BİLGİSAYAR BİLİMLERİNİN TARİHÇESİ

Tarihin başlangıcından beri insanoğlu problem çözmeye ve bilgi edinmeye büyük önem vermiş, bilgiyi saklamak, işlemek ve nakletmek amacı ile pek çok yöntem ve araç üretmiştir. İlk olarak yazının, ardından matbaanın, daha sonra da hesap makinesi, telefon, radyo ve televizyon gibi araçların icadı  ile bu amaca yönelik önemli atılımlar kaydedilmiştir. Nihayet 20. yüzyılın ortalarında insanoğlu yarı iletken teknolojisinin sağladığı olanaklarla her türlü bilgiyi 0 ve 1’ler cinsinden ifade edebileceğini fark etmiş, bu dönüşümle bilginin saklanabileceği, işlenebileceği ve iletilebileceği ortak bir elektronik bir ortam oluşturmayı başarmıştır. Böylece, modern bilgisayar bilimleri gelişmiş ve kısa sürede bu bilim dalı oldukça geniş bir alana yayılan bilişim teknolojilerini doğurmuştur[1].

İnsanoğlunun ilk zamanlar ihtiyaçları basit ve azdı. Zaman geçtikçe nüfusun artması ihtiyaçlarında artmasına sebep oldu. Bu ihtiyaçlarını karşılamak için değişik alanlarda değişik araçlar geliştirdi. Bu ihtiyaçlarından hesap ile ilgili olan kısmını ilk başlarda parmak hesabı ile, parmak hesabının yeterli olmadığı yerlerde de çakıl taşlarını kullanarak karşılamaya çalıştı. Hesap ile ilgili ihtiyaçlar ekonominin hızla gelişmesi ve yerleşik hayata geçilmesiyle beraber iyice arttı. Birçok farklı yaklaşım ve kuram ortaya atıldı ve günümüz bilgisayar teknolojisinin temelleri atılmaya başlamış oldu.

Bilişim teknolojileri (BT) geçtiğimiz 25 yıl içinde tarihin hiçbir döneminde görülmemiş bir hızla gelişerek toplumların her kesiminde kullanılan bir araç haline gelmiştir. Günümüzde bu teknolojiler, değişik özelliklerde tasarımlanabilmekte; bilimsel araştırmalarda, üretim ve servis sektöründe, eğitimde, haberleşmede, sağlıkta, savunmada eğlencede ekonomik ve sosyal planlamada, kısaca hayatın her kesitinde, oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.

Başlangıçta bir elektronik hesap makinesi olan bilgisayar, evrimleşerek günümüzde 4 temel işlevi yerine getiren bilgisayar sistemi haline dönüşmüştür. Bu işlevler,

• ses, görüntü, yazı, rakam gibi her türlü veriyi ve bilgiyi işlemek ve saklamak,
• istendiği zaman erişimi sağlamak,
• istenen bir forma dönüştürerek yeni bilgi üretmek, problem çözmek ve
• bilgiyi iletişim ağları ile kaynaklar arasında aktarmaktır[1].

Yukarıda sayılan işlevler bilimsel, sosyal ve ekonomik gelişmelerde katalizör olmaktadır. Yani, bilgisayarın akılcı kullanımı ile üretilen doğru ve güvenilir bilgi sayesinde bilimsel ve teknolojik gelişme artar. Toplumda rasyonel üretim ve tüketim mekanizmaları oluşur. Ekonomik aktiviteleri gözlemek ve yönlendirmek için gerekli ölçüler gelişir. Gündelik hayatta verim artar[1].

BT’nin her gün sunduğu yeni olanaklar toplumsal ve ekonomik yapıyı hızla değiştirmektedir. Teknolojideki gelişim içerisinde bilgisayar teknolojisi de kapasite ve hız açısından çok büyük ilerlemeler kaydetmektedir. Bilgisayar ortamında saklanabilen bilgi miktarı ve bilginin işlenme hızı sürekli artarken, fiyatlar azalmaktadır. Bu durum ise daha çok bilgiye, daha çabuk erişmeyi elverişli kılmakta, dolayısıyla toplumda bilgi kullanımı ve ihtiyacını çoğaltmaktadır. Bilgisayar teknolojisindeki performans/fiyat ilişkisi diğer teknolojilerde de gerçekleşseydi, bugün en lüks arabayı belki on misli daha ucuza alabilecektik.

