היסטוריה של המחשוב

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Gnome-edit-clear.svg ערך זה זקוק לעריכה: ייתכן שהערך סובל מפגמים טכניים כגון מיעוט קישורים פנימיים, סגנון טעון שיפור או צורך בהגהה, או שיש לעצב אותו.
אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה.
היסטוריה של המחשוב
היסטוריה של המחשוב (לפני 1960)
היסטוריה של המחשוב (1960 עד היום)
היסטוריה של המחשוב בישראל
היסטוריה של מערכות הפעלה
היסטוריה של הנדסת תוכנה
היסטוריה של שפות תכנות
היסטוריה של ממשק המשתמש הגרפי
היסטוריה של האינטרנט
היסטוריה של משחקי הווידאו

חשיבותה של חומרת מחשב בביצוע חישובים ואחסון נתונים הולכת וגדלה. חומרת החישוב המוקדמת ביותר היא ככל הנראה סוג של מקל ספירה. אמצעים מאוחרים יותר הם צורות חרס שאוחסנו במכלים וייצגו כמויות של עצמים כגון מקנה וחיטה. התקנים לסיוע בחישובים עברו שינוי ממכונות מנייה פשוטות לחשבונייה, דרך סרגל החישוב ומחשבים אנלוגיים ועד למחשב של ימינו.

ההתקנים המוקדמים ביותר[עריכת קוד מקור | עריכה]

חשבונייה (אבקוס).
בתמונה מוצג המספר 6,302,715,408
לבו של מחשבון הקורטה היא תמסורת גלגלי השיניים

במשך אלפי שנים השתמשה האנושות בהתקנים על מנת לפשט תהליכים שהצריכו חישוב. דוגמה אחת היא מאזני השקילה אשר שימשו לקביעת שוויון או אי-שוויון באמצעות משקל. החשבונייה המאוחרת יותר היוותה מכונת חישוב הלכה למעשה. האב-טיפוס המוקדם ביותר הוא החשבונייה הסינית.

מנגנון אנטיקיתרה התגלה (בתחילת המאה ה-20) במצולות הים, בתוך אנייה יוונית שטבעה ככל הנראה ב-100-150 לפני הספירה. המנגנון שימש לפי הסברה להכנת לוח שנה לצורך קביעת מועדי הזריעה והקציר וכן לצרכים דתיים. למנגנון היו בסביבות 30 גלגלי שיניים מברונזה.[1] הטכנולוגיה הזו אבדה, ורק כעבור 1,600 שנים החלו להווצר מחשבים ברמת תחכום שכזו.

ב-1623 וילהלם שיקארד בנה את המחשבון המכני הראשון ולכן ניתן לראותו כאבי עידן המחשוב. המכונה שבנה עשתה שימוש בגלגלי שיניים שפותחו עבור שעונים. יוהנס קפלר ידידו של שיקארד והאיש שעשה מהפכה באסטרונומיה הוא מהבולטים שעשו שימוש במכונה.

מחשב מכני מוקדם: מכונה לסיכום ערכי מטבעות, אנגליה, המאה ה-16

מכונות החישוב הבאות נוצרו על ידי פסקל ב-1642 ועל ידי לייבניץ ב-1671. בשנת 1820 לערך, בנה צ'ארלס חאויאר תומאס את המכונה הראשונה שיוצרה בכמויות גדולות. המכונה כונתה האריתמומטר של תומאס והייתה מסוגלת לבצע חיבור, חיסור, כפל וחילוק. המכונה התבססה בעיקר על עבודתו של לייבניץ. מחשבונים מכניים כמו האדיאטור, הקומפטומטר, מחשבון מונרו, הקורטה וה-Addo-X נותרו בשימוש עד לשנות ה-70 של המאה ה-20.

מחשבון מכני מ - 1914

המערכת הבינארית נומרית הוגדרה על ידי לייבניץ כמרכיב חשוב של כל מחשב מודרני. למרות זאת, עד שנות ה-40 של המאה ה-20 הרבה תכנונים (ביניהם המכונה של צ'ארלס בבג' מראשית המאה ה-19 ואפילו האניאק משנת 1945) התבססו על המערכת הדצימלית הקשה בהרבה למימוש.

סרגל החישוב הוא מחשבון מכני בעזרתו ניתן לבצע כפל וחילוק

ג'ון נפייר שם לב לכך שפעולות הכפל והחילוק של מספרים ניתנות לביצוע באמצעות חיבור וחיסור של הלוגריתם של מספרים אלה. מאחר שניתן לייצג מספרים ממשיים כמרחק, הרי שסרגל החישוב איפשר ביצוע מהיר מאי פעם של פעולות כפל וחילוק. סרגלי החישוב היו כלי חשוב לדורות של מהנדסים ומדענים עד להמצאת מחשבון הכיס. המהנדסים בתוכנית אפולו שמטרתה הייתה שילוח אדם לירח עשו שימוש נרחב בסרגלי החישוב.

ג'ון נפייר היה צריך לבצע פעולות כפל רבות כדי ליצור את לוחות הלוגריתמים הראשונים. צורך זה הביא אותו לתכנן ולבנות את עזר החישוב שידוע כ"עצמות נפייר".

1801: טכנולוגיית כרטיסי הניקוב[עריכת קוד מקור | עריכה]

מערכת כרטיסי ניקוב של נול מהמאה ה-19

כבר בשנת 1725 השתמש בסיל בושון בנייר מחורר במכונת אריגה כדי לקבוע את הצורה שתתפר על הבגדים. בשנת 1725 שיפר עוזרו, ז'אן בפטיסט פלקון, את התכנון בכך שהשתמש בכרטיסי נייר מחוררים המוצמדים זה לזה. תכונה זו אפשרה החלפה מהירה של "תוכנית". מכונת האריגה של בושון-פלקון הייתה חצי אוטומטית ודרשה הזנה ידנית של התוכנית.

