Úvod do výpočetní techniky Výpočetní technika I

. .

Úvod do výpočetní techniky Výpočetní technika I Ing. Pavel Haluza ústav informatiky PEF MENDELU v Brně [email protected]

Přednáška 1:

Vyučující předmětu

Úvod do výpočetní techniky

Organizační informace Vyučující předmětu Obsahová náplň Studijní literatura Požadavky na ukončení

Základní pojmy Historie výpočetní techniky

Výpočetní technika I

• Garant předmětu

Ing. Petr Jedlička, Ph.D. ústav informatiky (1. patro), kancelář Q2.62 telefon: 545 13 22 32 e-mail: [email protected] • Přednášející Ing. Pavel Haluza Ing. Petr Jedlička, Ph.D. • Cvičící Ing. Pavel Haluza Ing. Naděžda Chalupová, Ph.D. Ing. Vít Ondroušek, Ph.D.

Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

2 / 103

Přednáška 1:




Obsahová náplň přednášek • Historie výpočetní techniky • Vnitřní reprezentace dat • Formáty uložení dat • Informace v počítači • Souborové systémy • Základy práce v OS třídy Unix • Základy práce v OS Windows • Počítačová kriminalita • Úvod do počítačových sítí



3 / 103

Přednáška 1:



Obsahová náplň cvičení • Etapa A — práce s procesorem MS Word — 3 cvičení + samostudium — test z Wordu („malý zápočet“)



• Etapa B (od 12. 11. 2012) — teorie informace — číselné soustavy — operační systémy třídy Unix — operační systém MS Windows — zápočtový test („velký zápočet“)


4 / 103

Přednáška 1:

Studijní literatura


Organizační informace

• PEZLAR, Z., RYBIČKA, J. Informatika pro ekonomy.

Vyučující předmětu Obsahová náplň Studijní literatura

•

Požadavky na ukončení


•

• •

• Výpočetní technika I

Brno: Konvoj, 2002. ISBN 80-7302-2647-017-3. BITTO, O. Microsoft Windows 7: podrobná uživatelská příručka. Brno: Computer Press, 2009. ISBN 978-80-251-2647-9. BITTO, O. Microsoft Windows Vista: podrobná uživatelská příručka. Brno: Computer Press, 2007. ISBN 978-80-251-1545-9. BRANDEJS, M. Linux – praktický průvodce. Brno: Konvoj, 2003. ISBN 80-7302-050-5. HERBORTH, C. Unix a Linux: názorný průvodce administrátora. Brno: Computer Press, 2006. ISBN 80-251-0978-X. Aktuální novinky publikované na Internetu Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

5 / 103

Přednáška 1:



Požadavky na ukončení předmětu • Test z Wordu — v týdnu od 5. 11. 2012 — ověření praktických dovedností ze cvičení — udělení malého zápočtu plně v kompetenci cvičících


• Zápočtový test — po skončení výuky, ve zkouškovém období (leden) — účast možná až po získání malého zápočtu — především ověření praktických dovedností ze cvičení — orientace v pojmech z přednášek • Legální Windows pro studenty předmětů

garantovaných ústavem informatiky — http://ui.pefka.mendelu.cz/technika/msdnaa



6 / 103

Přednáška 1:



Osnova přednášky • Základní pojmy — počítač, hardware, software — informatika, teorie informace — jednotky informace



• Historie výpočetní techniky — staré výpočetní pomůcky — mechanické počítací stroje — předchůdci počítačů — generace počítačů — vznik a vývoj operačních systémů


7 / 103

Přednáška 1:

Základní pojmy


Organizační informace Základní pojmy Počítač, HW, SW Informatika, teorie informace Jednotky informace

Historie výpočetní techniky


• Počítač — elektronické zařízení (stroj) na automatizované zpracování dat podle předepsaného programu — zpravidla ovládán uživatelem, který poskytuje data ke zpracování prostřednictvím vstupních zařízení — tvořen technickým vybavením (hardware) a programovým vybavením (software) • Technické vybavení počítače — všechny fyzické součásti počítače — počítačová skříň (základní deska, pevný disk, zdroj) — monitor, klávesnice, myš — další vstupní a výstupní zařízení (tiskárna, skener) • Programové vybavení počítače — operační systém — veškeré uživatelské programy Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

8 / 103

Přednáška 1:

Základní pojmy




• Informatika — obor lidské činnosti, který se zabývá získáváním, uchováváním, zpracováváním a přenosem informací — zahrnuje množství specializovaných vědních a technických oborů • Teorie informace — matematická vědní disciplína, která vznikla na konci druhé světové války (Claude Shannon) — zkoumá informaci jako základní jev, který umožňuje existenci složitých systémů — snaží se najít matematické vyjádření množství informace



9 / 103

Přednáška 1:

Jednotky informace




• Základní jednotkou je bit (binary digit, b), nabývá

hodnoty 0 nebo 1 • Vyšší jednotkou je bajt (byte, B) = 8 bitů • Násobky podle nových pravidel (ČSN IEC 60027-2) platných od roku 2004 — — — — — — — —

