Historien

Om författarna

Datorn är det mångsidigaste redskap som någonsin skapats. Medan de flesta andra verktyg och maskiner i första hand syftat till att öka människans fysiska förmåga är datorn främst ett tankens redskap. En konsekvens av detta är att datorn är en mycket flexibel och allsidig maskin som kan komma till nytta i nästan all mänsklig verksamhet.

Datorn är unik i sin mångsidighet, däremot inte som ett tankens redskap. Enklare sådana, främst räknehjälpmedel av olika slag, har människan utnyttjat sedan urminnes tider.

Kulramen tillhör vår forntid (och barndom), men abakus (en slags kulram) är fortfarande i bruk i vissa delar av världen (Ryssland och Orienten).

Ett annat fd räknehjälpmedel är räknestickan, som uppfanns 1617 av John Napier, och som användes allmänt i skolan samt av tekniker, ingenjörer od ända fram till mitten av 1970-talet.

Datorns förhistoria och tidigaste historia är till stor del historien om att erhålla tillförlitligare, snabbare och mångsidigare hjälpmedel för att utföra beräkningar. Utvecklingen kan sägas starta med de mekaniska räknemaskinerna på 1600-talets mitt. Föga förvånande spelade dåtidens matematiker en viktig roll i denna utveckling.

Föregångarna

Blaise Pascal (f 1623, d 1662)

Matematiker, fysiker, filosof och religiös skriftställare.

Redan som tonåring uppfann och konstruerade Pascal en mekanisk räknemaskin (klar 1642). Maskinen, som var tänkt att underlätta beräkningar av skatter (fadern hade en chefsbefattning i skatteverket), kunde addera och subtrahera. Med litet möda kunde den även fås att multiplicera (medelst upprepad addition) och dividera.

Upp

Maskinen fick dock få köpare. Ett skäl var att den inte kunde tillverkas med tillräcklig precision för att fungera helt felfritt. Ett ytterligare var att skrivare och bokhållare var rädda för att bli arbetslösa om många maskiner togs i bruk. En parallell till detta var maskinstormarna, som i början av 1800-talet gjorde uppror mot maskinväldet. Detta fick sitt starkaste uttryck i England, där de s k ludditerna tom förstörde fabrikernas maskiner av rädsla för arbetslöshet.

En av Pascals maskiner överlämnades till drottning Kristina 1649. Tyvärr är dess senare öden okända. Flera andra exemplar finns dock bevarade. Ett av dessa finns på Science Museum i London.

Gottfried Wilhelm Leibniz (f 1646, d 1716)
Matematiker, filosof, jurist, teolog, geolog, skald på latin, franska och tyska.

Leibniz’ räknemaskin (1674) liknade Pascals, men var något tillförlitligare. Den klarade alla de fyra vanliga räknesätten och kunde dessutom beräkna kvadratrötter. Multiplikation utfördes så att ett inställt tal repeterades för varje varv en vev drogs runt. På detta vis adderades talen önskat antal gånger.

Leibniz uppfinning, steghjulet med nio olika långa kuggar, överlevde genom århundradena och förekommer i elektromekaniska räknemaskiner från 1960-talet! Steghjul används fortfarande i enkla räkneverk, tex elmätare.

Joseph Marie Jacquard (f 1752, d 1834)

Jacquards far var sidenvävare och modern mönsterläserska. Vid 1700-talets slut biträddes varje vävare av en minderårig, som skulle lyfta varptrådarna med dragsnören efter det mönster som önskades.

Under flera år arbetade Jacquard med att rationalisera arbetet. Han löste problemen genom att styra mönsterbildningen med hålkort. Det var den första framgångsrika hålkortsanvändningen. Resultatet, den automatiska vävstolen, visades för första gången på Parisutställningen 1801.

Detta visade sig vara en oerhört framgångsrik konstruktion och vävstolarna spreds snabbt. Redan 1812 fanns över 10000 vävstolar i bruk i Frankrike.

