ROZDĚLENÍ POČÍTAČŮ HISTORIE PŘÍPRAVA K MATURITĚ 2

CO JE TO POČÍTAČ ?? POČÍTAČ JE UNIVERZÁLNĚ PROGRAMOVATELNÝ AUTOMAT. JE TO VÝPOČETNÍ PROSTŘEDEK, KTERÝ ZPRACOVÁVÁ AUTOMATICKY, DLE PŘEDEM PŘIPRAVENÉHO POSTUPU (PROGRAMU) ULOŽENÉHO VE SVÉ PAMĚTI, ČÍSLICOVOU INFORMACI (DATA VE FORMĚ ČÍSEL) VYJÁDŘENOU DISKRÉTNĚ NESPOJITÝM ČÍSLICOVÝM SIGNÁLEM, NEJČASTĚJI DVOUHODNOTOVÝM (0,1). SLOVO „POČÍTAČ “ (COMPUTER) POCHÁZÍ ZE SLOVA POČÍTAT (COMPUTE), Z TOHO DŮVODU, ŽE V PRVNÍ FÁZI SE POČÍTAČE POUŽÍVALY POUZE PRO VÝPOČTY. POTOM SE ZAČALY POUŽÍVAT K UKLÁDÁNÍ A VYHLEDÁVÁNÍ ÚDAJŮ, POZDĚJI PRO PSANÍ TEXTŮ, ZPRACOVÁNÍ GRAFIKY A ZVUKU.

ROZDĚLENÍ PODLE VELIKOSTI PODLE PROVEDENÍ PODLE PRINCIPU ČINNOSTI PODLE SADY INSTRUKCÍ PROCESORU PODLE GENERACE ROZBOR VON NEUMANOVY KONCEPCE

PODLE VELIKOSTI SÁLOVÉ POČÍTAČE - MAINFRAME MINIPOČÍTAČE - VEJDOU SE NA STŮL, VÍCE ÚLOH NAJEDNOU, SERVERY V MENŠÍCH PROVOZECH). OSOBNÍ POČÍTAČE (PC=PERSONAL COMPUTERS) - PRO 1 UŽIVATELE, OBTÍŽNĚ ZVLÁDAJÍ VĚTŠÍ POČET ÚLOH. MIKROPOČÍTAČE - SPECIÁLNÍ ÚČELY (ŘÍZENÍ VSTUPU PALIVA, PRAČKY, ...), OZNAČOVALY SE TAK I OSMIBOITOVÉ POČÍTAČE V 80. LETECH.

PODLE PROVEDENÍ TOWER (VĚŽ), BIGTOWER, MINITOWER DESKTOP, SLIM (VELMI TENKÝ DESKTOP) LAPTOP - POČÍTAČ NA KLÍN (LAP=KLÍN), PŘENOSNÝ NOTEBOOK (NOTEBOOK= POZNÁMKOVÝ SEŠIT) - SEŠITOVÁ VELIKOST (A4) PALMTOP - POČÍTAČ DO DLANĚ (PALM=DLAŇ), MÉNĚ MOŽNOSTÍ, DÁ SE SPOJIT S POČÍTAČEM, RYCHLÉ POZNÁMKY V TERÉNU, ZPRACOVÁNÍ V KANCELÁŘI.

PŘÍKLAD ROZDĚLENÍ POČÍTAČŮ

PODLE PRINCIPU ČINNOSTI ANALOGOVÉ POČÍTAČE ANALOGOVÉ - REPREZENTUJÍ HODNOTY SPOJITĚ PODLE NĚKTERÉ FYZIKÁLNÍ VELIČINY (ELEKTRICKÝ PROUD, TLAK VZDUCHU, KAPALINY) - VELIČINA MŮŽE NABÝVAT LIBOVOLNÝCH HODNOT, PRO NÁROČNĚJŠÍ ÚLOHY NEVYHOVUJÍCÍ, DNES VYMIZELY (POUŽITÍ SNAD V EXTRÉMNÍCH PROSTŘEDÍCH - ARMÁDA; ÚZKÁ SKUPINA ÚLOH DEFINOVANÝCH DIFERENCIÁLNÍMI ROVNICEMI). ČÍSLICOVÉ POČÍTAČE ČÍSLICOVÉ (NUMERICKÉ) - HODNOTY REPREZENTOVÁNY NESPOJITĚ (DISKRÉTNĚ) POMOCÍ DVOU STAVŮ FYZIKÁLNÍ VELIČINY, INFORMACE SE PŘEVÁDĚJÍ NA ČÍSLA VE DVOJKOVÉ SOUSTAVĚ

