Datamaskin
Endatamaskiner en digitalelektroniskmaskinsom kanprogrammererstil å utføre sekvenser avaritmetiskeog logiske operasjoner. Tidlige datamaskiner fylte hele rom og måtte håndteres av eksperter, men i dag er datamaskiner blitt allemannseie. Eksempler på datamaskiner erPC-er,mobiltelefoner,ogminibanker.
En datamaskin henter fram én og én instruksjon fra et lager, utfører instruksjonen og lagrer resultatet i et minne. Hver instruksjon er svært enkel, og det kreves ofte mange instruksjoner for å utføre komplekse operasjoner. Samlingen med instruksjoner kalles etprogram.Instruksjonene et menneske skriver når det programmerer en datamaskin kalleskildekode.Kildekode er leselig for mennesker, men må oversettes tilmaskinkodefor å bli instruksjoner datamaskinen forstår. Denne prosessen kalles entenkompileringellertolking,avhengig av om det gjøres på forhånd eller mens programmet kjører.
Det engelske ordet for datamaskin,computer,ble frem til oppfinnelsen av datamaskinen brukt om personer, vanligvis kvinner, som foretok matematiske utregninger, enten medkalkulatoreller penn ogpapir,og som ble erstattet av datamaskinen da den gjorde sitt inntog.[1]
Funksjonsmåte[rediger|rediger kilde]
Tidlige datamaskiner hadde faste programmer. Noen veldig enkle datamaskiner er fremdeles bygget opp slik, som eksempel kan nevnes enkle kalkulatorer. Disse kan gjøre de vanligste regneoperasjonene og lagre noen tall, men kan ikke omprogrammeres. Omprogrammering av slike maskiner er en lang prosess som også krever manuelle inngrep imaskinvaren.Da den programmerbare datamaskinen kom på markedet, revolusjonerte den kostnadsnivået. Man behøvde ikke lenger spesialbygget maskinvare for hvert program man ville kjøre. Instruksjonene til maskinen var lagret i hukommelsen på lik linje med dataene.
Andre måtte få lastet hele operativsystemet inn i memory fra tape for deretter å lese inn programmet og ev. data fra en kortleser – hver gang et program skulle kjøres. Den tids operativsystemer var meget enkle. EXEC CUR, TR F, IN F, TRI F, TOC er ett eksempel.
Von Neumann-arkitekturer den vanligste oppbyggingen av programmerbare datamaskiner.
Brukergrupper[rediger|rediger kilde]
Det finnes mange kategorier brukere av mikromaskiner, og etter hvert som tiden går er tilbudet av forskjellige programtyper betydelig. Typisk finnes spesielle programmer for områder som:
- Teknisk konstruksjon:Beregninger, tegning og modellering
- Grafikk:Produksjon av grafikk, trykksaker, behandling av bilder og relatert arbeid
- Media:Produksjon av film og musikk
- Kontor:Regnskap, databaser, regning, tekstbehandling og presentasjoner
- Kommunikasjon:Nettlesere, lyd og levende bilder
- Server:Levering av innhold til andre datamaskiner
De tre dominerende operativsystemeneWindows,MacOSogGNU/Linuxhar dels overlappende muligheter og dels sine spesielle fortrinn. Integrering mellom systemene reduserer kompatibilitetsforskjeller som tidligere har vært som vegger mellom disse systemene.
Teknikk[rediger|rediger kilde]
En datamaskin består av noen hoveddeler som en datamaskinbruker bør kjenne til. Den er en maskin som fungerer sammen med tilkoblet utstyr sommonitor(dataskjerm),tastatur,diskettstasjon(nåCD-stasjon) ogskriver.Tilkoblet utstyr kalles periferutstyr. For å utføre brukerens arbeid må den ha ett eller fleredataprogrammerinstallert. Dette er de primære funksjonene som etter hvert er supplert med nye muligheter som mus (som var standard opprinnelig til Apple Finder),scannereoginternett.