הרמן הולרית' ממציא מכונת טבולציה מבוססת כרטיסים מנוקבים בשנות ה-80 של המאה ה 19.

בשנת 1801, ג'וזף מרי ג'אקארד פיתח נול, שנקרא על שמו נול ג'אקארד, שארג דגמים שונים באמצעות כרטיסים מנוקבים. כדי לשנות את הדגם הוחלפו הכרטיסים, ללא צורך בשינוי הנול גופו. חידוש זה היווה אבן דרך בתכנות.

מנוע ההפרשים של בבג'

בשנת 1833, עבר צ'ארלס בבג' מפיתוח מנוע ההפרשים לפיתוח מנוע אנליטי המתבסס על כרטיסי הניקוב של ג'אקארד.

בשנות ה-80 של המאה ה-19 פיתח הרמן הולרית' שיטות המאפשרות מיון וסיכום של מידע סטטיסטי המנוקב על כרטיסים, באמצעות מנגנון חשמלי לקריאתם וקיבל פטנט על כך. בשנת 1890, לשכת מפקד האוכלוסין של ארצות הברית השתמשה במכונות מבוססות כרטיסי ניקוב למיון נתונים המבוססות על רעיונותיו של הרמן הולרית' כדי לעבד את תוצאות המפקד של אותה שנה. הדבר איפשר לסיים את עיבוד הנתונים תוך שנה, לעומת שמונה שנים שארך עיבוד הנתונים של מפקד 1880. החברה של הולרית' תהפוך לימים לגרעין של חברת IBM.‏ IBM הפכה את טכנולוגית כרטיסי הניקוב לכלי רב משמעות בתחום עיבוד הנתונים.

מאמריהם של לסלי קומרי ואקרט על שיטות לביצוע חישובים מדעיים מבוססות כרטיסים מנוקבים משנת 1940 תיארו שיטות מתקדמות דיין לפתרון משוואות דיפרנציאליות וביצוע כפל וחילוק עם נקודה עשרונית צפה. כל אלה הושגו תוך שימוש בכרטיסי ניקוב וציוד טבולציה. אגף החישובים האסטרונומיים על שם תומאס ווטסון, באוניברסיטת קולומביה, ביצע חישובים אסטרונומיים שהיו בקצה גבול היכולת של המחשוב באותה תקופה.

כרטיס ניקוב משנות השבעים של המאה העשרים

בשנות ה-50 של המאה ה-20 נפוץ השימוש בכרטיסים מנוקבים בתעשייה, בממשלה, אוניברסיטאות, ומוסדות רבים שהשתמשו במחשבים.
סטודנטים למדעים ולהנדסה באוניברסיטאות רבות בעולם הגישו את מטלות התכנות שלהם כאצוות כרטיסים מנוקבים במרכז המחשבים, כשכל כרטיס הכיל שורת תוכנית אחת. לאחר ההגשה המתין הסטודנט עד שלתוכניתו יוקצה זמן מעבד והיא תעבור הידור ותורץ. בסופו של דבר תדפיס של התוצאות בליווי הנתונים המזהים של המגיש היה מופיע במגש הפלטים שמחוץ למרכז המחשבים. במקרים רבים במקום תוצאות התקבל תדפיס של הודעות שגיאה בנוגע לתחביר של התוכנית. במקרים אלו היה צורך במהלך נוסף של תיקון שגיאות והגשה, וחוזר חלילה.

1835 עד ראשית המאה ה-20: המכונות הראשונות הניתנות לתכנות[עריכת קוד מקור | עריכה]

המאפיין של "מכונת טיורינג" הוא היכולת לתכנת את המכונה על ידי החלפת הרצפים השמורים של הפקודות. בשנת 1835 תיאר צ'ארלס בבג' את המנוע האנליטי שלו. זה היה מתווה של מחשב כללי הניתן לתכנות באמצעות שימוש בכרטיסי ניקוב עבור הקלט. מחשב זה הונע באמצעות כוח הקיטור. יחידת החישוב של המחשב עשתה שימוש בגלגלי שיניים. התכנון המקורי של בבג' עשה שימוש בכרטיסי ניקוב כדי לשלוט במכונה שיכולה הייתה לבצע חישובים ולהדפיס טבלאות לוגריתמיות בדיוק רב. הרעיון של בבג' התפתח במהרה למחשב בר־תכנות רב־תכליתי - המנוע האנליטי. התכנון של בבג' היה ככל הנראה נכון אולם הפרויקט הואט בשל אופיו הפולמוסי של בבג' ובשל מגבלות טכנולוגיות בשיטות היצור של התקופה.

עדה לאבלייס בתו של לורד ביירון, תרגמה והוסיפה רישומים ל "טיוטת המנוע האנליטי" שנכתבה על ידי פדריקו לואיג'י. כיום שמה של עדה נשזר רבות בשמו של בבג'. ייתכן שהיא המתכנתת הראשונה בעולם, אולם טענה זו ואף ערכיות תרומותיה שנויות עדיין במחלוקת.

דגם משוחזר של מנוע ההפרשים פועל מאז 1991 במוזיאון המדע (לונדון). לאחר ביצוע שינויים מועטים המכונה פועלת כפי שתוכננה במקור ומוכיחה כי התאוריה של בבג' הייתה נכונה. המוזיאון השתמש בכלים ממוכנים כדי להרכיב את החלקים וניסה לשחזר את הדיוק שמכונאי בתקופה של בבג' היה מסוגל להשיג. טענה נפוצה היא שהטכנולוגיה בתקופת בבג' לא הייתה מספיק מתקדמת על מנת לאפשר יצור רכיבים מדויקים, אולם עובדה זו כנראה שגוייה. הכישלון של בבג' להשלים את המנוע שלו קשור לא רק לקשיים פוליטיים וכלכליים אלא גם לרצון לפתח מחשב מורכב יותר.

