Giriş

XX əsrin ən böyük kəşflərindən biri hesab edilən kompüter texnologiyası böyük bir sürətlə inkişaf edərək, cəmiyyətin inkişafetdirici qüvvəsinə, elmi-texniki, iqtisadi tərəqqinin, ictimai-siyasi münasibətlərin, bir sözlə həyatımızın ayrılmaz tərkib hissəsinə çevrilmişdir. Bu gün dünyamızı kompütersiz təsəvvür etmek demək olar ki, mümkün deyil. Artıq bütün sahələrdə kompüterin istifadəsi bizim gündəlik işimizə çevrilmişdir.
Kompüterlərin yaranmasından yetmiş ildən artıq vaxt keçməsinə baxmayaraq, bu müddət ərzində onlar çox böyük sürətlə inkişaf etmişdir. Bu inkişaf yolu kompüterlərin istehsalında, həcmində və funksionallığında özünü açıq şəkildə büruzə verir. Kompüterlər, yalnız hesablama əməliyyatı aparmağa qadir olan, istehsalı və istismarı böyük xərc tələb edən böyük həcmli cihazlardan, kütləvi istehsal edilən, çox funksiyalı və maya dəyəri az olan, kiçik ölçülü cihazlara çevrilmişdir. Kompüterlərin sürəti, böyük həcmli informasiyaları qəbul etmək, saxlamaq və emal etmək qabiliyyəti kəskin surətdə yüksəlmişdir.
İstifadəçi kompüterlərdə tələb olunan məsələləri həll etmək üçün dəqiq başlanğıc informasiyalar, səhvsiz alqoritm və səmərəli proqram təminatına malik olmalıdır. Belə proqramların yaradılması isə kompüter texnikasının arxitekturasını və funksional imkanlarını, alqoritmik dilləri bilməyi və proqramlaşdırma vərdişinə malik olmağı tələb edir.
Bəs kompüter nədir?
Kompüter, istifadəşidən aldığı məlumatlarla məntiqi hesablamalar aparan, hesablamaların nəticəsini saxlaya bilən, saxladığı məlumatlara istənilən vaxt yenidən işlənə bilinən bir elektron maşındır.
Kompüterlər müvafiq proqram təminatı vasitəsilə rəqəmli informasiyanın yaradılmasını, emal edilməsini, etibarlı saxlanılmasını və operativ mübadiləsini təmin edən universal qurğudur. Başqa sözlə, kompüterlər informasiya ilə işləmək üçün nəzərdə tutulmuş proqramla idarə olunan elektron qurğulardır.
Kompüterlər sürətli təkamül yolu keçmişlər və bu gündə təkmilləşməkdə davam etməkdədirlər.

Kompüterlər və onların inkişaf tarixi

İlk gerçək “Kompüter” İngilis riyaziyyatçısı Charles Babbage (1792-1871) tərəfindən hazırlanmışdır. Ancaq onun yaşadığı illərdə texnologiya çatışmazlıqlarından, hazırladığı maşınlarda əməliyyat sistemləri mövcud deyildi. Bu səbəbdən də Charles Babbagenin hazırladığı elektron maşınlar müvəffəqiyyətsizliyə uğradı.
Babbage’ ın müvəffəqiyyətsizliklə nəticələnən işlərindən sonra, II. Dünya müharibəsinə qədər olan dövrdə demək olar ki, az bir inkişaf olmuşdur. 1940cı illərdə isə, Harvard Universitetində Howard Aiken, Princeton Universitetində John Von Neumann və Amerika ilə Almaniyadakı bəzi digər araşdırmaçıların işləri nəticəsində vakuum balonları(lampalar) istifadə edilərək bəzi elektron maşınların inkişaf etdirilməsi mümkün oldu. Ancaq bu inkişaf etdirilən maşınlar son dərəcə böyük və on minlərlə lampalardan təşkil edilmiş və bu gün evlərdə istifadə edilən kompüterlərdən çox daha yavaş işləyirdilər.
Bu dövrdə maşının həm dizaynını verən, həm emalatını edən, həm proqramlaşdıran, həm işlədən və həm də baxımını edən kiçik bir qrup olmalı idi. Bütün proqramlaşdırma, idarə panelindəki əlaqədar yerlərə, əlaqədar kabelləri taxaraq maşın dili ilə edilərdi. Əməliyyat sisteminin isə adı belə xatırlanmamaqda idi. Sonraları 1950ci illərin başında kartlı maşınların inkişafı ilə proqramların kartlara yazılıb buradan oxudulması təmin edildi, lakin digər hadisələr tamamilə eyni olaraq qalırdı.

