Az informatika története

A kódolás, az algoritmusok, és a gépek története

A számítástechnika hosszú fejlődésen ment keresztül, amíg az első számítógépet megalkották. Ezt a fejlődést három szálon követhetjük nyomon: a kódolás, az algorit­musok és a gépek történetében. Már az emberi beszédet és írást, mint az emberi kom­munikáció korai eszközeit kódoknak tekinthetjük. Hasonlóan, a számfogalomhoz számkódok kapcsolódtak, am 545i85f elyek a természetes számok kezdetleges kódjaiból kiin­dulva hosszú fejlődésen mentek keresztül. A számítástechnika történetében ezek a számkódok voltak az első olyan esz­közök, amelyekre egyszerű algoritmusok, illetve ezeket automatikusan elvégző "gépek", auto­maták készültek. Ebből a szempontból algoritmusnak tekinthetjük a természetes számokkal végezhető alapműveleteket, illetve az ezeket majdnem automatikusan végző "gépet" ,az aba­kuszt.

Az első igazán nagy lépés a helyértékes számkódok európai elterjedése volt, ami arab közvetítéssel történt 800 körül. Al-kvarizmi nevéből származik az algoritmus szó is, akinek az arab számírással kapcsolatos műve teremtette meg a római számkó­dokról a helyértékes számkódokra való áttérést. Ez azért volt nagyon fontos, mert a római számokkal való műveleti szabályok alkalmatlanok voltak az automatizálásra. A helyértékes számkódokra, illetve a tízes számrendszer műveleti szabályaira olyan al­goritmusok készíthetők, amelyek a technika fejlődésével könnyen automatizálhatókká váltak. 1600 körül Schickard 10-es számkereket, Pascal pedig összeadó­ gépet készí­tett. Leinbiz 1690 körül készítette el az első négy-alapműveletes számológépet.

1700 körül a szövőgépek vezérlésére lyuk­kártyát kezdtek használni. Ezzel megnyílt az út a számolási algoritmusok összefűzésének automatizálásához. A műveleti kódok sorozatát később programnak nevezték el. Babbage 1820 körül készítette el az első prog­ramozható számítógép tervét. (Programozható: Egy feladat -itt még csak számolási - megoldásához szükséges lépé­seket, műveletsorokat is kódolják valami­lyen, emberi beavatkozás nélkül végrehajtható formában, pl. kapcsolók beállításával.) Ez a gép még mechanikus elemekből épül volna fel, de az adott kor technikai szín­vo­nalán nem tudták még elkészíteni. Kb. 100 évet kellett várni, míg lényegében a Babbage-féle gép elektro­mechanikus megfelelője valóban elkészült. Az első "programozónak" a nevét, aki a tervezett gépre "programokat" készített, ma egy magas szintű programnyelv őrzi, az ADA.

1900-ban Hollerith az amerikai népszámlálás adatainak szöveges információit lyuk­kártyán kódolta és a feldolgozáshoz kártyarendező és válogató gépeket készített. A számolás automatizálása mellett tehát az írott szöveg, mint információt hordozó kód automatikus feldolgozása kezdődhetett el. Az infor­matika e két fontos területét - a számok, illetve az írás automatikus feldolgo­zását majd az univerzális számítógép kapcsolja össze az 1950-es években.

A számítástudomány, az algoritmusok és automaták későbbi, robbanásszerű fejlődé­sét azonban a fizika és a matematika eredményei alapozták meg:

1940-ben Aiken és Zuse még elektromechanikus alkatrészekkel azt a számítógépet ké­szíti el, melyet több mint egy évszázaddal azelőtt Babbage megtervezett, de 1946-ban Eckert és Mouchly már elektronikus változatban teszi meg ugyanezt. A mechanikus sebességről az elektronikusra való áttérés, a kvantummechanika eredményeinek tech­nikai alkalmazása következtében robbanásszerű fejlődés kezdődik a ma már hardware­-nek nevezett részterületen.

A matematikai oldalon Turing 1936-ban publikálta az algoritmusok vizsgálatára alkalmas elvi gép konstrukcióját, a Turing-gépet. Ugyanebben az évben Church bebizonyítja az al­goritmussal megoldhatatlan feladatok létezését. Az algorit­musok elmélete a mate­matika egyik ágává válik, az automaták elméletét szár­maz­tathatjuk innen.

1948-ban a kódolás elméletét is matematikai módszerekkel írják le, ami Shannon nevéhez fűződik. A kódolás és információközlés a matematikában az infor­máció­elmélet nevet kapja.

1946-ban keletke­zik a Neumann-elv , amely szerint ma a számítógépek legnagyobb része működik. Az elv ki­dolgozása Neumann János magyar származású matema­tikushoz fűződik:

1. A gép központi része egy feldolgozó  (CPU) és egy tároló (OM) egységből áll.
2. a programot ugyanolyan formában kódoljuk mint az adatokat, és a program végrehajtása alatt a gép memóriája tartalmazza ezt. A Neumann-elvből két előny származott:
1. Az algoritmusok egymást követő lépései, az utasítások elektronikus sebességgel ér­hetők el.
2. Lehetővé válik, hogy az algoritmus futás közben önmagát módosítsa. Erről később kiderült, hogy rendkívül bonyolult programot eredményez, ezért ma már nem tekint­jük előnynek.
3. az adatok és az utasítások kódolása digitális, ezen belül bináris legyen
4. Az utasítások végrehajtása sorban, a tárolóban való elhelyezésüknek megfelelő sorrendben történik, ha másképp nem rendelkezik a program.

1949-ben Wilkes készíti el az első Neumann-elvű, elektronikus, programozható, (Wilkes elsősége ma már meglehetősen vitatható), majd 1951-ben Eckert és Mouchly megépíti az első univerzális számítógépet, az UNIVAC-et. (Univerzális: nem­csak matematikai műveleteket képes végrehajtani, hanem szöveg­fel­dol­go­zás­ra is alkalmas.) Ezzel a géppel indul a számítástechnika forradalma, aminek fontosabb állomásait az egyes számítógép generációk jellemzik.