A számítástechnika története az őskortól napjainkig
„A fekete lyukak úgy keletkeztek , hogy Isten nullával osztott!”
A számfogalom kialakulása a kőkor elején
A számfogalom kialakulása erőteljesen kötődik az emberi kézhez. Ezt jelzi a „digitális” szó eredete is, mely a „digitus” latin szóból ered, melynek jelentése „ujj”. A „szám” alapszámrendszere a tízes számrendszer lett, mely szintén a tíz ujjra vezethető vissza. A neadervölgyi ősembernél már vannak jelek arra, hogy legalább tízig tudott számolni, tehát rendelkezett valamilyen számfogalommal. A mai ember valószínüleg kiterjedtebb számfogalommal rendelkezett. A számolásra már segédeszközöket is igénybe vettek, kavicsokat, csontpálcikákat, fapálcikákat. Erre utal a latin „calculare” (számolni) ige eredete is, mely a „calculus” (kövecske, kavicsocska) szóból ered.
Számírás, a számok lejegyzése, számjegyek megjelenése
A fejlődés következő lépcsófoka a helyiérték megjelenése volt. Ez többé-kevésbé egybe kell, hogy essen a számok lejegyzésének idejével. Ez valamikor a kőkorszakban alakult ki, és a újkőkor illetve bronzkori leleteken már egyértelműen láthatóak. Az ókori kultúrák számhasználatában már külön jel van minden helyiérték kifejezésére.
Számírás az ókori Egyiptomban 1 10
100 1000
10000
100000
1000000 és ∞
Számírás a Maya-birodalomban
Alexandriai Héron (ie. I. század)
Szoroban
Abacus
Római számok I. II. III. IIII. V.
VI.
VII. VIII. VIIII. X.
XX. XXX. XXXX.
L. LX. LXX. LXXX. LXXXX.
C. CC. CCC. CCCC. D. DC. DCC. DCCC. DCCCC. M. MM. MMM. MMMM.
I.
II. III. IV. V. VI.
VII.
MMVIII.
VIII. IX. X.
XX. XXX. XL. L. LX. LXX. LXXX. XC. C. CC. CCC. CD. D. DC. DCC. DCCC. CM. M. MM. MMM.
MMMM.
MMVIII.
Számírás az egykori Hun-birodalomban (rovásírás számjegyei)
Ramon Lull (1232-1315) spanyol szerzetes könyve „Ars Magna et Ultima Lulli” (1275) „Létrehozható egy olyan gépezet, mely számok helyett egymással összefüggésbe hozható fogalmakat (illetve azok jeleit) tartalmazza, s ezzel bizonyítható Isten léte. Ez különösképpen megkönnyíteni a hitetlen muzulmánok megtérítését!” Kora nem értékelte munkásságát. Tuniszban megkövezték.
Simon Stevin (1548-1620) Elsőként használta a logaritmust a kamatoskamat kiszámítására. Táblázatot is szerkesztett hozzá
Jost Bürgi (1552-1632) lichtensteini órásmester Elkészítette az első logaritmustáblázatot (1603 és 1611 között). Kepler sürgetésére 1620-ban nyomtatásban is megjelenik. „Aritmetika” c. könyvében először jelenik meg nyomtatásban a tizedes törtek mai írásmódja. Egy kezdetleges logarlécet is szerkesztett.
Wilhelm Schickard (1592-1635) thübingeni csillagász professzor Egy olyan mechanikus számoló eszközt készít 1623-ban, melyben tíz- és egyfogú fogaskerekek vannak, és a négy alapművelet elvégzésére alkalmas volt. A gépről korabeli változat nem maradt fel, valószínüleg egy tűzvészben semmisült meg mindegyik. Csak egy Keplernek küldött levélben készített vázlatból ismerjük a gépet, melyről mostanában készült néhány működő modell.
Blase Pascal (1623-1662) neves francia matematikus és fizikus Az első „sorozatban gyártott” számológép az ő nevéhez fűződik. A gép teljesen mechanikus volt, és a két alapművelet elvégzésére volt alkalmas. Az „Aritmometer”ből összesen hét példányt készítettek 1642-1644 között.l Kortársai nagyra értékelték, Diderot az „Enciklopedia”jában is megemlíti. Ma fellelhető darabjai még mind működőképesek.
Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) lipcsei matematikus Pascal számológépét 1671-ben továbbfejlesztette, képessé tette az osztás és a szorzás elvégzésére. Ő ajánlotta először a kettes számrendszer használatát.
Matthieu Hanh Az első jól alkalmazható, mechanikus, négyműveletes számológépet 1779-ben készítette el. A gépeket egészen 1820-ig gyártotta és forgalmazta a család.
