Bilgisayar; aldığı verileri (bilgileri), önceden yüklenmiş belirli programlara göre, mantıksal ve aritmetiksel işlemleri kullanarak işleyen, bilginin sonucunu çıkartan ve bu verileri uygun ortamlarda saklayabilen ve yine istenildiğinde geri getirebilen elektronik bir cihazdır. Bilgisayarın çalışma prensibinde bulunan bu 4 temel aşama tarihsel gelişimde de değişmemiştir.
Bilgisayar Verileri Nasıl İşler?
Bilgisayar yongaları (örneğin mikro işlemci / MİB / CPU) elektrik ile ve elektriğin negatif ve pozitif durumları üzerinde en düşük seviyede işlemler yaparak çalışırlar. İşlemlerde kullanılan yük değerleri ve sonuçlar da negatif ve pozitif veya mantıksal ifadelerle açık ve kapalı ya da doğru ve yanlış gibi değerlerdir. Bu değerler (2 durum) 0 ve 1 sayıları ile ifade edildiğinde, üretilen iki durumlu bir ya da daha fazla sonuç ortaya ikili sayı sisteminde bir sayı çıkarır. Dolayısıyla bilgisayarlar ikili sayı sistemi ile işlem yaparlar diyebiliriz. Bilgisayarlar işlemcinin en temel işlemleri olan toplama ve çıkarma gibi işlemleri de sayının ikili sistemde ifadesine karşılık gelecek (Örneğin 110101 = ++-+-+) yükler üzerinde çalışarak yaparlar.
Bilgisayar Verileri Nasıl Kaydeder?
Üstte bahsedilen şekilde üretilen elektrik yük değerleri (dolayısıyla 0 ve 1 değerleri) kayıt ünitesi denilen aygıtın (harddisk, DVD vs.) teknolojik yapısına göre sahip olduğu farklı yapılardaki bit adı verilen birimlerine işlenir. Bit, kayıt ünitesinin aksi istenmedikçe durumunu sürekli olarak muhafaza edebilen birimleridir. Bitler, çeşitlerine göre elektrik yükünü tutabilirler veya verilen yüke göre yön veya şekil değiştirebilirler. Kayıt edilecek ve 0 ve 1 değerinden oluşmuş veri bitlere sıra ile kaydedilir (Örneğin bit elektrik yükü tutabiliyorsa 1 için yüklenir, 0 için yüksüz bırakılır). Verinin okunması işlemi de kayıt işleminin tersi şeklinde yapılır. Kayıt işlemini siz de örnekleyebilirsiniz. Örneğin bir elektrik anahtarında 2 düğme olduğunu düşünün. Bu düğmelerin her birisi bir bit olsun. Her bir düğme sadece 2 farklı durumda bulunabilir ve açtığınızda veya kapattığınızda durumunu muhafaza eder (bit gibi). Bir elektrik düğmesi ya kapalıdır, ya da açıktır. Düğmenin açık durumunun 1 rakamını, kapalı durumunu 0 rakamını temsil ettiğini kabul edersek, 11 değerini düğmelere kaydetmek için her iki düğmeyi de açık konumuna getiririz. 01 değerini kaydetmek için birinciyi kapalı, ikinciyi açık konuma, 10 değerini kaydetmek için birinciyi açık, ikinciyi kapalı konuma, 00 değerini ifade etmek için her ikisini de kapalı konuma getiririz. Bunu yaptığınızda 2 düğme kullanarak (2 bit) 4 farklı sayıyı kayıt edebildiniz. Bu sayılar ikili sayı sistemindeki 00 (onlu sistemde 0 sayısı), 01 (onlu sistemde 1 sayısı), 10 (onlu sistemde 2 sayısı) ve 11 (onlu sistemde 3 sayısı) sayılarıdır. Eğer daha büyük bir değer kaydetmeniz gerekirse düğmelerin (bitlerin) sayısın arttırmanız gerekir.
