Hoe is de computer tot stand gekomen?

Moderators: jkien, Xilvo

Gebruikersavatar
Berichten: 22

Hoe is de computer tot stand gekomen?

Hallo, 
 
Ik was voorbije dagen en nachten aan het studeren voor computers en de geschiedenis van de computer is zowel op de middelbare school, als nu op de universiteit, volledig identiek gebracht. Hij heeft dit gedaan, hij heeft dat gedaan, en plots werkte het allemaal. 

 
Maar de vraag die voor mij al al die jaren in het hoofd speelt is hoe in godsnaam een computer tot stand is gebracht. Als we kijken in de natuur zien we elektriciteit voorkomen als een voorwerp snel door een middenstof als lucht passeert (statisch), of door een bliksemschicht die soms enorme schade kan teweeg brengen. Maar nergens zie je zo een sterke samenwerking tussen materialen waaruit plots een beeld kan oplichten waarop zelfs informatie kan voortgebracht worden. 
 
Enkele oriënteringsvragen voor mensen die mijn vraag niet goed begrijpen: 
 
Waarom zit er goud in computers en gsm's en waarom is dit zo een zeer beperkte hoeveelheid? 
Hoe komt het dat als je koperen draadjes (onder andere) verbind met een laser, die schijnt op een draaiende schijf van polycarbonaat, plots een hele boel informatie kan krijgen? 
Hoe kan de samenwerking tussen enkele natuurlijke metalen en elektriciteit zelfs maar 1 bit begrijpen én zelfs onthouden? 
 
Ik kan begrijpen dat dit geen simpel antwoord zal omvatten. Maar ik zou hier graag meer info over willen weten. Op internet vind ik ook geen rechtstreeks antwoord. 
Chemische en fysische reacties en alles dat nog nodig is om dit te omschrijven zijn ook welkom. 
 
Groetjes, 
Jarno

Gebruikersavatar
Berichten: 7.463

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

In de natuur komen ook informatieverwerkende systemen voor: denk aan de zenuwstelsels en hersenen van levende mensen en dieren.

Berichten: 12.262

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

Het is natuurlijk een lange historie, maar computers zijn gewoon gevolg van het ontdekken van electrische signaalversterkers - in eerste instantie zaken als mechanische relais en vacuumbuizen, en later transistors. 
 
Met dergelijke basiscomponenten kun je logische gates (OR/AND/XOR etc) maken, en vanaf dat punt kun je feitelijk een universele computer bouwen mits je een geheugenelement hebt. Dat geheugenelement kan een fors aantal transistoren zijn, maar ook ringetjes die magnetisch informatie opslaan of magnetische tape. 
 
Praktische universele computers stammen uit de tijd rond WW2, maar er zijn mechanische computers bekend die veel ouder zijn, al zijn die meestal niet universeel. 
Victory through technology

Gebruikersavatar
Berichten: 336

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

De film Jobs ​over het leven van Steve Jobs oprichter van Apple toont hoe hij dit gedaan heeft.
Het is zeker geen wetenschappelijke film met details over techniek o.i.d.maar wel leuk om te zien.
one day you will know

Gebruikersavatar
Berichten: 17.652

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

Steve Jobs werd pas 10 jaar na WO II geboren, terwijl toen al de Colossus (eerste elektronische computer) gebruikt werd. Dus eigenlijk totaal niet relevant in dezen.
 
De Amerikaanse ENIAC was de eerste computer die Turing compleet was. Leuk weetje: Steve Jobs werd in hetzelfde jaar geboren dat de ENIAC door blikseminslag vernietigd werd...
 
Betreffende de vragen van TS:
 
1. Waarom zit er goud in computers en gsm's en waarom is dit zo een zeer beperkte hoeveelheid? 
Goud is (een van de) beste geleidende materialen. De verliezen zijn dus beperkt (goed voor de accu) en de warmteontwikkeling ook (wat handig is bij gebrek aan actieve koeling. Dat het zoveel mogelijk beperkt wordt komt natuurlijk weer door de prijs van goud.
 
2. Hoe komt het dat als je koperen draadjes (onder andere) verbind met een laser, die schijnt op een draaiende schijf van polycarbonaat, plots een hele boel informatie kan krijgen? 
Dat wordt prima uitgelegd op Wikipedia. Het verschil tussen putjes en dammetjes kan door de lezer gedetecteerd worden, dus heb je dan binaire data. Binair wordt sinds 1938 gebruikt voor computers juist omdat het zo eenvoudig en op allerlei manieren toe te passen is.
 