פרסי לודגייט, מנהל חשבונות מדבלין, אירלנד, הלך בצעדיו של בבג' אולם מבלי שהיה מודע לכך. הוא תכנן מחשב מכני בר תכנות אותו תיאר בעבודתו שפורסמה ב-1909.

1930 - 1960: מחשבונים שולחניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

עם תחילת המאה מחשבונים מכניים מוקדמים ומכונות כספים וחשבונות תוכננו מחדש כך שיוכלו לעשות שימוש במנועים חשמליים. המיקום של גלגל השיניים ייצג ערך של משתנה. חברות כמו פרידן, מרצ'נט ומונרו החלו בשנות ה-30 לייצר מחשבונים שולחניים מכניים שהיו מסוגלים לבצע את 4 פעולות החשבון הבסיסיות: כפל, חילוק, חיבור וחיסור.

המילה מחשב תיארה תפקיד שבוצע על ידי אנשים שעשו שימוש במחשבונים הללו למטרת חישובים מתמטיים מגוונים. בתקופת פרויקט מנהטן, חתן פרס נובל לעתיד ריצ'רד פיינמן פיקח על חדר מלא באנשים – מחשבים, רובם נשים מתמטיקאיות, שהבינו את המשוואות הדיפרנציאליות שנפתרו עבור המאמץ המלחמתי. סטאניסלאב מארסין אולם נקרא לשירות כדי לאפשר לבצע קירובים ברי חישוב של מתמטיקה צרופה עבור פצצת המימן, לאחר המלחמה.

בשנת 1948, הוצג לראשונה מחשבון הקורטה. היה זה מחשבון מכני נייד וקטן בגודל של כותש פלפל. במהלך הזמן, במשך שנות ה-50 וה-60 מגוון סוגים שונים של מחשבונים מכניים הופיעו בשוק.

המחשבון האלקטרוני השולחני הראשון היה מחשבון ה-Sumlock ANITA, שעשה שימוש במסך מבוסס שפופרת ניקסי וב-177 שפופרות ת'יראטרון מיניאטוריות. ביוני 1963, חברת פרידן הציגה את ה-EC-130 בן ארבע הפונקציות. הוא היה בעל תוכן מבוסס טרנזיסטורים ובעל יכולת להציג 13 ספרות על מסך 5 אינץ'. הוא גם הציג לראשונה שימוש ב-RPN. תג המחיר שהוצמד לו היה 2,200$. מודל ה-EC-132 הוסיף פונקציית שורש. ב-1965 מעבדות וואנג ייצרו את ה-LOCI-2 מחשבון מבוסס טרנזיסטורים בעל יכולת תצוגה של 10 ספרות. המחשבון עשה שימוש במסך מבוסס שפופרת ניקסי ואפשר חישוב לוגריתמים. עם פיתוח המעגל המשולב והמיקרו-מעבדים, הוחלפו המחשבונים היקרים והגדולים בהתקנים אלקטרוניים קטנים יותר.

תקופת טרום 1940: המחשבים האנלוגיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מנתח דיפרנציאלי בקיימברידג' שנת 1938

לפני מלחמת העולם השנייה, נחשבו מחשבים אנלוגיים כפלא טכנולוגי. רבים סברו שבהם טמון עתיד המחשב. המחשבים האנלוגיים עשו שימוש במתח וזרם או במהירות הסיבוב של צירים כדי לייצג את הכמויות המחושבות. דוגמה לכך היא מכונת אינטגרטור המים שנבנתה ב-1936. בניגוד למחשבים ספרתיים מודרניים, מחשבים אנלוגיים אינם גמישים דיים. יש לאתחלם מחדש (או לתכנתם מחדש) באופן ידני על מנת שיעברו מפתרון בעיה אחת לפתרון בעיה אחרת. למחשבים האנלוגיים היה יתרון שיכלו לשמש בפתרון בעיות מורכבות בעוד שמחשבים ספרתיים מוקדמים לקו במגבלות רבות. עם הזמן החלו המחשבים הספרתיים להיות מהירים יותר ועשו שימוש בזיכרון גדול יותר. הם החליפו את המחשבים האנלוגיים כמעט לחלוטין והתכנות הפך למקצוע חדש של ממש.

מיעוט המחשבים בתקופה זו אילץ לפתור בעיות בצורה של גרפים שאיפשרו פתרון אנלוגי של בעיות כמו בעיית פיזור הלחצים והטמפרטורה במערכת חימום. המחשבים האנלוגיים הנפוצים ביותר כללו התקנים לכיוון כלי נשק וארטילריה של ספינות מלחמה. חלק מההתקנים נותרו בשימוש במשך עשורים לאחר מלחמת העולם השנייה.

השיא של אומנות המחשוב האנלוגי היה בהמצאתו של ואנוואר בוש ב-1930 – המנתח הדיפרנציאלי. פחות מתריסר התקנים כאלה נבנו אי פעם. החזק מביניהם נבנה בבית הספר להנדסת חשמל על שם מור שבאוניברסיטת פנסילבניה, אותו מקום שבו נבנה לראשונה מחשב האניאק. מחשבים אלקטרוניים ספרתיים כמו האניאק שמו את הקץ לרוב המחשבים האנלוגיים. אולם מחשבים אנלוגיים היברידיים, הנשלטים על ידי אלקטרוניקה ספרתית, נותרו בשימוש בשנות ה-50 וה-60 ומאוחר יותר בשימושים פרטניים.

מחשבים ספרתיים מוקדמים[עריכת קוד מקור | עריכה]

שפופרת ריק מסוג טריודה כפולה, מעגל פליפ פלופ אחד עם שפופרת טריודה כפולה שימש לשם זיכרון של ביט אחד.

