Bilgisayar Bilimleri -5- Bilgisayarların Tarihçesi (2)

Önceki başlıkta ENIAC’a kadar olan tarihi sizlere anlatmış ve ilkel bilgisayarlardan bahsetmiştik. ENIAC’a kadar olan bilgisayarların bilgisayar sayılabilmesi için gereken bazı gereksinimlerden eksik olduğunu fakat bu eksikliklerin zamanla kapatıldığını görmekteyiz. Tarih yazmaktan hiç hoşlanmasam da bilgisayar bilimlerini anlattığımız bir kitabın tarih konusunu ele almaması bir eksiklik olur. Bu başlıkta da ENIAC’dan günümüz modern bilgisayarlarına kadar olan süreci sizlere anlatarak bilgisayarların tarihi konusunu bitireceğiz.

İlk Nesil (1951 – 1959) 

İlk nesil ticari bilgisayarlar 1951 ve 1959 tarihleri arasında yapılmaya başlanmıştır. Daha öncesinde saydığımız bilgisayarlar gibi pek çok ilkel bilgisayar yapılsa da bunları deneysel ve prototip bilgisayarlar olarak zikredebiliriz. İlk nesil bilgisayarlar vakum tüpleri ile yapılmış ve veri depolamak için vakum tüplerini kullanmıştır. Vakum tüpleri o dönemin teknolojisine göre en iyisi olsa da getirdiği sıkıntılar oldukça fazlaydı. Pahalı olmasının yanı sıra ürettiği ısıdan dolayı ciddi bir miktarda havalandırma ihtiyacı hissediliyordu. Belki radyolardaki birkaç vakum tüpü bu kadar ısı üretmese de on binlerce vakum tüpünün bir araya gelerek oluşturduğu bir bilgisayarı soğutmak için ciddi bir hava sirkülasyonu sistemini de kurmak gerekirdi. Bu dönemde manyetik tambur adı verilen ve manyetik hafıza birimlerinin en ilkel versiyonu diyeceğimiz bir depolama ünitesi de kullanılmıştır. Aynı zamanda bilgisayarın girdileri IBM delikli kartları üzerine işleniyor bilgisayarlar çıkış olarak yine delikli karta veya satır yazıcıya ihtiyaç duyuyordu. Birinci neslin sonuna doğru manyetik teyp sürücüleri geliştirilmiş ve delikli kartlardan çok daha hızlı veri işleme imkanı bulunmuştur. Manyetik teypler sıralı depolama aygıtı olduğundan dolayı veri bir şerit üzerinde baştan sona doğru atlama olmadan okunmaktaydı. İlk depolama aygıtı olan manyetik bantlar uzun bir süre ses ve veri depolamada kullanılmıştır. Bilgisayar bağlanan bu giriş, çıkış ve depolama aygıtları sonrasında çevresel aygıtlar (peripheral devices) olarak adlandırılmıştır.

İkinci Nesil (1959-1965) 

İkinci neslin en büyük özelliği artık transistörler geliştirilmiş ve yaygınlaşmış olduğundan vakum tüplü bilgisayarların yerine transistörler kullanılarak yapılmış bilgisayarlar almıştır. Donanımdaki ana elemanın bu köklü değişikliği bilgisayarların küçülmesine, hızlanmasına, sağlamlılığına ve ucuzluğuna büyük katkıda bulunmuştur. Artık vakum tüpleri sürekli bozulmadığı, bilgisayarlar küçüldüğü ve ucuzladığı için ticari manada kullanılabilir hale gelmiştir. Sadece bilgisayarın yapı taşındaki bu değişme değil aynı zamanda bellekte olan değişme de kayda değerdir. Önceden manyetik tambur kullanılmakta ve işlemci bu manyetik tamburun dönüşünü beklemek zorunda kalmaktaydı. Manyetik çekirdekli hafızaların kullanılmasıyla bellekler de büyük ölçüde hızlanmıştır. Her bir manyetik çekirdek bir bitlik veriyi depolamakta ve bu veriye elektrikle erişim sağlanabilmekteydi.

