Bilgisayar
Belirli programlara göre verileri otomatik olarak işleyen
makine. Bilgisayar (elektronik beyin, kompüter de denir), aritmetik hesaplamaları
hızlı, güvenilir ve kolay biçimde gerçekleştirmek için yapılmış bir aygıttır.
Bilgisayarlar üç önemli gruba ayrılır: Özellikle dijital sayılarla işlemleri
gerçekleştiren dijital bilgisayarlar(günümüzde en yaygın tiptir); analog
bilgisayarlar; karma bilgisayarlar.
Dijital, analog ve karma bilgisayarlar, dış verilere
da¬yandıklarından kavramsal olarak birbirlerine benzerler; ama uygulamada,, yeni
hesap işleri yapmak için yeni programlar alınmasını gerektirmeleri konusunda belirgin
biçimde birbirlerinden ayrılırlar. Dijital bilgisayarlar, elle verilen komutlar
sayesinde (ya da modern çeşitlerinde otomatik olarak), yeni programları
kolaylıkla çalıştırırlar. Analog ve karma bilgisayarlar için yeniden
programlama, mekanizma ve bileşenlerin kısmi olarak yeniden toplanması ve
birleştirilmesi işlemini içerir.
Analog bilgisayarlar, hesaplamada belirli tip matematiksel
ilişkiyi kabul etmek için ayarlanmış fiziksel aygıtların montajından
oluştuklarından, yeni bir ilişkinin seçimi yeni bir montajı gerektirebilir.
Bilgisayarın Tarihçesi
Tarihsel olarak, en önemli eski hesap aleti, 2000 yıldan
uzun süredir bilinen ve yaygın olarak kullanılan abaktır. Abak, üstüne
boncukların dizildiği paralel tellerden oluşan basit bir tahta alettir.
Boncuklar, kullanan kişinin ezberlemesi gereken "programlama"
kurallarına göre teller üstünde hareket ettirildiğinde, kullanılan bütün
aritmetik işlemleri uygulanabilir. Yine bir hesaplama aleti olan usturlup da,
yaklaşık 2000 yıl önce denizcilikte kullanılmaya başlamıştır.
Blaise Pascal, 1642'de ilk "dijital hesap makinesini yapmıştır.
Yalnızca tuşlar aracılığıyla girilen rakamları toplama işlemini gerçekleştiren
bu aygıtı, vergi toplayıcısı olan babasına yardım için geliştirmiştir. 1671'de
Gottfried Wilhelm Von Leibniz de bir "bilgisayar" tasarlamıştır:
1694'te yapılan bu aygıt toplama ve yer değiştirme ile çarpma yapabiliyordu. Lebiniz,
toplamları el¬de eden özel bir "aşamalı dişli" mekanizma bulmuştur ve
bu mekanizma günümüzde de kullanılmaktadır. Leibniz ve Pascal tarafından
yapılan söz konusu ilk bilgisayarlar, yaygın olarak kullanılmamış, Colmarlı
Tomas (Charles Xavier Thomas), toplama, çıkartma, çarpma ve bölme yapan ilk
ticari başarılı mekanik hesap maki¬nesini ancak 1820'de geliştirmiştir. Bu
makineyi, çeşitli kişilerin geliştirdikleri masa üstü mekanik hesap maki¬neleri
izlemiş, böylece yaklaşık 1890'da, kısmi sonuçların belleğe alınması,
korunması, eski sonuçların yeni¬den kullanılabilmesi ve sonuçların çıktısının
alınmasını içeren işlemler ortaya çıkmıştır. Bu gelişmeler, bilimin
gereksinmeleri pek göz önünde tutulmayarak, özellikle ticari kullanıcıların gereksinmelerini
karşılamak amacıyla gerçekleştirilmiştir.
Babbage. Colmarlı Tomas'nın masa üstü hesap maki¬nelerini
geliştirdiği dönemde, Cambridge'de (İngiltere) Charles Babbage bilgisayarlarda
son derece ilgi çekici bir dizi gelişme sağlamıştır. Babbage, özellikle matematiksel
tablolar hazırlanmasını gerektiren birçok uzun işlemin, düzenli olarak
yinelenen günlük işlemleri kapsadığını fark etmiş (1812), buna dayanarak, söz
konusu işlemlerin otomatik olarak yapılmaları gerektiği sonucunu çıkartmıştır.
