Historia maszyn liczących i komputerów

Autor: BitBlog.pl

Pierwsze sposoby liczenia przez ludzi datuje się na 30 do 25 tys. lat przed naszą erą. Do tego celu używano prostych nacięć a w późniejszym okresie sznurków z węzłami czy tablic. W cesarstwie rzymskim używano tzw. Abakusów. Odkryto także Mechanizm z Antykithiry z I wieku przed naszą erą, który o dziwo był dość złożonym urządzeniem. Pierwsze maszyny liczące używane w dziejach ludzkości były już bardziej wyrafinowane ale pojawiły się dopiero w XVII wieku.

W 1645 r. francuski matematyk Blaise Pascal konstruuje Pascaliny, zwane też Arithmetique, wykonujące dodawanie, odejmowanie i operacje ułamkowe (często nieprawidłowo). Można zakładać że był to początek rozwoju urządzenia, które miało ułatwiać czy też wspomagać liczenie a w poźniejszym okresie wykonywać już bardziej skomplikowane działania arytmetyczne. Rozwój urządzenia na bazie pomysłu Pascal'a przyspieszył dopiero w XIX wieku, kiedy powstał pierwszy projekt maszyny analitycznej wykonany przez angielskiego matematyka Charles Babbage'a. Był to jedynie projekt ale jako pierwszy zgodny z ideą Alana Turing'a. Został odtworzony dopiero 150 lat później w 2002 roku.

maszyna-analityczna

Rys.1 Maszyna analityczna Charles'a Babbage'a

Wiek XIX to obok dużych projektów powstawanie i rozwijanie co raz bardziej skomplikowanych mechanicznie "prostych" liczydeł, gdzie pod koniec wieku wchodzi do masowej produkcji komptometr. Prekursor późniejszego kalkulatora. W roku 1832 (zdjęcia i dokładny opis w artykule memory-storage) powstaje idea tablic perforowanych w celu sterowania prostymi maszynami. Wynalazek ten będzie stosowany przez ponad 100 lat i przyczyni się do rozwoju komputeryzacji i automatyzacji pracy. Drugim ważnym odkryciem są emisje termoelektronowe zaobserwowane w roku 1880 przez Thomasa Edisona podczas eksperymentowania z żarówkami, co przyczynia się w przyszłości do powstania lamp elektronowych. Wiek XX to przełom w dziedzinie komputeryzacji, lawinowy postęp w elektronice i miniaturyzacji urządzeń.

1904 - 1908

Na początku 20-tego wieku w roku 1904 John Ambrose Fleming zbudował pierwszą lampę elektronową – była to dioda. Pierwszą lampę wzmacniającą triodę opracował w cztery lata później Lee De Forest.

1. Model maszyny Turinga

Początek lat 30-tych XX wieku zarysowuje idea przyszłej maszyny analitycznej za sprawą modelu maszyny Turinga, która stanowi najprostszy, wyidealizowany i abstrakcyjny matematyczny model komputera. Zbudowany jest on z taśmy, na której zapisuje się dane i poruszającej się wzdłuż niej "głowicy", wykonującej proste operacje na zapisanych na taśmie wartościach. Ponadto wynaleziona zostaje Drum Memory - była magnetycznym urządzeniem do przechowywania danych wynalezionym przez Gustava Tauscheka w 1932 r. w Austrii. Bębny były szeroko stosowane w latach 50-tych i 60-tych XX wieku jako pamięć komputera. Dla wielu wczesnych komputerów pamięć bębna stanowiła główną pamięć roboczą komputera. Było to tak powszechne, że komputery te były często określane jako drum maschines. Niektóre pamięci bębnowe były również używane jako pamięć dodatkowa (nierobocza).

drum-memory

Rys.2 Pamięć bębnowa-magnetyczna

2. Użycie mechaniki i elektryki (przekaźniki)

1936-1941

W latach 1936-1938 w Berlinie powstaje komputer mechaniczny niemieckiego inżyniera Konrada Zuse o nazwie Z1. Był to pierwszy programowalny komputer na świecie wykorzystujący binarne liczby zmiennoprzecinkowe. Jednakże ze względu na brak instrukcji warunkowej nie był on kompletną maszyną Turinga. W 1937 roku naukowiec Bell Laboratories George Stibitz używa przekaźników do sumatora demonstracyjnego (dodawacz). Ten prosty obwód demonstracyjny, zwany Adderem „Model K” (ponieważ zbudował go na swoim kuchennym stole), stanowi dowód koncepcji zastosowania logiki boolowskiej do projektowania komputerów. W rezultacie w 1939 r. powstał oparty na przekaźnikach model I Complex Calculator.

adder-model-k

Rys.3 Demonstracyjny dodawacz "Model K"

W tym samym roku Konrad Zuse zbudował swój kolejny komputer Z2, również za pomocą przekaźników firmy telefonicznej a cztery lata później w roku 1941 komputer Z3. Był pierwszym działającym w pełni automatycznym komputerem o zmiennym programie. Maszyna była wykorzystywana w czasie wojny do obliczeń niezbędnych przy projektowaniu skrzydeł.

konrad-zuse-z3

Rys.4 Komputer Z3 Konrada Zuse

3. Lampy elektronowe i Architektura Von Neuman

1941

W latach 40-tych zaczynają pojawiać się pierwsze maszyny zbudowane w oparciu o lampy elektronowe. Pierwszą na świecie serią programowalnych maszyn cyfrowych wykorzystujących lampy elektronowe i opartych na teoretycznych podstawach Alana Turinga był Colossus. Urządzenie uznane za pierwszy sprawnie działający komputer. Zbudowany został w 1941 roku w brytyjskim ośrodku kryptograficznym Bletchley Park (80 kilometrów na północ od Londynu) i przeznaczony był do zastosowań wojskowych. Służył do rozpracowywania sposobu działania niemieckiej Maszyny Lorenza (mechaniczna maszyna szyfrująca) i łamania jej szyfrów.