Theophil Witgold Odhner (1845-1902) Az általa 1887-ben készített tekerős számológépekhez hasonlókat még nemrégiben is használtak itt-ott.
Gaspar Claire Francios Marie Riché de Prony (1755-1839) A francia forradalom alatt megbízták, hogy készítse el a számok logaritmusának táblázatát 19 tizedesjegy pontossággal, míg a trigonometrikus függvények logaritmusának táblázatát 14 tizedesjegy pontossággal. A feladat elvégzésére igencsak rövid határidőt kapott. Ezért megbízott 5 matematikust, hogy bontsák fel alapműveletekre a számításokat. Ezen kívül alkalmazott 8 gyakorlott számolót és 80 számolószolgát a számítások elvégzésére. A jó szervezésnek köszönhetően a feladatot sikerült határidőre befejezni. Ezzel kidolgozta a modern számítógépes adatfeldolgozás alaplépéseit és a rendszerszervezés alapját.
Joseph Marie Jacquard (1752-1834) Lyukkártya-vezérelte szövőgépet készített 1810-ben. A szövés lépéseit elemeire bontotta és lyukkártyákra lyukasztotta, ezáltal automatizálta a szövés folyamatát.
Charles Babbage (1792-1871) angol matematikus Autómatizálta a számítás lépéseit, és korrigálta a navigációs táblázatokat. A Difference-Engine nevű mechanikus „számítógépét” 1882ben készíti el. Hat jegyű számokkal számol, és már táblázatok készítésére is alkalmas. Jacquard-tól átveszi a lyukkártyára tárolás ötletét,és felismeri a részeredmények tárolásának szükségességét. Az Analitical-Engine soha nem készül el teljesen, de ennek ellenére lady Ada Byron (Lavelace), aki Babbage barátja és levelezőtársa, elkészíti az első programokat rá.
Analitical-Engine
Lady Ada Byron Lovelance (1816-1852) Byron, a híres költő lánya, aki Babbage soha be nem fejezett, csak leírásokból ismert gépére programterveket, programokat írt, és ráadásul majdnem minden programja helyes. Őt tekinthetjük a történelem első programozójának. Az Ada programozás nyelv az ő tiszteletére kapta a nevét.
Georg Scheutz (1785-1873) angol nyomdász Babbage gépe alapján 1837-1852 között elkészítették az 1. sz. Scheutz differenciálmotort, mely nem csak a számításokat végezte el, de ki is nyomtatta az eredményt. Az 1855-ös párizsi világkiállításon aranyérmet nyert. Táblázatok és nyomdai klisék készítésére használták.
Brien Donkin 1858-ban elészítette a 2. sz. differenciálmotort, melyet évekig használtak a Brit Általános Nyilvántartó Hivatalban népességnyilvántartási táblázatokkal kapcsolatos számításokhoz.
George Boole (1815-1864) „A logika matematikai analízise” c. könyve 1847-ben jelent meg. Ebben a könyvben fektette le a logikai algebra (Boole-algebra) alapjait, mely a számítógépek működésének elméleti alapja.
Herman Hollerith (1860-1929) Az Amerikai Statisztikai Hivatal munkatársaként dolgozott. Az 1890-es népszámlálási adatokat lyukkártyára lyukasztotta, és azt egy speciális olvasóberendezéssel különböző szempontok szerint megszámoltatta. Így a 63 millió személyről már hónapok múlva tudott pontos népszámlálási adatokat adni, mely a korábbi népszámlálások idején csak évek múlva sikerült.
Kozma László (1902-1983) magyar villamosmérnök Gyors jelfogós gépet készített 1939-ben, Antwerpenben, mely a négy alapművelet elvégzésére volt alkalmas.
Konrad Zuse (1910-1992) berlini villamosmérnök Korai számítógépeket szerkesztett. Z1 - csupán mechanikus alkatrészekből állt. Z2.- már jelfogókat is tartalmazott. Z3 - (1941) jól működő, programvezérelt, bináris aritmetikát használó, elektro-mechanikus számítógép volt
Howard Hathaway Aiken (1900-1973) A Harward Egyetemen elkészítette a Mark-II számítógépet, mely központi vezérlésű, elektromechanikus, analitikus gép volt. Nehezen programozható és az igényekhez mérten lassú számítógép volt, a jelfogók sebessége miatt. Képességei
Ö s s z e a d á s0 0 ,5 s e c S z o rz á s 0 6 ,0 s e c O s z tá s 1 5 ,0 s e c
Norbert Wiener (1896-1964) amerikai matematikus Megfogalmazta 1940-ben a modern számítógépekkel szembeni követelményeket.