"Fark aygıtı" adı verdiği otomatik mekanik hesap makinesinin,
1822'de gösterim amacıyla, çalışan küçük bir modelini yapmış, İngiliz hükümetinden
para yardımı alınca, 1823'te tam hesaplı bir fark aygıtının yapımına
girişmiştir: Buharla çalışansa otomatik olan, hatta sonuçta elde edilen
tabloların çıktılarını veren bir alet olmasına çalışılan bu aygıta sabit
talimat programıyla kumanda ediliyordu.
Babbage, kullanım ve uygulama alanlarının sınırlı olmasına
karşın kavram olarak büyük bir ilerleme olan fark aygıtı üstünde çalışmayı,
daha on yıl sürdürmüş, ama aynı zamanda da, başka bir aygıtın tasarımına girişmiştir.
Günümüzde genel amaçlı tam programlanabilir, otomatik, mekanik dijital
bilgisayar diye tanımlanabilecek bu aygıtı, "analitik aygıt" diye
adlandırmıştır. Yüzyıl kadar sonra bile tam olarak gerçekleştirilememiş
olma¬sına karşın, bu tasarım tam kesin doğruluğu amaç alma-
sı açısından önemlidir. Analitik aygıt planlarında, 50 ondalık
basamaklı sayıda (kelimede) işlem yapan paralel bir ondalık bilgisayar
oluşturulmuş ve benzer sayıların 1 000 tanesini saklama yeteneğine (bellek) yer
verilmiştir. Bu aygıtın yapabileceği işlemler, modern bir genel amaçlı bilgisayarın
gereksinme duyabileceği her şeyi, konuların yalnızca sayısal sırada değil,
belirtilen bir sıra¬da gerçekleştirilmesini sağlayan, en önemli "koşulları
denetim göndermesi" yeterliliğini bile içeriyordu. Her¬hangi bir okuma
istasyonundan makinenin okuyacağı 'delikli kartlar kullanılacaktı"
(Jacpuar dokuma tezgâhındakilere benziyorlardı). Aygıt, buhar gücüyle otomatik
olarak çalışması için tasarlanmıştı ve yalnızca bir kişi tarafından
kullanılabilecekti.
Babbage, bilgisayarını hiçbir zaman tamamlayamamış,
başarısızlığına çeşitli nedenler gösterilmiştir; en sık gösterilen neden, o
dönemde kesin doğrululuk aygıt tekniklerinin yokluğudur. İkinci bir neden de,
Babba- ge'in 1840'ta o dönemlerde pek az kişinin işine yarayacak başka bir
sorunu da çözmeye uğraşmış olmasıdır.
Babbage'den sonra otomatik dijital bilgisayarlara ilgi,
geçici olarak yitirildi. 1850-1900 arasında matematiksel fizikte önemli
ilerlemeler gerçekleştirildi ve gözlemlenebilen dinamik olguların çoğunun
diferansiyel denklemlerle gösterilebileceği anlaşıldı; böylece bunlar cebirin
öbür problemlerinin çözülmesi için yararlı oldular. Ayrıca, buhar gücü,
üretimin, taşımacılık ve ticaretin gelişmesine neden oldu ve önemli mühendislik
başarılarının gerçekleştirildiği bir dönemin başlamasını hazırladı. Demiryollarının
döşenmesi ve buharlı gemiler, dokuma fabrikaları ve köprülerin yapımı, ağırlık merkezi,
yüzebilirlik merkezi, eylemsizlik momenti, gerilim dağılımları gibi |
niceliklerini belirlenmesi için diferansiyel işlemler gerektirdi; hatta bir
buhar motorunun güç çıkışının değerlendirilmesi için bile, uygulamalı
matematiksel entegrasyona gereksinme duyuldu. Dolayısıyla, birçok kez
tekrarlanan hesaplamayı hızla yapabilecek bir makine, kesin bir gereksinme
haline geldi.
