Узбекистон Республикаси Олий ва ¤рта махсус таълим Вазирлиги

Ҳисоблаш техникаси ривожланишининг тарихи ва асосий босқичлари.

Ҳисоблаш техникасининг ривожланиши ҳозирги даврдаги юксак даражага етгунча у жуда катта тараққиёт жараёнини бошидан ўтказди. Бу тараққиёт жараёнини кўриб чиққанимизда бир ўринли савол хосил бўлади - қандай конкрет муаммолар ҳисоблаш техникасининг ривожланишига сабаб бўлди ва нима сабабли ҳисоблаш техникасининг хилма хил воситалари пайдо бўлди? Бу технократик ривожланиш жараёни қандай асосий босқичлардан иборат бўлган?
Ҳисоблаш техникасининг ривожланиши тарихини шартли равишда тўрт катта даврга бўлишимиз мумкин.

1. 
   Механик ҳисоблаш қурилмасигача бўлган давр узоқ ўтмишдан бошланиб, то 17 аср бошларигача давом этган. Бунда ҳар қандай ҳисоблаш асбоби алоҳида рақам разрядларига эга бўлган. Ҳисоблаш жараёнини маълум ҳолатда тош, ёғоч ёки жетонларни ўрнаштириб туриб амалга оширишни қадимги римликлар "калькуляр" деган лотин сўз билан аташган.
   
2. 
   Механик қурилмалар даври - 17 аср бошларидан 19 аср охиригача давом этган. 1623 йил инглиз олими В.Шиккард биринчи бўлиб оддий қўшиш ва айириш амалини бажара оладиган механик ҳисоблаш машинасини яратди. Лекин бу машина тор доирадаги инсонлар учунгина маълум бўлиб, кенг тарқалмади. Шунинг учун ҳам бизгача етиб келган биринчи механик ҳисоблаш машинаси 1641 йили француз олими Б.Паскаль томонидан яратилган жамлаш машинаси бўлиб, у икки амални-қўшиш ва айириш операциясини бажара оларди. 1673 йили немис олими Готфрид Лейбниц томонидан тўрт арифметик амални бажара оладиган, яқингача ҳамма жойда кенг фойдаланиб келинган арифмометр яратилди. Бу ҳисоблаш машиналари ичида қулайроғидир. 19 аср 90-чи йилларининг бошида Петербурглик олим В.Т.Однер томонидан жуда қулай механизм яратилиб, унга арифмометр "ФЕЛИКС" номи берилди. 20 асрнинг биринчи чорагида бу машиналар асосий ҳисоблаш машиналари бўлиб ҳисобланарди.
   
3. 
   Электромеханик машиналар даври 19 аср охиридан 20 аср ўрталаригача бўлган даврни ўз ичига олади. Электротехниканинг ривожланиши ҳисоблаш машиналарида инсон жисмоний меҳнати ўрнига электр энергияни қўллашга олиб келди.
   

Электромеханик машиналар билан бир вақтда янги машина турлари, ҳисоблаш - аналитик машиналари пайдо бўлиб, уларда ҳисоблаш операциялари бажарилиб, автоматик усулда натижалар таққосланилиб, тахлил қилиниш имкони яратилди.
Бундай машиналардан энг биринчиси 1888 йил АҚШда Г.Голлерит томонидан яратилиб, унга "табулятор" номи берилди. Бу машиналарда ахборот ташувчилар сифатида перфокарталар хизмат килган. Бизнинг Ватанимизда ҳисобловчи - аналитик машиналар асримизнинг 20-чи йилларидан бошлаб ишлатила бошланди. Бу машиналар перфокартада ахборот тайёрловчи
қурилмалар (перфораторлар), перфорацияни назорат қилиш (контрольниклар), саралаш, маълум системага келтириш машиналари (репродукторлар) билан биргаликда комплекс бўлиб ишлатиларди. Ҳисоблаш натижаларини табулятор жадвал кўринишида чоп этиб берар эди.

4. 
   ЭҲМлар даври асримизнинг 40-йиллари ўрталаридан бошланиб то ҳозирги кунгача бўлган даврни ўз ичига олади. Бу давр электрониканинг ривожланиш даври билан боғлиқ бўлиб, унинг асосида ҳисоблаш машиналарининг янгидан-янги турлари ва моделлари дунёга келди.
   

