Arvuti ajalugu (0)

Arvuti ajalugu
Sissejuhatus
Arvuti on masin, mida kõige laiemas mõistes võib kirjeldada aparaadina, mille abil on võimalik arvutada ja seda palju kiiremini kui peast arvutades. Esimene masin mida võib nimetada arvutiks, sest see aitas inimestel arvutada oli abakus . Abakus leiutati 3000 aastat ekr. tagasi arvatavasti Mesopotaamias. Selle abil sai teha arvutusi lükates pulkade otsas olevaid kettaid pulga ühest otsast teise. Pulgad olid kinnitatud raamile . Abakust kasutasid arvutamiseks ka esimesed kaupmehed. Euroopas kaotas abakus oma tähtsuse siis, kui hakkasi levima paber ja kirjutamine.
Järgmine tähtis leiutis arvutites toimus aastal 1642 ja selleks oli Blaise Pascali leiutatud liitmismasin. See oli aparaat , mis koosnes ratastest, kui ühte ratast keerata 10 ühiku võrra edasi, siis sellest järgmine liikus ühe ühiku võrra edasi. Selle aparaadiga sai ainult liita.
Aastal 1694 täiustas Saksa matemaatik ja filosoof Gottfried Wilhem von Leibniz liitmismasinat, luues masina, mille abil oli võimalik ka korrutada. Nagu liitmismasin töötas ka see masin hammasrataste ja ketastega. Kuigi masin oli valmis ei hakatud seda laialdaselt tootma ega kasutama. Alles aastal 1820 hakkasid levima mehhaanilised arvutusmasinad -- kalkulaatorid. Sellel ajal leiutas prantslane Charles Xavier Thomas de Colmar masina, mis suutis liita, lahutada, korrutada ja jagada. See masin oli laialdaselt kasutusel kuni esimese maailmasõjani.
Tõeline arvuti
Tõeliste arvutite leiutaja on inglise matemaatika professor Charles Babbage (1799-1871). Kõik algas sellest, kui ta oli vihane Kuningliku astronoomia Ühingu peale, sest nende tehtud arvutustes oli palju vigu, ta ütles selle peale "Ma palun jumalat, et need arvutused saaks teha aurujõul!". Nende sõnadega algas arvutite automatiseerimine . Aastal 1812 märkas Babbage et paljud pikad arvutused, eriti need, mida oli vaja mingite matemaatiliste tabelite tegemiseks olid tegelikud sama tegevuse kordamised. Ta arvas , et neid arvutusi oleks võimalik teha ka automaatselt. Aastal 1822 tegi Babbage oma esimese sammu selle probleemi lahendamise suunas, kui ta hakkas valmistama mehhaanilist arvutusmasinat, mille ta nimetas differentsiaal- mootoriks . Masinale andis energiat aurumasin ja see oli lokomotiivi suurune. Masin suutis teha vajalikud arvutused ja ka vastuse trükkida. Selle tootmist alustas Babbage 1883 aastal Briti valitsuselt saadud rahade abil. Peale kümmet aastat Diferentsiaal - mootoril töötamist hakkas Babbage välja töötama maailma esimest arvutit, mille ta nimetas Analüütiliseks mootoriks. Babbage abiliseks selle arvuti välja töötamisel oli Augusta Ada King , Lovelace-i Krafinna (1815-1842), kes oli ka inglise poeedi Lord Byroni tütar. Ta tundis masina ehitust ja ta valmistas ka masinale instruktsiooniridasid, ehk siis teiste sõnadega programme, mis tegi temast maailma esimese naisprogrammeerija. Aastal 1980 nimetas USE kaitseministeerium ühe programmeerimiskeele tema järgi ADA-ks. Babbage ei suutnud oma masinat kahjuks valmistada, aga tema idee oli sama, mis tänapäeva arvutitel. Masin, mida küll kunagi valmis ei ehitatud koosnes 50000 komponendist , sellele oleks programme sisestatud augustaud kaartide abil ja arvuti mälu oli võimeline endas hoidma 1000 numbrit, mis igaüks oleks võinud olla kuni 50- kohaline .