PODLE SADY INSTRUKCÍ PROCESORU CISC (COMPLEX INSTRUCTION SET COMPUTER) - MNOŽSTVÍ SLOŽITÝCH A DLOUHÝCH INSTRUKCÍ (OBVYKLE PŘES 100 RŮZNÝCH INSTRUKCÍ). RISC (REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER) - MENŠÍ MNOŽSTVÍ JEDNODUCHÝCH INSTRUKCÍ, JEDNOTNÁ DÉLKA INSTRUKCÍ - ZRYCHLENÍ V POSLEDNÍCH LETECH SE ALE ROZDÍL MEZI TĚMITO DVĚMA TYPY STÁLE ZMENŠUJE.

PODLE GENERACE GENERACE VÝKON(OPERACE/S) SOUČÁSTKY VSTUP/VÝSTUP, VNĚJŠÍ PAMĚŤ ROK VZNIKU 0. ASI 500 RELÉ, ELEKTRONKY DĚRNÉ ŠTÍTKY A PÁSKY/DÁLNOPIS MAGNETICKÉ BUBNY DO 1949 1. ASI 1000 ELEKTRONKY DĚRNÉ ŠTÍTKY A PÁSKY/ŘÁDKOVÉ TISKÁRNY MAGNETICKÉ PÁSKY DO 1956 2. TISÍCE TRANZISTORY TERMINÁLY/RYCHLOTISKÁRNY MAGNETICKÉ DISKY DO 1964 3. NAD 10 000 INTEGROVANÉ OBVODY KLÁVESNICE/MONITOR DO 1972 3,5. NĚKOLIK SET TISÍC INTEGROVANÉ OBVODY LSI DISKETY OD 1972 DODNES 4. MILIÓNY INTEGROVANÉ OBVODY VLSI DISKETY, CD-ROM OD 1981 DODNES

HISTORY ?????

NULTÁ GENERACE RŮZNÉ POKUSY NA RŮZNÉ SOUČÁSTKOVÉ ZÁKLADNĚ (ELEKTRONKY, RELÉ) NÍZKÝ VÝKON, VELKÉ ROZMĚRY COLOSSUS (1943), WHIRLWIND COMPUTER (1944-1951) Z-1 - PRVNÍ POČÍTAČ, NĚMECKO, 1934, KONRAD ZUSE, NIKDY NEBYL ZCELA PROVOZUSCHOPNÝ (MECHANICKÉ ZÁKLADY ČINNOSTI) Z-3 - PRVNÍ PRAKTICKY POUŽITELNÝ POČÍTAČ, 1941, RELÉ (2.600 ELEKTROMAGNETICKÝCH RELÉ, BINÁRNÍ SOUSTAVA, VNĚJŠÍ PAMĚŤ - DĚROVANÝ FILMOVÝ PÁS), RYCHLOST 1 OPERACE ZA SEKUNDU, PAMĚŤ - 64 ČÍSEL MARK I - 1944 - USA - PODOBNÝ POČÍTAČ, HOWARD AIKEN, DESÍTKOVÁ SOUSTAVA, POUŽIT PŘI VÝPOČTU VELIKOSTI NÁLOŽE PRVNÍ ATOMOVÉ PUMY ČESKOSLOVENSKO - 1957 - SAPO (SAMOČINNÝ POČÍTAČ) (ZA TŘI ROKY PO JEHO DOKONČENÍ (1960) SAPO BOHUŽEL SHOŘEL, PROTOŽE Z JISKŘÍCÍCH RELÉOVÝCH KONTAKTŮ SE VZŇALA LOUŽIČKA OLEJE, KTERÝM BYLO NUTNO RELÉ PŘIMAZÁVAT.)