Kibibajt (KiB) Mebibajt (MiB) Gibibajt (GiB) Tebibajt (TiB) Pebibajt (PiB) Exbibajt (EiB) Zebibajt (ZiB) Yobibajt (YiB)

1 KiB = 210 B = 1 024 B 1 MiB = 220 B = 1 024 KiB 1 GiB = 230 B = 1 024 MiB 1 TiB = 240 B = 1 024 GiB 1 PiB = 250 B = 1 024 TiB 1 EiB = 260 B = 1 024 PiB 1 ZiB = 270 B = 1 024 EiB 1 YiB = 280 B = 1 024 ZiB

• Velikosti běžných pevných disků osobních počítačů se

dnes pohybují v řádu stovek GiB Výpočetní technika I


10 / 103

Přednáška 1:

Jednotky informace




• Dekadické předpony podle soustavy SI, dříve byly

používány v chybném významu — — — — — — — —

Kilobajt (KB) Megabajt (MB) Gigabajt (GB) Terabajt (TB) Petabajt (PB) Exabajt (EB) Zettabajt (ZB) Yottabajt (YB)

1 KB = 103 B = 1 000 B 1 MB = 106 B = 1 000 KB 1 GB = 109 B = 1 000 MB 1 TB = 1012 B = 1 000 GB 1 PB = 1015 B = 1 000 TB 1 EB = 1018 B = 1 000 PB 1 ZB = 1021 B = 1 000 EB 1 YB = 1024 B = 1 000 ZB

• Příklad klamavého označení výrobku: pevný disk

s inzerovanou kapacitou 600 GB, ve skutečnosti pouze 572 GiB, rozdíl 28 GiB představuje téměř 6 DVD



11 / 103

Přednáška 1:


Organizační informace Základní pojmy Historie výpočetní techniky

Staré výpočetní pomůcky • Pravěké nástroje — porovnávání a směnný obchod – kameny, části těl — zaznamenávání – materiály vhodné pro zářezy (kosti, hůlky, mušle, tvrdé plody, …)

Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů Generace počítačů Vývoj operačních systémů


• Věstonická vrubovka — lýtková kost mladého vlka s 55 zářezy — nalezeno 1936 při vykopávkách v Dolních Věstonicích — stáří odhadováno na 25 až 28 tisíc let


12 / 103

Přednáška 1:


Organizační informace Základní pojmy Historie výpočetní techniky Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů Generace počítačů Vývoj operačních systémů


Staré výpočetní pomůcky • Zářezy do dřívek, uzly na provazech — základy moderního účetnictví, registr dluhů — kultura Inků v dnešní Bolívii, Ekvádoru a Peru (quipu) — tibetští mniši, modlitební řemínky — ještě ve 20. století použito pro evidenci dobytka vyhnaného na letní pastvu (vrubovky) — mlynářské uzly v Německu


13 / 103

Přednáška 1:



Staré výpočetní pomůcky • Abakus (5 000 let př. n. l.) — Malá Asie, později Řecko a Řím — původně čáry v písku a kamínky mezi nimi — později kuličky na drátě (calculi)




14 / 103

Přednáška 1:




Staré výpočetní pomůcky • Počítání na prstech (5. stol. př. n. l.) — Řecko, prokazatelně také Čína, Indie, Persie, Turecko, Arábie, Aztékové, západní civilizace — nejdříve jako malé děti, později různé pozice prstů — zjednodušení zavedením symbolů pro čísla a číselných soustav (digitální → digitus, prst) — Summa de arithmetica (Luca Pacioli, 1494)


15 / 103

Přednáška 1:


Organizační informace Základní pojmy Historie výpočetní techniky Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje

Staré výpočetní pomůcky • Salamínská deska (3. stol. př. n. l.) — nalezeno 1846 na řeckém ostrově Salamis — jedna z mnoha podob abaku — mramorová tabule s vytesanými početními kolonkami, číselnými znaky a symboly mincí

Předchůdci počítačů Generace počítačů Vývoj operačních systémů



16 / 103

Přednáška 1:


Organizační informace Základní pojmy Historie výpočetní techniky Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů Generace počítačů

Staré výpočetní pomůcky • Liny (12.–15. století) — varianta početních desek používaná v Evropě — místo vertikálních linek použity horizontální linky — soustava vodorovných čar odpovídajících jednotlivým řádům — na čáry se pokládaly kamínky nebo kreslily značky

Vývoj operačních systémů



17 / 103

Přednáška 1:




Staré výpočetní pomůcky • Suànpán (13. stol.) — čínská varianta abaku, používá se dodnes — v menší horní části představující nebe 2 korálky, každý znamená 5 jednotek — ve větší spodní části představující zemi 5 korálků, každý znamená 1 jednotku — v praxi více než 7 sloupců, typicky 12, 13 nebo 17, menší počet pro jednoduchost


18 / 103

Přednáška 1:



