Raunarstvo i informatika I razred vei deo materijala

Računarstvo i informatika I razred -veći deo materijala je informativnog karaktera, a pažnju bi trebalo obratiti na slajdove sa crvenom pozadinom

Računarstvo i informatika Istorijat razvoja računara i IKT

Šta je opisano u ovoj lekciji: n n n n Ključni momenti u razvoju računara Pomagala u računanju Kalkulatori Automatske mašine Elektromehanički računari Elektronski digitalni računari Superračunari Personalni računari 3

U razvoju računara značajna su četiri momenta: Pamćenje rezultata n Mehanizacija procesa računanja n Odvojen unos podataka i automatizacija procesa računanja n Opštije korišćenje mašine primenom programa n 4

Vremenski period razvoja računara možemo podeliti na nekoliko epoha: Praistorija i antički period n Epoha računskih mašina n Elektromehanički računari -Digitalni računari n I generacija (vakuumske cevi) n II generacija (poluprovodnici – tranzistori) n III generacija (integrisana kola) n IV generacija (mikroprocesori) n 5

Praistorija i antički period Primitivno brojanje U početku su ljudi koristili prste i delove tela, a zatim i predmete iz neposredne okoline da bi brojali 6

Praistorija i antički period Kipu Razvojem trgovine javila se potreba za pamćenjem brojeva. Širom tadašnjeg sveta (Palestina, Germanija, Indija, Kina) koristi se kipu - kanap sa čvorovima čiji je različiti oblik predstavljao različite cifre, a rastojanje od glavnog užeta decimalno mesto 7

Praistorija i antički period Abakus Prva naprava za pomoć u računu bila je abakus - pomagalo nalik današnjoj računaljki Nastao je 4000 godina pne u Kini ili oko 3000 godina pne u Babiloniji Na standardnom abakusu mogu se izvesti osnovne računske operacije To je naprava koja ima pokretne delove, ali se ne može smatrati mašinom jer pokretni delovi nisu povezani i sve operacije izvodi sam korisnik 8

Epoha računskih mašina Džon Neper 1594. uvodi logaritme pomoću kojih se operacije množenja i deljenja svode na sabiranje i oduzimanje Njegova najpoznatija mašina za množenje je bila "kosti" (engl. bones). 9

Epoha računskih mašina Vilijam Outred 1622. pronalazi logaritmar (šiber) koji će biti glavni kalkulator inženjera krajem devetnastog i početkom dvadesetog veka. Obezbeđivao je dovoljnu preciznost za većinu poslova 10

Epoha računskih mašina Blez Paskal 1642. konstruiše prvu mašinu za računanje (+, -) Mehanizam Paskaline zasnivao se na zupčanicima sličnim današnjim brojačima na automobilu Kalkulator je koristio 10 metalnih zupčanika, a svaki je predstavljao cifru od 0 do 9. Zupčanici su bili povezani, pa se mogao dodati bilo koji broj pomeranjem zupčanika za tačan broj zubaca 11

Epoha računskih mašina Gotfrid Lajbnic 1671. izumeo je računsku mašinu (+, -, *, /) koja koristi koračni cilindrični zupčanik za automatsko dodavanje broja koji se množi Taj mehanizam je korišćen do današnjih dana Ni ova mašina nije ušla u širu upotrebu 12

Epoha računskih mašina Žozef Žakar 1801. izumeo je automatski razboj koji je koristio metalne bušene kartice za kontrolu šablona u tkaninama Smatra se da je to prva mašina sa programom za automatski rad Uvođenje ovih razboja je prouzrokovalo nemire protiv zamene ljudi mašinama 13

Epoha računskih mašina Čarls Tomas 1820. pravi prvi mehanički kalkulator sa četiri osnovne računske operacije (aritmometar) Ovaj kalkulator su mnogi unapređivali tako da je do 1890. godine on mogao da: n akumulira parcijalni rezultat n skladišti i automatski pristupa poslednjim rezultatima (memorija) n štampa rezultat 14

Epoha računskih mašina Čarls Bejbidž 1822. izumeo je diferencnu mašinu s ciljem da se izračunavaju stavke navigacije i druge tabele Trebalo je da radi na paru, bude potpuno automatska, kontrolisana fiksnim programom i da ima mogućnost štampanja rezultata 15

