ELEKTRONISKĀS SKAITĻOŠANAS MAŠĪNAS

SATURS

IEVADS..............................3

1. PIRMIE SKAITĻOŠANAS LĪDZEKĻI.......................4

1.1. SKAITĻOŠANA, IZMANTOJOT PIRKSTUS.................4

1.2. SKAITĻU ATLIKŠANA, IZMANTOJOT MEZGLUS..............4

1.3. ABAKI..............................5

1.4. ĶĪNIEŠU SWAN-PAN.............................7

1.5. JAPĀŅU SORUBAN..............................7

1.6 SKAITĻOŠANA UZ LĪNIJĀM.........................8

1.7. KRIEVU SKAITĪKĻI..............................8

2. PIRMĀS MEHĀNISKĀS SKAITĻOJAMĀS MAŠĪNAS............9

2.1. PASKĀLA SKAITĻOŠANAS MAŠĪNA.....................9

2.2. LEIBNICA ARITMOMETRS.........................10

2.3. BEBIDŽA ANALĪTISKĀ MAŠINA.......................11

2.4. HOLLERITA ANALĪTISKI SKAITĻOJAMĀ MAŠĪNA............12

3. ELEKTRONISKĀS SKAITĻOŠANAS MAŠĪNAS...............13

3.1. PIRMĀ ELEKTRONISKĀ SKAITĻOJAMĀ MAŠINA(ESM) – ENIAC...14

3.2. DŽONA FON NEIMANA PRINCIPS.....................15

4. ESM PAAUDZES..............................16

5. PERSONĀLIE SKAITĻOTĀJI...........................18 SECINĀJUMI..............................20 TĒZES..............................21 IZMANTOTĀ LITERATŪRA.............................22 PIELIKUMS..............................23

IEVADS

Jau daudzus gadus atpakaļ, līdzko radās tirdzniecība un nauda,( arī sadzīves priekšmeti, mājlopi, it viss vērtīgais, tika izmantoti, kā samaksas/maiņas līdzeklis) cilvēkiem radās nepieciešamība veikt aprēķinus, lai pirkšanas/maiņas darījumu varētu veikt sev labvēlīgi. Laikam ritot, naudas nozīme cilvēku dzīvē palielinājās, attiecīgi, ar

r
rvien grūtāk bija veikt aprēķinus galvā. Tieši tas bija iegansts, kādēļ radās pirmās skaitļošanas palīgierīces. Pamatojums, kādēļ es izvēlējos šādu tematu ir pavisam vienkāršs, proti, mani ieintriģēja cilvēku ģenialitāte, kā viņi laika gaitā spēja izveidot ierīces, kuras vienā sekundē spēj izpildīt tūkstošiem darbību! Darba mērķis – saprast skaitļošanas pamatprincipus visā skaitļošanas palīgierīču vēsturē.

1. PIRMIE SKAITĻOŠANAS LĪDZEKĻI

Jau ilgi pirms skaitļošanas ierīču izgudrošanas cilvēki lietoja dažādus palīglīdzekļus skaitļošanas operāciju veikšanai. Parasti izmantoja standartizētas vērtības. Šim nolūkam izmantoja gan roku pirkstus, gan akmentiņus, kurus salika ri

i
indā vai kaudzītē. No pirkstu rēķiniem cēlušās piecinieku un desmitnieku skaitīšanas sistēmas. Piemēram, cilvēks aizstāja aitas ar akmentiņiem un darbības (saskaitīšana un atņemšana) tika izdarītas pieliekot vai atņemot akmentiņus. Priekšmetu skaitu atzīmēja ar svītriņām smiltīs, ar robiņiem, kurus iegrieza nūjās, va
a
ai ar mezgliem, kurus iesēja auklās.

Palielinoties skaitļošanas apjomam, sāka meklēt paņēmienus, kā izpildīt aprēķinus ar kāda instrumenta palīdzību. Paši senākie un joprojām labi pazīstamie skaitļošanas instrumenti ir dažādu veidu skaitīkļi. Ar tiem iespējams pietiekami ātri un precīzi izpildīt visas četras aritmētiskās darbības – saskaitīt, atņemt, reizināt un dalīt. Līdz pat šim laikam nav precīzi zināms, kad un kur skaitīkļi izgudroti. Domā, ka to vecums ir 2000 – 4000 gadu un ka to dzimtene varētu būt senā Ķīna, senā Ēģipte vai senā Grieķija. Skaitīkļus lieto vēl mūsdienās.

1.1. SKAITĻOŠANA, IZMANTOJOT PIRKSTUS

Pirksti bija pats pirmais un vienkāršākais palīglīdzeklis skaitļošanai.(pielikums nr. 1) Mūsu ēras 7.–8. gs. dzīvoja īru mūks Beda (672–735), kurš savā darbā “Par laika skaitīšanu” sīki izklāstīja paņēmienus, kā ar pirkstu palīdzību var attēlot dažādus skaitļus līdz pat vairākiem tū

ū
ūkstošiem. Šī grāmata tika izdota tikai 1529. gadā Bāzelē. Zināms interesants dokuments arī no vēlākiem laikiem, kas vēsta par skaitīšanu uz pirkstiem. Tā ir Smirnas mūka Rabdas vēstule, ko pagājušā gadsimta 80. gados atrada ievērojamais zinātnes vēsturnieks P. Tanerī. Rabda dzīvoja 14. gadsimtā un ir aprakstījis dažādus paņēmienus skaitīšanai uz pirkstiem, ko izmantoja grieķi. Izrādās, ka uz pirkstiem (ņemot talkā arī dažādus roku un plaukstu stāvokļus) ir iespējams atlikt skaitļus līdz pat miljonam.

1.2. SKAITĻU ATLIKŠANA, IZMANTOJOT MEZGLUS

Tālākā skaitļošanas attīstība, visticamāk, attiecās uz laika posmu, kad ci

i
ilvēce iepazīstas jau ar ražošanas formām, piemēram, zvejniecību un medniecību. Maz pamazām veidojās pirmatnējā kopienu iekārta, kurā jau attiecīgi tiek dalīta pārtika, apģērbs, ieroči. Visi šie apstākļi piespieda cilvēku uzskaitīt kopējo īpašumu, ienaidnieka spēkus, ar kuriem jācīnās par jaunu teritoriju iegūšanu, cik priekšmetu iemainīts, cik daudz pircēju palicis parādā, u. c. Līdz ar to sāka attīstīties arī skaitļu simboliskie “pieraksti”. Skaitļu pierakstam sākumā izmantoja vienāda lieluma nūjiņas, kuras sasēja kūlīšos. Faktiski tas bija piekārtojums – katram priekšmetam tika piekārtota viena nūjiņa. Nākamais solis piekārtojuma vienkāršošanā bija jau tuvāks skaitļu simboliskajam pierakstam – iegriezumi nūjiņās vai kokos, plāksnītē ievilktas svītriņas, virvē iesieti mezgli, kaudzītē salikti akmentiņi vai gliemežvāki u. c. Mezgli virvēs bija dažādi gan pēc izskata, gan nozīmes. Mazs mezgliņš nozīmēja vienu, liels – piecas vai septiņas vienības. Mezgli varēja būt arī dubulti (mezgls uz mezgla), trīskārtīgi vai četrkārtīgi. Ir zināms, ka senatnē daudzas tautas izmantoja virves, lai ar mezglu palīdzību tajās atliktu skaitļus, piemēram, senie Peru iedzīvotāji, inki, Ziemeļķīnas iedzīvotāji, tibetieši, Rjukju salu iedzīvotāji u. c. Ķīnas senie filozofi Laodzi un Čžuandzi, kas dzīvoja 5.–6. gs. p. m. ē., raksta par šādu skaitļu atlikšanas tehniku Ķīnā. Ir pamats domāt, ka no šādām virvēm vēlāk radās skaitāmie kauliņi. Vairākas tautas mezglu siešanu virvēs lietoja vēl pagājušajā gadsimtā.