Colossus

Rys.5 Komputer Colossus

1943-1947

W połowie lat 40-tych węgierski matematyk John von Neumann zarysowuje architekturę komputera z przechowywanym programem (elektroniczne przechowywanie informacji i danych, wykorzystane później w EDVAC), co eliminuje potrzebę stosowania bardziej niezręcznych metod programowania, takich jak wtyczki, karty perforowane i papier. Von Neumann wykazał się niezwykłą znajomością hydrodynamiki, balistyki, meteorologii, teorii gier, statystyk i wykorzystania urządzeń mechanicznych do obliczeń. W roku 1946 dobiegają końca prace nad komputerem ENIAC, prowadzone przy udziale Von Neumann'a. Budowa tego komputera związana jest z potrzebą sporządzania dla wojska tzw. tablic artyleryjskich. W tym celu sprowadzono z Princeton, na stanowisko szefa projektu, wybitnego norweskiego matematyka Oswalda Veblena (który prowadził podobne obliczenia w 1917 roku), ponadto zatrudniono jeszcze 7 matematyków, 8 fizyków i 2 astronomów.

Po zbudowaniu ENIAC'a w kolejnych latach powstają rozmaite modyfikacje "sprzętowe" powoli ugruntowującej się architektury komputera. W roku 1947 powstaje namiastka pierwszej szybkiej pamięci operacyjnej. Na uniwersytecie w Manchesterze, Freddie Williams i Tom Kilburn opracowują lampę Williamsa-Kilburna. Była pierwszą szybką, całkowicie elektroniczną pamięcią. Użyto w niej lampy katodowej (podobnej do analogowej tuby telewizyjnej) do przechowywania bitów jako kropek na powierzchni ekranu. Informacja była odczytywana przez metalową płytkę, która wykrywała zmianę ładunku elektrycznego.

4. Tranzystor i uruchamianie programów z pamięci elektronicznych

Pierwsze patenty na tranzystor zostały udzielone w latach 1925-1930 w Kanadzie, USA i Niemczech Juliusowi Edgarowi Lilienfeldowi. Jego projekty były zbliżone do tranzystora MOSFET, jednak ze względów technologicznych (głównie czystości materiałów) tranzystora nie udało się skonstruować – stało się to możliwe dopiero w drugiej połowie XX wieku. Pierwszy działający tranzystor (ostrzowy) został skonstruowany 16 grudnia 1947 r. w laboratoriach firmy Bell Telephone Laboratories przez Johna Bardeena oraz Waltera Housera Brattaina. W następnym roku William Bradford Shockley z tego samego laboratorium opracował teoretycznie tranzystor złączowy, który udało się zbudować w 1950. John Bardeen, Walter Houser Brattain oraz William Bradford Shockley za wynalazek tranzystora otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 1956.

1948 (jednostka bit)

Pod koniec lat 40-tych amerykański matematyk Claude Shannon pisze Matematyczną Teorię Komunikacji, kładąc podwaliny pod zrozumienie teoretycznych granic komunikacji między ludźmi i maszynami. W ramach tych prac Shannon zidentyfikował bit jako podstawową jednostkę informacji i zbiegiem okoliczności podstawową jednostkę obliczeń. W roku 1948 (21 czerwca) poraz pierwszy w dziejach maszyn analitycznych uruchomiony zostaje program zapisany w pamięci urządzenia. Badacze z Uniwersytetu w Manchesterze Frederic Williams, Tom Kilburn i Geoff Toothill opracowują maszynę eksperymentalną na małą skalę (SSEM), lepiej znaną jako Manchester "Baby". Maszyna została zbudowana, aby przetestować nową technologię pamięci wkrótce znaną jako Williams Tube - która była pierwszą elektroniczną pamięcią o dostępie swobodnym dla komputerów.

Firma IBM zapowiada, że w ciągu dekady jego urządzenia mechaniczno-elektryczne będą zmienione na całkowicie elektroniczne (lampy elektronowe). Przyczym jak sie później okazuje idą nawet dalej bo w tranzystory.

1949 (opracowanie magnetic core memory system)

Podczas budowy komputera dla obliczeń aerodynamicznych, w celu badania stabilności i sterowności samolotów w warunkach symulacji lotu przez MIT (Massachusetts Institute of Technology USA), Jay Forrester wymyśla pierwszą pamięć operacyjną opartą na rdzeniu magnetycznym (magnetic core memory system). Dotychczas tworzone komputery były przeznaczone do wykonywania jednego zadania i działały w trybie wsadowym. Zbiory danych wejściowych były przygotowywane wcześniej i przekazywane do komputera, który obliczał odpowiedzi, a następnie drukował je. Taki sposób działania nie spełniał wymogów stawianych systemowi Whirlwind, który miał na bieżąco reagować na zmieniające się akcje użytkownika.

magnetic-core-memory

Rys.6 Magnetyczna pamięć nieulotna

5. Lata 50-te (Rozwój dużych komputerów do celów naukowych i dla wojska)

1952

W instytucie IAS (Princeton) powstaje komputer o tej samej nazwie, który jest wieloletnim projektem badawczym prowadzonym pod ogólnym nadzorem znanego na całym świecie matematyka Johna von Neumann'a. Projekt został zapoczątkowany w 1945 roku jako architektura Von Neumann'a z wewnętrzną pamięcią, jego budowa była zgodna z ówczesną oficjalną architekturą dużych komputerów. Komputer posiadał pamięć operacyjną typu Cathode Ray Tube. Pojęcie przechowywania zarówno danych, jak i instrukcji w pamięci stało się znane jako "koncepcja przechowywanego programu" w celu odróżnienia go od wcześniejszych metod instruowania komputera. Komputer IAS został zaprojektowany do obliczeń naukowych i wykonał niezbędne prace dla amerykańskiego programu broni atomowej. W ciągu kilku następnych lat podstawowa konstrukcja maszyny IAS została skopiowana w co najmniej 17 miejscach i otrzymała podobnie brzmiące nazwy, na przykład MANIAC w Laboratorium Naukowym Los Alamos, ILLIAC na Uniwersytecie Illinois, Johnniac w The Rand Corporation i SILLIAC w Australii.

