1. BİLGİSAYAR TARİHİ 1.1. GENEL BİLGİSAYAR BİLGİLERİ Günümüzde çevremize ve bilgisayar ile ilgili çeşitli kaynaklara bir göz attığımızda, eski Atari ve Amiga bilgisayarlardan ve Intel 8088 veya 286 işlemcisi kullanan bilgisayarlardan tutun da Intel Pentium, Pentium II, Power PC veya Digital Alpha işlemcili modern kişisel bilgisayarlara ve hatta Silicon Graphics gibi özel olarak grafik için dizayn edilenlere ve Cry gibi süper bilgisayarlara kadar çok farklı özellikte ve işlem gücünde bilgisayarlar görmekteyiz. Bununla birlikte, aralarında performans farkları olsa da bütün modern bilgisayarlar, aynı şekilde dizayn edilmişlerdir ve dolayısı ile benzeri şekilde çalışırlar. Basit bir şekilde tanımlamak gerekirse, bilgisayarlar dış kaynaklardan girdi (input) olarak veriler (data) alırlar, verileri işlemden (process) geçirirler, ve sonuçları çıktı (output) olarak verirler. Veriler, bilgisayarda saklanabilen yazılar, diyagramlar, sayılar, semboller, grafik görüntüler, hareketli video görüntüler ve sesin tümüne verilen genel bir isimdir. Veriler, klavye, fare (mouse), tarayıcı (scanner) ve sayısallaştırıcı (digitiser) gibi çeşitli girdi araçları (input devices) kullanılarak bilgisayara girilir. Çıktı araçları (output devices) da çeşitlidir; yazıcı (printer), ekran (monitör) gibi. Bütün bu işlemleri yürütmek için yazılımlardan yararlanılır. Bilgisayarın genel bir tanımını yapmak gerekirse: Bilgisayar (computer), yazılımlar aracılığıyla kendisine verilen komutlar çerçevesinde, aritmetik ve mantıksal işlemleri çok hızlı bir şekilde yapabilen, bilgileri depolayan, gerektiğinde bu bilgilerden istenen kriterlere uyan bölümlerini ekran ve/veya yazıcı yoluyla kullanıcıya sağlayan, büyük kısmı elektronik ve bir kısmı da mekanik olan bir aygıttır. Bilgisayarlarda merkezi işlem ünitesi, girdi ve çıktı aygıtlarının tümü, donanım (hardware) olarak adlandırılır. Bunlar, her biri kendi içlerinde entegre bir grup modüler parçalardan meydana gelmektedir. Donanımı oluşturan parçalardan bir bölümü çeşitli verileri depolamakta (storage) kullanılırken, diğer bir bölümü ise bu verileri işlemden geçirerek anlamlı sonuçların ortaya çıkması (processing) görevini üstlenmektedirler. Depolama için kullanılan aygıtlar genelde mekanik ve elektronik, işlem için kullanılan donanım elemanları ise elektroniktir. Bilgisayarın donanımı üzerindeki işlemlerin mantığı ise, program (software) adı verilen yazılımlar ile yürütülmektedir. Programlar, belirli bir mantık üzerine kurulu komut dizileri aracılığı ile kullanıcının çeşitli işlemler üzerindeki kontrolünü ve dolaysı ile donanımdan gereği gibi yararlanabilmesini sağlarlar. Diğer bir deyişle program, insan ile donanımı oluşturan makine arasında iletişimi sağlayan bir aracı görevini üstlenir ve böylece kullanıcının donanımı denetleyerek istediği işlemleri yapabilmesine olanak sağlar. Program, bu tür yazılımlara verilen genel bir addır. 1.2. BİLGİSAYAR DÜNYASINDAKİ GELİŞMELER Günümüzde mikro elektronik teknolojisindeki büyük gelişmeler sonucunda bilgisayarların birim zaman içinde işlem yapabilme güçleri müthiş derecede artmıştır. Öyle ki, artık ev bilgisayarlarımızda bile gerçek zamanlı animasyonlar, simülasyonlar yapabilir, internet üzerinden