Hoveddelene i datamaskinen (maskinvare, engelsk: hardware) er en eller flere prosessorer og hukommelse (ROM,RAMogHD) i tillegg til at informasjonen overføres i etmaskinnettverkinternt og eksternt til maskinutstyret.
Apple brukte opprinneligMotorola-prosessorer i sine maskiner, og startskuddet ved introduksjon avMacintosh128 rundt 1983 var basert på en Motorola-prosessor68000.Denne maskinen hadde ikke harddisk (HD) og både brukerprogram og dokumenter måtte plasseres på en diskett (eller to) i maskinens system. De fleste andre produsenter av mikromaskiner baserte systemet på kombinasjonen MS-DOS og enIntelprosessor, i tidlig fase en Intel8086.
I Apples maskiner var det et fast minne (ROM: Read only memory) som er en fast uforanderlig installert hukommelse. Denne inneholdt maskinens operativsystem og gjorde maskinen immun mot inkompetent bruk og sabotasje. Maskinens elektriske minne (RAM: random-access memory oversatt til norsk: tilfeldig adgangs hukommelse, som opprinnelig var 128 kB på disse maskinene) ga som på alle maskiner ellers et foranderlig minne som inneholder det maskinen på ethvert tidspunkt arbeider med. Dette er det vanlig å sikre (dokumentinformasjon) med kopiering til harddisk med korte intervaller (eks. 10 min.) for å eliminere tap av siste dokumentversjon under arbeid. MS-DOS-maskinene arbeidet med operativsystem og brukerprogrammer som var lagret på maskinens HD (harddisk).
Tidlige versjoner av mikromaskinene hadde ikke harddisk, og både programmer og dokumenter (brukerinformasjon, datafiler) ble lagret på eksterne media, typisk floppydisker eller tape (magnetisk bånd). Floppydisker ble etter hvert erstattet av mindre disketter og så på et senere tidspunkt avCD-plater.Diskettene var magnetiske lagringsmedia som kunne tilføres nye data, overskrives og brukes på ny, mens de nye CD-platene bare kan brennes en gang, unntatt for CD-RW, som kan. Harddisker som etter kort tid (allerede rundt 1985) ble vanlige som et interntdatalageri mikromaskiner mottar data fra maskinens RAM eller diskettstasjon (CD-stasjon) under bruk.
Maskinens arbeidskapasitet bestemmes av disse komponentenes ytelser. Parallelt med utviklingen i kapasitet på mikromaskiner utvikles også dataprogrammer med avanserte funksjoner for å gjøre bruk av kapasiteten og effektivisere arbeidet. Denne utviklingen har vært betydelig siden maskiner med 128 eller 256 kB RAM ble solgt rundt 1985 frem til året 2009 når tilsvarende maskiner yter 256 MB RAM (internhukommelse) eller mer. Også prosessorer og harddisker har hatt en motsvarende utvikling i kapasitet og ytelse.
Moderne programmerbare datamaskiner[rediger|rediger kilde]
En moderne datamaskin består i hovedsak av tre hoveddeler: enprosessor(CPU),hukommelse(minne) ogpermanent lager(Harddisk,SSD,diskett,CDosv). Dessuten finnes det som regel diverse ytre enheter, slik somskjerm,tastatur,mus,skriverog andre inn/ut-enheter.
Prosessoren utfører instruksjoner som hentes fra hukommelsen. Hukommelsen er oppdelt icellermed fast størrelse. Slike celler kalles gjernemaskinord.Lengden av et maskinord måles i antallbit,som er den minste måleenhet for informasjon. Et bit kan enten være på eller av (dvs. ha verdien 0 eller 1). Et maskinord består ofte av et helt antallbyte,som består av 8 bit.
Maskinordene har hver sinadressei hukommelsen, dvs. de er nummerert fra null og oppover. Et maskinord inneholder data som kan fortolkes på ulike måter. Det kan alltid fortolkes som etheltall.Det kan også fortolkes som eninstruksjontil prosessoren (eller en del av en slik instruksjon). En annen fortolkningsmulighet er bokstaver eller andre tegn. Alle data i hukommelsen forsvinner når maskinen slås av. Det permanente lageret brukes for å ta vare på informasjon over tid.