Närvaro eller frånvaro av ett hål svarar mot ”på” och ”av”, eller i binär form, 1 och 0. Detta sätt att koda information och ”läsa” den med en sond utgjorde en av startpunkterna till modern datorteknologi. Hålremsor används fortfarande för numerisk styrning av verktygsmaskiner, svarvar osv (sk NC-maskiner).

Charles Babbage (f 1791, d 1871)

Den engelske matematikern Babbage (professor i Cambridge 1828-39) kombinerade de två idéerna med mekaniska beräkningar och program lagrade på hålkort.

År 1819 företog Babbage, tillsammans med sin vän Herschel, sin första resa till Paris. Där lärde han bla känna rektorn för ”Ecole de Ponts et Chausses”, Gaspard Francois de Prony. De Prony hade, vid tiden för republikens födelse (1792), fått uppdraget att sammanställa matematiska tabeller, framför allt logaritmer för talen 1 till 200000. Till sitt förfogande hade han ett hundratal man som indelades i tre grupper. Den första arbetade med projektstrategin, den andra utvecklade formler som den tredje gruppen kunde använda vid beräkningarna. De färdiga tabellerna fyllde 17 band i folioformat.

Denna organisation hade Babbage som förebild vid den logiska uppbyggnaden av den mekaniska differensmaskinen, som skulle kunna beräkna tabeller på automatisk väg. Efter ett intensivt arbete, nästan till sammanbrottets gräns, var den första fungerande modellen klar 1822. Förevisningen mottogs med entusiasm och Babbage föreslog att man skulle bygga en större och bättre maskin.

Den brittiska regeringen gav ekonomiskt stöd, men tekniska svårigheter tillstötte, eftersom precisionen vid tillverkningen av de mekaniska delarna var otillräcklig.

Babbage lät sig dock inte avskräckas av motgångarna. Trots att man fortfarande inte lyckats färdigställa en fungerande differensmaskin, lanserade han år 1833 planer på en mycket mer avancerad, ångdriven analytisk maskin. Dessa planer gick längre än något tidigare projekt. Babbage betecknade konstruktionen som en ”maskin som kan bita sig i svansen”. Den analytiska maskinen uppvisade slående likheter med dagens datorer (den skulle kunna kallas för en ”mekanisk dator”). Babbage tänkte sig styra maskinen med program på hålkort. Maskinen hade en centralenhet (”the mill”) och skulle kunna lagra mellanresultat i ett minne (”the store”), bestående av tusentals staplar med 50 hjul i varje.

Babbages kvinnliga medhjälpare, Ada Augusta Lovelace (dotter till Lord Byron), som fått epitetet ”den första programmeraren”, skrev apropå den analytiska maskinen:

”Den väver algebraiska mönster precis som Jacquardmaskinen väver blommor och blad.”

Hon skrev också:

”Den analytiska maskinen kan göra allt vad vi är i stånd att beordra den till. Den kan genomföra en analys, men inte förutse analytiska relationer eller sanningar.”

Idag diskuteras emellanåt hur ”intelligenta” datorerna är. Ada Lovelace uttryckte klart att en dator kan göra enbart det den är programmerad att göra!

Babbage ägnade i stort sett resten av sitt liv åt den analytiska maskinen, som tyvärr aldrig blev färdig. Idag inser man att Babbage lämnade efter sig en fullt riktig plan till hur en programstyrd databehandlingsmaskin skulle kunna fungera.

Herman Hollerith (f 1860, d 1929)

Enligt den amerikanska konstitutionen skulle en folkräkning genomföras var tionde år. Bearbetningen av 1880 års folkräkning tog sju år. På grund av folkökningen uppskattade man att slutresultatet av 1890 års folkräkning skulle bli klart först 1902, dvs två år efter 1900 års folkräkning! Detta var givetvis oacceptabelt och det utlystes därför en pristävling snabbare databearbetning. Det vinnande bidraget presenterades av tysk-amerikanen Herman Hollerith och utgjordes av en hålkortsstyrd, eldriven, s k tabuleringsmaskin. En kort tid efter folkräkningen kunde Hollerith meddela att USA:s befolkning uppgick till 62622250 personer.