PRVNÍ GENERACE ELEKTRONKY (NAHRAZENÍ RELÉ BISTABILNÍM SPÍNACÍM PRVKEM (KLOPNÝ OBVOD) SLOŽENÝM Z ELEKTRONEK) ENIAC (ANGL. ELECTRONIC NUMERICAL INTEGRATOR AND COMPUTER) - MAUCHLYM, ECKERTEM (UNIVERZITA V PENSYLVÁNII), 30 TUN, CHLAZEN PROUDEM VZDUCHU ZE DVOU LETECKÝCH MOTORŮ, 167 METRŮ ČTVEREČNÍCH, DESÍTKOVÁ SOUSTAVA, KOMBINACE ELEKTRONEK A RELÉ, 5 000 OPERACÍ ZA SEKUNDU (DNES JE SHODNÝ VÝKON PŘEDSTAVOVÁN ČIPEM O PLOŠE NECELÉHO 1 CM ČTVEREČNÍHO) X TISÍCINÁSOBNÉ ZRYCHLENÍ PROTI JEHO PŘEDCHŮDCŮM (MARK-I A Z-3), PROGRAMOVÁNÍ PROPOJOVÁNÍM CELKEM 130 KABELŮ A MNOHDY TRVALO CELÉ TÝDNY JOHN VON NEUMANN - AMERIČAN MAĎARSKÉHO PŮVODU, VON NEUMANNOVO SCHÉMA

DRUHÁ GENERACE TRANZISTORY - ZMENŠENÍ ROZMĚRŮ, POKLES SPOTŘEBY ENERGIE 1947 - VYNÁLEZU TRANZISTORU - MENŠÍ ROZMĚRY, VYŠŠÍ SPOLEHLIVOST, MINIMÁLNÍ SPOTŘEBA ENERGIE OD POLOVINY 50. LET (IBM-1401, NATIONAL ELLIOT 803, U NÁS MINSK Z SSSR) NEKOMPATIBILITA A NEJEDNOTNOST VÝROBCŮ - SLABÉ ROZŠÍŘENÍ. 1968 - ZPA 600 - PRVNÍ ČESKOSLOVENSKÝ TRANZISTOROVÝ POČÍTAČ

TŘETÍ GENERACE OD 1961 INTEGROVANÉ OBVODY (NĚKOLIK TRANZISTORŮ NA JEDNÉ DESTIČCE - CHIPU) - VÝRAZNÉ ZMENŠENÍ, URYCHLENÍ MONTÁŽE PRVNÍ INTEGROVANÉ OBVODY - 10-100 TRANZISTORŮ IBMSYSTEM/360 - PRVNÍ POČÍTAČ TŘETÍ GENERACE EC 1021, EC 1025, ... - NAŠE POČÍTAČE TŘETÍ GENERACE OD ROKU 1971, SOUČÁST JJSEP (JEDNOTNÝ SYSTÉM ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ - SOCIALISTICKÉ ZEMĚ) SNAHA O STANDARDIZACI TECHNICKÉHO VYBAVENÍ, TYPOVÉ ŘADY POČÍTAČŮ

TŘÍ A PŮLTÁ GENERACE LSI - INTEGRAOVANÉ OBVODY S VYSOKOU HUSTOTOU INTEGRACE (NĚKOLIK TISÍC TRANZISTORŮ) MODULÁRNÍ KONSTRUKCE TECHNICKÉHO VYBAVENÍ JEJICH VÍCEÚLOHOVÉ OPERAČNÍ SYSTÉMY - OVLÁDÁNÍ POMOCÍ KONCOVÝCH STANIC - TERMINÁLŮ INTERAKTIVNÍM KOMUNIKACE IBM 370 JSEP 2 (ODVOZENO OD IBM) - EC 1027 VZNIK MINIPOČÍTAČŮ (DO TÉ DOBY POUZE STŘEDISKOVÉ RESP. SÁLOVÉ) - DEC-DIGITAL EQUIPMENT COMPANY, HEWLETT-PACKARD, U NÁS SYSTÉMY SMEP 1969 - VYNÁLEZ MIKROPROCESORU - DOMÁCÍ A OSOBNÍ POČÍTAČE POČÁTEK 80. LET - IBM PC, MACINTOSH (APPLE) POLOVINA 80. LET - SÍTĚ LAN KONEC 80. LET - WAN