Slavenas bija senās peruāņu (Amerikas indiāņu) virves – kuiru vai kvipu (dažādos literatūras avotos sauktas dažādi). Līdz spāniešu iebrukumam Dienvidamerikā peruāņu pilsētās pilsētas kases pārzinis tika saukts par kuiru komouokuna, kas nozīmē mezglu ierēdnis. Virves Peru tika izgatavotas no agaves lapām vai vilnas. Tās esot bijušas krāsainas. Uz atšķirīgu krāsu virvēm atlika dažādus lielumus, piemēram, uz sarkanām virvēm skaitīja labības maisus, uz zilām – aitas utt. Šādas virves Peru tika lietotas kā parādzīmes. Skaitāmie mezgli dažādām tautām ir bijuši neaizskarami un svēti. Tas, kurš bez tiesībām iesēja vai atraisīja mezglus virvēs, izpelnījās nāvi.

1.3. ABAKI

Augot tirdzniecības operāciju skaitam, rēķināšana uz pirkstiem nevarēja apmierināt augošās prasības pēc aprēķiniem. Tika izveidota pirmā ierīce – abaks(pielikums nr.2) , ar kuras palīdzību varēja veikt aprēķinus. Līdz pat mūsdienām neviens precīzi nevar pateikt, kad radies abaks. Zinātnieki min dažādus abaka vecumus – no 2000 līdz 5000 gadiem.

Arī abaka dzimtene precīzi nav zināma. Tikpat labi tā var būt Senā Ķīna, kā arī Ēģipte vai Grieķija. Zinātnieki domā, ka abaku Grieķijā ieveda feniķieši. Vai feniķieši paši bija abaka izgudrotāji vai arī viņi nodeva grieķiem citas tautas, piemēram, ēģiptiešu, izgudrojumu – diezin vai tas tagad ir noskaidrojams.

Senebreju valodā vārds “abaks” nozīmēja “putekļi” jeb “smiltis”. Šis nosaukums radies laikā, kad visvienkāršākais abaks vēl bija ar smiltīm nokaisīts dēlis, kurā ievilka svītras, kas dēli sadalīja vairākās ailēs. Tajās ievietoja akmentiņus, oļus, kauliņus, gliemežvākus vai kādus citus sīkus priekšmetus pēc pozicionālā principa, t. i., pirmajā ailē no labās puses esošie priekšmeti nozīmēja vienus, tālāk – desmitus, simtus utt. Saskaitot skaitļus, priekšmetus lika klāt, atņemot – ņēma nost. Sarežģītākos rēķinos tika lietotas pat pārneses operācijas.

5. gs. p. m. ē. abakus plaši izmantoja Grieķijā un Ēģiptē. Grieķu valodā vārds “abaks” nozīmēja “skaitļošanas dēlis”. Burti, kas atrodas sengrieķu abaka augšā un abās malās, paskaidro abaka izmantošanas paņēmienu. Senajā Romā abaku sauca par abaculus vai calculus (kas tulkojumā nozīmē – oļi), no kurienes ir radies aizsākums mūsdienu pazīstamajiem terminiem: kalkulators, kalkulācija u. c. Romā izmantoja tādu pašu abaku kā Grieķijā, bet reizēm arī tā uzlaboto variantu. Attēlā ir redzams seno romiešu abaks, kas aplūkojams Neapoles muzejā.(pielikums nr.3)

Ja gropes sanumurētu no kreisās uz labo pusi, tad pirmās septiņas dod iespēju atlikt veselus skaitļus (miljonus, simt tūkstošus, ., simtus, desmitus, vienus). Astotā un devītā grope paredzēta daļu atlikšanai. Gropes, kas paredzētas veselajiem skaitļiem, ir sadalītas divās daļās: augšējā daļā atrodas viens žetons, kam bija piecnieka vērtība, apakšējā – četri, katram vieninieka vērtība. (Tātad var sacīt, ka, darbojoties ar abaku, tika lietota piecnieku skaitīšanas sistēma.) Astotā grope ir sadalīta trijās daļās, no kurām augšējā paredzēta daļskaitļu ar saucēju 24 atlikšanai, vidējā – četrdesmit astotdaļām, bet apakšējā – to daļu atlikšanai, kuru saucējs ir 72. Pēdējā – devītā – grope sadalīta divās daļās un dod iespēju atlikt divpadsmitdaļas, turklāt augšējā daļā ir viens žetons, apakšējā pieci. Skaitļojamās ierīces parādījās visur, kur plauka tirdzniecība un radās vajadzība pēc tām. Skaitļojamos dēļus gadsimtu gaitā uzlaboja.

10. gs. franču matemātiķis, mūks Herbarts no Orijakas (Gerbert d’Aurillac, 930–1003), kurš vēlāk kļuva par Romas pāvestu Silvestru II (Sylvestrus II), savus galvenos darbus ir veltījis skaitļošanas metožu pilnveidošanai darbā ar abaku. Viņš pilnveidojis arī pašu skaitļojamo ierīci. Skaitāmo akmentiņu vietā Herbarts abakos lietoja žetonus, uz kuriem bija uzrakstīti viņa paša veidoti cipari. Diemžēl šo abaku lietoja tikai dažās klostera skolās, ārpus kurām tas neizplatījās.

10.–11. gs. abaks kļuva par plaši izplatītu skaitļošanas ierīci. Tos, kuri izmantoja abaku skaitļošanai, sāka saukt par abakistiem. Abakisti lietoja abakus, romiešu numerāciju, romiešu ciparus un daļskaitļus ar saucējiem 12. Tikai 12. gs. ievērojami pieauga “algoritmiķu” skaits, kuri vairs neizmantoja skaitļojamo dēli, bet lietoja jauno decimālo skaitīšanas sistēmu.

Cīņa starp abu sistēmu piekritējiem bija ilga. Decimālo pozicionālo skaitīšanas sistēmu ilgi nepieņēma. Abakisti, baznīca un valsts ļoti asi pretojās jaunās skaitīšanas sistēmas izplatībai. Baznīca daudzu gadsimtu laikā uzstājās pret visādu veidu jauninājumiem, kuri grautu baznīcas autoritāti un ticības pamatus. Tomēr decimālās skaitīšanas sistēmas priekšrocības bija tik lielas, ka tā aizvien vairāk un vairāk izspieda veco romiešu numerāciju. Turklāt 13. gs. uzsāktā rūpnieciskā papīra ražošana lielā mērā sekmēja abaka izzušanu un algoritmiķu uzvaru. 17. gs. jaunā numerācija pilnībā uzvarēja Eiropā. Sākot ar šo laiku, tiek lietoti mūsdienu skaitļošanas likumi un metodes.