Kompüterlərin əsas iş prinsipləri XX əsrin 40-cı illərində Amerika alimləri Con Fon Neyman, Q.Qoldsteyn və A.Beris tərəfindən işlənib verilmişdir. Həmin prinsiplər əsasında 1946-cı ildə ABŞ-ın Pensilvaniya ştatında Con Mokli və Presper Ekkertin rəhbərliyi altında ENIAC adlı universal kompüterin yaradılması ilə həyata keçirilmişdir. Məhz həmin tarix kompüterlərin yaranma tarixi hesab olunur. Lakin, qeyd etmək lazımdır ki, bir sıra ədəbiyyatlarda ilk kompüterin 1943-cü ildə məhşur alim Allan Turinqin rəhbərliyi altında Böyük Britaniyada yaradıldığı və ikinci dünya müharibəsində alman məxfi məlumatlarının “oxunması” üçün istifadə edilən «Collos» kompüterinin olması iddia olunur. Lakin əksər alimlər «Collos» kompüterinin texniki imkanlarının zəif olması səbəbindən onu yalnız kompüter yaradılmasında atılan önəmli addımlardan biri hesab edərək, “kompüter erasının” məhz ENIAC kompüterilə başlandığını qəbul edirlər.

Hesablama texnikasının əsas inkşaf mərhələləri.
İlk hesab vasitəsi e.ə.V-əsrdə Çində Abak adı ilə hesablama cihazı yaradıldı.
İlk dəfə Blez Paskal (Fransa) 1642-ci ildə cəmləyici maşın hazırlamışdır;
1673-cü ildə Vilhelm Leybnis (Almaniya) hesab əməllərini yerinə yetirən mexaniki arifmometr yaratmışdır;
1830-cu ildə Çarlz Bebic (İngiltərə) proqramla işləyən hesablama maşını (analitik maşın) yaratmağa cəhd göstmişdır. Bebicin ideyaları sonralar universal kompüterlərin yaradılmasının əsasını qoymuşdur;
1930-cu ildə A.Turinq (İngiltərə) və E. Post (ABŞ) tərəfindən universal kompüterlərin yaradılmasının nəzəri əsasları inkişaf etdirilmişdir.

Koмpüterin arxitekturasında C.F Neyman prinsipi

Şəkil 1

Nəsilin bəzi nümayəndələrini çıxmaqla bütün nəsil kompüterin arxitektu¬ra¬sında məşhur Amerika alimi Con Fon Neyman tərəfindən 40-cı illərdə təklif etdiyi prinsipləri əsas götürülür. Başqa sözlə desək indiki kompüter hələ ki, Neyman arxitekturası ilə qurulur. Fon Neyman arxitekturasının əsas prinsipləri aşağıdalılardır:
1) Kompüter proqramla idarə olunan avtomatmaşındır, yəni kompterin işləməsi üçün proq¬ram lazımdır. Proqram bir tərəfdən kompüterin işini idarə edir, digər tərəf¬dən isə qoyulmuş məsələni həll edir.
2) Kompüter ardıcıl ünvanlanan vahid yaddaşa malik olmalıdır. Yaddaş birölçülü və xəttidir, yəni sözlər vektor şəklindədir. Həmin yaddaşda müəyyən üsulla kodlaşdırılan həm proqram, həm də verilənlər saxlanılır.
3) Əmrlərlə verilənlər arasında aşkar şəkildə heç bir fərq yoxdur, yəni əmrlərə verilənlər kimi baxmaq olar və onlar üzərində əməliyyatlar aparıla bilər.
4) Verilənlərin təyin edilməsi aparat səviyyəsində yox, proqram səviyyəsində aparılır. Məsələn, maşın sözündəki bitlər yığımının hər hansı ədəd və ya simvollar sətri olmasını proqram müəyyənləşdirir.
Kompüter texnikasının inkişaf mərhələlrində Neyman arxitekturası xeyli təkmilləşdirilmiş və kompüterə qoyulan tələblərin böyük hissəsi proqram vasitələrinə istiqamətləndirilmişdir. Kompüterin aparat vasitələri ilə proqram vasitələri arasında qarşılıqlı əlaqələrin yeni səviyyədə təşkil olunan arxitekturaya gətirib çıxardır.(Şəkil 1)