W tym samym roku ukończony zostaje superkomputer Whirlwind I. Komputer lampowy zbudowany w Laboratorium Serwomechanizmów MIT w latach 1944-1952 na zamówienie marynarki wojennej USA. Był to pierwszy elektroniczny komputer cyfrowy, który komunikował się z użytkownikiem w czasie rzeczywistym (ferromagnetyczna - szybka pamieć operacyjna). Jego rozwój bezpośrednio przyczynił się do projektu komputera Whirlwind II, na którym był bazowany system obrony powietrznej SAGE. Miał on również duży wpływ na większość komputerów biznesowych i minikomputery z lat 60.

1953

Rok później Uniwersytet Manchester buduje pierwszy prototyp komputera opartego na tranzystorach. Pracując pod kierunkiem Toma Kilburna, Richard'a Grimsdale i Douglas'a Webb, demonstrują 16 listopada 1953 prototypowy komputer tranzystorowy Manchester TC. W 48-bitowej maszynie zastosowano 92 tranzystory punktowe i 550 diod.

W roku 1953 do sprzedaży wchodzi również pierwszy komputer wyprodukowany przez firmę IBM jako Model 701 z nowym systemem pamięci taśmowej z magnetycznym zapisem. Komputer składał się z dwóch jednostek taśm (każda z dwoma napędami taśmowymi), jednostki pamięci bębna magnetycznego, pamięci typu cathode-ray tube (CRT), jednostki arytmetycznej i sterującej w kształcie litery L z panelem operatora, czytnikiem kart, drukarką, dziurkaczem do kart i trzema jednostkami zasilania. W ciągu trzech lat produkcji IBM sprzedaje 19 sztuk 701s laboratoriom badawczym, przedsiębiorstwom lotniczym i rządowi federalnemu. Model komputera znany był również w IBM jako "Kalkulator Obrony". Programista Arthur Samuels użył 701 do napisania pierwszego programu komputerowego przeznaczonego do gry w warcaby. Wprowadzenie 701 na rynek zapoczątkowało również sprzedaż komputerów przez firmę na dużą skalę.

1954

Masowa produkcja IBM 650 z magnetycznym bębnem jako pamięcią rozpoczeła się w roku 1954. Był to pierwszy masowo produkowany komputer tej firmy, który sprzedał się w 450 sztukach w ciągu zaledwie jednego roku. Obracając się z szybkością 12,5 tys. obrotów na minutę, bęben z magnesem do przechowywania danych, umożliwił znacznie szybszy dostęp do przechowywanych informacji niż w przypadku innych maszyn z tym samym rozwiązaniem. Model 650 był również bardzo popularny na uniwersytetach, gdzie pokolenie studentów nauczyło się programowania.

1956

W MIT powstaje pierwszy prototyp klawiatury dla komputerów. Od tej chwili dane powoli przestają być wprowadzane do pamięci za pomoca kart perforowanych lub taśm papierowych, co jest prekursorem dzisiejszego normalnego trybu pracy. Pracownik naukowy MIT Doug Ross twierdził, że Flexowriter - sterowana elektrycznie maszyna do pisania - podłączona do komputera może funkcjonować jako urządzenie wejściowe klawiatury ze względu na niski koszt i elastyczność. Eksperyment przeprowadzony pięć miesięcy później na komputerze MIT Whirlwind potwierdził, że użyteczne i wygodne może być użycie klawiatury jako urządzenia wejściowego.

W tym samym roku także w MIT zostaje zbudowany pierwszy pełnosprawny komputer TX-0 oparty na tranzystorach. Transistor eXperimental - 0 to pierwszy programowalny komputer zbudowany na bazie tranzystorów. Aby ułatwić wymianę, projektanci umieścili każdy obwód tranzystora wewnątrz "butelki", podobnie jak w lampie próżniowej. Zbudowany w Laboratorium Lincoln w MIT, TX-0 przeniósł się do Laboratorium Badawczego Elektroniki MIT, gdzie był gospodarzem kilku wczesnych eksperymentalnych testów programowania, w tym pisania zachodniego filmu pokazywanego w telewizji, trójwymiarowego krzyżyka i labiryntu w którym mysz odnalazła martini i coraz bardziej się upijała.

Ponadto w roku 1956 IBM sprzedaje komputer RAMAC 305, który jako pierwszy na świecie wyposażony został w nową technologię jaką był dysk twardy (zewnętrzna dodatkowa jednostka pamięci o nazwie IBM 350). Era dysków magnetycznych zaczyna się wraz z dostarczeniem przez IBM systemu RAMAC 305 do Zellerbach Paper w San Francisco. Napęd dyskowy IBM 350 składał się z 50 powlekanych magnetycznie półek metalowych, które mogą przechowywać około 5 milionów znaków danych. IBM 350 pozwalał w czasie rzeczywistym na swobodny dostęp do dużych ilości danych, w przeciwieństwie do taśm magnetycznych lub kart perforowanych. Pracujący twardy dysk jest regularnie prezentowany w Muzeum Historii Komputerów.

1957

Język programowania Fortran powstaje w 1957 roku. Zespół IBM pod kierownictwem Johna Backusa opracowuje zaawansowany komputerowy język informacyjny, który wykorzystuje angielskie wyrażenia. Niektórzy programiści sceptycznie odnosili się do tego, że Fortran może być tak skuteczny jak kodowanie ręczne, ale ten sentyment zniknął, gdy Fortran udowodnił, że może wygenerować wydajny kod. W ciągu następnych dziesięcioleci stał się najczęściej używanym językiem dla informatyki naukowej i nadal jest w użyciu.

