Historie pota pedchdci pota Pedchdci pota computer z

Historie počítačů předchůdci počítačů

Předchůdci počítačů computer – z latinského computare, počítat Abakus vznikl přibližně před 5000 lety. Používal se ve starém Řecku, Římě i v Číně. Byla to dřevěná, nebo hliněná destička, do níž se vkládaly kamínky - "calculli" (odtud název kalkulačka).

Předchůdci počítačů Logaritmické tabulky – počátkem 17. stol byly v Anglii sestaveny první logaritmické tabulky (John Napier) , po nich následovalo i první logaritmické pravítko. http: //cs. wikipedia. org/wiki/Logaritmické_pravítko

Předchůdci počítačů Mechanické kalkulačky pracují na principu ozubených kol, umějí sčítat a odečítat autor Leonardo da Vinci Mechanická kalkulačka „Pascalina“ – autor Blaise Pascal (1642)

Předchůdci počítačů Krokový kalkulátor – uměl kromě sčítání a odčítání také násobení, dělení a druhou mocninu. Jeho systém nebyl překonán až do 2. poloviny 19. století. Jeho autorem je německý matematik Gottfried Wilhelm von Leibniz (1694) Aritmometr - uměl sčítat, odečítat, násobit a dělit. Mechanické kalkulátory se udržely ve výrobě až do 60. let 20. století, kdy je nahradily nejprve elektrické kalkulačky a později elektronické počítače. První hromadně vyráběnou a používanou mechanickou kalkulačku sestrojil v roce 1820 Thomas de Colmar.

Předchůdci počítačů Děrné štítky – poprvé využity v r. 1805 pro řízení tkacího stavu, později používány především jako nosiče dat. Babbageův analytický stroj – 1848 - všeobecně použitelný počítač pracující na mechanické bázi -základní rysy moderních výpočetních systémů: čtecí zařízení pro zadávání pracovních instrukcí pomocí děrných štítků "sklad„ (paměť) o kapacitě jednoho tisíce až 50 místných čísel "mlýn"(řídící procesor) umožňující skládání instrukcí v jakémkoliv pořadí výstupní zařízení zajišťující tisk výsledků. -- nebyl nikdy dokončen

Neumannovo schéma 20. léta 20. století - John von Neumann nová koncepce počítače tzv. Neumannovo schéma. Počítač se skládá z několika základních funkčních částí – viz. schéma. Program se ukládá do paměti a vykonává se postupně tak, jak byl uložen. Dvojková soustava pro práci s daty. Operační paměť -uchování zpracovávaného programu, zpracovávaných dat, výsledků výpočtu ALU - aritmetické (logické) operace, sčítačky, násobičky… Řadič - řídí činnost všech částí počítače pomocí řídících signálů zasílaných jednotlivým modulům, reakce částí počítače na řídící signály zpět řadiči = stavová hlášení Vstupní zařízení - vstup programu a dat Výstupní zařízení - výstup výsledků zpracovaných programem

Historie počítačů generace počítačů

Rozdělení – generace Jednotlivé generace počítačů jsou charakterizovány: 1. základním stavebním (aktivním) prvkem = prvek pro záznam informace (relé, elektronka, tranzistor, IO) 2. konfigurací (počtem skříní) 3. rychlostí počítače

Rozdělení – generace Generace Rok Konfigurace Rychlost (operací/s) 0. 1940 Sálové počítače Jednotky Relé 1. 1950 Desítky skříní 100 - 1000 Elektronky 2. 1958 do 10 skříní Tisíce Tranzistory 3. 1964 do 5 skříní Desetitisíce Integrované obvody 3. 1/2 1972 1 skříň Statisíce Integrované obvody (LSI) 4. 1981 1 skříň desítky milionů Integrované obvody (VLSI) Součástky

0. generace - RELÉ p Historie se začíná odvíjet počátkem 40. let 20. století p aktivní prvek – RELÉ - elmag. spínač – spínají a rozpínají el. obvody tak, aby proud tekl správným směrem, relé má 2 polohy (stavy) – ano/ne, kde ano je vyjádřeno 1 a ne 0 p 1938 – Německo - Konrad Zuse konstruuje malý reléový samočinný počítač Zuse Z 1 až Z 4

ZUSE Z 1

ZUSE Z 3 Z 4

MARK 1. p 1945 – USA - Howard Aiken - reléový počítač MARK I. sestrojený za podpory firmy IBM p + - * /, logaritmy, trigonometrické funkce 18 x 2. 5 m, 5 tun, 530 mil drátu, 760 000 součástí, 3304 relé program na děrné pásce bez návratu plně automatický, možné dlouhé výpočty p p p

MARK 1.

