Úvod do informačních technologií autor Jana Truxová Historie počítačů vytvořeno květen 2013 Úvod do informačních technologií autor Jana Truxová

Obsah abakus logaritmy mechanické kalkulátory děrné štítky mechanické počítače Charles Babbage Augusta Ada samočinné počítače nultá generace první generace druhá generace třetí generace čtvrtá generace budoucnost zdroje

Abakus počítací pomůcka založená na systému korálků zajímavost v roce 1946 se utkal Japonec Kiyoshu Matzukai, používající abakus, s elektronickým počítačem a po dvou dnech přesvědčivě vyhrál Vznik abakusu je skryt kdesi v šerém dávnověku - snad se objevil někdy před pěti tisíci lety v Malé Asii, odkud se postupem doby rozšířil na východ. Později se abakus objevuje v Řecku a Římě. Slovo abakus označovalo desku, která byla rozdělena na několik sloupců, ve kterých byly různé předměty (oblázky, mince, kuličky ap.). Jejich přeskupování z jednoho sloupce do druhého představovalo základní matematické operace. Abakus je na Dálném Východě stále populární - učí se s ním počítat děti ve školách v rámci povinné školní výuky a na mnoha místech se ještě zcela běžně používá v praxi. Jen pro zajímavost v roce 1946 se utkal Japonec Kiyoshu Matzukai, používající abakus, s elektronickým počítačem a po dvou dnech přesvědčivě vyhrál.

Logaritmy 1614 John Napier zveřejnil logaritmické tabulky násobení, dělení je převedeno na snadnější sčítání a odčítání zajímavost logaritmické pravítko bylo používáno i k pro- vádění výpočtů v rámci vesmírného programu Apollo

Mechanické kalkulátory Leonardo da Vinci vynalezl mechanický kalkulátor podle jeho poznámek a náčrtků byl přístroj sestaven v nedávné době

Mechanické kalkulátory 1623 Wilhelm Schickard uměl sčítat, odčítat 6-ciferná čísla zajímavost měl být použit J. Keplerem při astronomic- kých výpočtech 1642 Blaise Pascal v 19 letech vyrobil vlastní mechanickou kalkulačku pro svého otce uměla sčítat a odčítat získal královské privilegium na její výrobu Další mechanickou kalkulačku vynalezl v roce 1623 Wilhelm Schickard. Zdá se nicméně, že byly postaveny pouze dva prototypy, a ty se v současné době nacházejí neznámo kde. Zachovala se pouze dokumentace a náčrtky. Úspěšnější byl Francouz Blaise Pascal, který vyrobil vlastní mechanickou kalkulačku v roce 1642, kdy mu bylo pouhých devatenáct let. Učinil tak prý kvůli svému otci, který byl výběrčím daní a trávil celé dny úmorným sčítáním dlouhatánských sloupců čísel. Pascal svou kalkulačku o rozměrech přibližně 51x10x7,5 cm zhotovil z kovu. S osmi číselníky se pohybovalo pomocí jakési jehly. Byla schopna pouze sčítat a odčítat, jakékoli další operace nezvládala. Roku 1649 dostal Pascal královské privilegium na výrobu. Bylo vyrobeno asi padesát různých exemplářů, které dnes většinou slouží coby exponáty ve významných muzeích (např. 1 exemplář se nachází v Zwingeru).

Mechanické kalkulátory 1694 Gottfried Wilhelm von Leibniz sestrojil krokový kalkulátor – umožňoval sčítání, odčítání, násobení, dělení a druhou odmocninu srdcem celého mechanismu byl ozubený válec s kovovými kolíčky – představoval jakýsi pevný program systém nebyl překonán do 2. pol. 19. st.

Mechanické kalkulátory 1820 Thomas de Colmar sčítal, odčítal, násobil a dělil Arithmometr byl první sériově vyráběný kalkulátor zajímavost mechanické počítací stroje se udržely až do 70. let 20. st.