תקופת המחשוב המודרנית החלה לפני ובמשך מלחמת העולם השנייה. המלחמה נתנה דחיפה גדולה למחשוב בשל הרצון לשפר את יכולת התפקוד של הצבא. בתקופה זו הוחלפו רכיבים מכניים במעגלים חשמליים, קבלים תמסורות ושפופרות ריק. חישובים החלו להיעשות באופן דיגיטלי כתחליף לשיטת החישוב האנלוגית. בעוד שתאורטית ניתן לבנות מחשב שלם באופן מכני (בדומה לתכנונו של בבג') הרכיבים החדשים סיפקו ביצועי מהירות טובים יותר.

המחשבים שתוכננו ונבנו בתקופה זו לעתים מכונים מחשבי "הדור הראשון". מחשבי הדור הראשון כמו מחשב האתנסוף ברי, מחשב ה-Z3, הקולוסוס והאניאק נבנו ידנית תוך שימוש במעגלים שכללו תמסורות ושפופרות. לרוב נעשה שימוש בכרטיסי ניקוב או בסרטי ניקוב כאמצעי הקלט וכאמצעי האחסון. במערכות מאוחרות יותר, האחסון נעשה באמצעות קווי השהיה אקוסטיים (שעושים שימוש במהירות מעבר הקול דרך חומר כמו כספית נוזלית או דרך חוטים כדי לאחסן נתונים באופן זמני) או בשפופרות ויליאמס (אשר משתמשות ביכולת של שפופרת טלוויזיה לאחסן ולשלוף נתונים). עד 1954, זיכרון ליבה מגנטית החליף את רוב צורות האחסון הזמני, ושלט בתחום האחסון עד לאמצע שנות ה-70.

בתקופה זו פותחו מספר מכונות בעלות יכולות גדלות. בתחילת התקופה לא היה קיים דבר שדומה למחשב המודרני, למעט תוכניותיו הגנוזות של צ'ארלס בבג' והגיגיהם המתמטיים של אלן טיורינג ואחרים. בסוף התקופה, התקנים כמו ה-EDSAC נבנו, ומוסכם שהם היו מחשבים דיגיטליים לכל דבר. לא קל להצביע על אחד המחשבים בסדרה כ"מחשב הראשון" משום שקיימות דקויות שמחייבות זהירות.

המאמר של אלן טיורינג מ-1936 הוכח כרב השפעה בתחום מדעי המחשב והמחשוב בשני אופנים. המטרה של המאמר הייתה להוכיח באופן פשוט שקיימות בעיות (כמו בעיית העצירה) שלא יכולות להפתר באמצעות תהליכים ממוכנים (כמו אלו של מחשב). אולם, באמצעות ההוכחה, טיורינג הצליח לספק הגדרה למחשב האוניברסלי: מבנה הקרוי מכונת טיורינג – התקן תאורטי לחלוטין שהומצא כדי להפוך את רעיון ההרצה של אלגוריתמים לפורמלי. בכך טיורינג החליף את השפה האוניברסלית של קורט גדל אשר התבססה על אריתמטיקה. מחשבים מודרניים מוגדרים כבעלי שלמות טיורינג (כלומר, בעלי יכולת הרצת אלגוריתמים הדומה למכונת טיורינג אוניברסלית), למעט הזיכרון הסופי שלהם.

תכונת השלמות של טיורינג שהיא תאורטית בעיקרה היא עדיין כברת דרך עד להתקן חישוב אוניברסלי. כדי שמחשב יוכל לבצע מטלות מגוונות, דרושה דרך נוחה להכניס תוכניות חדשות למחשב למשל בדמות הסרט המנוקב. כדי לאפשר ביצועים מגוונים ככל האפשר, ארכיטקטורת פון נוימן עושה שימוש באותו זיכרון כדי לאחסן גם את התוכניות וגם את הנתונים. ראוי לציין שכמעט כל המחשבים בני זמננו עושים שימוש בארכיטקטורה זו (או גרסה אחרת שלה).

היו שלושה מסלולים מקבילים של התפתחות המחשב בתקופת מלחמת העולם השנייה. שניים מהמסלולים או שנשמרו בכוונה תחילה בחשאיות או שהתעלמו מהם באופן גורף. המסלול הראשון מבין השניים היה המסלול הגרמני – עבודתו של קונראד צוזה. עבודה זו לא השפיעה על ההתפתחויות בבריטניה ובארצות הברית. המסלול השני היה הפיתוח הסודי של מחשב הקולוסוס בבריטניה. מידת השפעתו קשה להערכה, כיון שדבר קיומו נשמר בסוד שנים רבות. לאחר המלחמה שתפו פעולה חוקרים בריטים ואמריקאים על מנת לאפשר בניית התקן מחשוב מעשי.

סדרת ה Z-series של קונראד צוזה[עריכת קוד מקור | עריכה]

שחזור מחשב ה-Z1 של קונראד צוזה.

בעודו עובד בבידוד יחסי בגרמניה הנאצית, החל קונראד צוזה לבנות ב-1936 סדרה ראשונה של מחשבים בעלי זיכרון ואפשרות תכנותית מוגבלת. מחשב ה-Z1 פרי פיתוחו של צוזה היה מכני לחלוטין ואפילו בינארי אך מעולם לא עבד באופן מהימן בשל בעיה בדיוק בעת יצור הרכיבים המכניים. פיתוחו הבא של צוזה מחשב ה-Z3 הסתיים ב-1941. המחשב היה מבוסס על תמסורות טלפון ועבד באופן משביע רצון. בכך הפך ה Z3 למחשב הראשון שנשלט באמצעות תוכנית מחשב. במובנים רבים הוא היה דומה למחשבים מודרניים והכיל יכולות חדשניות רבות שאחת מהן הייתה השימוש במספרי נקודה צפה. המשמעות של החלפת השיטה הדצימלית הקשה למימוש, שבה עשה בבג' שימוש, בשיטה הבינארית הפשוטה יותר, הייתה שהמחשב של צוזה היה קל יותר לבנייה ואף אמין יותר ביחס לטכנולוגיה של התקופה. ההערכה הרווחת היא שבכך טמון ההסבר להצלחה שנחל צוזה היכן שבבג' כשל.