Epoha računskih mašina Čarls Bejbidž 1832. uvidevši da je diferencna mašina sposobna samo za jednu operaciju pravi planove za analitičku mašinu koja je imala osnovne komponente modernog računara Opisano je pet logičkih komponenti: n memorija – čuva ulazne podatke, međurezultate i rezultate n mlin (danas procesor) – obrada podataka n kontrola – bušene kartice koje su mogle da se koriste za računanje formule za bilo koju vrednost n ulaz 16

Epoha računskih mašina Ada Bajron 1842. predlaže plan za izračunavanje Bernulijevih brojeva što se smatra prvim programom za računar U njenu čast jedan programski jezik opšte namene dobio je ime Ada 17

Epoha računskih mašina Džordž Bul 1854. opisuje svoj sistem za simboličko i logičko rasuđivanje koji kasnije postaje osnova za mašinski jezik. (Bulova algebra) 18

Epoha računskih mašina Herman Holerit 1890. pravi elektromehaničku mašinu za potrebe obrade podataka američkog popisa Ta mašina imala je brojače koji su se aktivirali pomoću električnih senzora pri prolazu iglice preko bušenih kartonskih kartica Kompanija koju je osnovao 1911. za proizvodnju mašina i kartica kao i pružanje konsultantskih usluga vladama širom sveta prerasta 1924. u International Business Machines Corporation (IBM) 19

Elektromehanički računari Analogni računar 1925. Vanevr Buš sa saradnicima konstruiše analogni računar korišćen u vojne svrhe Računar je imao električni motor, ali je i dalje to u suštini bila mehanička mašina 20

Elektromehanički računari Z 1 – Z 4 Konrad Cuze započeo je 1934. u Nemačkoj razvoj računskih mašina: n Z 1 mehanička n Z 2 elektromehanička n Z 3 elektromehanička programibilna n Z 4 poboljšana verzija Z 3 Neki od principa rada ove mašine zadržani su do današnjih dana (korišćenje binarnog sistema) 21

Elektromehanički računari Colossus Počev od 1936. godine Alan Turing razvija ideju "univerzalne mašine" koja može da izvrši svaki algoritam koji se može opisati i koja predstavlja osnovu za koncept računarstva Za vreme rata njegov tim, izgradio je seriju mašina za dešifrovanje koje su dostigle vrhunac 1943. godine sa računarom Colossus 22

Elektromehanički računari Mark I 1937. godine Hauard Ajken projektuje Howard Mark I mašinu zasnovanu na elektromagnetnim relejima Imala je ulaz, memoriju, aritmetički i upavljački organ Mark I je je bio velikih dimenzija (17 m dugačak i 2. 5 m širok) i sastavljen od 750. 000 delova 23

Generacije računara Od trenutka kada su se počeli koristiti elektronski elementi u izradi digitalnih računara u kojima se podaci prenose, čuvaju i obrađuju elektronski, računare delimo u generacije Svaka generacija uključivala je poboljšanja koja su ih činila bržim, efikasnijim i moćnijim Oko definisanja prve tri generacije postignuta je opšta saglasnost, međutim, četrvrta i peta o kojima se često diskutuje, nisu tako dobro definisane 24

Prva generacija računara - epoha vakuumskih cevi Napravljeni su prvi elektronski digitalni računari Računare više ne prave pojedinci već timovi stručnjaka u okviru određenih projekata Osnovna karakteristika prve generacije računara bilo je korišćenje vakuumskih cevi Druga karakteristika bila je memorija za skladištenje programa i podataka: l magnetna traka l magnetni doboš l magnetni diskovi Još uvek nisu postojali programski jezici pa se programiranje vršilo na mašinskom jeziku 25

Prva generacija računara - epoha vakuumskih cevi ABC Džon Atanasov i Kliford Beri 1939. godine razvili su ABC računar Atanasoff-Berry Computer mašinu posebne namene za rešavanje skupova linearnih jednačina u fizici Računar ABC sadržao je osnovne koncepte koji će se pojaviti kasnije u “modernim računarima” elektronsku aritmetičku jedinicu i regenerativnu, cikličnu memoriju 26