1.4. ĶĪNIEŠU SWAN-PAN

No seniem laikiem Ķīnā izmantoja skaitļošanas ierīci swan-pan (abaka paveids). Burtiskā tulkojumā tas nozīmē – “skaitāmais trauks”. Šī ierīce sastāv no seklas taisnstūrveida kastītes, kuru gareniski divās nevienādās daļās pārdala šķērssieniņa. Šķērsām kastītei nostiprinātas stieples. Uz visām stieplēm, kas atrodas kastītes platākajā daļā, ir uzvērti 5 kauliņi, šaurākajā (augšējā) daļā – 2.(pielikums nr.4)

Swan-pan apakšējās daļas kauliņi ir paredzēti skaitīšanai līdz 5. Katrs kauliņš no augšējās daļas atbilst pieciem no apakšējās. Ja jāatliek skaitļi 1, 2, 3, 4, tad uz tās stieplītes, uz kuras tiek attēloti vieni , līdz šķērssieniņai tiek aizbīdīts vajadzīgais kauliņu skaits. Tā vietā, lai pārbīdītu 5 kauliņus, jāpārbīda līdz šķērssienai viens kauliņš no augšējās daļas. Ja līdzīgi tiek pieskaitītas vēl 5 vienības, tad to vietā pie šķērssienas jāpiebīda otrs kauliņš. Taču šie divi kauliņi, kas katrs apzīmē 5, kopā dod 10, bet 10 tiek attēlots ar vienu kauliņu no nākamās, pa kreisi esošās, stieplītes apakšējās daļas. Uz nākamām, pa kreisi esošajām, stieplītēm var atlikt simtus, tūkstošus utt.

Bieži vien sadzīvē lietoti priekšmeti tika veidoti kā mākslas darbi.

1.5. JAPĀŅU SORUBAN

15.–16. gs. japāņi pārņēma no ķīniešiem swan-pan ideju un izveidoja savu skaitīšanas ierīci soruban. Arī japāņi sava skaitāmā instrumenta apakšējo daļu sauc par zemi, bet augšējo par debesīm. Atšķirībā no ķīniešiem japāņu izgatavotajai ierīcei augšējā daļā bija tikai 1 kauliņš.(pielikums nr.5)

Pārmaiņas, ko ieviesa japāņi, nebija pretrunā ar ierīces uzbūvi, jo pēc būtības otrais kauliņš ir lieks: katru reizi, kad no augšējās daļas pie šķērssieniņas jāpiebīda otrais kauliņš, tiek iegūts skaitlis 10, bet pie sieniņas nokļuvušie divi kauliņi jāatbīda atpakaļ un jāapmaina ar vienu kauliņu no nākamās stieplītes apakšējās daļas. Tādā pašā veidā vajadzētu atbrīvoties no swan-pan apakšējās daļas nevajadzīgajiem piektajiem kauliņiem.

Gan japāņu, gan ķīniešu skaitīkļiem stieplīšu skaits var būt dažāds, tāpat kā materiāls, no kā izgatavo skaitīkļus: sākot ar bambusu un beidzot ar ziloņkaulu.

Aritmētiskie rēķini ar abaku ir ļoti vienkārši, summēšanu var veikt ļoti ātri. 1946. gadā tika organizētas sacensības starp japāni, kurš rēķināja ar soruban, un amerikāni, kas skaitļošanai izmantoja tolaik vislabāko mehānisko galda rēķināmo mašīnu. Četros sacensību veidos no pieciem uzvarēja japānis.

1.6. SKAITĻOŠANA UZ LĪNIJĀM

Līdz pat 16. gs. beigām Rietumeiropas tautas izmantoja skaitļošanas metodi, kas būtībā atbilda swan-pan konstrukcijai. Šo metodi sauca par “skaitļošanu uz līnijām”.(pielikums nr.6)

Tās būtība bija šāda. Skaitļotājam priekšā nolika papīra lapu, uz kuras bija novilktas paralēlas līnijas no kreisās uz labo pusi. Horizontālās līnijas atbilda vieniem, desmitiem, simtiem utt. Uz katras līnijas novietoja ne vairāk kā četrus žetonus. Žetons, kas tika novietots starp līnijām, nozīmēja piecas vienības no tuvākās skaitļu šķiras, kas atbilst apakšējai līnijai. Īpaši populāra skaitļošana uz līnijām bija 15.–16. gadsimtā. Nirnbergā, piemēram, bija pat īpaša rūpniecības nozare, kas nodarbojās tikai ar žetonu izgatavošanu. No šejienes žetoni, kam bija dažāda forma, kalums un vērtība, tika sūtīti pa visu Eiropu. Arī pašas “līnijas” bija ļoti dažādas formas un vērtības – sākot no s peciāliem galdiem, uz kuriem tās bija novilktas, un beidzot ar lakatiņiem. Anglijas valsts kasē par līnijām tika izmantots rūtīs (chequer) sadalīts galdauts, kas pārklāja galdu, uz kura notika rēķini. Tāpēc arī valsts kasi (exchequer) sauca par šaha galdiņa palātu.

1.7. KRIEVU SKAITĪKĻI

Krievijā 14. gs., izveidojoties nodokļu vākšanas sistēmai, parādījās abaka paveids, kuru nosauca par “skaitīšanu uz dēļa”. Šim paņēmienam pilnveidojoties, 16.–17. gs. mijā radās skaitīkļi ar 10 kauliņiem katrā šķirā. Šo skaitīkļu liela priekšrocība bija tā, ka to pamatā ir decimālā skaitīšanas sistēma. Uz senajiem krievu skaitīkļiem virs atdalītājlīnijas (uz tās ir tikai 4 kauliņi) tika atlikti veselie skaitļi – katra skaitļu šķira uz savas stieples – vieni, desmiti, simti, tūkstoši utt. Apakšā vecākajiem skaitīkļiem bija atstātas 3 stieples, jo uz tām bija jāatliek 10 kapeikas (griveņiki), kapeikas, puskapeikas (poluškas). (pielikums nr.7)

Visbiežāk skaitīkļus izmanto naudas skaitīšanai. Skaitīkļu plašā izplatība ir izskaidrojama ar to, ka Krievijā daudz agrāk nekā citās valstīs izveidojās decimālā naudas sistēma: 1 červoņecs = 10 rubļu; 1 rublis = 10 griveņiku; 1 griveņiks = 10 kapeiku.

Pret skaitīkļiem nevajag izturēties nevērīgi kā pret primitīvu skaitīšanas ierīci, jo tie tik ilgi un uzticīgi ir kalpojuši, ka ir pelnījuši cieņu un pateicību. To pierāda akadēmiķa A. Jeršova teiktais : “Tas, ka vēl tagad izmanto skaitīkļus, nenozīmē, ka mēs esam atpalikuši, bet nozīmē, ka skaitīkļi ir unikāls izgudrojums.”

2. PIRMĀS MEHĀNISKĀS SKAITĻOJAMĀS MAŠĪNAS

17. gs. fiziķi un astronomi sāka risināt problēmas, kas prasīja sarežģītus matemātiskus aprēķinus. Šī darba atvieglošanai bija nepieciešamas mašīnas, ar kurām varētu īsā laikā izdarīt aprēķinus ar augstu precizitāti.

