Σύντομη Ιστορική Αναδρομή των Προγραμματιζόμενων Υπολογιστών

Δεν φοβάμαι τους υπολογιστές. Φοβάμαι την έλλειψή τους. Isaac Asimov (1920-1992) Αμερικανός συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας και διανοούμενος 1. Σύντομη Ιστορική Αναδρομή των Προγραμματιζόμενων Υπολογιστών Σύμφωνα με το λεξικό Oxford English Dictionary, η λέξη υπολογιστής καταγράφηκε για πρώτη φορά σαν λήμμα το 1613, και αναφερόταν στο άτομο που έκανε υπολογισμούς. Με το πέρασμα του χρόνου και κοντά στον 20ο αιώνα η έννοια της λέξης εξελίχθηκε και αναφέρεται πια στις μηχανές και όχι στους ανθρώπους. Σήμερα η λέξη υπολογιστής αναφέρεται στη μηχανή η οποία δύναται, σύμφωνα με ένα σύνολο εντολών, να επεξεργάζεται δεδομένα και πληροφορίες και να παρέχει κάποιας μορφής αποτέλεσμα ή αποτελέσματα. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο, μια μηχανή είναι μία διάταξη από συσχετιζόμενα μέρη, τα οποία χρησιμοποιούν κάποιας μορφής ενέργεια για εκτελέσουν κάποια δραστηριότητα ή κάποιο έργο. Παρόλο που υπάρχουν πολλοί τύποι και πολλές ταξινομήσεις υπολογιστών εύκολη απάντηση στην ερώτηση «Πότε εφευρέθηκε ο πρώτος υπολογιστής;» δεν υπάρχει. Το ίδιο ισχύει και για την ερώτηση «Ποιος ανακάλυψε τον υπολογιστή;» διότι πολλοί άνθρωποι συνέβαλαν στη δημιουργία του και την εξέλιξή του. -1-

Αυτή η ενότητα επικεντρώνεται στα σημαντικότερα άτομα που συνέβαλαν στην ιστορία των προγραμματιζόμενων υπολογιστών, στους υπολογιστές που λόγω της κατασκευής τους και της λειτουργίας τους αποτελούν σταθμό στην ιστορία των υπολογιστών και στις υπάρχουσες γενιές των ηλεκτρονικών υπολογιστών. 1.1. Τα σημαντικότερα άτομα που συνέβαλαν στην εξέλιξη των υπολογιστών Τα άτομα που συνέβαλαν σημαντικά στην εξέλιξη των υπολογιστών είναι: Charles Babbage, Ada Lovelace Byron, John Atanasoff, Konrad Zuse και Henry Edward Roberts. Ο πατέρας του υπολογισμού. Η πρώτη προγραμματίστρια ηλεκτρονικών υπολογιστών. Ο πατέρας του πρώτου ψηφιακού ηλεκτρονικού υπολογιστή. ο πατέρας του πρώτου προγραμματιζόμενου υπολογιστή. ο πατέρας του πρώτου προσωπικού υπολογιστή. Charles Babbage ( 1815 1871) Ada Lovelace Byron ( 1815-1852) John V. Atanasoff (1903-1995 Konrad Zuse (1910 1995) Henry E. Roberts (1941 2010) 1.1.1. Charles Babbage ο πατέρας του υπολογισμού Ο βρετανός Charles Babbage θεωρείται ο πατέρας του υπολογισμού. Αυτός εφεύρε και συνέλαβε το 1837 την έννοια της Αναλυτική Μηχανής με σκοπό την εκτέλεση υπολογισμών. Η αναλυτική Μηχανή περιείχε μία Αριθμητική και μία Λογική Μονάδα (Arithmetic Logic Unit - ALU), έναν βασικό έλεγχο ροής (Basic flow control) και ενσωματωμένη μνήμη. Η Αναλυτική Μηχανή αποτελεί την πρώτη ιδέα κατασκευής ενός γενικού σκοπού υπολογιστή. Δυστυχώς για οικονομικούς λόγους ο υπολογιστής αυτός δεν κατασκευάστηκε ποτέ ενόσω -2-

ο Charles Babbage ήταν εν ζωή. Παρόλα αυτά λόγω των ριζοσπαστικών ιδεών και αντιλήψεων του για τον υπολογιστή ονομάστηκε ο πατέρας του υπολογισμού. Τμήμα της Αναλυτικής Μηχανής 1 Η Αναλυτική Μηχανή 2 Το 1910 ο Henry Babbage, που ήταν ο νεώτερος γιος του Charles Babbage, μπόρεσε να ολοκληρώσει ένα τμήμα αυτής της μηχανής. Η μηχανή αυτή μπορούσε να εκτελέσει βασικούς υπολογισμούς. Το 1991, στο μουσείο London Science Museum κατασκευάστηκε μια πλήρως λειτουργική Αναλυτική Μηχανή που ονομάστηκε Αναλυτική Μηχανή 2. 1.1.2. Augusta Ada Lovelace η πρώτη προγραμματίστρια υπολογιστών Η Βρετανίδα Augusta Ada Lovelace, Κόμισσα του Lovelace, ήταν το μοναδικό νόμιμο τέκνο του Λόρδου Βύρωνα και είναι γνωστή ως η πρώτη προγραμματίστρια υπολογιστών. Αυτή έγραψε τις «Σημειώσεις» όπου με σαφήνεια και διορατικότητα ανέφερε το πώς η αναλυτική μηχανή του Charles Babbage θα μπορούσε να προγραμματιστεί. Οι «Σημειώσεις» έγιναν το πρώτο κείμενο που εξηγεί τη γνωστή στις μέρες μας διαδικασία του προγραμματισμού. Η συνεισφορά της αναγνωρίστηκε όταν το 1980 το Υπουργείο Αμύνης των ΗΠΑ παρουσίασε μια γλώσσα προγραμματισμού, την οποία και ονόμασε Ada προς τιμή της. Επίσης, η Βρετανική Εταιρεία Πληροφορικής απονέμει κάθε χρόνο μετάλλιο με το όνομά της. -3-

1.1.3. John V. Atanssof - ο πατέρας του πρώτου ψηφιακού ηλεκτρονικού υπολογιστή. Ο πρώτος ηλεκτρονικός ψηφιακός υπολογιστής δημιουργήθηκε τη χρονική περίοδο 19371942 στο Iowa State University από τους John V. Atanasoff and Clifford Berry. Το 1939 Ο John V. Atanasoff μαζί με τον με τον απόφοιτο Clifford Berry εισήγαγαν τις ιδέες: της Δυαδικής αριθμητικής, της Ανανέωσης της μνήμης και των Λογικών κυκλωμάτων. Αυτοί δημιούργησαν ένα μηχάνημα για να λύνει γραμμικές εξισώσεις, που κάλυπτε τις τέσσερις βασικές αρχές των υπολογιστών αλλά δεν ήταν προγραμματιζόμενο. Το μηχάνημα αυτό παρείχε είσοδο και έξοδο, δυνατότητα αλλαγής δεδομένων και μνήμη. Το τελειοποιημένο πια "Atanasoff-Berry Computer" (ABC) είδε το φως το 1942. 1941 - Atanasoff-Berry Computer (ABC) 1996 Αντίγραφο του ABC υπολογιστή που δημιουργήθηκε στο Iowa State University Η μοναδικότητα για την εποχή εκείνη του ABC Computer: ήταν η δυνατότητά της μνήμης του να ανανεώνει συνεχώς τα δεδομένα της, η σειριακή εφαρμογή υπολογισμών, η υπολογιστική λογική του που απεικονιζόταν με κυκλώματα και η ψηφιακή λειτουργία του. Το 1983 το U.S. District Court αναγνώρισε το ABC Computer ως τον πρώτο ψηφιακό υπολογιστή. -4-

1.1.4. Konrad Zuse - ο πατέρας του πρώτου προγραμματιζόμενου υπολογιστή. Ο γερμανός Konrad Zuse είναι ένας από τους πρώτους ανθρώπους που δημιούργησε εμπορικό υπολογιστή και εταιρία υπολογιστών. Αυτός ξεκίνησε την κατασκευή του πρώτου προγραμματιζόμενου υπολογιστή το 1936 στο σαλόνι της οικίας των γονέων του. Ο υπολογιστής αυτός αρχικά ονομαζόταν V1 και κατόπιν πήρε το όνομα Ζ1. Ο Ζ1 αποτελείτο από 30.000 μεταλλικά τμήματα και θεωρείται ο πρώτος ηλεκτρομηχανικός δυαδικά προγραμματιζόμενος υπολογιστής. Το 1939 πήρε εντολή από τον γερμανικό στρατό να δημιουργήσει τον Ζ2 που στηριζόταν κατά ένα μεγάλο μέρος στον Ζ1. Το 1941 κατασκεύασε τον Ζ3 που για την εποχή του ήταν ένας επαναστατικός υπολογιστής και θεωρείται ο πρώτος ηλεκτρομηχανικός και προγραμματικά ελεγχόμενος υπολογιστής. Ο Ζ3 κατασκευάστηκε εξολοκλήρου από ρελέ (600 για την αριθμητική μονάδα και 1.800 για τη μνήμη και τις μονάδες ελέγχου). Στόχος του Konrad Zuse ήταν να αποδείξει ότι ήταν δυνατή η κατασκευή ενός αξιόπιστου υπολογιστή, ο οποίος θα μπορούσε να προγραμματιστεί ελεύθερα και να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση περίπλοκων αριθμητικών υπολογισμών. Zuse Z3 αντίγραφο στο Deutsches Museum του Μονάχου ρελέ λειτουργίας του Zuse Z3 Ο Ζ3 είχε μνήμη 64 λέξεων (64-word memory), κάθε λέξη περιείχε 22 bits και υπήρχε και ένα ρολόι ταχύτητας 1Ηz. Η μονάδα εισόδου/εξόδου ήταν μια κονσόλα με κουμπιά εισαγωγής αριθμών και χρησιμοποιούσε λυχνίες κενού για την παρουσίαση των αποτελεσμάτων. Η εισαγωγή των προγραμμάτων γινόταν μέσω αναγνώστη διάτρητης χάρτινης ταινίας. -5-