Prva generacija računara - epoha vakuumskih cevi ENIAC Prosper Ekart, Džon Mošli i Džon Brajner konstruišu ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) - prvi uspešan elektronski računar opšte namene Težio je oko 30 tona, pa je po njemu računarski sistem bez programa i dobio ime hardver (hardware) Prva računanja su iskorišćena za projektovanje balističkih raketa Bio je u upotrebi do 1955. godine 27

Prva generacija računara - epoha vakuumskih cevi EDVAC U projektu izrade računara EDVAC (Electronic Discreet Variable Computer) od 1944. godine, učestvuje Džon fon Nojman koji razvija nov koncept u izradi računara I program i podaci se drže uskladišteni u memoriji računara istovremeno EDVAC je prva mašina koja je imala magnetne diskove 28

Prva generacija računara - epoha vakuumskih cevi UNIVAC Prosper Ekart i Džon Mošli prave UNIVAC (Universal Automatic Computer) - prvi komercijalni kompjuter korišćen za obradu podataka popisa stanovništva To je bio prvi računar koji je koristio magnetne trake Bio je u upotrebi do 1963. godine 29

Druga generacija računara - epoha tranzistora Druga generacija obuhvata računare proizvedene krajem pedesetih i u prvoj polovini šezdesetih godina Ova generacija zasnovana je na tranzistorima Tranzistori su bili jeftiniji, brži, manji, trošili su manje el. energije i razvijali manje toplote Pored ovih tehnološskih unapređenja pojavili su se prvi programski jezici – Flow-Matic iz kog su se kasnije razvili COBOL, FORTRAN, ALGOL i LISP 30

Druga generacija računara - epoha tranzistora Philco Transac S-2000 1961. godine napravljen je Philco Transac S-2000 - prvi komercijalni računar koji je koristio tranzistore 31

Druga generacija računara - epoha tranzistora IBM 1401 1961. godine IBM-ov model računara 1401 je postigao veliki komercijalni uspeh tako da se broj računara u svetu udvostručio 32

Treća generacija računara - epoha integralnih kola 1964. godine napravljeno je integralno kolo za praktičnu primenu s pet tranzistora u jednom čipu, što je bilo glavno unapređenje računara treće generacije Ovu generaciju karakterišu integralna kola l SSI (Small Scale Integration) sa 64 tranzistora i l MSI (Medium Scale Integration) sa 1024 tranzistora u jednom čipu Magnetni diskovi su zamenili magnetne trake 33

Treća generacija računara - epoha integralnih kola Prvi mikroračunar PDP-1 Firma Digital Equipment Corporation (DEC) 1960. godine uvodi prvi mikroračunar PDP-1 34

Treća generacija računara - epoha integralnih kola IBM System/360 Za mnoge se svet računara radikalno promenio 7. aprila 1964. godine kad je IBM objavio System/360, prvu IBM familiju kompatibilnih mašina IBM-ov princip kompatibilnosti novih familija računara sa prethodnim, kao i spajanje poslovnih i naučnih obrada imao je značajan efekat na način na koji su mnogi poslodavci počeli da razmišljaju o računarima 35

Četvrta generacija računara epoha mikroprocesora Nastavlja se integracija tranzistora: l LSI (Large Scale Integration): 65 000 l VLSI (Very Large Scale Integration): > 65 000 l SVLSI (Super Very Large Scale Integration): > 500. 000 Ovo je omogućilo stvaranje mikroprocesora 1971. godine Marsian Hof zaposlen u kompaniji Intel pravi čip koji je imao osobine centralnog procesora – četvorobitni procesor 4004 1972. godine Intel pravi osmobitni procesor 8008, a 1978. godine šestnaestobitni procesor 8086 36

Četvrta generacija računara epoha mikroprocesora Godina 1981 1984 1987 1990 1993 1996 1997 1995 1997 1998 Generacija PC računara I II IV V unapređena V VI 1999 unapređena VI 2000 VII Proizvođač procesora Intel AMD Intel AMD Cyrix Intel AMD IBM/Cyrix Intel AMD Procesor MHz 8086 i 8088 80286 80386 80486 486. 5 x 86 Pentium K 5 6 x 86 Pentium MMX K 6 6 x 86 MX Pentium PRO Pentium II, Celeron K 6– 2 Pentium III, Celeron. II K 6 – 3, Athlon Pentium IV Duron, Tunderbird 4. 77 - 12 8 – 25 16 – 40 25 – 133 90 – 200 166 – 266 180 – 550 450 - 1300 > 1000 37