Kompüterin ümumiləşdirilmiş məntiqi struktura malikdir. Neyman arxi¬tekt¬uralı hər bir kompüter iki hissədən: mərkəzi və periferiya (xarici)-dan ibarətdir. Mərkəzi hissə hesab məntiq qurğusundan (HMQ), idarəetmə qurğusundan (İQ) və daxili yaddaş qurğusundan (DVQ) ibarətdir. Müasir kompüterdə HMQ və İQ prosessor adlanan bir qurğuda birləşdirilir. Periferiya hissəsinə xarici yaddaş qurğuları (XYQ), daxiletmə və xaric etmə qurğuları (DXQ) və idarə pultu (İP) daxildir. Köhnə kompüterdə (I vəII nəsil) mərkəzi hissə ilə periferiya hissəsi sərt (dəyişdirilə bilməyən) sxemlə əlaqələndirilirdi. Bu isə periferiya qurğularının tərkibini və sayını istifadəçilərin tələblərinə uyğun quraşdırmağa imkan vermirdi. Müasir kompüterdə mərkəzi hissə ilə periferiya hissəsi sistem interfeysi adlanan aparat proqram vasitəsilə əlaqələndirilir. Bu isə periferiya qurğularının sayını və tərkibini dəyişdirməyə imkan verir.

I nəsil kompüterlərin istehsal olunması.

