Amaliy matematika fakulteti

2. Hisoblash texnikasi rivojlanishining tarixi va asosiy bosqichlari.
Hisoblash texnikasining rivojlanishi hozirgi davrdagi yuksak darajaga etguncha u juda katta taraqqiyot jarayonini boshidan o’tkazdi. Bu taraqqiyot jarayonini ko’rib chiqqanimizda bir o’rinli savol xosil bo’ladi - qanday konkret muammolar xisoblash texnikasining rivojlanishiga sabab bo’ldi va nima sababli xisoblash texnikasining xilma xil vositalari paydo bo’ldi? Bu texnokratik rivojlanish jarayoni qanday asosiy bosqichlardan iborat bo’lgan?
Hisoblash texnikasining rivojlanishi tarixini shartli ravishda to’rt katta davrga bo’lishimiz mumkin.
1. Mexanik hisoblash qurilmasigacha bo’lgan davr uzoq o’tmishdan boshlanib, to 17 asr boshlarigacha davom etgan. Bunda har qanday hisoblash asbobi alohida raqam razryadlariga ega bo’lgan. Hisoblash jarayonini ma’lum holatda tosh, yog’och yoki jetonlarni o’rnashtirib turib amalga oshirishni qadimgi rimliklar "kalkulyar" degan lotin so’z bilan atashgan.
2. Mexanik qurilmalar davri - 17 asr boshlaridan 19 asr oxirigacha davom etgan. 1623 yil ingliz olimi V.Shikkard birinchi bo’lib oddiy qo’shish va olish amalini bajara oladigan mexanik hisoblash mashinasini yaratdi. Lekin bu mashina tor doiradagi insonlar uchungina ma’lum bo’lib, keng tarqalmadi. Shuning uchun ham bizgacha etib kelgan birinchi mexanik hisoblash mashinasi 1641 yili frantsuz olimi B.Paskal tomonidan yaratilgan jamlash mashinasi bo’lib, u ikki amalni-qo’shish va ayirish operatsiyasini bajara olardi. 1673 yili nemis olimi Gotfrid Leybnits tomonidan to’rt arifmetik amalni bajara oladigan, yaqingacha hamma joyda keng foydalanib kelingan arifmometr yaratildi. Bu hisoblash mashinalari ichida qulayrog’idir. 19 asr 90-chi yillarining boshida Peterburglik olim V.T.Odner tomonidan juda qulay mexanizm yaratilib, unga arifmometr "FELIKS" nomi berildi. 20 asrning birinchi choragida bu mashinalar asosiy hisoblash mashinalari bo’lib hisoblanardi.
3. Elektromexanik mashinalar davri 19 asr oxiridan 20 asr o’rtalarigacha bo’lgan davrni o’z ichiga oladi. Elektrotexnikaning rivojlanishi hisoblash mashinalarida inson jismoniy mehnati o’rniga elektr energiyani qo’llashga olib keldi.
Elektromexanik mashinalar bilan bir vaqtda yangi mashina turlari, hisoblash - analitik mashinalari paydo bo’lib, ularda hisoblash operatsiyalari bajarilib, avtomatik usulda natijalar taqqoslanilib, taxlil qilinish imkoni yaratildi.
Bunday mashinalardan eng birinchisi 1888 yil AQShda G.Gollerit tomonidan yaratilib, unga "tabulyator" nomi berildi. Bu mashinalarda axborot tashuvchilar sifatida perfokartalar xizmat kilgan. Bizning Vatanimizda hisoblovchi - analitik mashinalar asrimizning 20-chi yillaridan boshlab ishlatila boshlandi. Bu mashinalar perfokartada axborot tayyorlovchi qurilmalar (perforatorlar), perforatsiyani nazorat qilish (kontrolniklar), saralash, ma’lum sistemaga keltirish mashinalari (reproduktorlar) bilan birgalikda kompleks bo’lib ishlatilardi. Hisoblash natijalarini tabulyator jadval ko’rinishida chop etib berar edi.
4. EHMlar davri asrimizning 40-yillari o’rtalaridan boshlanib to hozirgi kungacha bo’lgan davrni o’z ichiga oladi. Bu davr elektronikaning rivojlanish davri bilan bog’liq bo’lib, uning asosida hisoblash mashinalarining yangidan-yangi turlari va modellari dunyoga keldi.
