5. Historie výpočetní techniky

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

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

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

Mechanický kalkulátor Za myšlenkového zakladatele považován všestranný umělec Leonardo da Vinci První kalkulačku však sestrojil roku 1623 Wilhelm Schickard – 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

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 Gottfried Wilhelm von Leibniz, 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

Logaritmické tabulky Objevitel John Napier roku 1614 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

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

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 Analytical Engine; po ní nazván programovací jazyk ADA

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

Konrád Zuse 1938 První elektromechanický počtač Z1 (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

Howard Aiken 1938 Mark 1, prototyp Ve stejné době jako Zuse Byl ale méně dokonalý Použit při výpočtu první atomové bomby

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)

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

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

3.Generace (1965-1980) Založena na integrovaných obvodech Rychlost – desetiticíce operací 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

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

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)

Vývoj základních osobních počítačů APPLE Založen r.1976 v Kalifornii – Steve Jobs, Steve Wozniak a 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 West Coast Computer Faire Technologický i komerční průlom v oboru osobních počítačů představoval Macintosh (rodina osobních pc)

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

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)

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

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

Osobní počítač Určený pro použití jednotlivcem Součástí je hardware a software

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)

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

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.