ČTVRTÁ GENERACE VLSI - INTEGROVANÉ OBVODY S VELMI VYSOKOU HUSTOTOU (MILIONY GTRANISTORŮ NA NĚKOLIKA CENTIMETRECH) POKUSY O MULTIPROCESOROVÉ SYSTÉMY VÍCEPROCESOROVÉ SYSTÉMY IBM ŘADA SIERRA (IBM 3090), SIEMENS, BURROUGHS NEBO BULL, IBM, DEC (DIGITAL EQUIPMENT COMPANY), WANG, OLIVETTI, HEWLETT-PACKARD, CRAYE (CRAY-1 A CRAY-2 - SVÉHO ČASU NEJVÝKONNĚJŠÍMI POČÍTAČI SVĚTA, CRAY-3 - 16-TI PROCESORŮ - HLAVNÍ PŘEDSTAVITEL TZV. UPERPOČÍTAČŮ) SILICON GRAPHICS - ŠPIČKOVÉ GRAFICKÉ STANICE A DATOVÉ SERVERY (NĚKOLIK STOVEK PROCESORŮ SPOLEČNĚ)

PÁTÁ GENERACE BUDOUCNOST UMĚLÁ INTELIGENCE - MYŠLENKOVÉ POSTUPY ČLOVĚKA, KONVERZACE S ČLOVĚKEM, AUTOMATICKÁ OPRAVA PROGRAMU, SAMOSTATNÉ ROZHODOVÁNÍ PARALELNÍ ZPRACOVÁNÍ, MULTIPROCESING, PODOBNOST S BIOLOGICKÝMI NEURONOVÝMI SÍTĚMI NOVÁ SOUČÁSTKOVÁ ZÁKLADNA (BALISTICKÉ TRANZISTORY, SUPRAVODIVÉ JOSEPHSONOVY OBVODY?) POČÍTAČE "NON VON" - OPUŠTĚNÍ VON NEUMANNOVY KONCEPCE - PARALELNÍ POČÍTAČE (PARALELNÍM ZPRACOVÁNÍM PROCESŮ)

VON NEUMANOVA KONCEPCE

ODLIŠNOSTI PODLE VON NEUMANNOVA SCHÉMATU POČÍTAČ PRACUJE VŽDY S JEDNÍM PROGRAMEM. TOTO VEDE KE ŠPATNÉMU VYUŽITÍ STROJOVÉHO ČASU. V SOUČASNÉ DOBĚ TKZV. MULTITASKING. POČÍTAČ MŮŽE DISPONOVAT I VÍCE NEŽ JEDNÍM PROCESOREM POČÍTAČ PODLE VON NEUMANNOVA SCHÉMATU PRACOVAL POUZE V TZV. DISKRÉTNÍM REŽIMU (DO PAMĚTI pc JE ZAVEDEN PROGRAM, DATA A PAK PROBÍHÁ VÝPOČET; V PRŮBĚHU VÝPOČTU JIŽ NENÍ MOŽNÉ S PC DÁLE INTERAKTIVNĚ KOMUNIKOVAT). EXISTUJÍ VSTUPNÍ/VÝSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ, KTERÁ UMOŽŇUJÍ JAK VSTUP, TAK VÝSTUP DAT (NEBO PROGRAMU). PROGRAM SE DO PAMĚTI NEMUSÍ ZAVÉST CELÝ, ALE JE MOŽNÉ ZAVÉST POUZE JEHO ČÁST A OSTATNÍ ČÁSTI ZAVÁDĚT AŽ V PŘÍPADĚ POTŘEBY.

