Historie výpočetní techniky Střední odborná škola Otrokovice Historie výpočetní techniky Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je PaedDr. Pavel Kovář Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2 Autor PaedDr. Pavel Kovář Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-PE-IKT/1-VT-1/1 Název DUM Historie výpočetní techniky Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 26-41-L/52 Obor vzdělávání Provozní elektrotechnika Vyučovací předmět Informační a komunikační technologie Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího, náplň: formou přednášky stručně mapuje vývoj výpočetní techniky Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Abakus, Počítací stroj s dekadickými kolečky, Charles Babbage, generace počítačů, vývoj řady PC Datum 20. 9. 2012

Historie výpočetní techniky Náplň výuky Pravěké počtářství a schopnost abstrakce Abakus a starověké početní pomůcky Mechanické počítací stroje středověku a raného novověku Počítací stroje z doby osvícenství Revoluce ve tvorbě počítacích strojů – Charles Babbage Generace počítačů Vývoj řady PC Současný stav a výhled do budoucnosti

Historie výpočetní techniky PaedDr. Pavel Kovář rané období novověk generace počítačů vývoj PC a současnost

Ú S V I T dějin

Pravěk Schopnost abstrakce prst, kamínek, čárka = zvíře, sbíraný plod počítaná veličina odlišení se od ostatních tvorů na Zemi

Pračlověk „Janeček“ zde poprvé zjistil, že počet čehokoli lze znázornit zcela obecně

ABAKUS – předchůdce současného počítadla – abakion – – plochá deska – původ názvu je v řečtině. Abakus byl používán m.j. v Mezopotámii (nález asi -5000 let) V orientu se abakus používal do doby evropského novověku Kamínek – latinsky CALCULUS Abakus byl znám ve dvou základních provedeních - počítadlo - inventarizační přístroj

Starověk Egypt Indie Čína Mezopotámie Řeka – obchodní tepna, centrální moc, bezpečí před okolními nájezdy… ekonomická prosperita Potřeba řídit a počítat – základ ekonomie

Příčina a pád starověké civilizace Antika – Řecko, Řím dokázaly čerpat z poznatků okolních starověkých států, představují tehdejší vrchol civilizace. Stavby, kultura, vojenství… Řecká matematika – Pythagoras, Eukleides, Thales – základy moderní matematiky (filosofie – kalokaghátía) Římská civilizace – aplikuje řecké poznatky v praxi a staví na vyspělejších technologiích Anthos ἀνθός = květ – slovo antika lze vnímat jako „rozkvět“

Středověk Pád antiky – civilizační katastrofa, která vrhla lidskou společnost o asi 1000 let zpět. Raný středověk nedokázal na žádné úrovni konkurovat antice Antická vzdělanost byla podporována Araby a arabský svět se stal pro Evropu základem pro vzdělání v přírodních vědách. Matematika – Al‘Džebr, Al‘Ghorítmaj (algebra – algoritmus) Al‘Khimía – alchymie, později chemie… Astronomie – většina hvězd nese názvy arabského původu Vyrovnání (asi 11. – 13. století) románský sloh a zejména gotika překonaly antickou architekturu.

Novověk Orloj Mechanické počítací stroje Stroje s dekadickými kolečky OSVÍCENSTVÍ Leibnitz, Schickard, Ant. Braun, Marcus Marci, Tadeáš Hájek z Hájku (Hagecius), Blaise Pascal Rozvoj vynikajících mechanických počítacích strojů … Zpět

Několik revolucí v počítání je spojeno se jménem skotského matematika Johna Napiera. Tehdy obvyklý způsob násobení pomocí obdélníkové tabulky zjednodušil vytvořením kostek obsahujících v podobném tvaru násobky jednotlivých čísel. Napierovy kostky se používaly i ve výhodnějším válcovém provedení.