Vācu matemātiķis Vilhelms Šikards 1693. gadā izgudroja skaitļošanas mašīnu, kas varēja izpildīt četras aritmētiskās darbības. Bet 1642. gadā daļēji izgatavotais šīs mašīnas modelis sadega ugunsgrēkā. Nav zināms, vai tika izgatavots cits modelis. Šikardu var uzskatīt par vienu no skaitļošanas mehanizācijas aizsācējiem, bet ne par pirmās mehāniskās skaitļošanas mašīnas izgudrotāju, jo neviens viņa mašīnu nav redzējis, tā lietošanā neieviesās un neietekmēja turpmāko skaitļošanas mehanizāciju.

1642. gadā deviņpadsmitgadīgais franču matemātiķis Blēzs Paskāls konstruēja pirmo praksē izmantoto mehānisko skaitļošanas mašīnu „ Paskalīna ”. Ar to varēja izpildīt tikai saskaitīšanas un atņemšanas darbību.

1694. gadā vācu matemātiķis Gotfrīds Vilhelms Leibnics konstruēja skaitļošanas mašīnu ar plašākām darbības iespējām, lai zinātniekiem atvieglotu apnicīgo skaitļošanu. Ar Leibnica mašīnu varēja izpildīt visas četras aritmētiskās darbības un arī aprēķināt kvadrātsakni. Bet arī šī mašīna nevarēja apmierināt matemātisko aprēķinu pieaugošās prasības. Nepagāja ne simts gadu, kad atkal rādās nepieciešamība pēc vēl jaudīgākas skaitļojamās mašīnas.

2.1. PASKĀLA SKAITĻOŠANAS MAŠĪNA

Blēzs Paskāls dzimis Klermonferānas pilsētā. Pēc mātes nāves Blēzs ar tēvu Etjēnu Paskālu pārcēlās uz Parīzi, kur tēvs nodarbojās ar fiziku un matemātiku un sasniedza šajās nozarēs ievērojamus panākumus. Tēva interesi par fiziku un matemātiku ļoti ātri mantoja viņa dēls Blēzs, kurš jau kopš bērnības izcēlās ar neparastām dotībām šajās zinātņu nozarēs. Zināms, ka 16 gadu vecumā Blēzs Paskāls uzrakstīja ļoti vērtīgu darbu par koniskajiem šķēlumiem. Šo darbu augstu novērtēja tā laika ievērojamie matemātiķi Renē Dekarts (René Descartes) un Žerārs Dezargoss (Gérard Désargues). Paskāls savu mašīnu sāka veidot 1640. gadā. Septiņpadsmit gadīgais jauneklis ļoti vēlējās atvieglināt darbu finansu darbiniekiem (to vidū arī savam tēvam). Jau pēc nedaudz mēnešiem bija gatavs pirmais modelis, kurš tomēr izrādījās neveiksmīgs. Jauneklis turpināja pilnveidot savu mašīnu. Tās darbojošais modelis bija gatavs 1642. gadā, taču arī tas neapmierināja jauno, talantīgo konstruktoru, tāpēc viņš turpināja strādāt pie jauna modeļa konstruēšanas. Beidzot 1645. gadā aritmētiskā mašīna, kā to nosauca pats B. Paskāls, jeb Paskāla ritenis, kā to nosauca tie, kuri bija pazīstami ar jaunā zinātnieka izgudrojumu, bija gatava. (pielikums nr.8)

Vai Paskāla mašīna tika izmantota praktiski – par to nav nekādu ziņu. 1649. gadā B. Paskāls ieguva karalisko privilēģiju (patentu), kura apstiprināja viņa prioritāti izgudrojumā un deva viņam tiesības ražot un pārdot mašīnu. B. Paskāls izgatavoja nelielu skaitu mašīnu un daļu pārdeva (līdz mūsu dienām saglabājušies 8 eksemplāri, no tiem viens atrodas Parīzes mākslas un amatniecības muzejā, kurā ir savākta matemātisko instrumentu pilna kolekcija). Zinātnieka laikabiedri, jūsmodami par mašīnu, tomēr uzskatīja to par sarežģītu, nedrošu un maznozīmīgu praktiskajā lietošanā.

2.2. LEIBNICA ARITMOMETRS

17. gs. primitīvie instrumenti, kas bija tā laika zinātnieku matemātiķu rīcībā, netraucēja šiem zinātniekiem izstrādāt likumus par brīvo krišanu, planētu kustību, likt pamatus diferenciālrēķiniem un integrālrēķiniem, Dekarta ģeometrijai. Iespējams, ka tieši šie panākumi mehānikā un matemātikā, kas radušies, pateicoties to radītāju ģenialitātei un darbaspējām, piespieda vācu zinātnieku V. Leibnicu meklēt skaitļošanas darbu mehanizācijas līdzekļus. Viņš teica: “ .. cilvēka pilnības necienīgi ir kā vergiem tērēt stundas skaitļošanai.”

Tā kā Blēza Paskāla summējošo mašīnu izmantošana reizināšanā principā bija iespējama, bet apgrūtinoša un ne pārāk ātra, tad ir viegli saprast ievērojamā vācu zinātnieka V. Leibnica lepnumu, kad viņš rakstīja Tomasam Bernetam: “Man palaimējies izveidot tādu aritmētisko mašīnu, kura ir pilnīgi atšķirīga no Paskāla mašīnas, jo rada iespēju acumirklī izpildīt lielu skaitļu reizināšanu un dalīšanu.”

Aritmētisko mašīnu V. Leibnics radīja 1670. gadā. Tā bija pasaulē pirmā mašīna – aritmometrs, kas paredzēta četru aritmētisko darbību izpildei. (pielikums nr.9)

V. Leibnica aritmometrā bija gandrīz visi tie darbības principi, kuri bija raksturīgi vēlākajiem mehāniskajiem aritmometriem. Tomēr šis aritmometrs plaši neizplatījās, jo dārgi izmaksāja un bija daudz grūtību, kas saistītas ar detaļu izgatavošanas augsto precizitāti, kuru bija grūti realizēt 17. gadsimtā.

2.3. BEBIDŽA ANALĪTISKĀ MAŠĪNA

Iepriekšējās skaitļošanas mašīnas automatizēja tikai atsevišķas skaitļošanas operācijas, piemēram, abaks automatizēja saskaitāmo atcerēšanos un vienību saskaitīšanu vienas šķiras robežās. Aritmometrs pilnībā automatizēja kā saskaitīšanu, tā arī vēlāk reizināšanu. Taču jaunie uzdevumi arvien lielākā mērā radīja nepieciešamību automatizēt visu skaitļošanas gaitu, t. i., izveidot tādu iekārtu, kura realizētu visu nepieciešamo skaitļošanu bez cilvēka līdzdalības. Ideja izveidot pilnīgi automatizētu skaitļošanas mašīnu, kuru vadītu ar programmu, pieder Kembridžas universitātes matemātikas profesoram, ievērojamam angļu zinātniekam, inženierim un izgudrotājam Čārlzam Bebidžam (1792–1874).

Doma izveidot skaitļojamo mašīnu Č. Bebidžam radās jau 1812. gadā, kad viņš vēl bija Trinitas koledžas students. Nodarbojoties ar matemātisko un navigācijas tabulu sastādīšanu, Č. Bebidžam radās ideja par diferenču mašīnu, kura, summējot uzdotās funkcijas atsevišķās starpības, ātri un precīzi izskaitļotu vajadzīgās tabulas. Strādājot pie šīs mašīnas pilnveidošanas, viņam radās doma par skaitļojamo mašīnu programmēto vadību.

