Historien om datorn - del 2:

När datorn klev in i hemmen

Från att ha varit ett mångmiljonsmonster på flera ton med en kapacitet som en modern miniräknare har nu datorn blivit en liten burk man ställer på skrivbordet. Utvecklingen har gått snabbt och ser inte ut att stanna upp.
Vi gör här en djupdykning i datorns utveckling från 1950-talet och framåt.

DEC PDP-1 lanserades i början av 60-talet och användes främst i olika vetenskapliga sammanhang. Det var dock genom olika mindre seriösa experiment på universitetet MIT som PDP:n fick visa vad datorer också kunde användas till, exempelvis musik och spel.

Under 1940-talet skedde otroligt mycket som skulle komma att påverka den moderna datorutvecklingen – von Neumann presenterade det som sedan blivit känt som von Neumann-arkitekturen, datorerna Mark 1 och Eniac byggdes i USA, Konrad Zuse producerade Z-datorer i Tyskland, och i Sverige började man bygga på Bark.

På en rad ställen runt om jorden pågick under 1950-talet massor av datorprojekt. Om ett av dessa, det svenska Besk-projektet, berättade vi redan i den förra delen av denna artikelserie. Vi ska nu ta oss vidare i efterkrigstidens datorhistoria.

Utvecklingen av datorer började accelerera under 1950-talet vilket gör det omöjligt att ge en heltäckande information om alla nya datorer och tekniska landvinningar som sett dagens ljus fram till våra dagar. Jag har istället försökt ta med de datormodeller och tekniska framsteg som på något sätt var mest tongivande under de olika tidsperioderna.

UNIVAC VÄGDE ÖVER SJU TON

Presper Eckert och John Mauchly som låg bakom Eniac hade hunnit lämna universitetsstudierna bakom sig och starta ett eget bolag vid namn ”Eckert-Mauchly Computer Corporation”. Efter andra världskriget blev det en babyboom över hela världen, och så även i USA. Detta gav till följd att den amerikanska staten hade stora problem med att hålla reda på alla sina invånare. Den amerikanska folkräkningsbyrån gav därför herrarna Eckert och Mauchly uppdraget att tillverka en dator som kunde hantera räkningen av USA:s växande befolkning. 1946 betalades en grundsumma på 300 000 dollar ut till Eckert och Mauchlys bolag varpå arbetet på en dator som skulle få namnet Univac (UNIVersal Automatic Computer) kunde påbörjas.

Arbetet gick dock långsamt och inte förrän 1948 blev de slutgiltiga ritningarna

Hubot hette en maskin som lanserades 1981. Den var tänkt som en slags elektronisk tjänare som kunde visa meddelanden på skärmen, TV, uttag för TV-spel, inbyggd radio - och så förstås dator. Någon försäljningssuccé blev det inte. Kanske var den lite före sin tid.

Hubot hette en maskin som lanserades 1981. Den var tänkt som en slags elektronisk tjänare som kunde visa meddelanden på skärmen, TV, uttag för TV-spel, inbyggd radio - och så förstås dator. Någon försäljningssuccé blev det inte. Kanske var den lite före sin tid.

klara. Univac-datorn vägde 7,2 ton, innehöll 5 000 elektronrör, behövde 120 mikrosekunder för att utföra en addition, 1 800 mikrosekunder för att utföra en multiplikation och slutligen 3 600 mikrosekunder för att utföra en division. Data matades in via magnetband i en hastighet av 12 800 tecken per sekund och utdata fick man på magnetband i samma hastighet, även om det gick att få utskrifter från maskinen också. Då var det 10-11 tecken i sekunden som gällde.

Även det juridiska maskineriet hade arbetat långsamt vilket gjorde att det slutgiltiga kontraktet mellan Eckert/Mauchly och folkräkningsbyrån skrevs under 1948. Kontraktet stipulerade bland annat att projektet skulle ha ett kostnadstak på 400 000 dollar. Eckert/Mauchly såg inga problem i detta utan var beredda att ta eventuella överskjutande kostnader vilka sedan skulle täckas med intäkter från framtida servicekontrakt. Detta visade sig vara ett beslut som nästan förde bolaget till ruinens brant.

1950, som en skänk från ovan, kom företaget Remington Rand Inc. till undsättning. Skulderna betalades och Eckert/Mauchlys bolag blev en avdelning i Remington Rand Inc. under namnet ”Univac Division of Remington Rand.”.

Den 31 mars 1951 var en stor dag för Presper Eckert och John Mauchly. Det var nämligen då den första Univac-datorn levererades till beställarna på den amerikanska folkräkningsbyrån. Slutsumman ham­nade på drygt en miljon dollar.

