NEIL D. MACDONALD
("Computers and Automation", Temmuz 1954 sayısından değişikliklerle yeniden basılmıştır)
Bir zamanlar birçok iyi analog bilgisayar yapmış ve satmış bir imalatçı bize şöyle demişti: "Dijital bir bilgisayarın ne olduğunu hâlâ bilmiyorum." Bu söz, Computers and Automation okurlarının her birinin aşağıdaki gibi sorulara iyi bir yanıt verip veremeyeceğini düşünmemize yol açtı:
- Bilgisayar nedir?
- Analog bir bilgisayar ile dijital bir bilgisayar arasındaki fark nedir?
- Bir bilgisayar gerçekte nasıl hesaplama yapar?
Geoffrey Ashe’e göre, "Introducing Computers to Beginners" başlıklı makalesinde (Computers and Automation, Mart 1954), bazı bilgisayar uzmanları—belki de birçoğu—bir bilgisayarın işleyişini alana yeni giren insanlara basit bir dille açıklamakta zorlanmaktadır. Oysa bu önemlidir. Bilgisayarlar ve otomasyon alanı, ancak basit ama doğru açıklamalar kolaylıkla verilebildiği takdirde hızla büyüyebilir.
Bir dergi, bir gazete gibi, haber niteliği taşıyan bilgileri yayımlamak ile daha önce olup bitenlerin bir özetini yayımlamak arasında bir denge kurabilir. Bu sayede, gelişen bir hikâyenin önceki bölümlerini kaçırmış olan kişiler de bütün hikâyeyi anlayabilir.
Bilgisayar Nedir?
Bir bilgisayar, bilgiyi (problemleri ve verileri) alabilen, bu bilgi üzerinde makul işlemler gerçekleştirebilen ve sonuçlar üretebilen bir kişi ya da makinedir. Bir bilgisayar, bilgiyi makul biçimde ele almasıyla tanımlanır.
Örneğin, kalem ve kâğıt yardımıyla çalışan bir insan bir bilgisayar olabilir. Bilgi alabilir, bunun bir kısmını kâğıda yazabilir, bilgi üzerinde makul işlemler gerçekleştirebilir ve bir yanıt elde edebilir. Benzer şekilde, bir makine de bilgi alabilir, bunu makinenin içindeki bazı donanımların düzenlenişi ya da konumlandırılmasıyla kaydedebilir, bu bilgi üzerinde makul işlemler gerçekleştirebilir ve bir yanıt üretebilir. Her ikisi de bilgisayardır.
Bu tanım açıkça “makul işlemler” kavramına dayanır. Peki bu ne anlama gelir?
Makul İşlemler
Makul işlemler mantıksal ve matematiksel işlemlerdir. Matematiksel işlemler; toplama, çıkarma, çarpma, bölme, karekök alma vb. işlemleri ve ayrıca üs alma, türev bulma ve integral alma gibi daha ileri matematiksel işlemleri kapsar. Mantıksal işlemler ise karşılaştırma, seçme, sıralama, eşleştirme, birleştirme, sırada hangi komutun yürütüleceğini belirleme vb. işlemleri içerir. Bunlar bilgi üzerinde yapılan makul işlemlerdir.
Makul işlemler, mantıksal ya da matematiksel olarak doğru olan işlemlerdir ve bu doğruluk türünün tanımı, kabul edilmiş sonuçlar tabloları aracılığıyla yapılabilir. Örneğin, doğru çarpma işlemi çarpım tablosu ve birkaç kural cinsinden tanımlanabilir.
Mantık ve matematiğin temelleri açısından bakıldığında, bilgi üzerindeki makul işlemler şu özelliklere sahiptir: başlangıç verilerinin nesnel anlamını sorgulamazlar; başlangıç ifadelerinin olgusal doğruluğunu sorgulamazlar; ancak bu veri ve ifadelerin içerdiği sonuçları ortaya çıkarırlar.
Şu savı ele alalım: "Ay yeşil peynirden yapılmıştır; yeşil peynirden yapılmış olan her şey ağır bir nesnedir; dolayısıyla Ay ağır bir nesnedir." Burada sav mantıksal olarak geçerlidir (ya da hesaplanabilirdir) ve sonuç (rastlantı sonucu) doğrudur; her iki öncül de yanlış olmasına rağmen. Bir bilgisayar, başlangıç verilerinin nesnel doğruluğunu dikkate almaksızın mantıksal ya da matematiksel sonuçlar çıkarmada uzmanlaşmıştır.
