יסודות מדעי המחשב 1

1. יסודות מדעי המחשב 1 שעור 3

2. התפתחות המחשבים ומדעי המחשב • התפתחות ההנדסית והטכנולוגית • אפשרה בניית מחשבים משוכללים יותר ויותר, • ההתפתחות המדעית • התמודדות מחקרית פורמלית עם שאלות הקשורות לפתרון בעיות באמצעות מחשב.

3. התפתחות הנדסית וטכנולוגית - חומרה • אמצע המאה ה-17. בלייז פסקל (pascal) מפתח מכונת חיבור וחיסור. • עשרות שנים מאוחר יותר לייבניץ (Leibnitz)מוסיף חלק שמבצע כפל וחילוק. • ב-1801, פיתח זיאקאר ((Jacquard) מכונה לביצוע אוטומטי של משימות אריגה שקודדו על ידי כרטיסים מנוקבים. • ב-1833,המתמטיקאי האנגלי צ׳רלס בבג׳ (babbage) תכנן את ״המכונה האנליטית״ . • התכנון של בבג', שכלל צירים, ידיות, גלגלי שיניים ורכיבים מכניים אחרים, לא מומש אף פעם. • החשיבות של המכונה האנליטית : הרעיונות הגלומים בה הם הבסיס למבנה המחשבים של ימינו ולאופן פעולתם. • עדה לאבלייס ((Lovelace)) כותבת את תוכנית המחשב הראשונה בהיסטוריה!

4. התפתחות הנדסית וטכנולוגית – חומרה 2 • ב-1880 נערך בארצות הברית מפקד אוכלוסין, עד 1886 עדיין לא סיימו לסכם את תוצאותיו, • הרמן הולרית (Hollerith)יוזם ב 1886 כמה מכשירים שפיתח כדי לסכם את המפקד. • סיכום המפקד של 1890נעשה בעזרת הפיתוחים של הולריק וארך לא יותר מחודש! • הולריק הקים חברה למכונות חישוב. בשנת 1928 החברה מתרחבת ומשנה את שמה ל IBM.

5. התפתחות הנדסית וטכנולוגית – חומרה 3 • 1937-1944 הווארדאייקן יחד עם חברת IBM, בונים את המחשב האלקטרו-מכני הראשון: MARK1 שגודלו היה כאולם התעמלות! • במקביל, הבריטים בונים מחשב, בשם אניגמה Enigma))לפיצוח צפנים של הגרמנים. • ב-1946, נבנה המחשב האלקטרוני הראשון (ENIAC). • מימדיו: 30X3X1 מטרים • הכיל 18,000 שפופרות ואקום • צריכת חשמל משמעותית • ב-1946 פון-נוימן (von Neuman) מציע לשמור את התוכניות בזיכרון המחשב. עקרון פון-נוימן משמש במחשבים של ימינו.

6. התפתחות הנדסית וטכנולוגית – חומרה 4 • בשנות ה-50 מומצא הטרנזיסטור. • הקטנה בממדי המחשבים, הקטנה בצריכת החשמל, הגדלה במהירות • מימדי המחשבים הולכים וקטנים: • מחשבים גדולים, מחשבי מידי, מחשבי מיני • בסוף שנות ה60 מומצא המעגל המשולב(integrated circuit) • בשנות ה70 מפותחים המחשבים הזעירים .(micro computers)בגודל קופסת גפרורים • בסוף שנות ה 70 מוצג המחשב האישי הראשון (PERSONAL COMPUTER) • היום יש מיקרו מחשבים שכושר העיבוד שלהם עולה בהרבה על זה של אותם מחשבי הענק הראשונים.

7. התפתחות הנדסית וטכנולוגית - תוכנה • המחשבים הראשונים תוכנתו בשפת מכונה. • בשנות ה-50 פותחה פורטרן ((Fortran. שפת התכנות העילית הראשונה למטרות חישובים מתמטיים. • בשנות ה-60 פותחה שפת קובול (Cobol) למטרות ניהול מאגרי מידע (ניהול כוח אדם, ניהול מלאי וכוי), • באותה תקופה פותחה ליספ(Lisp) למטרות בינה מלאכותית. • מ LISP נגזרה שפת לוגו (LOGO) שמשמשת כשפה לימודית

8. התפתחות הנדסית וטכנולוגית – תוכנה 2 • שפת בייסיק ((Basic)) פותחה באמצע שנות ה-60, למטרות לימודיות. • פסקל (Pascal) פותחה כשפה לימודית, בתחילת שנות ה-70, • ובאותה תקופה פותחה גם שפת C, שנועדה לכתיבת מערכות הפעלה. • ב-1970 פותחה שפת פרולוג (PROLOG) שמבוססת על כללים לוגיים. • בשנות ה-80 פותחו שפות שנועדו במיוחד לפיתוח תוכניות גדולות, כגון .Ada- ו Modula • במקביל פותחו שפות שהתבססו על תיאור עצמים : Java , C++, Eiffel ,Ada95 ,SmallTalk

9. התפתחות מדעית • החל משנות ה-30 של המאה העשרים ניסו מתמטיקאים, להגדיר תהליך של חישוב, • לנתח בצורה פורמליתומדוייקת, את מגבלותיהם של מכונות המבצעות תהליכי חישוב. • אלן טיורינג היה מעורב מאוחר יותר בפרויקט האניגמה, • החוקרים ידעו לומר שיש בעיות חישוביות שלא יצליחו לעולם להיפתר על ידי מחשב

10. התפתחות מדעית 2 • תורת החישוביות העוסקת באפיון של בעיות שניתנות או לא ניתנות לפתרון • תורת הסיבוכיותהעוסקת באפיון של בעיות על פי כמות המשאבים (זמן וזיכרון) הנדרשים לפתרונן • קריפטוגרפיה העוסקת בהצפנות מסוגים שונים • חישוב מקבילי ומבוזר, פתרון בעיות בכמה מחשבים שעובדים ביחד לפתרון משימה אחת • תורת התקשורת העוסקת באפיונים של רשתות תקשורת (כמו האינטרנט) ופתרון בעיות הקשורות לרשתות תקשורת; • בינה מלאכותית העוסקת במערכות שנועדו לדמות פעילות אנושית, • עיבוד אותות, עיבוד תמונה, גרפיקה ממוחשבת,פיתוח משחקים......