Č. Bebidža pirmā diferenču mašīna, izgatavota 1832. gadā. Tajā bija 2000 ar rokām veidotas misiņa detaļas. Ja mašīna tiktu pabeigta, tā sastāvētu no vairāk nekā 25 000 detaļām un svērtu apmēram 3 tonnas.

Nepabeidzot darbus, kuri saistīti ar diferenču mašīnu, Č. Bebidžs sāka veidot analītisko mašīnu. 1834. gadā Č. Bebidžs izveidoja universālu skaitļošanas mašīnu ar programmas vadību un nosauca to par analītisko, t. i., spējīgu izpildīt jebkuras grūtības pakāpes skaitļošanas algoritmus.(pielikums nr.10)

Čārlza Bebidža analītiskajai mašīnai bija 4 pamatsastāvdaļas –

1. daļa – bloks, kurā glabājās sākuma dati un starprezultāti. Č. Bebidžs šo mašīnas daļu nosauca par “noliktavu” (mūsdienu terminoloģijā tā ir atmiņa). Zinātnieks uzskatīja, ka atmiņas iekārtas ietilpībai ir jābūt 1000 piecdesmitzīmju skaitļu apjomā.

2. daļa – bloks, kurā realizējas nepieciešamās operācijas ar skaitļiem, ko ņem no “noliktavas”. Šo daļu Bebidžs nosauca par “dzirnavām”, pēc citiem avotiem – par “fabriku” (šodien līdzīgo daļu sauc par aritmētisko iekārtu).

3. daļa – bloks, kas vadīja operāciju ar skaitļiem pēctecīgu izpildi (mūsdienu terminoloģijā – vadības iekārta).

4. daļa – bloks sākuma datu ievadei un rezultātu drukāšanai (t. i., ievada un izvada iekārta).

Par saviem līdzekļiem Č. Bebidžs izgatavoja dažas iekārtas, bet nespēja savu darbu pabeigt. Mašīnas izveidošanu nepabeidza arī dēls, kurš veltīja daudz pūļu, lai realizētu tēva idejas. 1906. gadā viņš demonstrēšanai izveidoja atsevišķu daļu modeļus.

Mašīnas vadības iekārtai Č. Bebidžs izmantoja viņam jau zināmos principus par informācijas aprakstīšanu, lietojot perforētus šablonus, kas ir 70. gadu perfokaršu priekšteči. Interesanti, ka šo perfokaršu paraugu izveidoja jau 19. gs. sākumā, lai vadītu diegu sakārtojumu stellēs. Perforētie šabloni ilgu laiku palika ārpus izgudrotāju redzesloka, lai gan, jādomā, tos varēja izmantot daudzās iekārtās. Par tiem atcerējās tikai tad, kad sāka meklēt paņēmienus informācijas ievadīšanai skaitļojamā mašīnā. Perforēto šablonu (perfokartes, perfolentes u. c.) būtība ir ļoti vienkārša: caurums nozīmē – 1, ja tā nav – 0. Lai šablonus varētu lietot, visa vajadzīgā informācija jāpārveido kodos, kuri sastāv tikai no divām zīmēm – “1” un “0”. Mašīnas tapa vai taustiņš (elektroniskajos skaitļotājos – gaismas stars) pārbauda caurumu esamību un atkarībā no tā, vai caurums ir vai nav, diegi tiek izkārtoti stellēs.

2.4. HOLLERITA ANALĪTISKI SKAITĻOJAMĀ MAŠĪNA

Apmēram 20 gadus pēc Čārlza Bebidža nāves tika veikts nākamais svarīgais solis skaitļošanas automatizācijā. Amerikānis Hermanis Hollerits izgudroja elektromehānisko mašīnu skaitļošanai ar perfokaršu palīdzību. Šī mašīna pazīstama ar nosaukumu – skaitļojoši analītiskā mašīna.

1879. gadā pēc Kolumbijas universitātes Kalnu skolas beigšanas viņš iestājās ASV Iekšlietu ministrijas Statistikas pārvaldes dienestā. H. Hollerits arī piedalījās 1880. gada tautas skaitīšanas datu apstrādē. No 1882. gada, strādājot par pasniedzēju Masačūsetsas Tehnoloģiskajā institūtā, vēlāk arī Vašingtonas patentu birojā, viņš sāka veidot mašīnu, lai mehanizētu un automatizētu tautas skaitīšanas datu apstrādi. Jaunais inženieris pārliecināja ASV tautas skaitīšanas biroju, ka 1890. gada tautas skaitīšanā jāizmanto perfokartes. Šajā pašā gadā viņš izgatavoja perforatoru, kuru izmantoja, lai uz perfokartēm atzīmētu skaitliskus datus (kodētā veidā ziņas par vecumu, dzimti, ģimenes stāvokli, rasi), kā arī ieviesa mehānisko šķirotāju, lai šīs perfokartes sakārtotu atkarībā no caurumiņu vietas.

H. Hollerita iekārta sastāv no:

1) šķirošanas mašīnas,

2) tabulatora,

3) perforatora, kas vajadzīgajās vietās perfokartē izsit caurumiņus.

H. Hollerita pamatideja bija šāda: vajadzīgos datus izvietot uz perfokartēm kā caurumiņus noteiktās vietās; pēc tam vai nu saskaitīt atbilstošos caurumiņus, vai arī ar šķirošanas mašīnas palīdzību perfokartes sagrupēt pēc tā paša principa. Šķirošanas mašīna deva iespēju sadalīt kartes atkarībā no izsisto caurumiņu vietām. Mašīna izskatījās kā vairākas blakus novietotas kastītes ar vāciņiem. Perfokartes ar roku tika ievietotas presē. Tajā bija tapiņas jebkurai perforācijai, ko varētu noperforēt. Kad perforācija (caurums perfokartē) sakrita ar kontaktu tapiņu, tā izgāja cauri perfokartei un iemērcās vanniņā ar dzīvsudrabu un līdz ar to noslēdza elektrisko ķēdi, noteiktai kastītei pacēlās vāciņš, un operators ievietoja tur karti.(pielikums nr.11)

1896. gadā kārtējā tautas skaitīšanā tika izmantotas perfokaršu mašīnas, kuras datu apstrādes laiku samazināja četras reizes.

Hollerita mašīnas tika izmantotas tautas skaitīšanas datu apstrādē ASV, Austrijā, Kanādā, Norvēģijā un citās valstīs. Tās tika izmantotas pirmajā Viduskrievijas tautas skaitīšanā 1897. gadā, turklāt H. Hollerits pats atbrauca uz Krieviju, lai organizētu šo darbu. 1896. gadā amerikāņu inženieris nodibināja visā pasaulē pazīstamo firmu Computer Tabulating Recording, kas specializējās skaitļojoši perforējošu mašīnu, kā arī perfokaršu izlaidē. Perfokartes plaši izmantoja transportā, tirdzniecībā, statistikas pārvaldēs, apdrošināšanas biedrībās un citur. Vēlāk šo firmu pārdēvēja par International Business Machines (IBM), kura mūsdienās, kā zināms, ir pasaulē lielākā un spēcīgākā skaitļošanas sistēmu izstrādātāja un piegādātāja.