Aastal 1889 hakkas Herman Hollerith (1860-1929) välja töötama arvutit, et arvutada USA rahvaloenduse tulemusi. Ta kasutas selleks ka Joseph-Marie Jacquardi leiutatud augustatud kaarte ehk siis perfokaarte, mida oli vaja masinale info andmiseks. Eelmise rahvaloenduse (1880) tulemuse arvutamiseks kulus USA rahvastikuametil 10 aastat, uue masinaga kulus tulemuse saamiseks 6 nädalat. Ühele augustatud kaardile mahtus 80 arvu. Augustatud kaardid olid väga tähtis leiutis arvutitele, sest nende abil sai infot säilitada ja ka korduvalt kasutada. Aastal 1896 asutas Hollerith firma, millest tuli pärast mitmeid firmade ühinemisi aastal 1924 firma nimega IBM, mis oli ja on ka tänapäeval üks suurim Arvutite ja muude kontorimasinate tootja maailmas. Augustatud kaarte kasutati arvutites kuni 1960 aastateni.
Aastal 1931 valmistas Vannevar Bush (1890-1974) kalkulaatori diferentsiaal arvutusteks. Masin oli väga kompleksne ja koosnes sadadest hammasratastest. Et vähendada selle masina kogukust hakkasid John V. Atansoff (1903), kes oli Iowa Osariigi Ülikooli professor ja tema abiline Clifford Berry välja töötama täis-elektroonilist arvutit, mis kasutas arvuti vooluringis juba kahendmuutujaid ehk loogikamuutujaid, mille väärtus võis olla kas tõene või mitte-tõene. See lähenemine probleemile pärines 19. sajandi keskelt George Boole -lt (1815-1864), kes laiendas kahendüsteemi algebrasse öeldes, et iga matemaatilist tehet võib märkida kas tõese või mitte-tõesena. Kahjuks kaotas nende projekt rahastajad ja nende tööd hakkas varjutama teiste teadlaste samalaadne töö.
Esimese Generatsiooni arvutid .
Aja arenedes, inimesed avastasid et olemasolevate vahenditega arvutada on raske ja tülikas. Aastal 1944 leiutas Aiken Mark I, et kergendada raske arvutamise kandamit.
Teise maailmasõja ajal füüsikaprofessor John V Atansoff ja gradueeritud õpilane Lowa State Kolledzist Clifford E.Berry alustasid elktroonilise arvuti ehitamist. Sõja tõttu kahjuks ei jõudnudki nad kunagi seda lõpetatud. Aastal 1939 lõpetas Atansoff oma väikse arvuti prototüübi ehitamise. Ta tahtis seda kasutada om Atansoff-Berry-Computeri(ABC) peal aga 1942 oli ta sunnitud sõja tõttu oma töö katkestama. Lõpetamata arvuti koosnes 300-st vaakum elektronlambist, et teostada arvutusi, mahuteist et hoida kahendkoodis informatsiooni.Üks tähtis aspekt mis eristas ABC-d vanadest mehhaanilistest liitmismasinatest , mis kasutasid otsest lugemist oli see, et ABC kasutas loogilisi operatsioone et teostada liitmist ja lahutamist.
Teine maailmasõda
Teise maailmasõja käigus tegid teadlased mitmeid edusamme et kergnedada arvutuste teostamist. J. Presper Eckert ja William Mauchley leiutasid ENIAC-i (Elecronic Numerical Integrator & Calculator). See oli 30 * 50 jala suuruse ruumi suurune ja kkalus 30 t. Arvutil oli 18000 vaakum elektronlampi mida kasutati arvutuste teostamiseks kiirusel 5000 tehet sekundis. See oli kõvasti rohkem kui inimene suudaks teha kuid ka palju aeglasem kui tänapäeva arvutid.