6. Lata 60-te (Komputery analogowo-cyfrowe i dominacja IBM)

Lata 60-te przyczyniają się do zmiany lamp elektronowych na tranzystory. Komputery zaczynaja pełnić rolę mainstreamów, które dzielą zasoby pomiedzy użytkowników, którzy łączą się z nimi za pośrednictwem terminali. Rozwija się infrastruktura sieciowa, powstają modemy i cyfrowe linie telefoniczne. IBM ugruntowuje swoja pozycje lidera na rynku. Powstaje także szereg rozwiązań pamięci operacyjnej i masowej głównie opartej na rozwiązanich "magnetycznych". Pod koniec lat 60-tych zaczynają masowo pojawiać się układy scalone (IC) np. w IBM system/360.

Lata 60-te to także era komputerów analogowo-cyfrowych. Komputery analogowe przetwarzały sygnał ciągły. Służyły do rozwiązywania problemów matematycznych, równań różniczkowych i symulacji procesów (np. badania zjawisk biologicznych itp.). Rozwinięciem maszyn analogowych były komputery analogowo-cyfrowe. Komputery analogowe do przełomu lat 60-tych i 70-tych były znacznie szybsze i tańsze od ówczesnych komputerów cyfrowych. Jednak wzrost szybkości, spadek ceny komputerów cyfrowych oraz szybki rozwój ich oprogramowania, spowodował stopniowy zanik zainteresowania komputerami analogowymi po roku 1970.

1960

Na początku lat 60-tych powstaje pierwszy "mały" komputer w pełni tranzystorowy firmy DEC o nazwie PDP-1, wykorzystujący pamięć ferro-magnetyczną. Do przekazywania instrukcji używał taśmy perforowanej oraz panelu sterującego, dodatkowo wyposażony był w drukarkę, która słuzyła jako urządzenie wyjściowe w celu debugowania oraz monitor CRT (cathode ray tube graphic display). Był obiektem zainteresowań wielu studentów MIT i tworzącej sie wówczas społeczności hackerskiej. Jeden z nich Steve Russell stworzył pierwszą grę video na tą maszynę, nazwaną Spacewar!. Pozwalała ona na rozgrywkę dwuosobową pomiędzy graczami. Gdzie obraz wyświetlany był na urządzeniu, które pierwotnie wykorzystywane było jako radar wojskowy.

1961 (dzielenie zasobów)

Podejmowane są pierwsze próby dzielenia zasobów. Zdalni użytkownicy logują się do mainstream'ów za pomoca teleprinters. We wczesnych latach sześćdziesiątych wiele osób może dzielić jeden komputer, korzystając z terminali (często zaadresowanych teleprinterów), aby logować się przez linie telefoniczne. Te komputery do timesharingu są jak koncentratory centralne ze "szprychami" emitującymi sygnał do poszczególnych użytkowników. Chociaż komputery na ogół nie mogą się ze sobą łączyć, są to pierwsze powszechne systemy wieloużytkownikowe (dziesiątki osób online w tym samym czasie). W rezultacie, timesharing jest pionierem wielu funkcji późniejszych sieci, od udostępniania plików po wiadomości e-mail i czat. Typowi użytkownicy lat 60-tych to mieszanka ludzi biznesu, pracowników banków, studentów i naukowców oraz personelu wojskowego.

W tym samym roku IBM produkuje swoją pierwszą serię mainstreamów wpełni opartych już na tranzystorach.

1962 (pamięć wirtualna)

Rok później powstaje koncepcja pamięci wirtualnej na dysku dla lepszego współdzielenia zasobów (szybkie przełączanie się pomiędzy programami i/lub użytkownikami). Ma to miejsce na "dużym" komputerze o nazwie ATLAS, wspólnym projekcie England’s Manchester University, Ferranti Computers oraz Plessey. W tamtym czasie najszybszym na świecie w pełni opartym na technologii tranzystorowej. Ponadto w roku 1962 IBM prezentuje napęd dyskowy o nazwie IBM 1311 Disk Storage Drive z wyjmowalną "paczką" talerzy. Dyski obracają się z prędkością 1500 obr/min a dostęp do nich odbywa się za pomocą głowic.

IBM 1311

Rys.7 Napęd dyskowy IBM 1311

1963 (standaryzacja ASCII)

Powstaje standaryzacja kodowania znaków pod nazwą ASCII (American Standard Code for Information Interchange) w celu łatwej komunikacji pomiędzy różnymi typami maszyn. Powstają także pierwsze systemy , programy wspomagające modelowanie przestrzenne takie jak DAC-1 CAD.

1964

Następny rok został zdominowany przez systemy firmy IBM. W kwietniu IBM zaprezentował komputer mainframe o nazwie System/360 wraz z szeregiem urządzeń peryferyjnych. Jednym z ważniejszych był IBM 2321 Data Cell Drive - dysk twardy o pojemności do 400 MB. Przedstawiony został także IBM 2315 Disk Cartridge o pojemności 1 MB, przenośny nośnik z danymi odczytywany przez wbudowane stacje dysków w małych komputerach IBM 1800 i IBM 1130. IBM wdrożył także system rezerwacji SABRE dla American Airlines, oparty na IBM 7090 mainframe computer systems. W roku 1964 pojawił się również język programowania BASIC, który stał się popularny na całym świecie. Po wypuszczeniu i sukcesie komputerów mainframe IBM zmienił się z producenta sprzętu do kart perforowanych w producenta systemów komputerowych. Rozpoczął także masowe używanie układów scalonych w swoich produktach.

1965

W kolejnych latach powstaje pierwszy na świecie 16-bitowy, produkowany komercyjnie mały komputer o nazwie DDP-116, którego producentem jest firma Computer Control Corporation.

