Første moderne computere inddeles typisk i fire “generationer”. Hver generation er kendetegnet ved forbedringer i den grundlæggende teknologi. Disse forbedringer i teknologien har været ekstraordinære, og hvert fremskridt har resulteret i computere med lavere omkostninger, højere hastighed, større hukommelseskapacitet og mindre størrelse.
Denne gruppering i generationer er ikke entydig og er heller ikke uden diskussion. Mange af de opfindelser og opdagelser, der har bidraget til den moderne computeræra, passer ikke lige akkurat ind i disse strenge kategorier. Læseren bør ikke fortolke disse datoer som strenge historiske grænser.
Første generation (1945-1959)
Vakuumrøret blev opfundet i 1906 af en elektroingeniør ved navn Lee De Forest (1873-1961). I første halvdel af det 20. århundrede var det den grundlæggende teknologi, der blev brugt til at konstruere radioer, fjernsyn, radarer, røntgenapparater og en lang række andre elektroniske apparater. Det er også den primære teknologi, der er forbundet med den første generation af datamaskiner.
Den første operationelle elektroniske universalcomputer, kaldet ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), blev bygget i 1943 og anvendte 18.000 vakuumrør. Den blev bygget med statslige midler på University of Pennsylvania’s Moore School of Engineering, og dens hovedkonstruktører var J. Presper Eckert, Jr. (1919-1995) og John W. Mauchly (1907-1980). Den var næsten 30,5 meter (100 fod) lang og havde tyve 10-cifrede registre til midlertidige beregninger. Den anvendte hulkort til ind- og uddata og blev programmeret med stikpladetråde. ENIAC var i stand til at beregne med en hastighed på 1 900 additioner i sekundet. Den blev primært brugt til krigsrelaterede beregninger som f.eks. konstruktion af ballistiske affyringstabeller og beregninger til støtte for opbygningen af atombomben.
The Colossus var en anden maskine, der blev bygget i disse år for at hjælpe med at bekæmpe Anden Verdenskrig. Det var en britisk maskine, og den blev brugt til at hjælpe med at afkode hemmelige fjendtlige meddelelser. Maskinen, der brugte 1.500 vakuumrør, blev ligesom ENIAC’en programmeret ved hjælp af stikbrætledninger.
Disse tidlige maskiner blev typisk styret af stikbrætledninger eller af en række anvisninger kodet på papirbånd. Visse beregninger krævede én ledningsføring, mens andre beregninger krævede en anden. Så selv om disse maskiner tydeligvis var programmerbare, blev deres programmer ikke lagret internt. Dette ville ændre sig med udviklingen af computeren med lagrede programmer.
Det hold, der arbejdede på ENIAC, var sandsynligvis det første, der erkendte betydningen af konceptet med lagrede programmer. Nogle af de personer, der var involveret i den tidlige udvikling af dette koncept, var J. Presper Eckert Jr. (1919-1955) og John W. Mauchly (1907-1980) samt John von Neumann (1903-1957). I sommeren 1946 blev der afholdt et seminar på Moore School, hvor der blev lagt stor vægt på udformningen af en computer med lagrede programmer. Omkring 30 videnskabsmænd fra begge sider af Atlanterhavet deltog i disse diskussioner, og der blev snart bygget flere maskiner med lagrede programmer.
En af deltagerne i seminaret på Moore School, Maurice Wilkes (1913-), ledede et britisk hold, der byggede EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) i Cambridge i 1949. På amerikansk side stod Richard Snyder i spidsen for det hold, der færdiggjorde EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) på Moore School. Von Neumann var med til at designe IAS-maskinen (Institute for Advanced Study), som blev bygget på Princeton University i 1952. Selv om disse maskiner stadig anvendte vakuumrør, var de alle bygget således, at deres programmer kunne lagres internt.
En anden vigtig maskine med lagrede programmer af denne generation var UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer). Det var den første succesfulde kommercielt tilgængelige maskine. UNIVAC blev designet af Eckert og Mauchly. Den brugte mere end 5.000 vakuumrør og anvendte magnetbånd til lagring af store mængder. Maskinen blev brugt til opgaver som regnskab, beregning af aktuarmæssige tabeller og valgprognoser. Der blev i sidste ende installeret 46 af disse maskiner.
UNIVAC, som kørte sit første program i 1949, var i stand til at udføre ti gange så mange additioner pr. sekund som ENIAC. I moderne dollars kostede UNIVAC’en 4.996.000 dollars. I denne periode blev også den første IBM-computer leveret. Den blev kaldt IBM 701, og der blev solgt 19 af disse maskiner.
Den anden generation (1960-1964)
Da den kommercielle interesse for computerteknologi blev intensiveret i slutningen af 1950’erne og 1960’erne, blev den anden generation af computerteknologi introduceret – ikke baseret på vakuumrør, men på transistorer .
John Bardeen (1908-1991), William B. Shockley (1910-1989) og Walter H. Brattain (1902-1987) opfandt transistoren på Bell Telephone Laboratories i midten af 1940’erne. I 1948 stod det klart for mange, at transistoren sandsynligvis ville erstatte vakuumrøret i apparater som radioer, tv-apparater og computere.
En af de første computermaskiner baseret på transistoren var Philco Corporation’s Transac S-2000 i 1958. IBM fulgte snart efter med den transistorbaserede IBM 7090. Disse maskiner af anden generation blev programmeret i sprog som COBOL (Common Business Oriented Language) og FORTRAN (Formula Translator) og blev anvendt til en lang række forretningsmæssige og videnskabelige opgaver. Magnetiske diske og bånd blev ofte brugt til datalagring.