Prosessoren styres ved hjelp av maskinprogrammer. Et maskinprogram (ellerbinærprogram) er en samling instruksjoner som legges inn i hukommelsen. Prosessoren henter inn og utfører en og en instruksjon fra binærprogrammet. En slik instruksjon kan for eksempel gå ut på å hente to tall fra angitte adresser i hukommelsen, addere tallene og til slutt legge resultatet tilbake på en tredje adresse i hukommelsen. Etter at en instruksjon er utført vil Prosessoren normalt hente neste instruksjon fra binærprogrammet og utføre denne. Denne syklusen kan brytes ved hjelp av såkaltehoppinstruksjoner.En hoppinstruksjon vil gi prosessoren beskjed om at neste instruksjon skal hentes fra et annet sted i hukommelsen. På denne måten vil deler av et binærprogram kunne utføres flere ganger ved at prosessoren hopper tilbake i programmet. Hoppinstruksjoner kan væreubetingedeogbetingede.Betingede hoppinstruksjoner vil bare resultere i et hopp dersom en bestemt betingelse er oppfylt. Betingede hoppinstruksjoner gjør det mulig å lage kompliserte programmer der ulike deler av programmene aktiviseres etter hvert som oppgavene fullføres.
Hastigheten på prosessoren reguleres av en klokke, som sender ut en elektronisk puls i faste intervaller. En slik puls starter en ny runde med utførelse av en instruksjon som ligger klar i prosessoren. Hastigheten på en slik klokke måles ihertz(antall pr. sekund). De fleste av dagens prosessorer (i2008) kjøres på en hastighet i størrelsesorden mellom 2-3 000 000 000 hertz = 2-3000 MHz = 2–3 GHz.
I praksis finnes det mange binærprogrammer i hukommelsen samtidig. Mange av dem utgjør en del av operativsystemet som styrer inn/ut-enheter osv. Andre programmer er nytteprogrammer som er startet av en bruker. Særlig programmer knyttet til operativsystemet har behov for å kunne utføres i korte aktive faser, for deretter å gå inn i en dvaletilstand i påvente av at bestemte begivenheter inntreffer. Det finnes derfor mekanismer i en datamaskin som tillater at et maskinprogram plutselig avbrytes, slik at et annet program (med viktige, presserende oppgaver) kan overta. Når det viktige programmet har gjort sitt, vil det opprinnelige programmet fortsette der det slapp, uten at dette får konsekvenser for den oppgaven programmet utfører (annet enn en liten tidsforsinkelse). Begivenheter som fører til et slikt «avbrudd», er for eksempel et tastetrykk. Et tastetrykk fører til at en kode for hvilken tast som ble tastet, sendes til prosessoren, sammen med et signal som angir at et tastetrykk har funnet sted. Når prosessoren mottar et slikt avbruddssignal, vil den avbryte sin normale arbeidsmåte. Prosessorens tilstand (blant annet adressen til den neste instruksjonen den skal utføre) tas vare på i hukommelsen, og et annet maskinprogram (som behandler tastetrykket) aktiviseres.
Historie[rediger|rediger kilde]
Tidlig historie[rediger|rediger kilde]
Selv om diverse hjelpemidler for å utføre beregninger ble konstruert langt tilbake i historien, er det først etter1940at utviklingen av moderne elektroniske datamaskiner har funnet sted. Et tidlig forsøk på å utvikle noe som ligner på moderne datamaskiner fant sted i1835,daCharles Babbagebeskrev sin analytiske maskin. Dette var en mekanisk,dampdrevetinnretning som bruktehullkortsom innlesningsmedium. Beskrivelsen av denne maskinen foregrep mange idéer som moderne databehandling fortsatt bygger på. Blant annet kunne maskinen programmeres, ogAda Byron Lovelaceinnså at den i prinsippet ville bli i stand til å utføre alle beregningsoppgaver som en moderne datamaskin kan utføre (men det ville rimeligvis tatt tid). Maskinen kom imidlertid aldri lenger enn til tegnebrettet i hans egen tid – først i 2002 ble det konstruert en maskin i London etter Babbages tegninger. Maskinen fungerte slik den skulle.