1895 for Hollerith till Moskva för att försöka sälja sin tabuleringsmaskin till tsarregimen. Året innan hade en bok publicerats som pläderade för Holleriths system. Själv uttryckte han svårigheten att sälja på följande vis:

”Det viktigaste är att övertyga dem att genomföra en folkräkning.”

Efter månader av förhandlingar skrevs kontrakt. Ryssland använde Holleriths maskin vid den första folkräkningen 1897.

Bland övriga kunder märktes järnvägar, försäkringsbolag samt offentliga institutioner med likartade databehandlingsproblem.

Hollerith grundade 1896 i Washington Tabulating Machine Company, ett av de företag som senare kom att utgöra stommen i International Business Machines Corporation, dvs IBM.

Hålkortsmaskiner, baserade på Holleriths principer, hade en viktig roll inom databehandlingen på företag och hos myndigheter ända fram till början av 1960-talet.

Pionjärerna

Kring 1940 hade den tekniska och naturvetenskapliga utvecklingen nått därhän att de allmänna förutsättningarna för att konstruera ”datamaskiner” förelåg. Att tiden var mogen visas av att forskare och tekniker på flera håll i världen (såväl i Nazityskland som i Storbritannien och USA), mer eller mindre samtidigt och helt ovetande om varandra byggde sådana maskiner.

Konrad Zuse (f 1910, d 1995)

Tysken Konrad Zuse började konstruera ”datorer” i mitten av 30-talet.

De första maskinerna, kallade Z1 och Z2, var huvudsakligen mekaniska apparater. De fungerade mindre väl, men konstruktionsprinciperna var korrekta.

Upp

Efter att ha fullgjort ett halvårs militärtjänst under Andra världskrigets första år, beordrades Zuse att arbeta på Henschelfabrikerna i Berlin. På sin fritid konstruerade han där en maskin av elektromagnetiska reläer, Z3. Maskinen, som blev färdig 1941, kan sägas vara den första moderna, fungerande ”datorn”. Z3 kunde multiplicera två tjugosiffriga tal på ungefär 5 sekunder och utföra en addition på 0,07 sekunder.

En ny modell, Z4, delvis uppbyggd av elektronrör, var klar 1942. Zuse och hans medhjälpare insåg att de skulle kunna konstruera en maskin som var ca 1000 gånger snabbare om de helt kunde utnyttja elektronrör. En väl fungerande experimentmodell byggdes, men trots detta drogs de statliga pengarna in – datorutvecklingen i Hitlertyskland avstannade.

Alan Turing (f 1912, d 1954)

Några engelska toppmatematiker, med Alan Turing i spetsen, byggde 1943 de sk Colossus-maskinerna. Räknearbetet i maskinerna utfördes av 2000 elektronrör och de kallas därför ibland ”rördatorer”. De var dock specialiserade för att knäcka tyskarnas hemliga koder och kunde inte lösa några andra problem, vilket gör beteckningen ”rördatorer” tvivelaktig. Colossus fick stor betydelse för de allierade och innan krigets slut hade tio sådana maskiner tillverkats.

Alan Turing är även känd för sin grundläggande teoretiska forskning kring datorer. Artikeln ”On Computable Numbers” (1937), som innehåller den grundläggande matematiska teorin för datorer, är klassisk. Hans modell av en automatisk beräkningsmaskin, den s k Turingmaskinen, används fortfarande vid teoretiska betraktelser.

