Detta är en artikel som jag skrev våren 1998 för kursen
"Teknikinformation med elektriska mätningar (2E1111)" på KTH

Kursens hemsida




Datorhistoria och datorutveckling,
från 1800-talet till nutid

Jag ska här presentera den moderna datorns utveckling ända från 1800-talet, eftersom man kan säga att utvecklingen började redan då. Jag ger en översikt över alla de stora utvecklingsstegen som gjort datorn till vad den är idag.

 

Den första datorn

Vad man skall räkna som den första datorn, beror väldigt mycket på vad man lägger i ordets betydelse. Enligt den vanliga definitionen av en dator är det en maskin, som kan programmeras att utföra många olika uppgifter.

Enligt denna definition skulle den första datorn varit under konstruktion redan i början av 1800-talet. Det var en engelsman vid namn Charles Babbage, som arbetade på en maskin helt uppbyggd av kugghjul. Hans maskin blev dock aldrig klar, eftersom man på den tiden inte kunde tillverka kugghjul med tillräckligt hög precision. Han hade också problem med energiförsörjningen.

Trots att hans maskin aldrig blev klar, så anses den ändå vara den tändande gnistan, som drog igång utvecklingen av andra datorer. Många anser dock, att en dator måste vara elektronisk och då blir ENIAC den första datorn, se nedan.

 

Hålkortsmaskinerna

Det första riktiga steget i utvecklingen mot den moderna datorn gjordes i USA. Man började nämligen använda hålkort i maskinerna. Idén fick man från väverierna, där hålkortsstyrda vävstolar (s.k. Jacquardvävstolar) använts en tid. Dessa fungerade som ett slags primitiva robotar.

Enligt USA:s författning skulle en folkräkning genomföras vart tionde år. Inte nog med att antalet människor skulle räknas, man skulle också registrera deras ålder, kön och härkomst. Att genomföra en sådan här folkräkning krävde inte bara mycket arbetskraft utan också lång tid. Bearbetningen av 1880 års folkräkning var inte klar förrän 1887. Beräkningar visade, att 1890 års folkräkning förmodligen inte skulle vara klar förrän 1902 och redan 1900 skulle ju en ny ha påbörjats.

Det var detta faktum som drev på utvecklingen, och en man som hette Herman Hollerith fick i uppgift att konstruera en maskin, som skulle hjälpa till vid folkräkningen. Det blev en hålkortsmaskin, som automatiskt kunde bearbeta informationen från folkräkningen. Med den nya maskinen tog folkräkningen endast två år att genomföra.

1896 grundade Hollerith ett företag, som tillverkade sådana hålkortsmaskiner. Han kallade företaget för International Business Machines Corporation, nuförtiden mer känt i sin förkortade form IBM.

 

Relämaskinerna

Nästa stora steg i utvecklingen lät vänta på sig. Alla forskare tyckte nämligen att hålkorten var en bra idé och byggde vidare på dessa. Inte ens när elektriciteten gjorde sitt intåg, föddes några nya tankar. Det var först under andra världskriget, som utvecklingen tog ny fart. Då uppfanns de första relämaskinerna.

De här maskinerna arbetade med reläer, vilket gjorde att man kunde börja använda binärräkning i programmeringen. Den första färdig-ställdes i Berlin 1941 av Konrad Zuse. Den hade tangentbord för inmatning och använde lampor för utmatning. Nazisterna trodde inte att man skulle få användning av sådana här maskiner, och därför lades forskningen ner och pengarna gick till krigsmaterial istället.

En tid senare utvecklade Alan Turing en liknande maskin i England. Med hjälp av ett speciellt program kunde den användas till att knäcka kodade tyska meddelanden. Den var inte någon avgörande faktor i kriget, men den var till stor hjälp när de allierade planerade sina anfall. De militära myndigheterna i USA tyckte att denna maskin var otillräcklig och satsade därför stora pengar på att bygga en helt elektronisk maskin.

 

Elektroniska datorer

Den första elektroniska datorn började utvecklas 1943 och var officiellt klar 1946. Enligt många källor användes den dock flitigt under krigets senare del. Den kallades ENIAC och bygget bekostades av USA:s militär. ENIAC står för ’Electronic Numerical Integrator And Calculator’.

Den var ungefär lika avancerad som en av dagens programmerbara räknemaskiner. Exempelvis kunde den lösa ekvationssystem med många obekanta, men den klarade även av uppgifter som inte var direkt matematiska, såsom väderprognoser. Skillnaden mot relämaskinerna var att reläerna var utbytta mot radiorör. Dessa var mycket snabbare än reläerna och dessutom gick de inte sönder lika ofta, vilket gjorde de smidigare att använda.