1966

Firma Hewlett Packard wypuszcza na rynek swój pierwszy komputer o nazwie HP 2116A i wykorzystuje w nim układy scalone. Pierwotnie został opracowany na potrzeby wewnętrzne firmy jako wszechstronny kontroler dla rosnącej ilości produktów o charakterze programowalnym i pomiarowym. W roku 1966 zostaje także zaprojektowana 8 bitowa pamięć RAM (Random-Access Memory) na układach scalonych, przez firmę Signetics dla komputera mainframe SDS Sigma 7.

1968

Dwa lata później naukowcy i inżynierowie z MIT Instrumentation Laboratory ukończyli wieloletnią pracę nad zmniejszeniem rozmiaru komputera kosmicznego Apollo Guidance Computer (AGC). Zajmował objętość mniejszą niż 1 stopa sześcienna. Pierwszy lot AGC odbył się na Apollo 7. Rok później kierował Apollo 11 na powierzchnię Księżyca. Astronauci komunikowali się z komputerem poprzez wprowadzanie dwucyfrowych kodów z klawiatury na wyświetlacz (DSKY). AGC było jednym z najwcześniejszych zastosowań układów scalonych, dodatkowo posiadał ferrytową pamięć stałą i ulotną. Astronauci byli odpowiedzialni za wprowadzenie ponad 10 000 komend do AGC podczas każdej podróży między Ziemią a Księżycem.

AGC

Rys. 8 DSKY - Klawiatura i monitor komputera AGC

W 1968 powstaje również minikomputer NOVA zaprojektowany przez byłych inżynierów firmy DEC. Linia tych komputerów była produkowana przez lata 70-te i miała wpływ na powstanie komputerów Xerox Alto oraz Apple I.

1969

Pod koniec lat 60-tych programiści z AT&T Bell Labs, Kenneth Thompson i Dennis Ritchie opracowują system operacyjny UNIX na minikomputerze DEC. Powstaje również standard RS-232-C dla komunikacji i jest przyjęty przez Electronic Industries Association.

7. Lata 70-te (Układy scalone)

1970-1971

IBM stworzył komputer z pamięcią półprzewodnikową (układy scalone). Rok później powstał już jeden z najwcześniejszych komputerów osobistych o nazwie Kenbak-1. Był reklamowany za 750 USD w magazynie Scientific American. Zaprojektowany przez Johna V. Blankenbakera przy użyciu standardowych, średnich i małych układów scalonych. Kenbak-1 polegał na przełącznikach dla wejścia i świateł dla wyjścia z 256-bajtowej pamięci.

wczesny-komputer-sobisty

Rys. 9 Komputer osobisty Kenbak-1

W tym samym roku firma Hewlett-Packard wprowadziła na rynek kalkulator HP-35 z pamięcią półprzewodnikową podobną do pamięci komputera. HP-35 pomógł firmie stać się jedną z najbardziej dominujących na rynku kalkulatorów ręcznych.

W roku 1971 powstaje układ pamięci Intel 1103 o pojemności 1 KB, wyznacza początek końca pamięci rdzenia magnetycznego i rozpoczyna erę układów scalonych, dynamicznej pamięci o dostępie swobodnym DRAM.

Dodatkowo także Intel reklamuje swój pierwszy mikroprocesor Intel 4004 w czasopiśmie Electronic News. Zaprojektowany dla Busicom, japońskiego producenta kalkulatorów. Posiadał 2250 tranzystorów i mógł wykonywać do 90 000 operacji na sekundę w 4-bitowych kawałkach. Federico Faggin prowadził projekt, a Ted Hoff odpowiadał za architekture procesora.

1973 (zaczynają pojawiać się komputery osobiste)

Pod kierunkiem inżyniera dr. Paula Friedla w laboratoriach IBM Los Gatos i Palo Alto w Kalifornii, powstaje prototyp komputera osobistego Special Computer APL Machine Portable (SCAMP). Pierwszy komputer osobisty IBM, został zaprojektowany do uruchamiania języka programowania APL w kompaktowej, przypominającej teczki obudowie, która składała się z klawiatury, wyświetlacza CRT i kasety magnetofonowej. W tym samym roku IBM wprowadził na rynek jeden z pierwszych prekursorów dysku twardego IBM 3340. Został oparty na technologii „Winchester”, która umieszcza głowice, talerze i mechanizm dostępu w szczelnej, wymiennej jednostce.

scamp

Rys.10 Komputer osobisty IBM APL Machine Portable (SCAMP)

1974 (Pojawia sie pierwszy komputer z windows Xeroxa)

Następuje przełom w dziedzinie komputerów osobistych za sprawą firmy Xerox, która wypuściła na rynek mocno innowacyjny komputer o nazwie Alto. Komputer ten okazał się mieć gigantyczny wpływ na późniejszy rozwój przemysłu komputerowego. Posiadał nowatorski system operacyjny oparty na graficznym interfejsie użytkownika, który wydawał polecenia maszynie za pomocą okien, ikon i myszy. Współpracował także z innymi Altos za pośrednictwem sieci lokalnej, mógł udostępniać pliki i drukować dokumenty na zaawansowanej drukarce laserowej Xerox. Posiadał liczne wysoce innowacyjne aplikacje takie jak edytor tekstu WYSISYG znany jako „Bravo”, program do malowania, edytor grafiki i program do obsługi poczty e-mail. Stał się inspiracją dla późniejszych komputerów firmy Apple Inc.