Staré výpočetní pomůcky • Soroban (16. stol.) — japonská varianta abaku, mírná úprava čínské varianty — 21 (23, 27, 31) sloupců s 1 korálkem nahoře a 4 dole — 11. 11. 1946 souboj soroban × elektronický počítač, Kiyoshi Matsuzaki × Thomas Nathan Wood, základní aritmetické operace, po dvou dnech výsledek 4 : 1




19 / 103

Přednáška 1:



Staré výpočetní pomůcky • Sčot (17. stol.) — ruská varianta abaku, „dětské kuličkové počitadlo“ — 10 korálků v 10 řadách, dráty mírně do oblouku — počet jednotek řádu udává počet přesunutých korálků




20 / 103

Přednáška 1:


Staré výpočetní pomůcky


moderní čínský úřad


typická ruská tržnice


21 / 103

Přednáška 1:



Staré výpočetní pomůcky • John Napier of Merchiston (1550–1617) — autor pojmu logaritmus — podnět pro vznik logaritmických tabulek (1614) • Logaritmické pravítko (1621) — převádění násobení na sčítání a dělení na odčítání — v 70. letech 20. stol. nahrazeno prvními kalkulačkami




22 / 103

Přednáška 1:



Staré výpočetní pomůcky • Napierovy kosti (1617) — deset hůlek s multiplikační tabulkou — násobení velkých čísel jednociferným číslem — v Číně používáno dodnes




23 / 103

Přednáška 1:


Mechanické počítací stroje na principu ozubených kol



• Leonardo da Vinci (1452–1519) — podle poznámek a náčrtů (objeveno 1967) sestrojen fungující kalkulátor • Mechanický kalkulátor (Wilhelm Schickard, 1623) — násobení a dělení pomocí logaritmických převodů — dva prototypy, v současnosti neznámo kde — rekonstrukce v 50. letech 20. století podle náčrtů


24 / 103

Přednáška 1:



Organizační informace Základní pojmy Historie výpočetní techniky Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů

• Pascaline (Blaise Pascal, 1642) — usnadnění složitých výpočtů spojených s výběrem daní — kovový stroj o rozměrech 51×10×7,5 cm — 50 exemplářů, exponáty ve významných muzeích

Generace počítačů Vývoj operačních systémů



25 / 103

Přednáška 1:




• Morlandův kalkulátor (Samuel Morland, 1666) — počítání ve starých britských jednotkách — 1 libra = 20 šilinků = 240 pencí = 960 farthingů




26 / 103

Přednáška 1:





• Krokový kalkulátor (G. Wilhelm von Leibniz, 1673) — sčítání, odčítání, násobení, dělení, druhá odmocnina, zdokonalení Pascaliny — ozubené kolo nahrazeno ozubeným válcem — nepřekonáno do druhé poloviny 19. století


27 / 103

Přednáška 1:





• Arithmomèter (Charles X. Thomas de Colmar, 1820) — první hromadně vyráběný a používaný kalkulátor — čtyři základní aritmetické operace — používán v mnoha variantách až do 1. sv. války — ve 2. sv. válce výpočty při konstrukci atomové pumy


28 / 103

Přednáška 1:





• „Odhnerky“ (Willgodt Theophil Odhner, 1873) — ruční kalkulačky se speciálními ozubenými koly a proměnným počtem zubů — díky všestrannosti používané po mnoho desetiletí — v SSSR vyráběny ještě v 70. letech 20. století


29 / 103

Přednáška 1:


Mechanické počítací stroje na principu děrných štítků


• Tkalcovský stav (Joseph-Marie Jacquard, 1805) — výroba vzorovaných tkanin — děrné štítky spojené provázky




30 / 103

Přednáška 1:


Mechanické počítací stroje na principu děrných štítků


• Děrnoštítkový stroj (Hermann Hollerith, 1889) — děrný štítek jako paměťové médium — poprvé použito 1890 při sčítání lidu v USA — 1896 TMC ⇒ 1911 CTR ⇒ 1924 IBM




31 / 103

Přednáška 1:



Předchůdci počítačů • Charles Babbage (1791–1871) — matematik, filozof, ekonom, vynálezce, strojní inženýr — jedna z klíčových postav prehistorie informatiky — rozluštění Vigenèrovy šifry




32 / 103

Přednáška 1:



Předchůdci počítačů • Diferenciální stroj (Charles Babbage, 1822) — výpočet hodnot kvadratických polynomů — pro technické problémy nebyl nikdy dokončen — 1991 sestaven podle originálních plánů, fungoval




33 / 103

Přednáška 1:



Předchůdci počítačů • Analytický stroj (Charles Babbage, 1833) — všeobecně použitelný počítač na mechanické bázi — aritmetická jednotka, paměť, vstupní zařízení, tiskárna — program nebyl uložen v paměti, ale čten snímačem — první programátorka Augusta Ada (dcera G. Byrona) — nebyl nikdy plně realizován, předběhl dobu o 100 let




34 / 103

Přednáška 1:



Generace počítačů • Etapy vývoje výpočetních systémů • Kritéria dělení — použité stavební prvky a obvody — výkonové parametry — druhy pamětí — typy periferních jednotek a způsob jejich připojení k primární jednotce — programové vybavení a oblast jeho využití • Dosud nebylo přesně vymezeno a časově ukotveno,

nejasnosti ohledně příslušnosti některých počítačů k dané generaci



35 / 103

Přednáška 1:


Stručný přehled vývoje elektronických počítačů ve 20. stol.