Děrné štítky 1805 Joseph-Marie Jacquard řídily chod tkalcovského stavu první paměťové médium

Využití děrných štítků 1889 Hermann Hollerith využití děrných štítků při sčítání lidu v USA vymyslel děrovací stroj čtečku děrných štítků spojených s počí- tadlem zajímavost sčítání lidu trvalo 6 týdnů místo 10 let

Mechanické počítače během 19. století rozvíjí se myšlenka tzv. číslicových počíta- čových automatů zdrojem energie je pára stroje pracovaly na mechanickém principu (systém zapadajících ozubených kol) stroje se vyznačují značnou složitostí není znám ani jediný funkční exemplář

Charles Babbage žil 1791 – 1871 anglický matematik, filozof, vynálezce a strojní inženýr 1822 předvedl švédské akademii návrh stroje na řešení diferenciálních rovnic 1848 začíná vznikat všeobecně použitelný počítač pracující na mechanické bázi – Analytical Engine předurčil základní rysy moderních výpočetních systémů zajímavost nebyl nikdy plně realizován, nedokončil ho ani jeho syn Člověkem, který si vůbec jako první dokázal představit počítač v dnešním slova smyslu, byl okolo poloviny minulého století Charles Babbage, profesor matematiky v Oxfordu. Udolán nekonečným množstvím chyb ve výpočtech, které prováděl pro Královskou astronomickou společnost, rozhodl se počítat pomocí automatických strojů poháněných parou. Už v roce 1812 si všiml, že přístroje nejlépe a v podstatě bezchybně plní opakující se stereotypní operace. A matematika je často na takových opakovaných jednoduchých krocích založena. V roce 1822 se tedy začal zabývat konstrukcemi parních počítacích strojů a v roce 1833 předvedl švédské akademii návrh stroje na řešení diferenciálních rovnic. Kdyby byl tento stroj skutečně realizován, byla by to parou poháněná obluda velká jako lokomotiva, využívající vymoženosti průmyslové revoluce - mechanických převodů, čepů, ozubených válců, hřídelí apod. Babbage počítal s tím, že by jeho diferenciální stroj měl na ozubeném válci stanoven pevný program, podle kterého by prováděl zadané matematické operace a zároveň by i automaticky tiskl výsledky. Plných deset let života věnoval anglický vědec svému vynálezu. Potom jeho pozornost zcela zaujala myšlenka, vytvořit stroj, který by měl univerzální uplatnění a jehož využití by nebylo omezeno jenom na určitou oblast. Pod názvem analytický stroj tak roku 1848 začal vznikat všeobecně použitelný počítač pracující na mechanické bázi který znamenal naprostý převrat a který předurčil základní rysy moderních výpočetních systémů. Nejbližším matematikovým spolupracovníkem přitom byla kupodivu žena, v té době věc naprosto nevídaná a málem nepředstavitelná. Byla jí dcera anglického básníka lorda Gordona Byrona Augusta Ada, kněžna z Lovelace. Pomáhala Babbageovi s kontrolou a přepracováním plánů analytického stroje a správou finančních prostředků poskytnutých britskou vládou. Plnila také poslání jakéhosi tiskového mluvčího a snažila se veřejnosti přiblížit možnosti a význam Babbageova stroje. Díky svým mimořádným znalostem konstrukce a funkcí stroje pro něj také mohla sestavit seznamy instrukcí, čímž se de facto stala první ženou - programátorkou. Na počest táto výjimečné ženy pojmenovalo americké Ministerstvo

Babbagův Analytical Engine Tento grandiózní analytický stroj nebyl nikdy plně realizován, nedokončil ho ani Babbageův syn, který se o to pokoušel v letech 1880-1910. Kdyby k tomu přece došlo, sestával by se z více než padesáti tisíc součástek. Mezi ně patřilo i čtecí zařízení pro zadávání pracovních instrukcí zakódovaných na děrových štítcích, "sklad"(paměť) o kapacitě jednoho tisíce až padesátimístných čísel, "mlýn"(řídící procesor) umožňující skládání instrukcí v jakémkoliv pořadí a výstupní zařízení zajišťující tisk výsledků. Nutno dodat, že nápad s děrnými štítky nepocházel z Babbageovy hlavy. Této metody se již nějakou dobu předtím užívalo na Jacquardových tkalcovských stavech (pojmenovaných po svém vynálezci Josephu-Marie Jaquardovi), které automaticky tkaly i složité vzory vyražené podle čtverečkového rastru na děrných štítcích. Stroj měl: paměť vstupní/výstupní jednotku řídicí jednotku