Биринчи ЭҲМ 1945 йил АҚШ да олимлар Дж. Моугли ва Д.Эккерт томонидан яратилиб, унга ЭНИАК номи берилди. Бу ЭҲМ 18000 электрон лампадан тузилган бўлиб, асосий элемент базаси электромагнитли релеларга асосланган эди. Собиқ СССР да эса биринчи электрон лампага асосланган КЭҲМ (кичик электрон ҳисоблаш машинаси) 1951 йил академик С.А.Лебедев раҳбарлигида яратилган. 1952 йили яна шу олим раҳбарлигида катта электрон ҳисоблаш машинаси (КЭҲМ-2) яратилиб, уни 1954 йили қайта ишлаб такомиллаштирилиб, унинг иш унумдорлиги ўша вақт учун жуда катта бўлган ҳисоблаш тезлиги секундига - 10000 операцияга етказилди.
ЭҲМнинг ривожланиш авлодлари қуйидаги кўрсаткичлар билан ифодаланди: ЭҲМнинг ички тузилиши (архитектураси), программа таъминоти, ЭҲМ билан фойдаланувчининг ўзаро алоқа воситалари (тиллар ва муомала шакли) ва техника жиҳатидан амалга оширилиши (элемент базаси, техник кўрсатгичлари). Табиийки, баъзи-бир кўрсаткичларнинг ривожланиши бир хилда эмас; шунинг учун ҳам ЭҲМларни авлодларга ажратиш кўпроқ ва маълум бир маънода шартли ҳисобланади.
Шу билан бирга ҳозирги вақтда ЭҲМларни авлодларга ажратишда афзалроқ бўлган кўрсаткич уларни ташкил этувчи элемент базаларидир. Шу принципга асосан 1-чи авлод ЭҲМларининг элемент базаси бўлиб электрон лампалар хизмат қилди. Бу авлод ЭҲМларининг тузилиши классик схемага мос келиб, асосий қурилмалар ўзаро узвий боғланган блоклар тўпламидан тузилади (арифметик-мантиқий хотира, бошқариш қурилмаси, киритиш-чиқариш қурилмаси). Программалар машина тилида тузилиб, ҳар бир алоҳида фойдаланувчи ўз ихтиёрича ишлар эди. ЭҲМни маълум бир вақтга олиб, вақтнинг бир қисми программани созлаш учун ажратиларди. Программа таъминоти асосан стандарт кичик программалардан тузиларди. Биринчи авлод ЭҲМлари ўзларининг катта геометрик ўлчамлари, кўп энергия талаб қилиши ва ишончлилигининг камлиги билан фарқланарди. ЭҲМнинг тезлиги ва хотира сиғими катта эмас эди. Биринчи авлод ЭҲМларига умумий тавсиф берилса, операцион муҳитнинг оддийлигига, унда элементар операцияларнинг олдиндан аниқланилиши, диалог даражасининг жуда соддалиги, ЭҲМда интерфейс каналларининг йўқлиги конкрет қурилмаларни бошқаришни ва ҳисоблаш жараёнини фойдаланувчи томонидан тушунишни қийинлаштирар эди.
ЭҲМнинг биринчи авлодидаги операцион муҳит - бу конкрет алгоритмлар механизмининг амалга оширилиши фойдаланувчи томонидан
бериладиган операция ва вазифалар программасининг кетма-кетлигидир. Шу билан бирга булар саноатда ишлаб чиқарилган биринчи машиналар бўлиб, кўпгина стандарт масалаларни ечишда қайта-қайта фойдаланиш учун программаларни сақлаш имкониятига эга эди. Бу иш эса фойдаланувчининг ЭҲМ билан узвий муомаласи ёрдамида амалга оширилар эди. Шунинг учун фойдаланувчидан ҳисоблаш жараёнини бошқариш учун программалаштириш босқичларини чуқур ўрганиш талаб этиларди.
