1
2. Razvoj informaciono komunikacionih tehnologija
Uvod
Najbitnija razlika koja odvaja ljudski rod od ostalog poznatog živog sveta je sposobnost razvijanja i
korišćenja pomagala za rešavanje svakodnevnih problema. Počev od primitivnih oruđa za rad i borbu svi
alati i pomagala razvijeni kroz istoriju su služili da uvećaju fizičku snagu i olakšaju izvršavanje kako fizičkih
tako i intelektualnih poslova. Vremenom su alati postajali sve sofisticiraniji pa je i njihov razvoj uslovljavao
pojavu posebnih naučnih i stručnih disciplina koje su se tim razvojem bavile. U jednom trenutku razvoja
ljudske civilizacije javila se i potreba za prenosom poruka i izvršavanjem osnovnih računskih operacija. Ta
potreba je uslovila pojavu i razvoj discipline koja je danas poznata kao
informacione tehnologije
. Razvoj
informacionih tehnologija je posebno izražen u prethodna dva veka i može se sa pravom reći da je izazvao
pravu revoluciju u razvoju ljudske civilizacije.
Svi oblici informacionih tehnologija su imali isti cilj a to je da pomognu rešavanje problema čije je ručno
rešavanje ili jako dugo ili nemoguće. Ti problemi mogu biti raznorodni ali je princip njihovog rešavanja
skoro uvek isti: postoje ulazni podaci čijom se matematičkom transformacijom dobijaju potrebni izlazni
podaci. Ono po čemu su se informacione tehnologije razlikovale jeste tehnologija unosa ulaznih podataka i
tehnologija izrade samih matematičkih transformacija kojima dobijamo potrebno rešenje.
Shodno tome možemo da razlikujemo četiri perioda u razvoju informacionih tehnologija:
1)
premehanički,
2)
mehanički,
3)
elektromehanički i
4)
elektronski.
U svakom od navedenih perioda razvijana su i kontinualna i diskretna računska sredstva. Razvoj elektronske
industrije je u drugoj polovini prošlog veka uslovio ekspanziju diskretnih računskih sredstava (današnjih
računara). U tekstu koji sledi data je kratka analiza karakteristika obe vrste računskih sredstava.
Kontinualna i diskretna računska sredstva
Kontinualna računska sredstva
Kontinualna računska sredstva predstavljaju skup komponenti koji izvršava odgovarajuću matematičku
transformaciju odnosno matematički model. U zavisnosti od problema koji treba rešiti vrši se izbor i
povezivanje komponenti gde svaka komponenta ima određeno matematičko ponašanje odnosno po tačno
određenom matematičkom modelu transformiše ulaz u izlaz. Povezivanje komponenti se vrši na način koji je
analogan nekom realnom sistemu zbog čega se ovakva računska sredstva vrlo često nazivaju i
analogna
računska sredstva.
Ulazno/izlazni podaci su predstavljeni pomoću neprekidnih (kontinualnih) fizičkih veličina a njihovom
obradom se vrše odgovarajuće računske operacije.
Najpoznatija kontinualna računska sredstva su:
·
Antikythera Mehanizam
. Najpoznatije analogno računsko sredstvo antičkog doba. Napravljeno je 82
godine p.n.e na ostrvu Rodos. Datum bi se u mašinu unosio mehanički, a aparat bi dao podatke o
položaju Sunca, Meseca i druge astronomske podatke. Antikitera mehanizam predstavlja simulator
kretanja planeta oko Sunca i može se nazvati prvim analognim računarom.
·
Vanever Buš je 1931. godine konstruisao diferencijalni analizator koji je mogao da rešava opšte
diferencijalne jednačine šestog reda.
Razvojem elektronske industrije razvijala su se i analogna računarska sredstva bazirana na elektronskim
komponentama. Često se ova sredstva nazivaju analogni računari iako se njihov princip rada u potpunosti
razlikuje od danas aktuelnih digitalnih računara.
2
Analogni računari izvode operacije koristeći vrednosti kontinualnih veličina. Vrednosti ulaznih podataka su
definisane intenzitetom napona na ulaznim komponentama.
Samo izvršavanje matematičkih operacija se realizuje pomoću specijalizovanih elektronskih komponenti pri
čemu svaka komponenta može da realizuje jednu vrstu operacije. Osnovne operacije uključuju sabiranje,
oduzimanje, množenje, deljenje, inverziju i integraciju. Kombinovanjem ovih komponenti dobijaju se
blokovi koji realizuju složene matematičke operacije. Daljim povezivanjem blokova moguće je rešavanje
matematičkih jednačina.
Osnovne karakteristike analognih računara su:
·
Rešenja računskih operacija izvršenih primenom analognih računara su predstavljena vrednošću
odgovarajuće fizičke veličine (kod elektronskih računara vrednošću napona). Zbog toga preciznost
izračunavanja zavisi od preciznog merenja ne samo izlaza (rešenja) već i od preciznosti prikazivanja
međurezultata.
·
Tačnost izračunavanja zavisi od preciznosti izrade analognog računara. Vremenom se zbog habanja i
amortizacije smanjuje preciznost izračunavanja.