Είναι γενικά παραδεκτό ότι ο Z3 ήταν ο πρώτος αξιόπιστος, ελεύθερα προγραμματιζόμενος υπολογιστής στον κόσμο. Ο Ζ3 περιλάμβανε τα περισσότερα χαρακτηριστικά ενός σύγχρονου υπολογιστή, χωρίς όμως να έχει τη δυνατότητα στη μνήμη να αποθηκεύει το πρόγραμμα μαζί με τα δεδομένα. Ο Z3 διέθετε περιορισμένης χωρητικότητας μνήμη, την οποία χρησιμοποιούσε αποκλειστικά για την αποθήκευση αξιών ή αριθμών. Η μνήμη αυτή αποτελείτο από διαφορετικές μονάδες, όπως αναγνώστη διάτρητης χάρτινης ταινίας (για την εισαγωγή προγραμμάτων), μονάδα ελέγχου, αριθμητική μονάδα κινητής υποδιαστολής και συσκευές εισόδου/εξόδου. Αξίζει να σημειωθεί ότι για τον πολλαπλασιασμό δύο αριθμών κινητής υποδιαστολής ο Z3 χρειαζόταν περίπου τρία δευτερόλεπτα. Κατά τη διάρκεια του Β Παγκοσμίου πολέμου ο Ζ3 χρησιμοποιήθηκε για να στέλνει βόμβες στο Λονδίνο. Το 1943 κατά τη διάρκεια των βομβαρδισμών του Βερολίνου από τους Συμμάχους ο πρώτος υπολογιστής Ζ3 καταστράφηκε μαζί με όλα τα σχετικά έγγραφα και τις φωτογραφίες. Το 1950 Konrad Zuse παρουσίασε τον Ζ4 υπολογιστή ο οποίος θεωρείται και ο πρώτος εμπορικός υπολογιστής. Ο Konrad Zuse έγραψε επίσης την πρώτη αλγοριθμική γλώσσα προγραμματισμού που ονομαζόταν Plankalkül, την οποία χρησιμοποίησε για τη συγγραφή του πρώτου προγράμματος σκακιού. 1.1.5. Henry Edward Roberts - ο πατέρας του πρώτου προσωπικού υπολογιστή. Ο αμερικανός Henry Edward Roberts ιδιοκτήτης και πρόεδρος της εταιρίας Micro Instrumentation Telemetry Systems (MITS- Albuquerque, NM) σχεδίασε και κατασκεύασε το 1974 τον υπολογιστή Altair 8800 που βασιζόταν στον επεξεργαστή της εταιρίας Intel 8080. Ο Altair 8800 θεωρείται ότι είναι ο πρώτος «προσωπικός υπολογιστής» και ήταν ένας υπολογιστής σε προσιτή τιμή και εύκολο να αποκτηθεί. Το 1975 το Altair 8800 δημοσιεύτηκε στο εξώφυλλο του περιοδικού Popular Electronics και έγινε αμέσως μια μεγάλη εμπορική επιτυχία. Για πρώτη φορά όλα τα εξαρτήματα συναρμολόγησης περιέχονται μέσα σε ένα κουτί. Οι παραγγελίες του Altair 8800 έγιναν μέσω του περιοδικού Popular Electronics και δια αλληλογραφίας αφού την εποχή εκείνη δεν υπήρχαν αντίστοιχα καταστήματα που να -6-

πουλούσαν υπολογιστές. Ο υπολογιστής αυτός ήταν διαθέσιμος είτε σαν κιτ το οποίο περιείχε οδηγίες συναρμολόγησης, ένα μεταλλικό κουτί και όλες τις απαιτούμενες κάρτες κλπ. είτε δινόταν έτοιμος συναρμολογημένος. Η τιμή του σαν κιτ ήταν 439$ US ενώ συναρμολογημένος 621$ US. Μέχρι τον Αύγουστο του 1975 περισσότεροι από 5.000 Altair 8800 προσωπικοί υπολογιστές είχαν πουληθεί και έτσι ξεκίνησε η επανάσταση των προσωπικών υπολογιστών. Α Β Α. Το κιτ του Altair 8800 και Β. Ο επεξεργαστής 8080 της Intel Το περιοδικό που διαφήμιζε τον Altair 8800 Ο επεξεργαστής του ALTER 8800 ήταν της εταιρίας Intel και ήταν το μοντέλο 8080. O 8080 χρονιζόταν στα 2MHz και μπορούσε να διευθυνσιοδοτήσει μέχρι 64ΚΒ μνήμης. Οι πρώτοι desktop υπολογιστές χρησιμοποίησαν αυτόν τον επεξεργαστή καθώς και το λειτουργικό σύστημα CP/M. Όλοι οι σύγχρονοι υπολογιστές χρησιμοποιούν κάποιον απόγονο του 8080. Παρά τις μεγάλες πωλήσεις του σύντομα επισκιάστηκε από τον πιο προηγμένο Z80. (Zilog Z80 -H εταιρία Zilog, ιδρύθηκε από πρώην στελέχη της Intel, που σχεδίασαν έναν συμβατό -7-

αλλά ανώτερο από τον 8080 επεξεργαστή. Ο Ζ80 ήταν ο επεξεργαστής πολλών CP/M υπολογιστών, όπως και του θρυλικού ZX Spectrum). Τον Σεπτέμβριο του 1975 η πρώτη έκδοση του περιοδικού BYTE έγραφε στο εξώφυλλο «Υπολογιστές: το πιο σπουδαίο παιχνίδι του κόσμου!» To 1975, o Bill Gates και o Paul Allen είδαν ότι ήταν μία μεγάλη ευκαιρία για αυτούς το να γράψουν μία γλώσσα προγραμματισμού για τον υπολογιστή ALTAIR, έτσι έγραψαν την γλώσσα προγραμματισμού Altair 4Κ BASIC. Ο Monte Davidoff συνέβαλε στις μαθητικές ρουτίνες της γλώσσας αυτής συμπεριλαμβανομένων και των ρουτινών κινητής υποδιαστολής. Η Altair BASIC ήταν πολύ ακριβή για εκείνη την εποχή διότι η τιμή της ήταν 500$ US αλλά αν αγοραζόταν μαζί με τον υπολογιστή, την κάρτα διεπαφής και 8Κ μνήμης τότε η τιμή της ήταν μόνο 75$ US. Η Altair BASIC ήταν ένας διερμηνευτής BASIC που έτρεχε στον υπολογιστή Altair 8800 και στους μετέπειτα S-100 bus υπολογιστές. Αντιλαμβανόμενοι ότι η τιμή των υπολογιστών σύντομα θα άρχιζε να πέφτει o Bill Gates και o Paul Allen αποφάσισαν να ασχοληθούν μόνο με πωλήσεις λογισμικού που πίστευαν ότι θα ήταν πιο κερδοφόρο και δεν διαψεύστηκαν. Επίσης ο Gates πίστευε ότι έχοντας τον διερμηνευτή της BASIC, οι νέοι υπολογιστές θα ήταν πιο ελκυστικοί στους χομπίστες. Στις 4 Απριλίου του 1975 o Bill Gates και o Paul Allen ιδρύουν την εταιρία MICRO-SOFT και το πρώτο προϊόν που πούλησε η εταιρία τους ήταν ο διερμηνευτής της BASIC. Από το 1979 η εταιρία ονομάστηκε MICROSOFT και είναι πλέον η μεγαλύτερη και η πλέον κερδοφόρα εταιρία λογισμικού στον κόσμο. Η χάρτινη ταινία που περιείχε τον διερμηνευτή της BASIC Bill Gates και Paul Allen -8-

1.2. Υπολογιστές Ιστορικής Σημασίας Εκτός από τους υπολογιστές που κατασκεύασαν οι John Atanasoff, Konrad Zuse και Henry Roberts κατασκευάστηκαν και άλλοι υπολογιστές που και αυτοί με τη σειρά τους αποτέλεσαν σταθμούς στην ιστορία των υπολογιστών. Οι κυριότεροι από αυτούς είναι : ο ENIAC, o EDSAC, o Apple I, o Osborne 1 και ο IBM PC 5150. 1.2.1. ENIAC - Ο πρώτος γενικός ψηφιακός υπολογιστής Δύο αμερικανοί επιστήμονες του University of Pennsylvania (Philadelphia ΗΠΑ), ο John Mauchly (φυσικός) και ο J. Presper Eckert (μηχανικός), κατασκεύασαν το 1946 έναν ηλεκτρονικό ψηφιακό υπολογιστή που λεγόταν «Ηλεκτρονικός αριθμητικός ολοκληρωτής και υπολογιστής» (E Electronic Numerical Integrator and Computer - ENIAC). Ο ENIAC θεωρείται ο πρώτος επιτυχών γενικός ψηφιακός υπολογιστής, δηλαδή ο υπολογιστής που μπορούσε να προγραμματιστεί για να λύσει ένα οποιοδήποτε πρόβλημα. Προγραμματιζόταν με την τοποθέτηση καλωδίων σε μια διάτρητη επιφάνεια και ο αρχικός του ρόλος του ήταν η επίλυση προβλημάτων βαλλιστικής (υπολογισμός πινάκων βολών). Ο ENIAC 1946 Λυχνία κενού Ο ENIAC κατασκευάστηκε πριν εφευρεθεί το πρώτο τρανζίστορ οπότε βασικό στοιχείο της κατασκευής του αποτελούσαν οι λυχνίες κενού. Αποτελείτο από βαθμίδες (panels) χωρίς κινούμενα μέρη. Ο ENIAC ζύγιζε 27 τόνους, καταλάμβανε 63 τετραγωνικά μέτρα (μόνο το υλικό, χωρίς τους διαδρόμους), περιείχε δέκα διαφορετικών τύπων λυχνίες κενού (περίπου -9-