Organizační informace Základní pojmy

Období Velikost

Aktivní prvky

Využití


40. léta haly

elektronky

vojenské účely



Vyráběné množství

jednotlivé kusy 50. léta místnosti tranzistory vojenské účely, malosériová hromadné zpracování dat výroba 60. léta skříně integrované hromadné zpracování sériová výroba obvody dat, vědecké výpočty 70. léta malé lepší integrov. široké využití velkosériová skříně obvody v ekonomice a vědě výroba 80. léta krabice mikroprocesory všechny oblasti hromadná na stole zpracování a přenosu velkovýroba informací 90. léta sešit A4 výkonnější všechny oblasti práce hromadná mikroprocesory s informacemi, velkovýroba, hromadné použití ve koncentrace školství a domácnostech firem Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

36 / 103

Přednáška 1:



Milníky vývoje elektronických počítačů • Vannevar Bush (1890–1974) — kalkulátor pro řešení komplexních diferenciálních rovnic (1931) — článek o návrhu zařízení fungujícího na principu hypertextu (1945), realizováno po 40 letech



• Elektronické počítače — vynález elektronky (1904, Lee De Forest) — pokusy s využitím elektromagnetických relé (1937, Howard Hathaway Aiken)


37 / 103

Přednáška 1:



Nultá generace (1938–1944) • Konrad Zuse (1910–1995) — první fungující počítací stroj (1934) • Z1 (Konrad Zuse, Helmut Schreyer, 1938) — elektromechanický programovatelný počítač s pamětí na 16 čísel, první na světě — nespolehlivý, pro praktické využití nevhodný




38 / 103

Přednáška 1:



Nultá generace (1938–1944) • Z2 (Konrad Zuse, Helmut Schreyer, 1940) — mechanická paměť převzata ze Z1 — výpočty pomocí obvodů na bázi elektromagnetických relé (celkem přibližně 200 ks) — vývoj zastaven kvůli odvelení k vojsku


• Complex Number Calculator

(Samuel Williams, George Stibitz, 1940) — kalkulátor schopný pracovat s komplexními čísly • Z3 (Konrad Zuse, Helmut Schreyer, 1941) — první prakticky použitelný programovatelný počítač — 2 600 elektromagnetických relé — zneužit fašisty ke sčítání lidí v koncentračních táborech — 3–4 součty za vteřinu, násobení za 3–5 vteřin — zničeno 1944 při náletu na Berlín Výpočetní technika I


39 / 103

Přednáška 1:



Nultá generace (1938–1944) • ABC (John Vincent Atanasoff, Clifford Berry, 1941) — řešení souběžných lineárních rovnic — primární paměť v podobě kondenzátorů na otáčivých bubnech (60 ks po 50 bitech) — předchůdce dnešních dynamických pamětí — kmitočet 60 Hz (1 součet/s), množství chyb > 0,001 %




40 / 103

Přednáška 1:



Nultá generace (1938–1944) • Z4 (Konrad Zuse, 1941) — první malý reléový samočinný počítač — nevzbudil pozornost u armády, upadá v zapomnění — zničen při náletu




41 / 103

Přednáška 1:




Nultá generace (1938–1944) • Harvard Mark I (Howard Hathaway Aiken, 1943) — elektronický reléový počítač, délka 15 metrů, váha 5 tun, 750 000 součástek, 800 km drátů — desítková soustava, sčítání za 0,3 s, násobení za 6 s — financováno IBM, demonstrace technických možností a první vstup do světa VT, kde později ovládla 75 % trhu — později Mark II (1945) a Mark III (1947)


42 / 103

Přednáška 1:



Nultá generace (1938–1944) • Colossus (Alan Mathison Turing, 1943) — luštění šifer německého stroje Enigma • Colossus 2 (Alan Mathison Turing, 1944) — plně elektronický, 2 400 elektronek, pět čteček pásky s rychlostí 5 000 znaků za vteřinu




43 / 103

Přednáška 1:




Nultá generace (1938–1944) • SAPO (Antonín Svoboda, 1957) — tranzistor vynalezen 1947, ale východní blok s reléovými počítači o dvě generace pozadu — jeden z nejspolehlivějších počítačů své doby — elektromotor o výkonu 4,9 kW, 7 000 relé, 400 elektronek, dvojková soustava, 3 operace za vteřinu — 1960 shořel i s celou budovou VÚMS


44 / 103

Přednáška 1:



První generace (1944–1956) • Vakuová elektronka dovolovala odstranění pomalých

a nespolehlivých mechanických cívkových relé • Konstrukce počítačů převážně podle koncepce von Neumanna • Diskrétní režim práce


