e-gradiva				Sistemi	Motorola	Omrežja
						SERŠ Maribor

Elektro-mehanski računalniki

Eno od prvih uporab elektrotehnike za računanje predstavlja uvedba elektromotorjev za pogon mehaničnih kalkulatorjev. Drugo področje uporabe pa je pojav naprav na osnovi luknjanih kartic, s pomočjo katerih je bilo mogoče sortirati in tabelirati velike količine podatkov. Kot smo videli, je uporabo luknjanih kartic predlagal že Babbage. Razlika je pravzaprav samo v tem, da se je prisotnost oziroma odsotnost luknjic zdaj ugotavljala električno, in v tem, da so bile naprave po zasnovi bistveno skromnejše od analitičnega stroja.

Preprostost in zanesljivost sta bila glavna razloga za komercialno uspešnost naprav na osnovi luknjanih kartic. Herman Hollerith (1860-1929) jih je prvič uspešno uporabil leta 1887 pri statistični obdelavi podatkov o smrtnosti v Baltimoru. Njegov največji uspeh je bila odločitev, da se njegove naprave uporabijo pri obdelavi rezultatov ljudskega štetja v ZDA leta 1890. Obdelava, ki je zahtevala luknjanje kakih 56 milijonov kartic, je zelo uspela in naprave te vrste so se hitro razširile po ZDA in svetu. Podjetje Tabulating Machinecompany, ki ga je 1896 ustanovil Hollerith, se je leta 1911 združilo z dvema drugima v novo podjetje, ki se je leta 1924 preimenovalo v IBM (International Business Machines Corporation).

Kljub komercialni uspešnosti predstavljajo te naprave gledano s stališča razvoja računalnikov pravzaprav korak vstran, če že ne nazaj. Edina aritmetična operacija, ki so jo obvladale, ie bilo štetje. Šele okrog leta 1900 je bilo dodano seštevanje (po vzoru na Leibnizov kalkuiator), ostale operacije pa še dosti kasneje. Uporabljale so se predvsem za statistične in računovodske obdelave, kjer je seštevanje praviloma zadoščalo. Čeprav bi le težko rekli, da predstavljajo poskus v smeri razvoja računalnika za splošne namene, so bila z njimi razvita pomembna orodja, ki so prišla zelo prav pri kasnejšem razvoju računalnikov.

V obdobju druge svetovne vojne se je začela velika potreba po računalnikih, ki bi se uporabljali za vojaške namene. Ker so se začela uporabljati nova orožja, so nujno potrebovali računalnike s katerimi so lahko računali koordinate in podobne stvari.

Prvi delujoči stroj Babbagejeve vrste je naredil Nemec Konrad Zuse (1910-1997), ki se je, v naspotju z ostalimi stroji tistega časa, odločil za binarno in ne decimalno aritmetiko. Poleg tega je Zuse prvi uporabil aritmetiko s plavaiočo vejico v podobni obliki kot jo poznamo še danes.Leta 1938 je dokončal Z1, ki je bil povsem mehanski in pri delovanju nezanesljiv. Pri Z2 je bila aritmetična enota zgrajena iz telefonskih relejev, pomnilnik pa je bil mehanski od Z1.

Pri naslednjih poskusih je Zuse uporabil elektromehanske releje. Leta 1941 je bil dokončan elektromehanski stroj Z3, ki je bil prvi delujoči programsko vodeni računalnik za splošne namene. Zgrajen je bil iz 2600 telefonskih relejev in je imel relejski pomnilnik velikosti 64 22-bitnih besed. , da ni imel ukazov za pogojne skoke. Ukaze pa je dobival preko luknjanega traku. Za vnos podatkov je služila tipkovnica, rezultat pa je bil prikazan v numerični obliki s pomočjo žarnic na posebnem zaslonu. Njegova pomanjkljivost je bila, da ni obvladal programskih skokov in v tem pogledu ni dosegel analitičnega stroja. Imel pa je ukaze v katerih so bili pomnilniški naslovi podani v numerični obliki na način, ki je podoben današnjemu.

Sledila je izpopolnjena različica Z4, ki je imel 32-bitne besede in se je uporabljal še osem let po koncu vojne na ETH v Züricku.

Medtem pa je v ZDA potekalo delo na računalniku Harvard Mark I, ki so ga Američani dolgo časa obravanavali kot za prvi delujoči programsko vodeni računalnik. Duhovni oče računalnika Harvard Mark 1. je Howard Aiken (1900-1973), fizik z Harvardske univerze. V nasprotju z Zusejem je Aiken poznal Babbagevo delo, čeprav analitičnega stroja ne dovolj podrobno. Gradnjo elektromehaničnega programsko vodenega računalnika za splošne namene je predlagal leta 1937, delo pa se je pričelo leta 1939. Delo na Automatic Sequence Controlled Calculatorju, kot se je stroj tudi imenoval, je v celoti prevzela firma IBM, ki je rešila tudi večino razvojnih problemov.

Gradnja je potekala brez denarnih težav, lahko bi rekli celo razkošno. Delo je bilo končano leta 1943, na Harvard pa so stroj pripeljali in pripravili za delo maja 1944. Harvard Mark 1. je bil ogromen stroj, ki je bil dolg preko 15 m in visok ter širok več kot 2 metra. Podobno kot Babbagevi stroji je tudi Harvard Mark 1. za pomnilnik uporabljal desetiška števna kolesa, ki pa so bila sedaj realizirana elektromehansko. Njegov pomnilnik je obsegal 72 23-mestnih desetiški števil, ukaze pa je dobival preko luknjanega traku. Za vnos podatkov je poleg luknjanega traku služil še čitalnik luknjanih kartic, rezultati pa so se izpisovali na tiskalnik ali na luknjalnik kartic.

Vsak ukaz je imel obliko:

Al A2 OP

kjer je OP operacija, ki naj se izvede, A1 in A2 pa naslova pomnilniških lokacij, v katerih sta operanda. Tudi rezultat operacije se shrani na naslov A2. Kljub temu, da je Aiken poznal analitični stroj, ga ni poznal dovolj dobro, da bi med ukaze vključil tudi pogojne skoke. To je bilo narejeno šele kasneje ob razširitvi stroja. Za primerjavo: seštevanje in odštevanje je trajalo 0.3 sekunde, množenje in deljenje pa 12 sekund.

Zusejev Z3 in Harvard Mark 1 sta v marsičem zelo podobna, čeprav ne smemo zanemariti, da je bil Z3 binaren z aritmetiko s plavajočo vejico, Harvard Mark 1 pa desetiški z aritmetiko s fiksno vejico. Oba sta kot medij za shranjevanje ukazov uporabljala luknjani trak in pri obeh je bilo pred začetkom reševanja problema potrebno ročno nastaviti vrsto stikal. Harvard Mark 1. je bil sicer veliko večji in zmogljivejši ter je ostal v redni uporabi na Harvardu do leta 1959.

Ljudje so torej potrebovali skoraj sto let, da so uresničili Babbageove ideje. Ker so ideje ostale iste lahko rečemo, da je bil v tem času razvoj le tehnološki in ne arhitekturni.

Gor     Sistemi     Motorola 68XX      Mehanski     Elektronski 

SERŠ Maribor, Strokovna gimnazija, leto: 2002, avtor: Rok Kožuh