קיצור תולדות המחשב - מראשית ההיסטוריה ועד ימינו

לכולנו יש מחשב בבית, בעבודה ואפילו בכיס. המחשבים הפכו לחלק בלתי נפרד מהחיים של כולנו בזמן כה קצר, ואפילו לא שמנו לב עד כמה הם התקדמו בתוך שנים ספורות בלבד. רק כדי שתבינו את ההתקדמות שעשינו בשנים האחרונות, הנה לכם תיאור קצר של היסטוריית המחשב מתקופת הבבלים העתיקים ועד היום.

בראשית היו לנו רק 10 אצבעות...

ולכן עד עצם היום הזה אנו משתמשים במונח "דיגיטלי", כי DIGITUS בלטינית פירושו "אצבע". רוב העמים אימצו שיטה מספרית בת 10 ספרות, אבל לא כולם. לבבלים העתיקים הייתה שיטה בת 60 ספרות, וממנה נשארו לנו השעה בת 60 הדקות, הדקה בת 60 השניות והמעגל בעל 360 המעלות.

בשפה הצרפתית של היום נשארו סימנים לשיטה בת עשרים ספרות. עד היום המספר 80 נקרא בצרפתית "QUATRE VINGT", שפירושו המילולי הוא "ארבע פעמים עשרים". יתכן שאבותיהם של הצרפתים הלכו יחפים, ויכלו לספור בעשרים אצבעות.

לבסוף נשארו הפעולות בתוך המחשב, המבוצעות כיום בשיטה הבינארית, בה יש 2 ספרות בלבד. המספרים בה נראים למשל כך:

1001110100101011

כשהאצבעות לא הספיקו, עברו הקדמונים לשימוש בחלוקי נחל, בהם אפשר לבצע גם פעולות חילוק וכפל. שימו לב שחלוקי נחל נקראים בלטינית CALCULUS, ועד היום למחשבון קוראים CALCULATOR. מכאן נעבור לחשבונייה. כיום היא משחק ילדים, אבל בעבר היא הייתה כלי חישוב רב עוצמה. עם 10 מיתרים ניתן לחשב מספרים עד 9,999,999,999. כדי להשתמש בה צריך שיטה מספרית שבה מיקום הספרה קובע את ערכה. להודים הייתה כזו כבר אלפי שנים, אך לאבותינו ולרומאים לא היו כאלה. אירופה עברה לשיטת החשבונייה רק במאה ה-15.

עידן גלגלי השיניים

1642 – פסקל ממציא את ה"פסקלינה", מכונת חישוב המבוססת על שורת גלגלי שיניים שכל אחד מהם הוא ביחס תמסורת של 1:10 לעומת קודמו.

1671 – לייבניץ ממציא מכונת חישוב שמסוגלת לבצע (בקושי) גם כפל וחילוק.

במאה ה-17, כאשר מכונות החישוב עדיין התקשו לבצע פעולות כפל וחילוק, הומצא סרגל החישוב. כלי זה מנצל את העובדה שבעזרת לוגריתמים, חיבור וחיסור הופכים לכפל וחילוק. את הדגמים הקטנים ניתן היה לשאת גם בכיס של החולצה, שאז היו גם סמל סטטוס. ככלי שימושי עבור מהנדסים וכלכלנים, הוא נשאר בשימוש נרחב שנים רבות, עד שבשנת 1974 החלו להופיע מחשבי כיס אלקטרוניים. בינתיים המשיכו להתפתח מכונות חישוב מכניות ואלקטרו-מכניות, שהיו בשימוש עד לפני כמה עשרות שנים. 

הכרטיס המנוקב

במפקד התושבים של 1890 בארה"ב נעשה שימוש לראשונה במכונה לעיבוד נתונים המנוקבים על גבי כרטיסים. מכאן והילך החלה להתפתח שורה של מכונות לעיבוד נתונים על גבי כרטיסים שכמונו "מכונות IBM". חברת IBM המשיכה לספק מכונות כאלה עד שנת 1960, שבה החלו להיכנס לשימוש נרחב המחשבים האלקטרוניים. אך במשך כשתי עשורים נוספים, כרטיסים מנוקבים המשיכו לשמש כאמצעי קלט עיקרי למחשבים האלקטרוניים.