Før 1940 ble det også konstruert en delanaloge datamaskinersom brukte elektriske signaler eller mekaniske parametre til å representere tall. I1940-åreneble det konstruert en rekkedigitaledatamaskiner basert på elektroniske komponenter. ITysklandkonstruerteKonrad Zuseflere forløpere for den moderne datamaskinen, slik som modellene Z1 fra 1938 og Z2 fra 1939, som var tildels mekaniske, tildelsreléstyrtog i 1941 endelig historiens første programmerbare maskin, (Z3) som også var basert på reléteknologi.
Krigstid og nød[rediger|rediger kilde]
IEnglandutviklet en gruppe rundt matematikerenMax Newmanog elektronikkingeniørenTommy Flowersverdens første elektronisk programmerbare datamaskin. Den skulle knekke de tyskeLorenz-krypterte kodene som ble brukt mellom de tyske hovedkvarterene.Colossusble tatt i operativ bruk vedBletchley Parkjanuar1944,etter kun 10 måneders utvikling. Denne maskinen reduserte tiden for å dechiffrere Lorenz-meldinger fra uker til timer og den kom i tide tilD-dagen,slik at den kunne hjelpe til i planleggingen.Colossusble utviklet videre og gjort mer programmerbar. Det ble også bygget flere, slik at man hadde 10Colossusprogrammerbare datamaskiner på slutten av krigen, sensommeren1945.Colossus-maskinene og deres 550 ansatte dekodet totalt rundt 63 millioner tegn fra hemmelige meldinger – en formidabel mengde sett i forhold til tidligere kapasitet.[2]
I 2008 ble det sendt ut en radiomelding kodet med en Lorenz SZ42 maskin, og den ble dekodet av en gjenoppbygd Colossus Mark II på 3 timer og 15 minutter. Den tyske radioamatøren Joachim Schueth dekodet den samme meldingen på 46 sekunder ved hjelp av en bærbar datamaskin med en 1,4GHz prosessor.[3]
Winston Churchillomtalte Bletchley Park som «the goose that laid the golden egg, but didn't cackle». Dette refererer til at Bletchley Park og alt de klarte å få til ble holdt hemmelig ikke bare under denandre verdenskrig,men også underden kalde krigen,slik atSovjetsamveldetikke fikk innsyn i hvaVest-Europakunne klare når det gjaldt overvåking og innsyn i motpartens interne meldinger. Colossus og alt annet som ble utviklet ved Bletchley ble destruert. Eksistensen av disse maskinene ble ikke allment kjent før i1976,etter at 30 års tidsfristen for hemmeligholdelse hadde utløpt.
Det er et tankekors at mesteparten av den kunnskap vi i dag har om aktiviteten ved Bletchley Park og Colossus er hentet fra arkivmateriale som ble tatt med over tilUSAfor arkivering der av de amerikanerne som arbeidet ved Bletchley.
I USA startet det amerikanske forsvaret byggingen avENIACi1943.Dette var en meget stor maskin, både i fysisk omfang og regnekapasitet. Den bestod blant annet av 17 468radiorørog beslagla et areal på 167 kvadratmeter. Maskinen ble fullført i1946og var i operativ drift til1955.Hver av maskinens 20 regneregistre kunne utføre 5000addisjoneri sekundet. ENIAC ble bare bygget i ett eksemplar. Denne maskinen var utgangspunktet for utvikling av diverse kommersielle maskiner i USA, medUNIVACsom den viktigste.
