Tietokoneiden historia pähkinänkuoressa

Tietokoneet ovat kiilautuneet elämämme jokaiseen osa-alueeseen – niitä käyttäisimme modernin maailman symbolisena esityksenä.

Mutta tiesitkö, että tietokoneiden historia juontaa juurensa 1800-luvulle?

Tietokoneiden historia ja evoluutio on todellakin varsin poikkeuksellinen – ja koska monet varhaiset tietotekniikkainnovaatiot olivat sidoksissa puolustusalan sopimuksiin, suuri osa näistä tiedoista pidettiin salassa yleisöltä vuosikymmeniä. Tässä artikkelissa tarkastelemme tietokoneiden kehitystä ja etenemistä.

1800-luvun puoliväli-1930-luku: Varhaiset mekaaniset tietokoneet

Charles Babbage suunnitteli ensimmäiset tietokoneet 1800-luvun puolivälissä, ja ne tunnetaan joskus yhteisnimellä Babbagen koneet. Niitä ovat muun muassa Difference Engine No. 1, Analytical Engine ja Difference Engine No. 2.

The Difference Engine rakennettiin Charles Babbagen suunnitelmien pohjalta. Kuva: Allan J. Cronin

Nämä varhaiset tietokoneet eivät koskaan valmistuneet Babbagen elinaikana, mutta niiden täydelliset piirustukset säilyivät. Lopulta yksi rakennettiin vuonna 2002.

Vaikka nämä varhaiset mekaaniset tietokoneet muistuttivat vain vähän nykyään käytössä olevia tietokoneita, ne tasoittivat tietä monille tekniikoille, joita nykyaikaiset tietokoneet käyttävät, tai olivat keskeisessä asemassa niiden kehittämisessä. Näihin käsitteisiin kuuluvat ajatus tallentamisen ja käsittelyn erottamisesta toisistaan, tietokoneiden looginen rakenne sekä tapa, jolla tietoja ja ohjeita syötetään ja annetaan.

Z1:tä käytettiin Yhdysvaltain väestönlaskennassa vuonna 1890.

Muita tärkeitä mekaanisia tietokoneita ovat Automatic Electrical Tabulating Machine – jota käytettiin Yhdysvaltain vuoden 1890 väestönlaskennassa käsittelemään yli 62 miljoonan amerikkalaisen tietoja – ja ensimmäinen binääritietokone: Konrad Zusen Z1, joka kehitettiin vuonna 1938 ja joka oli ensimmäisen sähkömekaanisen tietokoneen edeltäjä.

1930-luku: Sähkömekaaniset tietokoneet

Sähkömekaaniset tietokoneet toimivat yleensä releillä ja/tai tyhjiöputkilla, joita voitiin käyttää kytkiminä.

Jotkut sähkömekaaniset tietokoneet – kuten vuonna 1930 rakennettu Differential Analyzer – käyttivät puhtaasti mekaanisia sisuskaluja, mutta käyttivät niiden voimanlähteenä sähkömoottoreita.

Nämä varhaiset sähkömekaaniset tietokoneet olivat joko analogisia tai digitaalisia – kuten K-malli ja kompleksilukulaskin, jotka molemmat olivat George Stibitzin valmistamia.

Stibitz oli muuten vastuussa myös ensimmäisestä etälaskennasta, joka tehtiin konferenssissa Dartmouth Collegessa New Hampshiressä. Hän otti konferenssiin mukaansa etätulostimen, jätti tietokoneensa New Yorkiin ja ryhtyi sitten vastaamaan yleisön esittämiin ongelmiin. Sitten hän kirjoitti ongelmat etätulostimensa näppäimistölle, joka tulosti vastaukset jälkikäteen.

Z3 käytti liukulukuja, jotka paransivat laskutoimitusten tarkkuutta.

Juuri näiden varhaisten sähkömekaanisten tietokoneiden kehittelyn aikana kehitettiin monet nykyäänkin käytössä olevat tekniikat ja käsitteet. Konrad Zusen kehittämän Z1:n jälkeläinen Z3 oli yksi tällainen uraauurtava tietokone. Z3 käytti liukulukuja laskutoimituksissa ja oli ensimmäinen ohjelmaohjattu digitaalinen tietokone.

