המחשבים הראשונים והאבולוציה שלהם

לפני העידן המודרני, לפני עידן המידע, עוד לפני העידן התעשייתי, הציוויליזציה האנושית עשתה שימוש במחשבים. אבל המחשבים המוקדמים האלה לא היו כמו המחשבים של היום. למעשה, המחשבים המוקדמים האלה היו די חסרי תועלת. אבל זה לא אומר שהם לא היו שימושיים למשהו. הם היו. הם היו שימושיים בהיותם המחשבים הראשונים.

אבל מה זה בעצם מחשב? מחשב הוא כלי שעוזר לנו להבין מידע. וכדי להבין את המידע, אנחנו צריכים להיות מסוגלים לארגן אותו. המחשבים הראשונים קיבלו את הכוונה מארגון המוח האנושי. הם כונו מחשבים "דיגיטליים", מכיוון שהם פעלו באמצעות ספרות בינאריות או "סיביות".

המחשבים המוקדמים הללו לבשו צורה של מכשירי חישוב מאולתרים, שנבנו בדרך כלל בתוך שולחן או ארון. הם היו מורכבים מסדרה של מנופים וכפתורים, עם סדרה של לוחות הזזה או מגירות. למחשבים המוקדמים ביותר היה מעט מאוד זיכרון והם שימשו לביצוע סדרה של חישובים מתמטיים. למרות שהמחשבים המוקדמים הללו היו חסרי תועלת בפני עצמם, הם הניחו את הבסיס למה שאנו רואים כיום כמובן מאליו במחשבים.

הנה הצצה להתפתחות המוקדמת של מחשבים וכיצד הגענו למקום בו אנו נמצאים היום.

אוטומט החישוב הראשון

אוטומט הוא ענף במתמטיקה החוקר מכשירים שיכולים לפעול לפי כללים סמליים. המילה באה מהמילה היוונית ל"מכונה". אז, בקצרה, אוטומטיות הן מכונות שיכולות לבצע פעולות סמליות.

אם אתה לוקח אוטומט ונותן לו כלל, הוא יכול לפעול לפי הכלל הזה כדי לבצע פעולות ספציפיות. לדוגמה, האוטומטים יכולים לנוע משמאל לימין על פני לוח שחמט, צעד אחד בכל פעם, בתגובה לסט של ידיות או חוגים השולטים במיקומו.

האוטומטים הראשונים היו מכשירים מכניים פשוטים, עשויים מגלגלי שיניים ומנופים. אוטומטיות החישוב הראשונות הללו הומצאו בעולם האסלאמי, ומאוחר יותר, באיטליה של הרנסנס.

המחשב הדיגיטלי האלקטרוני הראשון

המחשבים הדיגיטליים האלקטרוניים הראשונים הומצאו בשנות ה-30 על ידי קונרד זוסה, מהנדס שעבד בגרמניה.

מחשבים אלה השתמשו בממסרים ובצינורות ואקום כדי ליצור אותות אלקטרוניים שייצגו מספרים, שערים לוגיים לביצוע חישובים וזיכרון לאחסון נתונים. הדוגמה הראשונה בתפקוד מלא של מכונת Zuse הייתה ה-Z3, שנבנתה ב-1944.

המחשב הניתן לתכנות הראשון

בשנות ה-40 וה-50 החלו מדענים ומהנדסים בארצות הברית, בריטניה וגרמניה לתכנת מחשבים למשימות ספציפיות.

מחשבים אלו נבנו בהתאמה אישית עבור כל יישום, תוך שימוש ברכיבים סטנדרטיים שהיו קלים יותר להשגה מאלה שבהם השתמש Zuse. המחשב הניתן לתכנות הראשון היה Ferranti Mark 1, שנבנה בבריטניה בין השנים 1952 ל-1955.

המחשב הניתן לתכנות הראשון שייצור המוני היה ה-IBM 650, אשר נבנה בשנת 1956. המחשב הראשון שניתן לתכנות זמין מסחרית היה Ferranti Mark 1, אשר נבנה בבריטניה בין השנים 1952 ל-1955.

הדור השני של המחשבים

הדור השני של המחשבים התאפיין בשימוש בצינורות ואקום לבניית לוחות מחשב מלאים, עם עשרות או מאות רכיבים. הלוחות נבנו לתוך ארונות או לוחות צמודי קיר.

גודלם של מחשבי הדור השני הוגבל רק על ידי כמות המקום שהיה זמין עבור הארונות או הפנלים. מחשב הדור השני הגדול ביותר שיוצר בתקופה זו היה IBM 1609, אשר נבנה בשנת 1952. היו לו יותר מ-1,500 רכיבים ותפש יותר מ-6,000 רגל מרובע של שטח.

דור שלישי של מחשבים

הדור השלישי של המחשבים החל עם הופעת הטרנזיסטורים באמצע שנות ה-50. טרנזיסטורים הומצאו כדי להחליף צינורות ואקום, שנכשלו בכל מיני תפקידים בדור השני של המחשבים: כמגברים, כמתגים וכמתנדים.

המחשב מבוסס הטרנזיסטורים הראשון היה ה-IBM 7090, שהוצג בשנת 1957. המחשבים מבוססי הטרנזיסטורים של תקופה זו היו גדולים וכבדים, עם לא פחות מ-10,000 טרנזיסטורים, והם נבנו בדרך כלל בלוחות צמודי קיר.

הארכיטקטורה של מחשבים אלה הייתה דומה למכונות הדור השני של Zuse ו-Ferranti, עם שערים לוגיים הפועלים בשני רמות או יותר.

דור רביעי וחמישי של מחשבים

הדור הרביעי והחמישי של מחשבים ראו את הופעתם של מעגלים משולבים, שהם רכיבים אלקטרוניים המשלבים מספר טרנזיסטורים בודדים על גבי שבב אחד. המחשב הראשון המבוסס על מעגל משולב היה Fairchild F8, שהוצג ב-1961.

טכנולוגיית מעגלים משולבים הפחיתה מאוד את הגודל, המשקל והעלות של מחשבים, מה שהופך את זה לאפשרי לראשונה להכניס מחשבים לרכבים ולהתקנים ניידים אחרים.

מחשב מעגל משולב טיפוסי לתקופה זו עשוי להיות מורכב מיותר מ-100 שבבים מחוברים זה לזה, עם עד 50,000 תצורות אלקטרוניות שונות אפשריות.

דור שישי של מחשבים

הדור השישי של מחשבים ראה את הופעתם של התקני לוגיקה ניתנים לתכנות, או PLDs. PLDs הם כמו מעגלים משולבים, אבל הם נועדו לשמש עם תוכנה הכתובה בשפה ברמה גבוהה.

לדוגמה, FPGA (מערך שערים לתכנות שדה) הוא התקן שניתן לתכנת לבצע מגוון רחב של פונקציות באמצעות תוכנה הכתובה בשפה ברמה גבוהה.

FPGAs מצוינים ליצירת שבבים מותאמים אישית שיכולים לבצע מגוון פונקציות. התקן ההיגיון הניתן לתכנות הראשון היה PLM (מודול לוגיקה מתכנת) שהומצא על ידי Signetics בשנות ה-70.