat használt. Ezek a kártyák kartonlapokból készültek, és különféle lyukkombinációk határozták meg, hogy a gépen milyen mintázatú szövet készüljön. Mondhatnánk azt is, hogy a lyukkártya tartalmazta azt a „programot”, amely meghatározta a szöv˝oszék m˝uködését, így ezek a gépek a programmal vezérelt számítógép el˝ofutárainak tekinthet˝ok.

Az 1800-as évek közepén Charles Babbage (1791–1871) angol matematikus volt az els˝o, aki olyan számológép megépítésére gondolt, aminek m˝uködése már sokkal kisebb mértékben függött az emberi tényez˝okt˝ol. Els˝o gépét a különböz˝o hajózási és csillagászati táblázatok újraszámolására tervezte, mivel tapasztalata szerint ezek a táblázatok, bár adataikat számológéppel számolták ki, de az emberi tényez˝ok miatt sok és esetenként durva hibákat is tartalmaztak. Gépe, amit differenciálgépnek nevezett, a matematikából jól ismert véges differenciák segítségével, csak összeadást végezve készítette volna el a táblázatokat – Babbage elképzelése szerint teljesen automatikusan. Mechanikus gépet tervezett, amit g˝ozgép hajtott volna. Sajnos a kor technikai fejlettsége nem tette lehet˝ové, hogy a terv megvalósuljon, bár a gép majdnem elkészült, csak m˝uködésére a technikai fejletlenség miatt nem volt lehet˝oség. A tapasztalatok alapján Babbage egy újabb gépet tervezett, sajnos ezt sem sikerült megépítenie. (A 20. század technikáját felhasználva az 1980-as évek közepén az eredeti tervek alapján elkészült gép tökéletesen m˝uködik.)

5.11. ábra.Charles Babbage A sikertelenség nem vette el a kedvét. Újabb, most már nemcsak összeadásra, de

a másik három alapm˝uvelet elvégzésére is alkalmas gépet tervezett. Analitikus gépnek nevezte el. Megvalósítani sajnos ezt sem tudta, de a tervekben olyan elveket alkalmazott, amelyeket a mai modern számítógép-építés során is használnak. A számítások vezérlését a Jacquard-féle lyukkártyával képzelte el. A részeredmények meg˝orzésére önálló részegységet tervezett. A négy alapm˝uvelet elvégzésére alkalmas m˝uveletvégz˝o egysége volt. Az eredményeket nyomtatni lehetett volna. Azaz gépe programozható, bemeneti és kimeneti egységgel volt ellátva, memóriával és m˝uveletvégz˝o egységgel rendelkezett. Ezek a részegységek és a programozható tulajdonság a mai modern számítógépeknél is megtalálhatók. Azt lehet mondani, hogy ez lehetett volna – ha megvalósul – az els˝o olyan gép, amit számítógépnek – angolul computer – nevezhetünk.

5.12. ábra. Babbage számítógépe (reprodukció)

Programozásához Ada Lovelace (1815–1852) f˝uzött értékes megjegyzéseket, amelyek Babbage-hez írt leveleib˝ol váltak ismerté. Err˝ol a hölgyr˝ol nevezték el az ADA programozási nyelvet.

A sikertelenség és a technikai színvonal elégtelenségének felismerése meggátolta a mechanikus számítógépek fejlesztését. Egészen 1938-ig kellett várni az els˝o és egyben az utolsó m˝uköd˝oképes mechanikus számítógép elkészítéséig. Bár a mechanikai elemek mozgatására már elektromotorokat használt Kondrad Zuse (1910–1995) német mérnök, aki a gépet megtervezte és megépítette. Ez volt a Z1 nev˝u számítógép. Mivel Zuse a náci Németországban dolgozott, ezért nem volt igazán kedvez˝o a légkör arra, hogy kutatásai nemzetközi elismerésben részesüljenek. Érdemeit az 1950-es, 60-as években kezdték elismerni.

A fejl˝odés mellékágát jelentette, ennek ellenére fontos eredményeket hozott, ezért meg kell említeni a statisztikai adatok feldolgozásának gépesítése terén elért sikereket is.

Az egyik ilyen statisztikai feladat az országok népességi adatainak kezelése volt. A népszámlálások adatainak feldolgozása kézi eszközökkel olyan sok id˝ot vett igénybe, hogy amire elkészültek a megfelel˝o táblázatokkal, már a bennük szerepl˝o adatok nem feleltek meg a valóságnak.

Az 1800-as évek végén Herman Hollerith (1860–1929) amerikai statisztikus éppen ezeknek a feladatoknak az elvégzésére szerkesztette meg gépét, amely Jacquard lyukkártyás módszerének alkalmazásával a lyukkártyákra rögzített adatok csoportosítását rendezését végezte el, a kézi módszerhez szükséges id˝onek töredéke alatt. Ez a berendezés tekinthet˝o az adatfeldolgozó gépek ˝osének.

Hollerith a gépek gyártására vállalkozást is alapított, amely vállalkozásból n˝ott ki a mai számítógéppiac egyik vezet˝o cége az IBM (International Business Machines Corporation).

5.2.2. Elektromechanikus számítógépek

A technikai fejl˝odés a 20. század elejét˝ol olyan lépték˝uvé vált, hogy a tudomány minden területén, így az elektronikában is szinte naponta jelentek meg újabb és újabb felfedezések. Ezek lehet˝ové tették, hogy a mechanikai eszközök egy része elektromechanikussá, majd kés˝obb elektronikussá váljon. Így történt ez a számítógép esetén is. A jelfogó (relé), majd az elektroncs˝o megjelenése új lendületet adott a számítógép-építésnek.

Az els˝o komoly eredményeket Zuse érte el a már említett mechanikus Z1-nek elektromechanikus átalakításával:

Z2 nev˝u gépe 1940-ben készült el. Az 1941-ben megépült Z3-ban már mindent megtalálunk, amit a mai modern számítógépek legalapvet˝obb tulajdonságaiként elvárunk. Minimális változtatásokkal továbbfejlesztett változata a Z4 1945-ben készült el, és ez volt az els˝o kereskedelmi forgalomba került számítógép.

Az utóbbi két gép bináris számrendszert használt, m˝uveletvégz˝o egységük alkalmas volt valós számokkal való m˝uveletvégzésére is, memóriával rendelkeztek, programozhatók voltak. F˝o egységeiket a telefonközpontokban is használt jelfogókból építette Zuse. Szinte csak ez az oka annak, hogy nem ezt a gépet tartjuk a kor legmodernebb számítógépének.

Az Egyesült Államokban a már említett IBM cégnél is megindult a számítógépek fejlesztése. 1944-ben befejezték és a Harvard Egyetemre szállították els˝o számítógépüket az IBM Automatic Sequence Controlled Calculatort (ASCC). A tervez˝o Howard Hathaway Aiken (1900–1973) elektromechanikus egységekb˝ol – kapcsolókból, relékb˝ol – építette gépét, amit a m˝uködtet˝o egyetem kés˝obb Mark I.-nek nevezett el. A gép az Amerikai Tengerészeti Hivatal megrendelésére végzett számításokat. A m˝uködését program vezérelte. A programlépések egy szalagra lyukasztott lyukkombinációval voltak kódolva, ezeket olvasta a számítógép, és lépésenként hajtotta végre. Amikor egy lépés végrehajtását befejezte, a következ˝o lépés kódját elolvasva folytatta a munkát. A számítások elvégzésére decimális kódolást használt.

Továbbfejlesztett változata a MARK II. 1946–1947-ben készült el, még mindig kapcsolók és jelfogók felhasználásával.