Etterkrigstiden og elektroniske revolusjoner[rediger|rediger kilde]
Den videre utvikling av datamaskinen har forenklet sett funnet sted i tre store «bølger». Disse bølgene var hovedsakelig forårsaket av teknologiske nyvinninger. Den første store bølgen hadde som utgangspunkt de eksperimentelle maskinene som ble bygget i 1940- og 1950-årene. Markedet var finansinstitusjoner og store nasjonale institusjoner innen forskning ogstatistikk.Innen dette markedet var rene hullkortmaskiner allerede i bruk for å holde styr på store registre. Datamaskinen var den naturlige arvtakeren. Da den neste teknologiske bølgen kom, ble det vanlig å kalle disse maskinenestormaskiner.De var meget kostbare, krevde stor fysisk plass, og tilsyn av mange operatører. Det var vanlig at flere aktører samarbeidet om å drifte slike maskiner, slik at utgiftene og kompetanse kunne deles på flere. INorgehadde vi for eksempel flere kommunale datasentraler som delte landet mellom seg i regioner. Stormaskinmarkedet ble dominert avIBMog noen få andre aktører. En av de første datamaskinene i Norge varNorsk Universell Siffermaskin Selvstyrt Elektronisk(NUSSE).
Den neste store bølgen kom medminimaskinen.Utgangspunktet for denne bølgen var utviklingen innentransistor-teknologi oghalvlederteknikk.Det ble etter hvert mulig å masseprodusere integrerte kretser med flere hundre transistorer preget inn på en liten flate. Dette ga rom for å produsere mindre datamaskiner meget rimelig i forhold til de etablerte stormaskinene. Nye datamaskinprodusenter, slik somDigital Equipment Corporation(DEC) ogNorsk Dataså mulighetene mye raskere enn de etablerte stormaskinprodusentene. Det ble derfor skapt et marked for mindre og billigere maskiner, og omsetningen innen dette markedet vokste raskt og ble etter hvert jevnbyrdig med stormaskinmarkedet. Minimaskiner begynte så vidt å gjøre seg gjeldende fra midten av1960-årene.DEC kom med PDP-8 i1964.Det var en 12-bits maskin med bare 4096 maskinord i hukommelsen som ble solgt for ca. 16 000 dollar. Norsk Data leverte sin første Nord-1-maskin i1967.
Den tredje store bølgen kom medmikroprosessoren.Halvlederteknologien var nå kommet så langt at det var mulig å konstruere en fullstendig CPU på en litensilisiumbrikke.Den første mikroprosessoren,Intel4004 med maskinord på 4 bit, så dagens lys i1971.Senere kom Intels 8080-prosessor (8 bit) og ikke minst 8086-prosessoren (16 bit) som ble benyttet i IBMs Personal Computer. Andre halvlederprodusenter hadde også stor betydning:ZilogsZ80 (8 bit) som kom på markedet i1976ogMotorolas68000 (16 bit) som kom i1979.
Mikrodatamaskinerer fullstendige datamaskiner bygget opp rundt en mikroprosessor. De første mikromaskinene var små, rimelige maskiner beregnet på hobbymarkedet. Disse ble kalthjemmedatamaskinerog kom i en rekke utførelser i 1980-årene. Medtekstbehandlingsprogrammerogregnearkfikk disse maskinene også innpass i det mer profesjonelle markedet, og utkonkurrerte for en stor del minimaskinene. Etter hvert utviklet det seg en industristandard basert på IBMsPCsom de fleste av dagens mikromaskiner bygger på.
Se også[rediger|rediger kilde]
Referanser[rediger|rediger kilde]
- ^David Bodanis:Electric universe(s. 151), forlaget Little Brown, London 2005,ISBN0-316-86182-0
- ^https:// telegraph.co.uk/technology/news/10618866/Colossus-at-70-the-computer-that-helped-bring-down-Hitler.html
- ^«Arkivert kopi».Arkivert fraoriginalen2. januar 2013.Besøkt 25. januar 2013.
Eksterne lenker[rediger|rediger kilde]
- (en)Computers– kategori av bilder, video eller lyd påCommons
- (en)Computer– galleri av bilder, video eller lyd påCommons
- Computer History Museum(engelsk)
- Hardware.no– norsk kjøpeguide, forum og artikler om datamaskiner