18.000). Μπορούσε να κάνει 5.000 αριθμητικές πράξεις (προσθέσεις ή αφαιρέσεις) το δευτερόλεπτο. Τα ψηφία της κάθε πράξης μπορούσαν να είναι μέχρι 10. Μπορούσε επίσης να κάνει στο δευτερόλεπτο μέχρι 385 πολλαπλασιασμούς ή 10 διαιρέσεις ή να βρίσκει 3 τετραγωνικές ρίζες. Η ταχύτητά του επεξεργαστή του ήταν περίπου 5KHz. Η κατανάλωσή ρεύματος ήταν 150 KWatt. Μόνιμη μονάδα αποθήκευσης (μνήμη) δεν είχε. Φυσικά δεν είχε ούτε οθόνη και για την εμφάνιση των αποτελεσμάτων είχε μία συσκευή που έκανε τρύπες σε κάρτες. Δεν ήταν όμως πολύ αξιόπιστος υπολογιστής διότι οι λυχνίες κενού που χρησιμοποιούσε καίγονταν πάρα πολύ συχνά και αναφέρεται ότι οι λυχνίες καιγόντουσαν με ρυθμό μία στις δύο μέρες και ότι ο χρόνος αντικατάστασης της κάθε λυχνίας ήταν περίπου 15 λεπτά. Το μεγαλύτερο διάστημα που δούλεψε ο υπολογιστής χωρίς να καεί καμία λυχνία ήταν περίπου 5 μέρες! Η εταιρία των Eckert και Mauchly που ξεκίνησε με τον ENIAC επιζεί μέχρι σήμερα με την επωνυμία Unisys. 1.2.2. EDSAC- Ο πρώτος εσωτερικά προγραμματιζόμενος υπολογιστής Ο EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), βρετανικός υπολογιστής που δημιουργήθηκε από μια ομάδα ερευνητών καθηγητών και φοιτητών του University of Cambridge (Computational Laboratory). Η κατασκευή του ξεκίνησε το 1945 και ολοκληρώθηκε το 1947 και ήταν ο πρώτος υπολογιστής που είχε μνήμη. Τον Μάιο του 1946 ο υπολογιστής έτρεξε δοκιμαστικά το πρώτο του πρόγραμμα, που ήταν ένα πρόγραμμα το οποίο υπολόγιζε: α) τα τετράγωνα των ακέραιων αριθμών από το 0 μέχρι και το 99 και β) μια λίστα πρώτων αριθμών. Χρησιμοποιούσε 3.000 λυχνίες, κατανάλωνε 12 κιλοβάτ (kw) και καταλάμβανε ένα δωμάτιο 20 τ.μ. Για τον προγραμματισμό του EDSAC δημιουργήθηκε μία βιβλιοθήκη από μικρά προγράμματα που αποκαλούντο υπορουτίνες. Οι υπορουτίνες ήταν αποθηκευμένες σε διάτρητες χάρτινες ταινίες (paper tape). Τα προγράμματα εισάγονταν μέσω ενός αναγνώστη διάτρητης χαρτοταινίας, ενώ τα αποτελέσματα εκτυπώνονταν σε ένα τηλέτυπο. Η συχνότητα λειτουργίας του ήταν 500KHz δηλαδή μπορούσε να εκτελεί 714 εντολές ανά δευτερόλεπτο, η Μνήμη του ήταν 1.024 λέξεις των 17bit και υδραργύρου γραμμής - 10 -

καθυστέρησης. Το λειτουργικό του σύστημα αποτελείτο από 31 εντολές (Initial Orders 1) το οποίο μετέφραζε τα προγράμματα, τα αποθήκευε στην κεντρική μνήμη και τα εκτελούσε. Η «αποθήκευση προγράμματος» γινόταν σε επίπεδο μνήμης, όλα τα δεδομένα και οι εντολές αναπαρίσταντο μέσω δυαδικού κώδικα και αποθηκεύονταν στη μνήμη του υπολογιστή και δεν υπήρχε διάκριση μεταξύ δεδομένων και εντολών. Ο βρετανικός EDSAC υπολογιστής. Η μνήμη του υπολογιστή EDSAC. Το βασικό πλεονέκτημά του ήταν ότι μπορούσε να αποθηκεύει λίστες εντολών και στη συνέχεια να εκτελεί τους απαραίτητους υπολογισμούς αυτόματα. Έτσι, αξιοποιήθηκε άμεσα για πρακτικούς σκοπούς, όπως π.χ. για την επίλυση μετεωρολογικών προβλημάτων κάνοντας χρήση τη διαφορική εξίσωση του Airy. Το 1951 χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό ενός πρώτου αριθμού 79 ψηφίων, που ήταν και ο μεγαλύτερος της εποχής. Το 1953 αναπτύχτηκε το πρόγραμμα OXO που ήταν το πρώτο ηλεκτρονικό παιχνίδι με γραφικά, έμοιαζε με την τρίλιζα, και η γραφική του απεικόνιση γινόταν σε οθόνη καθοδικού σωλήνα με ανάλυση 16 x 35 pixel.το ΟΧΟ. Από το 1953 και μετά ο EDSAC χρησιμοποιούνταν εκτενώς για την επίλυση προβλημάτων θεωρητικής χημείας, μοριακής βιολογίας, αριθμητικής ανάλυσης κ.ά. - 11 -

1.2.3. Apple Ι - Ο πρώτος οικιακός υπολογιστής Το 1976 οι Steve Jobs, Steve Wozniak και Ronald Wayne δημιούργησαν την εταιρία Apple για να πουλήσουν τον υπολογιστή Apple I που ήταν ο πρώτος υπολογιστής με μονή κάρτα ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Στόχος στη δημιουργία του Apple I ήταν να γίνει ο πρώτος χρήσιμος οικιακός υπολογιστής. Ο Apple I ήταν σε ξύλινη θήκη και ξεκίνησε να πουλιέται σαν κιτ υπολογιστής για χομπίστες. Το κιτ περιείχε: θήκη, μετατροπείς ηλεκτρικού ρεύματος, την κάρτα ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, διακόπτη ηλεκτρικού ρεύματος και πληκτρολόγιο αλλά δεν είχε οθόνη. Για οθόνη ο χρήστης μπορούσε να χρησιμοποιήσει την τηλεόραση. Η πώληση στις δημοπρασίες του Apple Ι το 1999 ήταν 50,000$ US ενώ το 2014 ένας Apple Ι που λειτουργούσε κανονικά πωλήθηκε 905,000$ US. O επεξεργαστής του Apple I ήταν MOS 6502 στα 8-bit και 1MHz, η μνήμη του ήταν στα 4KB με δυνατότητες επέκτασης στα 8K ή 48Κ χρησιμοποιώντας κάρτες επέκτασης, για την αποθήκευση των δεδομένων υπήρχε διεπαφή κασέτας και η τιμή του ήταν 666.66$ US. Το 2010 σε δημοπρασία πουλήθηκε ο Apple I προς 150,000. Ο Apple I - 1976 Ο Apple I I - 1977 Λόγω των οικονομικών δυσχερειών που είχε η εταιρία το 1977 αποχωρεί ο Ronald Wayne αλλά την ίδια εποχή βρίσκουν ως επενδυτή στην εταιρία τους τον πολυεκατομμυριούχο Mike Markkula,σταματούν την παραγωγή Apple I και δημιουργούν τον Apple II ως διάδοχο του Apple I, ο οποίος για πολλά έτη παρέμεινε βασικός παράγοντας της οικονομικής ευημερίας της εταιρίας. Ο Apple ΙΙ κατέκτησε εκατομμύρια χρηστών που μέχρι τότε δεν είχαν πρόσβαση σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές με πρωτοποριακά για την εποχή - 12 -

προγράμματα όπως το VisiCalc το οποίο ήταν και το πρώτο πρόγραμμα υπολογιστικού φύλλου (spreadsheet). Το VisiCalc απετέλεσε τον σημαντικότερο λόγο αγοράς του εν λόγω υπολογιστή. Το Νοέμβριο του 1993 σταμάτησε η παραγωγή του Apple ΙΙ που οi πωλήσεις του μέχρι τότε είχαν φτάσει περίπου τα έξι εκατομμύρια.. 1.2.4. Osborne Ι - Ο πρώτος φορητός υπολογιστής Το 1981 η εταιρία Osborne Computer Corporation παρουσίασε τον πρώτο επιτυχημένο εμπορικά φορητό μικροϋπολογιστή ή laptop που κόστιζε περίπου 1.795$ US. To Osborne Ι είχε: 64Κ μνήμη, 2 οδηγούς εύκαμπτων δίσκων (floppy disk drive) και μόντεμ. Το βάρος ήταν 10,7 κιλά. Ο υπολογιστής έκλεινε για προστασία και είχε ένα χερούλι για τη μεταφορά του. Επιπλέον είχε και μία προαιρετική μπαταρία για να μπορεί να δουλέψει ανεξάρτητα από τη σύνδεση με το ηλεκτρικό ρεύμα. Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας ήταν Zilog Z80 στα 4 MHz, με δύο οδηγούς για μονής όψης εύκαμπτες δισκέτες και με 5" οθόνη σωλήνα καθοδικών ακτινών (CRT- Cathode Ray Tube) μονόχρωμη. Παρόλο που ήταν πολύ επαναστατικός τύπος υπολογιστή είχε αρκετούς περιορισμούς όπως τη μικρή οθόνη των 5" και το ότι δεν μπορούσε να εμφανίσει στην οθόνη περισσότερους από 52 χαρακτήρες ανά γραμμή κειμένου. Οι περισσότεροι χαρακτήρες ως τους 128 μπορούσαν να γίνουν ορατοί με την κίνηση των πλήκτρων του δρομέα. Ο φορητός υπολογιστής Osborne Ι ανοικτός Ο φορητός υπολογιστής Osborne Ι κλειστός Η τιμή του Osborne Ι ήταν πολύ ακριβή για εκείνη την εποχή και η αιτιολογία για αυτή την υψηλή τιμή ήταν ότι μαζί με τον υπολογιστή παραδινόταν και λογισμικό αξίας 1500$ US που περιελάμβανε: CP/M Λειτουργικό Σύστημα, CP/M Λογισμικό βοηθητικών λειτουργιών, - 13 -