Bilgisayar birimleri ile ilgili ilk çalışmalar bilgisayarın icadından çok öncelere dayanır. Bu konudaki ilk kuramsal çalışmalar 9. yüzyılda yaşamış büyük matematikçi Ebu Cafer Muhammet bin Musa El-Harizmi tarafından yapılmıştır. Harezmi Horasan’da doğup Bağdat’ta yaşamış olan ünlü matematik, astronomi ve coğrafya bilginidir. Matematik alanındaki çalışmaları cebirin temelini oluşturmuştur. Bir dönem bulunduğu Hindistan’da sayıları ifade etmek için harfler ya da heceler yerine basamaklı sayı sisteminin (bkz. onluk sistem) kullanıldığını saptamıştır. Harezmî’nin bu konuda yazdığı kitabın Algoritmi de numero Indorum adıyla Latince’ye tercüme edilmesi sonucu, sembollerden oluşan bu sistem ve sıfır 12. yüzyılda batı dünyasına sunulmuştur. Hesab-ül Cebir vel-Mukabele adlı kitabı, matematik tarihinde birinci ve ikinci dereceden denklemlerin sistematik çözümlerinin yer aldığı ilk eserdir. Bu nedenle Harezmî (Diophantus ile birlikte) “cebirin babası” olarak da bilinir. İngilizce’deki “algebra” ve bunun Türkçe’deki karşılığı olan “cebir” sözcüğü, Harezmî’nin kitabındaki ikinci dereceden denklemleri çözme yöntemlerinden biri olan “el-cebr”den gelmektedir. Algoritma (İng. “algorithm”) sözcüğü de Harezmî’nin Latince karşılığı olan “Algoritmi”den türemiştir[2].

İlk hesaplama makineleri El-Harizmi’den yaklaşık 700 yıl sonra dişli çarklardan yararlanarak yapılmıştır. Bu tür makinaların ilk denemelerini gerçekleştiren bilim adamları arasında Blaise Pascal (1623-1662), Wilhelm Leibniz (1646-1716) ve Charles Babbage  (1792-1871) sayabiliriz.

Bir Fransız matematikçi ,fizikçi ve aynı zamanda teolojist olan Blaise Pascal, 19 Haziran 1623 günü Fransa’da Clermont’ta doğdu. Pascal doğduğunda, Descartes yirmi yedi yaşındaydı. Descartes öldükten sonra Pascal daha on iki yıl yaşadı. Newton’dan sadece birkaç yıl önce doğmuştur. Descartes ve Fermat gibi büyük matematikçilerle çağdaş olması bir yerde kendisi için bir şanssızlıktı. Bu nedenle, tek başına oluşturabileceği olasılıklar kuramının keşfini Fermat’la paylaştı. Kendisini harika çocuk diye ünlü yapan yaratıcı geometri fikrini, kendisinden daha az ünlü olan Desargues’dan esinlendi[3].

PASCALLINE : Hesap makinesi sayılabilecek ilk ciddi icat Fransız matematikçi Blaise Pascal tarafından geliştirilmiştir. Babası vergi dairesinde memur olarak çalışan Pascal 16 yaşında iken 1642 yılında Pascalline adlı hesap makinesini icat etmiştir. Değişik sayıda dişleri olan çarklardan meydana gelen bu makine toplama ve çıkarma işlemleri yapabiliyordu[4].

“Ben de o kadar fikir var ki, eğer benden daha iyi görmesini bilenler bir gün onları derinleştirecek ve benim zihin emeğime kendi kafalarının güzelliğini katacak olurlarsa, sonraları belki bir işe yarayabilir” diyen Gottfried Wilhelm Leibniz, 1 Temmuz 1646 günü Leibzig’de doğdu. Ancak yetmiş yıl yaşadı. 14 Kasım 1716 yılında Hannover’de öldü. Babası ahlak ilmi öğretmeni olup üç nesilden beri Saksonya hükümetine hizmet etmiş bir aileden geliyordu. Bu nedenle, Leibniz’in ilk yılları oldukça ağır bir politika ile yüklü bir bilgiçlik havası içinde geçti[5].

LEIBNIZ ÇARKI : Alman matematikçisi olan Gottfried Wilhelm Leibniz, Pascal’ın 1642 yılında hazırladığı hesaplayıcının fonksiyonlarını daha da arttırarak 1671 yılında Leibniz Çarkı adlı aygıtı icat etti. Bu aygıt; toplama ve çıkarma işlemlerinin yani sıra bölme, çarpma ve karekök alma işlemlerini de yapabiliyordu[4].

