Dijital çağa yolculuk: bilgisayar nasıl yaratıldı?

Bilgisayarın tarihi, basit mekanik sayaçlardan kuantum sistemlere uzanan bir evrimdir. Kilit aşamalar arasında 19. yüzyılda Charles Babbage tarafından programlanabilir "Analitik Makine"nin icadı, 1940'larda ilk elektronik lambalı bilgisayarların (ENIAC) oluşturulması, 1950'lerde transistörlere geçiş ve bilgisayarları kişisel hale getiren 1970'lerdeki mikroişlemcilerin ortaya çıkışı yer alır.

Mekanik çağ: modern makinelerin öncülleri

Elektroniğin ortaya çıkışından önce hesaplamalar elle veya ilkel araçlarla yapılıyordu. Ancak 17–19. yüzyıllarda otomasyonun temel prensipleri zaten atılmıştı.

• Abaküs ve logaritma cetveli. Aritmetik için kullanılan en eski araçlar, insanlığın hesaplamaları hızlandırma ihtiyacını kanıtlamıştır.
• Blaise Pascal'ın "Pascaline"i (1642). Sayıları toplayıp çıkarabilen ilk mekanik cihaz. Dişli çark sistemini kullanmış ve geleceğin hesap makinelerinin prototipi olmuştur.
• Charles Babbage'ın Analitik Makinesi (1830'lar). Elektronik öncesi dönemin en önemli icadı. Babbage, hafızası, işlemcisi ("değirmen") ve giriş/çıkış birimi olan evrensel bir hesaplama makinesi tasarladı. Makine, o dönemin teknik sınırlamaları nedeniyle hayatı boyunca inşa edilememiş olsa da mimarisi tamamen modern PC'nin yapısını tekrarlar.

Elektromekanik ve hesaplama teorisi

20. yüzyılın başlarında, bilim ve askeri alandaki hızlı hesaplamalara duyulan ihtiyaç yeni keşifleri teşvik etti.

• Zuse Makineleri (Z1–Z4). Alman mühendis Konrad Zuse, 1930–40'larda bir dizi elektromekanik makine geliştirdi. Z3 (1941), ikili sayı sistemini kullanan ilk çalışan programlanabilir hesaplama makinesi oldu.
• Turing Makinesi (1936). Alan Turing fiziksel bir cihaz inşa etmedi, ancak evrensel bir hesaplayıcının matematiksel modelini önerdi. Bir makinenin, kendisi için bir algoritma (program) varsa herhangi bir görevi yerine getirebileceği fikri, bilişimin teorik temeli haline geldi.

Birinci nesil: Lambalı devler (1940–1950'ler)

II. Dünya Savaşı, elektroniğin gelişimine güçlü bir ivme kazandırdı. Vakumlu lambalar, sinyalleri mekanik rölelerden çok daha hızlı değiştirmeyi mümkün kıldı.

• ENIAC (1945, ABD). İlk tam işlevsel, genel amaçlı elektronik dijital bilgisayar. 167 metrekarelik bir alan kaplıyor, 27 ton ağırlığında olup 18.000 lamba içeriyordu. ENIAC, balistik hesaplamalar için kullanıldı.
• Von Neumann Mimarisi (1945). John von Neumann, programın verilerle birlikte bilgisayarın belleğinde saklanması ilkesini önerdi. Bu, görev değiştirmek için devrelerin fiziksel olarak yeniden lehimlenmesi gerekliliğini ortadan kaldırdı ve tüm modern cihazlarda kullanılmaktadır.
• EDSAC ve UNIVAC I. Sadece askerler tarafından değil, aynı zamanda işletmeler tarafından da (örneğin ABD'de nüfus sayımı için) kullanılmaya başlayan ilk ticari bilgisayarlar.

İkinci nesil: Transistör devrimi (1950–1960'lar)

Bell Labs'da transistörün icadı (1947) her şeyi değiştirdi. Transistörler, lambalarla aynı işlevleri görüyordu ancak kat kat daha küçük, daha ucuz, daha güvenilir ve enerji verimliydi.