το λογισμικό εφαρμογής SuperCalc υπολογιστικών φύλων, Microsoft MBASIC, ο κειμενογράφος WordStar και η CBASIC και υπήρχε και η επιλογή να συμπεριληφθεί και το Osborne DATACOM modem. Το 1982 η εταιρία ανήγγειλε δύο νέα της μοντέλα το Executive model OCC-2 και το Vixen. Το ένα μοντέλο ήταν το Executive model OCC-2 που ήταν με μεγαλύτερη οθόνη από το Osborne Ι και σε αυτό είχε προστεθεί και ένας ανεμιστήρας για ψύξη και το άλλο μοντέλο ήταν το Vixen. Δυστυχώς ώσπου να τα παρουσιάσει επίσημα στην αγορά κυκλοφόρησε το 1983 το Kaypro II από την εταιρία Kaypro Corporation του Andrew Kay (εφευρέτη του ψηφιακού voltmeter). Το Kaypro II είχε δύο μεγάλα πλεονεκτήματα έναντι του Osborn και αυτά ήταν η μεγαλύτερη οθόνη και η χαμηλότερη τιμή του οπότε η εταιρία του Osborne δεν είχε παραγγελίες για τα νέα της μοντέλα και το 1983 χρεοκόπησε οπότε σταμάτησε και η παραγωγή αυτών των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Υπάρχουν μεγάλες πιθανότητες για την χρεοκοπία της εταιρίας να μην ευθύνεται μόνο η καθυστέρηση της παρουσίας των νέων μοντέλων της στην αγορά ή το Kaypro II αλλά η προτίμηση των αγοραστών στο νέο IBM PC το οποίο ήταν διαθέσιμο από το 1981. Από τους πρώτους φορητούς υπολογιστές που σημείωσαν μεγάλη εμπορική επιτυχία ήταν σημείωσε το φορητό Compaq Portable το 1983 το οποίο ήταν συμβατό με το ΙΒΜ και είχε το λειτουργικό DOS (DOS = Disk Operating System). Η τιμή του ήταν 3590$ US (μαζί με το σύστημα δύο οδηγούς εύκαμπτων δίσκων) και πουλήθηκαν κατά τον πρώτο χρόνο εμφάνισης του στην αγορά 53,000 τεμάχια. Το βάρος του ήταν 12,7 κιλά, η RAM 128K με μέγιστη στα 640K, η οθόνη του ήταν 9" και ενσωματωμένη. Ο φορητός υπολογιστής Compaq Portable ανοικτός. Ο φορητός υπολογιστής Compaq Portable κλειστός. - 14 -

1.2.5. IBM PC- Προσωπικός Υπολογιστής (Personal Computer) Το 1981 η εταιρία IBM ανακοίνωσε τον πρώτο προσωπικό υπολογιστή τον IBM PC 5150, στην τιμή του ξεκινούσε από 1.565$ US και έφτανε ως τα 3.000$ US. Ο υπολογιστής είχε μικροεπεξεργαστή Intel 8088 στα 4.77 MHz, RAM 16Κ μνήμη με μέγιστη στα 640ΚΒ, οδηγούς ευκάμπτων δίσκων, μονόχρωμη οθόνη (καθοδικού σωλήνα) με πράσινα γράμματα και ένα στοιχειώδες λειτουργικό σύστημα PC-DOS v1.0 (Disk Operating System - DOS) που έφτιαξε στα γρήγορα μια ομάδα υπό τον Bill Gates. Οι χαρακτήρες PC αντιπροσωπεύουν τα αρχικά των αγγλικών όρων Personal Computer (Προσωπικός Υπολογιστής) και λόγω της επιτυχίας της ΙΒΜ και της συμβατότητας ως προς την ΙΒΜ του υλικού των άλλων εταιριών υπολογιστών επικράτησε για τους προσωπικούς υπολογιστές ο όρος PC. H σημαντικότερη εμπορική κίνηση που έκανε η IBM ήταν η δημοσίευση των προδιαγραφών του υπολογιστικού συστήματός της και έτσι άνοιξε ο δρόμος για την κατασκευή των λεγόμενων IBM-συμβατών. Ο προσωπικός υπολογιστής IBM PC 5150 Το εσωτερικό τμήμα του υπολογιστή IBM PC 5150-15 -

1.3. Τα σημαντικότερα άτομα που συνέβαλαν στην εξέλιξη της επιστήμης των υπολογιστών Δύο άτομα συνέβαλαν κυρίως στην εξέλιξη της επιστήμης των υπολογιστών ο Alan Turing και ο John Louis von Neumann: Πρωτοπόρος στη Τεχνητή Νοημοσύνη Πρωτοπόρος στην αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικών Υπολογιστών Alan Turing (1912-1954) John Louis von Neumann (1903-1957). 1.3.1. Alan Turing Ο βρετανός Alan Turing θεωρείται ένας από τους πιο διάσημους μαθηματικούς του 20ου αιώνα και ήταν αυτός που έθεσε τα θεμέλια της σύγχρονης πληροφορικής, καθόρισε τα κριτήρια της τεχνητής νοημοσύνης, αποκωδικοποίησε τους μυστικούς κώδικες του γερμανικού στρατού (γεγονός που έσωσε εκατομμύρια ζωές και συνέβαλε να λήξει ταχύτερα ο Β' Παγκόσμιος Πόλεμος) και σχεδόν έλυσε ένα βιολογικό αίνιγμα στη μορφογένεση, το οποίο ακόμη παραμένει ανεξιχνίαστο για τους ερευνητές. Σχετικά με τη Τεχνητή Νοημοσύνη έθεσε ένα απλό τεστ για το κατά πόσο ένα πρόγραμμα μπορεί τελικά να σκέφτεται. Το λογισμικό που ανέπτυξε έπρεπε να καταφέρει να ξεγελάσει ανθρώπους και αυτοί να θεωρήσουν πως συνομιλούσαν με έναν άνθρωπο και όχι με μία μηχανή. Ο Turing ήταν ο πρώτος που εξέταζε πώς να προμηθεύει προγράμματα σε μια μηχανή υπό μορφή «δεδομένων». Η μηχανή Turing θεωρήθηκε στη Μεγάλη Βρετανία ως μια από τις μεγαλύτερες καινοτομίες του 20ου αιώνα. Ο Turing το 1937 εφηύρε μια θεωρητική υπολογιστική μηχανή με σκοπό τη δημιουργία ενός ιδανικού μοντέλου μαθηματικών υπολογισμών. Η μηχανή του αποτελείτο από μία γραμμή - 16 -

με κελιά γνωστά και ως «ταινία». Η ταινία μπορούσε να μετακινηθεί πίσω-μπρος, ένα ενεργό στοιχείο γνωστό ως «κεφαλή» που παρουσίαζε μια ιδιότητα γνωστή ως «κατάσταση» που μπορούσε να μεταβάλει την ιδιότητα γνωστή ως «χρώμα» του ενεργού κελιού κάτω από αυτή και ένα σύνολο εντολών για το πώς το ενεργό κελί θα τροποποιούσε και θα μετακινούσε την ταινία. Σε κάθε βήμα, η μηχανή μπορούσε να τροποποιήσει το χρώμα του ενεργού κελιού, να αλλάξει την κατάσταση της κεφαλής και μετά να μετακινήσει την ταινία μία θέση προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά. Ουσιαστικά ήταν μια μηχανή η οποία μπορούσε να διαβάσει οδηγίες και να γράψει το αποτέλεσμα πάνω στην ταινία. Η μηχανή του Alan Turing Το 1943 ο Alan Turing έφτιαξε έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή (Colossus) για να σπάσει απόρρητους κωδικούς του Γερμανικού στρατού. Ο υπολογιστής αυτός χρησιμοποιούσε λυχνίες κενού και ήταν υπολογιστής ειδικού σκοπού. Ο Turing ανέπτυξε πολλές τεχνικές πάνω στην κρυπτανάλυση και «έσπασε» πολλούς κωδικούς των Γερμανών καθώς επίσης και της μηχανής Enigma. H Enigma ήταν μία μηχανή κρυπτογράφησης που χρησιμοποιούσαν οι Ναζί, για να κρυπτογραφούν τα μηνύματά τους, κατά τη διάρκεια του δεύτερου Παγκοσμίου Πολέμου. Ο Turing λοιπόν, μέχρι τα μέσα του 1940, είχε καταφέρει, μαζί με τον συνάδελφό του Gordon Weltson, να αναπτύξει μία ηλεκτρομηχανολογική μηχανή η οποία έμεινε γνωστή ως η «Βόμβα» ( The Bombe ), που ουσιαστικά ήταν, μία βελτιωμένη εκδοχή της πολωνικής Bomba. Χάρη στη μαθηματική διάνοια του Turing και τη Βόμβα, από το 1940, οι Σύμμαχοι μπορούσαν να έχουν πρόσβαση σε σημαντικές πληροφορίες για τις κινήσεις της ναζιστικής αεροπορίας, και να σχεδιάσουν τους τρόπους αντίδρασής τους, για να γλιτώσουν ζωές από - 17 -

