Što je to računalo ?

Računalo, općenit naziv pomagala za računanje. S pojavom

elektroničkih računala računalo (ili kompjuter, prema lat. computator,

engl. computer) jest poseban naziv za elektroničke uređaje koji

primaju, obrađuju i prikazuju podatke, dakle obavljaju znatno

složenije funkcije od samog računanja. Za jednostavnija pomagala za

računanje ustaljen je naziv kalkulator. Suvremena elektronička

računala osnova su za primjenu informatike i računarstva u gotovo

svim područjima ljudskog djelovanja, a posebno u provedbi tzv. treće

industrijske revolucije.

Počeci računala

Razvoj različitih pomagala za izvođenje računskih operacija ima dugu

povijest. Najznačajnija su od njih kineska i rimska verzija abakusa.

Kineski je abakus imao okvir s napetim žicama na kojima su nanizane

kuglice, a rimski se abakus sastojao od ploče podijeljene u pruge po

kojima su se micale pločice ili kamenčići (otuda lat. calculare

računati, od calculus kamenčić).

abakus

U XVII stoljeću B. Pascal i G.W.Leibniz razvili su mehaničke naprave za računanje na osnovi kojih sunastala današnja mehanička i elektromehanička računala (kalkulatori). bušena kartica

Engleski matematičar Charles Babbage počeo je 1834. raditi na

uređaju što ga je nazvao analitičkim strojem. On je upotrebljavao

bušene kartice koje je izumio Francuz J. M. Jacquard za upravljanje

tkalačkim stanom za proizvodnju složenih uzoraka. Babbage je

zamislio da stroj čita dva niza bušenih kartica: jedan s naredbama i

drugi s podacima, te da se rezultati računanja buše na treći niz kartica.

Babbage međutim nije ostvario svoje zamislikoje su bile daleko ispred

mogućnosti tadašnje tehnologije.

Babbageov analitički stroj

Digitalna elektronička računala

Godine 1937. H. Aiken je predložio uređaj nazvan Automatic Sequence Controled Calculator (kasnije nazvan Mark 1), koji je zasnovan na idejama Babbagea i ostvaren pomoću elektromehaničkih računala tvrtke IBM. Taj se stroj počeo graditi 1939., a završenje 1944. godine. Istodobno s razvojem računala Mark 1, započet je u kolovozu 1942. godine projekt za gradnju prvog elektroničkog digitalnog računala, nazvana ENIAC ( Electronic Numerial Integrator and Computer) na Sveučilištu Pennsylvania (SAD). Postojanje tog računala objavljeno je 15. veljače 1946, i taj se dan smatra početkom razdoblja elektroničkih digitalnih računala.

EDVAC i John von Neumann

Na čelu razvojne grupe su bili Eckert i Mauchly, a matematički savjetnik grupe bio je John von Neumann. ENIAC je u biti elektronička verzija stroja Mark 1 s više paralelnih jedinica za računanje. Za vrijeme rada na projektu ENIAC pojavile su se dvije nove koncepcije. Prva je potekla iz konstatacije da su elektronički sklopovi dovoljno brzi za obavljanje operacije, pa se ne mora graditi mnogo paralelnih jedinica za računanje, nego se operacije mogu provoditi s jednom tzv. aritmetičkom jedinicom. To je jako pojednostavnilo građu računala, iako je kasnije načelo paralelnih jedinica ponovo oživjelo. Druga je koncepcija, smještaj programa u memoriju, što omogućuje izvođenje niza naredaba u proizvoljnom redoslijedu, mnogo značajnija i bitno je djelovala na daljni razvoj računala. Kao rezultat tih dvaju razmatranja predložen je novi stroj EDVAC ( Electronic Discrete Variable Arithmetic Computer). Prijedlog za EDVAC bio je grupni rad i teško je jednoj osobi pripisati specifične ideje. U skici prijedloga za EDVAC (lipanj 1945.) John von Neumann je ujedinio sve ideje i postavio osnovnu logičku strukturu računala s memoriranim programom.

Rođenje računala

Eckert i Mauchly osnovali su vlastito poduzeće za izradu računala. Prvi im je rad bio sustav BINAC za tvrtku Northrop Aircraft, koji je bio isporučen 1948.,a stvarno je postao operativan 1950. U ožujku 1951. grupa Eckert-Mauchly dala je na tržište prvo komercijalno računalo UNIVAC 1 (Universal Automatic Computer). Prvi je primjerak nabavio

Buerau of Census USA. Taj je stroj imao 5000 elektronskih cijevi i mnoštvo poluvodičkih dioda. Memorija sroja je bila akustička sa stotinu živinih linija za kašnjenje. Kapacitet je bio tisuću riječi sa po 12 dekadnih mjesta.