HARVARDSKÉ SCHÉMA ODDELENÁ PAMĚŤ PRO PROGRAM A PRO DATA (NĚKTERÉ JEDNOČIPOVÉ MIKROPOCÍTAČE). VÍCEPROCESOROVÉ POCÍTACE – POCÍTAČE S NĚKOLIKA CPU. DĚLÍ SE PODLE TOHO, ZDA MAJÍ SDÍLENOU PAMĚŤ: • MULTIPROCESSORS (MULTIPROCESORY) MAJÍ SDÍLENOU PAMET • MULTICOMPUTERS (MULTIPOČÍTACE) NEMAJÍ SDÍLENOU PAMĚŤ, PROCESORY KOMUNIKUJÍ NAPRÍKLAD POMOCÍ MECHANISMU ZASÍLÁNÍ ZPRÁV.

POČÁTKY VÝVOJE POČÍTAČŮ MECHANICKÉ, NEPRACOVALY AUTOMATICKY PODLE PROGRAMU ABAKUS POČÍTADLO, KULIČKY SE POSUNUJÍ VE ŽLÁBCÍCH (KOLEM 5000-3000 PŘED N.L.), ŘECKO, ŘÍM, 4 ZÁKLADNÍ OPERACE LOGARITMICKÉ PRAVÍTKO 2 STUPNICE, POSOUVÁNÍ (17. STOLETÍ) MECHANICKÉ POČÍTACÍ STROJE OZUBENÁ KOLEČKA WILHELM SCHICKARD – 1574 - POUZE MYŠLENKA, NEREALIZOVÁNO (AŽ POZDĚJI PODLE NÁKRESŮ), VŠECHNY OPERACE BLAISE PASCAL - 1642 - SČÍTÁNÍ A ODČÍTÁNÍ ŠESTIMÍSTNÝCH ČÍSEL GOTTFRIED WILHELM LEIBNITZ - 1673 - VČETNĚ NÁSOBENÍ A DĚLENÍ, MYŠLENKA VÝHOD DVOJKOVÉ SOUSTAVY, PRINCIP OZUBENÝCH KOL, OD ROKU 1818 SÉRIOVÁ VÝROBA PODLE LEIBNITZE JOSEPH MARIE JACQUARD 1805 - TKALCOVSKÝ STAV - OTVORY V PAPÍROVÝCH ŠTÍTCÍCH (DĚRNÉ ŠTÍTKY), PRVNÍ STROJ ŘÍZENÝ PROGRAMEM DĚRNÉ ŠTÍTKY - DŘÍVE DŘEVĚNÉ - FALCON (1728)