Hollerith'in delikli kartlar kullanması
Otomasyon işleminde ileri bir adım, ilk olarak 1890'da
ABD'de Sayım Bürosu'nda çalışan Herman Hollerith'in ve James Povvers'ın
bilgisayarlarla bağlantılı olarak başarıyla kullanılan delikli kartlarının
hizmete girmesi oldu. Geliştirdikleri aygıtlar, arada insan olmaksızın,
kartlara delinmiş verileri otomatik olarak okuyorlardı. Böylece hatalar son
derece azaltılmış, iş akışı hızlanmış, daha da önemlisi, delikli kart grupları,
aşağı yukarı sınırsız bir kapasiteyle ulaşılabilir bellek deposu olarak
kullanılabilir duruma gelmişlerdi; ayrıca, farklı kart gruplarında farklı
problemler depolanıp, gereksinme duyulduğunda üstünde çalışabiliyordu.
Bu üstünlükler ticari ilgi de uyandırdı ve çok geçme¬den
İBM, Remington-Rand, Burroughs, vb. şirketler, geliştirilmiş kartlı iş makinesi
sistemleri yaptılar. Bu sistemlerde, elektrik gücünün mekanik hareket (toplama
aletinin kolunu çevirmek gibi) sağladığı elektromekanik aygıtlar kullanıldı.
Benzer sistemlerde, kısa bir süre sonra, belirli sayıda kartı bir okuma
bölmesinden otomatik olarak besleyen özelliklerden yararlanıldı. Bu aygıtlar,
toplama, çarpma ve belleğe alma gibi işlemleri gerçekleştiriyor ve sonuçların
üstlerine delindiği kartları çıkarıyorlardı. Günümüzün standartlarına göre
kartlı makineler yavaştı; her biri 80 ondalık sayı alan, dakikada ortalama
50-250 kart işleyebiliyordu. Ne var ki, o dönem için, delikli kartlar, ileri
atılmış çok önemli bir adımdı.
Otomatik Dijital Bilgisayarlar
1930 yıllarının sonlarında
kartlı makine teknikleri iyi kullanılabilir ve güvenilir duruma geldi. Bu arada
birkaç araştırma grubu, otomatik dijital bilgisayarlar üstünde çalışmaya
başladı. Standart elektromekanik bölümlerden yapılan, umut verici bir makine,
İBM için çalışan, Howard Hathaway Aiken'in yönettiği bir ekip tarafından
gerçekleştirildi. Harvard Mark I adı verilen bu makine, 23 ondalık basamaklı sayıları
(kelimeleri) yönetebiliyor ve dört işlemi de yapa¬biliyordu. Bunun yanı sıra,
logaritma ve trigonometri fonksiyonlarını çözen, özel yapılmış programları (ya
da alt programları) vardı. Mark I, önceden delinmiş bir kâğıt şeritle
denetleniyor, böylece otomatik "denetim ak¬tarımı" komutlarını
programlamak gerekmiyordu. Çıktılar, kartların üstü delinerek ya da elektrikli
daktiloyla sağlanıyordu. Mark I, tuş içeriği olarak elektromanyetik yayınların
yanı sıra İBM dönel sayaç çarkları kullanma-sına karşın, yayıcı bilgisayar diye
sınıflandırılmıştı.
Elektronik dijital
bilgisayarlar
İkinci Dünya
Savaşı'nın başlaması, özellikle ordu için, önemli bir hesaplama yeteneği
gereksinmesini doğurdu: Mermi yolu çizelgeleri, vb. yararlı verilerin eksik
olduğu yeni silah sistemleri üretilmeye başlanmıştı. 1942'de Pensilvanya
Üniversitesi Moore Elektrik mühendisliği Okulu'nda J.Presper Eckert, John W.
Mauchly ve çalışma arkadaşları, yüksek hızlı elektronik bilgisayar yapmaya
karar verdiler. ENİ- AC adıyla (Elektronik Sayısal Entegre edici ve
Hesaplayıcı) gerçekleştirilen bu makinenin sayısal kelime büyüklüğü 10 ondalık
basamaktı ve bu tür iki sayıyı, belleğinde saklı olan bir çarpım tablosundan
her bir çarpanın değerini bularak, saniyede 300 çarpan miktarında çarpabiliyordu.İşlem yapılması güç olmakla birlikte, önceki bilgisayarlar kuşağından çok daha
hızlıydı.
