تاریخ محاسبات داستانی از نوآوری ، آزمایش و خطا و ظهور استانداردهایی است که دنیای دیجیتال مدرن را شکل داده است. یکی از این نقاط عطف ، تصمیم IBM برای اتخاذ بایت هشت بیتی برای پرداختن به حافظه است. این انتخاب به ظاهر ساده اثرات بسیار گسترده ای داشته است و بایت هشت بیتی را به عنوان استاندارد de facto در محاسبات مدرن ایجاد می کند. با درک اینکه چرا IBM این تصمیم را گرفته است ، و چگونگی تأثیر آن بر کل صنعت ، هم به ملاحظات فنی و هم عملی معماری اولیه رایانه می پردازد.
در این مقاله ، ما به استدلال در مورد تصویب IBM از بایت هشت بیتی ، به بررسی عوامل تاریخی ، فنی و مرتبط با صنعت خواهیم پرداخت. ما به تکامل اندازه بایت خواهیم پرداخت ، چگونه تصمیمات IBM سیستم های محاسباتی را شکل داده و چرا بایت هشت بیتی به طور گسترده ای پذیرفته شد. این شیرجه عمیق درک کاملی از اینکه چرا بایت هشت بیتی اکنون تقریباً در تمام رایانه های مدرن استاندارد است ، ارائه می دهد و چرا تأثیر IBM امروز همچنان احساس می شود.
زمینه تاریخی: روزهای اولیه محاسبات و سازمان حافظه
قبل از اینکه به تصمیم IBM بپردازیم ، درک چشم انداز محاسبات اولیه مهم است. مفهوم بایت ، یک واحد اصلی حافظه ، در ابتدا کاملاً انعطاف پذیر بود. رایانه های اولیه از اندازه حافظه های مختلف برای پرداختن به آدرس استفاده می کردند و هیچ استانداردی وجود نداشت. برخی از سیستم ها از واحدهای شش بیتی ، هفت بیتی یا حتی نه بیتی برای نشان دادن داده ها در حافظه استفاده می کردند.
در دهه 1950 و اوایل دهه 1960 ، دنیای محاسبات هنوز در حال یافتن جایگاه خود بود. مهندسان و برنامه نویسان در حال آزمایش با معماری های حافظه بودند تا کارآمدترین روش برای ذخیره و دستکاری داده ها را پیدا کنند. این زمانی بود که محاسبات در درجه اول روی محاسبات علمی ، پردازش داده ها و برنامه های نظامی متمرکز بود و نیاز به یک واحد استاندارد از پرداخت حافظه در حال رشد بود.
هنگامی که IBM شروع به طراحی سیستم های رایانه ای اولیه خود ، مانند IBM 701 و بعداً IBM 7030 (کشش) کرد ، با چالش ایجاد یک طرح آدرس دهی حافظه روبرو شد که می تواند به طور مؤثر از برنامه های علمی و تجاری برخوردار باشد. این سیستم ها ، مانند بسیاری از معاصران خود ، مجبور بودند مقادیر زیادی از داده ها را ذخیره و پردازش کنند ، اما همچنین نیاز داشتند که به اندازه کافی انعطاف پذیر باشند تا با انواع مختلف اطلاعات از جمله کاراکترها ، عدد صحیح و شماره های شناور کار کنند.
انتقال به بایت هشت بیتی: سازگاری با ASCII و استانداردهای اولیه
یکی از مهمترین دلایلی که IBM تصمیم به اتخاذ بایت هشت بیتی گرفت ، محبوبیت روزافزون کد استاندارد آمریکا برای مبادله اطلاعات یا ASCII بود. ASCII ، که در اوایل دهه 1960 توسعه یافت ، از هفت بیت برای نشان دادن هر شخصیت استفاده کرد. در آن زمان ، یک سیستم هفت بیتی برای بیشتر داده های الفبایی و عددی کافی در نظر گرفته می شد. با این حال ، هرچه ASCII به طور گسترده تری پذیرفته شد ، مشخص شد که یک بایت 8 بیتی مزایای دیگری را ارائه می دهد.