Resim: Manyetik çekirdekli hafızanın yakından görünümü. 

Bir depolama yöntemi olan manyetik disk de ikinci nesil döneminde geliştirilmiştir. Manyetik banttan daha hızlı olan manyetik disk manyetik bantta olduğu gibi tek boyutlu bir veriye sahip olmayıp manyetik diskteki belli bölümlere erişmeyle çok daha hızlı bir veri okuma sağlayabiliyordu. Manyetik diskler disket olarak 2000’li yılların ortasına kadar kullanılmıştır.

Üçüncü Nesil (1965-1971)

İkinci nesil bilgisayarlarda transistörlerle beraber diğer devre elemanları elle çizilmiş baskılı devre üzerine yerleştirilmekte ve tek tek elle lehimlenmekteydi. Üçüncü neslin en büyük özelliği artık tek tek yerleştirilen elemanların yerine entegre devre teknolojisi kullanılmasıdır. Artık elemanları tek tek elle yerleştirmek ve aralardaki bağlantıyı kurmak yerine tek bir devreyi entegre devre haline getirip devreler arasındaki bağlantılar elle çizilip kurulmaktaydı. Entegre devreler devre elemanları ile kurulan devrelere göre oldukça küçük, ucuz, hızlı ve sağlam olmaktadır. Örneğin yüzlerce transistör içeren bir devrede devrede yer alan elemanlardan birinin arıza vermesi çok daha fazla ihtimal dahilindedir. Aynı zamanda bu arızalı elemanı bulup tamir etmek de zaman alacaktır. Entegre devrelerin arıza vermeme garantisi olmasa da arıza tespitinde işimizi oldukça kolaylaştırmaktadır. Sadece işlem biriminde değil bellek biriminde de entegre devre teknolojisinin kullanılması oldukça kayda değerdir. Eğer transistörlerle tek tek bu hafızayı yerine getirmek istersek her flip-flop için birkaç adet transistör kullanmamız gerekecekti. Bir flip-flop’un bir bitlik veriyi barındırdığını unutmayalım. 1 kilobayt veri için 1024 bayt yani 8192 bit gereklidir ve her bir bit için 6 transistörlük bir flip-flop devresi kurulursa bu 49152 transistöre tekabül  eder!

Burada bellek birimlerinin sadece geçici bellek ünitelerinden (volatile memory) ibaret olduğunu düşünmeyelim. Biz bir programı yazıp defalarca kullanmak istiyorsak bunu kalıcı belleklere kaydederiz. Bu durumda da manyetik depolama elemanları kullanılmak zorundadır. Ayrıca entegre devre teknolojisinin var olması çip halinde mikroişlemcilerin olduğu anlamına gelmemektedir. Her bilgisayarın mikroişlemcisi ALU, Yazmaç, Çoklayıcı gibi mantık devre elemanlarının bir araya getirilmesiyle devre kartı üzerinde tasarlanıyordu. Dördüncü nesilden itibaren mikroişlemciler çip üzerine toplanmıştır.

Resim: O döneme ait PDP-8 bilgisayarı ön paneli. 

Dördüncü Nesil ( 1971 – ? )

