Informatyka dla klas 7-8 szkoły podstawowej/Czym są komputery?
Czym właściwie jest komputer? Odpowiedzi na te pytania bywają różne - dla jednych jest to urządzenie do grania w różne gry, słuchania ulubionej muzyki lub przeglądania witryn internetowych. Tak, to prawda - ale należy brać pod uwagę pierwotny cel stworzenia komputera - ludzie chcieli stworzyć maszynę, wykonującą obliczenia matematyczne. Już w starożytności ludzie posługiwali się przyrządami wspomagającymi liczenie (np. abakusem). Prototypy dzisiejszych komputerów były de facto kalkulatorami, mającymi znaczne rozmiary. Początki tych urządzeń sięgają lat 30. i 40. XX wieku.
Pierwszy komputer został skonstruowany przez amerykańskiego uczonego, J. von Neumanna, w celu przyspieszenia prac nad tworzeniem bomby atomowej. Maszyna Neumanna miała jedno proste zadanie - wyliczać skomplikowane równania matematyczne, na potrzeby tzw. "tablic balistycznych". Miała znaczne rozmiary, niemniej jednak została bardzo sprytnie zaprojektowana. Urządzenie mogło być później wykorzystane do rozwiązania różnych innych problemów. Tak powstała Maszyna von Neumanna - model, na którym projektanci komputerów wzorują się nawet dzisiaj. Zaskakujące jest to, że w 1945 r. ówczesny prezes firmy International Business Machines (IBM), znanej firmy komputerowej, stwierdził, że na świecie wystarczy jedynie około 5 komputerów!
Czytając ten tekst, nasuwa się jedno pytanie: jak wyglądał ówczesny komputer? Omówmy to zagadnienie na przykładzie maszyny ENIAC (ang. Electronic Numerical Integrator and Calculator), najsłynniejszego z pierwszych komputerów. ENIAC nie wykorzystywał jeszcze wielu pomysłów von Neumanna - narodziły się one dopiero, kiedy pomagał przy jego budowie. Maszyna składała się z ponad 18 tysięcy lamp elektronowych, ważyła kilka ton i zajmowała 42 szafy, do których rozmieszczenia był potrzebny cały budynek.
Pomimo swej pozornej ociężałości, ENIAC potrafił dodać aż kilka liczb na sekundę, choć proste mnożenie zajmowało mu 1-2 sekundy. Z czasem powstawały maszyny coraz szybsze, coraz pojemniejsze i, przede wszystkim, coraz mniejsze. W ciągu następnych kilku dekad komputerów powoli przybywało, równocześnie zmieniało się ich przeznaczenie.
Przełomowym momentem w historii komputera było wprowadzenie do użytku mikroprocesora. Dokonała tego w roku 1971 amerykańska firma Integrated Elecronics (dzisiaj znana jako Intel). Pozwoliło to na "upakowanie" sporej ilości układów elektronicznych na niewielkiej płytce. Pierwszym modelem mikroprocesora był model 4004 - 4-bitowy, przeznaczony głównie dla kalkulatorów i kas fiskalnych. Szybko powstał model 8008 - już 8-bitowy, nadający się do użytku w komputerach osobistych i niedługo po nim 8086 - który stał się sercem popularnego domowego komputera IBM PC/XT (Personal Computer/eXtended Technology - komputer osobisty, rozszerzona technologia). Ów model procesora zapoczątkował używaną do dzisiaj architekturę x86.
Komputery stały się na tyle tanie, by coraz więcej ludzi mogło nabyć je do własnego użytku. Później przyszła kolej na procesor 80286 (czyli komputery PC/AT - ang. Advanced Technology - zaawansowana technologia). Dalej wszystko potoczyło się szybko - dający podwaliny pod obecną technologię procesor 80386, jego następca 486, procesory Pentium. Według tzw. prawa Moore'a (Moore był jednym z pierwszych szefów Intela), moc obliczeniowa oraz inne parametry komputerów ma się podwajać co półtora roku. I, co zaskakujące, przez wiele lat podwajała się, podwaja się nadal i kto wie, jak długo ten szaleńczy wzrost będzie trwał. W każdym razie - łatwo jest obliczyć, jak szybkie będą komputery za kilka lat.
Procesor typowego komputera zbudowany są z tranzystorów, a każdy ma wielkość kilkuset mikrometrów - a nawet zdarzają się mniejsze/ Nie oznacza to jednak, że komputery są tylko maszynami do postawienia na biurku. Istnieją również superkomputery, które poprzez dostosowanie do ilości obliczeń nawet kilka tysięcy razy większych od typowego komputera domowego osiągają rozmiary rzędu kilku szaf.
Ważną rzeczą jest uświadomienie sobie, że pod zasłoną kolorowych gier, programów graficznych i pięknie udekorowanych stanowisk, przy których można znaleźć komputer, nadal kryje się zwyczajna maszyna licząca. W ramach ciekawostki dodamy tylko, że szybkość pierwszych komputerów oceniano na kilka operacji na sekundę (operacji, tj. dodania dwóch liczb, odejmowania itp.). Prędkość działania dzisiejszych komputerów mierzy się zaś w miliardach operacji na sekundę, a bywa tak, że jest ona niewystarczająca. Komputery muszą być coraz szybsze, by sprostać coraz większej ilości przetwarzanych przez nie informacji.