Sammanlagt 46 Univac-datorer byggdes och kunderna återfanns både i statliga verk och privata företag.

IBM 701 GILLADES INTE AV PAPPA

Under 1950-talet ökade datapionjären IBM sin betydelse för datorutvecklingen ytterligare genom att ge Univac-datorerna en hård match i kampen om de kommersiella datorkontrakten.

1953 lanserade IBM sin dator med modellnamnet 701 som till en början ingick som en del av satsningarna under Korea-kriget. I det här skedet innehade Thomas Johnson Watson senior positionen som arbetande styrelseordförande (CEO) i IBM, och han var ytterst tveksam till sin sons, Thomas Johnson Watson juniors idéer om att IBM skulle bygga datorer. Pappa Watson var helt enkelt orolig för att datorerna skulle skada IBM:s hålkortsverksamhet som vid den här tidpunkten genererade en ansenlig mängd pengar åt företaget.

Saker och ting blev naturligtvis inte enklare av det faktum att 701-datorn inte var kompatibel med IBM:s hålkortsutrustning...

Totalt tillverkades 19 stycken IBM 701 och några hamnade på IBM:s huvudkontor, några användes för atom- och väderforskning och ytterligare några hamnade hos den amerikanska marinen.

IBM 701 var utrustad med ett minne i form av Williams-rör (eller mer korrekt Williams-Kilburn-rör, efter uppfinnarna Freddie Williams och Tom Kilburn). Minnet var egentligen ett katodstrålerör som användes för att lagra data. En punkt som skapas i ett dylikt rör stannar kvar olika länge beroende på vilken typ av fosfor som röret är fyllt med. En bieffekt av detta är att området runt punkten ändrar elektrisk laddning. Detta fenomen ger en enklare form av minne som alltså varar så länge som den typ av fosfor man använder tillåter.

Ett problem med att använda Williams-Kilburn-rör var att datorns hastighet begränsades av minnets hastighet. Beräkningsdelen i IBM 701 var hela tio gånger snabbare än internminnet.

En liten kuriositet i sammanhanget var att programmeringsspråket Fortran utvecklades som en del av IBM 701-projektet.

1952 lanserades John von Neumanns dator Johnniac. Till en början användes Williams-Kilburn-rör som minne i datorn, men dessa byttes ganska raskt ut mot det snabbare kärnminnet.

VÄRLDENS FÖRSTA SUPERDATOR
1956 kom en förbättrad version av IBM 701. Datorn fick namnet IBM 704 och har kallats världens första superdator. Bland annat innehöll den hårdvara som kunde hantera flyttal, vilket var unikt för den tidens datorer. I den nya modellen använde sig IBM även av kärnminnen istället för Williams-Kilburn-rör. Det hade förvisso redan funnits en möjlighet att göra detta i IBM 701, men i 704-modellen var den nya minnestypen standard. Kärnminnen, eller ferrit­kärnminnen som de också kallas, använder sig av små keramiska ringar – kärnor – för att lagra information. Ettor och nollor symboliseras i detta minne av ringarnas respektive polaritet.

Fördelen med kärnminnen gentemot William-Kilburn-rören var främst den först­nämnda minnestypens tillförlitlighet, men även snabbheten. Accesstiden var på 18 millisekunder, vilket kan jämföras med Williams-Kilburn-rörens 30 millisekunder.

Kärnminnen användes som minne i datorer ända in på 1970-talet, då de slogs ut av halvledarminnen.

JOHNNIAC BYGGDES FÖR FORSKNING

1950 behövde forskningsorganisationen Rand Corporation mer datorkraft. Man hade växt ur sina kortbaserade räknemaskiner från IBM. Kontakt togs då med John von Neumann, mannen som låg bakom Von Neumann-principen. Resultatet av denna kontakt blev datorn Johnniac (John von Neumann Integrator and Automatic Computer) som von Neumann utvecklade på institutet för avancerade studier på Princeton-universitetet i USA. Datorn blev klar 1952.

Johnniac använde till en början Williams-Kilburn-rör för lagring av data, men 1954 byttes rören ut mot de snabbare och mer tillförlitliga kärn­minnena. Lagringsutrymmet blev med det nya minnet hela 4096 ord (40 bitar vardera) stort. Datorn hade även ett lite långsammare trumminne (vilket kunde lagra 12 288 ord) för lagring av data. In- och utdata fick man via hålkort, och datorn var även utrustad med en höghastighetsskrivare. Maskinen saknade dock magnetbands- och flyttalsenhet.