Muita sähkömekaanisia tietokoneita olivat muun muassa Bombet, joita käytettiin toisen maailmansodan aikana saksalaisten koodien purkamiseen.

1940-luku: Elektroniset tietokoneet

Kolossi, jonka nimi oli sopiva sen kokoon nähden, kehitettiin toisen maailmansodan aikana.

Ensimmäiset elektroniset tietokoneet kehitettiin toisen maailmansodan aikana, ja niistä varhaisin oli Kolossi. Colossus kehitettiin purkamaan salaisia saksalaisia koodeja sodan aikana. Se käytti tyhjiöputkia ja paperinauhaa ja pystyi suorittamaan useita Boolen (esim. tosi/väärin, kyllä/ei) loogisia operaatioita.

Williams Tube käytti RAM-muistia laskutoimituksiinsa.

Toinen merkittävä varhainen elektroninen tietokone oli lempinimeltään ”The Baby” (virallisesti tunnettu nimellä Manchester Small-Scale Experimental Machine). Vaikka tietokone itsessään ei ollut merkittävä – se oli ensimmäinen tietokone, joka käytti Williams Tubea, eräänlaista satunnaismuistia (RAM), jossa käytettiin katodisädeputkea.

Jotkut varhaiset elektroniset tietokoneet käyttivät desimaalista numeerista järjestelmää (kuten ENIAC ja Harvard Mark 1), kun taas toiset – kuten Atanasoff-Berry Computer ja Colossus Mark 2 – käyttivät binäärijärjestelmää. Atanasoff-Berry-tietokonetta lukuun ottamatta kaikki tärkeimmät mallit olivat ohjelmoitavissa joko reikäkorttien, liitäntäkaapeleiden ja kytkimien avulla tai muistiin tallennettujen ohjelmien avulla.

1950-luku: Ensimmäiset kaupalliset tietokoneet

Ensimmäiset kaupallisesti saatavilla olevat tietokoneet tulivat 1950-luvulla. Kun tähän asti tietojenkäsittely oli keskittynyt lähinnä tieteellisiin, matemaattisiin ja puolustusalan toimintoihin, uudet tietokoneet suunniteltiin liiketoimintaan, kuten pankki- ja kirjanpitotoimintoihin.

J. Lyons Company, joka oli brittiläinen catering-alan yritys, investoi voimakkaasti joihinkin näistä varhaisista tietokoneista. Vuonna 1951 LEO:sta (Lyons Electronic Office) tuli ensimmäinen tietokone, jolla voitiin suorittaa tavallista rutiininomaista toimistotyötä. Saman vuoden marraskuuhun mennessä he käyttivät LEO:ta viikoittaiseen leipomoiden arvonmääritystyöhön.

UNIVAC oli ensimmäinen massatuotettu tietokone.

UNIVAC oli ensimmäinen Yhdysvalloissa kehitetty kaupallinen tietokone, jonka ensimmäinen yksikkö toimitettiin Yhdysvaltain väestönlaskentatoimistolle. Se oli ensimmäinen massatuotettu tietokone, jota tuotettiin ja myytiin lopulta yli 45 kappaletta.

IBM 701 oli toinen merkittävä kehitysaskel varhaisessa kaupallisessa tietojenkäsittelyssä; se oli ensimmäinen IBM:n valmistama suurtietokone. Samoihin aikoihin kehitettiin Fortran-ohjelmointikieltä (704:ää varten).

IBM 650 maksaisi nykyään ostettuna 4 miljoonaa dollaria.

1950-luvun puolivälissä kehitettiin pienempi IBM 650, joka oli suosittu pienemmän kokonsa ja tilantarpeensa vuoksi (se painoi edelleen yli 900 kg, ja siinä oli erillinen 1350 kg:n painoinen virtalähde).