מניחי היסוד

באנגליה של המאה ה-19 חיו 2 ג'נטלמנים שמעולם לא נפגשו, ועל כן רעיונותיהם זכו להגשמה משותפת רק במאה ה-20. צ'רלס בבג' תכנן וניסה לבנות מחשב מכני לפי עקרונות דומים לאלה של המחשב המודרני, בעוד שג'ורג' בול ייסד את האלגברה הבולאנית, שיטה לניתוח ועיצוב של תהליכי לוגיקה.

בבג' ניסה לבנות מכונת חישוב רב שלבית שתבצע את כל שלבי החישוב הדרושים להכנת טבלאות של מצב הכוכבים לצורך ניווט אוניות בלב ים (אז עוד לא היה להם GPS). הפרויקט לא הושלם משום שהמכונה הייתה מורכבת ומסובכת מידי עבור שיטות העיבוד של אותם שנים.

ג'ורג' בול ייסד שיטה לניתוח ועיצוב של תהליכים לוגיים אשר בזמנו לא היה לה שימוש מעשי. אך במאה ה-20, עם התפתחות האלקטרוניקה, נמצא שהשיטה מתאימה לבניית מעגלים אלקטרוניים שיבצעו פעולות חישוב ופעולות הגיון.

יישום האלקטרוניקה בבניית מעגלים לוגיים החל באנגליה של שנות ה-40 ביחידה צבאית סודית אשר בה מיטב המוחות השקיעו מאמצים רבים בפיצוח הצופנים של הצבא הגרמני. לצורך זה בנו מכונות אשר בהן היחידות הלוגיות and, or, not היו שפופרות אלקטרוניות. אלה היו ראשית המחשבים האלקטרונים, אך נבדלו מהמחשבים של היום בזה שהיו בנויות רק למשימה אחת, במקרה זה, פיצוח הצופן.

אבות המחשב המודרני

אלן טורינג קבע את העיקרון שהמחשב יהיה מכונה אוניברסלית שתבצע עם אותה החומרה משימות שונות בעזרת תוכנות שונות. ג'ון וון ניומן קבע את העיקרון שבזמן ביצוע משימה מסוימת, התוכנית והנתונים ימוקמו בזכרון הפנימי של המחשב, דבר שמגדיל פי אלפים את מהירות הביצוע.

מכאן והילך מתחיל תהליך הפיתוח של המחשבים האלקטרונים המודרניים, המתחלק ל-3 דורות:

דור 1: שפופרות אלקטרוניות (1953-1946)

מחשב השפופרת - המחשב הראשון, ה-ENIAC, התחיל לפעול בשנת 1946 בפילדלפיה, ארה"ב. היו בו מעל 17,000 שפופרות וכ-5 מיליון חיבורים מולחמים. הוא שקל כ-30 טון, ויש האומרים שכאשר הדליקו אותו התעממו האורות בעיר פילדלפיה. אך הוא היה מסוגל לבצע 5,000 פעולות חשבון בשנייה, פי אלף מאשר הכלים האלקטרו-מכנים שקדמו לו.

דור 2: טרנזיסטורים (1975-1953)

מחשב הטרנזיסטור – PHILCO S 2000 היה המחשב הראשון שיישם את טכנולוגיית הטרנזיסטור, המכונה גם Solid State. הוא נכנס לשימוש ב-1957 ונרכש ב-1960 עבור מערכת הביטחון של ישראל. הזיכרון הפנימי ההתחלתי היה שווה ערך ל-32 קילו בייט והוא היה מסוגל לבצע 60,000 פעולות חשבון בשנייה.

