ISTORIA MASINILOR DE CALCUL

Istoria mainilor de calcul cuprinde evoluia diverselor tehnici folosite de oameni pentru a efectua calcule matematice i a mainilor i aparatelor fizice de care s-au folosit pentru acest scop. Mult vreme, aceste calcule se efectuau mintal, eventual cu ajutorul unor dispozitive simple, cum ar fi abacul i, din secolul al 17-lea, rigla de calcul.Abacul era folosit pentru calcule aritmetice nc din 2400 .e.n. Mai multe variante de calculatoare analogice au fost construite n antichitate i n evul mediu pentru a efectuarea de calcule astronomice. Printre acestea se numr mecanismul Antikythera i astrolabul din Grecia antic (c. 150100 .e.n.), acestea fiind considerate primele calculatoarea analogice mecanice. Ceasul din castel, un ceas astronomic inventat de Al-Jazari n 1206, este considerat a fi primul calculator analogic programabil. El afia zodiacul, orbitele Lunii i Soarelui, un arttor n form de semilun ce se deplasa de-a lungul unei pori determinnd deschiderea automat a uilor la fiecare or, i cinci cntrei sculptai care cntau cnd erau lovii cu o prghie declanat de un arbore cu came ataat unei roi cu ap. Durata zilei i a nopii putea fi reprogramat n fiecare zi pentru a trata schimbarea duratei zilei i nopii de-a lungul anului.

In anii 1620 a fost inventat rigla de calcul, pentru a mri semnificativ viteza de efectuare a operaiilor de nmulire i mprire. Riglele de calcul au fost utilizate de generaii ntregi de ingineri i de profesioniti n domeniile tiinelor exacte, pn la inventarea calculatorului de buzunar. Inginerii ce lucrau la programul Apollo, proiectul de a trimite oameni pe lun, au efectuat multe din calculele lor cu ajutorul riglelor de calcul, care aveau o precizie de trei sau patru cifre semnificative.

Pe la 1820, Charles Xavier Thomas a creat primul calculator mecanic produs n serie, aritmometrul Thomas, care putea efectua adunri, scderi, nmuliri i mpriri. Calculatoarele mecanice, ca Addiator (zecimal), comptometrul, calculatoarele Monroe, Curta i Addo-X au continuat s fie folosite pn n anii 1970. n Japonia, Ryoichi Yazu a patentat un calculator mecanic denumit aritmometru Yazu n 1903. Acesta consta dintr-un singur cilindru i 22 de roi dinate, i folosea sistemele mixte n baz 2 i 5, bine cunoscute de utilizatorii sorobanului (abacul japonez). Transportul i sfritul calculului se determinau automat. Acesta s-a vndut n peste 200 de exemplare, mai ales ctre ageniile guvernamentale cum ar fi Ministerul de Rzoi i staiilor experimentale agricole. Yazu a investit profitul ntr-o fabric ce urma s produc primul avion cu elice din Japonia, dar proiectul a fost abandonat dup ce Yazu a murit la 31 de ani.

n preajma anilor 1920, interesul lui Lewis Fry Richardson pentru prognozarea vremii l-a fcut s propun utilizarea analizei numerice de ctre calculatori pentru modelarea fenomenelor meteorologice; la nceputul secolului al XXI-lea, sunt necesare cele mai puternice calculatoare de pe Pmnt pentru o modelare adecvat a atmosferei cu ajutorul ecuaiilor Navier-Stokes.ncepnd cu anii 1930, mai multe companii, precum Friden, Marchant Calculator i Monroe au realizat calculatoare de birou capabile s efectueze adunri, scderi, nmuliri i mpriri. n timpul proiectului Manhattan, viitorul laureat al premiului Nobel Richard Feynman a supervizat o echip de matematicieni calculatori, printre care multe femei, care nelegeau ecuaiile difereniale ce trebuiau rezolvate.

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and ComputerCalculator i Integrator Electronic Numeric), construit n SUA, a fost primul calculator electronic generic. El combina, pentru prima dat, viteza mare a componentelor electronice cu posibilitatea programrii pentru probleme mai complexe. Putea efectua 5000 de operaii de adunare i scdere pe secund, fiind de o mie de ori mai rapid dect alte maini care efectuau aceste operaii. Avea i module pentru nmulire, mprire i rdcin ptrat. Memoria de mare vitez era limitat la 20 de cuvinte (aproximativ 80 de octei.) Construit sub conducerea lui John Mauchly i J. Presper Eckert la Universitatea Pennsylvania, dezvoltarea i construcia lui ENIAC au durat din 1943 pn la sfritul lui 1945. Maina era uria, cntrea 30 de tone, i coninea peste 18.000 de tuburi. Una dintre marile realizri inginereti ale mainii era minimizarea arderii tuburilor, problem comun la acea vreme. Maina a fost utilizat aproape permanent de-a lungul urmtorilor zece ani. Un program de pe ENIAC, ns, era definit prin conexiunile cablurilor i prin comutatoare sale, fiind foarte departe de mainile electronice cu program stocat care au evoluat din el. Odat scris un program, el trebuia s fie introdus manual.

