Számítástechnika

Az, hogy a számítástechnika egyre inkább része életünknek nem azt jelenti, hogy az átlagembernek a számítások vagy azok gyorsasága és pontossága iránti igénye növekedett volna meg. A számítógépeket a mindennapi életben leginkább szövegszerkesztésre, az Internet révén pedig kommunikációra használjuk. A számítógépek alapvető eszközei lettek például a nyomdatechnikának és sok más szakterületnek, ahol irányítási, automatizálási feladatokat oldanak meg.

A fejezet címét alkotó három szakterület közül a számítástechnika tűnik a legfiatalabbnak, jóllehet már a rómaiak is használtak abacust számolási segédeszközként. A 19. század első felében Charles Babbage angol matematikus tervezett programvezérlésű számoló automatát. Ez az ún. Analitikus Gép a tízes számrendszerben lett volna képes alapműveletek elvégzésére és 1000 db 50 számjegyű szám tárolására. Az adatok bevitele és a műveletek vezérlése egyaránt lyukkártyákkal történt volna. Nem sikerült megépíteni. Charles Babbage igazi újításai az {IV-276.} Analitikus Gép terveiben megfogalmazott számítási alapelvek voltak: a memória és aritmetikai egység, a programozhatóság, a lyukkártyák alkalmazása, feltételes elágazások a programok végrehajtásában, ciklusok, makrók valamint párhuzamos feldolgozás. Magyar vonatkozása is van Babbage munkásságának. Az MTA Nagy Károly gondozásában, 1834-ben logaritmustáblát jelentetett meg – Babbage táblázatát. A szóban forgó logaritmustáblát az Akadémia ezer példányban adta ki, 600 példányt csak magyar, két-kétszázat angol ill. német előszóval. Babbage eredeti előszavát Nagy Károly fordította magyarra, egyúttal számos javítást is eszközölt a táblázaton.

Az 1880-as években Hollerith szerkesztett mechanikus letapogató érzékelőkkel elektromágneses szerkezetű osztályozó és számláló gépet, amely lyukkártyával működött. Ilyen gépekkel történt az 1890-es amerikai egyesült államokbeli népszámlálás adatainak feldolgozása, amely bebizonyította az automatizált gépi adatfeldolgozás előnyeit. Ezek a gépek a 20. század elejétől az egész világon elterjedtek.

A 20. században az elektroncsöves billenőkapcsolások feltalálása adott új irányt a fejlődésnek és alapozta meg azt a gondolatot, hogy a modern és megbízható számítógépeknek kétállapotú (bináris) jelekkel kell működnie. Az első jelentős gép, amelyet differenciálanalizátornak neveztek, 1930-ban készült el a Columbia Egyetem számítógép-laboratóriumában. 1933-ban szabadalmaztatta G. Tauschek osztrák mérnök a mágnesdobos bináris adattárolót. A második világháború előtti időszakból említést érdemel még a német Konrad Zuse, aki a Z1 nevű, kettes számrendszerben dolgozó számítóegységét 1936-ban szabadalmaztatta. John V. Atanasoff amerikai fizikus munkatársaival 1940-ben épített egy elektronikus gépet lineáris egyenletek megoldására. Őt tekintik sokan a modern elektronikus számítógép atyjának.

A világ első nagy elektroncsövekkel működő számítógépét, az ENIAC-ot 1945-ben hozták létre az USA Pennsylvania Egyetemén. A fejlesztés John Mauchly és Presper Eckert nevéhez fűződik. A zseniális, magyar származású tudós Neumann János 1944-ben kapcsolódott be ennek a tízes számrendszerben számoló számítógépnek a fejlesztésébe. Az ENIAC mintegy kétezerszer volt gyorsabb, mint a jelfogós számítógépek. Hozzávetőlegesen 18 000 elektroncsövet és 1500 jelfogót tartalmazott. A programokat kezdetben dugaszolós táblákon, kábelekkel lehetett megadni, az adatok bevitele pedig lyukkártyákkal és 10-állású kapcsolókkal történt. Neumann az 1944-ben indult EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) projektben már tervezőként vett részt, ennek során fejlesztette ki útmutató elgondolásait a számítógépek architektúrájára és működési módjára. Felismerte, hogy a számítások menetét előíró program éppen úgy tárolható a számítógép memóriájában, mint az adatok. Az azóta sokat emlegetett Neumann-elv lényege, hogy a gép tárjába be kell vinni az utasítások sorát kettes számrendszerben kódolva, és azután át kell adni ennek az utasítássornak – vagyis a programnak – a gép vezérlését. A továbbiakban már a gép tárjában lévő program (utasítássorok összessége) irányítja a gépet: a benne előírt logikai rend szerint beolvassa a megfelelő adatokat; elvégzi a kijelölt műveleteket és számításokat a beolvasott adatokon; a részeredményeket megfelelő módon tárolja; végül a kapott végeredményt kijelzi. Az 1946-ban készült Goldstine–Neumann jelentésben fogalmazódtak meg elsőként a ma is gyártott számítógépek működésének alapelvei.