Birinchi EHM 1945 yil AQSh da olimlar Dj. Mougli va D.Ekkert tomonidan yaratilib, unga ENIAK nomi berildi. Bu EHM 18000 elektron lampadan tuzilgan bo’lib, asosiy element bazasi elektromagnitli relelarga asoslangan edi. Sobiq SSSR da esa birinchi elektron lampaga asoslangan KEHM (kichik elektron hisoblash mashinasi) 1951 yil akademik S.A.Lebedev rahbarligida yaratilgan. 1952 yili yana shu olim rahbarligida katta elektron hisoblash mashinasi (KEHM-2) yaratilib, uni 1954 yili qayta ishlab takomillashtirilib, uning ish unumdorligi o’sha vaqt uchun juda katta bo’lgan hisoblash tezligi sekundiga - 10000 operatsiyaga etkazildi.
EHMning rivojlanish avlodlari quyidagi ko’rsatkichlar bilan ifodalandi: EHMning ichki tuzilishi (arxitekturasi), programma ta’minoti, EHM bilan foydalanuvchining o’zaro aloqa vositalari (tillar va muomala shakli) va texnika jihatidan amalga oshirilishi (element bazasi, texnik ko’rsatgichlari). Tabiiyki, ba’zi-bir ko’rsatkichlarning rivojlanishi bir xilda emas; shuning uchun ham EHMlarni avlodlarga ajratish ko’proq va ma’lum bir ma’noda shartli hisoblanadi.
Shu bilan birga hozirgi vaqtda EHMlarni avlodlarga ajratishda afzalroq bo’lgan ko’rsatkich ularni tashkil etuvchi element bazalaridir. Shu printsipga asosan 1-chi avlod EHMlarining element bazasi bo’lib elektron lampalar xizmat qildi. Bu avlod EHMlarining tuzilishi klassik sxemaga mos kelib, asosiy qurilmalar o’zaro uzviy bog’langan bloklar to’plamidan tuziladi (arifmetik-mantiqiy xotira, boshqarish qurilmasi, kiritish-chiqarish qurilmasi). Programmalar mashina tilida tuzilib, har bir alohida foydalanuvchi o’z ixtiyoricha ishlar edi. EHMni ma’lum bir vaqtga olib, vaqtning bir qismi programmani sozlash uchun ajratilardi. Programma ta’minoti asosan standart kichik programmalardan tuzilardi. Birinchi avlod EHMlari o’zlarining katta geometrik o’lchamlari, ko’p energiya talab qilishi va ishonchliligining kamligi bilan farqlanardi. EHMning tezligi va xotira sig’imi katta emas edi. Birinchi avlod EHMlariga umumiy tavsif berilsa, operatsion muhitning oddiyligiga, unda elementar operatsiyalarning oldindan aniqlanilishi, dialog darajasining juda soddaligi, EHMda interfeys kanallarining yo’qligi konkret qurilmalarni boshqarishni va hisoblash jarayonini foydalanuvchi tomonidan tushunishni qiyinlashtirar edi.
EHMning birinchi avlodidagi operatsion muhit - bu konkret algoritmlar mexanizmining amalga oshirilishi foydalanuvchi tomonidan beriladigan operatsiya va vazifalar programmasining ketma-ketligidir. Shu bilan birga bular sanoatda ishlab chiqarilgan birinchi mashinalar bo’lib, ko’pgina standart masalalarni echishda qayta-qayta foydalanish uchun programmalarni saqlash imkoniyatiga ega edi. Bu ish esa foydalanuvchining EHM bilan uzviy muomalasi yordamida amalga oshirilar edi. Shuning uchun foydalanuvchidan hisoblash jarayonini boshqarish uchun programmalashtirish bosqichlarini chuqur o’rganish talab etilardi.
EHMning 1-chi avlodiga oldinroq tilga olingan MESM, BESM-1,2, Strela, M-1, 2, M-20, Ural-1, Ural-2, Minsk-1, 2, Minsk-12 va boshqa mashinalar kiradi. Bu mashinalardan asosan ilmiy, texnik, muhandislik, iqtisodiy masalalarni echishda foydalanilgan.
Yarim o’tkazgichli va magnit elementli texnologiya rivojlanishi bilan 50-yillar oxiri, 60-chi yillar boshlariga kelib EHMning 2-chi avlodini o’zlashtirish boshlandi. Ikkinchi avlod EHMlari informatsiya kiritish-chiqarish jarayonini boshqarishni markazlashmagan shaklda amalga oshirib, markaziy protsessorga xilma-xil tashqi qurilmalarni moslashtirib ulash imkonini beradi. Bu avlod EHMlarida kiritish-chiqarish qurilmalarining turlari birmuncha ko’paytirilib, tashqi xotira sig’imi ancha kengaytirildi. Programmalashtirishda universal va algoritmik tillar, tarjimonlar (translyatorlar va interpretatorlar), programmalar kutubxonasi va xokazolarni qo’llash imkoniyati yaratildi. Aloqa vositasi bo’lib (interfeys) programmalashtiriladigan maxsus protsedura tili xizmat qilardi.
