(12) Historie počítačů
Předchůdci První zařízení = velmi jednoduchá (mechanické principy) Vývoj těchto zařízení probíhal do pol. 20. století (dvě větve): Analogové ‚počítače‘ Číslicové ‚počítače‘
Abakus Vznik před 5000 lety Usnadňoval počítání s čísly Dřevěná / hliněná destička, do níž se vkládali kamínky (tzv. calculli)
Logaritmické tabulky 1614, John Napier Násobení a dělení pomocí sčítání a odčítání pomocí logaritmů První logaritmické tabulky První logaritmické pravítko Pozn.: logaritmické pravítko bylo využíváno v rámci programu Apollo
Mechanické kalkulátory Mechanismus z Antikythéry (150 – 100 př. Kr.) Výpočet kalendáře (resp. polohy Slunce a Měsíce a planet) Ozubená kolečka v rovnostranném trojúhleníku „Počítací hodiny“ (1623, V. Schickard) Ozubená kolečka Umí sčítat a odečítat až šesticiferná čísla Kepler: astronomické výpočty Thomasový Arithmometr (1820, Ch. X. Thomas) První sériově vyráběný kalkulátor (+ – × ÷) Užíván do 70. let 20. stol. Kalkulátory pracovali v desítkové soustavě. Ta je však složitější než v současnosti používaná binární soustava (PRAVDA × NEPRAVDA ; ANO × NE) Dvojkovou soustavu popsal právě Leibniz
1725, B. Bouchon – tkalcovský stroj
1801, J. M. Jacquard (fr. vynálezce) – DĚRNÉ ŠTÍTKY Důležitý milník v programovatelnosti strojů Na Jacquardovi děrné štítky navazují např.: Babbage – analytický stroj Helerith – sčítání lidu 1890 v USA, základ pro IBM Technologie děrných štítků = první programovatelné stroje Princip: Tenký karton Běžný děrovací štítek = 80 nebo 90 sloupců Do štítků děrovány otvory (vyseknuto příslušné číslo) Neúspěch – chyba – nový karton, proces se opakuje
První programovatelné stroje Charles Babbage 1933, Analytický stroj Univerzální programovatelný počítač Vstupní médium: děrné stítky Stavba: Sklad (paměť) & Mlýnice (procesor) >> činit rozhodnutí, opakovat instruce IF, THEM, FOR 50 místná čísla Pohon = parní stroj NEDOKONČEN
Ada Lovelace Dcera básníka G. G. Byrona První programátorka na světě Byl po ní pojmenován programovací jazyk Ada
Generace Každá generace má charakteristickou: Konfigurace Rychlost počítače Základní stavební prvek
Generace Rok Konfigurace Rychlost (operaci/s) Soucastky 0. 1940Velky pocet skriniJednotky Rele 1. 1950Desitky skrini 100 - 1000 Elektronky 2. 1958do 10 skrini Tisice Tranzistory 3. 1964do 5 skrini Desetitisice Integrovane obvody 3 1/2 19721 skrin Statisice Integrovane obvody (vysoka inteligence) 4. 19811 skrin desitky milionu Integrovane obvody (velmi vysoka inteligence)
Nultá generace (30. – 40. léta) světová válka Elektromechanické počítače využívající relé Pár operací za sekundu Velký počet skříní
Z1 1938, K. Zuse (Něm.) V binární soustavě s plavoucí čárkou a programem na děrné pásce Kolíčková paměť: 16 čísel Velmi poruchový ⇒ prakticky nepoužitelný
Z2, Z3 1941, K. Zuse & H. Schreyr Prakticky použitelný, 2600 elektromagnetických relé Dvojková soustava, klávesnice 50 arit. operací v pohyblivé čárce za minutu Paměť: 64 čísel o 22 bitech (na tu dobu vysoká) Použit k výpočtům balistických raket V2 Zničen při spojeneckém náletu 1944
Collossus 1943, T. H. Flowers; VB
Určen k lámání německých šifer, vytvářených šifrovacími stroji Enigma (2. světová válka)
Mark I 1944, H. H. Aiken; USA ASCC (automatický sekvenčně řízený počítač) Pod záštitou IBM Desítková soustava s pevnou desetinnou čárkou Paměť – statická, dynamická (operační) + (0,3 s) × (6 s) sinδ° (1 min) Použit při výpočtu první atomové bomby
SAPO 1957, prof. Svoboda, Oblonský; ČSR Dvojková soustava s pohyblivou řádovou čárkou Pětiadresový, tří shodné procesy pracující paralelně Výsledky porovnány, hlasováním 2 shodné × všechny 3 odlišné à proces se opakuje 1960 – shořel
První generace (40. – 50. léta) Reléové obvody >>> elektronky (tzv. „elektronkové počítače“) Neefektivní, velmi drahé, vysoký příkon (=> drahý provoz), velká poruchovost, velmi nízká výpočetní rychlost Velký počet skříní Počítač ovládán ze systémové konzole Obsluhován týmem lidí (konstruktéři, operátoři, technici) Snažili se ukončit výpočet bez poruchy počítače.