Järgmise paari aasta jooksul ehitati veel mõned Esimese Generatsiooni Arvutid. Kõik need varasemad arvutid kasutasid elektronlampe et teostada arvutusi. Aastal 1945 John von Neumann kirjutas paberile kirjelduse kuidas binaarkood programmi saab elktrooniliselt salvestada arvutisse . See programm oleks võimaldanud arvutil muuta operatsioone sõltuvalt eelmistest operatsioonidest. Näiteks: arvuti võib programmeerida nii, et iga kord kui arvutatud arv on kümnest väiksem liidab programm sellel juurde 5. See näide tõstis kõvasti arvutite painduvust. Aasta 1947 ehitas Eckert ja Mauchley (Pennsylvyania Üikoolist) EDVAC-i (Elctronic Discrete Variable Automatic Computer). EDVAC kasutas elektroonilelt salvestatud
programmi ideed.
Aastal 1051 Eckert ja Mauchley ehitasid UNIVAC-i. UNIVAC kasutas magneetilist linti et salvestada input/output( sisend /väljund). See oli esimene arvuti mis toodeti äri jaoks. Kokku müüdi 46 UNIVAC-arvutit.Varased arvutid omasid palju vigu ja olid tihti mittekasutatavad sest mõni elektrooniline komponent oli vigane .
Aastal 1953 IBM produtseeris 701 arvutit ja kahe aasta pärast 752. IBM jätkas arvutite arendamist ja suurendas tootmisliini , järgmise aastkümne jooksul oli IMB-i käes 70% industriaalsest arvutiturust.
Esimesed arvutid mida meie kasutasime, kasutasid seadet nimega elektrooniline trumm. Sellel ei olnud linti ega diketti ja seda toideti sisendkaartidega ja väljundkaartidega ja sellel ei olnud printerit. Trummil oli 2000 sõna muutumatud mahutit.
Sellel olid kindlad muutumatud lugemis alad, löögialad ja printimise alad, ülejäänud oli programmi ja andmete jaoks. See seade ei kestnud väga kaua sest see oli liiga kallis, liiga aeglane, liiga mittetöötav ja liiga kuum. Kuum piisavalt et hoida kohvi kuumana, kuna seal oli palju vaakum elektronlampe ja need kõik olid seeriate kaupe reas.
Teine generatsioon
Aastal 1947 leiutasid Belli laboratooriumid tarnsistori. Selle leiutise avastamine oli alguseks teise generatsiooni arvutitele. Aastal 1954 täiustas Texas Instrument transistorid kasutades silikoni germaaniumi asemel. Silikoni kasutamine oli täiustus sellepärast, et silikon kannatas suuremaid temperatuure kui germaanium . Seda ala Californias kus asus Texas Instrumenti tuntakse siiamaani kui Silicon Valley (Silikoni Org) sest paljud arvuteid tootvaid firmad asuvad seal. Kasutades transistorid elektronlampide asemel aitas tootjatel toota plaju töökindlamaid ja odavamaid arvuteid. Arvuti väiksem kombinatsioon, parem töökidlus ja madalam hind tegi teise generatsiooni arvutid populaarseks ostjatele. Aastal 1956 ehitasid Belli Laboratooriumid transistorid kasutades arvuti nimega Leprechaun . Pärast alustasid oma transistoride ehitamist IBM, Philco, GE ja RCA.
Ameeriklased ei kasutanud neid uusi väiksemaid arvuteid ainuüksi kalkulatsioonide tegemiseks. Nad avastasid et arvutid on väga head andemete töötlemiseks. Kui arvuti sisendisse läbi perfokaardi andmeid sööta siis suudab arvuti kiiresti sorteerida andmed ja need uuesti välja printida . arvutifirmad hakkasid tootma kahte erinevat tüüpi arvuteid. Teadlastele
ja inseneridele ehitasid nad suured ja võimsad mis olid väga head kalkulatsioonide teostamiseks. Pankadele, kindlustuskompaniidele valmistati väiksemaid, kiireid arvuteid mis olid head andmete sorteerimiseks ja printimiseks .
Arvutifirmad leidsid , et liiga kallis on toota kahte sorti arvuteid korraga, nii et nad hakkasid arendama arvuteid, mis suudaksid teostada nii kalkulatsioone ja andmete töötlust võrdselt samal ajal.
Kolmanda Generatsiooni arvutid.