3. Hoe kan de samenwerking tussen enkele natuurlijke metalen en elektriciteit zelfs maar 1 bit begrijpen én zelfs onthouden?
Onthouden is in principe simpel: magnetiseer c.q. demagnetiseer een stukje materiaal en definieer beide toestanden volgens het binaire stelsel. Dat is een truc die we al heel lang kennen. Die magnetische toestand kun je vervolgens ook weer uitlezen.
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 7.933

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

Ger schreef: Goud is (een van de) beste geleidende materialen. 
Het is net een beetje anders. Koper en zilver geleiden nog iets beter dan goud. De belangrijkste eigenschap van goud in dit verband is dat het niet oxideert, en dus in contacten een lagere overgangsweerstand heeft. Het wordt daarom alleen gebruikt in contactvlakken en dan is een heel dun laagje voldoende.

Berichten: 1.816

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

@Klazon, dacht dat goud ook gebruikt werd voor de interne  verbindingen van een Si-chip met zijn uiteindelijke behuizing. De DIL bijv. En dat vooral omdat er maar heel dunne draden nodig zijn en het onder druk verbonden kan worden. Zilver en Koper zijn minder geschikt daar. 
LiA

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 7.933

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

Je hebt gelijk, daar wordt ook goud gebruikt.

Berichten: 12.262

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

Inderdaad, die bond wires zijn van goud. 
 
Maar in moderne chips zit weinig bond wire - naarmate the packages kleiner worden is het minder, en voor zover ik begrepen heb zit in iets als een smartphone normaliter iets in de orde grootte van 50 mg goud in totaal. 
 
In veel oudere electronica was dat aanzienlijk meer, wat nu gebruikt wordt is zo'n beetje het absolute minimum dat nog volstaat omdat goud gewoon erg duur geworden is. Tussen 2005 en 2010 is de prijs van goud enorm gestegen (en sindsdien ook wel weer wat gedaald) waardoor het minder toegepast werd tenzij absoluut noodzakelijk. 
 
Tot aan de jaren 90 waren vergulde connectoren eigenlijk vrij gebruikelijk (bijvoorbeeld die op insteek-kaarten voor computers etc), maar sindsdien zie je dat men vaker kiest voor andere materialen. Dit heeft ook te maken met een mindere levensverwachting van electronica - realistisch gezien doet vrijwel niemand 10 jaar met een laptop of smartphone ook al is er technisch niet eens iets aan defect. 
Victory through technology

Gebruikersavatar
Berichten: 22

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

Ger schreef: magnetiseer c.q. demagnetiseer een stukje materiaal en definieer beide toestanden volgens het binaire stelsel. 
Hoe gaat dit in zijn werk? En als je dit omzet naar een binair stelsel, begrijp ik dan goed dat een huidige smartphone tot 16 miljard bits moet opslaan in zo een klein geheugen? Hoe stel ik me dit voor? 
 
 
Ger schreef: Het verschil tussen putjes en dammetjes kan door de lezer gedetecteerd worden, dus heb je dan binaire data.
Hoe kan je dan een cd-rom overschrijven, of hoe werken herbruikbare cd-roms en dvd's dan? Volgens mij is zo een dammetje toch niet gemakkelijk te verwijderen om ergens anders nieuwe te plaatsen?
 
Benm schreef: Dat geheugenelement kan een fors aantal transistoren zijn, maar ook ringetjes die magnetisch informatie opslaan of magnetische tape.
Tot hier begrijp ik u volledig. Maar hoe kan deze transistor dan informatie opslaan? En wat bedoel je met het magnetisch opslaan, of verwijst dat naar de bovenstaande citaten? 
 
Er is al veel duidelijk met de dammetjes en putjes in cd-roms die gewoon kunnen ingelezen en omgezet worden naar begrijpbare taal. Maar wat gebeurt er nu als ik de bestanden in de cd-rom of dvd verwijder? Of juist het tegenovergestelde, er bestanden bij plaats? 
En worden er ook putjes en dammetjes ontworpen in die magnetische stoffen in geheugenkaarten? 
En hoe voorzie je plaats voor 1,024 biljoen bits (1 TB) op huidige geheugenkaarten voor gaming computers? 
 
 
Alvast bedankt voor de gegeven antwoorden!
 
Jarno

Gebruikersavatar
Berichten: 17.652

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

Het mooie van een binair systeem is dat het maar 2 toestanden kent. Bekendste is 0 of 1, maar het kan ook hoog en laag, rood en blauw, plus en min, links en rechts, open en dicht etc. zijn. Zolang er maar duidelijk onderscheid te maken is tussen beide toestanden.
 
Een CD-RW (overschrijfbare CD) werkt iets anders dan een simpele CD-ROM. In plaats van putjes en dammetjes wordt de datalaag (bestaande uit metalen en metalloïden) zacht gemaakt (om te wissen) en vervolgens worden kleine puntjes gekristalliseerd. De gekristalliseerde puntjes vervullen de functie van de dammetjes bij een CD-ROM aangezien deze als licht worden waargenomen, de amorfe (niet gekristalliseerde) delen als putjes.
 