Mechanickou kalkulačku vynalezl v roce 1623 Wilhelm Schickard Mechanickou kalkulačku vynalezl v roce 1623 Wilhelm Schickard. Tento stroj byl vybaven šestimístným sčítacím strojkem s přenosem do vyššího řádu a násobicím strojkem. Mimo nich byly použity také Napierovy počítací válečky (analogické Napierovým kostkám).

  Blaise Pascal vyrobil vlastní mechanickou kalkulačku Pascaline v roce 1642. S číselníky se pohybovalo pomocí jehly. Pracovala (podle konkrétního provedení) se šesti až osmi místy před desetinnou tečkou a dvěma místy desetinnými. Byla schopna pouze sčítat a odčítat.

Německý filozof a matematik Gottfried Wilhelm von Leibniz v roce 1694 Pascalův vynález s pomocí původních poznámek a náčrtků zdokonalil, takže jeho tzv. kroková kalkulačka umožňovala kromě sčítání a odčítání také násobení, dělení a výpočet druhé odmocniny

  První polovina 20. století patřila bouřlivému rozvoji kalkulaček, u nichž se čísla zadávala pomocí klávesnice a byly poháněné otáčením kliky. Proslavila se jimi americká firma Marchant. Na obrázku je model Marchant Monroe.

19. století – 1834 Cambridge University – Charles Babbage Tvůrce analytického počítacího stroje, který předběhl svou dobu asi o 110 let. Babbage ho sice nikdy plně nedokončil, ale stroj byl technicky zvládnutelný prostředky poč. 19. století.

V roce 1834 Babbage navrhl programově řízený mechanický číslicový počítač, který nazval „analytický stroj“. Jeho koncepce již v podstatě odpovídala běžným počítačům – měl aritmetickou jednotku, paměť, vstupní jednotku a tiskárnu. Program však nebyl uložen v paměti, ale čten zvláštním snímačem. Přestože nebyl nikdy plně realizován, předběhl tehdejší dobu nejméně o 110 let a je považován za první univerzální počítač.

Hermann Hollerith Stavěl na dřívějších pokusech – Falcona A Jacquarda – programovatelné stroje na bázi děrných štítků. Na základě komkerčních úspěchů s počítacími a programovatelnými stroji Založil vlastní firmu, která byla později nazvána International Business Machines Corporation IBM

Konec 19. století Booleova algebra Základ tvorby dvojkové soustavy, v níž pracuje každý modení počítač. Ukázka převodu z dvojkové soustavy do desítkové a zpět.

První polovina 20. století Elektromagnetické relé – Počítače 0 generace – ing. Konrad Zuse 1943 MARK I a Mark II. - prof. Howard Aiken Elektronka – počítače 1. generace ENIAC ElektronicNumerical Integrator and Computer 1946 Tranzistor 1948/9 – Bardeen + Bratain + 1950 Shockley – počítače II. generace Počítače prostupují do komerční sféry

V roce 1943 byl ve vývojových laboratořích IBM dokončen pod vedením Howarda Aikena elektromechanický počítač Mark I. Svým návrhem sice zaostával i za Babbageovým analytickým strojem, nicméně byl sestrojen a fungoval. Za rok byl darován Harvardské univerzitě (odtud jeho jiné označení Harvard Mark I).

Konrad Zuse Ve třicátých a čtyřicátých letech dvacátého století vzniklo v dílně německého leteckého inženýra Konrada Zuse postupně několik počítačů. Nesly označení Z1 (1938, mechanický – na horním obrázku spolu se svým konstruktérem), Z2 (1939, reléově-mechanický), Z3 (1941, reléový – spodní obrázek) a Z4 (1944, reléově-mechanický). Stroj Z3 byl prvním funkčním reléovým volně programovatelným počítačem vůbec.