video konferanslara katılabilir, bilgisayarın yanına yerleştirdiğimiz bir kamera ile haberleştiğimiz kişiyi görebilir, TV ve videodan elde ettiğimiz görüntüler üzerinde oynayabilir hale geldik. Özel amaçlar için üretilmiş Silicon Graphics gibi çok güçlü bilgisayarlarla ise çok daha müthişini yapabilmekteyiz. Grafik işlemleri için özel tasarlanmış yeni donanım ve yazılımlar, sinema karakterlerini, mekanları, eşya ve hayvanları aslından ayırt edilemeyecek bir şekilde bilgisayar ortamında canlandırarak ve yer yer de gerçek hayat görüntüleri ile karıştırarak, bizi inanılması güç hayal dünyalarına, sanal (virtual) bir dünyaya sürükleyip götürebilmektedir. 1.3. BİLGİSAYAR VE İNSAN Bu aşamada cevaplamamız gereken çok önemli bir soru belirmektedir; bunu bilgisayarın insan zekasını geçiyor olması şeklinde değerlendirebilir miyiz? Bilgisayarın insandan üstün olabileceği fikri, bilim kurgu filmlerinde sıkça işlenen bir temadır ve bir çoklarımız için gelecekte bizi bekleyen bir kabus anlamı taşımaktadır. Geçen sene bu zamanlar, ünlü satranç ustası Kasparov ile IBM tarafından üretilen ve bu şirket için çalışan bir ekip tarafından programlanan Deep Blue adlı bilgisayar arasındaki satranç maçı, dünya gündemini uzun bir süre işgal etmişti. Bu maç aslında dizayn ve veri-işlem yöntemi olarak birbirlerinden çok farklı iki gücün karşılaşmasıydı: bir tarafta o güne kadar oynanmış bütün satranç oyunlarının bütün hamlelerini ve karşı hamlelerini hafızasında tutarak insan beyninden çok daha büyük hızlarda pozisyon hesaplama yeteneğine sahip olan ancak zekadan, bilinçten ve ifadeden tümüyle yoksun bir makine; diğer tarafta ise bir bilgisayar için hayal edilemiyecek büyüklükte belleği bünyesinde barındırma gücüne sahip trilyona yakın beyin hücresinin komplek bağlarla birbirine bağlandığı bir işlemciye ve son derece yaratıcı bir zekaya ve bilince sahip olan, o makineyi de dizayn etme potansiyelini kendinde barındıran ancak bilgisayardan çok daha yavaş hesaplama yeteneği bulunan bir insan. Kasparov bu kez kaybetti, ancak Deep Blue nun zaferi, mikro işlem teknolojisindeki saniyede işlem sayısındaki büyük gelişmeler, programcıların karşılaşmaya ait bilgileri bilgisayarın hafızasına öncekine nazaran çok daha iyi yüklemeleri ve en önemlisi programlarının mantığındaki hataları (bugs) azaltmaları nedeniyleydi. Kasparov aslında, makine aracılığı ile o güne kadar oynanmış birçok oyunlardan veri derleyip kopya çeken programcılara karşı maç yapmıştı. Önceki oyunlarda oynamış bütün ustaların deneyimlerine karşı. Yani, bu maçta insan zekası dolaylı yollardan yine insan zekası ile karşılaşmıştı. Bu, karmaşık aritmetik işlemlerde, en basitinden karekök almada, zekası olmayan bir hesap makinesi ile yarışıp sonunda kendimizi ona karşı yenilmiş hissetmeye benzetilebilir. Benzeri bir olay, Deep Blue nun atalarından bir bilgisayarın, zamanının dama şampiyonuna karşı her maçı kazanmasıdır. Yenilmez olabilmek için bilgisayarın aynı anda 1018 pozisyonu belleğinde tutması yeterli olmaktadır. Ancak hafızada tutulacak bilgi haçmi arttıkça, insan dehasının üstünlüğü hemen ortaya çıkmaktadır. 19x19 luk tablada oynanan bir Japon oyunu olan Go da mutlak şampiyon olabilmek için, bilgisayarın 10172 hamleyi aynı anda belleğinde tutması gerekmektedir. Bu oyunda bilgisayar şimdiye kadar amatörleri bile yenmeyi pek başaramamıştır. İnsan zekası, bilinci ve yaratıcı gücünün farklılığı ve özgünlüğü burada ortaya çıkmaktadır. Görüleceği üzere bilgisayar bugünkü haliyle, bazı bilim kurgu filmlerinde canlandırıldığı gibi dünya üzerindeki her şeyi bilen, çözen, insandan daha zeki ve yaratıcı olmaya aday bir makine olmaktan