— do paměti zaveden pouze jeden program a data — po spuštění výpočtu již není možné s počítačem v průběhu výpočtu komunikovat — plýtvání strojového času, pomalý operátor • Rozvoj během 2. světové války především v USA,

Velké Británii a Německu



45 / 103

Přednáška 1:



První generace (1944–1956) • ENIAC (John W. Mauchly, John P. Eckert, 1944) — Electronic Numerical Integrator and Computer — 18 000 elektronek, 10 000 kondenzátorů, 7 000 rezistorů, 1 300 relé, 30 tun, 160 m2 — chlazen dvěma leteckými motory, velmi pomalý — vydržel vždy jen několik hodin, pak se musel opravit




46 / 103

Přednáška 1:



První generace (1944–1956) • MANIAC (John von Neumann, 1945) — Mathematical Analyser, Numerical Integrator and Computer — využití v atomové laboratoři v USA, významně přispěl k vyvinutí vodíkové bomby




47 / 103

Přednáška 1:

První generace (1944–1956)



Výstupní zařízení


PROCESOR (CPU)

Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů Generace počítačů

Řídicí část (řadič)

Instrukce

Zpracovatelská část (ALU)

Data


Hlavní (operační) paměť

Sekundární paměť

Vstupní zařízení

von Neumannova koncepce počítače Výpočetní technika I


48 / 103

Přednáška 1:

První generace (1944–1956)



• Princip činnosti počítače

podle von Neumannovy koncepce .1.

Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje

.2.


.3. .4. .5.

do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program, který bude provádět výpočet stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpracovávat proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU řízena řadičem mezivýsledky jsou ukládány do operační paměti po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení

• Odlišnosti moderních počítačů: multitasking, více

procesorů, spojitý režim, vstupně-výstupní zařízení, zavádění programu do paměti po částech dle potřeby Výpočetní technika I


49 / 103

Přednáška 1:



První generace (1944–1956) • SSEC (Wallace Eckert, 1948) — Selective Sequence Electronic Calculator — první univerzální počítač od IBM — ovládací program zčásti v paměti, zčásti zadáván z programovací desky — 12 000 elektronek, 21 000 relé, jediný exemplář


• Manchester Mark I (1948) — 6 paměťových obrazovek, rychlé, levné, kompaktní — program zadáván v binárním tvaru z klávesnice, ukládání do paměti, výstupy na obrazovce — později se k týmu připojil Alan Turing a vymyslel pro tento stroj jazyk adres – assembler



50 / 103

Přednáška 1:



První generace (1944–1956) • EDSAC (Maurice V. Wilkes, 1949) — Electronic Delay Storage Automatic Computer — vstupním médiem děrná páska, poprvé použito bootování prehistorickým mechanickým „BIOSem“ — revoluční operační paměť: data → elektromagnetické impulsy → ultrazvukové impulsy → 32 rtuťových trubek o délkách 1,5 m → elektrické impulsy — kapacita 256 slov o šířce 35 bitů • BIAC (John W. Mauchly, John P. Eckert, 1949) — Binary Automatic Computer — první pokus o letadlový palubní počítač — 700 elektronek, 1 m2 , kapacita 512 slov o šířce 31 bitů — vyhodnocování správnosti výsledků (dva procesory)



51 / 103

Přednáška 1:



První generace (1944–1956) • UNIVAC (John W. Mauchly, John P. Eckert, 1951) — Universal Automated Computer — první sériově vyráběný elektronkový počítač — magnetická páska místo děrných štítků — 1956 dovoz do Evropy




52 / 103

Přednáška 1:



První generace (1944–1956) • EDVAC (John W. Mauchly, John P. Eckert, 1952) — Electronic Discrete Variable Automatic Computer — podle projektu von Neumanna — 4 000 elektronek, taktovací frekvence 1 MHz — vzor všech novodobých počítačů




53 / 103

Přednáška 1:



První generace (1944–1956) • EPOS I (Antonín Svoboda, 1960) — modulární struktura tvořená základním počítačem a různými přídavnými jednotkami — svérázný „multitasking“ – až pět programů současně — přídavná magnetická paměť velikosti pračky — konečný vzor 8 000 elektronek, příkon 200–300 kW




54 / 103

Přednáška 1:



Druhá generace (1956–1964) • Vynález tranzistoru (1947) — John Barden, Walter H. Brattain, William Shockley — malá součástka fungující stejně jako elektronka — méně se zahřívá, vyšší odolnost vůči vnějším vlivům — koncerny dlouho oddalovaly nástup éry tranzistorů


• Dávkový režim práce — snaha o nahrazení pomalého operátora — programy i data jsou umístěny do dávky — počítač pracuje bez zbytečných časových prodlev • První programovací jazyky — FORTRAN (1954), ALGOL (1958), COBOL (1959) • První operační systémy — dodávány k sálovým počítačům (mainframe) — Multics (1964, předchůdce Unixu), MFT (1967)



55 / 103

Přednáška 1:



Druhá generace (1956–1964) • IBM 1401 (1959) — jeden z nejznámějších počítačů druhé generace — desetitisíce tranzistorů