ENİAC'ta 18000 standart havasız tüp kullanılmıştı;
167,3 m2 alan kaplıyor ve yaklaşık olarak 180 000 watt
elektrik gücü tüketiyordu. Delikli kart giriş ve çıkışın, 20 toplam alma tuşu
vardı. Bir program içeren gerçekleştirilebilir komutlar, ayrı bölmelerine
yerleştirilmişlerdi ve işlemlerin akışı için, makine içinde bir hat oluşturacak
biçimde birbirlerine bağlanmışlardı. Ama bu bağlantıların, farklı problem için,
yeniden yapılması, ayırma fonksiyon tabloları ve tuşların da yeniden
düzenlenme¬si gerekiyordu. Yani bu "kendi komutunu kendin bağ¬la"
tekniği kullanışsızdı ve aygıt yalnızca bazı belgelerle programlanabiliyordu; dolayısıyla yalnızca, tasarlanmış olduğu belirli programları ele almada
verimliydi.
ENİAC'n başarısı, matematikçi kuramsal bir hesap çalışmasına
yöneltti. Bu çalışması sonucunda, bilgisayarın çok basit, sabit bir fiziksel
yapısı olabileceğini ve donanımda herhangi bir değişiklik gerekmeksizin her
türlü hesabın, uygun programlı denetim aracılığıyla etkili olarak gerçekleştirebileceğini
ortaya koydu. Von Neumann pratik,hızlı bilgisayarların nasıl düzenlenip,yapılacağı
konusunda yeni bir anlayış getirmiştir; bu düşünceler, sık sık paket program
tekniği olarak ele alınırlar: Yüksek hızlı dijital bilgisayarların gelecek kuşağına
temel oluşturmuşlardır.
Von Neumann, koşullu denetim aktarımı (herhangi bir noktada
program sırasının kesilip tekrar başlatılmasını sağlar) denilen özel bir tür
makine komutu sağlayarak ve istenildiği zaman komutların verilerle, aritmetik
olarak, aynı biçimde değiştirilebilmesi amacıyla, bütün komut programlarını
verilerle birlikte aynı bellek biriminde saklamıştır.
Bu tür birkaç tekniğin bir sonucu olarak, alt hatlarda- ki
komutlarla daha çok hesap işlemi gerçekleştirilmesiyle, hesaplama ve programlama
daha hızlı, daha esnek ve daha etkili olmuştur. Sık sık kullanılan alt hatların
her yeni problem için tekrar programlanması gerekmez; ama
"gözlerde",zarar görmemiş halde korunma¬sı ve gerektiği zaman belleğe
okunması gerekiyor; böylece, belirli bir programın çoğu alt hat gözlerinden toplanabilir.
Çok amaçlı bilgisayar belleği, üstünde uzun bir işlemin bölümlerinin
saklandığı, parçaları üstünde çalışıldığı ve son sonuçları oluşturmak için
birleştirildiği bir birleşme yeri olmuştur. Bilgisayar denetimi, bütün işlem
için, ufak tefek komutlar girilerek sağlanır.
Bu gelişmelerden yararlanan ilk modern programlanabilir
elektronik bilgisayarlar kuşağı 194/ de ortaya Çıktı. Bu grup, "yaz-oku
bellek" (RAM) kullanan bilgisayarları içeriyordu. Bu makinelerde delikli
kart ya da bant giriş ve çıkış aygıtları ve 0,5 mikro saniye (0,5* 10 sn)
erişim süreli, 1|000kelime kapasiteli RAM ler vardı, bunlardan bazıları çarpma
işlemini 2-4 mikro saniyede gerçekleştirebiliyordu. Fiziksel olarak ENIAC dan
çok daha kusursuzdular; bazıları büyük bir piyano kadardı ve eski makinelerin
gerektirdiğinden çok dana az 500- küçük elektron tüpü gerektiriyordu.İlk donem
bellek programlı bilgisayarlar, işlemlerde yaklaşık olarak % 70-% 80
güvenilirliğe ulaşıyor ve 8-12 yıl süreyle kullanılabiliyorlardı. 1950
yıllarının ortalarında, işlemlerin ileri programlama biçiminde yapılmasına
karşın, genel olarak makine diliyle programlanmışlardı. Bu makine grupları, ilk
ticari uygunlukta makineler olan EDVAC ve UNİVAC’ı kapsar.