Howard Aiken (f 1900, d 1973)

Howard Aiken var 1936 biträdande matematikprofessor vid Harvarduniversitetet. Han läste och inspirerades av Babbages skrifter. Med finansiellt stöd från IBM och amerikanska marinen, tog han initiativ till konstruktionen av en dator, A.S.C.C. (Automatic Sequence Controlled Calculator), populärt kallad Mark 1, som stod klar 1944. Den var uppbyggd av elektromagnetiska reläer, var 3 m hög och 18m lång och försågs med ett elegant hölje av stål och glas. Mark 1, som styrdes av en hålremsa, kunde multiplicera två 23-siffriga tal på ca fem sekunder och minnet rymde 72 tal. Vid addition var maskinen dock långsammare än Zuses Z4.

ENIAC

Vid Pennsylvaniauniversitetet i Philadelphia började man 1942 konstruera den berömda ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Arbetet leddes av elektronikexperterna J. P. Eckert och J. W. Mauchly.

Maskinen byggdes för amerikanska arméns räkning och stod klar 1946. ENIAC brukar betraktas som den första elektroniska datorn. Den bestod av över 18000 elektronrör, var 26 m lång, vägde över 30 ton och förbrukade 140 kW. Driftssäkerheten var låg, eftersom elektronrör ständigt (ungefär var tionde minut) gick sönder. Den kunde multiplicera två tiosiffriga tal på tre tusendels sekunder och hade ett minne som kunde lagra 20 tiosiffriga tal. Dessutom hade den utrymme för 300 programinstruktioner, som kunde ändras med hjälp av kopplingssnören på stora kopplingstavlor, dvs maskinen kunde ställas om från en beräkningsuppgift till en annan. För in- och utmatning användes hålremsor.

ENIAC användes bla för att beräkna projektilbanor för granater och bomber, samt göra väderprognoser. ENIAC väckte stor uppmärksamhet, både bland vetenskapsmän och allmänhet.

John von Neumann (f 1903, d 1957)

De instruktioner som styrde ENIAC ändrades genom omkopplingar av datorns elektriska kretsar, ett mycket tidsödande arbete som måste utföras för hand. Andra tidiga datorer utnyttjade hålkort eller hålremsor för att under körning överföra instruktioner, en i taget till maskinen, även detta tidskrävande.

Den framstående ungersk-amerikanske matematikern John von Neumann, som var konsult åt gruppen kring ENIAC, införde ett helt nytt tankesätt, nämligen att både program och data kan lagras internt i datorns minne. Detta, ”det lagrade programmets princip”, är en avgörande förutsättning för de datorer som finns idag.

Bland de första datorer som utnyttjade ”det lagrade programmets princip” var EDSAC (1949) i England och EDVAC (1950) i USA.
Von Neumanns inflytande på den följande utvecklingen blev så stort att man ibland kallar dagens datorer för von Neumann-maskiner.

Den första kommersiella datorn

Sedan ENIAC fullbordats lämnade dess huvudkonstruktörer, Eckert och Mauchly, Pennsylvaniauniversitetet och bildade Eckert-Mauchly Computer Corporation. Detta företag utvecklade det som kom att bli den första kommersiellt tillgängliga datorn, UNIVAC I (Universal Automatic Computer), avsedd både för vetenskapliga och administrativa tillämpningar. Företaget gick omkull innan datorn var färdig, men arbetet slutfördes vid Sperry Rand Corp, som 1951 sålde det första exemplaret

Sverige

I Sverige väcktes intresset för datamaskiner efter Andra världskriget och 1947 inrättade regeringen ett särskilt organ, Matematikmaskinnämnden, för att gynna de svenska ansträngningarna.

Den första svensktillverkade maskinen, BARK (Binär Aritmetisk Relä-Kalkylator), stod klar 1950. Som framgår av namnet var BARK en relämaskin. Den utförde ungefär 10 operationer per sekund och programmerades genom manuell uppkoppling av sladdar på en kopplingspanel (ett arbete som kunde ta en hel dag).