Obok takiego giganta, na rynku pojawił się także pierwszy komercyjnie reklamowany komputer amerykański oparty na mikroprocesorze (Intel 8008). Scelbi miał 4 KB pamięci wewnętrznej i interfejs kasety magnetofonowej, a także interfejsy Teletype i oscyloskopu. Scelbi 8H dostępny był zarówno w formie zestawu jak i wpełni zmontowany do zastosowań naukowych, elektronicznych i biologicznych.

xerox-alto

Rys.11 Komputer firmy Xerox model Alto

1975 (Bill gates + procesor dla appla i commodore)

Zapoczątkowany zostaje rozwój działalności Billa Gates'a i Paula Allen'a dzięki stworzeniu języka programowania BASIC dla komputera Altair 8800. W styczniowym wydaniu magazynu hobbystycznego Popular Electronics opublikowano okładkę nowego zestawu komputerowego - Altair 8800. Skonstruował go współzałożyciel MITS Ed Roberts. W ciągu kilku tygodni klienci zalali producenta zamówieniami. Dzięki temu przyczynił się do spopularyzowania terminu komputer osobisty. Maszyna została wyposażona w 256 bajtów pamięci (z możliwością rozszerzenia do 64 KB) i otwartą 100-liniową strukturę magistrali, która przekształciła się w standard „S-100”, szeroko stosowany w hobbystyce i komputerach osobistych tej epoki.

W tym samym roku Chuck Peddle kieruje małym zespołem byłych pracowników Motoroli w celu stworzenia taniego mikroprocesora. MOS 6502 został zaprezentowany na konferencji w San Francisco za cenę 25 USD, znacznie mniej niż porównywalne procesory Intel i Motorola. Skłoniło to niektórych uczestników do przekonania, że firma popełnia oszustwo. Chip szybko stał się popularny wśród projektantów wczesnych komputerów osobistych, takich jak Apple II i Commodore PET a także konsol do gier takich jak Nintendo Entertainment System. MOS 6502 i jego kolejne wersje są nadal używane do dziś, zwykle w aplikacjach wbudowanych.

1976 (Steve Wozniak opracowuje Apple I)

Kolejnym przełomem w dziedzinie techniki komputerów osobistych był rok 1976, gdzie na scenę wkroczył Steve Wozniak i Steve Jobs. Wozniak zaprojektował wówczas jednopłytkowy komputer dla hobbystów o nazwie Apple I i wraz ze Steve'm Jobsem rozpoczeli jego sprzedaż. Wraz z zamówieniem na 50 zmontowanych systemów dla kalifornijskiego sklepu komputerowego The Byte Shop, para założyła nową firmę, nazywając ją Apple Computer Inc. W sumie sprzedano około 200 płyt.

apple-I

Rys.12 Steven Wozniak Apple I

1977 (Apple II - komputer osobisty na skalę światową)

Rok później firma Apple Computer inc. opracowuje komputer Apple II. Sprzedawany w komplecie z główną płytą logiczną, zasilaczem przełączającym, klawiaturą, obudową, urządzeniami sterującymi do gier i kasetą zawierającą grę Breakout. Apple II znajduje popularność daleko poza społecznością hobbystów, która do tej pory stanowiła społeczność użytkowników Apple. Po podłączeniu do kolorowego telewizora, Apple II wyprodukował na ten czas wspaniałą kolorową grafikę. Miliony komputerów Apple II zostały sprzedane w latach 1977–1993, co czyni je jedną z najdłużej żyjących linii komputerów osobistych. Apple rozdał szkołom tysiące Apple II, dając nowemu pokoleniu pierwszy dostęp do komputerów osobistych.

apple-II

Rys.13 Komputer Apple II firmy Apple Computer Inc.

W tym samym roku powstaje również komputer firmy Commodore o nazwie PET, który także zapoczątkowuje całą serię komputerów tej firmy i tworzy miedzynarodową społeczność entuzjastów. Commodore PET to pierwszy z kilku komputerów osobistych wydanych w 1977 roku. PET jest w pełni zmontowany z 4 KB lub 8 KB pamięci, posiada wbudowany napęd kasetowy i klawiature membranową. PET był popularny wśród szkół i do użytku jako komputer domowy. Wykorzystał mikroprocesor MOS Technologies 6502 pracujący z częstotliwością 1 MHz. Po sukcesie PET, Commodore pozostał głównym graczem na rynku komputerów osobistych w latach 90-tych.

commodore-pet

Rys.14 Komputer osobisty firmy Commodore model PET

1978

W świecie dużych komputerów typu mainframe zadebiutował DEC VAX firmy Digital Equipment Corporation. Począwszy od DEC VAX-11/780, rodzina tych komputerów konkurowała z dużo droższymi komputerami typu mainframe. Pod względem wydajności oferowała możliwość adresowania ponad 4 GB pamięci wirtualnej, setki razy więcej niż większość minikomputerów. Systemy VAX były kompatybilne wstecz i mogły używać wcześniejszych wersji oprogramowania. Sukces rodziny komputerów VAX przekształcił DEC w drugą co do wielkości firmę komputerową na świecie. Systemy VAX stały się de facto standardowym systemem komputerowym dla przemysłu, nauk ścisłych, inżynierii i badań.

1979

Następny rok to wejscie na rynek mikrokomputerów firmy Atari. Zaprezentowała ona modele Atari 400 i Atari 800. Model Atari 400 służył głównie jako konsola do gier, podczas gdy 800 było bardziej komputerem domowym. Oba modele zmagały się z silną konkurencją ze strony komputerów Apple II, Commodore PET i TRS-80, 8-bitowe komputery Atari miały wpływ na sztukę, zwłaszcza w rozwijającej się kulturze Demosceny lat 80-tych i 90-tych.

atari-800

Rys.15 Komputer osobisty marki Atari model 800

8. Lata 80-te (Standard IBM PC i pierwszy dysk twardy)

Lata 80-te przyczyniają się do powstania standardu komputerów osobistych IBM PC. Obfitują w coraz to nowsze modele mikrokomputerów znanych firm i przyczyniają się do rozwoju systemów operacyjnych w tym znanego do dziś MS Windows.