תוכניות מחשב הוזנו ל-Z3 על גבי סרט מנוקב. לא היו קפיצות מותנות במחשב, אולם למרות זאת, בשנות ה-90 הוכח באופן תאורטי שה-Z3 יכול לממש מכונת טיורינג אוניברסלית. בשנת 1936 חזה צוזה שפקודות המכונה יאוחסנו באותו מקום שבו מאוחסנים הנתונים. תובנה זו הייתה מפתח למה שלימים יכונה ארכיטקטורת פון נוימן. צוזה טען ב-1945 שתכנן את שפת התכנות הראשונה (פלנקלקול), אולם הדבר לא פורסם רשמית עד לשנת 1971. בשנת 2000, כחמש שנים לאחר מותו של צוזה מומשה השפה לראשונה על ידי האוניברסיטה החופשית של ברלין.

הדגם הראשון של מחשב ה-Z3 של צוזה הושמד ב-1944, במהלך הפצצות בעלות הברית במלחמת העולם השנייה. עבודתו נשארה עלומה עבור מהנדסים בבריטניה וארצות הברית עד לתקופה מאוחרת יותר.

פיתוחים אמריקאיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ב-1937 חיבר קלוד שנון את עבודת התזה לתואר המאסטר שלו ב-MIT. בתזה זו הוא מימש לראשונה אלגברה בוליאנית באמצעות ממסרים חשמליים ומתגים. עבודת התזה של שנון יסדה למעשה את התכן הספרתי (תכן לוגי).

בנובמבר 1937, ג'ורג' סטיביטס, שעבד אז במעבדות בל, השלים את פיתוחו של מחשב מבוסס ממסרים אותו כינה Model K. המחשב ביצע חישובים באמצעות חיבור בינארי. מעבדות בל החליטו להעמידו בראש קבוצת מחקר ב-1938 וב-1940 הוציאו את מחשבון המספרים המרוכבים שהיה מסוגל לבצע חישובים במספרים מרוכבים. בהדגמה בכנס של האגודה האמריקאית למתמטיקה בדארטמות' קולג' ב-11 בספטמבר 1940, הדגים סטיביטס שליחת פקודות מרוחקות לחישוב מספרים מרוכבים על גבי תשתית קווי טלפון. זו הייתה הפעם הראשונה בהיסטוריה שנעשה שימוש מרוחק במכונת חישוב.

ב-1938 ג'ון וינסנט אתנסוף וכן קליפורד ברי מאוניברסיטת המדינה של איווה בארצות הברית פיתחו מחשב הקרוי מחשב אתנסוף ברי. מחשב זה היה מחשב אלקטרוני שייעודו היה לאפשר פתרון מערכות של משוואות לינאריות. התכן כלל 300 שפופרות ריק למטרת מהירות גבוהה וכן קבלים שנועדו לצורכי הזיכרון. המחשב אמנם לא היה בר תכנות אולם היה המחשב המודרני הראשון במובנים אחרים ומשום שעשה שימוש במתמטיקה בינארית ובמעגלים חשמליים.

ב-1939 החלו ב-IBM לפתח את ההרווארד סימן 1. היה זה מחשבון אלקטרו-מכני רב תכליתי שנבנה במימון ובתמיכה טכנית של IBM תחת הנחייתו של המתמטיקאי הווארד איקן מאוניברסיטת הרווארד. התכן של המחשבון הושפע מהמנוע האנליטי של בבג' ועשה שימוש בגלגלי שיניים, במתגים ובממסרים אלקטרומגנטיים. המחשבון היה בר-תכנות באמצעות סרט ניקוב וכלל מספר יחידות חישוב מקביליות. גרסאות מאוחרות יותר כללו מספר ראשי קריאה שמותגו כתלות בתנאי לוגי. המכונה הזו לא הייתה בעלת שלמות טיורינג. המכונה הועברה להרווארד שם החלה לפעול במאי 1944.

הקולוסוס[עריכת קוד מקור | עריכה]

הקולוסוס שימש לשבירת הצפנים של הנאצים במלחמת העולם השנייה

במהלך מלחמת העולם השנייה השיגו הבריטים בבלצ'לי פארק מספר הצלחות באתגר פיצוח התקשורת הצבאית המוצפנת של הגרמנים. מכונת ההצפנה של הגרמנים, "אניגמה", הותקפה בסיוע של מכונות אלקטרו-מכניות אשר כונו "בומבס". מכונת ה"בומב", שפותחה על ידי אלן טיורינג וגורדון ולצ'מן בהתבסס על הבומבה הפולנית מ-1938, חיפשה את אופן האתחול של האניגמה על ידי ביצוע שרשראות היקשים לוגיים, אשר מומשו באופן חשמלי. רוב אפשרויות האתחול הובילו לסתירה והאפשרויות המועטות הנותרות נבדקו ידנית.

הגרמנים פיתחו מספר מערכות הצפנה נוספות מלבד האניגמה. מכונת לורנץ שימשה להצפנת התקשורת הצבאית של הדרג הנאצי הבכיר. היירוטים הראשונים של הודעות הלורנץ החלו ב-1941. כתרומה למתקפה על הלורנץ פרופסור מקס נוימן ועמיתיו תכננו את הקולוסוס. הקולוסוס נבנה תוך 11 חודשים על ידי טומי פלוורס ועמיתיו בתחנת המחקר של הדואר ששכנה בדוליס היל בלונדון. עם סיום בנייתה נשלחה המכונה לבלצ'לי פארק.