3. ELEKTRONISKĀS SKAITĻOŠANAS MAŠĪNAS

Pirmos elektroniskos skaitļotājus izgudroja un uzbūvēja 20.gs. pirmajā pusē. Tajā laikā tos sauca par elektroniskajām skaitļošanas mašīnām un saīsināti apzīmēja ESM. Salīdzinājumā ar mehāniskajām skaitļošanas mašīnām ESM varēja izpildīt virkni operāciju pēc iepriekš dotas programmas, kā arī glabāt informāciju atmiņā.

3.1. PIRMĀ ESM – ENIAC

Par pirmo ESM pieņemts uzskatīt mašīnu ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Automatic Computer). Šīs mašīnas autori ir amerikāņu zinātnieki Dž. V. Mouklijs (John William Mauchly) un D. P. Ekerts (John PresperEckert). 1942. gadā Pensilvānijas universitātes Mūra elektrotehniskās skolas profesors Dž. Mouklijs nāca klajā ar projektu (memorandu) “Ātrdarbīgo elektronisko iekārtu izmantošana skaitļošanā” un lika pamatus pirmās elektronu skaitļojamās mašīnas ENIAC izveidošanā. Apmēram gadu šis projekts netika īstenots, kamēr par to sāka interesēties ASV armijas ballistiskās pētniecības laboratorija.

Darbs pie šīs mašīnas sākās 1943. gada vidū, un tā tika pabeigta 1945. gadā. Mašīna tika demonstrēta 1946. gada 15. februārī.(pielikums nr.12)

Mašīnas patērētā jauda bija 150 kilovatu. Tā būtu pietiekama, lai apgaismotu veselu strādnieku ciematu. ENIAC ātrdarbība bija apmēram 1000 reižu lielāka nekā iepriekšējām releju mašīnām. Reizināšanai ENIAC patērēja tikai 0,0028 s jeb – pēc citiem rēķiniem – aptuveni 5 sekundēs tā varēja sareizināt divus 23 zīmju skaitļus. Šodien miniatūrais kalkulators izpilda tādu darbību 20 reižu ātrāk. Šajā elektroniskajā gigantā bija 17 468 elektronu lampas, ap 70 000 rezistoru, 10 000 kondensatoru, 500 releju un 6 000 slēdžu. Tas bija aptuveni 30 m garš, aizņēma 85 kubikmetru lielu tilpumu, svēra 30 tonnas, tajā bija 18 tūkstoši elektronlampu.

Skaitļus ievadīja mašīnā ar perfokaršu palīdzību. Mašīna bija paredzēta konkrētas darbību virknes izpildīšanai. Programmas vadība operāciju pēctecīgai izpildīšanai tika nodrošināta tāpat kā analītiskajās mašīnās ar štekeru un komutāciju palīdzību. Ja bija vajadzīga cita darbību virkne, tad visu shēmu nācās montēt praktiski no jauna. Kaut arī tāds programmēšanas veids prasīja vairākas diennaktis mašīnas sagatavošanā, t. i., tās atsevišķu bloku savienošanā uz komutāciju dēļa, tas tomēr ļāva realizēt ENIAC izcilās spējas. Un vēl – mašīnu izmēģinot, atklājās, ka tās drošība ir ļoti zema. Mašīna bieži bojājās, un bojājumu cēloņu meklēšana aizņēma laiku no dažām stundām līdz pat vat vairākām dienām.

Matemātiķe Gerda Evansa par šo mašīnu rakstīja: “Nekad dzīvē man nav nācies gulēt un brokastot tā, kā tajos mēnešos, kad mēs, nomainot cits citu, divdesmit četras stundas diennaktī sēdējām pie skaitļojamajām mašīnām. ENIAC, uz kuras mēs strādājām, kaut arī bija ātrdarbīgāka nekā iepriekšējās matemātiskās iekārtas, tomēr izrādījās pietiekami delikāta un, es pat teiktu, kaprīza mašīna, pastāvīgi kaut kādas lampas vai kontūras izgāja no ierindas, un mums nācās stāvēt dīkā.”

Pretrunas starp programmas salikšanas roku darbu un mašīnas elektronisko mezglu darba ātrumu, liela patērētā jauda, ievērojamie gabarīti – lūk, ENIAC acīmredzamie trūkumi. Taču svarīgākais solis tika sperts: praksē pārbaudīta darbspējīgas elektronu ciparu skaitļojamās mašīnas izveidošanas iespēja.

3.2. DŽONA FON NEIMANA PRINCIPS

ENIAC izgatavošana neapturēja skaitļojamās tehnikas attīstību. Tika meklēti jauni ceļi un iespējas.

Pirmās ESM projekts ieinteresēja ASV matemātiķi Džonu fon Neimanu (John (Janos) Neumann, 1903–1957). Viņš ir dzimis Ungārijā, bet 1930. gadā ieradies ASV, kļuvis par ASV Nacionālās zinātņu akadēmijas un arī Amerikas Mākslas un zinātņu akadēmijas biedru. Viņš sāka izstrādāt loģisko shēmu, kurā būtu iespējams izmantot tādu atmiņā ierakstīto programmu, ko varētu viegli mainīt, nepārbūvējot visu mašīnas shēmu. Grūti nosaukt vienu šīs idejas autoru, visticamāk, ka doma radās jaunā virziena triju ideologu – Dž. fon Neimana, H. Goldšteina (H. H. Golstine) un A. Berksa (A. W. Burks) diskusijās. Šīs idejas tika izklāstītas 1946. gadā publicētajā rakstā “Elektronu skaitļojamo iekārtu loģisko konstrukciju iepriekšējā izskatīšana”. Tajā bija izteikti divi pamatprincipi, kas ieguva praktisku lietojumu visās mūsdienu elektronu skaitļojamās mašīnās: pamatota binārās skaitīšanas sistēmas izmantošana skaitļu attēlošanā un atmiņā glabājama programma. Atmiņā uzglabājamā programma ļāva pārvarēt būtiskāko ENIAC trūkumu – laika patēriņu programmas salikšanai un sagatavošanai uz komutāciju dēļa. Programmu, tāpat kā sākuma skaitļus, viņš piedāvāja glabāt mašīnas atmiņā. Ar vadības iekārtu atsevišķas komandas tika izsauktas no atmiņas nepieciešamo darbību izpildei un rezultāta nosūtīšanai atmiņā. Raksts saturēja arī svarīgas rekomendācijas mašīnas konstruēšanā un programmēšanas metodikā.

Džona fon Neimana princips –

• aritmētiski loģiskā iekārta glabā matemātiskās un loģiskās operācijas;

• iekārta ievada datus skaitļotājā;

• kontroles iekārta vada skaitļotāja pavēļu (komandu jeb programmas) secību;

• iekšējā (primārā jeb operatīvā) atmiņa glabā datus un programmas;

• ievades iekārta ievada datus skaitļotājā;

• izvades iekārta izvada datus no skaitļotāja;

• ārējā (sekundārā) atmiņā dati un programmas tiek glabāti patstāvīgi.

Datora atmiņai jāsastāv no kāda daudzuma sanumurētu šūnu, katrā no kurām var atrasties vai nu apstrādājamie dati, vai programmas instrukcijas. Visām atmiņas šūnām jābūt viegli pieejamām no citām datora iekārtām.

Saitēm starp datora iekārtām jābūt sekojošām:

(šeit vienkāršās līnijas rāda vadības saites un dubultās līnijas – informācijas saites).