דור 3: שבב הסיליקון (1975 ועד היום)

בשבב הסיליקון כל הרכיבים האלקטרונים והחיבורים שביניהם מוטבעים על שכבה דקה של סיליקון, שהוא חומר מוליך למחצה. ההטבעה נעשית בתהליך דומה לצילום מוקטן מאוד של ה-"שרטוט" של המעגל המתוכנן. הרכיבים ה-"מצולמים" מתפקדים כטרנזיסטורים לכל דבר. כך ניתן ליצור מעגלים לוגיים מורכבים ביותר, הכוללים מיליוני רכיבים וחיבורים ביניהם, בשבב שגודלו סנטימטרים ספורים.

בתחילה נוצרו שבבי הסיליקון עבור מכונות חישוב ומחשבי כיס למיניהם, אך מאוחר יותר מישהו חשב שאפשר להשתמש בהם כדי ליצור מעין צעצוע חינוכי שידגים כיצד מחשב "אמיתי" עובד. עד מהרה החלו להופיע בשוק ערכות להרכבה עצמית של מחשבים כאלה עבור חובבים. ה-APPLE I הופיע בשוק בשנת 1976 מבית היוצר של סטיב ג'ובס וסטיב ווזניאק.

המחשב האישי

בהמשך התחילו להופיע מחשבים אישיים, שהם מחשבים לכל דבר, עם צג משלהם ודיסקים, בתחילה כונני דיסקטים. היוזמה בתחום זה הייתה של כמה יזמים צעירים, בראשם סטיב ג'ובס המנוח. באותה תקופה נשאל טומס ווטסון הבן, נשיא חברת IBM על דעתו בנדון, וזה השיב שהוא "לא מעלה בדעתו שום דבר שאדם פרטי יוכל לעשות בביתו עם מחשב. אבל מאוחר יותר, בשנת 1981, IBM נכנסה לשוק המחשבים האישיים, וההמשך ידוע. 

בהדרגה, המחשבים האישיים חדרו לכל ענפי המשק ודחקו את רגליהם של המחשבים המרכזיים הגדולים. בינתיים, במזרח הרחוק התפתחה תעשייה ענפה של "תואמי PC" מועתקים, דבר שהביא לאחידות גם בתחום התוכנה (לפעמים הדרך לגן עדן רצופה כוונות רעות).

מאז, מחשבים אישיים לא השתנו הרבה בצורתם החיצונית. הצג נעשה דק יותר, הופיעו מכשירים ניידים זולים ורבי עוצמה, הדיסקטים והדיסקים נעלמו, ובמקומם הופיע הכונן הנייד. אבל מאז הופעת המחשבים האישיים הראשונים, מהירות הביצוע, גודל הזכרון הפנימי וקיבולת הדיסקים גדלו פי מאות אלפים ומחירם ירד. לכל מחשב ביתי צנוע יש כיום כח חישוב רב יותר מכל המחשבים שעמדו לרשות נאס"א במבצע אפולו.

שבב הסיליקון חדר לאין ספור תחומים אחרים. מחשבי העל המיוצרים כיום מאלפי שבבים דומים לאלה שבמחשב אישי, המשולבים יחד. כך למשל נוצר ה-CRAY XK6, מחשב על המשלב 500,000 מעבדים זעירים ומתוכנן להגיע להספק של 50 כפול 10 בחזקת 15 פעולות בשניה. זה המון!

מצד שני, שבב הסיליקון אפשר גם את פיתוחם של כלים זעירים המשמשים אותנו כיום ונקראים "סמארטפונים" ו-"טאבלטים", ואשר כל אחד מהם הוא בעצם מחשב רב עוצמה, מחובר לרשת "כמו גדול", וזה אומר כמובן פייסבוק, גוגל, אימייל, יוטיוב, ויקיפדיה ומה לא... גם האייפון וגם האייפד מצויידים בזכרון שיכול להגיע עד ל-128 ג'יגה בייט ויותר! 

המשך יבוא בעוד כמה שנים...