ENİAC

Bu mərhələ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) kompüterinin yaradılması ilə başlayır və 1946-1958-ci illəri əhatə edir. Birinci nəsil kompüterlərin element bazası çoxsaylı elektron lampalar idi. Onlar elmi-texniki məsələlərin həlli üçün istifadə olunurdu. Həddən artıq baha olduğundan əsasən hərbi-sənaye kompleksində və dövlət təşkilatlarında istifadə olunurdu. Bu kompüterlər böyük həcmə və kütləyə malik idi. Elektron lampalar böyük həcmli elektrik enerjisi sərf edirdi və tez qızırdı. Buna görə də əlavə soyutma sistemindən istifadə olunurdu. Məsələn, ENIAC (ENIAC kompüteri 9 il – 1955-ci ilə qədər fəaliyyət göstərmişdir) kompüterində 178468 elektron lampa, 7200 kristallik diod, 4100 maqnit elementləri istifadə olunmuşdur və o, 30 ton ağırlığında olub, 200 kvadrat metr sahəni tuturdu, 150 Kvt elektrik enerjisi sərf edirdi. Birinci nəsil kompüterlər yalnız saniyədə 10-20 min əməliyyat yerinə yetirə bilirdi. Belə ki, adicə loqarifmik və triqonometrik funksiyaların hesablanması üçün bir dəqiqədən artıq vaxt tələb olunurdu. Əməliyyatlar yalnız ardıcıl – bir əməliyyat qurtardıqdan sonra digər əməliyyat yerinə yetirilirdi. Elektron lampaların istismar müddəti qısa olduğundan kompüterlər texniki cəhətdən də etibarlı deyildi. Kompüterlərin operativ yaddaşı zəif olub, 512-2048 bayt təşkil edirdi. Operativ yaddaş qurğusu olaraq ilk vaxtlar civə doldurulmuş kicik diametrli borulardan, sonra isə ferromaqnitlərdən istifadə olunmuşdur. Birinci nəsil kompüterlər üçün proqramlar konkret kompüter üçün unikal olan “maşın dilində” tərtib edilirdi. Bu proqramlar həddən artıq mürəkkəb olub, onları yazmaq üçün proqramlaşdırıcıdan kompüterin arxitekturasını dəqiq bilməyi tələb edirdi. Proqramın daxil olunması və yerinə yetirilməsi idarəetmə blokunun açarları vasitəsilə həyata keçirilirdi. Bu proses mürəkkəb olduğundan və proqramda meydana çıxan səhvlərin aradan qaldırılması zərurəti proqramın daxil edilməsi və yerinə yetirilməsi prosesinin proqramlaşdırıcı tərəfindən yerinə yetirilməsini tələb edirdi. Bu nöqsanlara baxmayaraq birinci nəsil kompüterlər o dövr üçün elmi-texniki tərəqqinin ən böyük nailiyyəti hesab olunur və mürəkkəb, əvvəllər həlli mümkünsüz hesab edilən elmi, mühəndis məsələləri həll etdi. Bunun nəticəsində bir sıra elm və sənaye sahələrində fundamental nəticələr əldə olundu. Xüsusilə, atom fizikası və energetikası, riyaziyyat, astronomiya və hərbi-sənaye kompleksi sürətlə inkişaf etməyə başladı. Qərb dünyası ilə müqayisədə kecmiş SSRİ-də, o cümlədən Azərbaycanda kompüterlər bir qədər gec, keçən əsrin 50-ci illərinin əvvəllərindən başlayaraq istifadə edilmişdir. Sovet sənayesi MESM, BESM, Strela, M-1, M-2, M-3, Minsk-1, M-20, Ural-1, Razdan və s. birinci nəsil kompüterlər istehsal etmişdir.
MESM (Малая Электронная Счетная Машина) 1950-ci ildə S.A.Lebedevin rəhbərliyi altında Ukrayna Elmlər Akademiyasının Elektrotexnika İnstitutunda hazırlanmışdır və SSRİ-də yaradılan ilk komputer hesab edilir.

Galereya: Birinci nəsil kompüterlər

II nəsil kompüterlərin istehsalı.

Bu mərhələ 1955-1967 –ci illəri əhatə edir. İkinci nəsil kompüterlər element bazası əsasən yarımkeçiricilərdən ibarət olan kompüterlərdir. Bu kompüterlərdə elektron lampaları Bell Laboratories (ABŞ) firmasında Nobel mükafatı laureatları Uilyam Şokli, Uolter Bratteyn və Con Bardin tərəfindən yaradılmış tranzistorlar əvəz etdi. Tranzistorlar kiçik ölçüyə malik olub, daha davamlı, elektrik enerjisinə az tələbkar idi və təqribən 40 ədəd elektron lampanı əvəz edə bilirdi. Bunun