Shunga mos ravishda operatsion sistemalar paydo bo’lib, foydalanuvchi bajarishi lozim bo’lgan vazifani ma’lum bir protsedura tilida qabul qilish imkoniyatiga ega bo’ldi. Ikkinchi avlod EHMlari faqatgina muhandislik va ilmiy hisob-kitob ishlari uchungina ishlatilmay, kiritish va chiqarish informatsiya hajmi juda ko’p bo’lgan iqtisodiy va informatsion masalalarni echish uchun ham foydalanildi. Ikkinchi avlod EHMlarining birinchisi "Razdan-2" bo’lib 1961 yili Erevan shahrida yaratildi. 60-chi yillar ichida ikkinchi avlod EHMlarining 30 dan ortiq modellari yaratilib, ularning ko’plari seriyalab ishlab chiqarildi ("Minsk-2", 1963 yilda "Minsk-22", BESM-4, "Ural-11", 1964 yilda "Ural-15", 1965 yildan keyin BESM-6, "Mir", "Nairi", "Dnepr" va boshqalar) .
Ikkinchi avlod EHMlari o’sha davr uchun nisbatan katta tezlikka ega edi. Masalan, BESM-6 nomli EHMning tezligi sekundiga 1 mln. operatsiyaga teng. Ular ishonchliligining yuqoriligi, oldingi avlodga nisbatan kam elektr energiyasi talab qilishi bilan ajralib turardi.
Uchinchi avlod EHMlari 60-yillarning oxiri va 70-yillarning boshlariga to’g’ri kelib, ular integral sxemalarda tuzilgan edi (IS). Integral sxema - bu nihoyatda kichik elektron sxema bo’lib, kremniyli plastinkada bir qancha mayda tranzistorlardan va boshqa elementlardan tuzilgan va ma’lum bir funktsiyani bajarishga moslashgandir. Bu sxemadagi elementlarning hammasi germetizatsiyalashtirilgan plastmassali qutichaga joylashtiriladi.
Ushbu tadbirlarning hammasi gabarit sig’imning ancha kichiklashtirilishiga, ishonchlilikni ko’tarishga, EHMning quvvatini oshirishga olib keldi. Bu avlod mashinalariga hisoblash jarayonini boshqarishning markazlashmagan shakli xosdir. Xisoblash mashinalarini boshqarishni amalga oshirish, maxsus operatsion sistemaga moslashtirilgan, ya’ni EHMlarga o’rnashtirilgan boshqaradigan, qayta ishlaydigan va xizmat ko’rsatadigan programmalarga asoslangandir.
Texnik vositalarning to’xtovsiz rivojlanishi sharoitida ishlab chiqilgan programma ta’minotini saqlab qolishga intilish yangi g’oyaning paydo bo’lishiga, ya’ni bir xil programma ta’minotidan foydalanuvchi har xil ishlab chiqarish quvvatiga ega bo’lgan hisoblash mashinalarining programmalari bir-biriga tushadigan sharoitni yaratish, ya’ni programma ta’minoti birligi tushunchasi vujudga kelishiga olib keldi. Aynan shu g’oya asosida 3-chi avlod EHMlariga mos tushuvchi "EHM arxitekturasi" paydo bo’lib, bu ibora o’z ichiga EHMlar majmuasining har qanday masala echish uchun ham asosan bir xil operatsion muhitdan foydalanishiga aytiladi. Shunday qilib, agar ikki har xil ishlab chiqarish quvvatli EHMlar arxitekturasi bir xil bo’lsa, unda ishlatuvchi programmalar ham ushbu har xil EHMlarning har birida ham bajarilishi mumkin va tabiiyki, bu jarayon turli vaqt intervallari davomida amalga oshiriladi. Shunday qilib, EHMning arxitektura birligi EHMning programma ta’minoti birligining asosiy shartidir. Chunki EHM arxitekturasi uning funktsional imkoniyatlarini aniqlab, uchinchi avlod EHMlari arxitekturasining rivojlanishi uchun zarur bo’lgan asosiy masalalarni aniqlab beradi.
70-chi yillar o’rtasiga kelib yangi integral sxemalar yaratilib, ular yordamida yangi ilg’or va original texnologik usullar ishlab chiqarildi, shu bilan birga ushbu integral sxema tarkibiga kiradigan tranzistorlar va boshqa elektron elementlar soni yuzlab, bir necha minglab marta oshirildi. Bunday integral sxemalarga katta integral sxemalar (KIS) deb nom berildi. Katta sxemalarning paydo bo’lishi EHMlarning