Nästa steg i utvecklingen var konstruktionen av den helt elektroniska BESK (Binär Elektronisk Sekvens-Kalkylator), som blev färdig i slutet av 1953. Under några veckor var den världens snabbaste dator med ca 20000 operationer/sekund. BESK utnyttjades för beräkningar inom meteorologi, flygteknik, astronomi och talteori. Den var faktiskt i drift ända till 1967, då den överlämnades till Tekniska Museet i Stockholm.

I början av 50-talet låg Sverige väl framme inom datorområdet (tillsammans med USA och England). Denna position förlorades tyvärr under 50-talets andra hälft, bla beroende på att myndigheterna tvekade inför den nya tekniken och därför avstod från att stödja nya forsknings- och utvecklingsprojekt. Som en konsekvens av det statliga ointresset självdog också Matematikmaskinnämnden.

Utvecklingen

Första generationen

Elektronrörsdatorerna brukar kallas första generationens datorer. I jämförelse med dagens datorer var de stora och klumpiga, otillförlitliga och dyra, de hade litet minne och var samtidigt mycket långsammare än den billigaste av dagens persondatorer. ENIAC kan, då det gäller minne och antal programinstruktioner, jämföras med enkla programmerbara miniräknare från slutet av 1970-talet. I andra avseenden var 70-talets räknare betydligt mer avancerade.

De flesta elektronrörsdatorerna konstruerades vid universitet, högskolor eller speciella forskningsinstitutioner och användes främst till numeriska beräkningar.

Programspråk i modern mening var ett okänt begrepp. All programmering gjordes i maskinspråk, till en början genom omkopplingar av sladdar, senare via hålkort.

Upp

Andra generationen

Vid Bell Telephone Laboratories i USA upptäckte man att en bit halvledarmaterial kunde användas på samma sätt som ett elektronrör – transistorn var uppfunnen (1948). Efter några år av utveckling kunde den ersätta elektronrören i datorerna. Detta medförde att datorerna blev mindre, snabbare, tillförlitligare och förbrukade mindre effekt. Den första helt transistoriserade datorn, TX-0, byggdes 1956 vid Massachusetts Institute of Technology (MIT). Den blev utgångspunkten för PDP-1, den första minidatorn, som utvecklades och såldes av Digital Equipment Corporation (DEC), ett framgångsrikt företag som grundades och fram till 1992 leddes av Kenneth Olsen (DEC uppköptes i mitten av 1998 av PC-företaget Compaq).

Datorer uppbyggda kring transistorer brukar kallas andra generationens datorer. Den mest framgångsrika modellen av dessa var IBM:s 1401.
De transistorbaserade datorerna tillverkades för det mesta industriellt. De användes, precis som sina föregångare, för vetenskapliga och tekniska beräkningar, men togs också i anspråk för administrativa uppgifter (banker, försäkringsbolag).

Programmeringen gjordes främst via FORTRAN (det första ”högnivåspråket”) och assemblerspråk. Programmen stansades vanligen in på hålkort (av papper) eller hålremsor, och överlämnades till en speciell datoroperatör. Denne samlade ihop flera ”jobb” till en ”sats”, som överfördes till magnetband, varifrån det inlästes till själva datorn. Detta sätt att arbeta, dvs samla ihop flera program som körs i tur och ordning efter varandra, brukar kallas ett satsvis arbetande system (eller batch-system), begrepp som fortfarande används för viss form av datorbearbetning (se DOS-kapitlet).

Tredje generationen

I början av 1960-talet utvecklades datorerna mot stora, snabba och mycket dyra maskiner. Man trodde ett tag att det för ett land av Sveriges storlek skulle räcka med ett fåtal stora datorer för alla landets beräkningsuppgifter. Utvecklingen skulle fullständigt vederlägga dessa förutsägelser.

Till en början löddes och kopplades transistorer ihop till kretsar. Snart upptäckte man att det gick att tillverka hela kretsar på en gång. 1964 lyckades man i USA packa ihop 30 komponenter på en kiselbricka eller chip som var några kvadratmillimeter. De datorer som byggdes med dessa integrerade kretsar eller IC-kretsar (Integrated Circuit) kallas tredje generationens datorer. IBM:s stordatorfamilj System 360 är en typisk representant för denna generation.

