5. Historie výpočetní techniky

1. 5. Historie výpočetní techniky

2. Dějiny • Dějiny počítačů zahrnují vývoj jak "samotného" hardware, tak jeho architektury a mají přímý vliv na vývoj softwaru • První číslicové počítače byly vyrobeny ve 30. letech 20. století

3. Předchůdci • první zařízení, která se později vyvinula v dnešní počítače, byla velmi jednoduchá a byla založena na mechanických principech • Vývoj probíhal až do poloviny 20.stol. ve dvou větvích • Analogové – modelovaly problém převedením do jeho mechanické nebo elektrické analogie • Číslicové – převedením na číselné hodnoty a numerické zpracování • S vývojem číslicové techniky analogové počítače prakticky zanikly

4. Abakus • Vznikl asi před 5000 lety • První známý nástroj, který usnadňoval počítání s čísly • Původně šlo jen o zaprášený kámen (hebrejsky abaq = prach) • Používal se v Babylonii • Nejstarší dochovaný exemplář je salamiská tabulka, která pochazí z roku 300př.n.l. • Ve starověkém Řecku a Římě se používala dřevěná hliněná destička, do které se vkládaly kamínky (calculli) – odtud název kalkulačka

5. Mechanický kalkulátor • Za myšlenkového zakladatele považován všestranný umělec Leonardoda Vinci • První kalkulačku však sestrojil roku 1623 WilhelmSchickard – zůstala zachována jen dokumentace a náčrtky • 1623 první mechanický počítací stroj, tzv. počítací hodiny • Základem bylo desetizubé kolečko • Neuvedl stroj do praxe, protože umřel během třicetileté války

6. Roku 1642 Blaise Pascal vyrobil ve svých 19 letech první dochovaný kalkulátor – stroj zvaný Pascaline; uměl sčítat a odčítat • Otec byl výběrčí daní, syn mu chtěl pomoci, tak vyrobil sčítací stroj • Na slavnou éru Pascala navázal r.1694 německý matematik GottfriedWilhelmvonLeibniz, který stroj Pascaline zdokonalil a stroj uměl navíc násobit, dělit a počítat druhou odmocninu – docílil toho výměnou ozubeného kola za ozubený válec • 1820 vyrobil Charles Xavier Thomas Aritmometr – byl to první hromadně vyráběný kalkulátor

7. Logaritmické tabulky • Objevitel John Napierroku1614 • Násobení a dělení pomocí sčítání a odčítání s využitím logaritmů • Následně byly v Anglii sestaveny logaritmické tabulky • Později logaritmické pravítko, kde byla reálná čísla reprezentována vzdálenostmi na ose; to bylo používáno prakticky beze změn dalších 200let • Dokonce ho používali k provádění výpočtů v rámci programu Apollo

8. Děrnoštítková zařízení • Elektromagnetický řídící a počítací stroj • Vyvinut roku 1889 Hermannem Hollerithem a použil ho k vyhodnocení sčítání lidu v USA • Joseph-Marie Jacquard použil děrné štítky na začátku 19.stol. k řízení tkalcovského stavu při vytváření složitých vzorů • Štítky se daly použít vícekrát, uchovávaly a zpracovávaly data

9. Babbageův analytický stroj • Pokus o první počítač • V 19. století se o něj pokusil Charles Babbage • Všeobecně použitelný počítač pracující na mechanické bázi • Měl aritmetickou jednotku, paměť, vstupní jednotku a tiskárnu • Program nebyl v paměti, ale byl čten zvláštním snímačem • Seznam instrukcí podáván pomocí děrných štítků • Nebyl nikdy realizován, ale je považován za první univerzální počítač • Ada, Lady Lovelace byla spolupracovnice a přítelkyně Charlese Babbage a byla první „programátorka“ pc na světě • Vytvořila první jazyk pro AnalyticalEngine; po ní nazván programovací jazyk ADA

10. Přehled vývojových typů počítačů • Generace nultá 1930 • Využívající relé • Rychlost – pár operací za sekundu • Velký počet skříní

11. Konrád Zuse 1938 • První elektromechanický počtačZ1 (Německo) • Ten byl nefunkční, proto vymyslel relé a sestrojil několik typů Z (funkční až Z3) • Měl 2600 relé • Dvojkovou soustavu • 1 operaci za sekundu • Klávesnice • Paměť na 64 čísel • Byl zničen při náletu

12. HowardAiken 1938 • Mark 1, prototyp • Ve stejné době jako Zuse • Byl ale méně dokonalý • Použit při výpočtu první atomové bomby

13. 1.Generace (1945-1951) • Založena na elektronkách • Rychlost – stovky operací za sekundu • Velký počet skříní • Počítače jsou pouze prototypy s malou kapacitou operační paměti • Vstup hlavně pomocí děrných štítků • Nízká spolehlivost • Velká spotřeba energie • Ještě neexistuje programovací jazyk • Typický představitel je první skutečný počítač ENIAC – monstrum s 18 tisíci elektronkami, zabírající plochu basketbalového hřiště, napájen menší elektrárnou a chlazené dvěma leteckými motory (provoz ukončen 1955)

14. MANIAC – sestaven roku 1945 • Do provozu uvedl John von Neumann • Byl použit k matematickým výpočtům popisujícím fyzikální děje a využit k vývoji jaderné bomby