Tredje generation (1964-1970)
Den tredje generation af computerteknologi var baseret på integreret kredsløbsteknologi og strakte sig fra ca. 1964 til 1970. Jack Kilby (1923-) fra Texas Instruments og Robert Noyce (1927-1990) fra Fairchild Semiconductor var de første til at udvikle ideen om det integrerede kredsløb i 1959. Det integrerede kredsløb er en enkelt enhed, der indeholder mange transistorer.
Den vigtigste maskine, der blev bygget i denne periode, var vel nok IBM System/360. Nogle siger, at denne maskine egenhændigt introducerede den tredje generation. Det var ikke blot en ny computer, men en ny tilgang til computerdesign. Den introducerede en enkelt computerarkitektur over en række eller en familie af enheder. Med andre ord kunne et program, der var designet til at køre på én maskine i familien, også køre på alle de andre. IBM brugte ca. 5 mia. dollars på at udvikle System/360.
Et medlem af familien, IBM System/360 Model 50, kunne udføre 500.000 tilføjelser pr. sekund til en pris i nutidens dollars på 4.140.257 dollars. Denne computer var ca. 263 gange så hurtig som ENIAC.
I den tredje generation af computere blev den centrale processor konstrueret ved hjælp af mange integrerede kredsløb. Det var først i fjerde generation, at en hel processor ville blive placeret på en enkelt siliciumchip – mindre end et frimærke.
Fjerde generation (1970-?)
Den fjerde generation af computerteknologi er baseret på mikroprocessoren. Mikroprocessorer anvender Large Scale Integration (LSI) og Very Large Scale Integration (VLSI) teknikker til at pakke tusindvis eller millioner af transistorer på en enkelt chip.
Intel 4004 var den første processor, der blev bygget på en enkelt siliciumchip. Den indeholdt 2.300 transistorer. Den blev bygget i 1971 og markerede begyndelsen på en generation af computere, hvis slægt skulle strække sig til den dag i dag.
I 1981 valgte IBM Intel Corporation som bygherre af mikroprocessoren (Intel 8086) til sin nye maskine, IBM-PC’en. Denne nye computer var i stand til at udføre 240.000 additioner i sekundet. Selv om denne computer var meget langsommere end computerne i IBM 360-familien, kostede den kun 4.000 dollars i dagens dollar! Dette pris/ydelsesforhold forårsagede et boom på markedet for personlige computere.
I 1996 kunne Intel Corporation’s Pentium Pro PC udføre 400.000.000.000 additioner i sekundet. Det var ca. 210.000 gange så hurtigt som ENIAC – arbejdshesten fra anden verdenskrig. Maskinen kostede kun 4.400 USD i inflationsjusterede dollars.
Mikroprocessorteknologi findes nu i alle moderne computere. Selve chipsene kan fremstilles billigt og i store mængder. Processorchips anvendes som centrale processorer, og hukommelseschips anvendes til dynamisk random access memory (RAM) . Begge typer chips gør brug af de millioner af transistorer, der er ætset på deres siliciumoverflade. Fremtiden kan bringe chips, der kombinerer processor og hukommelse på en enkelt siliciumchip.
I slutningen af 1980’erne og ind i 1990’erne blev cachelagrede, pipelinerede og superscaler-mikroprocessorer almindeligt udbredt. Fordi mange transistorer kunne koncentreres på et meget lille areal, kunne forskerne designe disse enkeltchip-processorer med indbygget hukommelse (kaldet cache ) og kunne udnytte parallelitet på instruktionsniveau ved at anvende instruktionspipelines sammen med design, der tillod, at mere end én instruktion blev udført ad gangen (kaldet superscaler). Intel Pentium Pro PC’en var en cachelagret, superscaler, pipelined-mikroprocessor.
I denne periode er der også sket en stigning i brugen af parallelle processorer. Disse maskiner kombinerer mange processorer, der er forbundet på forskellige måder, for at beregne resultater parallelt. De har været anvendt til videnskabelige beregninger og anvendes nu også til database- og filservere. De er ikke så allestedsnærværende som uniprocessorer, fordi de efter mange års forskning stadig er meget svære at programmere, og mange problemer egner sig måske ikke til en parallel løsning.
Den tidlige udvikling inden for computerteknologien var baseret på revolutionerende fremskridt inden for teknologien. Opfindelser og ny teknologi var drivkraften. Den nyere udvikling kan nok bedst betragtes som evolutionær snarere end revolutionær.
Det er blevet foreslået, at hvis luftfartsindustrien havde forbedret sig i samme takt som computerindustrien, kunne man rejse fra New York til San Franscisco på 5 sekunder for 50 cent. I slutningen af 1990’erne forbedrede mikroprocessorer deres ydeevne med 55 % om året. Hvis denne tendens fortsætter, og det er ikke helt sikkert, at den gør det, vil en enkelt mikroprocessor i 2020 kunne besidde al den regnekraft, som alle computere i Silicon Valley havde i begyndelsen af det 21. århundrede.
Se også Apple Computer, Inc.; Bell Labs; Eckert, J. Presper, Jr. og Mauchly, John W.; Integrated Circuits; Intel Corporation; Microsoft Corporation; Xerox Corporation.
Michael J. McCarthy
Bibliografi
Hennessy, John, og David Patterson. Computer Organization and Design. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 1998.
Rockett, Frank H. “The Transistor.” Scientific American 179, nr. 3 (1948): 52.
Williams, Michael R. A History of Computing Technology. Los Alamitos, CA: IEEE Computer Society Press, 1997.