1950 yıllarında ilerlemeler
1950 yıllarının başlarında iki önemli mühendislik buluşu,
elektrik-bilgisayar alanına bakış açısını, hızlı ama güvenilmez donanım görünümünden,
yüksek güvenilirlikli, hatta daha çok kapasiteli görünüme değiştirmiştir. Bu
buluşlar manyetik temelli bellek ve transistor devreli elemandır.
Bu yeni teknik buluşlar hızla, yeni dijital bilgisayar
modellerindeki yerlerini aldılar; 1960 yıllarının başlarında, ticari kullanımlı
makinelerde, erişim süresi 2 ya da 3 mikron saniye olurken, RAM kapasitesi de 8
000'den 64 000 kelimeye artırıldı. Ama bu makineler satın alınamayacak ya da
kiralanamayacak kadar pahalıydı; ayrıca özellikle artan programlama
maliyetinden dolayı kullanılmaları masraflıydı. Genellikle, bünyesin¬de birçok
programcı ve destek personel bulunduran büyük bilgi-işlem merkezlerinde
(sanayi, hükümet, özel laboratuarlar, vb.) bulunuyorlardı. Bu durum, yüksek
kapasitenin paylaşılmasına olanak sağlayan işlem modlarına yol açmıştır; böyle
bir mod, programların hazırlanıp, manyetik makara, manyetik disk paketleri ve
manyetik kaset gibi nispeten daha ucuz depolama araç gereçleri üstünde işleme
hazır tutulduğu BATCH işlemidir. Bilgisayar bir problemi bitirdiğinde, bütün
problemi -program ve sonuçları- genel olarak bu hazır bellek birimlerinin
birine yükler ve yeni bir problem alır. Güçlü makinelerde, hızlı kullanım için
bir başka mod "zaman Paylaşımı”dır. Zaman paylaşımında bilgisayar, bekleyen
birçok işi öyle hızlı bir başarıyla yapar ki işlem, öbür işler yokmuş gibi
hızla gerçekleşir. Böyle işlem modları, çeşitli görevlerin yönetimini sürdürmek
için, ayrıntılı yönetim programları gerektirir.
1960 yıllarındaki ilerlemeler
1960 yıllarında, en yüksek kapasitede, olabilecek en hızlı
bilgisayarı tasarlama ve geliştirme çalışmaları, Kaliforniya Üniversitesinin
Livermore Radyasyon Laboratuarları için Sperry Rand şirketinin I AR( makinesini
ve İBM'in Stretch bilgisayarını gerçekleştirmeleriyle, bir dönüm noktasına
ulaştı. LARC'ın 98 000 kelimelik belleği vardı ve 10 mikron saniyede çarpma
yapabiliyordu. Stretch, yüksek kapasiteli diziler için daha yavaş girişli
birkaç dizi bellekle donatılmıştı; en hızlı erişim süresi 1 mikron saniyeden
az, toplam kapasitesi 100 milyon kelime dolayındaydı. Bu dönemde, önemli
bilgisayar üreticileri, çeşitli yan aygıtların yanı sıra, fiyatları farklı bir
dizi bilgisayar seçeneği sundular. Söz konusu yan aygıtlar konsollar ve kart
besleyiciler gibi girdi aletlerini, sayfa yazıcıları, katod işini tüplü
göstericileri ve grafik aygıtları gibi çıktı aygıtlarını, isteğe bağlı olarak
manyetik kaset ve manyetik disketle dosya saklamayı içeriyordu. Bunlar, borç çıkartma,
ücret bordrosu, demirbaş denetimi, fatura yazımı gibi iş uygulamalarında geniş
bir kullanım alanı buldular. Bu tür işlemler için merkezî işlem biriminin (CPU)
aritmetik olarak çok hızlı olması gerekmiyordu ve temel olarak dosyadaki geniş
miktarda kaydı uzun süre koruyordu. Hastanelerde hasta, ilaç ve uygulanan tedavi
kayıtlarını tutmak gibi daha basit uygulamalar için de çok sayıda bilgisayar
sistemi oluşturuldu.
(Devam edecektir)
.jpg)