1. generace - ELEKTRONKA p Lee De Forest – objev elektronky (1904) → uměly řídit tok el. proudu, navíc ho uměly i zesílit nevýhoda – přehřívaly se, nutné chlazení p způsob práce: diskrétní režim - do paměti počítače zaveden vždy jeden program a data, poté je spuštěn výpočet (vše operátor) - nevhodný, velmi plýtvá strojovým časem p neexistují vyšší programovací jazyky ani operační systémy, příkazy zadává operátor

1. generace – sálové počítače p 1944 – Pensylvánská univerzita ve Philadelphii - ENIAC - první elektronkový počítač p 19 000 elektronek 30 tun, přes 100 m 2 plochy chlazen 2 leteckými motory programoval se pomocí nastavení přepínačů a propojování programových jednotek kabely výhradně matematické operace p p „Počítače by jednou mohly vážit méně než 1. 5 tuny. “ časopis Popular Mechanics, 1949

ENIAC – 1944

ENIAC vs PENTIUM ENIAC Pentium @ 150 MHz rychlost (součtů/s) 5 000 300 000 paměť 200 čísel 512 000 Bytů L 2 cache prvky 17 500 elektronek 6 000 přepínačů 10 000 kondenzátorů 70 000 odporů 1 500 relé 4 000 tranzistorů velikost 3 m výška, plocha >100 m 2 29 x 21 mm hmotnost 30 tun <20 g

1. generace – sálové komerční počítače 1951 – firma Remington - první sériový elektronkový počítač UNIVAC (později UNIVAC 2) 1953 – 1956 firma IBM – programovatelný IBM 701, 702, 704 - zaměřené na komerční aplikace, počátek dominance IBM na trhu, – feritové paměti

UNIVAC - 1951

1 Byte akumulátoru v počítači Borroughs 205 (cca 1954) Ovládací panel bloku počítače Desítkový čítač s elektronkami

2. generace – TRANZISTOR p p John Barden – objev tranzistoru (1948) → zmenšení rozměrů celého počítače (od r. 1956), řídí tok el. proudu, obvody pájené na kovové destičce výhoda – zmenšení rozměrů, odpadá chlazení, zvýšení rychlosti a spolehlivosti způsob práce: dávkový režim - jednotlivé programy a data jsou umístěna do tzv. dávky (nahrazuje pomalého operátora) - celá dávka dána počítači na zpracování, počítač po skončení jednoho programu okamžitě z dávky zavádí program další a pokračuje v práci začínají vznikat operační systémy a první programovací jazyky, jako jsou COBOL a FORTRAN

2. generace – sálové počítače p od cca 10 000 po stovky tisíc tranzistorů jednotlivě pájených na desku obvodu 1960 - 62 - IBM 7090 - IBM 7094 p

IBM 7090

IBM 7094 – ovládání počítače

3. generace – IO p IO = integrované obvody, tranzistory leptané na křemíkových destičkách (čip) p způsob práce: paralelní zpracování více programů → zvýšení využití strojového času počítače p podle počtu takto integrovaných součástek je možné rozlišit stupně integrace: Označení Anglický název Český název Počet logických členů SSI Small Scale Integration Malá integrace 10 MSI Middle Sclae Integration Střední integrace 10 - 100 LSI Large Scale Integration Vysoká integrace 1000 - 10000 VLSI Very Large Scale Integration Velmi vysoká integrace 10000 - 1000000 ULSI Ultra Large Scale Integration Ultra velmi vysoká integrace 1000000 a více

3. generace – IO p IBM 360 (1964) zřejmě nejvýznamější a nejúspěšnější sálový počítač (mainframe) všech dob

3. generace – miniaturizace - IO p 1958 – Jack St. Clair Kilby vyrobil první integrovaný obvod a první čip p 1967 – Angličan Norman Kitz - první elektronický osobní počítač (PC - personal computer) Anita Mark 8

3. generace – miniaturizace - IO p 1971 – firma USA Texas Instruments výroba mikroprocesorů Intel 4004 naplňuje se citát: „Počítače by jednou mohly vážit méně než 1. 5 tuny. “ časopis Popular Mechanics, 1949

3. ½ generace – osobní počítače s IO p 1975 - Altair od MITS - první osobní počítač - 256 B paměti, sloty pro rozšiřování - programovací jazyk Microsoft BASIC

3. ½ generace – osobní počítače s IO p p 1975 - první mobilní počítač IBM 5100 Portable PC (55 kg) - vývoj viz. část Notebooky 1979 - firma Apple - počítač Apple Macintosh II - nekompatibilní s PC - uživatelsky příjemný - drahý, rozšíření hl. v USA

4. generace – IO s vysokou integrací p 1981 - IBM PC (Personal computer - procesor 8088 firmy Intel - není HDD kazeta nebo disketa (160 KB) 16 až 64 k. B RAM grafický adaptér byl typu MDA

4. generace p 1983 - PC XT (e. Xtended technology) - přidán pevný disk (10 -40 MB) kapacita disket vzrostla na 360 k. B - vývoj grafického adaptéru CGA (počet barev maximálně 16)

4. generace p 1988 - procesor 80386 - dodáván s grafickým adaptérem VGA (Video graphics array) p 1990 - procesor 80486 p 1993 - Pentium - první procesor s vlastním jménem - začínal na frekvencích 60 MHz zavedení grafického uživatelského rozhraní Windows → 1992 - Windows 3. 1 → 1993 - Windows 3. 11 → … Win 95, Win NT, Win 2000, Win XP, Win Vista