הקולוסוס היה התקן המחשוב הראשון שהיה כולו אלקטרוני. הקולוסוס כלל מספר רב של שפופרות. סרט נייר שניתן היה לשנותו כדי לבצע פעולות לוגיות מגוונות שימש לקולוסוס כאמצעי קלט. אולם הקולוסוס לא היה בעל שלמות טיורינג. 10 מכונות קולוסוס נבנו. עד שנות ה 70 נשמרו פרטי קיומם, מפרטם והשימוש שנעשה בהם כסוד. וינסטון צ'רצ'יל הורה בסוף המלחמה להשמידם וזו הסיבה שמכונות אלו לא נכללו ברבים מהניסיונות לתאר את ההיסטוריה של המחשוב. דגם קולוסוס משוחזר נמצא כיום בתצוגה בבלצ'לי פארק.

האניאק[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – אניאק
מחשב האניאק ביצע חישובי מסלול מהירים באמצעות אנרגיה של 160 קילוואט

האניאק היה מחשב שנבנה בארצות הברית ונחשב למחשב האלקטרוני הרב תכליתי הראשון. האניאק נחשב כמנוף רב חשיבות בדרך לפיתוח המחשב המודרני גם בשל יתרון המהירות שהוא הציג וגם בשל פוטנציאל המזעור שהיה גלום בו.

המחשב נבנה תחת הנחייתו של ג'ון מוקלי וג'ון פרספר אקרט והיה מהיר פי 1,000 ממחשבים בני זמנו. הפיתוח והבנייה של האניאק נמשכו מ-1943 עד 1945. כאשר הוצגה הצעת הפיתוח של האניאק, חוקרים רבים סברו שאלפי השפופרות העדינות ישרפו באופן תדיר ומכאן הסיקו שאם האניאק יהיה כל הזמן בתיקונים הרי שבמהרה יהפוך לחסר תועלת. מעלתו של המחשב הייתה יכולתו לבצע עד 1,000 פעולות בשנייה ברצף ולמשך פרק זמן של שעות בין תקלות.

האניאק היה בעל שלמות טיורינג. תוכנית שהורצה על האניאק הוגדרה באמצעות המצבים של הכבלים והמתגים של המכונה. דבר זה היה נעדר כל חן ביחס למכונות האלקטרוניות שנגזרו מהאניאק. שיפורים מסוימים שהוכנסו ב-1948 אפשרו ביצוע של אוסף תוכניות השמורות בטבלת זיכרון. כך במקום שתכנות יהיה משימה חד פעמית הוא נהיה יותר סיסטמטי.

הרעיונות שפותחו על ידי אקרט ומוקלי ושנגזרו מההכרה במגבלות האניאק, אומצו על ידי ג'ון פון נוימן. תוך שימוש באותם רעיונות כתב פון נוימן טיוטת דו"ח ראשונה על ה EDVAC שם הציג מחשב שבו התוכניות והנתונים אוחסנו שניהם באזור אחוד יחיד. התכנון הבסיסי של המחשב, שנודע כארכיטקטורת פון נוימן, ישמש לאחר מכן כבסיס לפיתוח מחשבים דיגיטליים רב תכליתיים גמישים באמת.

סיכום[עריכת קוד מקור | עריכה]

מאפייני חמשת המחשבים הספרתיים הפעילים הראשונים
שם המחשב מדינה שנה ספרתי בינארי אלקטרוני בר-תכנות שלמות טיורינג
מחשב אתנסוף ברי ארצות הברית 193742 כן כן כן לא לא
קונראד צוזה Z3 גרמניה 1941 כן כן לא באופן מלא, על ידי סרט נייר כן
מחשב הקולוסוס בריטניה 1944 כן כן כן חלקית,על ידי חיווט מחדש לא
הרווארד סימן 1/IBM ASCC ארצות הברית 1944 כן לא לא באמצעות סרט כן
ENIAC ארצות הברית 1946 כן לא כן חלקית,על ידי חיווט מחדש כן


מכונות פון נוימן: דור ראשון[עריכת קוד מקור | עריכה]

ארכיטקטורת פון נוימן הראשונה שעבדה הייתה ה-Baby ונבנתה באוניברסיטת מנצ'סטר בשנת 1948. שנה מאוחר יותר נבנה שם מחשב מנצ'סטר סימן 1 שתפקד כמערכת שלמה. הזיכרון של ה-"סימן 1" הורכב משפופרות ויליאמס ומתוף מגנטי. בנוסף הכיל המחשב רגיסטרי אינדקס.

מחשב שהתחרה על התואר "המחשב הראשון בעל יכולת אחסון תוכניות ספרתיות" היה ה-EDSAC שתוכנן ונבנה באוניברסיטת קיימברידג'. ההשראה לתכנון ה-EDSAC הגיעה מתוכניות ה-EDVAC שהיה העוקב למחשב ה-ENIAC. בעוד שה-ENIAC עשה שימוש בעיבוד מקבילי, ה-EDVAC השתמש במעבד יחיד. השימוש במעבד יחיד היה פשוט יותר ופתרון זה היה הראשון שנבחן כשרצו למזער או להגדיל את האמינות.

המחשב האוניברסלי, בר התכנות, הראשון באירופה נוצר על ידי קבוצה של מדענים תחת פיקוחו של סרגיי אלקסייביץ' לבדב מהמכון לאלקטרוניקה של קייב שבברית המועצות (כיום אוקראינה). שם המחשב היה MESM ונהיה פעיל בשנת 1950. היו למחשב כ-6,000 שפופרות ריק לערך והוא צרך כ-25 קילוואט. הוא יכול היה לבצע בערך 3,000 פעולות בשנייה.

ה-CSIRAC היה מחשב אוסטרלי שהריץ את תוכנית הבדיקה הראשונה שלו בשנת 1949.

באוקטובר 1947, החליטה חברת הקייטרינג הבריטית J.Lyons & Company, שהייתה ידועה בחנויות התה שלה, לעזור לקדם את פיתוח המחשבים במסגרת ניסיון החברה להתייעל. עד 1951 מחשב ה-LEO I היה נכנס לפעולה והריץ לראשונה בעולם מטלה משרדית יום-יומית.