56 / 103

Přednáška 1:



Druhá generace (1956–1964) • National Elliot 803 (1960) — postaveno přibližně 250 kusů — zakoupila většina britských univerzit a vysokých škol




57 / 103

Přednáška 1:



Druhá generace (1956–1964) • IBM 7090 (1960) — plně tranzistorový elektronický počítač — 229 tisíc výpočtů za vteřinu — použito vojenským letectvem pro spuštění systému balistických střel včasného varování — 1964 spojení poboček aerolinií v 65 městech




58 / 103

Přednáška 1:



Druhá generace (1956–1964) • Z23 (Konrad Zuse, 1961) — snímač děrné pásky, dálnopisná klávesnice, bubnová a feritová paměť, řadič, operační jednotka, výstupní děrovač děrné pásky




59 / 103

Přednáška 1:




Druhá generace (1956–1964) • Minsk 1 (1960), Minsk 2 (1962) — střední univerzální počítače původem ze SSSR — rychlost až 10 tisíc operací za vteřinu (Minsk 2) • Minsk 22 — vhodný k hromadnému zpracování dat — vnější paměť v podobě magnetopáskové jednotky — od roku 1965 instalovány v ČSSR ve velkém počtu


60 / 103

Přednáška 1:




Druhá generace (1956–1964) • MSP (1962) — malý samočinný počítač, tranzistorový — užití výpočetní techniky v národním hospodářství • DP 100 (1962) — vyvrcholení éry děrnoštítkových souprav — atraktivní pořizovací cena 2,5 mil. Kčs — od roku 1967 sériová výroba — export 200 ks do Polska, NDR a Jugoslávie • Minsk 32 (1968) — operační systém, větší paměť, čtyři programy současně — pětkrát výkonnější než Minsk 22 • EPOS II (1969) — vychází z koncepce EPOS I, stavebnicového typu — dvojkově kódovaná desítková soustava — střední rychlost 38 600 operací za vteřinu Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

61 / 103

Přednáška 1:




Vznik a vývoj programovacích jazyků • Zpočátku počítače operační systém vůbec neměly • Programátor musel se strojem rozmlouvat v „jeho řeči“

(pouze formou 0 a 1) a přitom vědět, kde se v počítači co nachází • S rozvojem výpočetní techniky se tato metoda stávala pomalu neúnosnou, programátoři si proto pro vlastní potřebu vytvořili několik programovacích jazyků • Program zapsaný v programovacím jazyce je soubor příkazů, které jsou překládány do strojového kódu pomocí překladače programovacího jazyka • Místo nekonečných řad čísel ve dvojkové soustavě se zadávaly příkazy v podobě čísel osmičkové nebo šestnáctkové soustavy a později i skutečná slova Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

62 / 103

Přednáška 1:



Třetí generace (1964–1981) • Integrované obvody — tranzistory vydávaly velké množství tepla, které poškozovalo součástky uvnitř počítače — úplně se opouští od děrných štítků, postupně i od magnetických bubnů a jader — hlavní externí paměť v podobě paměťových disků — LED diody a obrazovky pro lepší výstup dat z počítače • Programovací jazyky — vázány na konkrétní hardware (assembler) — hardwarově nezávislé (vyšší programovací jazyky) — BASIC (1965), Pascal (1971), C (1972) — potřeba programu, který by základní funkce systému obstarával sám a ulehčil programátorovi práci



63 / 103

Přednáška 1:



Třetí generace (1964–1981) • PDP-1 (1960) — první komerční počítač s obrazovkou a klávesnicí — Digital Equipment Corporation (DEC)




64 / 103

Přednáška 1:



Třetí generace (1964–1981) • IBM 360 (1964) — nejznámější zástupci třetí generace — různé modely a výkony (360/20 až 360/90) — výroba v tisícových sériích




65 / 103

Přednáška 1:



Třetí generace (1964–1981) • Siemens 4004 (1965) — německá alternativa k IBM 360 — spolupráce s firmou RCA přes řadu Spectra 70




66 / 103

Přednáška 1:



Třetí generace (1964–1981) • Souboj velmocí — USA: ARPANET, prapředek dnešního Internetu — SSSR: Jednotný Systém Elektronických Počítačů (EC) • EC 1021 (1968) — výzkumné práce řídí komise zemí RVHP — snaha o kompatibilitu s IBM 360, vyrobeno cca 400 ks




67 / 103

Přednáška 1:




Třetí generace (1964–1981) • Tesla 200 (1969) — vzhledem i vlastnostmi podobný IBM 360 — použití pro výpočetní střediska a vysoké školy • Generace 3,5 (1971–1981) — první mikroprocesor Intel 4004 — vyšší hustota v integrovaných obvodech — vyšší operační rychlost • ADT 7000 (1974) — završení produkce analogových počítačů z dílny VÚMS — hybridní systém třetí generace • SMEP (1977) — Systém Malých Elektronických Počítačů (RVHP) — kompatibilita s vybranými modely PDP — SMEP-1: SM 3/20, SM 4/20 — SMEP-2: SM 52/11, SM 52/12, SM 50/40, SM 50/50 Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