Augusta Ada žila 1815–1852 anglická matematička a vyná- lezkyně programování programovala Babbageho ana- lytický stroj pomocí děrných štítků vymyslela základy programo- vání zajímavost dcera anglického básníka George Gordona Byrona

Samočinné počítače začínají vznikat ve 30. letech 20. století hnací silou je elektrický proud vzniká nový pojem počítač v průběhu let se mění hlavní používané součástky pro stavbu počítače dělí se na generace podle používaných součástek

Nultá generace počítačů 1934–1944 elektromechanické počítače hlavní součástkou je elektromagnetické relé rychlost kolem 10 operací za sekundu programují se ve strojovém kódu paměťové médium – děrný štítek, děrná páska vyznačují se velkými rozměry

Konrád Zuse žil 1910–1985 1936 – první binární mechanický kalkulátor Z1 1941 – první funkční turingovsky úplný počítač řízený programem Z3 obsahoval 2 600 relé spotřeba 4 000 W hmotnost 1 000 kg zajímavost zničen při bombar- dování v 1943

Howard Hathaway Aiken žil 1900–1973 hlavní inženýr firmy IBM stavěl první počítač firmy IBM 1944 dokončen počítač Harvard Mark I. zajímavost použit k výpočtům při vývoji první atomové bomby

První generace počítačů 1945–1951 hlavní součástkou je elektronka rychlost kolem 1 000 operací za sekundu programují se ve strojovém kódu počítač se ovládal z konzole paměťové médium – děrný ští- tek, děrná páska vyznačují se vysokým příko- nem, velkou poruchovostí, nízkým početním výkonem

eniac první turingovsky úplný elektronkový počítač dokončen 1946 využití: palebné tabulky dělostřelectva americké armády obsahoval: 17 468 elektronek 70 000 rezistorů 8 700 diod a relé vážil 30 tun rychlost 5 000 součtů za sekundu

maniac dokončen 1945 autorem byl J. von Neumann zajímavost byl použit k vý- voji vodíkové bomby

Druhá generace počítačů 1951–1965 hlavní součástkou je tranzistor rychlost kolem 10 000 operací za sekundu vznik programovacích jazyků paměťové médium – děrný štítek, děrná páska, magnetická páska zlepšení parametrů počítače zmenšení rozměrů snížení spotřeby el. energie zvýšení rychlosti a spolehlivosti

Paměťová média Magnetická páska kapacita asi 5 MB sekvenční přístup k datům náročná na péči Magnetické disky kapacita asi 70 MB náhodný přístup k datům klimatizované místnosti na uchování

Programovací jazyky Fortran – první vyšší program. jazyk Algol – vědeckotechnické výpočty Cobol – zpracování hromadných dat Lisp – funcionální jazyk Basic – jednoduchá a interaktivní práce

univac sériové vyráběný počítač – prodáno 46 kusů zajímavost provedl výpočet předpovědi prezidentských voleb v roce 1952 v USA vážil 13 tun 1 905 op./s spotřeba 125 kW

Třetí generace počítačů 1965–1980 hlavní součástkou je integro- vaný obvod rychlost kolem 1 000 000 operací za sekundu programují se ve vyšších programovacích jazycích paměťové médium – mag- netické pásky, magnet. disky objevují se první modely relativně malých osobních počítačů

Sálové počítače (mainframe) nejvýkonnější dostupná univerzální výpočetní jednotka je složena z několika subsytémů pracují s ní i tisíce uživatelů (připojení terminály) využití: centrální databáze velkých společností vysoká rychlost zpracování dat umisťují se do speciálně upravených místností speciální operační systémy

IBM 360

Nové možnosti využití řízení dopravy stanovení prognóz výsledků před volbami optimalizace dopravního toku ulic zpracování výsledků voleb zpracovávání statistických výsledků

Osobní počítače 1967 Angličan Norman Kitz sestavil první elektronický osobní počítač ovládal: čtyři základní početní operace rozšiřoval se o další mat. funkce rychlé rozšíření po ce- lém světě hromadná výroba