Nedávná historie p vedoucí pozici disket přebrala cd, dvd grafické akcelerátory celosvětová síť Internet Intel má konkurenci ve firmě AMD vývoj optických počítačů ve vývoji čip, který je velký asi jako lidský nehet a je v něm 1, 7 milionu součástek duální procesory p počítač = o největší vynález minulého tisíciletí p p p

Na závěr si srovnejte typické parametry počítače poloviny devadesátých let s dnešním běžně dostupným PC. rok 1991 rok 2006 Poznámka Procesor 386, neobsahoval koprocesor pro matematické operace, taktovací frekvence 33 MHz Procesor Pentium 4, obsahuje okolo 100 milionů tranzistorů, taktovací frekvence 3, 2 GHz Zvýšení samotné frekvence procesoru přibližně 100 x, výpočetního výkonu více než 500 x Operační paměť – max 2 MB Operační paměť – běžně 1024 MB Zvětšení 500 x Pevný disk – typicky 80 až 200 MB Pevný disk – až 500 GB Zvětšení kapacity více než 2000 x Zvuková karta – běžně se nepoužívá Zvukový čip – 8 kanálový, Dolby Digital Grafická karta – 256 barev, 256 k. B paměti, 3 D akcelerátor není 3 D grafické karty True Color, 256 MB paměti DDR II, nebo RIM Výkon nelze porovnávat Pouze disketová mechanika 1, 44 MB DVD-RW DL až 9 GB záznamu Zvětšení kapacity cca 6000 x Monitor VGA 14“ rozlišení 640 x 480 Monitor LCD 19“ až 24“ rozlišení až 2048 x 1536

Srovnání – kdyby stejně dynamickým vývojem prošel běžný automobil 90. let Škoda Favorit, jeho dnešní nástupce Škoda Fabia by musel mít výkon okolo 30 000 koní a dosahoval by rychlosti asi 80 000 km/h. (rychlost zvuku je přibližně 1200 km/h).

Vývoj v Čechách p Badatelský ústav matematický (1947) p první návrhy čs. počítače p SAPO (1958) EPOS 1 (1963) EPOS 2 (1969) p p

SAPO (zkratka SAmočinný POčítač) p p reléová technologie, 400 elektronek, 700 relé magnetická bubnová paměť 1024 slov rychlost práce 5 op/s paralelní operace

SAPO (1958) aritmetické jednotky a řadič generátor impulsů magnetická bubnová paměť ovládací panel a I/O

EPOS 1 (1963) p p p 8000 elektronek, feritová paměť, 20 000 op/s stavebnicovost spolehlivost (samoopravné kódy)

EPOS 2 p vývoj zahájen v r. 1963 (nepříznivě ovlivněn emigrací doc. Ing. A. Svobody s řadou spolupracovníků do USA), dokončen v r. 1969 jako poslední československý model p ukončen vývoj výpočetní techniky v ČSSR (který sledoval zcela vlastní cestu, přinesl mnoho originálních řešení a nových nápadů, např. použití dekadického zobrazení) p dále jen dovoz výpočetní techniky z východního bloku a později společný vývoj socialistických zemí, který byl zaměřen na kompatibilitu a jednotnost řešení p dovoz : SSSR, Polsko, Německo, Švédsko, V. Británie

NE-803 B (V. Británie)

Prof. Antonín Svoboda p p p *14. října 1907 v Praze pracoval na vývoji vojenských zaměřovačů pro řízení protiletecké obrany za války odešel nejdříve do Francie a potom do USA - firma ABAX po roce 1946 koncepční práce na projektech SAPO a EPOS (Svobodovy mapy) 1964 emigroval do USA † 18. května 1980

Internet v ČR p Česká republika se připojila k celosvětové síti Internet dne 13. února 1992 – jediným spojem o rychlosti 19, 2 - ovšem kilobitů za sekundu! p Bylo připojena počítačová stanice na ČVUT v Praze

Historie počítačů Notebooky

p 1975 - první mobilní počítač IBM 5100 Portable PC p 55 kg, 64 k. B RAM, 5“ displej cesta k dnešnímu notebooku přinesla spoustu kuriozních zařízení, některé ale používala i NASA v raketoplánech další vývoj – viz. část Notebooky p p

p 1981 – Osborne 1 p 11 kg, 64 k. B RAM, 5“ displej 1. přenosný počítač Osborne Computer (později zanikla) p p

p 1981 – Epson HX 20 p 16 k. B RAM 1. kufříkový notebook p

p p p 1982 – GRi. D Compass 1100 256 k. B RAM 1. přenosný počítač se sklápěcím víkem (clamshell) používán v raketoplánech NASA používán kanadskou a americkou armádou

p p p 1983 – TRS- 80 24 k. B RAM vestavěný modem SW od Microsoftu (autor samotný Bill Gates) použitý v sondě Mars pathfinder (NASA)

p p 1985 – Toshiba T 1100 kompatibilní s IBM 4, 1 kg relativně velký displej (640 x 200)

1986 – IBM PC Portable 1989 – Macintosh Portable 1989 – NEC Ultra. Lite 1987 – Zenith Supersport 184

… dnes