68 / 103

Přednáška 1:



Třetí generace (1964–1981) • EC 1025 (1979) — inspirace řadou IBM 370, vlastní OS DOS 3 — operační paměť 256 kB, 40 000 operací za vteřinu




69 / 103

Přednáška 1:



Třetí generace (1964–1981) • EC 1026 (1980) — operační paměť 512 kB, 80 000 operací za vteřinu • EC 1027 (1984) — již zástupce čtvrté generace — operační paměť 2 MB, 200 000 operací za vteřinu




70 / 103

Přednáška 1:




• Potřeba programu, který by základní funkce systému


•

Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů

•


•

•

obstarával sám a ulehčil tak programátorovi práci První operační systém vyvinula firma IBM, která v té době měla téměř monopol na sálové počítače Se vznikem minipočítačů, které nevyžadovaly tak specializovanou obsluhu, vyvstala potřeba operačních systémů tak, jak je známe dnes 70. léta 20. stol. – vznik legendárních operačních systémů VMS (DEC) a Unix (AT&T), oba původně pro sálové počítače Miniaturní integrované obvody — 1968 vstup do výpočetní a datové techniky — zavedení čipů (křemíkové destičky se složitými obvody)



71 / 103

Přednáška 1:




Softwaroví giganti • Apple, Inc. — 1. 10. 1976, Cupertino, Silicon Valley, Kalifornie — Steve Jobs (* 1955, † 2011), Steve Wozniak (* 1950) • Microsoft Corporation — 4. 4. 1975, Albuquerque, Nové Mexiko — Bill Gates (* 1955), Paul Allen (* 1953), Steve Ballmer (* 1956)


72 / 103

Přednáška 1:


Softwaroví giganti


Microsoft v roce 1979 Výpočetní technika I


73 / 103

Přednáška 1:


Organizační informace Základní pojmy

Čtvrtá generace (1981–1989) • Altair 8800 (1975) — první masově prodávaný osobní počítač

Historie výpočetní techniky Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů Generace počítačů Vývoj operačních systémů



74 / 103

Přednáška 1:



Čtvrtá generace (1981–1989) • Apple I (1976) — sestaveno Stevem Wozniakem a Stevem Jobsem — pouze výpočetní jednotka, vše ostatní nutno dokoupit




75 / 103

Přednáška 1:



Čtvrtá generace (1981–1989) • Apple II (1977) — první předmontovaný počítač — konkurence: Atari, Commodore, ovládání ne pomocí operačního systému, ale pomocí jazyka Basic




76 / 103

Přednáška 1:



Čtvrtá generace (1981–1989) • IBM 5150 (1981) — první PC s operačním systémem MS-DOS (Microsoft) — MS-DOS ve skutečnosti mírně upravený CP/M, nepohodlný, nespolehlivý, zastaralý




77 / 103

Přednáška 1:



Čtvrtá generace (1981–1989) • Lisa (1983) — první počítač s grafickým uživatelským rozhraním — 32b operační systém (PC pouze 16b) — bohužel propadák




78 / 103

Přednáška 1:



Čtvrtá generace (1981–1989) • Macintosh (1984) — legendární zástupce odlišné platformy — „multitasking“, multimédia




79 / 103

Přednáška 1:


Čtvrtá generace (1981–1989)


operační systém MacOS, první verze



80 / 103

Přednáška 1:



Čtvrtá generace (1981–1989) • PC-AT (1984) — reakce IBM na úspěch firmy Apple — vylepšená verze MS-DOS, stále mnoho nedostatků




81 / 103

Přednáška 1:




Čtvrtá generace (1981–1989) • Spolupráce IBM + Microsoft (1986) — nový operační systém nezatížený nedostatky MS-DOS — OS/2 (1987) • Rozpad spolupráce (1990) — IBM: vývoj dalších verzí (1994: OS/2 Warp) — Microsoft: OS/2 ⇒ Windows NT


82 / 103

Přednáška 1:

Pátá generace (1990–)



• Budoucnost/sci-fi • Schopnost zpracovávat informace (ne pouze data) • Schopnost práce s lidskou řečí, konverzace s člověkem • Paralelní zpracování procesů (opuštění koncepce


• • • • • •


von Neumanna) Využití umělé inteligence a neuronových sítí Automatická oprava programu, samostatné rozhodování Kvantové počítače DNA počítače Analogové a hybridní počítače ? Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

83 / 103

Přednáška 1:




• Ve svých počátcích byl MS Windows zcela neschopným


•

Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů

•


• • • •


produktem plným chyb Masivní marketingová podpora jej nakonec prosadila proti jeho konkurentům 1985 – Windows 1.0 1988 – Windows 2.03 1990 – Windows 3.0 – přijatelně funkční 1992 – Windows 3.1 Použití grafického uživatelského rozhraní odstranilo propastný rozdíl mezi PC a Macintoshem


84 / 103

Přednáška 1:





Windows 1.01

Windows 1.01

Windows 2.03

Windows 3.11


85 / 103

Přednáška 1:




• Ve světě velkých počítačů, pracovních stanic a síťových

Základní pojmy Historie výpočetní techniky Staré výpočetní pomůcky Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů

• •


• •

•


serverů panoval Unix, ať už měl jakékoliv jméno a byl od kterékoliv firmy Přidáno GUI X Window (pro Unix) 80. a 90. léta 20. stol. – nejrozšířenější platformou se stává PC, první pokusy o vytvoření Unixu pro PC Na PC kralovala firma Microsoft s Windows a DOSem 1995 – Windows 95 s řadou vylepšení (zcela nové grafické rozhraní, podpora dlouhých názvů souborů), stále však pouze grafická nadstavba nad starým a nedokonalým DOSem 1996 – čtvrtá verze Windows NT, stejné grafické rozhraní jako Windows 95 jediným společným prvkem Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

86 / 103

Přednáška 1:



Vývoj operačních systémů • Odstraňování chyb ve Windows 95 • 1996 – Windows 95 OSR2 • 1998 – Windows 98, později Windows 98 SE — přímo v jádře prohlížeč Internet Explorer, což znevýhodňovalo ostatní výrobce prohlížečů — tento fakt zapřičinil antimonopolní řízení vlády USA proti Microsoftu, v němž vyšla najevo spousta dalších nekalých praktik včetně vydírání a vyhrožování • 2000 – Windows 2000, interní označení Windows NT

5.0, uživatelské prvky Windows 98 (webový prohlížeč v jádře, multimédia, hry) • 2000 – Windows ME (Millenium Edition) – následník Windows 98 (tedy stále nadstavba MS DOSu) pro domácí použití Výpočetní technika I


87 / 103

Přednáška 1:





Windows 95

Windows 98

Windows 2000

Windows ME


88 / 103

Přednáška 1:




Vývoj OS Windows 1995–2003 Výpočetní technika I


89 / 103

Přednáška 1:



Produkty firmy Apple v současnosti • Firma Apple představila počítač iMac (1998) se zcela

novým designem, standardně bez disketové jednotky, ale s operačním systémem shodným jako u prvního Macintoshe • „All in one“ – monitor a počítač v jednom • Apple iMac se stal hitem a otevřel cestu dalším novým produktům — MacBook, MacBook Pro (2006) – notebooky — iPod (2001) – multimediální přehrávač — iPhone (2007) – kombinace mobilního telefonu, digitálního fotoaparátu, multimediálního přehrávače a zařízení pro komunikaci s Internetem, od r. 2008 také kapesní herní konzole — MacBook Air (2008) – ultratenký notebook — iPad (2010) – multimediální počítač typu tablet



90 / 103

Přednáška 1:


Produkty firmy Apple v současnosti


iMac Výpočetní technika I


91 / 103

Přednáška 1:




MacBook Výpočetní technika I


92 / 103

Přednáška 1:




MacBook Air Výpočetní technika I


93 / 103

Přednáška 1:




iPod Výpočetní technika I


iPhone 94 / 103

Přednáška 1:




iPad



95 / 103

Přednáška 1:

Produkty firmy Microsoft v současnosti



• 2001 – Windows XP (eXPerience) – spojení vývojových

Základní pojmy Historie výpočetní techniky Staré výpočetní pomůcky

•

Mechanické počítací stroje Předchůdci počítačů Generace počítačů Vývoj operačních systémů

• • • •


větví pro domácí počítače, kancelářské pracovní stanice a servery 2003 – Windows Server 2003 – řada bezpečnostních vylepšení 2007 – Windows Vista – opět silně inspirován Applem (MacOS), avšak pomalejší než XP 2008 – Windows Server 2008 – sdílí stejný kód důležitých částí se systémem Vista 2009 – Windows 7 – údajně plná kompatibilita s existujícími ovladači zařízení, aplikací a hardwaru 2012 – Windows 8 – viditelné změny ve vzhledu, kvůli změnám v jádře možná nekompatibilita ovladačů Přednáška 1: Úvod do výpočetní techniky

96 / 103

Přednáška 1:





Windows XP

Windows Vista

Windows Server 2008

Windows Seven


97 / 103

Přednáška 1:

Linux




• Kromě Windows se u osobních počítačů stále častěji

prosazují operační systémy typu Unix • 1991 – Linux – zdařilý klon Unixu pro PC, jádro je volně šiřitelné podle pravidel GPL (General Public Licence), autorem finský student Linus Torvalds • Existuje několik distribucí Linuxu – Debian, Mandrake, RedHat, SuSe, Fedora, Ubuntu, Kubuntu, …


98 / 103

Přednáška 1:

Distribuce Linuxu




Suse

Linux Mint

Mandriva

Kubuntu


99 / 103

Přednáška 1:


Zcela běžné efekty v Linuxu




100 / 103

Přednáška 1:


Tak trochu jiný pohled na OS




101 / 103

Přednáška 1:






102 / 103

Přednáška 1:






103 / 103

Úvod do výpočetní techniky Výpočetní technika I

Recommend Documents