Bilgisayarın Serüveni: Mainframe’lerden Manyetik Hafızaya

Önceki bölümde rölelerden lambalara, lambalardan transistörlere ve mikroişlemcilere uzanan olağanüstü yolculuğu anlatmıştık. Bugün cebimizde taşıdığımız, parmaklarımızın ucuna sığan bilgisayarları o minik bileşenlere borçluyuz. Ama işin püf noktası şu: Bu parlak icatları çalışan makinelere dönüştürmek, sonra da onları herkesin kullanabileceği hale getirmek bambaşka bir hikâyeydi. İşte o hikâye, kendi kahramanları, iniş çıkışları ve sürprizleriyle tam bir gerilim filmi gibi ilerledi.

---

6. Mainframe’ler: Odaları Dolduran Beyinler

1940’ların sonuna geldiğimizde artık kimse bilgisayarların işe yaramaz olduğunu söylemiyordu. Askeriye, üniversiteler, araştırma kurumları büyük paralar döküp kendi makinelerini inşa etmeye başlamıştı. Ama şu var ki, bu devlerin tam olarak ne işe yarayacağı hâlâ muammaydı. O dönemin önde gelen isimlerinden Sir Charles Galton Darwin -evet, türlerin kökenini yazan Darwin’in torunu- 1946’da şöyle demişti: “Bir ülkenin tüm hesaplama ihtiyacını tek bir bilgisayar karşılayabilir.” Bugün kulağa ne kadar komik geliyor değil mi? Oysa o yıllarda bilgisayarların tek görevi matematik tabloları hazırlamaktı. Düşünsenize, bugün telefonunuzla yaptığınız onca şeyi… Neyse, işte “ana bilgisayar” dediğimiz mainframe’ler bu dar görüşü paramparça edecekti.

UNIVAC’in Hikâyesi: Zorluklar, Sürprizler ve Bir Seçim Gecesi

ENIAC’ı bitirdikten sonra John Mauchly ve Presper Eckert, Pennsylvania Üniversitesi’nden ayrılıp kendi şirketlerini kurdular. Hayalleri büyüktü: iş dünyasına yönelik bilgisayar yapacaklardı. Ne var ki, akademi dışında kimse onlara inanmıyordu. Sermaye bulmak işkenceydi, üstelik iş yapmayı da pek bilmiyorlardı. Ama bir şekilde Nüfus Sayımı Bürosu’yla anlaşıp UNIVAC’i (UNIVersal Automatic Computer) inşa etmeye başladılar.

Sandığınızdan çok daha zordu. Kağıt üzerindeki tasarımı çalışan bir makineye çevirmek -hazır parçalar yokken- akılalmaz bir mühendislik çabasıydı. Teslimat tarihleri hep ertelendi, ama birkaş avans sayesinde ayakta kalmayı başardılar. Dört yıl süren inişli çıkışlı bir maratonun sonunda, maddi sıkıntılar dayanılmaz hale geldi ve şirketlerini Remington Rand’a satmak zorunda kaldılar. Ama projeyi bırakmadılar; artık Remington Rand çalışanı olarak UNIVAC’ı geliştirmeye devam ettiler.

İşte tam da bu sırada, 1952’de, UNIVAC popüler kültürün tahtına oturacak olay yaşandı. Remington Rand, CBS televizyonuyla bir anlaşma yaptı: UNIVAC, başkanlık seçim sonuçlarını tahmin edecekti. Seçim gecesi canlı yayında… Ama işin ilginç yanı şu: Stüdyoya içi boş bir UNIVAC kutusu kondu, içine yanıp sönen Noel ışıkları yerleştirildi. Gerçek hesaplamalar ise başka bir yerde yapılıyordu. İşte o gece, yanıp sönen ışıklı bilgisayar imajı bilimkurgu filmlerine ve zihinlere kazındı. Hani şu “bilgisayar denince akla gelen kutu” işte tam olarak bu.

