SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Principy počítačů I
HISTORIE
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Literatura • www.computerhistory.org • C.Wurster: Computers – An Ilustrated History • R.Rojas, U.Hashagen: The First Computers – History and Architectures • D.Mayer: Pohledy do minulosti elektrotechniky
„Vše, co bylo možné vynalézt, již vynalezeno bylo.“ Charles Duell, americký patentový ústav, 1899
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Počátky historie počítačů • • • • • • •
1971 – mikroprocesor 4004 1958 – integrovaný obvod 1947 – tranzistor 1904 – elektronka 1822 – Difference Engine C. Babbage 1642 – Pascalina B. Pascala ? abakus
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
• Formalizace – filozofický přístup k formální logice – 4.stol. př.n.l. – Aristoteles
• Matematizace – „kalkulus“ z lat. calculus = kamínek – čísla jako taková
• Mechanizace
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Počátky historie počítačů • computer – z latinského computare, počítat (1646 – Sir Thomas Browne) • KDY TO TEDY VLASTNĚ ZAČALO? • Nutné základy: – formalizace – matematizace – mechanizace
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Dnešní chápání počítače • univerzální programovatelný stroj • 1805 – Joseph-Marie Jacquard (1752 – 1834) • Jacques de Vaucanson (1709 – 1782)
– vynálezy strojů, které využívají energii z jiných zdrojů, než „síly svalů“ – jemná mechanika 17. století – elektřina
1
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Výpočetní pomůcky – předchůdci počítačů • • • • • • •
zářezy na klacíku, oblázky, ... ... Stonehenge abacus tabulky pravítka strojky mechanické tabulátory a kalkulátory
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Praotcové moderních počítačů • • • • •
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Pascalina
Blaise Pascal (1623 - 1662) Charles Babbage (1792 - 1871) Gottlieb Wilhelm von Leibniz (1646 – 1716) John Napier Thomas de Colmar (1785 – 1870)
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
John Napier • anglický matematik a filozof • 1614 – logaritmické tabulky • Napierovy kosti
2
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Aritmometr Thomase de Colmara
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Colmarův patent z 10. února 1851
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Charles Babbage
Piánový arithmometr (1851)
1791-1871
1
1832: On the Economy of Manufactures and Machinery 1864: Passages from the Life of a Philosopher • 1822 Difference Engine • 1842 Analytical Engine • hodnoty polynomů 6.st • univerzální, řízen programem na „děrných • paměť, řídící jednotka, štítcích“ vstup/výstup • podmíněný skok
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Analytical Engine • • • • •
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Differencial Engine
používal dekadickou soustavu čísla až o padesáti místech paměť pro tisíc čísel řízení děrnými štítky (Jacques de Vaucanson) stejně jako Difference Engine stroj nikdy nebyl dokončen
3
SWI065 2003/2004 ZS
• • • •
RNDr. David Obdržálek
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
George Scheutz
Herman Hollerith
1785-1873
1860-1929
1833 četl o Difference Engine 1853 sestrojena menší verze 1855 zlatá medaile v Paříži Dudley Observatory (Albany, NY) – oběžná dráha Marsu
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
• tabulátor • vstupní data na štítcích • sčítání lidu 1890, výsledky za 6 týdnů: 62 622 250 (výsledky z r. 1880 nebyly ani po 7 letech) • 1911 Computer Tabulating Recording Company ( 1924 International Business Machines Corp.)
SWI065 2003/2004 ZS
Konrad Zuse
počítače 20. století
1910 - 1995
• počátek – především Holleritovy tabulátory • mezi válkami a během II. světové války: – Konrad Zuse – Alan Turing – John von Neumann
• • • •
studium stavebního inženýrství Z1 1936-1938 – mechanický; binární kód Z2 1940 – experiment, Z3 1938-1941 – reléový, děrná páska považován za „první funkční počítač na světě“ – – – –
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Z1 (1936)
RNDr. David Obdržálek
binární, 64 slov po 22 bitech floating-point (14 mantissa, 7 exp., 1 znam.) 2400 relé (1800 paměť, 600 výkonná jedn.) 5-10Hz, */ 3s, + 0.7s, 4kW, 1000kg
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Z3
4
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
• Z4 1941-1945 – podobná architektura jako Z1 a Z3 • paměť 1024 slov (<1m2) • 2 registry R1 a R2
Z4
• Instrukční sada: – – – – –
+-*/√ čtení z klávesnice zobrazení R1 uložení registru načtení registru
• 8-stopá páska • podmíněný skok
SWI065 2003/2004 ZS
RNDr. David Obdržálek
Alan Mathison Turing 1912-1954
SWI065 2003/2004 ZS
• 1950 „Turingův test“
Úloha: Nastav 1 na výstupu, když jsou na vstupu nalezeny alespoň tři po sobě jdoucí jedničky. Jinak nastav na výstupu 0
Stav 3
Čtecí a záznamová hlava
1
0
1
0
1
1
1
0
1 Děrná páska
0
Start 0 0
1
Stav 2
0
• červené šipky reprezentují vstup 0 • modré šipky representují vstup 1
Stav 1 0
SWI065 2003/2004 ZS
1
Turingův stroj
1
• základy oboru „umělé inteligence“ • 1936 hypotetické zařízení „Turingův stroj“ • během II. Světové války v Británii, pokusy o dešifrování Enigmy ⇒ 1943 COLOSSUS
RNDr. David Obdržálek
• čísla reprezentují výstup odpovídajicí současnému vstupu
RNDr. David Obdržálek
Turingův test • Práce A.Turinga směřovaly do oblasti vztahu člověka a stroje, položil základy vědy o „umělé inteligenci“ • navrhl test popisující možnost testování inteligence stroje – připojení testující osoby dálnopisy – pokud není možno v přijatelném čase rozlišit zda odpovídá stroj nebo člověk, pak stroj „vykazuje znaky inteligence“
5