PDP-1

nəticəsində kompüterlərin həcmi və kütləsi dəfələrlə kiçildi, elektrik enerjisinə tələbat azaldı, maya və istismar dəyəri ucuzlaşdı. Eyni zamanda məhsuldarlığı, funksional imkanları, etibarlığı on dəfələrlə yüksəldi. Məsələn, Mark-1 adlı birinci nəsil kompüter 2,5×17m ölçüyə malik olub, maya dəyəri 500 min dollar idisə, PDP-1 ikinci nəsil kompüteri artıq məişət soyuducusu həcmində olub 20 min dollara satılırdı.
İkinci nəsil kompüterlərdə displeylərdən istifadə edilməyə başlandı. Bu informasiyanın etibarlı qorunmasını təmin etməklə, informasiyanın daxil və xaric olunmasını xeyli asanlaşdırdı. Operativ yaddaşın həcmi artaraq minimum 32 kbayt oldu. İkinci nəsil kompüterlər üçün xüsusi sistem proqram təminatı, o cümlədən informasiyanın paket emalı sistemləri, sonralar əməliyyat sistemləri yaradıldı. Kompüterin arxitekturasından asılı olmayan yüksək səviyyəli alqoritmik dillərin (Fact, MathMatic, Algol, Fortran, Kobol və s.) yaranması və onlar üçün müvafiq kompilyatorun və standart altproqramlar kitabxanasının yaradılması ilə proqramlaşdırılma olduqca asanlaşdı və həll olunan məsələlərin əhatə dairəsi genişləndi.
Kompüterlərin ucuzlaşması və proqram təminatının inkişafı onların tətbiq sahəsini xeyli genişləndirdi. Kompüterlər artıq elmi-texniki hesablamalar aparmaqla yanaşı maliyyə-iqtisadi, istehsal-texnoloji proseslərin avtomatlaşdırılması üçün tətbiq edilməyə başlandı. Artıq onlar daha çox biznes müəssisələrində, təhsil və layihələndirmə mərkəzlərində geniş istifadə olundu. Azad kompüter bazarı formalaşdı, kompüteristehsalı sürətlə artdı. Bir sıra böyük firmalar, məsələn, IBM, CDC, DEC və s. kompüter istehsalına başladı.
Keçmiş SSRİ-də BESM-3, BESM-4, Ural-11, Ural-14, Ural-16, Minsk-22, M-222, Mir, Nairi ikinci nəsil kompüterlər istehsal olunmuş və istifadə edilmişdir. Onların məhsuldarlığı saniyədə 50-100 min əməliyyat olmuşdu.

Galereya: İkinci nəsil kompüterlər

III nəsil kompüterlərin istehsalı.

Bu mərhələ 1964-1975-ci illəri əhatə edir. Üçüncü nəsil kompüterlərin element bazalarını inteqral sxemlər və ya mikrosxemlər təşkil edirdi. İlk mikrosxemlər 1958-ci ildə Cek Kilbi və Robert Noys tərəfindən yaradılmışdır. Mikrosxemlər təqribən 10 мм2 ölçüyə malik olub, on min tranzistoru əvəz etməyə qadirdir. Bu isə kompüterlərin sürətlə miniatürləşməsini və ucuzlaşmasını təmin etdi. Bununla yanaşı üçüncü nəsil kompüterlərin məhsuldarlığı kəskin yüksəldi. Artıq kompüterlərdə 100 kilobaytlarla ölçülən operativ yaddaşlar tətbiq olunurdu, onlar saniyədə 10 milyon əməliyyat yerinə yetirə bilirdi. Miniatürləşmə ilə paralel olaraq kompüterlərin arxitekturasında köklü dəyişiklik baş verdi. Xarici yaddaş qurğusu olaraq maqnit disklərindən və diski oxuyan qurğulardan diskovodlardan istifadə edildi. Bir sıra xüsusi təyinatlı kompüterlər məsələn, kosmik raketlərdə, aviasiyada və gəmilərdə istifadə edilən bortkompüterlər meydana gəldi. Bununla yanaşı az – təqribən 4 kilovat enerji sərf edən mini kompüterlərin istehsalına başlandı. Məsələn, ABŞ-da RDR,

VAX mini kompüterləri və SSRİ-də isə onların analoqu olan CM-1/2/3/4/1420 və s. istehsal olundu. Mini kompüterlər sənayedə texnoloji proseslərin idarə edilməsində, məlumat banklarının yaradılmasnda və informasiyanın idarə

edilməsində geniş istifadə olunurdu. Üçüncü nəsil kompüterlər seriya şəklində istehsal olunurdu. ABŞ-da İBM 360, SSRİ və Şərqi Avropanın keçmiş sosialist ölkələrində EC seriyalı kompüterlər istehsal olunurdu.