UNIVAC

Ubrzo nakon pojave stroja UNIVAC 1, na tržištu su se pojavile memorije s magnetskim jezgrama i one su omogućile izgradnju računala u današnjem smislu. godine 1954. pojavio se na tržištu stroj IBM 650 male memorije s magnetskim jezgrama i vanjskom memorijom na magnetskom bubnju kapaciteta tisuću riječi. Takvih je strojeva izrađeno oko tisuću, pa su oni vrlo važni u razvoju programske tehnike. Prvo tranzistirano računalo instalirano je krajem 1959. godine. Razvila ga je tvrtka NCR (National Cash Register), a izgradila tvrtka General Electric. Centralni procesor imao je oko 4000 tranzistora i 8000 dioda.Memorija s magnetskim jezgrama imala je maksimalni kapacitet od 4800 znakova. Takva računala imala su manji volumen od prvotnih i bili su pristupačni širem spektru potrošača.

tranzistori i diode

Početkom 1960. na tržištu su se pojavila tzv.miniračunala. Nosila je tog pristupa tvrtka Digital Equipment. To je bio početak masovne proizvodnje standardiziranih jedinica. Dalji razvoj išao je tako naglo da je već početkom 1970. postojao kalkulator na silicijskoj pločici, a odmah nakon toga je tvrtka INTEL dala na tržište mikroprocesore. tehnikom visokog stupnja integracije uspjelo se tehnikom 30-godišnjeg razvoja smanjiti računalo od obujma 90 m³ i priključne snage 200 kW na uređaj od nekoliko kubnih decimetara i snage stotinjak vata.

Arhitektura računala

Osnovni računala su: ulazni dio, pomoću kojeg se može unositi proizvoljan broj operanada i naredaba; memorija, u koju se mogu unositi i iz koje se mogu dobiti operandi i naredbe i to u proizvoljnom poretku; aritmetičko-logička jedinica, koja može obavljati aritmetičke i logičke operacije s operandima koji se uzimaju iz memorije, s tim da se rezultati također pohranjuju u memoriju; izlazni dio, preko kojeg se rezultati, tzv. izlazni podaci na nekom izlaznom sredstvu predaju korisniku; upravljačka jedinica, koja može interpretirati naredbe dobivene iz memorije i upravljati ostalim dijelovima računala s tim da može odabirati alternative daljnje akcije već prema dobivenom rezultatu. Osnovna struktura koja proizlazi iz tih uvjeta poznata je kao von Neumannova struktura računala i sva se računala proizvedena od tog vremena zasnivaju na toj strukturi. Od tada do danas uvedena su samo neka poboljšanja von Neumannove osnovne koncepcije, a impresivna poboljšanja svojstva računala treba pripisati uglavom razvoju tehnologije elektroničkih komponenata.

Građa računala (von Neumannova arhitektura računala)

Generacije računala

Elektronička računala često se razvrstavaju u pet tehnoloških generacija .

Računala prve tehnološke generacije su ona s elektronskim cijevima. Memorije su bile akustičke. Podaci su se pamtili u obliku ultrazvučnog vala u stupcu živinih para, na magnetostrikcijski pobuđenoj niklenoj žici, u piezoelektrički pobuđenom posebno izbušenom kristalu kremena. Takve su memorije imale malen kapacitet od nekoliko tisuća bitova, a bile su dosta skupe i nepouzdane.

Računala s tranzistorima tvore drugu tehnološku generaciju. Opremljena su memorijama s feritnim magnetskim jezgricama. Te su memorije imale velik kapacitet ( do nekoliko desetaka milijuna bitova u većim računalima), a cijena i pouzdanost bile su za ono doba razumne. U toj su generaciji u velikoj upotrebi masovne memorije s magnetskim vrpcama, diskovima i bubnjevima.

Integrirani sklopovi niskog stupnja integracije sastavni su dio treće tehnološke geneacije. Pojavljuju se integrirane poluvodičke memorije koje istiskuju feritne memorije.

Sklopovi visokog stupnja integracije, osobito mikroprocesori i memorije, osobitosti su računala četvrte tehnološke generacije. Memorije kapaciteta od nekoliko desetaka milijuna bitova stanu na pločicu ploštine od 200 do 400 cm². Pogramske ispisne memorije (ROM, EPROM, EAROM) i vrlo sposobni mikro procesori promijenili su način izrade računala i omgućili izgradnju vrlo moćnih stolnih računala PC (engl. personal computer) koji ulaze u većinu ljudskih djelatnosti. Računala pomažu u radu, ubrzavaju i pojednostavljuju čovjekov rad od domaćinstva do medicine. tome su pridonijele i vrlo moćne masovne memorije u obliku audiokaseta, disketa i CD-ova koji imaju velik kapacitet uz male dimenzije.

Sada se razmatra što će biti peta tehnološka generacija. Smatra se da će računalo u petoj generaciji biti izgrađeno pomoću organskih sastavnih dijelova.

Prikaz osnovnih svojstav tehnoloških generacija računala

U prvom stupcu su elektronički elementi na kojima se osnivalo računalo, a u drugom memorije.