CHARLES BABBAGE 1833 STAVBA MATEMATICKÉHO STROJE - ANALYTICAL ENGINE (MYŠLENKOVĚ BLÍZKÉ DNEŠNÍM) PROGRAMOVĚ ŘÍZENÝ STROJ! ČÍSELNÁ PAMĚŤ, PROGRAMOVÁ PAMĚŤ, ALU, ŘÍDÍCÍ JEDNOTKA, VÝSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ NEDOKONČENO A ZAPOMENUTO - TECHNIKA NEBYLA NA ÚROVNI PŘESNOST OSMI ČÍSLIC, PAMĚŤ - JEDEN TISÍC ČÍSEL PŘÍTELKYNĚ ADA AUGUSTA DE LOVELAC - MYŠLENKA PODMÍNĚNÉHO VĚTVENÍ PROGRAMU PODLE VÝSLEDKU PŘEDCHOZÍHO KROKU HERMANN HOLLERITH 1886 - DĚRNOŠTÍTKOVÝ STROJ - ČTENÍ I ZÁPIS DAT PRVNÍ POUŽITÍ - SČÍTÁNÍ OBYVATELSTVA USA 1890 (DOSUD RUČNĚ NĚKOLIK LET, S POUŽITÍM STROJŮ 1 MĚSÍC) ROZŠÍŘENÍ V BANKÁCH, POJIŠŤOVNÁCH A VELKÝCH FIRMÁCH, 1924 - PRVNÍ VÝROBNÍ NÁPLŇ IBM KONRAD ZUSE PROJEKTOVÁNÍ PROGRAMOVĚ ŘÍZENÉHO POČÍTACÍHO STROJE, DVOJKOVÁ SOUSTAVA, SEMILOGARITMICKÁ REPREZENTACE ČÍSEL 1937 – Z1 (MECHANICKÉ) 1941 – Z3 – ELEKTROMECHANICKÉ, PRVNÍ FUNGUJÍCÍ PROGRAMOVĚ ŘÍZENÝ POČÍTAČ (DĚRNÁ PÁSKA S PROGRAMEM, 2000 RELÉ, KAPACITA PAMĚTI 64 SLOV PO 22 BITŮ, ČAS NÁSOBENÍ 3 SEKUNDY) ČTYŘICÁTÁ LÉTA MARK I (EDSAC) – 1944 (LABORATOŘE IBM + HARDVARDSKÁ UNIVERZITA - HOWARD H. AIKEN), RELÉ, PRINCIP ANALYTICAL EGINE, PRVNÍ FUNGUJÍCÍ POČÍTAČ, ČÁSTEČNÉ PROGRAMOVÉ ŘÍZENÍ ENIAC (ELECTRONIC NUMERAL INTEGRATOR AND COMPUTER) – 1946 – ELEKTRONKY, PRVNÍ ČISTĚ ELEKTRONKOVÁ KONSTRUKCE S MOŽNOSTÍ UNIVERZÁLNÍHO PROGRAMOVÉHO ŘÍZENÍ (1800 ELEKTRONEK, 10000 KONDENZÁTORŮ, 70000ODPORŮ, 1300 RELÉ, CHLAZENÍ 2 LETECKÉ MOTORY, 150 M2, 40 TUN, DEKADICKÁ SOUSTAVA., NÁSOBENÍ 3 MS) EDVAC (ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE COMPUTER) – REALIZACE VON NEUMANNA

BUDOUCNOST FYZIKÁLNÍ ZÁKONY JSOU NEÚPROSNÉ A PLATÍ I PRO KONSTRUKTÉRY POČÍTAČŮ: ELEKTRONY SE NEMOHOU PŘEMISŤOVAT RYCHLOSTÍ VYŠŠÍ NEŽ JE RYCHLOST SVĚTLA A TAK JSOU JEN DVĚ MOŽNOSTI, JAK POCHODY V POČÍTAČÍCH URYCHLIT: BUĎTO ZKRÁTIT VZDÁLENOSTI MEZI PRVKY NEBO ČINNOST ROZDĚLIT NA ÚSEKY, KTERÉ MOHOU PROBÍHAT SOUČASNĚ. ZKRACOVÁNÍ VZDÁLENOSTÍ ZNAMENÁ MINIATURIZACI POČÍTAČŮ, TA MÁ VŠAK TAKÉ SVÉ MEZE, PROTOŽE JE NÁROČNÁ NA TECHNOLOGII VÝROBY. NAOPAK PARALELIZACE NABÍZÍ NA PRVÝ POHLED NEOMEZENÉ MOŽNOSTI. PARALELNÍ POČÍTAČE.

TYPY POČÍTAČŮ

OTÁZKY K OPAKOVÁNÍ DEFINUJTE POJEM POČÍTAČ PROVEĎTE ROZDĚLENÍ POČÍTAČŮ A JEDNOTLIVÉ KATEGORIE POPIŠTE POPIŠTE JEDNOTLIVÉ GENERACE POČÍTAČŮ NAKRESLETE A POPIŠTE VON NEUMANNOVU KONCEPCI POČÍTAČE JAKÉ JSOU ODLIŠNOSTI SOUČASNÝCH POČÍTAČŮ OD VON NEUMANNOVY KONCEPCE. VYSVĚTLETE HARVARDSKÉ SCHÉMA POČÍTAČE POPIŠTE HISTORII VÝVOJE POČÍTAČŮ OD STAROVĚKU PO DNEŠEK