1980 (Pierwszy dysk twardy firmy Seagate)

Firma Commodore wypuszcza komputer domowy VIC-20 jako następcę komputera osobistego Commodore PET. W założeniu miał być tańszą alternatywą dla modelu PET. Odniósł wielki sukces stając się pierwszym komputerem, który sprzedał się w ponad milionie egzemplarzy. Firma zatrudniła w reklamach popularną gwiazdę telewizyjną William'a Shatner'a, znaną z filmu Star Trek. W tym samym roku firma Seagate Technology tworzy pierwszy dysk twardy o nazwie ST506 z przeznaczeniem dla mikrokomputerów. Dysk zawierał 5 megabajtów danych, pięć razy więcej niż standardowa dyskietka i mieścił się w przestrzeni stacji dyskietek. Sam dysk twardy był sztywnym metalowym talerzem pokrytym z obu stron cienką warstwą materiału magnetycznego, który przechowywał dane cyfrowe. Koncepcja zeskalowania dysku twardego do tego samego rozmiaru co standardowe dyskietki 5 ¼ cala powstała w 1979 r., w rezultacie współpracy pomiędzy Alanem Shugartem a Finisem Connerem, którzy pracowali razem w firmie Memorex. Tak narodziła się firma Seagate Technology, która po wydaniu pierwszego produktu szybko przyciągneła tak znanych klientów jak Apple Computer i IBM. W ciągu kilku lat sprzedano 4 miliony sztuk tych urządzeń.

ST506

Rys.16 Pierwszy dysk twardy firmy Seagate model ST506

Obok tak znanej amerykańskiej marki jak Commodore na rynku brytyjskim pojawia się Sinclair ZX8, bardzo mały komputer domowy jako zestaw za 79 funtów lub wstępnie zmontowany za 99 funtów. Posiadał mikroprocesor Z80 i wbudowany interpreter języka BASIC. Dane wyjściowe były wyświetlane na ekranie telewizora za pomocą adaptera. W Wielkiej Brytanii sprzedano około 50 tys. sztuk tego komputera, głównie hobbystom. Początkowo istniała długa lista oczekujących.

1981 (Standard IBM PC)

Rok później powstaje standard IBM PC (Personal Computer), który ukierunkowuje rozwój komputerów osobistych. Rozpoznawalność marki IBM wraz z ogromną kampanią marketingową, zapoczątkowuje szybki rozwój rynku komputerów osobistych. Pierwszy IBM PC formalnie znany jako IBM 5150 był oparty na mikroprocesorze Intel 8088 o częstotliwości 4,77 MHz. Wykorzystywał nowo opracowany system operacyjny firmy Microsoft, dedykowany dla tej platformy o nazwie MS-DOS (Microsoft Disk Operating System). IBM PC zrewolucjonizował informatykę biznesową, stając się pierwszym komputerem PC, który zyskał szerokie zastosowanie w branży. Został powszechnie skopiowany i doprowadził do stworzenia ogromnego „ekosystemu” oprogramowania, urządzeń peryferyjnych i innych produktów do użytku z platformą. Podstawowe oprogramowanie firmy Microsoft dla nowo powstałego IBM PC stało się początkiem długiego partnerstwa pomiędzy IBM i Microsoft, które Bill Gates i Paul Allen założyli zaledwie sześć lat wcześniej. MS-DOS został ostatecznie zastąpiony przez system operacyjny Microsoft Windows.

ibm5150

Rys.17 Komputer osobisty IBM 5150

1982 (Commodore C64)

Na rynku pojawia się komputer firmy Commodore model C64. Jego najważniejszą cechą jest imponująca grafika jak na tamte czasy. Sprzedaje się za 595 USD i posiada 64 KB pamięci RAM. Przez całe życie C64 zostało wydanych tysiące tytułów oprogramowania do czasu jego wycofania w 1993 r. Sprzedano ponad 22 miliony sztuk. Jest uznawany przez Księgę Rekordów Guinnessa 2006 za najlepiej sprzedający się pojedynczy komputer wszechczasów.

1983 (Apple Lisa)

Rok później powstaje pierwszy komercyjny komputer osobisty z graficznym interfejsem użytkownika (GUI) Apple Lisa. Był to zatem ważny kamień milowy ponieważ wkrótce firma Microsoft i Apple przyjęły GUI jako interfejs użytkownika, co stało się nowym paradygmatem dla komputerów osobistych. Lisa pracowała na mikroprocesorze Motorola 68000 i była wyposażona w 1 MB pamięci RAM, 12-calowy czarno-biały monitor, podwójne napędy dyskietek 5,25 cala i dysk twardy Apple ProFile o pojemności 5 MB. Sama Lisa a zwłaszcza jej GUI, zostały zainspirowane wcześniejszymi pracami w centrum badawczym Xerox Palo Alto.

apple-lisa

Rys.18 Komputer osobisty Apple Lisa

W tym samym roku programista MIT's Artificial Intelligence Lab Richard Stallman rozwija filozofie GNU. Postanowił opracować darmową alternatywę dla popularnego systemu operacyjnego Unix. Ten system operacyjny o nazwie GNU będzie bezpłatny ale także pozwoli użytkownikom na zmianę i udostępnianie go. Stallman założył Free Software Foundation (FSF) w oparciu o tę filozofię w 1985 roku. Chociaż praca GNU nie spowodowała natychmiastowego powstania pełnego systemu operacyjnego, dostarczyła niezbędnych narzędzi do stworzenia innego systemu uniksowego, znanego jako Linux. Oprogramowanie opracowane w ramach projektu GNU nadal stanowi dużą część Linuksa, dlatego FSF prosi o nazywanie go GNU / Linux.