Makul işlemlerin bilginin anlamına bağlı olmaması, hesaplamayı hızlı kılan şeydir.
Örneğin, 111 ile 444’ü toplayıp sonuç olarak 555 elde etmek için, ne insanın ne de makinenin bu sayıların anlamını hatırlaması gerekir. Uygun bir tür dilde, işlemler yalnızca işaretler ya da semboller üzerinde sürdürülebilir. Ve sonra, neredeyse herkesin bitmeyen hayretiyle, eğer öncüller gerçek dünyaya karşılık geliyorsa, sonuçlar da ona karşılık gelir.
Bilgisayar Nedir?
Bilgi Nedir?
Bilgi, anlam taşıyan işaretler kümesidir. Fiziksel olarak bu işaretler kümesi, fiziksel nesnelerden oluşan bir küme ya da bazı fiziksel donanımların belirli düzenlenişlerinden oluşan bir kümedir. Daha sonra, anlam iletmek ve iletişim kurmak amacıyla bu küme içinden bir seçim yapılır.
Anlamın var olabilmesi için, en az iki kişiden ya da makineden oluşan, iletişim gereksinimi olan ve anlam iletmek isteyen bir toplumun bulunması gerekir. Bu toplum, uzlaşım yoluyla işaretlerin anlamını belirler. Anlam, kullanılabilecek belirli işaret türlerinden bağımsız olarak var olur; örneğin “it is raining”, “il pleut”, “es regnet” ifadelerinin hepsi aynı anlama sahiptir, her ne kadar İngilizce, Fransızca ve Almanca anlamın ifade edildiği üç farklı işaret kümesi olsa da.
Bilgiyi ifade etmek için kullanılabilecek fiziksel nesne türleri son derece çeşitlidir. Bir makinenin içindeki pek çok farklı donanım türü, bilgiyi kaydetmek ve işlemek için kullanılabilir. Bir masaüstü hesap makinesinde bilgi, dişli çarklar taşıyan ve genellikle 0, 1, 2’den 9’a kadar olan rakamlara karşılık gelen on konuma sahip küçük sayaç tekerleklerinde saklanabilir ve işlenebilir.
Bir otomobilde, tekerleklerden birine bağlı bir makaradan gösterge panelindeki bir gösterge kadranına uzanan esnek bir kablo, dönüş miktarı ve hızı sayesinde otomobilin kat ettiği mesafeyi ve hızını kaydeder. Univac adıyla bilinen makine gibi büyük bir otomatik elektronik bilgisayarda ise bilgi, aralarında saniyenin milyonda biri kadar aralık bulunan çok küçük elektriksel darbeler dizileri olarak kaydedilip işlenebilir; ve bir darbenin bulunabileceği bir konumda darbenin varlığı ya da yokluğu, bilgiyi temsil eden temel koddur.
Hesaplama makineleri açısından bilgi, donanımın bir düzenlenişi ya da konumlandırılmasıdır ve bu düzenlenişin toplumsal anlamının, giriş ve çıkış dışında, hiçbir önemi yoktur.
Bilginin İşlenmesi
Bir makine bilgiyi nasıl alır, kaydeder ve hatırlar?
Her durumda makine, bilgiyi alıp kaydedebilen donanım içerir. Bilginin alınma ve kaydedilme yolları büyük ölçüde çeşitlilik gösterir.
Örneğin bir yol, kâğıt şerit ya da karta delikler açmak ve sonra bu şerit ya da kartı makineye sokmaktır; deliklerin varlığı ya da yokluğu, makine tarafından metal parmaklar ya da kapalı veya açık elektrik devreleri aracılığıyla algılanır ve bu durum makinenin, bilginin desenini donanımının bir bölümünde saklamasına neden olur. Bu, bilginin dijital biçimidir; birbirinden ayrı ve belirgin sembollerden oluşan bir dizidir—rakamlar, harfler, karakterler, evetler ve hayırlar; ve bilgiyi bu biçimde alan ve işleyen bilgisayar türüne dijital denir.