εναέριους βομβαρδισμούς και να προστατέψουν στρατηγικούς στόχους με επιτυχία. Μέχρι το τέλος του πολέμου, περισσότερες από 200 μηχανές Bombe βρίσκονταν σε λειτουργία για να έχουν οι Σύμμαχοι πρόσβαση σε αποκρυπτογραφημένα μηνύματα των δυνάμεων του Άξονα. Δεν θα αποτελούσε υπερβολή να ειπωθεί η φράση ότι ο Χίτλερ έχασε τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, από το λαμπρό μυαλό ενός Βρετανού μαθηματικού. Το 1948, ο Turing μετέβη στο πανεπιστήμιο του Manchester όπου εργάστηκε πάνω στη δημιουργία και εξέλιξη ενός από τους πλέον γνωστούς πρώτους υπολογιστές τον MARK 1. Παρόλα αυτά, το έργο του και ο ίδιος ο Άλαν Turing, δεν αναγνωρίστηκε ποτέ όσο του άξιζε. Πέθανε αφού είχε καταδικαστεί από την ίδια του την πατρίδα, επειδή ήταν ομοφυλόφιλος. Αυτοκτόνησε, σε ηλικία 41 ετών, αφού προηγουμένως είχε εξαναγκαστεί σε χημικό ευνουχισμό. Από το 1966 και κάθε χρόνο, ο διεθνής Σύλλογος Μηχανημάτων Υπολογισμού (Association for Computing Machinery - ACM), που έχει έδρα στις ΗΠΑ, απονέμει σε έναν διακεκριμένο επιστήμονα το βραβείο Turing για την «τεχνικής φύσης συνεισφορά του στην κοινότητα του υπολογισμού». Το βραβείο αυτό θεωρείται η πιο υψηλή διάκριση στους ακαδημαϊκούς χώρους και αποκαλείται «Βραβείο Νόμπελ της πληροφορικής». Το 2009, ο τότε πρωθυπουργός της Βρετανίας Gordon Brown, δήλωσε δημόσια συγγνώμη για την συμπεριφορά του κράτους προς τον Turing αναγνωρίζοντας παράλληλα την συμβολή του στον τομέα της πληροφορικής. 1.3.2. John Louis von Neumann Ο ουγγρο-αμερικανός John Von Neuman είναι γνωστός για την προσφορά του στις θετικές επιστήμες και ιδιαίτερα στην επιστήμη των υπολογιστών. Ο Neuman δεν αντιμετωπίζει την πληροφορική σαν τομέα μηχανικού υπολογισμού αλλά σαν κλάδο της λογικής και των μαθηματικών. Το 1946 ο Von Neumann και οι συνεργάτες του άρχισαν τον σχεδιασμό ενός υπολογιστή με αποθηκευμένο πρόγραμμα, που είχε την ονομασία IAS. Ο υπολογιστής αυτός ολοκληρώθηκε το 1952. Ο IAS αποτελεί το πρωτότυπο όλων των επόμενων υπολογιστών γενικής χρήσης διότι σε αυτόν προστέθηκε ένα νέο στοιχείο που πήρε το όνομα «μονάδα - 18 -

μνήμης». Η μονάδα μνήμης ήταν μία επιπρόσθετη ηλεκτρονική διάταξη η οποία μπορούσε να αποθηκεύει τις τιμές εισόδου και εξόδου. Η δομή του υπολογιστή IAS Η αρχιτεκτονική του μοντέλου von Neumann χαρακτηρίζεται από τις παρακάτω διακριτές μονάδες: τη μονάδα αριθμητικής λογικής (ALU), τη μονάδα ελέγχου για ρύθμιση λειτουργιών, τη μνήμη, τις μονάδες εισόδου δεδομένων και τη μονάδα εξόδου αποτελεσμάτων. Υποστήριξε επίσης ότι ένα τέτοιο σύστημα θα έπρεπε: να χειρίζεται δυαδικούς αριθμούς, να λειτουργεί ηλεκτρονικά και να εκτελεί τις λειτουργίες του μία-μία (σειριακά). Στη μνήμη του υπολογιστή υπάρχουν 1000 θέσεις αποθήκευσης που ονομάζονται λέξεις. Η κάθε θέση αποθήκευσης είναι με 40 δυαδικά ψηφία (binary digits ή bits). Στις θέσεις αυτές αποθηκεύονται και τα δεδομένα και οι εντολές. Συνεπώς οι αριθμοί αναπαρίστανται σε δυαδική μορφή και οι εντολές ως δυαδικοί κωδικοί. Ο κάθε αριθμός αναπαρίσταται από ένα bit πρόσημου και από μια τιμή 39bit. - 19 -

1.4. Γενιές των ηλεκτρονικών υπολογιστών Ο άνθρωπος από αρχαιοτάτων χρόνων χρησιμοποίησε διάφορα μέσα και τεχνικές για να κάνει υπολογισμούς. Τα μέσα και οι τεχνικές αυτές με την πάροδο του χρόνου βελτιώθηκαν και εξελίχτηκαν. Η εξέλιξη τους οφείλεται στις ανάγκες που παρουσιαζόταν κατά εποχές, στην αξιοποίηση των διαφόρων ανακαλύψεων ή εφευρέσεων που μεσολάβησαν και στους επιστήμονες που ήθελαν να δημιουργήσουν διάφορες μηχανές για υπολογισμούς. Ένα παράδειγμα αποτελούν οι μαθηματικοί που τον 17 ο αιώνα προσπαθούσαν να δημιουργήσουν μία μηχανή που θα μπορούσε να εκτελέσει τις βασικές μαθηματικές λειτουργίες όπως πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμό και διαίρεση. Οι υπολογιστικές μηχανές ή υπολογιστές πέρασαν διάφορα στάδια εξέλιξης τα οποία διακρίνονται σε τέσσερεις κυρίως εποχές: την προ-μηχανική εποχή, την μηχανική εποχή, την ηλεκτρομηχανική εποχή και την ηλεκτρονική εποχή. 1. Η προ-μηχανική εποχή (500π.Χ. 1641) είναι η εποχή όπου ως υπολογιστές χρησιμοποιούνται διάφορες κατασκευές όπως είναι: ο άβακας, τα κόκαλα του Napier κλπ. 2. η μηχανική εποχή (1642 1937) είναι η εποχή όπου οι υπολογιστές αποτελούνται από ένα σύνολο συστημάτων γραναζιών. Οι υπολογιστές της εποχής αυτής ονομάζονται μηχανικοί υπολογιστές όπως είναι: η Πασκαλίνα (Pascaline), η μηχανή του Leibniz κλπ. 3. η ηλεκτρομηχανική εποχή (1938-1945) είναι η εποχή που χρησιμοποιείται ο ηλεκτρισμός στις διάφορες μονάδες που απαρτίζουν τους υπολογιστές δηλαδή οι υπολογιστές αποτελούνται από ένα συνδυασμό μηχανικών και ηλεκτρικών τμημάτων, είναι μερικώς προγραμματιζόμενοι και ονομάζονται ηλεκτρομηχανικοί υπολογιστές όπως είναι: ο ABC, ο Zuse κλπ. 4. η ηλεκτρονική εποχή (1946 σήμερα) είναι η εποχή που στους υπολογιστές τα μηχανικά μέρη τους αντικαθίσταται από ηλεκτρονικά κυκλώματα και οι υπολογισμοί τους εκτελούνται δια μέσου ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και μόνο ψηφιακά. Οι υπολογιστές της εποχής αυτής ονομάζονται ηλεκτρονικοί υπολογιστές όπως είναι: ο ENIAC, ο COLOSSUS, ο EDVAC, ο EDSAC κλπ. - 20 -

Η εξέλιξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών ξεκίνησε από το 1946 δηλαδή από όταν τα μηχανικά τμήματά τους αντικαταστάθηκαν πλήρως από ηλεκτρονικά κυκλώματα και η εξέλιξή τους από τότε είναι ραγδαία. Σύμφωνα με την εξέλιξή του υλικού μέρους τους (hardware) μπορούν να διαιρεθούν σε κατηγορίες οι οποίες ονομάζονται γενιές. Κάθε γενιά ηλεκτρονικών υπολογιστών έχει τα δικά της ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που θεωρούνται και σταθμοί στην ιστορία των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές σύμφωνα με την τεχνολογική τους εξέλιξη κατατάσσονται στις ακόλουθες πέντε γενιές: 1η Γενιά Υπολογιστών (1946-1957) - Λυχνίες Κενού (Vacuum Tubes) 2η Γενιά Υπολογιστών (1958-1964) - Κρυσταλλοτρίοδος ή Τρανζίστορ (Transistor) 3η Γενιά Υπολογιστών (1965-1970) - Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (Integrated Circuits IC) 4η Γενιά Υπολογιστών (1971 - σήμερα) - Τεχνολογία Πολύ Μεγάλης Κλίμακας Ολοκλήρωσης Μικροεπεξεργαστή (Very Large Scale Integration- VLSI Microprocessor) 5η Γενιά Υπολογιστών (1980 - σήμερα) Τεχνολογία Εξαιρετικά Μεγάλης Κλίμακας Ολοκλήρωσης Μικροεπεξεργαστή (Ultra Large Scale Integration- VLSI Microprocessor) 1.4.1. 1η Γενιά Υπολογιστών (1946-1957) Λυχνίες Κενού Η 1η γενιά χαρακτηρίζεται από τη χρήση των λυχνιών κενού (σημείο σταθμός), τις μεγάλες φυσικές διαστάσεις των υπολογιστών και τις χαμηλές ταχύτητες (χρόνος κύκλου μνήμης της τάξεως των 100-200 msec). Σε αυτή τη γενιά οι υπολογιστές κατασκευάστηκαν με βάση τις αρχές του von Neumann και με βασικό δομικό συστατικό την λυχνία κενού. Οι λυχνίες κενού (vacuum tube) αποτέλεσαν ένα σημαντικό βήμα στην εξέλιξη των υπολογιστών και λειτουργούσαν ως ενισχυτές και ως διακόπτες. Χωρίς να υπάρχει κανένα μετακινούμενο τμήμα τα σήματα των υπολογιστών ήταν αδύναμα και οι λυχνίες κενού έπαιρναν αυτά τα αδύναμα σήματα και τα ενίσχυαν. Λόγω του υψηλού κόστους αγοράς και συντήρησης αλλά και λόγω του μεγάλου όγκου τους η χρήση των υπολογιστών αυτών - 21 -