çok uzaktır. Yapay zeka üzerinde yıllardır süregiden çalışmalar, yazılım ve donanım dünyasındaki baş döndürücü gelişmelere karşın pek az ürün verebilmiştir. Sonuçta bilgisayarların insandan üstün ya da ona eş olabileceğini düşünenler yanılmaktadırlar. Bilgisayar denen makine bugünkü şekliyle, sadece bazı işleri insandan daha hızlı yapabilme özelliğine sahiptir. Bu aynı zamanda bilgisayarların varlık nedenidir; bizden çok daha hızlı hesaplayabilme özelliklerinden yararlanarak onları işlerimizi hızlandırmada ve kolaylaştırmada kullanmaktayız. Bilgisayarın sınırı; bilgisayar ile etkileşimde olan tek obje olan ve onu tasarımlayan insanın kendisidir. Bilgisayara sınır koyan şey ise, insanın bilişsel (cognitive) işlevleridir, yani duygular dışında kalan tüm yüksek düzeyli beyin işlevleridir. Ancak şunu da gözden uzak tutmamak gerekir ki, o müthiş insan dehasının gelecekte yapay zeka içerebilecek bir takım maddeler üretmesi ve onları çeşitli amaçlar için kullanması da olanak dahilindedir. Bu satırları okuduğunuz sırada bile dünyanın çeşitli araştırma laboratuarı ve üniversitelerindeki araştırmacıların, günümüzün silikon bazlı bilgisayar teknolojisine alternatif bir takım yeni teknolojiler (polimer, organik maddeler ile işlemci üretimi, anakart üzerinde elektrik yerine ışın ile veri iletimi vb) geliştirme çalışmaları devam etmektedir. 1.4. BİLGİSAYARIN YAŞANTIMIZDAKİ ÖNEMİ Teknolojide ve buna paralel olarak bilgi iletişim hızındaki büyük gelişmeler, bilgisayarların yaşamımızdaki önemini her geçen gün daha da arttırmaktadır. Büyük bir hızla gelişen mikroişlemci ve elektronik aygıt üretim teknolojisi, eskiden sadece özel araştırma laboratuarlarının sahip olabildiği potansiyelde ve güçteki bilgisayarları uygun fiyatlar ile günlük kullanımımıza sunmakta, her geçen gün yeni ve daha güçlü modeller üreterek fiyatların sürekli düşmesine ve bu alanda dünyadaki en hareketli pazarlardan birisinin oluşmasına neden olmaktadır. Günümüz fiyatları ile güçlü bir bilgisayar, neredeyse evimizdeki herhangi bir beyaz eşya fiyatına alınabilmektedir ve bu fiyatlar da her geçen gün düşmektedir. Yakın zamanda beyaz eşya satan bazı şirketlerin de bilgisayar sektörüne girmeleri dikkat çekicidir. Pek yakın bir gelecekte bilgisayar ile televizyon birleşerek, çok güçlü bir multimedia aracı haline dönüşeceklerdir. Dünya yazılım devi Microsoft un bu konuda büyük plan ve yatırımları bulunmaktadır. Başka bir deyişle, yakın bir gelecekte televizyon setimizi açtığımızda, televizyon şirketlerinin arşivlerinde hizmetimize sundukları, film, belgesel, haber gibi bilgilere etkileşimli (interactive) olarak ulaşabilecek, onları kendi istediğimiz an izleyebileceğiz ve aynı ekran yardımı ile görüntülü telefon görüşmelerimizi yapabileceğiz ve hatta yolculuk yapmaya gerek kalmaksızın dünyanın birçok farklı ülkesinden kişilerle internet ağı üzerinden toplantılar (net meeting) yapabileceğiz. Bazı sektörlerde işe gitmek bile tarihe karışacak; günümüzde şimdiden bazı Avrupa ülkelerinde bilgisayarlarını network ile şirketlerine bağlayıp çalışmalarını kendi evlerinden yürütenler bulunmaktadır ve sayıları giderek artmaktadır. Yakın geleceğin multimedia seti aracılığı ile internete bağlanarak terabyte lar (bin gigabyte) hacmindeki bilgiye bir hamlede ulaşma gücüne de sahip olabileceğiz, korkunç hacimlerdeki verilerden verdiğimiz kriterlere uygun olanlarını büyük bir hızla ayırıp işlemden geçirerek bilimsel veya ticari çalışmalarımızda kullanabileceğiz. Şimdiye kadar anlatılan konulardan önemli bir gerçek ortaya çıkmaktadır: her ne konuda çalışırsak çalışalım, ister ülke ölçeğinde isterse kişisel bazda olsun, eğer teknolojik gelişmeleri izlemede ve özellikle bilgi teknolojisinde (IT: Information Technology) geride kalırsak, koşulları ve