Mooreův zákon kapacita integrovaných obvodů se každých 12 až 18 měsíců zdvojnásobí domněnku formuloval Gordon Moore v roce 1964 domněnka stále platí jeden ze zakladatelů společnosti Intel

Čtvrtá generace počítačů od roku 1981 hlavní součástkou jsou mikroprocesor, integrova- né obvody rychlost od 10 000 000 ope- rací za sekundu používá operační systém paměťové médium – magnetický disk, optické disky, flash paměti vyznačují se další miniaturizací, zvyšováním rychlosti, snížením spotřeby elektrické energie

Mikroprocesory 1971 zahájení výroby zavedena výroba firmou Texas Instruments v počítači plní funkci centrální jednotky obsahuje 5–10 tis. tranzistorů je pouze jen jednou součástí celého počítače

PC – osobní počítač IBM PC nástupci tohoto počítače jsou na celém světě nejrozšířenější

Domácí počítače rozšíření v 80. letech 20. st. používal se levný 8-bitový procesor různé varianty programovacího jazyka BASIC data se nahrávala i načítala z magnetofonové pásky

Budoucnost nejsou známy další generace počítačů zatím se neví, jakým směrem se bude vývoj ubírat stroje s umělou inteligencí kvantové počítače vyvíjí se nové technologie

Generace, která ignoruje historii, nemá minulost ani budoucnost. Robert A. Heinlein

Zdroje – obrázky TRIBBLE, David R. Obrázek počítadla. Wikimedia Commons [online]. 22. března 2010 [cit. 2013-01-10]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Abacus_5.jpg ?uselang=cs Mirabella, Joseph, New Yourk, USA (Codex photo of RRZN/RVS, University of Hanover, Germany). Obrázek repliky kalkulačky L. da Vinci. The History of Computing Project [online]. 25. července 2006 [cit. 2013-01-10]. Dostupné z: http://www.thocp.net/timeline/1310.htm Dalakov, Georgi. Obrázek repliky mechanické kalkulačky Leibnitze od Stepped Reckoner. History od Computers – hardware, software, internet[online]. 8. ledna 2013 [cit. 2013-01-11]. Dostupné z: http://history- computer.com/MechanicalCalculators/Pioneers/Lebniz .html

Zdroje – obrázky EZRDR. Obrázek Arithmometer z roku 1875. Vikimedia Commons [online]. 18. února 2010 [cit. 2013-01-11]. Dostupné pod licencí Public Domain z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thomas_Arit hmometer_1975.png Hlásek, Jakub. Obrázek děrného štítku (se souhlasem autora). Muzeum starého hardware a počítačů [online]. 2010 [cit. 2013-01-14]. Dostupné z: http://hardware.najd.cz/foto/media/derne/15a.jpg Obrázek Ch. Babbage je volné dílo, protože doba ochrany majetkových autorských práv již vypršela. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. [cit. 2013- 01-16]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:CharlesBabbage.j pg

Zdroje – obrázky DUNN, Andrew. Obrázek Babbagova diferenciálního stroje. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. 6. listopadu 2004 [cit. 2013-01-16] Dostupný pod licencí Creative Commons z URL: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:BabbageDifferenc eEngine.jpg Wichary, Marcin. Obrázek Babbagova diferenciálního stroje. Wikimedia Commons [online]. [cit. 2013-01-16] Dostupný pod licencí Creative Commons z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Charles_Bab bage_Difference_Engine_No1.jpg?uselang=cs Obrázek Ada Lovelace. Wikimedia Commons [online]. [cit. 2013-01-16] Dostupný z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ada_Lovelac e.jpg?uselang=cs

Zdroje – obrázky Venusianer. Obrázek počítače Z3 Konráda Zuse. Wikimedia Commons [online]. 29. února 2008 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí Creative Commons z URL: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Z3_Deutsches_Museum.JP G Waldir. Obrázek Mark I. – Harvard Aiken. Wikimedia Commons [online]. 23. března 2007 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí public domain z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Harvard_Mark_I_2.jpg Autor neznámý. Obrázek počítače ENIAC. Wikimedia Commons [online]. 23. září 2005 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí public domain z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eniac.jpg?uselang=cs USGov-Military-Army. Obrázek počítače ENIAC. Wikimedia Commons [online]. 7. října 2007 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí public domain z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eniac_Aberdeen.jpg