המחשב של אוניברסיטת מנצ'סטר הפך לאבטיפוס עבור הפרנטי סימן 1. מחשב ה-Ferranti סופק לאוניברסיטה בפברואר, 1951. בין 1951 ל-1957 נמכרו לפחות 9 מכונות נוספות.

ביוני 1951, הגיע ללשכת מפקד האוכלוסין של ארצות הברית מחשב חדש בשם UNIVAC I. מחשב זה יוצר על ידי חברת רמינגטון ראנד. החברה הצליחה למכור כ-46 מכונות ביותר ממיליון דולר לכל מכונה. UNIVAC היה למעשה המחשב הראשון שיוצר בייצור סדרתי. המחשב השתמש ב-5,200 שפופרות ריק וצרך הספק של 125 קילו וואט. הוא עשה שימוש בקו השהיה מכספית לצורך אחסון כ-1,000 מילים שכל אחת באורך 11 ספרות עשרוניות בתוספת סימן. בניגוד למחשבי IBM הוא לא צויד בקורא כרטיסי ניקוב אלא ביכולת לקרוא קלט של סרט מגנטי ממתכת. בכך הוא איבד את התאימות עם מצבורי נתונים מסחריים. מחשבים אחרים באותה תקופה עשו שימוש בסרטי ניקוב בעלי מהירות גבוהה וסרטים מגנטיים לצורכי קלט ופלט.

בנובמבר 1951, החלה חברת J.Lyons לבצע הערכות שבועיות של מאפיות באמצעות ה-LEO. זו הייתה האפליקציה העסקית הראשונה שהורצה על מחשב בעל יכולת לאחסן תוכניות.

ב-1952, השיקה IBM את ה-IBM 701 שהיה מחשב אלקטרוני לעיבוד נתונים. מוצר נוסף בסדרת ה-700/7000 של IBM היה ה-IBM 704, שהושק ב 1954. המחשב עשה שימוש בזיכרון בעל ליבה מגנטית שהפך לסטנדרטי במכונות גדולות. שפת התכנות הרב תכליתית הגבוהה הראשונה פורטרן פותחה גם כן ב-IBM עבור ה-704 בין השנים 1955 ל-1956 והופצה ב-1957. (שפת התכנות הגבוהה Plankalkül שתוכננה על ידי קונראד זוס ב-1945 לא מומשה עד אותו זמן).

IBM השיקה מחשב קטן וזול יותר ב-1954. ה-IBM 650 שקל מעל 900 ק"ג, כאשר ספק הכוח הצמוד שקל 1,350 ק"ג ושניהם הוחזקו בשני תאים נפרדים. מחירו היה חצי מיליון דולר.

בשנת 1955, המציא מוריס וינסנט וילקס את המיקרו-תכנות שישמש מאוחר יותר ביחידות ה-CPU והנקודה הצפה של מחשבי מיינפריים ומחשבי IBM System/360. "מיקרו-תכנות" מאפשר לסט הפקודות הבסיסי להיות מוגדר או מורחב באמצעות תוכניות מובנות (כיום תוכניות אלו מכונות לעתים Firmware (קושחה) או מיקרו-קוד ולפעמים גם מילי-קוד).

בשנת 1956, מכרה IBM את מערכת המחשב הראשונה המבוססת דיסקים מגנטיים. שם המחשב היה ה-RAMAC. הוא עשה שימוש ב-5 דיסקים ממתכת בגודל 24 אינץ' בעלי 100 רצועות בכל צד. נפח האחסון האפשרי היה 5 מגהבייט. המחיר של כל מגהבייט היה 10,000 דולר. (לצורך השוואה בשנת 2006, כל מגהבייט של דיסק מגנטי קשיח עולה פחות מעשירית הסנט).

שנות ה-50 וה-60: הדור השני[עריכת קוד מקור | עריכה]

הצעד הבא היה המצאת הטרנזיסטור ב- 1947. הטרנזיסטור הקטן והאמין החליף את השפופרות שהתאפיינו בשבריריות וצריכת הספק גבוהה. מחשבי טרנזיסטורים נקראים לרוב 'דור שני' והיו נפוצים בשנות ה-50 המאוחרות ושנות ה-60 המוקדמות. באמצעות שימוש בטרנזיסטורים ומעגלים מודפסים הושגה הפחתה בממדים ובצריכת ההספק וכן הוגדלה האמינות. לדוגמה, ה- IBM 1620, שהחליף את ה- IBM 650, היה בממדים של שולחן כתיבה משרדי. מחשבי דור שני היו עדיין יקרים ונעשה בהם שימוש בעיקר באוניברסיטאות, מממשלות ותאגידים גדולים.

סטון היה מחשב ראשון בעל לוגיקה טרינארית שפותח ב-1958 בברית המועצות. בשנת 1959, שווקה מיינפריים מבוסס טרנזיסטורים מדגם IBM 7090 וכן מחשב רב תכליתי IBM 1401‏. IBM שווקה 12,000 יחידות של ה-IBM 1401 וכך הפך דגם זה למחשב המוצלח ביותר עד לאותה תקופה. המחשב התאפיין בזיכרון מגנטי של 4000 תווים (שמאוחר יותר הורחב ל- 16,000 תווים). הרבה היבטים של התכן של דגם זה התבססו על התשוקה להחליף מכונות מבוססות כרטיסי ניקוב שעדיין היו בשימוש.

בשנת 1960, חברת DEC השיקה את המחשב הראשון שלה ה- PDP-1, שיועד לצורכי מחקר ולשימוש של צוותים טכניים במעבדות.

בשנת 1961 חברת Burroughs השיקה את ה- B5000 שהיה המחשב הראשון בעל שני מעבדים וזיכרון וירטואלי. תכונות ייחודיות אחרות של המחשב היו ארכיטקטורת מחסנית, מיעון כתובות מבוסס תיאור ויכולת תכנות ללא שימוש בשפת אסמבלי.