Bilgisayarın Tarihsel Gelişimi
Bilgisayarın Tarihi, ilk bilgisayar olarak kabul edilen ve ilk basit hesap makinesi olarak da tanımlanan abaküs ile başlar. M.Ö. 1000. yıllara dayanan abaküs Çinliler tarafından kullanılmaya başlanmıştır.
1642 de matematikçi Pascal, Pascalin adında bir hesap makinesi yapmıştır.Bu hesap makinesi sadece toplama işlemi yapabiliyordu. 1694 de filozof Charles Colmar bu hesap makinesini geliştirdi ve toplama çıkarma çarpma ve bölme işlemlerini yapan hesap makinesini yaptı bu hesap makinesi ticarette kullanılan ilk hesap makinesi oldu.
Bilgisayarın asıl tarihi bir matematik profesörü olan Charles Babbage ile başlar.Onun yaptığı hesaplar, çalışmalar ve çizimler bugünkü hesap makinelerinin ve bilgisayarların temelini oluşturduğundan ona bilgisayarın atası denmiştir.
Belki de ilk bilgisayar olarak kabul edilebilecek farklar makinesi Babbage tarafından yapılmış ama çalışmamıştır. 1854’ te ise George Boole bilgisayarda veri işlemlerinin çalışma mantığını referans alarak ikili sayı sistemini oluşturmuştur.
İkili sayı sistemi 1 ve 0’lardan oluşmaktadır. Mark 1 ise Howard Aiken ve Browne tarafından geliştirilen 1937 yılında ilk elektro-mekanik bilgisayardır. Mark 1’de delikli kart sistemiyle çalışan ve önceki yapılmış çalışmalardan farklı olarak, logaritma ve trigonometri fonksiyonlarını da yapabilmektedir. Yavaş olduğu halde, tam otomatik olarak çalışabilmesi avantajları arasındaydı.
Bilgisayarlar 5 dönemde incelenir:
1. Nesil (1945-1956): Vakum Tüplü Bilgisayarlar
2. Nesil (1956-1963): Transistörlü bilgisayarlar.
3. Nesil (1964-1971): Entegre Devreli Bilgisayarlar
4. Nesil (1972-günümüz): Mikroişlemcili bilgisayarlar
5. Nesil Bilgisayarlar: Yapay Zekalı Bilgisayarlar
Birinci Nesil Bilgisayarlar (1945-1956)
İkinci dünya savaşının başlaması ile, yönetimler bilgisayarların potansiyel stratejik önemi nedeniyle bilgisayar araştırmalarını iyice arttırdılar. 1941 de Alman mühendis Konrad Zuse uçak ve roketler için Z3 olarak adlandırılan bir bilgisayar geliştirdi. Müttefik kuvvetler daha güçlü bilgisayarlar için çalışmaya başladılar. 1944 de ingilizleralmanların mesajlarını çözebilmek için Colossus adlı gizli kodları kırmayı başaran bilgisayarı dizayn ettiler. IBM ile çalışan Howard H. Aiken (1900-1973), 1944 de tamamen elektronik hesap makinasını üretti. Kısaca Mark I olarak adlandırlan makina elektronik rolelerden oluşmuş bir cihazdı. Mekanik parçaları hareket ettirmek için elektromagnetik sinyaller kullanılmıştı. Makina yavaştı çünkü tek hesaplama 3-5 saniye alıyordu ve ard arda gelen hesaplamalar sırasında herhangi bir şey değiştirilemiyordu. Fakat daha kompleks eşitliklerin üstesinden gelebiliyordu. Savaş nedeniyle gelişmiş diğer bir bilgisayar, Amerikan hükümeti ve Pennsylvania Universitesi ortaklığı ile ortaya çıkmış olan ENIAC adlı bilgisayardı (Electronic NumericalIntegratorAndComputer). Bilgisayar 18000 vakum tübü, 70000 direnç ve 5000000 lehim noktarına sahipti. 160 kilowatt elektrik gücü tüketen makina Philadelphiadaki ışıkların sönükleşmesine neden oluyordu. ENIAC, Mark I e göre 1000 kez daha hızlı bir bilgisayardı. 1945 de EDVAC (Electronic DiscreteVariableAutomaticComputer) dizayn edildi. Bu bilgisayarda verilerde program gibi hafızada tutuldu. Bu hafızaya depolama olayının doğmasına neden oldu ve bilgisayar belli bir noktada durudurulduktan sonra devam etmesi sağlanmış oldu. Bilgisayar programlamada çok yönlülüğün artmasına neden olundu. Birinci nesil bilgisayarların dezavantajları vakum tüpleri ile çalışmaları ve verilerin davul şeklideki magnetik şeylerde toplanmasıydı.