• Minyatürleştirme. Bilgisayarlar bir salon büyüklüğünden büyük bir dolap boyutuna küçüldü.
• Programlama dilleri. Assembler'lar ve ardından ilk yüksek seviye diller (Fortran, COBOL) ortaya çıktı. Programlama, dar bir elektrik mühendisleri grubunun tekelinden çıkarak matematikçiler ve ekonomistler için de erişilebilir hale geldi.
• Ana bilgisayarlar (Mainframe). IBM, piyasaya hakim oldu ve şirketler ile araştırma merkezleri için standart haline gelen ana bilgisayar serileri (örneğin IBM System/360) üretti.

Üçüncü nesil: Entegre devreler (1960–1970'ler)

Mühendisler, birçok transistörü tek bir yarı iletken kristal üzerine yerleştirmeyi öğrendi — böylece entegre devre (yonga) ortaya çıktı.

• Güç artışı. Moore Yasası'na göre bileşen yerleşim yoğunluğu her iki yılda bir katlanarak arttı.
• İşletim sistemleri. Donanım karmaşıklığı, kaynakları yönetmek için karmaşık yazılımların oluşturulmasını gerektirdi. Çoklu görev ve zaman paylaşımı destekleyen işletim sistemleri ortaya çıktı.
• ARPANET. 1960'ların sonunda, farklı üniversitelerdeki bilgisayarları birbirine bağlayan bir ağ kuruldu. Bu, modern İnternet'in prototipi haline geldi.

Dördüncü nesil: Mikroişlemciler ve PC'ler (1970'ler – günümüz)

Kilit olay, merkezi işlem biriminin tek bir çip üzerine yerleştirildiği mikroişlemcinin yaratılmasıydı.

Kişisel bilgisayarlar laboratuvarlardan evlere ve ofislere çıktı. Xerox PARC'ta önerilen ve Apple ile Microsoft tarafından uygulanan GUI (grafiksel kullanıcı arayüzü) gelişimi, teknolojiyi eğitimsiz kullanıcılar için erişilebilir kıldı.

Modern aşama: Mobilite, internet ve Yapay Zeka

1990'ların sonundan beri gelişim, entegrasyon ve ağ etkileşimi yönünde ilerlemektedir.

1. İnternet ve World Wide Web. Bilgisayar, izole bir cihaz olmaktan çıkarak küresel bilgi ortamına bir pencere haline geldi.
2. Mobil cihazlar. Akıllı telefonlar aslında 1990'ların süper bilgisayarlarını aşan güce sahip, tam teşekküllü cep bilgisayarlarıdır.
3. Bulut bilişim. Hesaplama gücü ve veri depolama sağlayıcı sunucularına taşındı, bu da son cihazların "donanım" gereksinimlerini azalttı.
4. Yapay zeka ve Büyük Veri (Big Data). Modern bilgisayarlar, sinir ağlarının eğitimi ve devasa veri kümelerinin işlenmesi için gerekli olan paralel hesaplamalar (GPU, TPU) için optimize edilmiştir.

Bilgisayar tarihine ilişkin yaygın algı hataları

• "Bilgisayarı tek bir kişi icat etti." Bu, yüzyıllar boyunca farklı ülkelerden onlarca bilim insanı ve mühendisin kolektif çalışmasının sonucudur.
• "ENIAC ilk bilgisayardı." ENIAC ilk elektronik genel amaçlı bilgisayardı, ancak ondan önce elektromekanik (Zuse) ve özel amaçlı elektronik makineler (ABC, Colossus) vardı.
• "Babbage bilgisayarını inşa etti." Analitik Makine çizimlerde kaldı. Çizimlerine göre tam çalışan bir model ancak 1991 yılında Londra Bilim Müzesi tarafından组装landı ve fikirlerinin doğruluğunu kanıtladı.

SSS

Bilgisayarın babası kim olarak kabul edilir? Bu unvan genellikle programlanabilir makine konsepti için Charles Babbage ile evrensel hesaplama teorisi için Alan Turing arasında paylaşılır.

Von Neumann mimarisi nedir? Programın ve verilerin aynı bellekte saklandığı bilgisayar yapılandırma ilkesidir. Bu, bilgisayarın şemayı fiziksel olarak yeniden yapılandırmadan görevler arasında hızlıca geçiş yapmasını sağlar.

İlk kişisel bilgisayar ne zaman ortaya çıktı? İlk kitlesel PC'ler Apple II (1977) ve IBM PC (1981) olarak kabul edilir. Ancak Altair 8800 (1975) gibi hobi kitleri de hesaplamaların kişiselleştirilmesi tarihinde önemli kilometre taşları olarak görülür.