περιορίστηκε σε μερικά πανεπιστημιακά ή στρατιωτικά κέντρα ερευνών, καθώς και σε μερικές μεγάλες βιομηχανίες. Λυχνίες κενού Λυχνίες κενού στον υπολογιστή ΙΒΜ IBM 701 1952 Φυσική εγκατάσταση: Ήταν πολύ μεγάλες και ογκώδεις μηχανές κατασκευασμένες από χιλιάδες λυχνίες κενού, καταλάμβαναν από δωμάτια μέχρι ορόφους σε μεγάλα κτίρια και ζύγιζαν περίπου 30 τόνους. Τεχνολογία: Χρησιμοποιούσαν για την εισαγωγή στοιχείων διάτρητες χάρτινες κάρτες (punched cards) και διάτρητες χάρτινες ταινίες (paper tape). Η μνήμη αποτελείτο από μαγνητικά τύμπανα (magnetic drums) και το μέγεθός της RAM ήταν 2 kilobytes. Έκαναν χρήση του δυαδικού αριθμητικού συστήματος και η ταχύτητά τους ήταν 10.000 εντολές το δευτερόλεπτο. Διάτρητη κάρτες Μηχανή διάτρησης με χάρτινη ταινία Μαγνητικό τύμπανο Μνήμη μαγνητικού τυμπάνου Λογισμικό: Η πρώτη γενιά υπολογιστών χρησιμοποιούσε γλώσσα μηχανής η οποία αποτελεί το χαμηλότερο επίπεδο γλώσσας προγραμματισμού που κατανοούν οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Παράδειγμα: Μια συνάρτηση σε 32-μπιτ x86 γλώσσα μηχανής για τον υπολογισμό της νιοστής ακολουθίας Fibonacci (Φιμπονάτσι): - 22 -

8B542408 83FA0077 06B80000 0000C383 FA027706 B8010000 00C353BB 01000000 B9010000 008D0419 83FA0376 078BD98B C84AEBF1 5BC3 Μειονεκτήματα: Χαλούσαν συχνά και απαιτούσαν να υπάρχει μόνιμα τεχνικός σε αναμονή. Λόγω του μεγάλου μεγέθους τους και της πολυπλοκότητας της λειτουργίας τους χρειάζονταν πολλά άτομα με υψηλό επίπεδο εκπαίδευσης. Ήταν ενεργοβόροι και παρήγαγαν πολύ θόρυβο. Είχαν περιορισμένη κύρια μνήμη και κόστιζε πολύ η αγορά τους, η συντήρηση τους και η συναρμολόγηση τους στον τόπο λειτουργίας τους. Δεν ήταν φορητοί και χρειαζόταν air-condition για να μην υπερθερμανθούν και καούν τα εξαρτήματά τους και ιδιαίτερα οι λυχνίες τους. Όλοι οι υπολογιστές της γενιάς αυτής χαρακτηρίζονται κεντρικοί υπολογιστές (mainframe). Παραδείγματα υπολογιστών 1ης γενιάς: ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - Ηλεκτρονικός Αριθμητικός Ολοκληρωτής και Υπολογιστής - 1946) και διέθετε περισσότερες από 18.000 λυχνίες κενού. EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer Ηλεκτρονικός Διακριτών Μεταβλητών Αυτόματος Υπολογιστής - 1947) δημιουργήθηκε για το Ερευνητικό Βαλιστικό Εργαστήριο του Αμερικανικού Στρατού. UNIVAC (Universal Automatic Computer Παγκόσμιος Αυτόματος Υπολογιστής 1951) ήταν ο πρώτος γενικού σκοπού ηλεκτρονικός ψηφιακός υπολογιστής σχεδιασμένος για χρήση επιχειρήσεων. 1.4.2. 2η Γενιά Υπολογιστών (1958-1964) Κρυσταλλοτρίοδος ή Τρανζίστορ Τη 2η γενιά χαρακτηρίζεται από τη χρήση των τρανζίστορ (σημείο σταθμός) το οποίο αντικαθιστά τις λυχνίες κενού. Το τρανζίστορ (transistor) είναι μια ηλεκτρονική μικρή - 23 -

διάταξη κατασκευασμένη από ημιαγωγούς κρυστάλλους που τοποθετούνται μέσα σε μια προστατευτική θήκη (κάλυμμα), απ` όπου βγαίνουν τρεις επαφές (ακροδέκτες) και χρησιμοποιείται ως ενισχυτής και ως διακόπτης. Το τρανζίστορ αποτελεί το βασικό δομικό υλικό των υπολογιστών της 2ης γενιάς. Στα μέσα της δεκαετίας του 1940 μία ομάδα επιστημόνων που εργαζόταν στη Bell Telephone Labs ερευνούσε για να δημιουργήσει μία διάταξη που θα αντικαθιστούσε τη τεχνολογία της λυχνίας κενού. Η ομάδα αυτή δημιούργησε και πατεντάρισε το πρώτο τρανζίστορ. Η ομάδα αυτή αποτελείτο από τους τρεις επιστήμονες με διδακτορικό στη φυσική τον John Bardeen (1908-1991), τον Walter Brattain (1902-1987) και τον William Shockley (1010-1989) που ήταν επικεφαλής της ομάδας. Για την ανακάλυψή τους αυτή το 1956 τους απενεμήθη το Nobel Prize in Physics. Το 1956 στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο Μασαχουσέτης (Μ.Ι.Τ.) κατασκευάστηκε ο πρώτος Ηλεκτρονικός Υπολογιστής που λειτουργούσε με τρανζίστορ, ο ΤΧ-0. Το πρώτο τρανζίστορ Ο υπολογιστής TX-o Φυσική εγκατάσταση: Οι υπολογιστές μειώθηκαν δραστικά σε μέγεθος σε σχέση με τους υπολογιστές της πρώτης γενιάς διότι μπορούσαν πλέον να χωρέσουν και σε ένα μόνο δωμάτιο. Ένας τυπικός 2ης γενιάς υπολογιστής περιείχε 10.000 τρανζίστορ κολλημένα με το χέρι και η σύνδεση μεταξύ τους ήταν με καλώδια. Τεχνολογία: Η χρήση των διάτρητων καρτών για την εισαγωγή στοιχείων παραμένει και τα αποτελέσματα λαμβάνονται σε εκτυπώσεις. Το μέγεθος της μνήμης επεκτείνεται στα - 24 -

32kilobytes. Αυξάνεται η αξιοπιστία των υπολογιστών, η ταχύτητα επεξεργασίας ανέρχεται σε 30.000 εντολές/δευτερόλεπτο και μειώνεται η κατανάλωση ρεύματος διότι τα τρανζίστορ κατανάλωναν λιγότερο ρεύμα σε σχέση με τις λυχνίες κενού. Η μνήμη από τεχνολογία μαγνητικού τυμπάνου μετατρέπεται σε τεχνολογία μαγνητικών πυρήνων (magnetic cores). Οι μνήμες ήταν κατασκευασμένες από φερίτη που έχει υψηλή μαγνητική διαπερατότητα, υψηλή ηλεκτρική αντίσταση και μεγάλη μηχανική αντοχή και χρησιμοποιήθηκε ως σιδηρομαγνητική κεραμική ύλη, για την κατασκευή μαγνητικών πυρήνων σε πηνία, και με μορφή δακτυλίων στη μνήμη των ηλεκτρικών υπολογιστών. Η μνήμη μαγνητικού πυρήνα αποτελείται από έναν δακτύλιο από φερίτη και αποθηκεύει ένα bit σύμφωνα με τη διεύθυνση του μαγνητισμού της. Ο μαγνητισμός του δακτυλίου μπορεί να γίνει σύμφωνα με την φορά των δεικτών του ρολογιού ή αντιθέτως και η φορά βάσει της οποίας έχει μαγνητιστεί ο δακτύλιος αντιπροσωπεύει τις καταστάσεις 0 και 1 του υπολογιστή, Η μνήμη αυτή είναι πτητική. Μαγνητικοί δίσκοι και ταινίες χρησιμοποιούνταν για αποθήκευση δεδομένων. 1947 Μνήμη μαγνητικού πυρήνα. Μνήμη μαγνητικού πυρήνα σε μεγέθυνση. Ο πρώτος σκληρός δίσκος Της IBM Model 350 Μεταφορά του σκληρού δίσκου. Λογισμικό: Η δεύτερη γενιά υπολογιστών χρησιμοποιούσε τη γλώσσα προγραμματισμού assembly (συμβολική γλώσσα - γλώσσα προγραμματισμού χαμηλού επιπέδου) και γλώσσες υψηλού επιπέδου όπως FORTRAN ((FORmula TRANslator Τύπων Μεταφραστής) η οποία επέτρεπε τους προγραμματιστές να ορίσουν εντολές σε λέξεις. Παράδειγμα: Η ίδια συνάρτηση υπολογισμού της ακολουθίας Fibonacci (Φιμπονάτσι) που ήταν σε γλώσσα μηχανής (1η γενιά υπολογιστών) σε συμβολική γλώσσα: fib: mov edx, [esp+8] cmp edx, 0 ja @f mov eax, 0 ret - 25 -