ENIAC var en ganska stor maskin. Den upptog en golvyta på 200 m2 och vägde strax över 30 ton. En av de första kommentarerna om ENIAC var: "It has the size of a battleship, and at work it roars like an admiral". Journalisten som skrev det syftade förmodligen på dånet av fläktarna som förhindrade de 18.000 radiorören från att bli överhettade. ENIAC hade en total effektförbrukning på 130 kW.

Datorn bestod av ett antal skåp, och varje skåp utgjorde ett program. För att byta program var man tvungen att flytta runt kablar mellan de olika skåpen. En kort tid efter att ENIAC var färdigbyggd kom John von Neumann (en av utvecklarna bakom ENIAC) på, att det fanns ett mycket smartare sätt att konstruera datorerna. Han ansåg att man helt enkelt skulle låta datorn komma ihåg sitt eget program istället för att bygga nya moduler för varje program. Den första hårddisken såg dagens ljus. 1949 konstruerades den första datorn som byggde på denna princip, men trots detta så fortsatte utvecklingen av den gamla sortens datorer.

 

Svensk datorutveckling

Det dröjde inte länge innan Sverige hakade på den epok som följde ENIAC. Redan 1947 bildade regeringen ett organ för inköp av och forskning kring datorer, den s.k. Matematikmaskinnämnden. Eftersom inget land ville sälja någon maskin, beslöt nämnden att konstruera en egen.

Den stod klar 1950 och fick namnet BARK, Binär Aritmetisk Relä Kalkylator. Denna var som namnet antyder en relämaskin, alltså av den gamla sorten. Alla som hade något att säga till om menade att BARK var fullt tillräcklig för Sveriges behov, men Matematikmaskinnämnden lyckades ändå övertala regeringen att satsa pengar i en maskin av den nya typen, en som byggde på radiorörprincipen.

Den nya var mycket mer avancerad, eftersom den byggde på ny forskning och inte på vad andra redan hade kommit fram till. Den fick namnet BESK, Binär Elektronisk Sekvens Kalkylator. Den togs i bruks 1953 och var för en tid världens snabbaste dator.

Med BESK blev Sverige världens tredje främsta datorland. Teknikerna i Matematikmaskinnämnden ville använda inkomsterna från BESK till att forska fram fler och bättre datorer för att på så sätt bygga upp en stabilare organisation och behålla sin internationella betydelse. Det ville inte de svenska myndigheterna, som trodde att man nått toppen av utvecklingen. De beslöt därför att inte tillåta mer forskning i ämnet utan låta pengarna gå till annan forskning.

 

Transistorn

Nästa steg som drev utvecklingen vidare kom - precis som ENIAC - från USA. En grupp forskare vid Bells telelaboratorier upptäckte att en liten bit av halvledarmaterialet germanium kunde uppnå samma effekt som ett radiorör. Deras upptäckt gavs namnet transistor och belönades med Nobelpriset 1956.

Transistorn bidrog med två saker till utvecklingen. Framförallt var den billigare att tillverka än radiorören, vilket gjorde att man hade råd till mer forskning. Den var också väsentligt mycket mindre än radiorören, och det gjorde datorerna både mindre och lättare.

 

Rymdkapplöpningen

Efter transistorn var det tack vare Sovjetunionen som utvecklingen satte fart igen. Västvärlden överraskades då Sovjet skickade upp världens första satellit "Sputnik". Amerikanarna ville inte vara sämre och kände sig tvungna att få upp en egen. I och med detta var rymdkapplöpningen igång, och med den växte ett stort behov av små, säkra och billiga komponenter fram.

Många halvledarföretag bildades och alla ville vara med i jakten på de stora pengar, som en order från USA:s regering betydde. De flesta startade i Santa Clara Valley, strax utanför San Fransisco. Dalen blev snabbt känd för sin stora industri och tog namnet Silicon Valley (Kiseldalen) efter halvledarmaterialet kisel, som kom att ersätta germaniumet.

 

Integrerade Kretsar

Den stora industrin som växte fram i Silicon Valley hjälpte till att hålla ett högt tempo på utvecklingen, och det dröjde inte länge förrän nästa stora steg togs.

1959 upptäckte Jack Kilby (vid Texas Instruments) och Robert Noyce (vid Fairchild) helt oberoende av varandra, att man istället för att tillverka varje transistor som en egen komponent, kunde tillverka flera på samma kiselbit. Den integrerade kretsen var född. I moderna tillämpningar sitter tusentals transistorer och dioder på samma kiselbit.