ЭҲМнинг 1-чи авлодига олдинроқ тилга олинган МЭСМ, БЭСМ-1,2, Стрела, М-1, 2, М-20, Урал-1, Урал-2, Минск-1, 2, Минск-12 ва бошқа машиналар киради. Бу машиналардан асосан илмий, техник, муҳандислик, иқтисодий масалаларни ечишда фойдаланилган.
Ярим ўтказгичли ва магнит элементли технология ривожланиши билан 50-йиллар охири, 60-чи йиллар бошларига келиб ЭҲМнинг 2-чи авлодини ўзлаштириш бошланди. Иккинчи авлод ЭҲМлари информация киритиш- чиқариш жараёнини бошқаришни марказлашмаган шаклда амалга ошириб, марказий процессорга хилма-хил ташқи қурилмаларни мослаштириб улаш имконини беради. Бу авлод ЭҲМларида киритиш-чиқариш қурилмаларининг турлари бирмунча кўпайтирилиб, ташқи хотира сиғими анча кенгайтирилди. Программалаштиришда универсал ва алгоритмик тиллар, таржимонлар (трансляторлар ва интерпретаторлар), программалар кутубхонаси ва хоказоларни қўллаш имконияти яратилди. Алоқа воситаси бўлиб (интерфейс) программалаштириладиган махсус процедура тили хизмат қиларди.
Шунга мос равишда операцион системалар пайдо бўлиб, фойдаланувчи бажариши лозим бўлган вазифани маълум бир процедура тилида қабул қилиш имкониятига эга бўлди. Иккинчи авлод ЭҲМлари фақатгина муҳандислик ва илмий ҳисоб-китоб ишлари учунгина ишлатилмай, киритиш ва чиқариш информация ҳажми жуда кўп бўлган иқтисодий ва информацион масалаларни ечиш учун ҳам фойдаланилди. Иккинчи авлод ЭҲМларининг биринчиси "Раздан-2" бўлиб 1961 йили Ереван шаҳрида яратилди. 60-чи йиллар ичида иккинчи авлод ЭҲМларининг 30 дан ортиқ моделлари яратилиб, уларнинг кўплари сериялаб ишлаб чиқарилди ("Минск-2", 1963 йилда "Минск-22", БЭСМ-4, "Урал-11", 1964 йилда "Урал-15", 1965 йилдан кейин БЭСМ-6, "Мир", "Наири", "Днепр" ва бошқалар) .
Иккинчи авлод ЭҲМлари ўша давр учун нисбатан катта тезликка эга эди. Масалан, БЭСМ-6 номли ЭҲМнинг тезлиги секундига 1 млн. операцияга тенг бўлган. Улар ишончлилигининг юқорилиги, олдинги авлодга нисбатан кам электр энергияси талаб қилиши билан ажралиб турарди.
Учинчи авлод ЭҲМлари 60-йилларнинг охири ва 70-йилларнинг бошларига тўғри келиб, улар интеграл схемаларда тузилган эди (ИС). Интеграл схема - бу ниҳоятда кичик электрон схема бўлиб, кремнийли пластинкада бир қанча майда транзисторлардан ва бошқа элементлардан тузилган ва маълум бир функцияни бажаришга мослашгандир. Бу схемадаги элементларнинг ҳаммаси герметизациялаштирилган пластмассали қутичага жойлаштирилади.