Genel olarak, dijital bir makinede, bir problemin yürütülmesi sırasında, her bir ayrı bilgi parçasının kısa ya da uzun bir süre hatırlanması gerekir. Bu bilgi, makinenin donanımının bir bölümünde, kayıt (register) ya da konum (location) adı verilen, değişmeyen bir biçimde saklanır. Bu, örneğin masa tipi bir toplama makinesindeki sayaç tekerlekleri kümesi ya da bir telefon sistemindeki röleler kümesi olabilir. Birçok otomatik dijital bilgisayar, aynı anda içeride 1000 bilgi parçasını saklamak için 1000 kayıt içerir. Herhangi bir bilgi parçası, istendiğinde, çok kısa bir bekleme süresiyle makinenin hesaplama bölümüne erişilebilir.
Bilgiyi bir makineye aktarmanın ikinci bir yolu, örneğin bir kadranı ya da tekerleği belirli bir miktar döndürmek ve makinedeki bazı donanımların ne kadar dönüş gerçekleştiğini kaydetmesini sağlamaktır. Bu yöntem otomobil hız göstergesinde ve bir geminin dümen mekanizmasında kullanılır. Bu, bilginin analog biçimidir; bir şeyin büyüklüğüdür—daha doğrusu konum, dönme ya da gerilim gibi bir fiziksel değişkenin büyüklüğüdür. Bilgiyi bu biçimde alan ve işleyen makine türüne analog denir.
Genel olarak, analog bir makinede, bir problemin yürütülmesi sırasında ortaya çıkan her farklı nicelik (giriş, çıkış ya da ara değer) tüm süre boyunca ayrı bir mekanizmada hatırlanır. Bu, bir ateş kontrol bilgisayarındaki dönen bir mil ya da elektronik bir analog bilgisayardaki bir elektriksel bileşen olabilir. Bu mekanizma, konumu, gerilimi ya da hareketi vb. yoluyla, problemdeki niceliği temsil eder—aslında onu ölçer. Çok yüksek kapasiteli bazı otomatik analog bilgisayarlar, problem boyunca içeride 100 niceliği saklamak için 100 mekanizmaya sahip olabilir. Her bir mekanizma, matematiksel ilişkiyi yansıtacak şekilde fiziksel olarak birbirine bağlanmıştır; böylece zaman ilerledikçe tüm mekanizmaların eşzamanlı değişimi problemi çözer.
Aynı makinenin bazı yollarla dijital bilgiyi, başka yollarla ise analog bilgiyi alması mümkün olmalıdır; ve bu tür bir makine, gelecekte her iki makine türünün en iyi özelliklerini birleştirebilir.
Dijital yolla bilgiyi alıp kaydedebilen küçük bir makinenin günlük hayattan basit bir örneği, örneğin JUN 30 1954 tarihini basabilen sıradan tarih damgasıdır.
Tarih damgası bir çerçeveden, dört silindirden ve dört küçük lastik kayıştan oluşur; kayışlardan biri, kabartmalı ve ters harflerle JAN, FEB, MAR ve DEC’e kadar ay sembollerini içerir; iki küçük kayışın her biri 0, 1, 2’den 9’a kadar rakamları içerir; dördüncü kayış ise örneğin 1952, 1953, 1954, 1955, 1956, 1957 yıllarını içerir. Tarih damgası, günün başında, o günün tarihini kaydedecek ve böylece saklayacak şekilde elle ayarlanır.
Daha sonra tarih damgasını kullanan kişi, tarihi kendisi hatırlamadan, onu herhangi bir kâğıt yaprağına basabilir ve makine tarihi hemen belirtir. Gün bir sonrakine geçtiğinde, damganın gösterdiği tarih, elbette, her silindirin yanındaki küçük tırtıklı tekerlekler çevrilerek değiştirilebilir; böylece bir ya da daha fazla lastik kayışın konumu değiştirilir. Hatta, isterse, tarih damgası her gece yarısı çalacak şekilde ayarlanmış bir elektrikli alarm saatine bağlanabilir; böylece (yeterince Rube Goldberg türü bir düzenekle) tarihi otomatik olarak bir günden bir sonraki güne değiştirecek bir darbe sağlanabilir. Bu durumda, yalnızca bilgiyi alıp kaydetmekle kalmayıp onu mantıksal olarak da işleyebilen ilkel bir otomatik bilgisayar elde etmiş oluruz.