Elektronky ENIACu 1946

Terminál ENIACu

50. – 60. léta 20. stol. Počítače II. generace přerůstají v tranzistorvých obvodech do systémů s integrovanými polovodiči. 60. léta – vznik integrovaných obvodů – počítače III. generace Triumf v kosmickém výzkumu – Houston – program Appollo 1969 – Japonsko – první 4 bitový mikroprocesor – zárodek boomu PC 4.G.

Nejznámějšími počítači třetí generace byla řada počítačů IBM 360 s různým výkonem, od modelu 360/20 až po největší model 360/90, které měly téměř shodný soubor instrukcí, takže mohly používat shodný software. Počítače mohly pracovat jak s pevnou, tak také proměnnou délkou operandů (dat). Znamenaly skutečný průlom počítačů do praktického a komerčního využití a vyráběly se v tisícových sériích. Řadu 360 napodobila i řada jiných výrobců, v komunistických zemích se od roku 1969 vyráběly pod označením EC resp. JSEP, československého počítače EC 1021, vyvinutého ve VÚMS, se vyrobilo téměř 400 kusů

Sálový superpočítač Cray – 1 1976 (USA) V roce 1976 začala firma Cray prodávat tehdy nejvýkonnější počítač na světě Cray-1, který byl velmi známým a úspěšným superpočítačem. S nástupem paralelních výpočtů v 80. letech 20. století superpočítače ustoupily a tato původně velmi úspěšná firma v roce 1995 zkrachovala.

Počítače 4. generace – mikroprocesory 70. až 80. léta – 8 bitové mikroprocesory – Atari, Commodore, Sinclair – ZX Spectrum – průnik do komerční sféry. Zpoždění komunistických zemí je asi 20 – 30 let za světovým vývojem 1980 – USA – 16 bitový mikroprocesor, který se stane základem pro kategorii PERSONAL COMPUTER – PC Zpět

Zpět

Dnešní čtyřicátník zkoumá standardní PC v době svého dětství

ŘADA PC 1980 – personal computer od IBM, Microsoft staví počítač Intel 80 086 MS-DOS 1981 – IBM 5150 – PC-DOS Extendet Technology – XT obchodně úspěšný 4 – 9 MHz frekvence 640 kB RAM 1983 – Advancet Technology – AT – Intel 80 286 karta na barvy 20-40 MHz frekvence 1 MB

1985 INTEL 80 386 – pronikavá generační změna – základ pro novou generaci 32 bitových aplikací. Tento procesor zvládá Windows 95 Frekvence – až 40 MHz RAM až 256 MB – lze použít mechaniky CD ROM, zvukovou kartu… 1990 INTEL 80 486 – komerčně velmi úspěšný počítač, na bázi jeho procesoru stojí např. Hubbleův kosmický teleskop. Aktivně vylepšován až do příchodu operačního systému Windows 95. 1995 – Pentium I. 1997 – Pentium II. – pro Windows 98 2000 – Pentium III. – pro Windows 2000 2002 – Pentium IV. – pro Windows XP

iPhone je produkt společnosti Apple, který v sobě spojuje funkce mobilního telefonu s digitálním fotoaparátem, multimediálního přehrávače (iPod) a zařízení pro mobilní komunikaci s internetem. Od vydání SDK v roce 2008 se pomalu stává i kapesní herní konzolí. Ovládá se pomocí velkého dotykového displeje s virtuální klávesnicí

iPod je multimediální přehrávač firmy Apple iPod je multimediální přehrávač firmy Apple. Tento název se užívá pro celou rodinu přenosných MP3 přehrávačů od Apple. Zkráceně se tak také velmi často označuje nejvyspělejší klasický přehrávač, iPod Classic (iPod 6G). iPody mají jednoduché uživatelské rozhraní, které se ovládá pomocí dotykového kolečka (tzv. click wheel). Výjimkou je model iPod Touch a poslední model iPod Nano který se ovládá pomocí dotykového displeje. shuffle 4G, nano 6G, classic 6G, touch 4G