Ne maksoi nykyään (inflaatiokorjattuna) lähes 4 miljoonaa dollaria.

1950-luvun puolivälissä: Transistoritietokoneet

Transistorien kehitys johti tyhjiöputkien korvaamiseen ja johti huomattavasti pienempiin tietokoneisiin. Aluksi ne olivat epäluotettavampia kuin tyhjiöputket, jotka ne korvasivat, mutta ne myös kuluttivat huomattavasti vähemmän virtaa.

IBM 350 RAMAC käytti levyasemia.

Transistorit johtivat myös tietokoneiden oheislaitteiden kehitykseen. Ensimmäinen levyasema, IBM 350 RAMAC, esiteltiin vuonna 1956. Myös etäpäätteet yleistyivät näiden toisen sukupolven tietokoneiden myötä.

1960-luku: Mikrosiru ja mikroprosessori

Mikrosiru (tai integroitu piiri) on yksi tietotekniikan tärkeimmistä edistysaskelista. Mikropiiripohjaisten tietokoneiden ja transistoripohjaisten tietokoneiden välillä oli historiassa monia päällekkäisyyksiä koko 1960-luvun ajan ja jopa 1970-luvun alkupuolelle asti.

Mikrosirut mahdollistivat pienempien tietokoneiden valmistuksen. Kuva: Ioan Sameli

Mikrosiru vauhditti mini- ja mikrotietokoneiden valmistusta, jotka olivat riittävän pieniä ja edullisia pienille yrityksille ja jopa yksityishenkilöille. Mikrosiru johti myös mikroprosessoriin, toiseen läpimurtoteknologiaan, joka oli tärkeä henkilökohtaisen tietokoneen kehityksessä.

Mikroprosessorimalleja oli kolme, jotka tulivat markkinoille suunnilleen samaan aikaan. Ensimmäisen tuotti Intel (4004). Pian sen jälkeen seurasivat Texas Instrumentsin (TMS 1000) ja Garret AiResearchin (Central Air Data Computer eli CADC) mallit.

Ensimmäiset prosessorit olivat 4-bittisiä, mutta 8-bittiset mallit seurasivat nopeasti vuoteen 1972 mennessä.

16-bittisiä malleja valmistettiin vuonna 1973, ja 32-bittiset mallit seurasivat pian. AT&T Bell Labs loi ensimmäisen täysin 32-bittisen yksisirumikroprosessorin, joka käytti 32-bittisiä väyliä, 32-bittisiä datapolkuja ja 32-bittisiä osoitteita, vuonna 1980.

Ensimmäiset 64-bittiset mikroprosessorit olivat käytössä 1990-luvun alkupuolella joillakin markkinoilla, joskin ne ilmestyivät PC-markkinoille vasta 2000-luvun alkupuolella.

1970-luku: Henkilökohtaiset tietokoneet

Ensimmäiset henkilökohtaiset tietokoneet rakennettiin 1970-luvun alussa. Useimmat niistä olivat rajoitettuja tuotantosarjoja, ja niiden toiminta perustui pieniin integroituihin piireihin ja monisirullisiin suorittimiin.

Commodore PET oli 70-luvun henkilökohtainen tietokone. Kuva: Tomislav Medak

Altair 8800 oli ensimmäinen suosittu tietokone, joka käytti yhden sirun mikroprosessoria. Sitä myytiin myös sarjamuodossa elektroniikkaharrastajille, mikä tarkoitti, että ostajat joutuivat kokoamaan tietokoneensa itse.

Tämän koneen kloonit ilmestyivät nopeasti, ja pian 8800:n muotoiluun ja arkkitehtuuriin perustuivat kokonaiset markkinat. Se synnytti myös harrastajatietokoneiden rakentajiin perustuvan kerhon, Homebrew Computer Clubin.

Vuonna 1977 syntyi ”Trinity” (perustuu Byte-lehden artikkeliin): Commodore PET, Apple II ja Tandy Corporationin TRS-80. Näitä kolmea tietokonemallia myytiin lopulta miljoonia.

