Bazele Utilizării Calculatoarelor

1 SCURT ISTORIC

Un calculator modern reprezintă un sistem complex care înglobează în construcţia sa tehnologii diverse: electronice, magnetice, electromecanice, electrono-optice etc. Astfel, în prezent, pentru realizarea unităţii centrale a unui calculator, care asigură stocarea programului şi a datelor pe termen scurt, secvenţierea instrucţiunilor şi efectuarea operaţiilor de calcul, se utilizează, cu precădere, tehnologii microelectronice. Pentru stocarea datelor şi a programelor pe termen lung se folosesc suporturi magnetice sub forma de benzi sau discuri, bazate pe diverse tehnologii magnetice/optice. Pentru implementarea operaţiilor de intrare/ieşire sunt folosite în principal tehnologiile electronice şi electromecanice.

Evoluţia calculatoarelor este strâns legată de progresele înregistrate de tehnologiile amintite mai sus. Cercetările efectuate pentru realizarea de calculatoare cât mai performante au impulsionat aprofundarea unor noi aspecte în cadrul acestor tehnologii.

Calculatoarele moderne reprezintă rezultatul unui îndelungat proces de căutări ale unor mijloace tehnice adecvate pentru mecanizarea şi automatizarea operaţiilor de calcul. În evoluţia mijloacelor de tehnica de calcul se pot evidenţia mai multe etape.

1. Etapa instrumentelor de calcul

- Secolul 12 en., China – abacul;

- Sfârşitul sec. 17 şi începutul sec.18, J. Napier şi R. Bissaker – logaritmii şi rigla de calcul.

2. Etapa maşinilor mecanice de calcul

Sistemele erau bazate pe roţi dinţate angrenate. Roata dinţată juca rolul elementului cu mai multe stări stabile, fiecare stare codifica o cifra zecimală. Ca date importante pot fi menţionate.

- 1642. B. Pascal realizează o maşină de adunat;

- 1694. Von Leibniz construieşte o maşină de adunat şi înmulţit;

- 1823. Ch.Babbage proiectează primul calculator cu execuţie automată a programului. Proiectul prevedea principalele elemente ale calculatoarelor moderne (unităţile de: memorie, calcul, intrare, ieşire şi comandă);

- 1872 E. Barbour realizează prima maşină de calcul cu imprimantă;

- 1892. W. Burroughs construieşte o maşină de calcul de birou perfecţio-nată;

- 1912. F. Baldwin şi J. Monroe încep producţia de masă a maşinilor mecanice de calculat, cu patru operaţii aritmetice.

3. Maşini electromecanice de calculat

Erau bazate pe roti dinţate angrenate, acţionate electric:

1937 - 1945. Maşini electromecanice de calculat, bazate pe relee electromagnetice (Mark I), cu program cablat. Releele electromagnetice şi contactele lor joacă rolul elementelor bistabile. Cu ajutorul lor se pot codifica cifrele sistemului de numeraţie binar.

În 1937 Howard Aiken, de la Universitatea Harward, a propus proiectul Calculatorului cu Secvenţă Automată de Comandă. Acesta folosea principiile enunţate de Ch. Babbage şi tehnologia de implementare pentru calculatoarele electromecanice produse de IBM.

Construcţia calculatorului Mark I a început în 1939 şi s-a terminat la 7 august 1944, dată ce marchează începutul erei calculatoarelor.

4. Maşinile electronice de calcul cu program memorat

Sisteme ce au utilizat, la început, tuburi electronice, apoi tranzistori şi circuite integrate pe scara simpla (SSI: sub 20 de tranzistori pe pastila de siliciu), medie (MSI: 20 - 1000 de tranzistori pe pastila de siliciu), largă (LSI: 1000 – 50.000 de tranzistori pe pastila de siliciu), foarte largă (VLSI: 50.000 – 100.0000 de tranzistori pe pastila de siliciu) şi ultra largă (ULSI: peste 1.000.000 de tranzistori pe pastila de siliciu).

Primele calculatoare realizate cu tuburi electronice

- 1943: la Universitatea din Pennsylvania a început construcţia primului calculator bazat pe tuburi electronice ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), de către o echipă având în frunte pe J.P. Eckert, J.W. Mauchly şi J. Von Neumann. Cu aceasta ocazie s-a folosit ideea de a stoca în aceeaşi memorie, atât datele, cât şi programul, ceea ce a permis modificarea relativ uşoară a programului;