Aastaks 1958 olid esimesed edusammud selle suunas tehtud. Teadlased leidsid tee kuidas vähendada transistoride suurusi nii et neid saaks mahutada sadu ühte väiksesse silikon kiipi . See võimaldas ka arvutitootjatel toota väiksemaid arvuteid. kasutades seda uut thnoloogiat produtseeris Digital Equipment Inc. miniarvuti, mida nad müüsid aastal 1962 15000 USD tükk. Kaks aastat hiljem kasutas IBM kiipe oma 360-nda seeria arvutitel. 360-ndad seeriad olid IBM-i lahendus probleemile, omada kahte liini arvuteid turul. Iga 360-nda seeria arvuti oli sobiv üksteisega.
Umbes samal ajal tekkis mõiste programmeerimiskeel. varem kommunikeerusid programmeerijad arvutitega perfokaartide ja juhtmete kaudu. Kui aga arvutid muutusid väiksemateks ja komplikeeritumaks muutus ka kommunikeerumine arvutite ja kasutajate vahel raskemaks. Aastal 1956 valmis esimene programmeerimiskeel FORTRAN. Selle järgi aastal 1959 Grace Hopper leiutas COBOL20-e
Programmeerimiskeeled võimaldasid programmeerijatel kirjutada koodi kõrgemas üldmõistelises tasemes. Koostamisprogramm võis siis tõlkida koodi ümber arvutikeelde. Programmerimis keeled võimaldasid kolmanda generatsiooni arvutitel luua operatsiooni süsteeme.
Aastal 1970 tegi IBM " floppy disk"i seadme, mida nad kasutasid oma 3740 süsteemi arvutitel. Floppy Diski kasutamine võimaldas 3 korda rohkem andmete salvestuse ruumi ja kiiremat ligipääsu infole.
Neljanda Generatsiooni arvutid.
Aastal 1971 valmistas Intel esimese mikroprotsessori , nimega Intel4004. Intel4004'l oli 2300 transistorid, mis katsid 12 mm2 pinna. Selle mikroprotsessori transistorid olid võimelised sooritama kõiki arvuti protsessori ülesandeid näiteks liitmine , lahutamine, korrutamine või jagamine. Kuna Intel4004 tootmine oli odav ja protsessor ise suhteliselt kiire oma aja kohta, siis hakkasid tekkima esimesed personaalarvutid, mis olid tänapäeva kiirete personaalarvutite esivanemad .
Aastal 1976 ehitasid Steve Jobs ja Steve Wozniak esimese Apple arvuti ühes Garaaþis Kalifornias. Aastal 1981 valmistas oma esimese personaalarvuti USA firma IBM. Kuna personaalarvuti oli nii revolutsiooniline aparaat ja sellelt oodati väga suuri muutuseid inimühiskonnas, kuulutas aastal 1982 ameerikas välja antav ajakiri "Time" aasta inimeseks arvuti.
Personaalarvutite algusaastatel räägiti küll suurest revolutsioonist ei teadnud enamus inimesi, mis need arvutid endast kujutavad ja milleks neid üldse vaja on. Alates mikroprotsessorite leiutamisest on nad kogu aeg kiiresti edasi arenenud. Juba aastal 1965 tegi mees nimega Gordon Moore oma kuulsa ennustuse, milles ta kuulutas, et mikroprotsessorites olevate transistoride arv kahekordistub iga 18 kuu tagant. Siiamaani on "Moore seadus", nagu seda kutsutakse enamvähem paika pidanud.
Mikroprotsessoreid toodetakse tänapäeval põhiliselt ränist. Räni on selleks sobiv materjal, kuna see võib juhtuda elektrit või ka mitte, mis tähendab, et räni on pooljuht. Peale mikroprotsessorite toodetakse ränist ka näiteks erinevaid kiipe, mida ei kasuta ainult arvutid vaid ka paljud teised masinad , ränist toodetakse ka näiteks muutmälu "kive" arvutitele ja veel palju muud.
Koos personaalarvutite tulekuga hakkas tekkima ka arvuti tarkvara tootmine. Enne kui arvutid ei olnud levinud kirjutati (programmeeriti) enamus vajalikest programmidest ise, tänapäeval on aga kogu tarkvara, mida saab nüüd vabalt poest osta valmistatud tarkvarafirmade poolt, muidugi pole kuhugi kadunud ka kodus programmide valmistamine. Inimesi kes ise kodus programme valmistavad on maailmas tuhandeid, palju on ka sellist tarkvara, mida toodavad paljud inimesed üle maailma koos, samas ise erinevates maailma paikades asudes ja ka mitte mingi kindla firma alluvuses töötades.