این بایت هشت بیتی برای ذخیره سازی آسانتر و کارآمدتر از شخصیت های ASCII ، که در اوایل دهه 1960 به بخش اساسی محاسبات تبدیل شده بود ، امکان پذیر بود. با داشتن هشت بیت در هر بایت ، فضای کافی برای نشان دادن تمام شخصیت های موجود در مجموعه ASCII وجود داشت ، به همراه بیت های اضافی برای بررسی خطا یا سایر کارکردهای مانند بیت های برابری. این تراز با ASCII ، بایت هشت بیتی را به عنوان یک انتخاب آشکار برای IBM تبدیل کرده است ، زیرا این امکان را می دهد که ماشین های آنها به راحتی داده های مبتنی بر متن را کنترل کنند ، که در کاربردهای تجاری ، دولت و علمی از اهمیت بیشتری برخوردار بودند.
در این مرحله ، شایان ذکر است که ASCII تنها شخصیت رمزگذاری شده در استفاده از آن نبود. با این حال ، اتخاذ رو به رشد ASCII و استفاده از آن در سیستم های IBM ، صنعت را به سمت یک استاندارد 8 بیتی سوق داد. در این زمینه ، تصمیم IBM برای استفاده از بایت های هشت بیتی نه تنها بازتاب استانداردهای فعلی بلکه حرکتی بود که سازگاری آینده با اکوسیستم نرم افزار در حال رشد را تضمین می کرد.
راندمان سخت افزار و تعادل بین عملکرد و پیچیدگی
یکی دیگر از دلایل مهم انتخاب IBM ، راندمان سخت افزار ارائه شده توسط بایت هشت بیتی بود. طراحی سیستم های حافظه در قدرت دو یک روش معمول در مهندسی رایانه است زیرا سیستم های باینری به طور طبیعی با قدرت دو برابر می شوند. بایت هشت بیتی به طور مرتب در این سیستم قرار می گیرد و باعث می شود پردازنده ها و تراشه های حافظه بتوانند داده ها را کنترل و دستکاری کنند.
استفاده از هشت بیت برای هر بایت همچنین طراحی مدارهایی را که می توانند با اندازه کلمات استاندارد مانند 8 بیت ، 16 بیت ، 32 بیت و غیره کار کنند ، آسانتر کرده است. ساختار هشت بیتی امکان گسترش طبیعی به اندازه کلمات بزرگتر را فراهم کرد ، که با توجه به اینکه وظایف محاسباتی پیچیده تر می شدند ، مهم می شدند. به عنوان مثال ، طراحی پردازنده ها و سیستم های حافظه که می توانند هر دو عملیات 8 بیتی و 16 بیتی را با استفاده از چند برابر هشت انجام دهند ، نسبتاً ساده بود. این انعطاف پذیری برای IBM بسیار مهم بود ، زیرا به سیستم های خود نیاز داشت تا مقیاس پذیر باشد و قادر به انجام کارآیی داده های کوچک و بزرگ باشد.
بایت هشت بیتی نیز تعادل خوبی بین سادگی و توانایی ایجاد کرد. اندازه بایت کوچکتر ، مانند شش یا هفت بیت ، امکان پذیر بود اما پیچیدگی اضافی ایجاد می کرد. این اندازه های کوچکتر به خوبی برای رسیدگی به طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی IBM و سایر تولید کنندگان رایانه هدف قرار نگرفتند. در مقابل ، استفاده از اندازه بایت بزرگتر ، مانند 16 بیت ، باعث افزایش پیچیدگی سخت افزار غیر ضروری می شود. بایت هشت بیتی میانه میانه عالی بود و ضمن کنترل طراحی سخت افزار ، چگالی داده کافی را برای اکثر برنامه ها ارائه می داد.
سازگاری نرم افزار: قابلیت حمل در سیستم ها
تصمیم IBM برای استفاده از بایت های هشت بیتی نیز تأثیر عمیقی در توسعه نرم افزار داشت. IBM با تراز کردن ماشین های خود با بایت هشت بیتی ، توسعه دهندگان نرم افزار را برای ایجاد برنامه هایی که می توانند در طیف گسترده ای از سیستم های رایانه ای اجرا شوند ، آسانتر کرد. این سازگاری تضمین می کند که برنامه ها می توانند به راحتی در دستگاه های مختلف IBM بدون نیاز به اصلاحات قابل توجهی برای رسیدگی به اندازه های مختلف بایت منتقل شوند.