Under resten av 1950-talet produceras det en rad större datorer på olika ställen runt om jorden. USA var naturligtvis tongivande, men även Storbritannien och Japan byggde egna datorer av större mått.

PÅ PDP-1 SPELADES DET

FÖRSTA DATORSPELET


PDP-1 var den första datorn som tillverkades av Digital Equipment Corporations (DEC) och en prototyp visades upp 1959. Datorn lanserades 1960 och priset var 120 000 dollar i den tidens penningvärde.

Datorn erbjöd en ordlängd på 18 bitar och hade ett kärnminne som internminne. De PDP-1-datorer som byggdes, totalt 50 stycken, användes främst i olika laboratorier och vid vetenskapliga experiment.

På MIT (universitetet Massachusetts Institute of Technology) användes PDP-1 till en rad banbrytande saker. Exempelvis sägs det att det var på en PDP-1 världens första datorspel spelades. Spelet hette Spacewar och var skapat av en man vid

Xerox Alto var en revolutionerande dator för sin tid. Bland annat erbjöd den en mus och en bildskärm med direkt adresserbara bildpunkter. Detta är självklarheter idag, men innebar alltså en revolution 1972 när Xerox Alto lanserades.

Xerox Alto var en revolutionerande dator för sin tid. Bland annat erbjöd den en mus och en bildskärm med direkt adresserbara bildpunkter. Detta är självklarheter idag, men innebar alltså en revolution 1972 när Xerox Alto lanserades.

namn Steve Russel.

Datorn använde till en början hålremsor för att lagra data. Detta var ett ganska krångligt lagringssätt då det inte gick att ändra i remsorna när de en gång var utskrivna. Detta inspirerade till konstruktionen av de första textredigeringsprogrammen som Expensive Typewriter och TECO. PDP-1 var dessutom utrustad med en online- och offline-skrivare som var baserad på elektriska skrivmaskiner från IBM. Detta faktum inspirerade till skapandet av TJ-2, som sägs vara världens första ordbehandlingsprogram. Ytterligare saker som PDP-1:an användes till på MIT var till att köra programmeringsspråket LISP och komponerandet av datamusik.

XEROX ALTO HADE MUS OCH SKÄRM

MED GRAFIK


1972 bestämde sig företaget Xerox Corporation för att producera en persondator som skulle användas för forskning. Resultatet av beslutet blev datorn Xerox Alto (som fick sitt namn efter Xerox forskningsanläggning Palo Alto där datorn utvecklades).

Alto utvecklades av ett team bestående av Ed McCreight, Chuck Thacker, Butler Lampson, Bob Sproull och Dave Boggs vilka hade beslutat sig för att skapa en dator som var tillräckligt liten för att utan problem få plats på ett vanligt kontor, men ändå vara tillräckligt kraftfull för att kunna hantera ett högkvalitativt operativsystem och en bildskärm som kunde visa grafik.

Xerox Alto bestod av fyra delar: bildskärm, tangentbord, mus och låda innehållande lagringsenhet samt processor med tillhörande delar. Det hela gjordes tillgängligt till det facila priset 32 000 dollar i den tidens penningvärde.

Det som var mest anmärkning­svärt med Xerox Alto var dess grafiska bildskärm, vilken mest liknade en TV på högkant. Den svartvita skärmen erbjöd en upplösning på 808 gånger 606 bildpunkter vilka kunde adresseras individuellt, var och en som en bit i minnet.

Detta var revolutionerande på sin tid och gjorde skärmen ganska snabb. Med sin upplösning kunde skärmen visa 60 rader text med 90 tecken i varje rad. Datorn gjorde det även möjligt att visa olika typsnitt, vilket också det var revolutionerande i sammanhanget. Skärmen klarade dock inte av att visa gråskalor, även om det gick att skapa en illusion av gråskala genom att visa olika kombinationer av adresserbara punkter på skärmen.


APPLE II HADE FÄRGSKÄRM

Apple II beskrivs av många som den dator som startade persondatorvågen och den lanserades 1977 på datormässan West Coast Computer Faire i San Francisco. Detta var en dator med ett inbyggt tangentbord, färgskärm (vilket var rent otroligt avancerat med den tidens mått mätt), en MOS 6502-processor (vilken valdes därför att den var billig, inte därför att den var den kraftfullaste processorn vid denna tidpunkt), fyra kilobyte internminne, en diskettstation för lagring av program och data, och programmeringsspråket Basic inbyggt i ett ROM-minne (Read Only Memory, det vill säga ett minne som enbart gick att läsa från).