Wiener-elvek : 1.A számítógép aritmetika egysége numerikus legyen. 2.A mechanikus és elektromos kapcsolókat fel kell váltani elektroncsövekkel. 3.Az összeadás és szorzás elvégzésére a kettes számrendszert kell alkalmazni. 4.A műveletsort a gép emberi beavatkozás nélkül, autómatikusan hajtsa végre, a közbenső logikai döntéseket is önállóan meghozva. 5.Legyen lehetőség az adatok tárolására, könnyű előhívására és törlésére.
Kalmár László (1905-1976) magyar matematikus Wiener-től teljesen függetlenül, de ugyanezeket az elveket fogalmazta meg. Létrehozott egy elméleti gépet, a Kalmár-gépet, mely gyakorlatilag megfelel a Turing-gépnek, és Turing-gal azonos következtetések vont le (bár kicsit egyszerűbben megfogalmazva).
Alan Mathinson Turing (1912-1954) amerikai matematikus Amerikában elsőként határozta meg a program fogalmát és a programozható számítógép elméleti modeljét, a Turinggépet. Ezt vizsgálva bebizonyította, hogy csak a rekurzív függvények programozhatóak, tehát létezik olyan programozási feladat, ami nem oldható meg számítógéppel.
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) Alkotói : J. P. Eckert
J. W. Mauchly
H. H. Goldstine
Az első teljesen elektromos elemekből felépülő számítógép volt. Tízes számrendszert használt, tíz tizedesjegy pontossággal, és 20 szám eltárolására volt lehetőség. 1955-ig működött, akkor múzeumba került. Egyéb tulajdonságai : Elektroncsövek száma Kondenzátorok száma Kapcsoló elemek száma Szerelvényfalak száma Térfogata Elektroncsövek élettartama Megbízható működés A terem hossza Tömege Fogyasztása Összeadás és kivános Szorzás
18000 db 10000 db 6000 db 40 db 85 m 3 2000-3000 óra 3-5 nap 30 m 30 t 175 kWh 0,0002 s 0,0023 s
EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) Az első számítógép, amit az „első generációs” gépekhez sorolhatunk az Angliában Turing tervei alapján elkészített Colossus nevű kódfejtő gép volt, de ennek a léte még évekig katonai titoknak számított, tehát az első olyan gép, amit valóban ide soroltak az EDVAC volt. Ez egy 1949-ben épített, belső programvezérlésű, elektronikus, digitális, univerzális számítógép volt. Neumann János az ENIAC működését tanulmányozva felállított néhány elvet, mely alapján az EDVAC épült. A gép által tárolt programja volt és már használta a lebegőpontos számábrázolást is. Ennek továbbfejlesztése, az UNIVAC (Universal Automatic Computer) volt az első sorozatban gyártott számítógép, melynek gyártását 1951ben kezdték el. Ekkor hat (nem titkos!) számítógép üzemelt a világon, a programozás huzalos kialakítással gépi nyelven, vagy Assembly programozási nyelven történt.
Neumann János (1903-1957) magyar-amerikai matematikus Megfogalmazza 1946-ban a róla elnevezett számítógépes alapelveket, melyek azóta is a számítógépek működésének alapját képezik. Megalkotja a lebegőpontos tárolás alapelveit, melyet azóta is alkalmaznak.
Neumann-elvek 1.A számítógép legyen teljesen elektronikus, külön vezérlő és végrehajtó egységekkel rendelkezzen. 2.Kettes számrendszert használjon. 3.Az adatok és programok ugyanabban a belső tárban, memóriában legyenek elhelyezve. 4.A számítógép legyen univerzális Turing-gép.
Második generációs számítógépek Az 1948-ban feltalált tranzisztort 1958-ban építették be először számítógépbe, a rövid élettartamú elektroncső helyett. Ebben az időszakban jelent meg a ferritgyűrűs memória is. A lyukkártyák és lyukszalagok mellett megjelent a mágnesszalag, mágnesdob, illetve a mágneslemez. A számítógépek könnyebb programozása érdekében megjelennek a formális nyelvek. A számítógépek átlasebessége 50000-100000 művelet/sec. Térfogatuk 1 m3 alá csökken.
Harmadik generációs számítógépek Az integrált áramkört (IC) 1965-ben találták fel. Az első ilyen áramkörök 16 illetve 64 bites memóriák voltak, ezekre néhány ezer tranzisztor volt integrálva. A számítógépek sebessége elérte az 1000000 művelet/sec-ot. Megjelennek az első univerzális operációs rendszerek (UNIX). Szétvált a kelet-európai és nyugat-európai számítógép-fejlesztés IBM 360 IBM 370 ESZR (R10-R55) Megjelennek a magasszintű programozási nyelvek (ForTran, ALGOL, BASIC, COBOL).
