A számítástechnika története

1. A számítástechnika története Berzsenyi Dániel Gimnázium 9. osztály

2. Őskor: számolást segítő eszközök • Az ősember első számolóeszközei: pálcikák, kövek, csontok, saját ujjai • Ujj latinul: digitus – digit szó (számjegy) • Eredmény rögzítése: • Barlangok fala • Rovátkák fára, csontra stb.

3. Számrendszerek • Sok rovátka nehézkes – csoportosítás helyiértékenként • 60-as számrendszer (Mezopotámia) • 12-es számrendszer (angolszász népek) • 10-es számrendszer: rómaiak

4. Az abakusz • Az első számolóeszköz • Ókori Kína, Japán területe • Még napjainkban is néhány helyen (Oroszország, Kína…) • Kő: calculus - kalkulátor

5. A számjegyek kialakulása • Római számok: nem helyiértékes • Arab számok: először Muhammad IbnMuszaAl-Hvárizmiarab tudós írta le ezekkel a számolási módszereket • Mai számalakok: Albrecht Dürer

6. Középkor, újkor: tényleges számológépek • XVI-XVIII. Sz.: kereskedelem tengeren túlra is • hajózás fejlődése • Pontos számolótáblák (csillagászat, térképészet) – ún. navigációs táblázatok • Számolószolgák – sok pontatlanság • Igény számolást segítő gépekre

7. Mechanikus számológépek • Wilhelm Schickard, 1623 +-*/ • Blaise Pascal 1642 +- • Gottfried Wilhelm Leibniz 1671 +-

8. Lyukkártyavezérlés • A fogaskerekes vezérlés sok gondot okozott • Ipari gépeknél: lyukkártyavezérlés • Lyukkártya először:Joseph-Maria Jackard szövőszéke • Vezérlés, külső programozás lehetősége

9. Charles Babbage • Cambridge-i egyetemi tanár, XIX. sz. • Több gépet is tervezett • Lyukkártyás vezérlés • Az 1820-as években két gépet tervezett: • Differenciagép • Analitikai gép

10. Differenciagép • mechanikus működésű, automatikus vezérlésű • Hatjegyű számokkal végzett volna műveleteket • Nem fejezte be az építését

11. Analitikai gép • Külső vezérlés: lyukkártyával • A kor technikai színvonalán nem lehetett megépíteni, egy évszázaddal megelőzte a korát • A számításokat végző részt (malom) fia építette meg

12. Hermann Hollerith • USA, XIX. sz.: 10 évente népszámlálás, igen lassú kiértékeléssel • Pályázat a gyorsításra: Hermann Hollerith gépe • Lyukkártyás adatkezelés • Lényegesen gyorsabb adatfeldolgozás: 7 évről 1-2-re, részeredmények néhány hónap alatt • Nagy anyagi siker: saját cég: TMC (1924 IBM)

13. Elektromechanikus gépek • XX. sz. eleje: elektromos vezérlés • Relés (jelfogós) gépek • háborús készülődés: új fegyverek kipróbálása • Ún. ballisztikus táblázatok: nagyon sok számolás igénye • Anglia, Németország, Szovjetunió: elektromechanikus gépek építése

14. Zuse gépe: Z1 • Konrad Zusenémet mérnök, 1938: első igazai jelfogós gép • Kettes számrendszer • Z1: még mechanikus, Z2: első jelfogós, Z3, Z4 • +-*/ gyök • Összeadás: 0,07 s, gyökvonás: 3 s

15. MARK-I. • USA, 1944. Howard Aiken: MARK-I. • Felépítése Babbage analitikai gépével egyezett meg (később: MARK-II, III, IV) • 16 m hosszú, 2,5 m magas, 35 tonna • Összeadás: 0,3 s, szorzás: 6s, osztás: 11s

16. Elektronikus számítógépek • 40-es évek közepe: teljesen elektronikus számítógépek • Elektroncsövek • Fejlesztés: hadiipar, röppálya-számítás • ENIAC, 1945: USA • 140 m2 alapterület, 30 tonna, 18 000 elektroncső • Gyakori meghibásodás • Összeadás: 0,0002 s, szorzás: 0,002 s • Colossus: Anglia (Alan Turing)

17. ENIAC

18. Neumann János • 1903-1957 • Rendkívüli képességek • Fasori Gimnázium • Budapesti Egyetem (matematika), Zürichi Egyetem (vegyészet) • Princetonban egyetemi tanár • Kvantumelmélet, halmazelmélet, matematikai logika, játékelmélet

19. Neumann és a számítógépek • Részt vesz a II. világháborús fejlesztésekben, így az ENIAC-éban is • Az ENIAC hibáit látva megfogalmazza egy új számítógép működési elvét: • „The EDVAC Report” 1945 • Neumann-elvek • Az EDVAC 1949-ben készült el

20. Neumann-elvek • Szekvenciális (soros) működés:Az utasításokat egymás után hajtja végre. • Kettes számrendszer használata • Operatív tár (belső memória) használata, tárolt program elve:A számítások részeredményeit és a végrehajtandó utasításokat is a memóriában tároljuk. • Univerzális gép:Nemcsak egyetlen feladat megoldására alkalmas.

21. A Neumann-elvű számítógép részei • Operatív tár (memória), amelyben az adatok és az utasítások egyszerre tárolódnak. • Vezérlőegység, amely önállóan tudja értelmezni és végrehajtani az utasításokat. • Aritmetikai-logikai (műveletvégrehajtó) egység, amely képes az alapvető matematikai és logikai műveletek elvégzésére. • Bemeneti-kimeneti egység, amely a gép és kezelője közötti kapcsolatot biztosítja.

22. További fejlesztések • 50-es évek: sorozatgyártás (UNIVAC, BINAC) • Technikai újítások (dióda, tranzisztor): teljesítmény növelése, méret csökkentése • 60-as évek: IBM 360, 370 • integrált áramkör: teljesítmény tovább nő, méret tovább csökken • Mágneses háttértárak megjelenése • Nagy számítástechnikai cégek kialakulása (INTEL, IBM, HP, DEC…) • 1971: első mikroprocesszor • Személyi számítógép (PC): 1981

24. Számítógépes generációk • Nulladik generációs számítógépek (XX. sz. eleje): Elektromechanikus számítógépek (reléket tartalmaznak) • Első generációs számítógépek (1946-1958): Elektroncsöves gépek • Második generációs számítógépek (1958-1965): Félvezetős gépek (diódák, tranzisztorok). • Harmadik generációs számítógépek (1965-1972): Integrált áramköröket tartalmaznak • Negyedik generációs számítógépek (1973-tól): Mikroprocesszorokkal végzik a műveleteket. • Ötödik generációs gépek: kutatási fázis