İkinci Nesil Bilgisayarlar (1956-1963)
1948 de transistörlerin keşfi ile birlikte bilgisayarların gelişimindeki artış iyice arttı. Transistörler televizyonlardaki, radyolardaki ve bilgisayarlardaki büyük ve hantal vakum tüplerinin yerlerini aldılar. Transistörlerin bilgisayarlarda kullanılmaya başlaması ile ikinci nesil bilgisayarlar daha küçük, daha hızlı daha güvenilir ve önceki modellere göre daha az enerji tüketen modeller olarak ortaya çıkmasına neden oldular. İkinci nesil bilgisayarlarda makine dili ile assembly dili yer değiştirdi ve böylece uzun ve zor ikili kodların yerini kısa programlama kodları aldı. 1960 ların başlarında işyerleride, üniversitelerde, ikinci nesil bilgisayarlar kullanılmaya başlandı. İkinci nesil bilgisayarlara yazıcılar, tape birimleri, disk birimleri, hafıza, işletim sistemi ve programlar ilave edildi. IBM 1401 ikinci nesil bilgisayarlar için önemli bir örnektir. Daha gelişmiş COBOL (Common Business-Oriented Language) ve FORTRAN (Formula Translator) gibi yüksek seviye diller kullanılmaya başlanmıştır. Bu tip dillerde; kriptik ikili makina kodları yerlerini kelimelere, cümlelere ve matematksel formüllere bırakarak bir bilgisayarın programlanmasının daha basit hale gelmesine neden olmuştur. İkinci nesil bilgisayarların ortaya çıkışı ile birlikte yeni meslek tipleri (programcı, analizleyiciler, bilgisayar sistem uzmanları) ve software endüstrisi doğmuştur.
Üçüncü Nesil Bilgisayarlar (1964-1971)
Transistörler vakum tüplerine göre avantajlı olsalarda büyük miktarda ısı yayarlar ve bilgisayarın duyarlı iç parçalarının bozulmasına neden olabilirler. Kuarz bu problemi çözdü. 1958 yılında Texas Instruments deki mühendislerden JackKilby Tümleşik devreyi (IntegratedCircuit (IC)) geliştirdi. Tümleşik devre (IC), kuartzdan yapılmış küçük bir silikon disk üzerinde 3 elektronik bileşenden meydana gelir. Bilimadamları daha sonra yarıiletken olarak adlandırılan küçük bir yonga (chip) üzerine pekçok parçayı yerleştirerek yönetmeyi balardılar. Sonuçta bilgisayarlar küçük bir yonga üzerine daha fazla bileşenin katılmasıyla küçülmüş oldular. Üçüncü nesil bilgisayarlarda işletim sistemi etrafında pekçok programın çalışması mümkün oldu ve bilgisayar hafızası bu programlar tarafından ortak olark kullanılmaya başlandı.