Näissä varhaisissa tietokoneissa oli 4kB:n ja 48kB:n välillä RAM-muistia. Apple II oli ainoa, jossa oli täysvärinen, grafiikkaan kykenevä näyttö, ja siitä tuli lopulta kolmikosta myydyin, yli 4 miljoonaa myytyä kappaletta.

1980-1990-luvut: Varhaiset kannettavat tietokoneet ja kannettavat tietokoneet

Yksi erityisen merkittävä kehitysaskel 1980-luvulla oli kaupallisesti saatavilla olevien kannettavien tietokoneiden tulo.

Osborne 1 oli riittävän pieni ja kannettava kuljetettavaksi. Kuva: Tomislav Medak

Ensimmäinen näistä oli Osborne 1 vuonna 1981. Siinä oli pieni 5 tuuman näyttö, ja se oli suuri ja painava verrattuna nykyaikaisiin kannettaviin tietokoneisiin (painoi 23,5 kiloa). Kannettavat tietokoneet kehittyivät kuitenkin edelleen, ja lopulta niistä tuli virtaviivaisia ja helposti kannettavia, kuten nykyiset kannettavat tietokoneet ovat.

Nämä varhaiset kannettavat tietokoneet olivat kannettavia vain sanan teknisimmässä merkityksessä. Yleensä ne olivat kooltaan isosta sähkökirjoituskoneesta matkalaukun kokoisiin.

Gavilan SC oli ensimmäinen tietokone, jota myytiin ”kannettavana tietokoneena”.

Ensimmäinen kannettava tietokone, jossa oli läppärin muoto, valmistettiin vuonna 1982, mutta ensimmäinen kannettava tietokone, jota todella markkinoitiin ”kannettavana tietokoneena”, oli Gavilan SC vuonna 1983.

Varhaisissa malleissa oli yksivärinäytöt, vaikka värinäyttöjä oli saatavilla vuodesta 1984 alkaen (Commodore SX-64).

Kannettavien tietokoneiden suosio kasvoi, kun niistä tuli pienempiä ja kevyempiä. Vuoteen 1988 mennessä näytöt olivat saavuttaneet VGA-tarkkuuden, ja vuoteen 1993 mennessä niissä oli 256-värinäytöt. Siitä eteenpäin resoluutiot ja värit kehittyivät nopeasti. Muita 1990-luvulla ja 2000-luvun alussa lisättyjä laitteisto-ominaisuuksia olivat muun muassa suurikapasiteettiset kiintolevyt ja optiset asemat.

Kannettavia tietokoneita on tyypillisesti kolmessa luokassa, kuten nämä Macbookit osoittavat. Kuva: Benjamin Nagel

Kannettavat tietokoneet jaetaan yleensä kolmeen eri kategoriaan:

• Työpöydän korvaavat tietokoneet
• Vakiokannettavat tietokoneet
• Kannettavat tietokoneet

Työpöydän korvaavat tietokoneet ovat tavallisesti suurempia, ja niiden näytöt ovat 15-17 tuuman kokoisia, ja niiden suorituskyky on vertailukelpoinen joihinkin parempiin pöytätietokoneisiin.

Vakiokannettavien tietokoneiden näytöt ovat yleensä 13-15 tuumaa, ja ne ovat hyvä kompromissi suorituskyvyn ja kannettavuuden välillä.

Subnotebookien, mukaan lukien netbookit, näytöt ovat pienempiä kuin 13 tuumaa ja niissä on vähemmän ominaisuuksia kuin vakiokannettavissa tietokoneissa.

2000-luku: Mobiililaskennan nousu

Mobiililaskenta on yksi viimeisimmistä merkittävistä virstanpylväistä tietokoneiden historiassa.

Monissa älypuhelimissa on nykyään nopeampi prosessori ja enemmän muistia kuin pöytätietokoneissa oli vielä kymmenen vuotta sitten. iPhonen ja Motorolan Droidin kaltaisten puhelimien avulla on mahdollista suorittaa useimmat toiminnot, jotka ennen oli varattu pöytätietokoneille, mistä tahansa.