4. ESM PAAUDZES

Elektroniskie skaitļotāji savā neilgajā attīstības vēsturē ir būtiski izmainījušies. Katru raksturīgāko periodu pieņemts apskatīt kā paaudzi. Paaudzes atšķiras ar izmantojamo elektronisko aparatūru un skaitļotāju lietošanas iespējām.

Ar ESM paaudzēm saprot visu tipu un modeļu skaitļojamās mašīnas, kuras izgudrotas dažādos konstruktoru kolektīvos, izgatavotas dažādu valstu dažādos uzņēmumos un firmās, bet ir būvētas, izmantojot vienus un tos pašus zinātniskos un tehniskos principus.

ESM paaudzes atšķiras ne tikai ar to rašanās laiku, t. i., ar tehnikas līmeni, kas nosaka mašīnas konstrukciju, bet arī ar pavisam īpašu pieeju tradicionālo uzdevumu risināšanā. Neviena no tehniskajām ierīcēm, kādas cilvēks līdz šim izgudrojis, nav attīstījusies tik straujos tempos kā elektroniskie skaitļotāji.

Katra jauna skaitļošanas mašīnu paaudze rodas caurmērā ik pēc pieciem sešiem gadiem un dzīvo, dodot ceļu nākamai paaudzei, desmit gadus. No paaudzes uz paaudzi ESM kļūst arvien saprotamāka, spējīgāka aizvien vairāk kontaktēties ar cilvēku.

Līdz 80-to gadu vidum datoru evolūciju pieņemts dalīt sekojošās paaudzēs:

1-ā paaudze (1945-54. g.) – fon-Neimana datoru arhitektūras stabilizēšanās laiks. Tiek noteiktas galvenās sastāvdaļas: centrālais procesors (CP), operatīvā atmiņa (OM), ievad/izvadierīces (IOD). Savukārt CP sastāv no aritmētiski-loģiskā bloka (ALU) un vadības bloks (CU). Darbojas uz lampām. Programmas jau var sastādīt ne tikai mašīnas valodā, bet arī assemblerā.

2-paaudze (1955-64. g.) – uzrodas jauna elementu bāze – pusvadītāju tranzistori un operatīvā atmiņa – aiztures līnijas uz magnētiskiem serdeņiem. Samazinās izmēri, aug darbības drošība un ražīgums. Rodas augsta līmeņa valodas – Algol, FORTRAN, COBOL, kas dod iespēju izmantot programmnodrošinājumu, neatkarīgu no datora tipa. Tiek izveidoti ievades/izvades procesori un operāciju sistēmas (OS).

3-ā paaudze (19965-70. g.) – tranzistoru vietā sāk izmantot integrālās jeb mikro shēmas. Tiek radītas lētāki un mazāki datori – minidatori, kurus izmanto arī ražošanas procesu vadībai. Rodas iespējas vienlaikus izpildīt vairākas programmas, izstrādā dažādu lietojumu programmu paketes, datu bāzes. Izstrādā savietojamu datoru saimes – IBM System 360 un EC ЭBM.

4-ā paaudze (1970-84. g.) – tiek radītas lielās integrālās shēmas (LIS), kas dod iespējas uz 1 kristāla izvietot līdz 104 elementu. Programmnodrošinājums kļūst draudzīgāks lietotājiem. Jau 70-to gadu sākumā firma Intel izlaiž mikroprocesoru i4004. Rodas mikroprocesori. Vispār ar vārdu procesors saprot tādu datora funkcionālo bloku, kas paredzēts loģiskai un aritmētiskai informācijas apstrādei uz mikroprogrammu vadības bāzes. i4004 iespējas bija ierobežotas. Tas spēja veikt tikai 4 aritmētiskās operācijas un sākotnēji to izmantoja kalkulatoros. Vēlāk lietojumu sfēra paplašinājās, piem., tos sāka lietot arī luksoforos. 1972. g. uzprojektēja 8-pozīciju mikroprocesoru i8008, kam jau bija plašāka komandu sistēma – tas prata arī dalīt skaitļus. Šo procesoru izmantoja arī personālā datorā Altair, priekš kura Bils Geits uzrakstīja vienu no saviem pirmajiem Basic interpretatoriem. Ar to sākas arī 5. paaudze.

5-o paaudzi var saukt arī par mikroprocesoru paaudzi. 1976. g. firma Intel izlaiž 16-pozīciju mikroprocesoru i8086. Tam ir ievērojami 16 pozīciju (16 biti) reģistri un adrešu kopne (20 biti) un tas var adresēt līdz 1 MB operatīvo atmiņu. Bet 1982. g. jau tika izgatavots i80286. Tas bija uzlabots i8086 variants un uzturēja jau vairākus darba režīmus.

• Reālo režīmu, kad adreses formēšana tika veikta pēc i386 noteikumiem

• Aizsargāto režīmu, kas aparatūras līmenī realizēja vienlaicīgu vairākuzdevumu izpildi un virtuālās atmiņas vadību

Mikroprocesoram i80286 bija arī lielāka adrešu kopne – 24 pozīcijas – un tādēļ tas spēja adresēt 16 MB operatīvās atmiņas.

1985. gadā firma Intel izlaida 32-pozīciju mikroprocesoru i80386, kas arī aparatūras līmenī bija savietojams ar visiem iepriekšējiem. Tas spēja adresēt līdz 4 GB operatīvās atmiņas un uzturēja arī jaunu darbības režīmu – virtuālā i80386 režīmu, kurš ne tikai deva efektīvāku savas programmas izpildi, bet arī ļāva vienlaikus (paralēli) izpildīt vairākas programmas. Tika ievesta arī operatīvās atmiņas lappušu organizācija, kas ļāva uzturēt virtuālo atmiņu līdz 4 TB (terrabait).

Paralēlais darbības režīms ļāva vienlaikus:

• Piekļūt pie ievad/izvades ierīcēm

• Ievietot komandas izpildes rindā to izpildei

• Dekodēt komandas

• Pārveidot lineārās adreses fiziskajās

• Veikt adrešu lappušu pārveidi (informāciju par 32 biežāk lietojamām lappusēm ievieto speciālā kešatmiņā).

Drīz pēc i386 tika radīti i486 mikroprocesori, kas turpināja attīstīt paralēlās apstrādes idejas. Dekodēšanas un komandu izpildes ierīce tika izveidota kā 5 pakāpju konveijers, kurā dažādās izpildes stadijās vienlaikus varēja atrasties līdz 5 komandām. Ieveda 2. līmeņa kešatmiņu ar 512 KB ietilpību. Radās iespēja būvēt vairākprocesoru konfigurācijas un arī komandu sistēma tika papildināta ar jaunām komandām. Kopā ar mikroprocesoru taktu frekvences palielināšanu līdz 133 Mhz tas deva iespēju ievērojami palielināt izpildes ātrumu.

5. PERSONĀLIE SKAITĻOTĀJI

Pats pirmais mikroskaitļotājs bija ALTAIR, ko 1975. gadā izveidoja MITS, neliela Ņūmeksikas instrumentu firma. Tā bija “džinkstoša” mašīna, kurai turklāt nebija ne klaviatūras, ne ekrāna. Informāciju un programmas skaitļotājā ievadīja ar slēdžu palīdzību – binārajā sistēmā. Viens nepareizs slēdža klikšķis, un visu darbu vajadzēja sākt no sākuma. Skaitļotājs darba rezultāta izvadei izmantoja lampiņas uz priekšējā paneļa (protams, arī binārajā sistēmā). Vēlāk šo skaitļotāju uzlaboja, pievienojot tam dažādas palīgierīces: tastatūru, ekrānu.