در دهه 1960 و 1970 ، به عنوان مشاغل شروع به اتخاذ محاسبات برای کارهای گسترده تر تجاری و اداری ، نیاز فزاینده ای به نرم افزار استاندارد وجود داشت. این بایت هشت بیتی زمینه مشترکی را برای توسعه دهندگان فراهم می کند تا برنامه هایی را ایجاد کنند که یکپارچه در سیستم ها کار می کردند ، خواه این سیستم ها دارای اصلی ، مینی جبهه یا ریزگردها باشند.
علاوه بر این ، بایت هشت بیتی اجازه نمایش ساده از انواع داده ها را که معمولاً در زبانهای برنامه نویسی استفاده می شود ، مجاز است. به عنوان مثال ، زبانهای برنامه نویسی مانند Cobol و Fortran ، که در این مدت مورد استفاده قرار می گرفتند ، به انواع داده های 8 بیتی ، 16 بیتی و 32 بیتی متکی بودند. IBM با اتخاذ بایت هشت بیتی ، تضمین کرد که ماشین های آنها با این زبانهای برنامه نویسی سازگار است ، که بیشتر بایت 8 بیتی را به عنوان استاندارد صنعت تقویت می کند.
تأثیر IBM در صنعت
تصمیم IBM برای استفاده از بایت های هشت بیتی یک مورد منزوی نبود. از آنجا که IBM به عنوان بازیگر غالب در صنعت محاسبات تبدیل شد ، استانداردها و طرح های آن تأثیر گسترده ای بر اکوسیستم فناوری گسترده تر داشت. سیستم IBM/360 ، معرفی شده در سال 1964 ، اغلب به عنوان یکی از لحظه های مهم تاریخ محاسبات مدرن ذکر می شود. این دستگاه که از بایت هشت بیتی به عنوان واحد آدرس دهی حافظه خود استفاده می کرد ، پایه و اساس بسیاری از سیستم های آینده IBM شد و به تعیین مرحله برای پذیرش گسترده بایت 8 بیتی در سراسر صنعت کمک کرد.
موفقیت سیستم های IBM همچنین به معنای این بود که سایر شرکت ها از این پرونده پیروی می کردند. از آنجا که سیستم های IBM در کاربردهای تجاری ، دولت و علمی به طور گسترده تر مورد استفاده قرار می گرفت ، بایت هشت بیتی به انتخاب پیش فرض سایر تولید کنندگان رایانه تبدیل شد. این اتخاذ گسترده بایت هشت بیتی به ایجاد آن به عنوان استاندارد جهانی برای پرداختن به حافظه کمک کرد.
میراث بایت هشت بیتی
امروز ، بایت هشت بیتی پایه و اساس تقریباً تمام سیستم های محاسباتی مدرن باقی مانده است. از رایانه های شخصی گرفته تا تلفن های هوشمند ، تبلت ها و سرورها ، بایت هشت بیتی در نحوه ذخیره و پردازش داده ها بسیار مهم است. حتی با ظهور پردازنده های 64 بیتی ، بلوک اصلی ساختمان حافظه-که هنوز در بایت های هشت بیتی اندازه گیری شده است-بدون تغییر باقی مانده است.
در حقیقت ، انتخاب استفاده از بایت های هشت بیتی چنان در محاسبات بسیار غرق شده است که غالباً آن را به عنوان اعطا می کند. ما اکنون با سیستم های 32 بیتی و 64 بیتی کار می کنیم ، اما این سیستم ها هنوز هم به عنوان واحد اساسی حافظه خود به بایت 8 بیتی متکی هستند.
پایان
تصمیم IBM برای اتخاذ بایت هشت بیتی برای سیستم های رایانه ای خود با ترکیبی از عوامل فنی ، تاریخی و صنعت هدایت شد. بایت هشت بیتی یک راه حل کارآمد و مقیاس پذیر برای آدرس دهی به حافظه فراهم می کند ، با مجموعه کاراکتر در حال رشد ASCII سازگار بود و باعث توسعه نرم افزار استاندارد تر و قابل حمل می شد. علاوه بر این ، تأثیر IBM در صنعت محاسبات به این معنی بود که این تصمیم بسیار فراتر از سیستم های خود طنین انداز خواهد بود و به یک استاندارد در سطح صنعت برای ده ها سال آینده تبدیل می شود. امروز ، همچنان که ما به نوآوری های اولیه IBM می پردازیم ، بایت هشت بیتی یکی از مفاهیم بنیادی است که همچنان به شکل محاسبات مدرن می پردازد.