Ponadto w roku 1983 firma Compaq wyprodukowała komputer Compaq Portable, reklamowany jako pierwszy komputer w 100% kompatybilny z IBM PC. Compaq Portable może uruchamiać to samo oprogramowanie, co IBM PC. Wraz z sukcesem klona, Compaq zanotował sprzedaż w pierwszym roku na poziomie 111 milionów dolarów, najwięcej w historii amerykańskiego biznesu w ciągu jednego roku. Sukces Portable zainspirował wiele innych wczesnych komputerów kompatybilnych z IBM. Compaq nabył licencję na system operacyjny MS-DOS od Microsoft i zgodnie z prawem zmodyfikował oprogramowanie BIOS-u IBM. Sukces Compaqa zapoczątkował rynek komputerów kompatybilnych z IBM, które do 1996 roku osiągnęły 83-procentowy udział w rynku komputerów osobistych.

compaq-portable

Rys.19 Komputer marki Compaq model portable

1984 (Apple Macintosh)

Firma Apple przedstawia Macintosha w reklamie telewizyjnej, która zawierała zniszczenie „Wielkiego Brata” - ukrytego odniesienia do IBM - dzięki mocy komputerów osobistych Macintosh. Sama reklama pojawiła się w trakcie trwania Super Bowl. Macintosh był pierwszym udanym komputerem sterowanym myszą z graficznym interfejsem użytkownika i był oparty na mikroprocesorze Motorola 68000. Jego cena wynosiła 2500 dolarów. Aplikacje wchodzące w skład pakietu obejmowały MacPaint, który wykorzystywał mysz, oraz MacWrite, który zademonstrował przetwarzanie tekstu WYSIWYG (What You See Is What You Get).

apple-macintosh

Rys.20 Komputer marki Apple Computer Inc. model Macintosh

W tym samym roku także Fujio Masuoka wymyśla pamięć flash, podczas pracy w firmie Toshiba. Pamięć flash, która może być wielokrotnie zapisywana szybko zyskała lojalność w branży pamięci komputerowej. Chociaż Masuoka zyskał pochwałę był niezadowolony z wynagrodzenia jego pracy przez Toshibe i zrezygnował, aby zostać profesorem na Uniwersytecie Tohoku. Opierając się na japońskiej kulturze lojalności firmy, pozwał swojego byłego pracodawcę o odszkodowanie. Otrzymał jednorazową wypłatę w wysokości 758 tys. dolarów.

Rok 1984 to także początek działalności Michael'a Dell początkowo pod szyldem PC's Limited z siedzibą w akademiku. Będąc studentem University of Texas w Austin sprzedawał komputery zgodne z IBM PC. Później Dell zrezygnował ze szkoły aby skoncentrować się na swojej działalności. W 1985 r. firma wyprodukowała pierwszy komputer we własnym projekcie pod nazwą Turbo PC, który sprzedał się za 795 USD. Na początku lat 90-tych Dell stał się jednym z wiodących sprzedawców komputerów.

1985

W roku 1985 powstaje Commodore Amiga 1000. Firma ogłasza wielkie wydarzenie w nowojorskim Lincoln Center, w którym występują takie gwiazdy jak Andy Warhol i Debbie Harry z grupy muzycznej Blondie. Amiga sprzedała się za 1295 USD (bez monitora) i miała możliwości audio i wideo wykraczające poza możliwości większości innych komputerów osobistych. Opracowano bardzo lojalny system, a dodatkowe komponenty pozwalały na łatwą aktualizację. Wnętrze obudowy Amigi jest wygrawerowane podpisami projektantów, w tym Jaya Minera, a także odciskiem łapy jego psa Mitchy.

amiga-1000

Rys.21 Komputer osobisty Commodore Amiga 1000

1988

Steve Jobs zostaje zwolniony z Apple. Zakłada nową firmę pod nazwą NeXT. Komputer który stworzył, całkowicie czarny sześcian był ważną innowacją w branży IT. Posiadał trzy mikroprocesory Motorola i 8 MB pamięci RAM. Jego cena bazowa wynosiła 6500 USD. Niektóre z jego pozostałych innowacji to dysk magnetooptyczny (MO), procesor sygnału cyfrowego a przedewszystkim obiektowy, wielozadaniowy system operacyjny NeXTSTEP (później wydany jako OPENSTEP). System ten był przełomowy pod względem możliwości wspierania szybkiego rozwoju aplikacji. OPENSTEP został użyty jako jeden z fundamentów nowego systemu operacyjnego Mac OS, wkrótce po przejęciu NeXT przez Apple w 1996 roku.

next-cube

Rys.22 Komputer firmy Next model Cube

1990 (powstaje MS Windows 3.0)

Na początku lat 90-tych powstaje system operacyjny MS Windows 3.0, wydany przez firmę Microsoft. Kompatybilna z programami MS-DOS, pierwsza udana wersja Windows w końcu zaoferowała wystarczająco dobrą wydajność aby zadowolić użytkowników PC. W nowej wersji Microsoft zaktualizował interfejs i stworzył projekt, który po raz pierwszy pozwolił na obsługę dużych aplikacji graficznych. Pozwoliło to również na jednoczesne uruchomienie wielu programów na mikroprocesorze Intel 80386. Z czasem Microsoft przygotował szereg innych aplikacji, w tym wersje programów MS Word i MS Excel. Platforma IBM PC stawała się przyjazna dla użytkownika a tym samym coraz bardziej popularna.

windows-3.0

Rys.23 System operacyjny MS Windows 3.0

1991 (powstaje GNU/Linux)

Powstaje nowy system operacyjny GNU/Linux zaprojektowany przez fińskiego studenta Linusa Torvaldsa. Jądro Linuksa jest publikowane w kilku grupach dyskusyjnych Usenetu. Niemal natychmiast entuzjaści zaczęli go rozwijać i ulepszać, na przykład dodając wsparcie dla urządzeń peryferyjnych i poprawiając jego stabilność. W lutym 1992 r. Linux stał się wolnym oprogramowaniem lub jak woleli jego programiści po 1998 r. „Open source”. Linux zawierał także niektóre elementy systemu operacyjnego GNU i jest obecnie używany w urządzeniach od smartfonów po superkomputery.

Tagi: maszyny liczące, maszyny analityczne, pierwszy komputer