Büyük ölçüde entegre etme teknolojisinin gelişmesiyle artık entegre devreler çok daha büyük devreleri tek bir çipte toplayabilir hale gelmiştir. Böylelikle basit devrelerin bir araya getirildiği entegre devrelerle bilgisayar yapmak yerine birkaç adet entegre ile de bilgisayar yapmak mümkün hale gelmiştir. Artık kişisel bilgisayarlar, ev bilgisayarları ve oyun konsolları lügate girmiş ve 80’lerden itibaren batıda çoğu ailenin evinde bir oyun konsolu veya ev bilgisayarı olmuş iş yerlerinde ise kişisel bilgisayarlar kullanılmıştır. Bu dönemde Apple, Atari, Commodore gibi firmalar yükselmiştir. IBM PC 1981 yılında piyasaya sürülmüş ve bununla uyumlu pek çok bilgisayar da farklı firmalarca üretilmiştir. Bu dönem bilgisayarlar günümüzde olduğu gibi tek bir mimariye veya birkaç işletim sistemine bağlı değil onlarca farklı mimari ve işletim sistemine sahipti. Bu sebepten dolayı aynı markanın farklı modelleri arasında bile aynı program çalışmayabiliyordu. Bilgisayar çeşitleri ise günümüzde adlandırdığımız çeşitlere benzese de aralarında ciddi bir fark bulunmaktaydı. Örneğin günümüzde kullandığımız ev bilgisayarı ile pahalı bir iş istasyonu genellikle aynı işletim sistemine ve mimariye sahiptir. Bir iş istasyonunun yaptığı işi ev bilgisayarında yapamama sebebi ev bilgisayarının yavaş kalmasından dolayıdır. Bir oyun bilgisayarı aynı zamanda bir iş istasyonu olarak kullanılabilir. O dönemde ise işletim sistemi, mimari farklılığı gibi özellik bakımından da ciddi farklılıklar bulunmaktaydı. Bu dönemin en önemli noktalarından biri ise RISC mimarisi bilgisayarların ortaya çıkması ve günümüzde ARM üzerinden devam ederek günümüz teknolojisine şekil vermede önayak olmasıdır.

 

Bu noktada mikroişlemci mimarisi başlığı altında yazdığım “Mikroişlemcilerin Tarihi” makalesini okumanız konuyu pekiştirmeniz açısından faydalı olur. Bilgisayarların tarihi pek çoğumuzun yaşından fazla olsa da dünya tarihine kıyasla oldukça yenidir. Yine de belli bir yaşa gelmiş olan kişiler bu tarihi bizzat müşahede edebilir. Bunun sebebi bilgisayarlar ve teknolojinin oldukça hızlı gelişmekte olmasıdır. Bilgisayarların tarihini müşahede edecek kadar genç olmayanlar ise internetin tarihini müşahede etme şansını yakalamışlardır. Eğer 1990’ların sonu veya 2000’lerin başından itibaren internet ile tanıştıysanız gözünüzün önünde nasıl geliştiğini görme şansını elde etmiş olursunuz. Ben de bilgisayarların tarihini bu anlattığım kadar görmüş olamasam da internetin tarihini gözlemleme şansı elde ettim.  İnternetin değiştiğini gözlemlesem de bilgisayarların pek fazla değişmediğini görmekteyim. 1998’de bize gelen 400 MHz hızındaki bilgisayar Windows 98 işletim sistemine sahipti ve mimari ve uygulamalar bakımından günümüz bilgisayarları ile arasında çok fark yoktu. Fark teknik özellikler ve yazılım bakımından olsa da temelde yukarıda bahsettiğimiz gibi dördüncü nesil bilgisayarlar devam etmektedir ve beşinci nesil henüz gelememiştir. Ne zaman çok farklı bir teknoloji keşfedilir ve bilgisayar sistemleri kökten bir değişikliğe uğrarsa o zaman beşinci nesilden bahsetme imkanımız olur.

Bizi Facebook grubumuzda takip etmeyi unutmayın. Bilgili ve öğrenmeye hevesli bir topluluk oluşturmak istiyoruz.

https://www.facebook.com/groups/1233336523490761/

 

Gökhan Dökmetaş

"Arduino Eğitim Kitabı" ve "Arduino ve Raspberry PI ile Nesnelerin İnterneti" kitaplarının yazarı. Başkent Teknoloji ve Dedektör Merkezi'nde Ar-ge Sorumlusu. Araştırmacı-Yazar.

You may also like...

1 Response

  1. Murat dedi ki:

    Merhaba
    “Büyük ölçüde entegre etme” güzel bir çeviri, LSI ve VLSI a karşılık geldiği belirtilebilirse belki okuyanlara çağrışım yapabilir, akılda kalabilir, detay isteyen google VLSI diye aratabilir.
    5. nesil sanırım Gökhan Dökmetaş ve aynı iyi niyete sahip çalışkan insanlar sayesinde gelecek.
    Saygılarımla.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.