Budowa komputera


ROM

Potrzebę posiadania urządzenia zapamiętującego informację zauważali już pionierzy maszyn cyfrowych. W roku 1834 Charles Babbage zaprojektował swoją maszynę analityczną (ang. analitical engine) w oparciu o karty perforowane (ang. punched card), które pełniły rolę pamięci programu oraz danych wejściowych. Niestety, z powodu ciągłych zmian projektu Babbage popadł w konflikt z inżynierem wykonującym elementy mechaniczne i idea budowy pierwszego, prawdziwego komputera nie została urzeczywistniona za życia jego twórcy. Dopiero w latach 20-tych ubiegłego wieku wnuk Babbage'a opierając się na oryginalnych planach dziadka zbudował fragment tej maszyny. Jak można się domyślać, prototyp działał dokładnie tak, jak tego życzyłby sobie Charles.Potrzebę posiadania urządzenia zapamiętującego informację zauważali już pionierzy maszyn cyfrowych. W roku 1834 Charles Babbage zaprojektował swoją maszynę analityczną (ang. analitical engine) w oparciu o karty perforowane (ang. punched card), które pełniły rolę pamięci programu oraz danych wejściowych. Niestety, z powodu ciągłych zmian projektu Babbage popadł w konflikt z inżynierem wykonującym elementy mechaniczne i idea budowy pierwszego, prawdziwego komputera nie została urzeczywistniona za życia jego twórcy. Dopiero w latach 20-tych ubiegłego wieku wnuk Babbage'a opierając się na oryginalnych planach dziadka zbudował fragment tej maszyny. Jak można się domyślać, prototyp działał dokładnie tak, jak tego życzyłby sobie Charles.U góry karty widzimy jej zawartość w postaci tekstu. Ten fragment karty jest przeznaczony dla człowieka, który ewentualnie sprawdzał treść kart. Dla komputera informacja jest zakodowana w postaci prostokątnych otworów w pionowych kolumnach - tzw. perforacji. Każdy znak posiadał swoją własną kombinację otworów w różnych wierszach, które tutaj są ponumerowane od 0 do 9. Na przykład dla powyższej karty cyfra 9 jest kodowana otworkiem w wierszu 9 (są dwa otworki obok siebie, czyli dwie cyfry 99). Spacja to brak otworków, Literka S ma otworki w wierszu 0 i 2, literka T ma otworki w wierszu 0 i 3, itd. Każdy komputer definiował swój własny kod dla kart perforowanych - całe szczęście, iż odeszły one już do historii.Na podobnej zasadzie pracuje taśma perforowana (ang. punched tape), którą wykorzystywał w 1936 roku w swoich komputerach Konrad Zuse - twórca pierwszego, działającego komputera dwójkowego.Jako materiału Konrad Zuse wykorzystywał taśmę ze starymi filmami kinowymi (jakimi - nie wiadomo). Informacja zapisywana była w formie kombinacji dziurek, które można było wybijać w specjalnym urządzeniu, które również skonstruował Zuse dla swojej maszyny. Taśma perforowana (czy karty perforowane) pozwalała zapisywać tylko dane wejściowe dla maszyny lub tylko wyniki. Nie mogła służyć do chwilowego przechowywania informacji - np. wyników pośrednich przy różnych obliczeniach matematycznych. Z tego powodu Zuse skonstruował dodatkową pamięć wewnętrzną dla swojej maszyny liczącej. Była to pamięć mechaniczna, w której bity (tak, bity - maszyna Zusego pracowała w systemie binarnym) zapamiętywane były przy pomocy odpowiednich przesunięć blaszek i zatrzasków. Całość wyglądała jak na poniższej fotografii, która przedstawia egzemplarz komputera Z3, zrekonstruowanego w latach 90-tych ubiegłego stulecia i który można obejrzeć w Berlińskim Muzeum Techniki.W pamięci tej maszyna cyfrowa mogła składować dane w postaci 64 liczb zmiennoprzecinkowych. Program zapisany na karcie perforowanej odwoływał się do tych danych, dzięki czemu maszyna Zusego bez problemu realizowała nawet zaawansowane obliczenia numeryczne (np. całki, różniczki itp.).Wadą pamięci mechanicznej była jej powolność oraz zawodność - blaszki czasami się zacinały powodując awarię maszyny. Mimo tych niedogodności jeden z późniejszych komputerów Zusego przez wiele lat po wojnie pracował jako jedyna maszyna cyfrowa w Europie do badań nad metodami numerycznymi.Na początku lat 50-tych ubiegłego wieku rozpowszechniły się elektroniczne maszyny cyfrowe. Szybkość i niezawodność działania pamięci wewnętrznej stały się kluczowym elementem tych maszyn. Opracowano zatem wiele ciekawych konstrukcji pamięci komputerowych.