@@: cmp edx, 2 ja @f mov eax, 1 ret @@: push ebx mov ebx, 1 mov ecx, 1 @@: lea cmp jbe mov mov dec jmp @b eax, edx, @f ebx, ecx, edx [ebx+ecx] 3 ecx eax @@: pop ebx ret Μειονεκτήματα: Παρήγαγαν λιγότερο θόρυβο σε σχέση με τους υπολογιστές της πρώτης γενιάς αλλά το κόστος παρέμενε ακόμη υψηλό. Απαραίτητη προϋπόθεση για την ορθή λειτουργία τους το προσωπικό να έχει λάβει υψηλού επιπέδου εκπαίδευση. Τα τρανζίστορ παρήγαγανν υψηλή θερμοκρασία, η οποία μπορούσε να προκαλέσει ζημιά σε άλλα εξαρτήματα του υπολογιστή. Η εμπορική διάθεσή τους ήταν δύσκολη και ακριβή. Οι υπολογιστές αυτοί έτρεχαν μόνο μία εφαρμογή κάθε φορά. Air condition απαιτείτο για ψύξη και η συνδεσμολογία των λειτουργικών μονάδων έπρεπε να γίνει με το χέρι. Παραδείγματα υπολογιστών : IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting Control Τυχαίας Προσπέλασης Μέθοδος της Λογιστικής [λογαριασμών] και Ελέγχου 1956) που χρησιμοποιούσε κινούμενης κεφαλής σκληρό δίσκο (μαγνητικός δίσκος αποθήκευσης) ως δευτερεύουσα μνήμη. IBM 1401 ήταν ένας μεταβλητού μήκους λέξεων δεκαδικός υπολογιστής που αναγγέλθηκε στις 6 Οκτωβρίου του 1959. CDC 6600 ήταν ένας κεντρικός υπολογιστής από την εταιρία Control Data Corporation που δόθηκε στη κυκλοφορία το 1964 και για τη χρονική περίοδο 1964 1965 ήταν ο πιο γρήγορος υπολογιστής. - 26 -

1.4.3. 3η Γενιά Υπολογιστών (1965-1970) Η 3η γενιά, εμφανίζεται στα μέσα της δεκαετίας του 60 και χαρακτηρίζεται κυρίως από την χρήση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (Integrated Circuits). Το 1958, ο Jack Kilby (Αμερικανός (1923 2005), Ηλεκτρολόγος Μηχανικός, 2000 Noble Prize in Physics) - της εταιρείας Texas Instruments, κατάφερε να δημιουργήσει μια ηλεκτρονική διάταξη που άλλαξε τον κόσμο της ηλεκτρονικής για πάντα διότι κατασκεύασε το πρώτο Ολοκληρωμένο Κύκλωμα που περιελάμβανε μόνο ένα τρανζίστορ και τρεις αντιστάσεις και ένα πυκνωτή επάνω σε ένα τσιπ (φέτα) γερμανίου. Σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα: τρανζίστορ, πυκνωτές, αντιστάτες και άλλες ηλεκτρονικές διατάξεις τοποθετούνται στο ίδιο τμήμα πυριτίου (silicon). Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα συνέβαλαν στη δραστική μείωση του όγκου και του κόστους των υπολογιστών και την περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας τους (κύκλος μνήμης 1 msec). Αυτά τα στοιχεία έδωσαν την δυνατότητα της μαζικής παραγωγής τους. Οι υπολογιστές πλέον εισχωρούν στις περισσότερες επιχειρήσεις και αυτοματοποιούν πολλές λογιστικές και διοικητικές εργασίες. Το πρώτο ολοκληρωμένο κύκλωμα. PDP -8 υπολογιστής Φυσική εγκατάσταση: Μειώνεται δραστικά το μέγεθος των υπολογιστών εκατοντάδες φορές από αυτό των υπολογιστών με μεμονωμένα κυκλώματα λόγω της κατασκευής των διαφόρων κυκλωμάτων σε ένα μόνο chip. Συνεπώς ο υπολογιστής μπορεί πλέον να τοποθετηθεί σε ένα γραφείο και η οθόνη αποτελούσε το μεγαλύτερο ορατό τμήμα του υπολογιστή. Λόγω της δραστικά μειωμένης τιμής τους οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές, για πρώτη φορά, έγιναν πιο προσιτοί στο κοινό. Τεχνολογία: Η 3η γενιά υπολογιστών παρουσίασε την παραγωγή του πρώτου μικροεπεξεργαστή. Για πρώτη φορά ως μονάδες εισόδου/εξόδου χρησιμοποιούνται το - 27 -

πληκτρολόγιο (είσοδος) και η οθόνη (έξοδος) και όχι διάτρητες κάρτες. Για την εισαγωγή των στοιχείων χρησιμοποιούνται πληκτρολόγια και όχι διάτρητες κάρτες. Την εποχή αυτή υπήρξε μεγάλη ανάπτυξη των σκληρών δίσκων για αποθηκευτικούς σκοπούς. Το μέγεθος της μνήμης RAM επεκτάθηκε στα 2 Megabyte. Οι υπολογιστές έγιναν πιο αξιόπιστοι λόγω της μείωσης των συγκολλημένων ενώσεων και της ανάγκης για λιγότερες διασυνδέσεις. Η ταχύτητα αυξήθηκε σε 5 εκατομμύρια εντολές ανά δευτερόλεπτο. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα απαιτούσαν λιγότερη ενέργεια οπότε οι υπολογιστές αυτοί δεν είναι τόσο ενεργοβόροι και επίσης μειώθηκε και ο θόρυβος που παρήγαγαν. Λογισμικό: Απλές γλώσσες όπως η BASIC ( Beginner's All Purpose Symbolic Instruction Code - Συμβολικός Κώδικας Εντολών Κάθε Χρήσης για Αρχάριους) παρουσιάζονται. Για πρώτη φορά υπάρχουν οικογένειες υπολογιστών (δηλ. υπολογιστές με παρόμοια λειτουργία, που μπορούν να εκτελούν το ίδιο σύνολο εντολών). Επίσης το λειτουργικό σύστημα εκτελεί «ταυτόχρονα» περισσότερες από μια εργασίες και οι εργασίες μπορεί να είναι προγράμματα αυτοτελή ή κομμάτια του ίδιου προγράμματος (multitasking). Μειονεκτήματα: Πολύπλοκη τεχνολογία απαιτείτο για την κατασκευή των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Απαιτούσαν air condition σε πολλές περιπτώσεις λόγω της ζέστης που δημιουργείτο μέσα στο κουτί του υπολογιστή κατά τη λειτουργία του. Εάν κάποιο εξάρτημα σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα χαλούσε τότε ολόκληρο το ολοκληρωμένο κύκλωμα έπρεπε να αντικατασταθεί με ένα καινούργιο. Απαιτείτο λειτουργία σε πολύ χαμηλή τάση διότι τα ολοκληρωμένα κυκλώματα λειτουργούν σε χαμηλές τάσεις. Ήταν αρκετά ευπαθείς υπολογιστές διότι δεν άντεχαν απότομους-βίαιους χειρισμούς ή υψηλή θερμοκρασία. Παραδείγματα υπολογιστών : 1963: Το ICL 1900 παρουσιάζεται στην αγορά από την Βρετανική εταιρία International Computers Limited (ICL). Το πρόβλημα που υπήρξε εκείνη την εποχή για την εταιρία ήταν ότι κάθε μηχανή ήταν ξεχωριστή και έπρεπε να κατασκευαστούν όλα τα τμήματα της (υλικό και λογισμικό) από την αρχή διότι δεν μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν τμήματα από άλλα προηγούμενα μοντέλα οπότε ανέβαινε σημαντικά το κόστος παραγωγής. 1964-1965: Το IBM360 παρουσιάζεται στην αγορά από την IBM INC. Η εταιρία αναγγέλλει ότι σταθεροποίησε την αρχιτεκτονική όλη της γραμμής παραγωγής των - 28 -