Zdroje – obrázky Franklin Life Insurance Company. Obrázek počítače UNIVAC. Wikimedia Commons [online]. 2. listopadu 2012 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí public domain z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:UNIVAC-I-BRL61- 0977.jpg?uselang=cs Hlásek, Jakub. Obrázek magnetické pásky (se souhlasem autora). Muzeum starého hardware a počítačů [online]. 2010 [cit. 2013-05-27]. Dostupné z: http://hardware.najd.cz/foto/media/magneticke/4a.jpg Pitti, Erik. Obrázek počítače IBM 360. Wikimedia Commons [online]. 28. března 2008 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí Creative Commons z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IBM_System360_Mainframe. jpg Jordiferrer. Obrázek počítače IBM 360. Wikimedia Commons [online]. 29. ledna 2012 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí Creative Commons z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IBM_system_360_- _mnactec.JPG

Zdroje – obrázky Boffy B. Obrázek počítače PC IBM. Wikimedia Commons [online]. 11. srpna 2006 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí Creative Commons z URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IBM_PC_5150.jpg MaltaGC. Obrázek ANITA MK VIII kalkulátor. Wikimedia Commons [online]. 10. srpna 2007 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí Creative Commons z URL: http://en.wikipedia.org/wiki/File:AnitaMk8-01.jpg Hlásek, Jakub. Obrázek ATARI 800 XL (se souhlasem autora). Muzeum starého hardware a počítačů [online]. 2010 [cit. 2013- 05-27]. Dostupné z: http://hardware.najd.cz/pocitace.php Bertram, Bill. Obrázek počítače ZX Spectrum. Wikimedia Commons [online]. 7. června 2005 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí Creative Commons z URL:http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ZXSpectrum48k.j pg

Zdroje – obrázky RAMA. Obrázek počítače Apple II. Wikimedia Commons [online]. 30. července 2010 [cit. 2013-05- 26] Dostupný pod licencí Creative Commons z http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Apple- II.jpg POHOŘELSKÝ, Michal. Obrázek počítače IQ 151. Wikimedia Commons [online]. 24. ledna 2006 [cit. 2013-05-26] Dostupný pod licencí Creative Commons z http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IQ-151- 1.jpg obrázek logaritmického pravítka, elektronky, tranzistoru, integrovaného obvodu, procesoru – autor Jana Truxová

Zdroje – stránky Historie počítačů. MAREK, Libor. Libor Marek - výuka Informatiky na CMGaSOŠPg Brno [online]. 2012 [cit. 2013-05-26]. Dostupné z: http://www.cmsps.cz/~marlib/historie/historie.htm Dějiny počítačů. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. 2012 [cit. 2013-05-26]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Historie_počítačů SEHNÁLEK. Historie PC. Seminární práce [online]. 2003 [cit. 2013-06-10]. Dostupné z: http://sehnalek.s.sweb.cz/Histori PC.htm Historie počítačů. NOHEL, Petr. Počítače a příslušenství [online]. 2010 [cit. 2013-05-26]. Dostupné z: http://www.petrn.wz.cz/uvod.htm

Zdroje – stránky NYGRÝN, Pavel. Historie počítačů: Od elektronky po internet. Živě.cz [online]. 2011 [cit. 2013-05-26]. Dostupné z: http://www.zive.cz/clanky/historie- pocitacu-od-elektronky-po-internet/sc-3-a- 147343/default.aspx Ada Lovelace. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. 2013 [cit. 2013-05-26]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Ada_Lovelace Charles Babbage. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. 2013 [cit. 2013-05-26]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Charles_Babbage ENIAC. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. 2013 [cit. 2013-05-27]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/ENIAC

Zdroje – stránky UNIVAC I. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. 2013 [cit. 2013-05-27]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/UNIVAC Harvard Mark I. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. 2013 [cit. 2013-05- 27]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Harvard_Mark _I