Calculul digitalEra modern a mainilor de calcul a nceput cu o frenezie a dezvoltri n perioada dinainte de i dup al doilea rzboi mondial, cnd componentele electronice (la acea vreme, relee, rezistoare, condensatoare, bobine, i tuburi electronice) au nlocuit echivalentele lor mecanice, i calculul digital a nlocuit calculul analogic. Lucrarea lui Alan Turing din 1936[33] s-a dovedit extrem de influent n domeniile informaticii i tiinei calculatoarelor. Scopul principal a fost cel de a demonstra c exist probleme (i anume problema opririi) care nu pot fi rezolvate de niciun proces secvenial. Prin aceasta, Turing a dat o definiie a calculatorului universal care execut un program stocat pe o band. Aceast construcie a ajuns s fie denumit maina Turing; ea a nlocuit limbajul universal, mult mai complex i bazat pe aritmetic, al lui Kurt Gdel.Pentru ca o main de calcul s fie un calculator universal, trebuie s existe un mecanism convenabilde citire-scriere, cum ar fi banda perforat. Cunoscnd modelul teoretic al mainii universale de calcul a lui Alan Turing, John von Neumann a definit o arhitectur ce utilizeaz aceeai memorie att pentru stocarea programelor ct i a datelor: practic toate calculatoarele moderne utilizeaz aceast arhitectur (sau una derivat din ea). Dei, din punct de vedere teoretic, dup cum a artat i proiectul lui Babbage, se poate implementa un calculator complet mecanic, electronica a fcut posibil viteza i gradul de miniaturizare ce caracterizeaz calculatoarele moderne.Calculatoare comerciale

n iunie 1951, UNIVAC I (Universal Automatic Computer) a fost livrat Biroului de Recensminte al Statelor Unite. Remington Rand a vndut 46 de maini la preuri de peste 1 milion de dolari bucata. UNIVAC a fost astfel primul calculator produs n serie; toate predecesoarele sale fuseser unicate, sau n serii extrem de limitate. El utiliza 5200 de tuburi electronice i avea un consum de 125 kW. n 1952, IBM a anunat public maina electronic de prelucrare a datelor IBM 701, prima din seria IBM 700/7000 i primul calculator IBM mainframe. IBM 704, introdus n 1954, utiliza memorie cu ferite, care a devenit standard la mainile mari. IBM a introdus n 1954 un calculator mai mic i mai ieftin care s-a dovedit foarte popular. IBM 650 cntrea peste 900 kg, sursa de alimentare ataat cntarea aproximativ 1350 kg i cele dou pri stteau n dou dulapuri separate, de aproximativ metri. Costa 500.000 de dolari i putea fi nchiriat pentru 3500 de dolari pe lun.A doua generaie: calculatoarele cu tranzistoaren a doua jumtate a anilor 1950, tranzistoarele bipolare (BJTs) au nlocuit tuburile electronice. Utilizarea lor a dat natere calculatoarelor de a doua generaie. Iniial, se credea c se vor produce i se vor utiliza foarte puine calculatoare la nivel mondial. Aceasta se datora dimensiunilor, costurilor, i priceperii necesare pentru a le folosi i pentru a interpreta rezultatele. Tranzistoarele au redus masiv dimensiunea calculatoarelor, costul iniial i cel de operare. Tranzistoarele bipolare au fost inventate n 1947 i americanii John Bardeen, Walter Brattain i William Shockley au primit n 1956 Premiul Nobel pentru Fizic pentru aceast realizare.A treia i a patra generai

Minicalculatoarele serveau drept centre de calcul ieftine pentru industrie i universiti. Microprocesorul a condus la dezvoltarea microcalculatoarelor, calculatoare mici i ieftine ce puteau fi vndute firmelor mici i persoanelor private. Microcalculatoarele, care au aprut n anii 1970, au devenit omniprezente dup anii 1980. . Steve Wozniak, cofondatorul companiei Apple Computer, este considerat a fi dezvoltatorul primului calculator personal produs n serie. Primul calculator al acestuia, Apple I, a aprut ns dup MOS Technology KIM-1 i Altair 8800, iar primul calculator Apple cu capabiliti grafice i de sunet a aprut dup Commodore PET.