κεντρικών υπολογιστών στο σύστημα 360, ότι θα την παρείχε σε όλο το φάσμα των κεντρικών υπολογιστών της και θα ήταν εύκολο λόγω συμβατότητας η ανταλλαγή τμημάτων μεταξύ των μηχανών. Για τον λόγο αυτό οι υπολογιστές της 3 ης γενιάς ταυτίζονται αυτή την εποχή και με το όνομα της ΙΒΜ. 1965: Το PDP-8 παρουσιάζεται στην αγορά από τη εταιρία Digital Equipment Corporation (DEC), ανήκε στην κατηγορία των μίνι υπολογιστών και ήταν ο 1 ος πετυχημένος εμπορικός υπολογιστής διότι κατασκευάστηκε από πολύ φθηνότερα και μικρότερα ολοκληρωμένα κυκλώματα. Η εταιρία πούλησε περισσότερα από 50.000 συστήματα προς 18.000$ US το ένα. Η μνήμη που είχε αποτελείτο από 4.096 λέξεις. 1966:Το HP-2115 παρουσιάζεται στην αγορά από την HEWLETT PACKARD και με αυτήν την εφεύρεση η εταιρία αυτή μπαίνει δυναμικά στον εμπορικό χώρο των υπολογιστών. Το 1969 μία άλλη σημαντική ανάπτυξη έγινε σε αυτή τη γενιά των υπολογιστών και αυτό ήταν τα «προηγμένα ερευνητικά έργα οργανισμού δικτύου» (Advanced Research Projects Agency Network ARPANET) που ήταν το πρώτο παγκόσμιο δίκτυο μεταγωγής πακέτου (packet switching). Δημιουργήθηκε με σκοπό να συνδέσει το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ με στρατιωτικούς ερευνητικούς οργανισμούς από μια μικρή ερευνητική ομάδα του Υπουργείου Άμυνας των Ηνωμένων Πολιτειών και η εξέλιξη του ARPANET είναι το σημερινό Internet. Στα δίκτυα μεταγωγής, τα δεδομένα εισέρχονται στο δίκτυο από κάποια πηγή πληροφορίας (τερματική διάταξη) και μεταφέρονται μέσω ενδιάμεσων κόμβων στον προκαθορισμένο δέκτη. Στη μεταγωγή πακέτων τα δεδομένα που πρόκειται να μεταφερθούν τεμαχίζονται σε πακέτα ομοίου μήκους. Στην τεχνική αυτή δεν υπάρχει εκ των προτέρων σχηματιζόμενο φυσικό κανάλι για τη συγκεκριμένη επικοινωνία των δύο συνδρομητών. Οι ενδιάμεσοι κόμβοι του δικτύου αποφασίζουν για τη διαδρομή που θα διανύσει το κάθε πακέτο ώστε να φτάσει στον προορισμό του με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο. - 29 -

1.4.4. 4η Γενιά Υπολογιστών (1971 - σήμερα) Η 4η γενιά χαρακτηρίζεται από την παρουσία των μικροεπεξεργαστών. Οι μικροεπεξεργαστές είναι ηλεκτρονικές διατάξεις ολοκληρωμένων κυκλωμάτων πολύ μεγάλης κλίμακας (Very Large Scale Integration VLSI) δηλαδή εκατοντάδες ολοκληρωμένα κυκλώματα έχουν τοποθετηθεί σε ένα μόνο chip. Xerox Alto IBM 5100 Apple Macintosh Φυσική εγκατάσταση: Το μέγεθος των υπολογιστών μειώνεται από γενιά σε γενιά. Η ανάπτυξη των micro-chips. Με την ανάπτυξη των micro chips οι ηλεκτρονικές διατάξεις που στις προηγούμενες γενιές υπολογιστών καταλάμβαναν ένα δωμάτιο τώρα μπορούν να χωρέσουν στην παλάμη ενός χεριού. Τεχνολογία: στους υπολογιστές 4ης γενιάς εμφανίζεται το ποντίκι (mouse) και άλλες εύκολες στον χειρισμό μονάδες εισόδου. Οι υπολογιστές είναι πιο δυνατοί και μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους και να δημιουργήσουν δίκτυο. Παρουσιάζεται μεγάλη ποικιλία αποθηκευτικών μονάδων που συνεχώς εξελίσσονται όπως εύκαμπτοι δίσκοι (Floppy disks - 1971), οπτικοί δίσκοι (Optical Compact Discs - 1982), USB μνήμες (USB flash drive disks 2000) κλπ. Οι υπολογιστές γίνονται πολύ αξιόπιστοι και μπορούν να δουλεύουν χωρίς πρόβλημα για ένα συνεχόμενο έτος, ενώ στις προηγούμενες γενιές ο χρόνος συνεχούς λειτουργίας τους ήταν πολύ περιορισμένος. Αναπτύσσονται εξαιρετικά γρήγοροι υπολογιστές που αναφέρονται ως υπερυπολογιστές (super computers) με ταχύτητα 100 εκατομμυρίων - 30 -

εντολών το δευτερόλεπτο. Περαιτέρω ανάπτυξη της 4ης γενιάς υπολογιστών έφερε την ένωση των τεχνολογιών των τηλεπικοινωνιών και των υπολογιστών. Δεν απαιτούν υποχρεωτικά air condition διότι διαθέτουν ενσωματωμένους μηχανισμούς ψύξης. Την περίοδο αυτή έχουμε την ανάπτυξη του Φορητού Υπολογιστή (Laptop) και του Υπολογιστή Παλάμης (Palmtop) που είναι φορητοί και εύχρηστοι για επιχειρήσεις. Λογισμικό: Το λειτουργικό σύστημα βασίζεται στη γραφική διασύνδεση χρήστη (Graphical User Interface GUI), όπως το Microsoft Windows. Σε αυτή τη γενιά υπολογιστών αναπτύχτηκαν διάφορα λειτουργικά συστήματα καθώς και διάφορες εφαρμογές λογισμικού βασιζόμενα στη γραφική διασύνδεση με τον χρήστη. Μειονεκτήματα: Πολύπλοκη τεχνολογία απαιτείται για την κατασκευή των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων πολύ μεγάλης κλίμακας. Σε ένα chip μικροεπεξεργαστή τα διάφορα μέρη του αποτελούν τμήμα ενός μικρού ημιαγωγού και αν κάποιο τμήμα χαλάσει δεν μπορεί να μετακινηθεί ή να αντικατασταθεί συνεπώς αλλάζει ολόκληρος ο μικροεπεξεργαστής. Είναι αρκετά ντελικάτοι διότι δεν αντέχουν την σκληρή μεταχείριση ή την υπερβολική ζέστη. Παραδείγματα υπολογιστών : Xerox Alto (1973) προσωπικός υπολογιστής που αναπτύχτηκε από την XEROX PARC και ήταν η πρώτη φορά που χρησιμοποιήθηκε ο όρος επιτραπέζιος (desktop) σε υπολογιστή και είχε επίσης και γραφική διασύνδεση με τον χρήστη. IBM 5100 (1975) ήταν ο πρώτος εμπορικά διαθέσιμος φορητός υπολογιστής. Apple Macintosh (1984) ήταν ο πρώτος υπολογιστής με ποντίκι με γραφική διασύνδεση με τον χρήστη και φτηνότερος από 2.500$ USA. - 31 -

5η γενιά υπολογιστών (1990 - σήμερα ) Η 5η γενιά αυτή χαρακτηρίζεται από την Τεχνητή Νοημοσύνη (Artificial Intellegence). Τεχνητή νοημοσύνη είναι ο τομέας της Επιστήμης των Υπολογιστών που ασχολείται με τη σχεδίαση και την υλοποίηση προγραμμάτων τα οποία είναι ικανά να μιμηθούν τις ανθρώπινες γνωστικές ικανότητες, εμφανίζοντας έτσι χαρακτηριστικά που αποδίδουμε συνήθως σε ανθρώπινη συμπεριφορά, όπως η επίλυση προβλημάτων, η αντίληψη μέσω της όρασης, η μάθηση, η εξαγωγή συμπερασμάτων, η κατανόηση φυσικής γλώσσας, κλπ. Στην τεχνητή νοημοσύνη έχουμε την συνύπαρξη πολλών επιστημονικών πεδίων όπως της επιστήμης υπολογιστών, της ψυχολογίας, της φιλοσοφίας, της νευρολογίας, της γλωσσολογίας και της επιστήμης μηχανικών, με στόχο τη σύνθεση ευφυούς συμπεριφοράς, με στοιχεία συλλογιστικής, μάθησης και προσαρμογής στο περιβάλλον, ενώ συνήθως εφαρμόζεται σε μηχανές ή υπολογιστές ειδικής κατασκευής. Υπάρχουν δύο τομείς τεχνητής νοημοσύνης η συμβουλευτική τεχνητή νοημοσύνη και η υποσυμβολική τεχνητή νοημοσύνη. Η συμβουλευτική τεχνητή νοημοσύνη επιχειρεί να εξομοιώσει την ανθρώπινη νοημοσύνη αλγοριθμικά χρησιμοποιώντας σύμβολα και λογικούς κανόνες υψηλού επιπέδου, ενώ η υποσυμβολική τεχνητή νοημοσύνη προσπαθεί να αναπαράγει την ανθρώπινη ευφυΐα χρησιμοποιώντας στοιχειώδη αριθμητικά μοντέλα που συνθέτουν επαγωγικά νοήμονες συμπεριφορές με τη διαδοχική αυτοοργάνωση απλούστερων δομικών συστατικών («συμπεριφορική τεχνητή νοημοσύνη»), προσομοιώνουν πραγματικές βιολογικές διαδικασίες όπως η εξέλιξη των ειδών και η λειτουργία του εγκεφάλου («υπολογιστική νοημοσύνη»), ή αποτελούν εφαρμογή στατιστικών μεθοδολογιών σε προβλήματα Τεχνητής νοημοσύνης. Η 5η γενιά ξεκίνησε από την Ιαπωνία, τη δεκαετία του 1990 όπου τέθηκε σε εφαρμογή από το 1982 το «Πρόγραμμα Ανάπτυξης Υπολογιστών 5ης Γενιάς». Ο στόχος του προγράμματος αυτού ήταν η δημιουργία υπολογιστών με ανθρώπινη συμπεριφορά σε επίπεδο υλικού (hardware) και όχι απλά του λογισμικού, που επικρατούσε μέχρι τότε στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης.. Την Ιαπωνική πρόκληση ακολούθησαν και άλλες χώρες. Οι ψηφιακοί υπολογιστές της 5ης γενιάς κυριάρχησαν στην έρευνα και εισέβαλαν κυριολεκτικά στην επιστήμη, στην εκπαίδευση, στη διοίκηση, στη βιομηχανία, στο εμπόριο και στην ιδιωτική κατοικία. Σε ορισμένα ερευνητικά κέντρα ένα άλλο είδος υπολογιστών, οι - 32 -