En ja, dit alles kan heel klein. Inmiddels is men zelf zo ver dat er 512GB op een pinknagel past. Als je je afvraagt hoe: in Veldhoven zijn ze heel hard aan het werk om dat voor elkaar te krijgen. Leuk artikel op Tweakers hierover. Inmiddels tikt men de 7nm aan. Kijk ook vooral naar de Lees meer sectie onder dat artikel; wat de ene nanometer is de andere niet. Lang leve de marketing afdelingen. ;)
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

Gebruikersavatar
Berichten: 22

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

Even een extraatje, 
 
De denkwijze gaat de goede richting uit. Ik vreesde dat mijn vraag niet goed begrepen zou worden. Om nog even te benadrukken: ik begrijp vooral de link niet tussen materiële en het mentale (dus de informatie). Met de dammetjes en putjes accepteer ik er al een deel van, zoals je waarschijnlijk al hebt gemerkt. Maar al de rest blijft voor mij een kloof. Ik kan me er niet zomaar bij neerleggen dat informatie zomaar in materiaal kan zitten. Om dan even te verwijzen naar @professor puntje: 
 
Professor Puntje schreef: In de natuur komen ook informatieverwerkende systemen voor: denk aan de zenuwstelsels en hersenen van levende mensen en dieren.
De zenuwstelsels begrijp ik ook. Zij geven net als de draden in computers informatie door via signalen. Maar dan komen we aan het brein en hoe daar informatie wordt opgeslagen weten we als mens ook nog geen duidelijk antwoord op. 
Aangezien we erin geslaagd zijn als mens om toch informatie op te slaan in ander materiaal dan hersenen, ga ik ervan uit dat we weten hoe. 
 
Dus zoals sommigen proberen te omschrijven wat er allemaal gebeurt in een computer heb ik niet nodig want dat begrijp ik wel. Het gaat me om de link van materiaal naar informatie.

Gebruikersavatar
Berichten: 17.652

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

De informatie op informatiedragers bestaat simpelweg uit binaire waarden: 0 of 1 dus. Op een CD staat niet zozeer muziek, maar simpelweg een serie nullen of enen (of: putjes en dammetjes).
 
Met zijn allen hebben we afgesproken wat dat betekent. Zo staat de serie

Code: Selecteer alles

0110100001100101011011000110110001101111001000000111011101101111011100100110110001100100
voor
hello world
 
Nu zitten daar vaak nog wat stappen tussen door bijvoorbeeld van binair naar hexadecimaal of octaal te gaan en dan pas naar 'leesbare' tekst, maar de data kan uitgelezen worden. De driver (software die de hardware direct aanstuurt) geeft de data dan door aan het OS, en zo verder.
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

Gebruikersavatar
Berichten: 778

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

JarnoG schreef:  
 
... ik begrijp vooral de link niet tussen materiële en het mentale (dus de informatie)...
.. Ik kan me er niet zomaar bij neerleggen dat informatie zomaar in materiaal kan zitten...
...Het gaat me om de link van materiaal naar informatie.
 
Het is maar net wat er vooraf is afgesproken. Stel, de wieken van de molen staan precies horizontaal en vertikaal. Dat betekent in molenaarstaal dat de molen in een 'korte ruststand' staat.
Iemand die dat vanaf een afstandje ziet denkt: "De wieken staan in een willekeurige stand, want precies horizontaal en vertikaal is een mogelijke , willekeurige, stand van de wieken."
Iemand die al weet heeft van molenaarstaal, denkt: "De molen staat in een korte ruststand."
 
Analoog is het met een opeenvolging van 1-en en 0-en. Als er is afgesproken dat een setje van 8 van die waardes dat en dat betekent, dan kan iemand die dat weet, dat ook herkennen.
Het is dus niet zo dat een willekeurige opeenvolging ALTIJD die of die betekenis heeft. Daar gaat een afspraak aan vooraf.

Berichten: 1.331

Re: Hoe is de computer tot stand gekomen?

JarnoG schreef:  
Ik kan me er niet zomaar bij neerleggen dat informatie zomaar in materiaal kan zitten.
Een van de simpelste voorbeelden waarbij informatie 'in' een materiaal zit is ongetwijfeld de rol met gaatjes van een pianola of het draaiorgelboek.
De gaatjes (of de afwezigheid ervan) in de rol papier bestaan vandaag de dag dus digitaal als enen en nullen wat op zich dus specifieke elektrische ladingen zijn in een condensator. De lading is dan het 'gaatje' en de condensator het 'papier'.

Reageer