בשנת 1964, הכריזה IBM על סדרת IBM System/360, ששווקה בצירופים שונים של מהירות, קיבולת ומחיר. בסדרה זו נעשה לראשונה שימוש מסחרי במיקרותוכנית ובסט פקודות רחב שנועד לאפשר עיבוד לא רק של טיפוסי נתונים אריתמטיים. מעל ל- 14,000 מערכות שווקו עד 1968.

בשנת 1964, חברת DEC השיקה את ה-PDP-8.

המחשבים הראשונים בארץ ישראל[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערכים מורחבים – ויצק, גולם

המחלקה לסטטיסטיקה של השלטון הבריטי בארץ ישראל הייתה זקוקה בשנות ה-30 לאמצעי לביצוע חישובים. לצורך כך הובאו לארץ מכונות החישוב הראשונות והותקנו בה. בשלב מסוים, לאחר קום המדינה, הועברו מכונות החישוב אל הקריה בתל אביב לשימוש מחלקה צה"לית חדשה בשם "מרכז המיכון והסטטיסטיקה" (ממ"ס).

בשנת 1939 רכשה חברת החשמל מחשבים לניהול חשבונות הצרכנים. לאחר קום המדינה סייעו המחשבים לנהל את מרשם האוכלוסין בישראל.

בנק לאומי שנקרא לפני קום המדינה בנק אנגלו פלשתינה החל בשנת 1935 לעשות שימוש במכונות מתוצרת חברת NCR.

גם רכבת ישראל, הסוכנות היהודית ומשרד הטלפונים עשו שימוש במכונות חישוב.

המחשבים האלקטרוניים הראשונים הופיעו בישראל בשנת 1954. באותה שנה נבנה המחשב האלקטרוני הראשון בישראל במכון ויצמן, בשם ויצ‏ק, על ידי צוות בניהולו של ג'רלד אסתרין. באותה שנה הוקמה יחידת המחשוב הממשלתית.

בשנת 1961 הוכנס לשירות בצה"ל מחשב חדש בשם פילקו 211. לצורך הפעלתו ותחזוקתו, הוקם שנתיים קודם לכן מרכז המחשבים והרישום הממוכן (ממר"ם). מחשב זה היה גדול ממדים וסיפק עוצמת חישוב נמוכה ממחשב שולחני מודרני. הוא עשה שימוש בכרטיסי ניקוב. בשנים הבאות נוספו אל המחשב מחשבים מתוצרת חברת IBM אשר עשו שימוש בסלילים מגנטיים. גם מחשבים אלו היו גדולים ואוכסנו באולמות ייעודיים.

התקופה שלאחר 1960: דור שלישי ואחרי[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – היסטוריה של המחשוב (1960 עד היום)

השימוש הנרחב במחשבים החל במחשבי הדור השלישי. מחשבים אלה הסתמכו על המצאת המעגל המשולב שמאוחר יותר הובילה להמצאת המיקרו־מעבד על ידי טד הוף ופדריקו פאגין בחברת אינטל.

בשנות ה-60 הייתה חפיפה משמעותית בין טכנולוגיות הדור השני והשלישי. ב-1975, עדיין נמשך הייצור של מכונות ה- UNIVAC 494 שהיו שייכות לדור השני.

המיקרו-מעבד הוביל לפיתוח המיקרו-מחשב, מחשב קטן וזול שפרטים ועסקים קטנים יכלו להרשות לעצמם להחזיק באמתחתם. סטיב ווזניאק, מייסד חברת אפל, פיתח את המחשב הביתי הראשון ששווק להמונים החל ב־1977. CompuColor II היה אחד מהמחשבים הביתיים הראשונים, אשר הושק לראשונה בשנת 1977 על ידי חברת Intelligent Systems. מיקרו-מחשבים, שהופיעו לראשונה בשנות ה-70, נהיו נפוצים החל משנות ה-80. מאפיינים שהיו שייכים למחשבים גדולים עברו לארכיטקטורות המיקרו-מחשב. במקביל להתפתחות המחשבים המרכזיים והמחשבים האישיים העסקיים והביתיים התפתחו המיני מחשבים שהחל משנות השמונים מהווים חלק חשוב במחשוב. נוצרה חשיבות הולכת וגדולה של תקשורת בין מחשב קצה למחשבים המרכזיים והקשר הכלל עולמי בין מערכות מחשב.

מקורות[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבוסס ברובו על תרגום מאנגלית

  • Gottfried Leibniz, Explication de l'Arithmétique Binaire (1703)
  • A Spanish implementation of Napier's bones (1617), is documented in Hispano-American Encyclopedic Dictionary, Montaner i Simon (1887)
  • Herman Hollerith, In connection with the electric tabulation system which has been adopted by U.S. government for the work of the census bureau. Ph.D. dissertation, Columbia University School of Mines (1890)
  • W.J. Eckert, Punched Card Methods in Scientific Computation (1940) Columbia University. 136 pp. Index.
  • Stanislaw Ulam, "John von Neumann, 1903-1957," Bulletin of the American Mathematical Society, vol. 64, (1958)
  • Arthur W. Burks, Herman Goldstine|Herman H. Goldstine, and John von Neumann, "Preliminary discussion of the Logical Design of an Electronic Computing Instrument," Datamation, September-October 1962.
  • Gordon Bell and Allen Newell, Computer Structures: Readings and Examples (1971). ISBN 0070043574
  • Raul Rojas and Ulf Hashagen, (eds.) The First Computers: History and Architectures, MIT Press, Cambridge (2000). ISBN 0262681374


מחשבי הדור הראשון שעשו שימוש בשפופרות ריק[עריכת קוד מקור | עריכה]

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

Office-book.svg ספר: היסטוריה של המחשוב
אוסף של ערכים בנושא הזמינים להורדה כקובץ אחד.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]