Tredje generationens datorer var, liksom föregångarna, främst satsvis arbetande system. Programmeringen förändrades dock genom att nya och förbättrade högnivåspråk infördes. Datorernas ökande kapacitet ställde högre krav på ett effektivt utnyttjande av datorresurserna. För detta skapades avancerade operativsystem, som tillät att flera program ”samtidigt” kunde bearbetas i datorns minne (multiprogrammering). I början av 1960-talet utvecklades också (främst i universitetsmiljö) de första tidsdelningssystemen, som gjorde det möjligt för flera användare att via bildskärmsterminaler vara i direktkontakt med datorn. Man fick härmed möjlighet att arbeta interaktivt med datorn, vilket är det vanliga arbetssättet idag.

Fjärde generationen

Utvecklingen av integrerade kretsar fortsatte. LSI-kretsar (Large Scale Integration), där allt fler transistorer och andra komponenter packades på en kiselskiva, utvecklades med hjälp av datorer. Under 1970-talet förbättrades teknologin ytterligare, genom att s k VLSI-kretsar (Very Large Scale Integration) introducerades. Den tekniska utvecklingen medförde att det blev möjligt att placera alla centrala datorfunktioner på ett enda chip: De första mikroprocessorerna konstruerades 1970 (Intels 4000-familj). Allmänheten kom i kontakt med mikroprocessorn genom de första miniräknarna som lanserades 1972, då till ganska höga priser.

Fjärde generationens datorer kännetecknas av dessa storskaliga kretsar, som blivit allt mångsidigare, snabbare och billigare.

Mikroprocessorn möjliggjorde konstruktionen av persondatorer, eller mikrodatorer som man ofta sade vid den tiden.

Den första mikrodatorn, Altair 8800, lanserades 1975 av ett företag som hette MITS. Datorn, som var baserad på Intels 8-bitars 8080-processor, levererades som en byggsats, programmerades med omkopplare och visade resultat med lampor. Kort sagt den var inte särskilt användarvänlig (i själva verket var den i det närmaste oanvändbar). Det är följaktligen inte så underligt att den främst blev en angelägenhet för ingenjörer och tekniskt intresserade hobbyister, som flockade sig kring den nya leksaken.

Många företag inom persondatorindustrin har på ett eller annat sätt sina rötter i entusiasterna kring Altair. Detta gäller t ex Microsoft, vars grundare Bill Gates och Paul Allen utvecklade sin första produkt, en BASIC-tolk, till just Altair.

År 1977 är en annan viktig milstolpe i persondatorns historia. Detta år lanserades tre mikrodatorer, redan från början utrustade med bildskärm och tangentbord och viss programvara (bl a BASIC-tolk), varför de givetvis riktade sig till en betydligt bredare grupp av datorintresserade människor än Altair. Den framgångsrikaste av dessa datorer var Apple II, som även utrustades med diskettstationer. Apples konstruktörer var två amerikanska ungdomar, Steve Wozniak och Steven Jobs.

Ungefär ett år efteråt lanserades det första kalkylprogrammet, VisiCalc, till just Apple II. Detta på sin tid epokgörande program betydde att mikrodatorn blev ett verktyg som inte bara datorentusiaster och tekniker kunde ha nytta och glädje av, utan även tex ekonomer och företagsledare. Detta bidrog ytterligare till att Apple II blev en stor succé. En helt ny industrigren, persondatorindustrin, började växa fram.

Nästa viktiga milstolpe är lanseringen av IBM:s första PC. Året är 1981 och persondatorns massinvasion av hela världen kan sätta igång.

Den omfattande spridningen av allt kraftfullare persondatorer är det mest slående resultatet av mikroprocessorrevolutionen. 80-talet och i ännu högre grad 90-talet kan betecknas som mikroprocessorns tidevarv.