1830’lu yıllarda, İngiliz matematikçi Charles Babbage (Cambridge Üniversitesinde profesör olmasına karşın hiç ders vermemiştir) bilgisayar tanımına en yakın otomatik hesaplayıcının tasarımlarını ortaya koymuştur. Tamamen sayılar arasındaki farklardan yararlanarak geliştirilmiş matematiksel yöntemlerle otomatik olarak hesap yapabilecek bu makineya bu nedenle FARKLAR MOTORU (Difference Engine) adı verilmiştir. Daha sonra, Kraliyet ailesinin parasal desteğiyle çalışmalarını sürdüren Babbage, 1871’de ölümüne kadar ilk makinasının çok daha gelişmiş bir modeli olan ANALİTİK MOTOR (Analytic Engine) üzerinde çalıştı. Tamamlamaya ömrünün yetmediği bu tasarım, günümüzde desteklenen bir projeyle sürdürüldü ve tasarımın doğru olduğu anlaşıldı[6].

Fark makinesi, projenin ilk haliyle, 2.5 mt yüksekliğinde, 15 ton ağırlığında olacak ve 25,000 parçadan oluşacaktı. Projesine mali kaynak bulabilmesine rağmen tamamlayamamıştır. Daha sonra Fark makinesinin geliştirilmiş bir modelini tasarlamasına rağmen bunun yapımına hiç başlayamamıştır. 19. Yüzyılın olanak tanıdığı ölçüsel toleranslarla 1989-1991 yılları arasında tamamlanan bu makine, Londra Bilim Müzesi’nde çalıştırıldığı zaman ortalama bir elektronik hesap makinesinden çok daha öteye giderek 31 basamağa kadar doğru hesap yapabildiği görülmüştür[8].

Charles Babbage’ın çalışmalarını büyük bir dikkatle izleyen amatör matematikçi, Lovelace Kontesi Ada Lovelace, Analitik Motor’un bir ölçüde programlama sayılabilecek tasarım aşamalarında Babbage’a çok yardımcı oldu. 1842 yılında yazıdığı notlarında, Analitik Motor’un, sayıları çarpıp bölmenin dışında, programlanabilir olması sayesinde müzik bestelemekte bile kullanılabileceğinden sözetmiştir ve üzerinde çalıştıkları bu makinanın,

insanlar tarafından nasıl çözüldüğü bilinen her türlü problem için programlanabileceğini öne sürmüştür. Bir makinanın sadece çizimlerini inceleyerek bu sonuca varabilmek olağanüstü bir görüş ve deha işareti değil mi? Notları sonradan incelenen Bayan Lovelace’a bu çalışmalarından ötürü dünyanın ilk programcısı ünvanı verilmiş ve adı, modern bilgisayar

dilleri arasında önemli bir yer tutan ADA programlama diline verilmiştir[6].

Ayrıca Babbage’ ın makinasına tekrar eden komutlar verebilmek için delikli kart kullanımını önermiş ve böylece bilgisayar programcılığının ilk çalışmaları yapılmıştır[1].

1850 yılında George Boole kendi adıyla anılan ve sadece 1 ve 0 rakamlarının kullanıldığı Boole Cebiri sistemini bularak, bilgisayarların gelişimi üzerinde önemli rol oynamıştır[7].

Babbage’ın ölümünden 20 yıl kadar sonra Amerika’da Herman Hollerith adlı bir istatistikçi (nedense bütün bu işler matematikçiler tarafından üstlenilmiş) 1890 nüfus sayımı sonuçlarının değerlendirilmesinde kullanılmak üzere bir makina tasarladı. Bu makina, delikli kartlara işlenen sayım kayıtlarını birçok kez tarayabilecek ve böylece değişik parametrelere

göre istatistikler yapabilecekti ve yaptı da. Kullandığı sistemi, o yıllarda kullanılmakta olan yarı otomatik tekstil dokuma tezgahlarında kullanılmakta olan delikli kodlama sistemlerinden esinlenmişti. Hollerith’in tasarladığı bu kodlama ve kayıt sistemi 1980 yıllarında gelişmiş

bilgisayarlarda bile hala kullanılmaktaydı[6].

Hollerith, 1896’da kurduğu firmasını daha sonra COMPUTING TABULATING RECORDING COMPANY isimli firmayla birleştirdi. Sahibinin adı Thomas J.Watson olan bu firma kısa bir süre sonra adını INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES (IBM) olarak değiştirecekti[6].