Ушбу тадбирларнинг ҳаммаси габарит сиғимнинг анча кичиклаштирилишига, ишончлиликни кўтаришга, ЭҲМнинг қувватини оширишга олиб келди. Бу авлод машиналарига ҳисоблаш жараёнини бошқаришнинг марказлашмаган шакли хосдир. Ҳисоблаш машиналарини бошқаришни амалга ошириш, махсус операцион системага мослаштирилган, яъни ЭҲМларга ўрнаштирилган бошқарадиган, қайта ишлайдиган ва хизмат кўрсатадиган программаларга асослангандир.
Техник воситаларнинг тўхтовсиз ривожланиши шароитида ишлаб чиқилган программа таъминотини сақлаб қолишга интилиш янги ғоянинг пайдо бўлишига, яъни бир хил программа таъминотидан фойдаланувчи ҳар хил ишлаб чиқариш қувватига эга бўлган ҳисоблаш машиналарининг программалари бир- бирига тушадиган шароитни яратиш, яъни программа таъминоти бирлиги тушунчаси вужудга келишига олиб келди. Айнан шу ғоя асосида 3-чи авлод ЭҲМларига мос тушувчи "ЭҲМ архитектураси" тушунчаси пайдо бўлиб, бу ибора ўз ичига ЭҲМлар мажмуасининг ҳар қандай масала ечиш учун ҳам асосан бир хил операцион муҳитдан фойдаланишни англатади. Шундай қилиб, агар икки ҳар хил ишлаб чиқариш қувватли ЭҲМлар архитектураси бир хил бўлса, унда ишлатувчи программалар ҳам ушбу ҳар хил ЭҲМларнинг ҳар бирида ҳам бажарилиши мумкин ва табиийки, бу жараён турли вақт интерваллари давомида амалга оширилади. Шундай қилиб, ЭҲМнинг архитектура бирлиги ЭҲМнинг программа таъминоти бирлигининг асосий шартидир. Чунки ЭҲМ архитектураси унинг функционал имкониятларини аниқлаб, учинчи авлод ЭҲМлари архитектурасининг ривожланиши учун зарур бўлган асосий масалаларни аниқлаб беради.
70-чи йиллар ўртасига келиб янги интеграл схемалар яратилиб, улар ёрдамида янги илғор ва оригинал технологик усуллар ишлаб чиқарилди, шу билан бирга ушбу интеграл схема таркибига кирадиган транзисторлар ва бошқа электрон элементлар сони юзлаб, бир неча минглаб марта оширилди. Бундай интеграл схемаларга катта интеграл схемалар (КИС) деб ном берилди. Катта интеграл схемаларнинг пайдо бўлиши ЭҲМларнинг тўртинчи авлодини яратишга асос бўлиб хизмат қилди.
КИСлардан фойдаланиш ЭҲМларнинг техник-эксплуатацион хоссаларини бирмунча ривожлантириб ва қулайлаштириб, уларнинг ишончлилигини, габарит ўлчамини, сиғимини, қийматини, энергияга бўлган талабини ва бошқа кўрсаткичларни яхшилади. Ҳозирги пайтда замонавий ЭҲМларнинг тўртинчи авлоди иккита асосий йўналиш бўйича ривожланмоқда. Биринчи йўналиш - бу кўп қувватли ва кўп процессорли ҳисоблаш системалари яратишга мўлжалланган бўлиб, уларнинг операция бажариш тезлиги секундига бир неча ўнлаб ва юзлаб миллиард операцияга тенгдир. Бу йўналиш бўйича ишлаб чиқарилган кўп процессорли ҳисоблаш комплексларидан бири "Эльбрус" номли машина бўлиб, унинг процессори секундига 200 млндан ортиқ операциягача бажара оларди. Ҳозирги пайтда жуда кўп мамлакатларда мавжуд бўлган ва тезлиги бир неча юзлаб миллиард операцияни ташкил қиладиган суперкомпьютерларни ҳам шулар жумласига киритишимиз мумкин.