kuralları hızla değişen yeni dünyada yerimizi almakta ve korumakta zorluk çekeceğimiz ortadadır. Böylesi bir durumda gelecek kuşakla bizim aramızda oluşacak fark, bizlerle önceki kuşaklar arasında olan farktan çok daha fazla olacaktır. Kaba bir benzetmeyle yaşadığımız modern çağda kendimizi bir mağara adamı kadar üretimsiz ve çevremiz üzerinde kontrolden yoksun hissetmek istemiyorsak, bilgi teknolojisinde devam etmekte olan gelişmeleri izlemeliyiz. Bölümümüz de geçen öğretim yılının ikinci yarısından beri internet e bağlanmış bulunmaktadır. Zaman içinde siz öğrencilerimizin de internet hizmetinden yararlanabileceği düzenlemeler üzerinde çalışılmaktadır. Internet aracılığı ile daha şimdiden çoğumuzun hayal bile edemeyeceği hacimde her konudaki bilgiye ulaşabilme olanağına sahibiz. 1.5. BİLGİSAYARIN TARİHİ İnsan oğlunun hesaplama ve sıralama işlerinde kolaylık sağlamak için alet kullanmaya başlaması 1600 lü yıllara kadar gider. 1642 yılında Fransız Blaise Pascal, vergi dairesinde hesap memuru olarak çalışan babasının işlerini kolaylaştırmak için eldeleri hesaba katarak toplama ve çıkarma işlemlerini yapabilen ilk makineyi geliştirdi. İkili sayı siastemine göre çalışan bu makinenin en büyük eksikliği, işlem sıralarının kullanıcı tarafından belirtilmesiydi. Daha sonra Alman Gottfried Wilhelm Leibniz, Pascal ın toplama makinasını daha da geliştirerek, çarpma, bölme ve karekök alma işlemlerini de yapabilen bir makine geliştirdi. Leibniz çarkı olarak bilinen bu makine, ticari alanda kullanılan ilk önemli hesap makinesidir. 1801 yılında Fransız Joseph Marie Jacquard, delikli kartlar kullanarak otomatik dokuma tezgahında desen ve renk ayrımları yapan bir makine geliştirmiştir. Mekanik hesap sisteminde ilk belirgin gelişmeleri başlatan ve bugün bilgisayarın babası olarak adlandırılan kişi, bir kaşif ve matematikçi olan İngiliz Charles Babbage dır. Babbage, eşitliklerin çözümü için el yapımı matematik tablolarını bulduktan sonra, asıl amacı olan matematiksel işlemleri yapan bir makine tasarımlamak üzere girişimlere başladı. Fark makinesi adı verdiği bir mekanik model oluşturdu. Bu makineler bilgileri komutlar dizisi halinde iletmekte ve daha önceden yapılmış bir programa göre hesaplamalar yapabilmekteydi. Babbage daha sonra aralık makinesi adını verdiği ve birçok hesap işlemini bir arada yapabileceğini umduğu bir makine üzerinde çalıştı. Ancak her iki çalışması da yarıda kaldı. Babbage ın bu çalışmaları, bilgisayarın önceki satırlarda değinilen bazı özelliklerini ortaya çıkarmıştır: bilgi giriş aygıtı işlenmek üzere beklemekte olan bilgileri tutacak bir depolama bilgileri işleyen bir hesap makinesi işleri yönlendirecek bir kontrol aygıtı bir çıkış aygıtı Daha sonra bir istatistikçi olan Herman Hollerith, 1890 ABD nüfus sayımının değerlendirilmesinde işlemlere hız kazandırmak üzere cetvel hazırlama makinesi geliştirmiştir. Bu makine ile delikli kartlar ilk kez kullanıldı ve büyük başarı elde edildi. Daha sonraki dönemde 1970 li yıllara kadar kullanılan bu kartlara Hollerith kartları adı verildi. Babbage makinesinde mekanik gücü kullanmayı tasarlamışken, Hollerith elektrik enerjisini kullanmıştır. Hollerith, 1924 yılında Uluslararası İş Makineleri (International Business Machine) adlı ya da günümüzde kısaltması ile