Tahminler yapıldı. UNIVAC, Eisenhower’ın ezici farkla (438’e 93) kazanacağını söylüyordu. Ama bu o kadar şaşırtıcıydı ki -bir gün önceki anketler başa baş bir yarış öngörüyordu- UNIVAC ekibi tereddüt etti. Parametreleri oynayıp daha dengeli bir tahmin yayınlattılar. Sonra gerçek sonuçlar geldi: Eisenhower 442’ye karşı 89 oyla kazanmıştı. UNIVAC mükemmelen haklıydı. CBS spikeri daha sonra ilk şaşırtıcı tahmini açıkladığında, herkesin ağzı açık kaldı. O gece, bilgisayarlar artık sadece hesap makinesi değildi; birer kahindi.

IBM Sahnede: Pazarlama Dahisi

Aynı günlerde IBM de sahneye çıktı. Dev mühendis kadrosu ve kasası dolu sermayesiyle, UNIVAC’ın beş yıllık Ar-Ge farkını bir yılda kapattı. 1952 Aralık’ında Model 701’i tantanayla duyurdular. Ardından Model 702 geldi. Remington Rand daha fazla UNIVAC satmış olsa da, IBM’in pazarlama taktikleri rakipsizdi. Şöyle bir şey yaptılar: Üniversitelere, programlama dersi açmaları şartıyla Model 650’yi %60 indirimle sattılar. Sonuç? IBM ürünlerine alışmış bir nesil yetişti. İlk bilgisayar bilimi bölümlerinin kurulmasını teşvik ettiler. Kurnazlık dehası, değil mi?

1960’a gelindiğinde IBM %60 pazar payıyla devdi. Yanında Sperry Rand, Burroughs, NCR, RCA, Honeywell, GE ve CDC vardı. Bunlara topluca “Pamuk Prenses ve Yedi Cüceler” denirdi. Gerçekten de öyleydi: Pamuk Prenses IBM, diğerleri cüceler.

Yığın İşleme ve O Verimsizlik

Mainframe’ler inanılmaz pahalıydı. Milyon dolarlık fiyatlar ya da on binlerce dolarlık kiralar… Üsteline düzenli bakım ve operatör gerekiyordu. Boş durmalarına kesinlikle tahammül yoktu. Peki nasıl çalışıyorlardı?

Bir üniversitede programcı olun. Bilgisayarı kullanmak için rezervasyon yaparsınız. O zaman dilimi tamamen sizindir. Ama programlama öyle bir iştir ki, yazıcıdan aldığınız hata dökümlerini inceler, düzeltmeye çalışırsınız. Bilgisayar ise boşta bekler. Verimsizlikte sınır yok.

1950’lerde bu çözüldü: “Yığın halinde işleme” (batch processing). Artık bir operatör var. Programcı, delikli kartlarını veya elle yazdığı formülleri operatöre teslim eder. Operatör kartları okutur, teypleri yükler, programı çalıştırır, çıktıyı alır programcıya verir. Bugün kullandığımız Linux, Windows gibi işletim sistemleri aslında bu operatörün otomatikleştirilmiş hâlidir. Dosyaları diskte bulur, belleğe yükler, çatışmaları engeller, klavye-fare-ekranla iletişimi sağlar. Ama o zamanlar bu ilişki hiç “samimi” değildi. Bir programın tamamlanması günler alabiliyordu. Deneme yanılmayla öğrenmek imkânsızdı.

Paylaşımlı Sistemler ve UNIX’in Doğuşu

1960’larda transistör ve entegre devreler hızı öyle artırdı ki, yığın işlemede bile işlemcinin boşta kaldığı anlar çoğalmıştı. Çözüm? Timesharing, yani paylaşımlı kullanım. Birden fazla kullanıcı, uzaktaki terminallerden ana bilgisayara bağlanıyor. Bilgisayar ise herkese kısa zaman dilimleri ayırarak, sanki herkese tek başına hizmet veriyormuş gibi davranıyor. Düşünün, siz yazacağınızı düşünürken, hatta iki tuş arasında geçen o kısacık anda bile bilgisayar başka birinin işini yapıyor. Sadakatsiz bir aşık gibi, herkesle aynı anda ilgileniyor.