Pager Pager je malé osobní telekomunikační zařízení. Umožňuje pouze přijímat krátké textové nebo číselné zprávy. V České republice fungují dvě pagingové sítě: analogová (RDS) a digitální (ERMES). Zprávy na pager je možné posílat jak jednotlivě, tak hromadně. Konkurencí pagingu jsou SMS zprávy posílané na mobilní telefon. Pagery se dělí na: Numerický pager (schopné přijímat a zobrazovat pouze čísla) Textový pager (schopný přijímat textové zprávy)

Tablet – PC – s dotykovým displejem

Současnost? Procesory – řádově 10 GHz RAM – řádově do 10 GB HDD – řádově do desítek TB Operační systém od listopadu 2009 – Windows 7 Alternativní OS – nejzn. mutace systému LINUX Perspektiva – počítač 5. generace, biočip, umělá inteligence, roboty… A co dál…?

Kontrolní otázky: 1. K čemu sloužil ABAKUS a jaké jeho druhy rozlišujeme? 2. Co to byla Pascaline? 3. Popiš von Neumannovo schéma počítače 4. Popiš počítač 0. generace 5. Popiš počítač 1. generace 6. Popiš počítač 2. generace 7. Popiš počítač 3. generace 8. Popiš počítač 4. generace 9. Co je to TABLET? 10. Co je to SMARTPHONE? 11. Co je to Iphone ? 12. Popiš PAGER 13. Převeď do dvojkové soustavy 78 – napsaných v soustavě desítkové 14. Převeď do desítkové soustavy dvojkové číslo 111001101101 15. Jaká generace počítačů vládla světové technice v době přistání člověka na Měsíci? 16. Do které generace bys zařadil počítač, u kterého právě sedíš?

Seznam obrázků: Obr. 1: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/vystavka/xsafarik_index.htm Obr. 2: vlastní Obr. 3: vlastní Obr. 4: vlastní Obr. 5: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b5/RomanAbacusRecon.jpg Obr. 6: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cc/Schickard.jpg Obr. 7: Propio, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://commons.wikipedia/wiki/Pascalina.jpg Obr. 8: Kolossos, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://upload.wikipedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92leibnitz.jpg Obr. 9: Carl Frieden, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://commons/wikipedia.org/wiki/file:MarchantRB9.jpg Obr. 10: unknown artist, 1941, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://upload.wikipedia.org/wikipedia/commons/CharlesBabbage.jpg Obr. 11: Museum London, Joe D., 14 January 2005 [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://commons.wikipedia.org/wiki/File:0501142529_diference.jpg

Seznam obrázků: Obr. 12: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hollerith.jpg Obr. 13: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://www-history.mcs.st- andrews.ac.uk/history/PictDisplay/Aiken.html Obr. 14: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Harvard_Mark_I.jpg Obr. 15: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/Konrad_Zuse Obr. 16: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two_women_operating_ENIAC.gif Obr. 16: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC Obr. 17: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://gustavodasilva.files.wordpress.com/2010/02/eniac1.jpg Obr. 18: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/SAPO Obr. 19: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://weather.mailasail.com/w/uploads/Franks-Weather/cray.jpg Obr. 20: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:The_Apollo_11_Prime_Crew_-_GPN-2000- 001164.jpg

Seznam obrázků: Obr. 21: NASA Apollo Archive, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: (http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/alsj/a410/AS8-13-2329HR.jpg) Obr. 22: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/vystavka/xsafarik_index.htm Obr. 23: Zosuka Tsutano, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/60/IPhone_and_iPhone_3G_% Obr. 24: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/11/IPod_family.png/200px- IPod_family.png Obr. 24: anonym, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Motorolapager.jpg Obr. 25: Cheap Tablet PC, [vid. 20. 9. 2012], dostupné z: http://wheretobuykindlez.com/wp-content/uploads/2012/05/Cheap-Tablet-Pc11.jpg

Seznam použité literatury:

Děkuji za pozornost 