Dördüncü Nesil Bilgisayarlar (1971- Hala gelişiyorlar)
Tümleşik devrelerden sonra, boyutlar azalmaya devam etti. Bir yonga üzerine yüzlerce bileşen monte edildi (Largescale Integration (LSI)). 1980 de bir yonga üzerine binlerce bileşenin yüzlercesi sıkıştırıldı (VeryLargescale Integration (VLSI)). Sayı milyonlar mertebesine çıktığında (Ultra-Largescale Integration (ULSI)) söz konusu oldu. Bilgisayarların boyut ve fiyatları azaldı ve azalmaya devam ediyor. Bunun yanında güçleri verimlilikleri güvenilirlikleri artmaya devam ediyor. 1971 yılında Intel 4004 yongasını ürettiğinde çok küçük bir yonga üzerinde bilgisayarın tüm bileşenleri (merkezi işlem birimi (Central ProcessingUnit (CPU)), hafıza, girdi ve çıktı yönetimi) toplanmıştı. 1981 de evde, işyerinde ve okullarda kullanım için kişisel bilgisayarı (PersonalComputer (PC)) ortaya çıkarttı. 1981 de 2 milyon olan PC sayısı 1982 de 5.5 milyona ulaştı. On yıl sonra 65 milyon PC kullanılmaya başlandı. Giderek bilgisayarların boyutları küçülmeye devam ederek laptop bilgisayarlar (bir çantaya sığacak büyüklükte), palmtop (gömlek cebine girebilecek büyüklükte) bilgisayarlar dizayn edildiler. 1984 yılına gelindiğinde ilk kez IBM PC ve Apple Machintosh yarışı başladı. Machintoshlaruser-friendlydizayn ile ortaya çıktı. Machintoshun sunduğu işletim sistemi; kullanıcılara, yazılı komutlar yerine bilgisayar ekranında simüle edilen bir simge ile diğer simgeleri (icon) taşıma kolaylığı sağladı. Yakın bilgisayarların daha etkili kullanılabilmesi için birbirlerine bağlanmaya başladılar ve bilgisayar ağları kurulmaya başlandı. Ağ üzerindeki herbir bilgisayar diğer bilgisayarların hafızalarını, programlarını bilgilerini paylaşmaya başladı. Bu tür birbilerine bağlı bilgisayarların oluşturduğu ağlar (LocalArea Network (LAN)) diğer bilgisayar ağlarına bağlandılar. Böylece tüm dünyadaki bilgisayarlar birbirlerine bağlanarak ağların ağı olan İnterneti oluşturdular.
Beşinci Nesil Bilgisayarlar
Beşinci nesil bilgisayarları tanımlamak henüz biraz zor çünkü henüz başlangıç aşamasındalar. Beşinci nesil bilgisayarların en ünlüleriden biri Arthur C. Clarke ın romanındaki (2001: A Space Odyssey) HAL9000 dır. HAL insan operatörlerle sohbet eden, görsel girdiler kullanan ve kendi deneyimleri ile öğrenen yeterli yargılama süreçlerine girebilen bir bilgisayardır. Ne yazık ki HAL psikolojik arızalara sahip, uzay gemisine el koyan ve pekçok insanı öldüren bir robottur. Isaac Asimov’un “Ben robot” ve “Üç robot Yasası” adlı bilim kurgu eserlerindeki robot tiplerin insan robot arasındaki çizginin ne kadar incelebileceğine ilişkin güzel örnekler vermektedir. Hollywood’un sunduğu Terminator II'deki öğrenen beşinci nesil bilgisayarlara ilişkin örnekler çok çarpıcıdır. Programların insanları esir aldığı gerçek dünya ile sanal gerçeklik (Virtual Reality) arasında insan-program savaşının işlendiği Matrix beşinci nesil bilgisayar anlayışı, bilgisayar anlayışına farklı farklı yaklaşımlar getiren bir başka hollywood yapımı olarak karşımıza çıkıyor. Bütün bunlar hayal ürünü gibi düşünülseler de, bir yabancı dilden diğerine çeviri yapan bilgisayarlar artık mevcuttur. Hastalık tanılarında adım adım doktorlara yol gösteren programlar yapılmaktadır. Yapay zeka ile ilgili programların her gün birinin adı duyuluyor.