İlk analog bilgisayar 1931 yılında Vannevar Bush tarafından gerçekleştirildi. Buna karşılık, ilk sayısal bilgisayarı George Stibiz 1939′da New York’taki Bell Laboratuvarında üretti. Stibiz ikili sistemi bu makinaya uygulayarak komplex sayılarla aritmetik işlemler yapılmasını sağladı[7].

Bilgisayarlar konusunda en önemli ve hızlı gelişmelerin 2. Dünya Savaşından sonra başladığı görülüyor. Haward Aitken IBM ile işbirliği yapmak suretiyle 1944′de MARK I’i tamamladı. Bu bilgisayar küçük kapasiteli olmasına rağmen o günün koşullarında büyük bir başarı olarak kabul edildi. MARK I’e bilgiler delikli kartlarla veriliyor ve sonuçlar yine delikli kartlarla alınıyordu.

MARK I’den yalnızca iki yıl sonra, ilk elektronik bilgisayar olan ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) J.P. Eckert ve J.W. Mauchly tarafından Pensilvanya Üniversitesinin Moore Elektrik Mühendisliği okulunda (matematikçilerin hegemonyası sona eriyor galiba) üretildi. İlk kullanım alanları, askeri uygulamalardı. Bomba ve top mermilerinin

havada yol alırken izleyecekleri yolları ve dolayısıyla menzillerini ve isabet koşullarını hesaplamakta kullanıldı. 18,000 adet elektronik tüp kullanılarak yapılmış olan ve 150 KWatt (150 tane elektrik sobası kadar) güç harcayan, 30 ton ağırlığında ve 167 m2 bir alan kaplayan bu dev makinada açığa çıkan çok yüksek ısı nedeniyle çok sık arıza oluyordu. Bazı günler kesintisiz olarak bir saat çalıştırılabilirse, mühedisleri bir haftadan fazla uğraştıracak hesaplamaları yapabiliyordu. ENIAC dakikada 5000 toplama ve 500 çarpma işlemi yapabiliyordu[6].

            Bu başarının ardından 1950 li yıllarda UNIVAC,Honeywell, PDP ve IBM gibi bir çok firma çeşitli ticari amaçlı bilgisayarlar üretti. 1954 yılında IBM, 50 adet IBM650 makinası satmayı planlarken bu sayı 1000’ e yükselince tarihi bir rekor kırıldı.

Modern bilgisayar bilimlerinin doğum tarihi 1936 yılı olarak kabul edilebilir. Bu tarihte A.Turing ve A. Church bilgisayar bilimlerinin kuramsal temellerini atan çalışmalarını yayınladılar[1].

            Elektronik teknolojisindeki gelişmeler, özellikle transistör, yarı iletkenlerin ve entegre devrelerin kullanılmaya başlanmasıyla bilgisayarlar binalar dolusu makinalardan odalar dolusu makinalara dönüştü. Uzun süre. boyutlarında fazla bir küçülme göstermeyen bilgisayarlar hız ve kapasitelerindeki hızlı gelişmeyi sürdürdü. Elektronik mühendisliği ve uygulamalı matematik gelişimiyle bilgisayar bilimleri doğmuş oldu.

1960’lı yıllarda transistörün kullanımının yaygınlaşmasıyla bilgisayarlar insan beyninden çok daha hızlı ve  hatasız çalışan hesap makineleri haline geldiler.

1975 yılında, aylık bir teknik dergide (Popular Science), ALTAIR 8800 isimli bir bilgisayar kitinin ayrıntıları yayımlandı. Kullanışlı bir bilgisayar olmasa da, elektronik bilgi işlem kavramlarını üniversite ve dev şirketlerin dışına taşıması açısından ALTAIR önemli bir adımdı. 1977 yılında ilk kez piyasaya çıkan Apple bilgisayarları, bir evin garajında iki arkadaş tarafından üretilmişti. Bir klavyesi vardı ve ekran olarak standart televizyon alıcılarını kullanabiliyordu. Artık herkesin bilgisayar sahibi olabileceği kişisel bilgisayarlar devri başlıyordu[6].

Daha sonraki yıllarda gelişim devam ederek bilgisayarları genel amaçlı bir bilgi, hesap, haberleşme aracı haline dönüştürdü. Ardı arkası kesilmeyen yeni çevre birimlerinin (yazıcı, çizici, vb.) ortaya çıkması ve bilgisayar sistemlerinin iletişim ağı ile bağlanarak entegre edilmesi ile hayatımızın bir parçası haline geldi. Bu gelişim hala artan bir hızla devam etmekte ve her gün bizleri şaşırtan yeni buluşlara sahne olmaktadır.