Analog yolla bilgiyi alıp kaydedebilen küçük bir makinenin günlük hayattan basit bir örneği termometredir. Bu makine çevresinin sıcaklığını alır ve kaydeder. Parlak kırmızı sıvı sütununun uzunluğu, uygun biçimde ölçeklendirildiğinde, çevredeki havanın sıcaklığıyla örtüşür. Ancak hemen sonuç vermez; çünkü yeni bir ortama taşındığında termometrenin çevresinin sıcaklığına ulaşması yaklaşık üç dakika sürer.
Termometrenin ölçeğindeki bölümlerin onu dijital bir makineye dönüştürdüğü iddia edilebilir; ancak bu dijital raporlama (cevabın yazılmasını kolaylaştırmak için tüm analog bilgisayarlarda bulunan) makinenin analog karakteriyle ilgili olmayan bir unsurdur.
Ancak, kırmızı sıvının bir sütununun sıcaklığa tepki veren uzunluğunu, böyle bir sıvının başka bir sütununun uzunluğuna mekanik olarak bağlamanın çok kolay bir yolu yoktur; bu nedenle analog bilgisayarlar, hesaplamanın hemen hemen tüm amaçları için bunlardan başka yöntemler kullanır.
Bilginin Gerçek İşlenmesi
Bir makine bilgiyi nasıl işler? Gerçekte nasıl hesaplama yapar?
Bir bilgisayarın gerçekte hesaplama yaptığı farklı yolları açıklamak için, bilgiyle yapılan örnek bir işlemi ele alalım ve bunun, hesaplama yapan bir insan ve bir hesaplama makinesi tarafından nasıl ele alındığını gösterelim.
Örnek işlem olarak, bir sayının iki katını bulma işlemini, “p eşittir 2 çarpı n” formülüyle ifade edilen işlemi alalım; burada p ve n sayılardır.
Bir insan bir sayının iki katını şu şekilde bulur. Önce ona sayıyı söylemeniz gerekir. Diyelim ki bu sayı 76 olsun—yani bu durumda n 76’dır. Daha sonra, ezberlediği “iki ile çarpma” tablosuna başvurur ve ilkokulda ezberlediği bir işlemi uygular. Kâğıda şunu yazar:
76
× 2
152
Ama bunu yazarken, kendi kendine, öğrendiği işlemi mırıldanır:
“2 kere 6, 12 eder; 2’yi yaz, 1’i elde tut; 2 kere 7, 14 eder, eldeki 1 ile 15; 5’i yaz, 1’i elde tut; üçüncü sütunda bir şey yok; 2 kere sıfır sıfırdır, eldeki 1 ile 1 eder; 1’i yaz; cevap 152’dir.”
Professional Employment
Baltimore 3, Maryland
Bilgisayar Nedir?
(14. sayfadan devam)
Sistemin herhangi bir yerinde, kulenin talimatlarına göre bir hattan diğerine anında aktarılır.
Bu tür bir bilgisayarda bir sayının iki katını bulmak için tipik bir yöntem şöyledir. Kule, n sayısını tutan yazmacı işaretler ve onu hesaplayıcı yazmaç A’ya aktarır. Ardından kule 2’yi yazmaç B’ye ve “Multiply” komutunu Ope yazmacına aktarır. Hesaplayıcı daha sonra, yerleşik bir dijital çarpım tablosuna eşdeğer özel devreler aracılığıyla sayıyı iki katına çıkarır. Kule, sonucu depolamada hangi hatta göndereceğini hesaplayıcıya bildirir; bu işlem yapılır ve işlem tamamlanır.
Otomatik Bilgisayar Nedir?
Otomatik bir bilgisayar, kendi kendine çalışabilen bir hesaplama makinesidir. Bir elektrik motoruna ya da başka bir enerji kaynağına sahiptir. Bir programı (ya da bir talimatlar kümesi) vardır; böylece bilgi üzerinde, insan yardımı olmaksızın, uzun bir mantıklı işlemler dizisini gerçekleştirebilir.