ENIAK 1944, Pensylvánie Elektronkový počítač 5000 součtů za sekundu Náročný, poruchový, provoz drahý 150 m2, 40 tun
Inspirace pro Maniac 1955 – provoz ukončen
MANIAK 1945, John von Neumann (i) Dokonalejší Využit k vývoji jaderné bomby Další – např. Geniac
Druhá generace (50. – 60. léta) Využití tranzistorů (polovodičová elektrotechnika) ⇒ zlepšení všech parametrů počítače (menší rozměry, navýšení rychlosti a spolehlivosti, snížení energetických nároků) 10 skříní Tisíce operací za sekundu Počátek využívání operačních systémů První programovací jazyky (COBOL, FORTAN, ALGOL) Rozšíření počítačové techniky
Počítače: IBM 7094 MINSK 22 – sovětský počítač UNIVAC První sériově vyráběný komerční počítač Od tvůrců ENIACu EPOS 1 1960, prof. Svoboda EPOS 2 1962, automatická oprava jedné chyby Tranzistory 30 000 operací za sekundu Paměť 40 000 slov ZPA 600, ZPA 601 à operační systém, …
Třetí generace (60. – 70. léta) Integrované obvody (polovodičová elektronika) Navýšení rychlostí (104 – 105 operací za sekundu) Do 5 skříní Podpora tzv. multitaskingu (⇒ paralelní zpracovávání několika programů) Klávesnice, obrazovka, disketa apod. ⇒ vzor a standard v oblasti hardwaru Krom sálových počítačů à první minipočítače, mikropočítače OPERAČNÍ SYSTÉMY (soubory programů, které jsou dodávány současně s počítačem – snadnější a dokonalejší práce s PC)
Počítače Cray-1 Známý a úspěšný super počítač, výkonný Firma Cray S nástupem paralelních výpočtů v 80. letech superpočítač ustoupily à 1995 firma zkracovala EC 1021 léta; čs počítač ‚Napodobenina‘ IBM System 360 Téměř 400 kusů IBM Systém 360 1965; Více modelů à různé výkony Průlom počítačů do praktického a komerčního využití Výroba v tisícových sériích
Tříapůltá generace (70. – 80. léta) generace = časté problémy při provozu Spolehlivost OS (přenos, zpracování dat) Firma IBM >>> IBM System 370 V mnohém překonal 360, ale nelze pokládat za počítač nové generace Snazší uživatelská ovladatelnost Lepší spolehlivost Polovodičové operační paměti (& samoopravný kód à zabraňoval chybám při dálkovém přenosu dat – stal se součástí spec. programového vybavení)
Československo EC 1025, EC 1026
Čtvrtá generace (80. léta – současnost) Integrované obvody s velmi vysokou inteligencí Snížení počtu obvodů na základní desce počítače zvýšení spolehlivosti, menší rozměry, vyšší rychlost a kapacita paměti 107 – 108 operací za sekundu Mikroprocesory a osobní počítače Ústup střediskových počítačů Éra systémů DOS (i), grafická uživatelská prostředí Rozvoj počítačových sítí (Intranet, Internet), distribuované systémy Výkon počítačů se zvyšuje použitím několika procesorů (multiprocesory)