Det ursprungliga priset för Apple II var 1 298 dollar i USA, och priset i Sverige var 9 735 kronor med den tidens penningvärde. För det priset fick man datorn plus två spel och en demokassett.

I början av 1978 lanserade Apple även en diskettstation till datorn och samtidigt lanserades en förbättrad version som erbjöd 48 kilobyte internminne.

Apple II blev en stor succé och Apple tillverkade till slut den nya datorn i en takt om cirka 25 000 maskiner i månaden. Företagets omsättning ökade under åren 1977 till 1980 då Apple II tillverkades från en miljon dollar till 100 miljoner dollar.

IBM PC SLOG UT

KONKURRENSEN
Den dator som innebar mest för persondatorernas utveckling var IBM PC vilken introducerades den 12 augusti 1981. IBM PC var helt enkelt den dator som gick segrande ur striden om skrivbordet – inte för att det var den allra bästa datorn vid den tidpunkten, utan därför att den marknadsfördes bäst, men framförallt därför att IBM valde en öppen arkitektur. Detta gjorde man för att det skulle bli möjligt för andra tillverkare att tillverka och sälja IBM-kompatibla datorer, vilket skulle öka systemets marknadsandelar.

Det var naturligtvis inte enbart av godhet som IBM valde denna ovanligt öppna metod vid lanseringen av en dator. Tanken var att tillverkarna av de kompatibla datorerna skulle få betala royalties för att få använda den styrkrets (ett så kallat Bios) som sitter i alla persondatorer. Dock fallerade planen då vissa av de andra tillverkarna genom så kallad ”reverse engineering” listade ut hur IBM:s original-Bios var uppbyggt för att kunna kopiera detta och börja tillverka egna kretsar med samma funktion.

Intel 1103 innebar den slutgiltiga dödsstöten för kärnminnena. Denna minneskrets byggd i halvledarmaterial banade väg för den kommande mikrodatorutvecklingen.

Intel 1103 innebar den slutgiltiga dödsstöten för kärnminnena. Denna minneskrets byggd i halvledarmaterial banade väg för den kommande mikrodatorutvecklingen.

Uttrycket persondator var ganska allmänt förekommande 1981 då IBM:s PC såg dagens ljus. Som vi berättat tidigare i denna artikel användes uttrycket så tidigt som 1972 i samband med lanseringen av Xerox Parc Alto. Dock blev dess förkortning ”PC” (från engelska ”personal computer”) synonymt med persondatorer som byggde på IBM:s ursprungliga PC-konstruktion.

Ett av IBM:s mål med lanseringen av PC:n var att ta marknadsandelar på persondatormarknaden som vid den tidpunkten dominerades av Apple II. IBM:s satsning skulle visa sig bli mycket lyckad, och än idag arbetar majoriteten av världens persondatoranvändare med datorer som i rakt nedstigande led är besläktade med den ursprungliga PC:n från IBM.

IN I HEMMEN

I IBM:s ursprungliga plan ingick att man skulle erövra hemmen med PC:n. Detta lyckades dock inte alls till en början, utan det var istället på företag runt om i världen PC:n hamnade.

IBM:s PC var ingen billig dator. I USA kostade den 1 565 dollar, och i Sverige fick man på den tiden ge drygt 45 000 kronor för en dylik dator. Detta är en svindlande summa med tanke på att den ursprungliga PC:n bara var utrustad med en 16-bitars 4,77 MHz Intel 8088-processor och 16 kilobyte internminne, vilket var utbyggbart till 64 kilobyte på datorns huvudkretskort. Dessutom kunde man installera ytterligare tre instickskort på vardera 64 kilobyte för att på så sätt komma upp i ”hisnande” 256 kilobyte internminne.

Vidare innehöll datorn två 5,25-tums 360 kilobyte diskettstationer för lagring av data och start av program. Egentligen var en kassettbandspelare standardutrustning, medan de båda diskettstationerna var extrautrustning.

Apple II räknas av många som den första riktiga persondatorn, och det blev mycket riktigt en enormt stor försäljningssuccé som gjorde det lilla källarföretaget Apple till en riktigt stor spelare i datorvärlden.

Apple II räknas av många som den första riktiga persondatorn, och det blev mycket riktigt en enormt stor försäljningssuccé som gjorde det lilla källarföretaget Apple till en riktigt stor spelare i datorvärlden.

De flesta datorerna som lämnade fabriken var dock utrustade med diskett-stationerna. Grafiken sköttes av ett CGA-grafikkort (vilket gav en monokrom upplösning på 200 x 320 bildpunkter) till vilket man kunde koppla en TV om man ville. I ett så kallat ROM-minne (Read Only Memory) lagrade PC:n en version av Microsofts Basic. PC DOS från samma företag användes som styrprogram och det laddades in i datorn via kassett eller diskett.