Negyedik generációs számítógépek Magasabb fokú integráltsággal rendelkező integrált áramkörök jöttek létre. Az INTEL cég által 1971-ben kifejlesztett Intel 4004 mikroprocesszor egy új irányvonalat jelentett a számítógép-gyártásban és fejlesztében. Megjelennek a személyi számítógépek, melyek méretüknél fogva tényleg személyinek tekinthetőek. Az IBM-INTEL összefogásából létrejött számítógépek minden addiginál univerzilsabbak. A MicroSoft fejleszt rájuk univerzális operációs rendszereket. Megjelennek a „szabad” operációs rendszerek. A programozás és a programozási nyelvek szintén forradalom zajlik le. Megjelennek a struktúrált programozási nyelvek, majd a funkcionális programozási nyelvek, végül az objektumorientált programozási nyelvek. (C, Pascal, Logo, Prolog)
Az Intel mikroprocesszorai Processzor
órajel (MHz)
4004
belső adatbusz
külső adatbusz
4
megjelenés dátuma
NP
1971.
8088
4.77
16
8
1974. VI.
8086
8-16
16
16
1978. VI.
8087
80286
12-16
16
16
1982. VI.
80287
80386 SX
25-40
16
32
1988.
80387
80386 DX
33-40
32
32
1985. X.
80387
80486 SX
25-40
32
32
1991.
80487
80486 DX
25-100
32
32
1989. VIII.
I
805x86 (Pentium)
60-~5'000
64
64
1993. III.
I
Az operációs rendszerek fejlődése
Az első, nagygépes rendszereken az operációs rendszer, mint olyan ismeretlen volt. A programot „bedrótozták”, elindították a számítógépet, és a program futott. Ez a program gondoskodott az adatok betöltéséről a memóriába, ez a program gondoskodott az adatok megjelenítéséről, további tárolásáról, és minden más, a gép működésével kapcsolatos műveletről. Amikor viszont a programkód is bekerült az operatív tárba (memóriába), szükség volt egy olyan programkódra, amely képes az operatív tár és a perifériák kezelésére. Ez egy olyan programkód volt, amelyiket a számítógépnek az első lépésben be kellett töltenie, hogy aztán minden további lépést, programvégrehajtást, adatkezelést, perifériakezelést elvégezzen.
Az első operációs rendszerek típusfüggőek voltak. Ez azt jelenti, hogy kötődtek egy-egy számítógéptípushoz. Valahányszor megjelent egy új számítógéptípus, új operációsrendszert is készítettek hozzá. Az első „univerzálisnak” szánt operációsrendszer a UNIX volt. A UNIX képes volt több felhasználó között is megosztani a számítógép erőforrásait, sőt, képes volt hálózatok kezelésére is. A felhasználók konzolokon keresztül vették fel a kapcsolatot a számítógéppel. Szabályosan bejelentkeztek, majd dolgoztak a számítógépen, végül kijelentkeztek. Ezeket a lépéseket az operációs rendszer felügyelte. Ellenőrizte a felhasználó jogosultságait, erőforrást osztott ki neki, gépidőt, számontartotta a felhasználó tevékenységét és hogy mennyi időre vette igénybe a számítógépet. Ez alapján számlázták neki a géphasználati díjat.
Igazán csak a személyi számítógépek megjelenésével sikerült univerzális operációs rendszereket létrehozni. A „kisgépes” személyi számítógépek operációs rendszerei kezdetben visszalépést jelentettek a nagygépekhez képest, de ez csak afféle természetes kompromisszum volt. (Képességeket a méretért!) A személyi számítógépek operációs rendszerét kezdetben egy programozási nyelven (általában BASIC) keresztül lehetett elérni. A héj-utasítások a programozási nyelv utasításaiként jelentek meg, és nem váltak el tőlük szervesen. A programozási nyelv az operációs rendszer magjával együtt egy ROM-on volt (ROMBASIC), mely a számítógép elindulása után azonnal betöltődött. Igy működtek például a Commodore, Enterprise, ZX Spektrum, IBM, Videoton Computer, Primo, Apple II számítógépek.
UNIX
POSIX
LINUX
SunOS
Iris
DOS
Konzolos operációs rendszerek
BSD
WINDOWS
Grafikus operációs rendszerek
Windows 95
Windows NT
Windows 98
Windows ME Windows XP
Az ember számítógép nélkül is el tud tolni dolgokat, de hogy valamit igazán elcsesszünk, ahhoz számítógép kell!!! (Informatikai bölcsességek)