Bu, programlama kültürünü demokratikleştiren ilk adımdı. MIT, Stanford gibi üniversitelerde öğrenciler bilgisayarlarla doğrudan, anında, deneyerek öğrenmeye başladı. Aynı dönemde entegre devreler sayesinde daha küçük ve ucuz “minibilgisayarlar” çıktı (özellikle DEC’in PDP serisi). Orta ölçekli üniversiteler bile bilgisayar sahibi olabiliyordu. BASIC programlama dili tam da bu ortamda Dartmouth’ta doğdu.

1964’te General Electric, Bell Laboratuvarları ve MIT, “Multics” adlı devasa bir paylaşımlı işletim sistemi projesine başladı. Birçok yenilik getirdi ama giderek içinden çıkılmaz bir hal aldı. 1969’da Bell Laboratuvarları çekildi. Multics başarısız sayılıp tarihe gömüldü. Ama unutulmadı; çünkü ondan bir ders çıkaran iki araştırmacı, Ken Thompson ve Dennis Ritchie, Multics’teki bazı fikirleri alıp daha basit, daha verimli, çok kullanıcılı bir sistem yazdılar. Adını da esprili bir şekilde “UNIX” koydular (Multics’e nazire). Basitlik, küçük komutlar ve bu komutları birleştirerek karmaşık işler yapabilme felsefesiyle UNIX hızla popüler oldu. C programlama dili de UNIX’i yazmak için ortaya çıktı.

AT&T, antitröst yasaları nedeniyle bilgisayar işine giremediği için UNIX’i isteyen herkese bedava verdi. 1970’lerde yayıldı, 1990’larda GNU ve Linux projeleriyle kişisel bilgisayarlara taşındı. Bugün internetteki sunucuların büyük çoğunluğu Linux -yani bir nevi UNIX- kullanıyor.

1946-1980 arası mainframe dönemi, bugün kullandığımız pek çok tekniğin temelini attı. Bilgisayar, pahalı, özel amaçlı bir araçtan, her işe yarayan, nispeten erişilebilir bir cihaza dönüştü. Ve bu dönemde kazanılan hız, bugün herkesin masasında, hatta cebinde bir bilgisayar olmasını sağladı.

---

7. Manyetik Depolama: Verileri Uçurmamak

Şimdi biraz da hafızadan bahsedelim. Bilgisayarlarda iki tür bellek vardır: ana bellek (RAM) ve ikincil depolama. RAM “uçucudur”: fişi çektiğinizde içindeki her şey uçar gider. Bilgisayarı açtığınızda işletim sistemini ve programları ikincil depolamadan (sabit disk, USB bellek vb.) okuyup RAM’e yüklemeniz gerekir.

Bugün RAM olarak yarı iletken çipler kullanıyoruz. Ama onlardan önce manyetik yöntemler vardı.

Tamburlar ve Çekirdekler

1940’ların sonunda “manyetik tambur bellekler” icat edildi. Hızla dönen, dışı manyetik kaplı silindirler. Yavaştılar, işlemciye ayak uyduramıyorlardı ama dönemlerine göre yüksek kapasiteliydiler (4-5 KB!). 1950’lerin ortasına kadar kullanıldılar.

Aynı dönemde “çekirdek bellek” daha yaygındı. Bir düzlem üzerine dizilmiş minik demir halkalar, her biri bir bit. Akım verip mıknatıslanma yönüne göre 0 ya da 1. Hızlı, güvenilir ve milyonlarca bite çıkabilen kapasite. Apollo Ay iniş bilgisayarında bile çekirdek bellek kullanıldı. 1970’lere kadar dayandılar.