15. 2.Generace (1951-1965) • Využívají tranzistory • Rychlost – tisíce operací za sekundu • Velikost do 10 skříní • První programovací jazyky • vznikají dávkové systémy – zaváděné děrné pásky, štítky nebo magnetické pásky • Počítače se začínají vyrábět v malých sériích a používají se ve firmách • UNIVAC –r.1951 první sériově vyráběný počítač • EPOS – r.1960 vyroben pod vedením prof. A.Svobody (EPOS1, později EPOS 2) • operační systém • Assemlber – programovací jazyk starších počítačů, překladače

17. 3.Generace (1965-1980) • Založena na integrovaných obvodech • Rychlost – desetiticíceoperací za sekundu • Velkost do 5ti skříní • Roste výkon a to umožňuje práci více uživatelů najednou a mohou souběžně pracovat na více úlohách • Zavádí se pojem proces – označuje prováděný program a zahrnuje i dynamicky měnící se data • Cray – r.1976 nejvýkonější počítače na světě (Cray-1) • Úspěšný • 1995 firma zkrachovala • Nejznámější počítač 3. generace

18. 4.Generace (od roku 1981) • Využívají se integrované obvody vysoké hustoty – VLSI • Rychlost – miliony operací za sekundu • Velikost – 1 skříň • Roste výkon, zvyšuje se kapacita paměti, počítače se zmenšují a zlevňují • Přichází éra systémů DOS • Vznikají grafická uživatelská rozhraní • S rozvojem počítačových sítí vzniká internet • Hlavním představitelem je IBM PC (1981) založená na základě procesorů firmy Intel

20. 5.Generace • Pravděpodobně se bude vyznačovat snahou o zvládnutí umělé inteligence • Pro počítače této generace se vžilo označení "non von", aby se zdůraznilo, že budou mít něco společného s von Neumannovou koncepcí • Jedná se o tzv. paralelní počítače • Osazeny dvěma i více procesory (mezi ně se dělí procesy)

21. Vývoj základních osobních počítačů • APPLE • Založen r.1976 v Kalifornii – SteveJobs, SteveWozniaka R.g. Wayne • Firma pracuje na HW i SW • V poslední době vyvíjí produkty i v jiných oblastech (iPod, iPohone, iPad) • Počítač Apple II byl r.1977 představen na veletrhu WestCoastComputerFaire • Technologický i komerční průlom v oboru osobních počítačů představoval Macintosh (rodina osobních pc)

23. IBM PC • 12.srpna 1981 vydává počítač pod modelovým č.5150 • Vývoj operačního systému měla na starosti společnost, kterou vlastilBill Gates – DOS, Windows

24. Druhy počítačů • Superpočítače • Velmi výkonné počítače nebo počítačové systémy • Mezi superpočítače můžeme taky spojení velkého množství počítačů spojených internetem • Používají se pro složité výpočetní úlohy, fyzikální modelování nebo pro potřebu vesmírného výzkumu (NASA)

25. Mainframe • používán pro kritické aplikace, často zahrnují zpracovávání velkých objemů dat • Typické úlohy – sčítání lidu, rozsáhlé statistické úlohy, finanční transakce • Později byl výraz Mainframe používán jako komerční označení s méně výkonnými jednotkami, které se skládaly z menších částí • Dnes tyto počítače patří mezi nejvýkonnější dostupnou univerzální výpočetní techniku

26. Server • Počítač, který poskytuje nějaké služby nebo počítačový program, který tyto služby realizuje • V unixových systémech démon, v Microsoft Windows – služba • Většinou umístěny ve speciální místnosti (serverovna), která je klimatizovaná a má zabezpečovací zařízení • Pro úsporu se skládají do skříní – rack • Služby poskytuje buď lokálně (v rámci jednoho počítače) nebo síťové služby (počítačová síť) • Lokální – obsluha připojené tiskárny, správa automatických aktualizací • Druhy serverů – webový, soborový, proxy, aplikační

28. Osobní počítač • Určený pro použití jednotlivcem • Součástí je hardware a software

29. Smartphone • Nazýván jako chytrý telefon • Poskytuje pokročilé funkce • Pokročilý operační systém (Symbian OS, Windows Mobile, Android) • Nevýhody – výdrž baterie, rozměry, cena (dnes už ani ne)

30. PDA (Personal Digital Assistant) • Malý kapesní počítač obvykle s dotykovou obrazovkou • Ovládán perem (stylus) • Původně měly pomoci s organizováním času a kontakty, dnes jsou velmi výkonné a zvládají mnoho dalších aplikací • Nejčastější OS – WM, PalmOS, Symbian OS, Linux

31. Grafické uživatelské rozhraní (GUI) • Uživatelské rozhraní, které umožňuje ovládat počítač pomocí interaktivních grafických ovládacích prvků. • Na monitoru počítače jsou zobrazena okna, ve kterých programy zobrazují svůj výstup. • Uživatel používá klávesnici, myš a grafické vstupní prvky jako jsou menu, ikony, tlačítka, posuvníky, formuláře a podobně. • První grafické uživatelské rozhraní (WIMP) bylo vyvinuto v roce 1973 ve vývojových laboratořích společnosti Xerox.