Lisaks paljudele uutele arvutiprogrammidele hakkasid alates 1975 aastast tekkima esimesed arvutimängud, mis polnud muidugi sellised nagu on tänapäeva arvutimängud. Üks esimesi mänge, mis oli väga populaarne oli Pac Man. 1980 aastatel hakkasid levima ka kodu mänguarvutid nagu näiteks Atari 2600.
1981 aastal valmistas IBM esimese personaalarvuti (PC) mida võis kasutada nii kodus, koolis kui ka töökohtades. Tänu sellele suurenes arvutite arv maailmas järsult, mis aastal 1981 oli 2 miljonit ja järgmisel aastal tänu PC'le juba 5,5 miljonit. Juba 10 aastat hiljem oli maailmas 65 miljonit personaalarvutit. Arvutid jätkasid oma mõõtmete vähendamist, tekkisid ka laptop arvutid, mida sai kaasas kanda ja mis töötasid akudega. Ja lõpuks 90 aastate keskel tekkisid ka pihuarvutid, mis mahtusid taskusse olles tegelikult PC'ga samaväärsed arvutid, lihtsalt väiksemate mõõtmetega. Peale IBM hakkas 1980 aastatel tootma arvuteid ka Apple, nimelt aastal 1984 aastal valmistati esimene Macintosh tüüpi arvuti, mis oli oma ehituselt PC'st erinev. Macintosh oli PC'st erinev selle poolest, sellel oli olemas hiir ja ka operatsioonisüsteem, mis oli graafiline , mitte tekstipõhine nagu see PC'l algselt oli. Mõlemad arvutitüübid PC ja Macintosh on olemas ka tänapäeval, kuigi PC on rohkem levinud.
Kui arvutid muutusid võimsamaks leiutati neile võimalus üksteisega suhelda, ehk siis teiste sõnadega leiutati arvutivõrk. Arvutivõrk võis olla kas üksteisele lähedal asuvate arvuti
ühendamine kohalikku võrku või siis ka arvuti ühendamine mõne teise arvutiga, kasutades selleks modemit ja telefoniliine. Kasutati ka sellist võimalust, et oli üks keskarvuti, mille küljes olid terminalid , mis polnud ise arvutid, vaid lihtsalt masinad, mis võimaldasid keskarvutiga töötada. Ühe keskarvuti külge sai panna palju terminale . Aastal 1992, kuigi see leiutati juba 1962 aastal, hakkas laiemalt levima ka ülemaailme arvutivõrk, ehk internet , millel on tänapäeval rohkem kui 100 miljonit kasutajat üle maailma. Interneti põhikasutusalad on alates selle algusest olnud informatsiooni saamine interneti (www) lehekülgedelt ja kirjade saatmine elektroonilisel teel, ehk siis e-mail. Alates 1990 aastate lõpust on hakanud kiiresti levima ka interneti vahendusel failide vahetamine. Kõige levinumad failid, mida internetis vahetatakse on MP3'ed, mis on muusikafailid.
Tulevik
Tulevikus hakatakse arvatavasti tegema ka kvantarvuteid, mis peaksid olema tavalistest PC tüüpi arvutitest väga palju kordi kiiremad, need arvutid on juba osaliselt välja mõeldud, aga puudub tehnoloogia nende valmistamiseks. Tänu mikroprotsessorite kiirele arengule ja levikule on arvutid tänapäeval kasutusel peaaegu kõikides ühiskonna valdkondades ja neile leitakse iga päevaga juurde uusi kasutusalasid. Arvutid on muutunud peaaegu asendamatuks näiteks suurte firmade raamatupidamises, teaduses (ülikoolides, laboratooriumides) ja paljudele inimestele ka suhtlemises.
Kasutatud materjalid
http://toksa.coolinc.info/
http://www.zone.ee/arvutiajalugu/