IBM olarak bilinen bilgisayar şirketini kurdu. İlk elektronik bilgisayar ise 1945 yılında ABD de askeri amaçlar için üretilen ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) dır. Bu ilk makine çok büyük miktarda ısı yaydığı için özel soğutma sistemine gerek duyuyordu. Ağırlığı 30 ton olan bu makinede 18.000 adet radyo lambası kullanılmıştı. Makine 139 m 2 yer kaplıyordu. 1959 yılına kadar yapılan birkaç makine, ABD ve İngiltere de bilimsel amaçlarla kullanılmaya başlanmıştır. Bilgisayarların tarihçesini, bilgisayar teknolojisindeki atılımlara göre başlıca dört evrede inceleyebiliriz. 1.5.1. BİRİNCİ KUŞAK BİLGİSAYARLAR (1951-1958) Bu kuşak bilgisayarları, devrelerinde radyo lambalarının kullanıldığı büyük, ağır, hantal, müthiş enerji tüketen, maliyetleri astronomik, aşırı ısı üreten, bunlara karşılık çok az iş üreten aygıtlardı. Bunların diğer bir dezavantajları da, programlarda kullanılan dilin İngilizce gibi yaygın bir dil olmayıp, sayıların kullanıldığı makine dili (assembler) olmasıydı. Bu ilk makineler bu nedenle, veri işlem uygulamalarından ziyade bilimsel ve mühendislik hesaplamalarında kullanılmışlardır. UNIVAC (Universal Automatic Computer) ve EDVAC, birinci kuşağa örnek verilebilir. 1.5.2. İKİNCİ KUŞAK BİLGİSAYARLAR (1959-1964) Bu kuşak bilgisayarlarda lambaların yerini, kaşifine Nobel ödülü kazandıran transistörler almıştır. Transistörlerin çok az yer kaplaması, ısınma süresi gerektirmemesi, daha az enerji harcaması, hızlı ve güvenli olması, radyo lambalarına göre en önemli avantajlarındandı. Bu kuşağın bilgisayarlarının öncekilere göre çok daha hafif olmaları ve az ısı üretmeleri maliyetlerinin de düşmesine neden oldu. Yazılım alanında ise sembolik dil, makine dilinin yerini aldı. 1954 yılında Fortran ve 1959 yılında Cobol dillerinin geliştirilmesi sonucunda insan-makina arasındaki iletişim çok daha kolaylaştı. Bu dönemin önemli bir diğer özelliği ise, manyetik diskli sabit belleklerin yani hard disklerin ilk örneklerinin geliştirilmesi idi. 1.5.3. ÜÇÜNCÜ KUŞAK BİLGİSAYARLAR (1965-1970) Bu dönem bilgisayarlarında transistörler yerlerini tümleşik (entegre) devrelere bıraktılar. Çok sayıda yarı iletken elemanı (transistör) içeren tümleşik devreler, yarı iletken özelliklerinin üstünlüğü nedeniyle silikon malzemesinden yapıldılar. Bu devreler çok daha az yer kaplamaları, az güç tüketmeleri, düşük maliyetle üretilebilmeleri, güvenli olmaları ve ısı problemi göstermemeleri nedeniyle tercih edildiler. Üçüncü kuşakta yazılım alanında da büyük gelişmeler yaşandı. Birden fazla programın aynı zaman diliminde çalışmasına, zaman paylaşımına (multitasking) ve terminaller arasında doğrudan bağlantı kurulabilmesine olanak sağlamaları, özellikle bankacılık alanında önemli gelişmelere neden olmuştur. Bu kuşaktaki bilgisayarlar arasında artık mikrobilgisayarlar da yer almaya başlamışlardı. Bu bilgisayarlar, daha hafif, küçük ve ucuz olmaları nedeniyle orta ve küçük ölçekli işletmelerde kullanım alanı kazandılar. IBM in o dönem ürettiği IBM-360 bu tür bilgisayarlara iyi bir örnek olarak gösterilebilir. 1.5.4. DÖRDÜNCÜ KUŞAK BİLGİSAYARLAR (1971-günümüz) Teknoloji olarak üçüncü kuşağın devamı olan bu dönemde, mikro işlemciler konusunda büyük gelişmeler yaşanmıştır. Bu dönem bilgisayarları zaman içinde giderek daha büyük giriş/çıkış (input/output: I/O) kazanırlarken, güvenilirlikleri ve hızları artmış ve fiyatları da önemli oranda düşmüştür. Böylece, bütün alanlarda yaygınca kullanılır hale gelmişlerdir. Çoklu programlama ve işlem, yüksek düzeyli programlama dillerinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Modern bilgisayarların hızları nanosaniyeler (saniyenin milyarda biri) mertebesine kadar yükselmiştir.