Delikli Kartlar ve Manyetik Teyp

Büyük kapasiteli depolama denince akla ilk delikli kartlar gelir. Her kart bir komut veya bir bilgi. Yüzlerce, binlerce kart… IBM, bilgisayar öncesi dönemde delikli kart makineleri satıyordu, bu yüzden ilk bilgisayarlar bu teknolojiyi kullanarak hazır müşteriye ve arşive hitap etti. Ama delikli kartlar çok yer kaplıyor, yavaş ve sıralamak dertti.

Eckert ve Mauchly, 1947’de UNIVAC tasarımında manyetik teyp kullanarak çığır açtı. IBM de hemen atladı, ama teypli bilgisayarları 1950’lerin ortasına kadar çıkaramadı. Manyetik teyp, popüler kültürde “elektronik beyin” imajının ayrılmaz parçası oldu. Oysa manyetik kaydın kökleri 1898’e, Danimarkalı Valdemar Poulsen’in “Telegrafon”una kadar gider. Çelik tel üzerine manyetik olarak ses kaydediyordu. 1900 Paris Fuarı’nda Avusturya İmparatoru Franz Josef’in sesini kaydetti – bu günümüze ulaşan en eski manyetik ses kaydı. Ardından Almanlar 1920-30’larda kağıt şeritleri, plastik bantlar geliştirdi. Savaş sonrası bu teknoloji Amerika’ya taşındı ve 1950’lerde müzik, TV, sinema manyetik teyp kullanır oldu.

RAMAC ve Sabit Disk Devrimi

Asıl devrim 1956’da IBM’in RAMAC’ı ile geldi. RAMAC, bir eksen etrafında dönen, manyetik kaplı metal disklerden oluşuyordu. Her diskin her yüzüne bir “kafa” ile okuma-yazma yapılıyordu. İşte bugünkü sabit disklerin atası. Adı “sabit” çünkü bilgisayara takılı kalıyor, taşınabilir değil.

RAMAC’ın en büyük özelliği “rastgele erişim”di. İstediğiniz veriye hemen ulaşabiliyordunuz. Manyetik teypte ise veriyi bulmak için bandı ileri sarmak gerekirdi. Rastgele erişim, etkileşimli çalışmayı, paylaşımlı sistemleri mümkün kıldı. Kapasitesi 5 MB’tı. Diskler 24 inç (61 cm) çapında, 50 tane, dakikada 1200 tur dönüyor. Devasa bir şey.

O günden bugüne sabit disklerin birim alana sığdırdığı bilgi miktarı geometrik olarak arttı (tıpkı Moore yasası gibi). İnçkare başına gigabaytlar mertebesine ulaştık. Sabit diskler hâlâ büyük ölçekli depolamada en iyi, hatta bazen tek çözüm. Flash bellekler ve SSD’ler hızla gelişiyor ama hem kapasite hem de ömür konusunda manyetik disklerin gerisindeler.

Teknoloji Asla Tamamen Ölmez

Şunu unutmamak gerek: Yeni teknoloji çıkınca eskisi hemen yok olmaz. Delikli kartlar 1980’lerde üniversitelerde hâlâ kullanılıyordu. Manyetik teypler yakın zamana kadar büyük kapasiteleri sayesinde yaşadı. Geçiş süreçleri on yılları bulabilir.

Sabit diskler olmasaydı neler olmazdı? Grafik arayüzler, fareyle tıklayarak program çalıştırmak, fantastik oyunlar, gerçekçi görsel efektler, veri madenciliği, “büyük veri”, Google, YouTube, Wikipedia… Hatta web bile olmazdı. Düşünün, bugün yaptığınız neredeyse her şey, dönen manyetik disklere ve onların rastgele erişimine dayanıyor. İşte bu yüzden manyetik depolama, bilgisayar devriminin görünmeyen kahramanlarından biridir.

---

---

---