MITS dibinātājs Eds Roberts (Ed Robert) saprata, ka ir nepieciešama programmēšanas valoda, lai vienkāršāk varētu izmantot ALTAIR. Tolaik populāra bija kļuvusi relatīvi jaunā programmēšanas valoda BASIC. Divi Hārvarda universitātes studenti – vēlākie firmas Microsoft dibinātāji – Bils Geitss (Bill Gates) un divus gadus jaunākais Pols Alens (Paul Alen) nolēma izveidot BASIC versiju, ko varētu lietot skaitļotājos ALTAIR. Vienīgā problēma, ka viņiem nebija neviena skaitļotāja ALTAIR. Un tomēr pēc astoņu nedēļu dienu un nakšu pūliņiem viņi pabeidza darbu pie programmēšanas valodas, kas ieguva nosaukumu – Microsoft Basic. Dodoties pie ALTAIR ražotājfirmas MITS, lai pārdotu BASIC, Pols attapās, ka trūkst ielādes programmas. Tā tika uzrakstīta lidmašīnā. Tajā pašā gadā, būdami 19 un 17 gadu veci, abi studenti saņēma atļauju darbam un nodibināja savu firmu MicroSoft Corporation.

Pirmie personālā skaitļotāja radītāji bija divi jauni amerikāņu tehniķi Stīvs Džobss (Steve Jobs), kurš strādāja firmā Atari, un Stīvs Vozņaks (Steve Wozniak) no kompānijas Hewlett-Packard. 1976. gada vasarā Džobsa vecāku garāžā viņi izveidoja to, ko vēlāk nosauca par personālo ESM un nokristīja to par Apple – ābols. Pirmā personālā skaitļotāja radītāji 1977. gadā nodibināja firmu Apple, kura neilgā laikā kļuva ļoti populāra. Tā paša gada vidū rūpnieciskajā tirgū parādījās pirmie Apple–II eksemplāri. Šim datoram bija iebūvēta klaviatūra, tam bija 7 paplašinājumu ligzdas (sloti), līdz ar to šo skaitļotāju varēja lietot gan tie, kam interesē spēles, gan tie, kuri nodarbojas ar zinātni. Apple–II tika izmantots tas pats procesors, kas skaitļotājā Apple–I, bet atmiņu bija iespējams palielināt līdz pat 64 kilobaitiem. Dators Apple–II bija ļoti populārs pircēju vidū, jo pat tie, kuri no tehnikas neko nesaprata, burtiski dažās minūtēs bija spējīgi apgūt darbu ar šo skaitļotāju. Apple–II tika pārdots miljonos eksemplāru, un daudzus no tiem lieto vēl šodien. 1981. gada vasarā firma IBM iesaistījās personālo datoru ražošanā. Šī firma savus konkurentus pārsteidza nevis ar jaunu tehnoloģiju izmantošanu skaitļotājos, bet gan ar veltīto uzmanību visām detaļām, kas vien tika piedāvātas. 13 mēnešos IBM izveidoja nevis jaunu skaitļotāju, bet gan pilnīgu piedāvājumu sistēmu, kura ietvēra gan monitorus, gan printerus, gan paplašinājumu kartes un, pats svarīgākais, pilnu programmnodrošinājumu. BM PC (Personal Computer – personiskais dators) tika izmantots Intel 8088 procesors, atmiņu varēja palielināt līdz 256 kilobaitiem. Oriģinālajiem PC bija 1 vai 2 diskešu lasīšanas iekārtas, katra ar 160 kilobaitu ietilpību. Paplašinātajam modelim IBM PC/XT, kas parādījās dažus mēnešus vēlāk, bija uzlabota klaviatūra un arī cietais disks. IBM piedāvāja divu veidu monitorus – krāsainos, kā arī lētākus un ar asāku attēlu – melnbaltos. IBM reklamēja savu preci tā, lai būtu pārliecināta, ka Amerikā ikviens zina par šiem skaitļotājiem. Tā iespaidā daudzi no pirmajiem pircējiem bija tādi, kuri iepriekš nebija domājuši par skaitļotāja iegādi.

SECINĀJUMI

Rakstot šo darbu, es ieguvu daudz zināšanu par izvirzīto tematu. Esmu izpratis datoru darbības un uzbūves galvenos principus, skaitļošanas ierīču attīstību. Ir diezgan interesanti sekot līdzi tehnikas attīstībai. Salīdzinot mūsdienu datoru ar 10 gadus vecu skaitļotāju, uzreiz var apbrīnot milzīgo attīstības tempu. Piemēram, vakar pirkts pilnīgi jauns visātrākais dators šodien vairs tāds nebūs. Tomēr, neskatoties uz visiem superdatoriem, cilvēka galva ir vislabākais skaitļotājs. Ne velti, pateicoties cilvēkam, tehnika mūsdienās ir tik augstā līmenī.

TĒZES

• Skaitīkļu vecums ir 2000 – 4000 gadu un tos lieto vēl mūsdienās.

• Uz pirkstiem ir iespējams atlikt skaitļus līdz pat miljonam .

• Skaitīkļu izmantošana mūsdienās neliecina par to, ka mēs esam atpalikuši, bet gan par to , ka tie ir izcils izgudrojums.

• ESM ENIAC sastāvēja no 17 468 elektronu lampām, 70 000 rezistoriem, 10 000 kondensatoriem, 500 relejiem un 6 000 slēdžiem.

• 1981. gads – tiek izveidots firmas IBM pirmais personālais dators IBM PC, pirmais līdzinieks mūsdienu datoram.

IZMANTOTĀ LITERATŪRA

• D. Krūče, A. Kukuka Informātika 7. klasei – Rīga „Zvaigzne”, 1992. – 58. – 69. lpp.

• M. Detlavs, K. Sataki Ieskaties datoru pasaulē – Datorzinību centrs, 1997. – 11. – 29. lpp.

• http://ei.cs.vt.edu/~history/ENIAC.Richey.HTML Resurss aprakstīts – 2004.g. aug.

• J. Krauklis, J. Ločmelis Komunikāciju leksikons – Jumava, 2004. – 168. – 169. lpp.

• Endijs Lisovskis. ATA pret SATA. – BOOT, 2005. g., Nr.03, 12. lpp.

• http://www.liis.lv/sktehves/ Resurss aprakstīts – 2003.g janv.

• Mārtiņš Ūdris. Elektroniskie skaitļotāji. – e-pasaule, 2004. gada novembris, 25. lpp.

• http://ftp.arl.mil/~mike/comphist/eniac-story.html Resurss aprakstīts – 2002.g okt.

• http://www.seas.upenn.edu/~museum/ Resurss aprakstīts – 2003. g. nov.

• http://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC Resurss aprakstīts – 2005. g. jūn.

• http://www.liis.lv/ieskatdp/eniac.htm Resurss aprakstīts – 2003.g. martā.

PIELIKUMS

NR.1 NR.2

NR.3 NR.4

NR.5

NR.6

NR.7

NR.8

NR.9

NR.10

NR.11

NR.12