Inte bara i datorindustrin användes de nya integrerade kretsarna, även hemelektroniken förbättrades avsevärt. Radio, TV och stereo började utvecklas i snabb takt.

 

Mikroprocessorn

Eftersom Robert Noyce lyckades få patentet på den integrerade kretsen, lämnade han Fairchild 1968 för att bilda ett eget företag. Hans företag fick namnet Intel och är idag världsledande inom mikro-elektroniken. Intel drog världens ögon till sig första gången i början av 70-talet, då de lyckades utveckla det så kallade minneschippet. Det var en integrerad krets, som kunde "komma ihåg" instruktioner som datorn skulle utföra.

Nästa gång Intel fick världens uppmärksamhet var när Ted Hoff presenterade mikroprocessorn. Det var en integrerad krets, som innehöll både bearbetnings- och styrenheten i en dator. Denna typ av kretsar används fortfarande i datorer, dock något moderniserade. Mikroprocessorns stora styrka var att den kunde användas till vitt skilda uppgifter, bara man använde rätt programmering.

Det som Ted Hoff utvecklade kan sägas vara den första CPU:n (Central Processing Unit). Denna CPU hade nästan samma kapacitet som ENIAC.

Det var nu som dagens moderna datorer började ta form och det vi kallar dator idag skapades.

 

Persondatorns genombrott

När mikroprocessorn nu fanns, var det fritt fram för persondatorer och tanken "en arbetsplats, en dator". De stora datortillverkarna hade dock ett problem. Persondatorn togs inte på allvar av de stora företagens ledningar, de tyckte det räckte med en stordator på varje företag, maximalt en på varje avdelning. Persondatorn sågs mest som en leksak, vad kunde den som inte stordatorerna kunde bättre.

1977 grundades Apple av Steve Jobs och Steve Wozniak. De satsade på att marknadsföra persondatorerna och på tre år utvecklades Apple från ett tremannaföretag i ett garage, till ett storföretag med en omsättning på 700 miljoner. Flera andra företag hade haft nästan lika bra utveckling.

Förmodligen blev omsättningen stor mest tack vare att persondatorn köptes som leksak, men även för att vissa företag gick mot strömmen och köpte en dator till varje anställd. IBM, som länge varit marknadsledande på stordatorer, blev oroad av utvecklingen och bestämde sig för att även de skulle satsa på persondatorer.

Den 12 augusti 1981 lanserades IBM PC, den första persondatorn från IBM. Den hade ungefär en tusendel så mycket internminne som en dator idag (64 kilobyte mot dagens 64 megabyte). Datorn kostade 2665 dollar, omräknat i dagens penningvärde ungefär 4000 dollar (motsvarar drygt 30.000 Skr).

 

Moderna datorer

I och med att IBM tog steget in på "leksaksavdelningen" började persondatorernas snabba utveckling. Även de mest konservativa företagen insåg att man nog borde satsa på datorer till alla. De flesta av IBM:s gamla kunder köpte nu persondatorer åt alla sina anställda och det blev en hel del. Tio år senare (1991) fanns det uppskattningsvis 100 miljoner persondatorer i världen.

Sedan persondatorn slog igenom har inga stora utvecklingsteg gjorts. Datorerna har visserligen blivit snabbare, billigare och mindre, men inte med hjälp av någon ny revolutionerande teknik.

Utvecklingen från ENIAC till dagens moderna PC är tidsmässigt inte så stort (bara 50 år), men i jämförelse med andra industrier har det gått i rasande tempo. Ett bra exempel för jämförelsens skull är bilindustrin. Folkvagnen är ungefär lika gammal som ENIAC och om den hade utvecklats i samma takt som datorerna, så hade den idag varit mindre än ett knappnålshuvud. Den hade kostat ungefär 10 kronor i inköp, hade förbrukat ca 1ml bensin per mil och maxhastigheten skulle överstiga 100.000 km/h. Frågan är bara vad man skulle använda en sådan bil till.

 

Litteraturlista

Det datoriserade samhället, Olle Vejde

Datoriserad förändring, Lars-Eric Björk och Jaak Saving

Datorisering och datorpolitik, Mats Bäck

Programmerad framtid, Lars-Eric Björk och Jaak Saving

Ny Tekniks dataspecial (bilaga till Ny Teknik nr 45 1991)

Diverse sidor på Internet

Bilderna i arbetet kommer också från Internet

 


Kommentarer? Skriv till Fredrik Neiderud

Senast uppdaterad: 1999-04-13 av Fredrik Neiderud