Superračunari To su računari velikih mogućnosti i brzine obrade zasnovani na paralelizaciji računarskog procesa Koriste se za naučnotehničke proračune u meteorologiji, seizmologiji, hidrologiji i za vojne potrebe Počeli su da se proizvode krajem sedamdesetih i početkom osamdesetih godina Najpoznatiji su bili Cray i CDC – Control Data Corporation Proizvode se u malom broju primeraka 38

Personalni računari MITS Altair 1975. godine pojavljuje se prvi personalni računar MITS Altair uglavnom prodavan u delovima za sastavljanje Imao je memoriju od 256 bajtova i nije imao tastaturu, ekran i eksternu memoriju Programirao se korišćenjem prekidača na kućištu, a kao izlaz koristio je sijalice 39

Personalni računari Apple I Stiv Džobs i Stefan Voznijak koji su se iz hobija bavili računarima razvili su 1976. računar Apple I, koji se prodavao u delovima tako da nije postigao veliki komercijalni uspeh 40

Personalni računari Apple II 1977. predstavljen je Apple II koji je imao tastaturu, napajanje i mogao je da generiše grafiku u boji 1978. godine uvedena je disketa umesto magnetnih kaseta 41

Personalni računari U prvoj polovini osamdesetih godina prošlog veka mnoge kompanije razvijaju personalne računare Kod nas su bili najpoznatiji računari: n ZX Spectrum n Commodore 64 n Atari Svi ovi računari su imali procesor, memoriju i tastaturu, a kao eksternu jedinicu televizor Za čuvanje programa koristili su kasetofon 42

Personalni računari IBM PC 1981. godine kompanija IBM razvija IBM PC koji je ubrzo postao standard oko koga su brojne druge kompanije dizajnirale svoje računare 43

Personalni računari Apple Lisa i Macintosh 1983. godine kompanija Apple Computers uvodi računar Lisa Imao je grafičko okruženje i pokazivanjem miša na sličice aktivirale su se komande Ovaj računar otvorio je put razvoju Apple Macintosh-a 44

Personalni računari IBM PC/XT 1983. godine pojavljuje se IBM PC/XT (e. Xtended Technology) koji ima memoriju od 128 do 256 KB i disk od 10 MB IBM AT 1984. godine predstavljen je IBM AT (Advanced Technology) ima Intelov procesor 80286, memoriju do 512 KB, disk do 20 MB i disketne jedinice od 360 KB do 1. 2 MB 45

Personalni računari Compaq PC 1986. godine Compaq uvodi prvi PC baziran na procesoru Intel 80386 IBM PS/2 1987. godine IBM uvodi svoju familiju računara PS/2 1989. godine počinje proizvodnja PC sa procesorom 80486, a od 1993. godine PC baziranog na procesoru Pentium 46

Personalni računari Od 1990. do 2000. imamo razvoj personalnih računara baziranih na intelovim pentium 1 , 2, 3 i 4 procesorima, i njihovim pandamima iz firme AMD. U principu, razvijaju se brži PC računari, sa vidljivim povećanjem radnog takta procesora i količine i brzine RAM memorija. Od 2000. godine pojavljuju se 64 -bitni procesori (i danas se koriste). A kako je radni takt već bio blizu gornje granice za tehnologiju koja se koristi za izradu procesora, postizanje većih brzina obrade podataka postiže se ugradnjom više jezgara u jedan procesor. Tako se najpre pojavlju dvojezgrni i četvorojezgarni procesori kompanija INTEL i AMD, a kasnije i procesori sa više jezgara. Trenutno (2019. godina) su aktuelni PC računari sa 8 -jezgarnim procesorima, i 8 do 16 GB RAM memorije. I danas (2019. god. ) koristimo računare IV generacije, bazirane na poluprovodničkoj tehnologiji i mikroprocesorima. 47