·
Ne postoji mogućnost rešavanja opštih problema tj. ne postoji mogućnost programiranja. Rešavanje
problema se zasniva na kombinovanju analognih komponenti tako da se dobije matematički model
koji odgovara problemu. Promena problema najčešće zahteva i ponovno povezivanje komponenti.
·
Brzina računanja ne zavisi od složenosti matematičkog modela zato što se izračunavanje ne realizuje
u koracima (programa) kako je to kod savremenih digitalnih računara. Zbog toga brzina
izračunavanja zavisi isključivo od brzine odziva (reagovanja) komponenti koje čine analogni
računar.
Diskretna računska sredstva
Za razliku od kontinualnih računskih sredstava kod kojih su svi podaci (ulazni, izlazni, rezultati
međuizračunavanja) izraženi u formi intenziteta odgovarajućih fizičkih veličina (npr. napona) kod diskretnih
računskih sredstava ovi podaci su izraženi u diskretnoj formi tj. u formi brojeva zapisanih pomoću
odgovarajućih cifara. Sva izračunavanja se vrše primenom odgovarajućih pravila za operacije sa brojevima.
Zbog toga se diskretna računska sredstva nazivaju i cifarska, odnosno digitalna (engl. digital od reči
digit
=cifra) što je u savremenom računarstvu sada već standardan naziv.
Osnovne osobine diskretnih računskih sredstava su:
·
Brojevni zapisi ulaznih i izlaznih podataka kao i podataka međuizračunavanja se sastoje od cifara
(npr. 831). Svaka cifra brojevnog zapisa se zapisuje i čuva u određenoj komponenti sistema u obliku
diskretnog stanja. Kako je diskretno stanje komponente nosilac podatka neophodno je da ono bude
stabilno što znači da je promena stanja komponente moguća samo pod dejstvom spoljašnjeg uticaja.
Kod savremenih elektronskih digitalnih računara komponenta koja je nosilac podatka ima samo dva
diskretna stanja.
·
Tačnost računa ne zavisi od preciznosti izrade računarskog sredstva.
·
Pomoću diskretnih računskih sredstava moguće je rešavati opšte probleme. Rešavanje opštih
problema ne zavisi i ne počiva na funkcionisanju samog računskog sredstva već isključivo zavisi od
definisanja načina (algoritma) izvršavanja koraka potrebnih za dobijanje konačnog rešenja.
Definisanje načina rešavanja problema predstavlja programiranje funkcionisanja računskog sredstva.
·
Brzina izračunavanja rezultata zavisi od složenosti problema tj. složenosti programa kojim se
definiše način izračunavanja. Složenost izračunavanja se jednostavno može meriti brojem
neophodnih promena diskretnih stanja (tj. cifara) komponenti koji su nosioci podataka.
Sve do ekspanzije elektronske industrije verovalo se da budućnost daljeg razvoja pripada analognim
računskim sredstvima. Jedan od ključnih argumenata ovakvog verovanja su bili brzina izračunavanja koja ne
zavisi od složenosti matematičkog problema koji se rešava.
Drugi argument koji je možda bio i značajniji je unos, čuvanje i prikazivanje podataka u formi brojeva
predstavljenih diskretnim stanjima komponenti diskretnog računskog sredstva. Na primer, vrednost 13 je bilo
vrlo jednostavno predstaviti kao intenzitet napona od 13V na nekoj elektronskoj analognoj komponenti.
4
Slika 2.2.
Pascaline
Nemački matematičar i filozof Gotfrid Vilhelm fon Lajbnic je unapredio Paskalovu računsku mašinu 1673.
godine. Njegov koncept je mogao da sabira, oduzima, množi i deli brojeve koji su imali između 5 i 12 cifara.
Slika 2.3 Lajbnicova mašina
Engleski profesor matematike na Univerzitetu Kembridž Čarls Bebidž je 1832. godine napravio prototip
mašine koju je nazvao
diferencijska mašina
po jednoj metodi rešavanja jednačina. Diferencijska mašina je
5
imala namenu vršenja osnovnih operacija ali mogućnost izračunavanja kvadrata i kubova šestocifrenih
brojeva. Mašina je funkcionisala na principu zupčanika i poluga i pokretana je ručno. Najveći značaj
Bebidžove mašine je mogućnost izračunavanja iz dva koraka pri čemu je bilo moguće preneti rešenja iz
prvog koraka u naredni.
Slika 2.4. Diferencijska mašina
Analizirajući diferencijsku mašinu Bebidž je 1833. godine shvatio da ima ograničenu upotrebu zbog čega je
projektovao novu mašinu opšte namene nazvanu
analitčki mašina
. Analitička mašina je posedovala deo koji
nazvan
memorija
i koji je mogla da čuva do 100 brojeva. Zbog principa funkcionisanja Bebidžova analitička
mašina se smatra pretečom savremenih računara. Na žalost, Bebidž nikad nije realizovao svoju ideju do
kraja.
Slika 2.5. Analitička mašina