Neumann János

Az elektronikai forradalom a számítógépek tervezésére és építésére is döntő hatással volt. A hatvanas évek elején tranzisztorokat és félvezető diódákat kezdtek alkalmazni a számítógépekben az elektroncsövek helyett. Ennek következtében a {IV-277.} gépek működési sebessége és megbízhatósága nagyságrendekkel növekedett, méreteik és fogyasztásuk pedig drasztikusan csökkent. 1971 döntő év volt a mikroelektronikában. Ekkor jelentette be az amerikai INTEL cég az első mikroprocesszort, azaz megjelent az első szilíciumlapka, amely egy számítógép központi egységének valamennyi részáramkörét tartalmazta. A nagymértékű integrálásnak köszönhetően a számítógépek ára a világpiacon 1950–1970 között a századrészére, majd az ezt követő tíz évben az ezredrészére zuhant. A számítógépek ár/teljesítmény viszonyának mérésénél a gépek árát az egy másodperc alatt végrehajtott utasítások számára vetítik (MIPS – Million Instructions Per Second). Az 1950-es évek vége felé 1 MIPS előállítása 15 USA dollárba került, ugyanez az 1960-as évek derekán 2,50 dollár, az 1970-es években körülbelül 30 cent, 1983-ban már csak 7 cent volt.

Ugyanilyen káprázatos volt a fejlődés a programnyelvek terén is. Az ENIAC-ot még dugaszolással „programozták” a későbbi gépek esetében kettes számrendszerben, fáradságos munkával megírt utasítássort kellett kártyákra lyukasztani. A fejlődés második lépcsőjében már emlékeztető jellegű rövidítésekkel, assembler nyelven lehetett helyettesíteni a bináris, gépi szintű kódokat tartalmazó program utasításait, ami már könnyebben, gyorsabban, kevesebb hibával volt elvégezhető. Ezt az assembler programot azután magával a géppel lehetett lefordítani valódi gépi kódra, és a gép tárjába betölteni. Az 1950-es évek közepétől sorra készültek el a „magas szintű” programozási nyelvek, amelyekkel már könnyedén lehetett áttekinthető programokat írni. 1954-ben a Fortran, 1959-ben az Algol, majd a Cobol programozási nyelveket dolgozták ki. 1964-ben készült el New Hapshire-ben a magyar származású Kemény János professzor irányításával az egyik leggyorsabban megtanulható és legkönnyebb programnyelv, a Basic. A káprázatos karriert befutó, nagy hatású Pascal nyelvet 1968-ban készítette el Zürichben Niklaus Wirth. A C programnyelv 1974-ben az amerikai Bell Laboratóriumban Dennis Ritchie munkája nyomán született.

A legelső személyi számítógéppel, a PET-tel a kanadai Commodore cég jelentkezett 1977-ben. Ugyancsak ebben az évben jelentek meg a piacon az APPLE-2 és TSR-80 gépek is. Hazánkban először a svéd ABC-80 gép terjedt el nagyobb számban 1980-ban. Az IBM 1981. április 24-én bocsátotta ki PC (Personal Computer = személyi számítógép) gépét. Az IBM PC forradalmi jelentőségét több tényező adta. A legfontosabb újítás az volt, hogy úgynevezett nyílt architektúrával építették. Ez azt jelenti, hogy a nyomtatott áramköri lapon, az úgynevezett alaplapon, csak a legfontosabb építőelemeket helyezték el. A többi áramköri elem – a központi memória egy része és a periféria-vezérlők – külön áramköri kártyákon (bővítőkártyákon) helyezkedett el. Így a tényleges számítógépes konfigurációt mindenki „szabadon” állíthatja össze, a megfelelő bővítőkártyák kiválasztásával, és gépbe helyezésével. A gép továbbfejlesztése, bővítése is egyszerűen megoldható újabb kártyák vásárlásával.

Napjainkban a gazdaság és a társadalom minden területét érintő mélyreható változások mennek végbe. A változások egyik fő mozgatója az „információs forradalom”-nak nevezett jelenség. Ennek lényege, hogy a csúcstechnológia két fontos területén, a számítástechnikában és a távközlésben a hatalmas ütem együtt jár a két terület egymáshoz való rohamos közeledésével.

Fontos lépések voltak ebben a fejlődésben, hogy az 1980-as évek végén megjelent az optikai hordozó a CD-ROM, majd később az írható, sőt az újraírható CD-változatok. Elterjedtek és bárki számára elérhetővé váltak az egyre gyorsabb CD {IV-280.} olvasó és író egységek. Mindez alapvető változásokat hozott az adatmentés, tárolás és visszakeresés területén. A másik robbanásszerű változás az Internetre épülő számítógépes információs világhálózat, a WWW gyors elterjedése az 1990-es évek második felében. Ez az információ globalizációját nagymértékben felgyorsította, elképzelhetetlen mennyiségű információ vált hihetetlenül olcsón és gyorsan elérhetővé.

A hazai számítástechnika fejlődésének fontosabb lépéseiről az érintett intézményekkel foglalkozó fejezetekben lesz szó. Jellemző esemény volt, hogy az első javaslatot magyarországi számítógép-fejlesztésre koncepciós perekben elítélt szakemberek, Edelényi László, Hatvany József, Kozma László és Tarján Rezső tették 1954-ben. Kozma László (1902–1983) műgyetemi tanársága idején, 1955-ben építtette meg a börtönévek alatt tervezett, jelfogós, külső programmal vezérelhető, MESZ-1 (Műegyetemi Számítógép-1) jelű számítógépét. 1959-ben készült el az MTA Kibernetikai Kutató Csoportja az M3 jelű, szovjet dokumentáció alapján épített számítógép alapváltozatával, amelyről az akadémikusok illetékes testülete azt nyilatkozta, hogy „Ez a gép most hosszú időre elegendő lesz valamennyi felmerülő matematikai-gazdasági probléma megoldására, ezért a számítástechnika további fejlesztésére nincsen szükség”. Ennek ellenére, az 1960-as évek első felében folytatódott a fejlesztés, az évtized közepétől egyre több és korszerűbb digitális elektronikus számítógép kezdett működni az ország különböző intézményeiben, a hazai számítógép-fejlesztések is szép eredményeket hoztak.