Üçüncü nəsil kompüterlərdə ilk dəfə olaraq multiproqram rejimi tətbiq olundu. Bu rejim paralel olaraq bir neçə istifadəçinin proqramının yerinə yetirilməsini təmin etdi.

Galereya: Üçüncü nəsil kompüterlər

IV nəsil kompüterlərin istehsalı.

Bu mərhələ böyük inteqral sxemlərin kompüter istehsalında tətbiqi ilə 1974-1976–cı ildən başlamışdır. Böyük inteqral sxemlər bir kristal üzərində minlərlə tranzistor və digər elektron komponentləri birləşdirməyi təmin etdi. Bunun nəticəsində əvvəllər ayrı-ayrı elementlərdən ibarət olan kompüterin funksional qurğularını böyük inteqral sxemlər əvəz etdi. Məsələn, böyük inteqral sxemlərdən ibarət olan mikroprosessorlar, xarici qurğular kontrollerləri, operativ yaddaş və digər qurğular yaradıldı. Bunun nəticəsində kompüterlərin məhsuldarlığı və etibarlığı on dəfələrlə yüksəldi. Böyük inteqral sxemlərə keçid kompüterin qurğularını kiçik ölçülü bir lövhə-“ana lövhə” üzərində asanlıqla yerləşdirməyi mümkün etməklə birlövhəli kompüterlərin istehsalını təmin etdi. Altair adlı ilk mikro kompüter 1974-1975-ci ildə Intel 8080 mikroprosessoru əsasında istehsal olundu və bununla da insanlar ucuz, az enerji sərf edən, istifadə üçün həddən artıq rahat və əlavə işçi heyəti tələb etməyən, şəxsi istifadə üçün nəzərdə tutulmuş və bu səbəbdən fərdi kompüterlər adlanan kompüterlər əldə etdilər. 1981-ci ildə İBM firması fərdi kompüterlərin kütləvi istehsalına başladı və mikroprosessorlar istehsal edən İntel firması ilə əməkdaşlıq edərək fərdi kompüterlərin əsas istehsalçısına çevrildi.
Mikroelektronikada əldə edilən uğurlar və müasir proqram təminatının yaradılması sayəsində fərdi kompüterlərin sürətli təkamülü təmin olunmaqdadır. Bu gün çoxsaylı firmalar müxtəlif konfiqurasiyalı və təyinatlı fərdi kompüterlər istehsal edirlər və insan fəaliyyətinin bütün sahələrində tətbiq olunurlar.

V nəsil kompüterlərin yaradılması.

Bu mərhələ müasir dövrü əhatə edir və məqsəd yeni və ən yeni elektron texnologiyalara əsaslanan müasir və gələcəyin kompüterlərinin istehsalını təşkil etməkdir. V nəsil kompüterlər çox yüksək məhsuldarlığa və etibarlılığa malik olmaqla, keyfiyyətcə yeni funksional tələblərə, o cümlədən sözlə, biliklər bazaları ilə işləməyə, süni intellekt sistemlərinin təşkilinə, istifadəçi ilə nitq və görmə vasitəsi ilə ünsiyyəti təmin etməyə, ən yeni proqram vasitələrinin yaradılması prosesini sadələşdirməyə və s. imkan verməlidirlər. Yeni arxetikturaya və texnologiyaya malik neyrokompüterlər real neyronların əsas xassələrini modelləşdirən neyron şəbəkələrinə əsaslanırlar. Hal-hazırda neyron, qeyri-səlis məntiq -Fuzzu nəzəriyyəsinə, intellektual imkanları xeyli üstün olan bioloji və optik texnologiyaları əsasında bio və optik neyrokompüterlərin yaradılması da yaxın gələcəyin reallığıdır. Bunlarla yanaşı olaraq kompüterlərin məhsuldarlığı bəzi hallarda və sahələrdə (nüvə energetikası, kosmos, hərbi-müdafiə, seysmologiya və s.) tətbiq üçün kifayət etmədiyindən super kompüterlərin yaradılmasına ciddi ehtiyac yaranmışdır.