Иккинчи йўналиши эса арзон, ўта кичик бўлган ҳисоблаш машиналари (буларга микро ЭҲМлар, ёки микрокомпьютерлар) ни яратиш киради. Микрокомпьютерларнинг ўзаги бўлиб унга мос бўлган микропроцессор хизмат қилади. Ҳозирги вақтда яратилган микрокомпьютерлар хотира сиғими, операцияларни тез бажариши ва бошқа кўрсаткичлари бўйича катта ва мини ЭҲМлардан пастроқ турса ҳам, у шундай ютуқларга эгаки, бу унинг қиймати арзонлиги, ишончлилиги, габарит ўлчовининг кичиклиги, ишлаб чиқариш ва эксплуатацион жараёнининг оддийлиги билан бошқа турдаги ЭҲМлардан тубдан ажратиб туради. Микрокомпьютернинг бу ютуқлари уларни ниҳоятда тез ривожланиб, инсон фаолиятининг ҳамма соҳаларига кириб келишига олиб келди. Буларнинг ҳаммаси инсоннинг ақлий меҳнатини енгиллаштириш билан бирга хилма-хил ҳисоб-китоб, информация сақлаш ва узатиш ишларини бажаришдан уни озод этадиган хусусий ЭҲМларни ҳам яратди. Бу йўналишда яратилган микро ЭҲМ ларнинг асосий турларидан бири IBM Pentium 1, 2, 3, 4 микропроцессори асосида қурилган хусусий компьютерлар бўлиб, булар ишлаб чиқаришнинг деярли барча сохаларида қўлланилади. Булардан ташқари тўртинчи авлод ЭҲМларига бошқа турдаги хусусий, мини, универсал ва супер ЭҲМлар хам киради. Тўртинчи авлод ЭҲМ архитектурасининг ўзига хос хусусиятларидан бири - ахборотлар ишлаб чиқариш жараёнининг паралеллиги, кўп процессорлилик, қурилма ва жараёнларнинг ўзаро синхрон ишлаши, иерархия тузилишининг модуллилиги, конфигурацияни қайтадан ва шарт- шароитга мос равишда амалга ошириш имкониятларининг мавжудлигидир.
Тўртинчи авлод ЭҲМларининг техник ва программа воситалари ҳамда янгидан-янги моделлари ахборот ишлаб чиқариш тезлигини секундига юзлаб миллиард операциягача етказиш, асосий хотира сиғимини эса юзлаб Гигабайтларгача кенгайтириш имконини беради.
Ҳозирги вақтда саноати ривожланган кўпгина давлатлар ҳисоблаш техникаси воситаларининг 5 - авлодини-сифат жиҳатидан мутлақо янги, фойдаланувчилар учун қулай ҳисоблаш системасини яратиш устида ишламоқда. Бешинчи авлод ЭҲМларида машина тилларини хақиқий тилга яқинлаштириш (матн, нутқ, тасвир ва бошқалар) устида ҳам мунтазам ҳаракат қилинмоқда. Бундан ташқари 5-чи авлод ЭҲМлари ёрдамида ҳисоблаш системаси ташкил қилинганда кўп ишлатиладиган мини, микро ва хусусий ЭҲМларининг фойдаланувчилар учун интеллектуал абонент пункти кўринишида фойдаланишни ҳам кўзда тутиш керак. Бу авлод машиналарини инсон фаолиятида қўллаш ва интеллектуал информация ишлаб чиқариш жараёнини бошқаришда ишлатиш оптимал қарорлар қабул қилишга жиддий ва самарали таъсир кўрсатиши мумкин.
Бешинчи авлод ЭҲМларининг ўзига хос характерли хусусиятлари қуйидагилардан иборат:

• 
  ахборотларни ҳар томонлама аниқланган ва формаллашган билим сифатида қайта ишлаш;
  
• 
  ЭҲМларнинг ҳамма турларидан, супер ЭҲМдан микро процессоргача параллел фойдаланиб, уларнинг бажарадиган функцияларини кенгайтириш;
  
• 
  ЭҲМнинг юқори даражада ихтисослаштирилиши ва ҳисоблаш воситаларининг универсаллаштирилишини иложи борича камайтириш;
  
• 
  мини ва микро ЭҲМлар архитектурасини ҳаётга тадбиқ қилишда эски авлод ЭҲМларидан фарқли ўлароқ янги прогрессив формаларидан кенг фойдаланиш;
  
• 
  хар бир ечилиши режалаштирилган муаммо хамда масалалар учун хос бўлган билимлар базасини яратиш ва уларни бошқарув жараёнида фаол ишлатиш;
  
• 
  интеллектуал интерфейс воситаларидан иложи борича тўла фойдаланиш ҳамда компьютер билан мулоқотни осонлаштириб, масалаларни қўйишда ва хал қилишда оддий инсон тилини ишлатишга эришиш.
  

Бешинчи авлод ЭҲМлари кенг фойдаланувчилар оммасига мос келадиган ва содда бўлиши учун, юқорида айтганимиздек ЭҲМ билан муомалани ҳақиқий тилда, шунингдек графикларни киритиш-чиқариш, ҳужжатлар, қўлёзма белгилар ва бошқаларни киритиш ёки ўқиш органлари орқали амалга оширилиши керак. Инсон ва машинанинг ўзаро алоқа жараёнида оптимал диалог режимини ривожлантириш кун тартибидаги асосий масалалардан бири бўлиб турибди.
Диалог режимда компьютер хабарнинг маъносини тушуниб, инсон билан интеллектуал диалог олиб бориши шарт, яъни саволга жавоб бериши, тахмин, сўроқ, фойдаланувчига умумлаштирилган жавоб бермоқ имкониятига эга бўлиши керак. Система ўз олдига қўйган вазифасини ечиши учун киритилаётган ахборотларни тушуниш учун керак бўладиган билимлардан тўла фойдаланиши керак. Бу мақсадга эришиш учун компьтерда билимларни тўплаш, улардан эффектив фойдаланиш учун у қайси соҳада қўлланилаётган бўлса, ўша соҳага тааллуқли билимларнинг ҳаммасига эга бўлиши керак. Бундай қобилиятларга эга бўлган машиналар нотўғри қўйилган масалаларни ҳам аниқлаб бериш ва иложи борича тўғрилаб ишлаш имкониятига эга бўлади. 5-чи авлод ЭҲМлари техник масалаларни ечишда янги қоидаларга риоя қилиб, фойдаланувчиларнинг талабини тўла қондириши шарт. Бу авлод ҳисоблаш машиналари ва системасининг асосий функциялари: масалаларни автоматик усулда ечишни амалга ошириш ва натижаларни олиш; билим базаларини бошқариш; интеллектуал интерфейс вазифасини бажаришдан иборат. Ўзаро интеллектуал система (интерфейс) ЭҲМ билан инсон орасидаги диалогни нутқ, графика, хақиқий тил ҳамда инсон учун ахборот алмашиш имкониятига эга бўлган воситалар ёрдамида амалга оширади.
Бешинчи авлод ЭҲМларида тўпланган билимлардан ахборотни қайта ишлашнинг ҳамма босқичларида, нутқ киритишдан бошлаб, хақиқий тилда матнларни, тасвирни ва ҳоказоларни киритиш ва уларга жавоб тайёрлашгача бўлган ҳолларда фойдаланилади хамда бу билимлар билим базасида сақланади.
Бешинчи авлод ЭҲМ лари янги технологияларни ишлаб чиқаришга интеллектуал ҳолда тадбиқ қилиш имкониятига эга. ЭҲМни интеллектуаллаштириш деганда, ЭҲМ воситалари ва фойдаланувчилар орасидаги муомалани табиийлаштириш учун зарур бўлган қатор тадбирлар ишлаб чиқиб, ЭҲМдан фойдаланувчилар махсус тайёргарликсиз ҳам компьютердан фойдалана олиш имкониятига эга бўлишига айтилади.
Табиийки, 5-чи авлод компьютерлари ўзининг ривожланиши билан бирга интеллектуал системаларнинг эволюцион жараёнини ҳам таъминлайди.
Бундай системаларни тадбиқ этиш реал натижаларга ҳам олиб келади. Масалан, ҳозирги вақтда инсон билан машина орасидаги нутқ ёрдамида ахборот алмашиш, таржималар қилишни автоматизациялаш, дедуктив планлаштириш ва қарор қабул қилиш, "ҳиссиётли" роботлар авлодини яратиш ва бошқалар устида ишлар олиб борилмоқда. 5-чи авлод ЭҲМларида ахборотларни киритиш-чиқариш формаларини табиийлаштириш ахборотларнинг катта оқимини тез қайта ишлашни таъминлашга олиб келади. Шунинг учун ҳам ЭҲМларнинг бу авлоди тақсимланган локал тармоқларнинг ядроси бўлиб қолади.
Хусусий ЭҲМлар асосида қурилган ишчи станциялар ва ҳисоблаш системалари вақти келганда фойдаланувчи учун худди телефон ва энергия тармоқларидек ҳаммабоп бўлиб қолади.
ЭҲМларнинг 6-чи авлодига келсак биз ҳозир фақатгина тахмин қилишимиз мумкинки, у даврда хозиргилардан бутунлай бошқа турдаги интеллектуал комплекслар (ИК) пайдо бўлиб, инсон ва машинанинг интеллектуал қувватини бир қанча маротаба оширади. Бу инсон ижоди имкониятини моделлаштириб бериши мумкин, шунинг учун ҳам бу даврда машина яратиш жараёнида диққат-эътибор инсон фаолиятининг физиологик, психологик, фикр юритиш каби ижодий томонларини ўрганишга қаратилади.

3.