Den framgångsrika original-PC:n följdes upp med PC XT som var utrustad med en tio megabyte stor hårddisk (som vid lanseringen betingade 10 000 kronor i den tidens penningvärde). Dessutom kunde man utrusta XT:n med 256 kilobyte internminne på dess huvudkretskort.

1984 lanserades ytterligare en uppföljare vid namn PC AT. Den hade en Intel 80286-processor på 6 MHz och en hårddisk på 20 megabyte. Dessutom introducerades den nya 1,2 megabyte-diskettstandarden med denna dator.

IBM:s PC innebar alltså starten på en era som ännu inte är över. Dagens datorer är naturligtvis mycket snabbare, innehåller mycket mer minne, har ojämförligt mycket bättre grafik, klarar av ljud på ett sätt som inte ens påminner om den ursprungliga PC:ns blippande, kostar mindre och är på alla sätt och vis en mer avancerad maskin. Men i grunden finns den gamla PC:ns struktur kvar på merparten av de datorer som säljs.

Fakta: 
HALVLEDARMINNEN

En viktig komponent i utvecklingen av datorer är minnet. På 50-talet tog kärnminnena över efter rörminnena, och kärnminnena behöll sin starka ställning ända till början av 70-talet. 1970 lanserade Intel sitt halvledarminne med modellnummer 1103, vilket var det första massproducerade DRAM-minnet (Dynamic Random Access Memory). Det blev en stor försäljningsframgång som i ett slag dödade användningen av kärnminnen. Den första datorn som använde Intels nya halvledarminne var HP 9800 och i slutet av 1971 levererade Intel 1103-minnen till 14 av världens 18 ledande datortillverkare.De nya DRAM-minnena från Intel var alltså byggda i ett halvledarmaterial. En halvledare är ett ämne som via strömimpuls kan fås att leda eller inte leda ström, vilket kan utnyttjas på olika sätt. Minneskretsar byggda i halvledarmaterial är många gånger snabbare och billigare än de kärnminnen de ersatte, och dessutom betydligt mindre. Vanliga halvledarminnen är av flyktig karaktär, det vill säga att de nollställs när strömmen stängs av.
Idag bygger man bland annat minneskretsar, processorer och en hel del kringelektronik i datorer av just halvledarmaterial.

ORDLÄNGD

I datorspecifikationer stöter man ofta på uttrycket ordlängd, eller word length som det heter på engelska. Detta innebär det antal siffror ett ord i datorsammanhang kan innehålla och visar helt enkelt datorns kapacitet. Ett 24-bitars ord kan exempelvis innehålla tal i intervallet –223 till +223-1. Dagens Pentium-processorer erbjuder en ordlängd på 64 bitar, medan 80486-processorn som lanserades i början av 1980-talet erbjöd 32 bitars ordlängd.

FLYTTAL

I vissa sammanhang kan matematiska beräkningar utföras betydligt snabbare med hjälp av flyttal. Skillnaden mellan ett vanligt tal och ett flyttal är att det senare inte har kommatecknet placerat i en viss position. Decimalkommat kan alltså “flyta”.
Från början hade IBM:s PC ingen flyttalsprocessor, men den som använde program med massiva matematiska beräkningar kunde köpa till en så kallad FPU – flyttalsprocessor eller matematikprocessor.

VON NEUMANN-ARKITEKTUR

Enligt von Neumanns arkitektur delas en dator in i fyra huvuddelar – aritmetikenhet, minne, styrenhet och användargränssnitt. En dator ska enligt denna arkitektur ha ett gemensamt minne för programinstruktioner och data, och för det andra ska beräkningar ske sekventiellt. Datorn verkställer en programinstruktion i taget, vilket alltså innebär att data och instruktioner hämtas från minnet ett i taget. Just denna del i "von Neumann-arkitekturen" har kallats "von Neumann-flaskhalsen" då det sekventiella arbetssättet saktar ner databehandlingen. I dagens datorer återfinns aritmetikenheten och styrenheten i en gemensam krets – nämligen processorn, eller CPU:n som är den korrekta tekniska beteckningen (central processing unit).

ACCESSTID

Minnens hastighet mäts i accesstid. Det finns flera sätt att mäta detta, men grundprincipen är att se hur lång tid det tar från det att processorn frågar efter data som finns i minnet till dess att minnet har levererat dessa data.

Material från
Allt om Vetenskap nr 3 2004

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter