Bilgisayar ve Tarihçesi

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

Eski bilgisayarlar

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.

Tarihi bilgisayar

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

Delikli kart sistemi 

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

İlk 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.

Modem saklı program" EDC

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.

Eski bilgisayar

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'li yıllarda bilgisayar

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)