Droid on älypuhelin, joka pystyy suorittamaan perustietokonetehtäviä, kuten sähköpostin lähettämistä ja internetin selaamista.

Kännykkätietokoneet saivat varsinaisen alkunsa 1980-luvulla, tuon aikakauden tasku-tietokoneiden myötä. Ne olivat ikään kuin laskimen, pienen kotitietokoneen ja kämmentietokoneen risteytys. Ne menettivät suurelta osin suosionsa 1990-luvulla. 1990-luvulla PDA:t (Personal Digital Assistant) tulivat suosituiksi.

Malleja oli useilla valmistajilla, kuten Applella ja Palmilla. Tärkein ominaisuus, joka PDA-laitteissa oli, mitä ei ollut kaikissa tasku-PC:ssä, oli kosketusnäytön käyttöliittymä. PDA-laitteita valmistetaan ja käytetään yhä nykyäänkin, vaikka ne on suurelta osin korvattu älypuhelimilla.

Älypuhelimet ovat todella mullistaneet mobiilin tietotekniikan. Useimmat peruslaskutoiminnot voidaan nyt tehdä älypuhelimella, kuten sähköpostin lähettäminen, internetin selaaminen sekä valokuvien ja videoiden lataaminen.

2000-luvun loppupuoli: Netbookit

Toinen viimeaikainen edistysaskel tietojenkäsittelyn historiassa on netbook-tietokoneiden kehitys. Netbookit ovat pienempiä ja kannettavampia kuin tavalliset kannettavat tietokoneet, mutta pystyvät silti suoriutumaan useimmista tavallisen tietokoneen käyttäjän tarvitsemista toiminnoista (Internetin käyttö, sähköpostin hallinta ja perustoimisto-ohjelmien käyttö). Joissakin netbookeissa mennään niinkin pitkälle, että niissä on sisäänrakennettujen WiFi-ominaisuuksien lisäksi myös sisäänrakennetut mobiililaajakaistayhteysvaihtoehdot.

Asus Eee PC 700 oli ensimmäinen massatuotantoon tullut netbook.

Ensimmäinen massatuotettu netbook oli Asus Eee PC 700, joka julkaistiin vuonna 2007. Ne julkaistiin alun perin Aasiassa, mutta julkaistiin Yhdysvalloissa pian sen jälkeen.

Muut valmistajat seurasivat nopeasti perässä ja julkaisivat lisää malleja vuosien 2008 ja 2009 aikana.

Yksi netbookien tärkeimmistä eduista on niiden alhaisempi hinta (yleensä noin 200-600 dollaria). Jotkin mobiililaajakaistapalvelujen tarjoajat ovat jopa tarjonneet netbookeja ilmaiseksi laajennetun palvelusopimuksen yhteydessä. Comcastilla oli myös vuonna 2009 kampanja, jossa tarjottiin ilmainen netbook, kun tilasi heidän kaapeli-internetpalvelunsa.

Useimmissa netbookeissa on nykyään Windows tai Linux asennettuna, ja pian Asusilta ja muilta valmistajilta on saatavilla Android-pohjaisia netbookeja.

Tietokoneiden historia ulottuu tällä hetkellä lähes kahden vuosisadan päähän, paljon pidemmäksi aikaa kuin useimmat ihmiset ymmärtävät. Tietokoneet ovat kehittyneet radikaalisti 1800-luvun mekaanisista tietokoneista 1900-luvun puolivälin huoneen kokoisiin suurtietokoneisiin ja aina nykypäivän netbookeihin ja älypuhelimiin asti.

Viimeiset sata vuotta ovat tuoneet tietotekniikkaan teknologisia harppauksia, eikä ole tiedossa, mitä seuraavat sata vuotta voivat tuoda tullessaan.

Seuraava sisältö

• Hämmästyttävät tietokonekonseptimallit, joiden toivoisit olevan todellisia
• Viisi ilmaista työkalua usean näytön tietokoneen asentamiseen
• 30 kaunista yksilöllistä PC-kotelomallia