História počítačových systémov

Prezentace na téma: "História počítačových systémov"— Transkript prezentace:

1 História počítačových systémov
1. ročník 2006 spracovala: Ing. Taťana Šlížková

2 Obsah Generácie počítačov Doba „kamenná“ Nultá generácia počítačov
Prvá generácia počítačov Druhá generácia počítačov Tretia generácia počítačov Štvrtá generácia počítačov Piata generácia počítačov Šiesta generácia počítačov Členenie PC (obrázky)

3 tranzistorové s magnetickou pamäťou
Generácie počítačov Z hľadiska použitých stavebných prvkov sa delia počítače na generácie: Por. Stavebné prvky Obdobie 0. generácia elektromagnetické relé 30-te roky 1. generácia prvé elektrónkové počítače 40-te roky 2. generácia tranzistorové s magnetickou pamäťou 50-te roky 3. generácia integrované obvody 60-te roky 4. generácia vysoká hustota integrácie 8-bit 70-te roky 5. generácia mikroprocesor s ultra vysokou hustotou integrácie 80-te roky 6. generácia výkonnejší mikroprocesor 90-te roky

4 Stavebné prvky počítačových systémov
V rokoch sa pri stavbe počítačova používal tranzistor, na obrázku niekoľko druhov Elektromagnetické rélé Ozubené kolieska sú srdcom väčšiny mechanických počítačov ako napríklad kalkulačky Curta. Srdce dnešných počítačov tvorí procesor (CPU, na obrázku). Integrovaný obvod

5 Doba „kamenná“ Paskalín Abakus (2000-1000 pr.n.l)
Blais Pascal ( ) Abakus ( pr.n.l) Kalkulátor Leibnitza Diferenčný stroj Analytický stroj G. W. von Leibnitz  (1673) zdokonalil pascaline Charles Babbage ( )

6 Abakus ( pr.n.l) Vek najstaršej zachovanej mechanickej pomôcky Abakusu, ktorý slúžil na uľahčenie počítania, sa odhaduje na 5000 rokov. Bola to drevená alebo hlinená doštička, v ktorej boli vyryté jarčeky a v nich sa posúvali kamienky. Tie sa po latinsky volajú calculus (kalkulus) - odtiaľ meno pre kalkulačku. Abakus sa používal v Starom Grécku a Ríme a dodnes sa používa v Japonsku a v Číne.

7 Paskalín Blais Pascal ( )

8 Paskalín Prvý mechanický počítací stroj bol vynájdený až v 17. storočí. 

9 Babbageho diferenčný stroj
V roku 1830 Charles Babbage, anglický matematik navrhol stroj podobný prvému modernému počítaču. 

10 Charles Babbage - analytický stroj
Analytický stroj na počítanie rôznych matematických funkcií (1834). Obsah

11 Nultá generácia počítačov
Počítače pracovali na princípe elektromagnetického relé, ktoré využívalo 2 stavy (0/1) a teda pracovali v dvojkovej sústave. Nemecký inžinier Konrád Zuse zostrojil elektromechanický počítací automat Z-1, neskôr Z-3, ktorý sa skladal z 2600 relé a rýchlosť 1 výpočtu trvala niekoľko sekúnd. Vstup bol realizovaný klávesnicou, výstup pomocou žiarovkového zobrazovača. Počítač bol zničený pri bombardovaní Berlína.

12 Prvý elektromechanický číslicový počítač Z3 s dobre viditeľnými sústavami relé v pozadí

13 Howard Aiken Na americkom kontinente profesor matematiky na Harwardskej univerzite a zakladateľ firmy IBM Howard Aiken uviedol v roku do prevádzky monštrum pod názvom MARK I. vo vnútri 5,5t pracovalo 3500 relé mal dĺžku 15m sčítanie dvoch čísel trvalo 1/3s násobenie 6s. Stroj pracoval v 10-kovej sústave a pracoval na vývoji atómovej bomby. Neskôr zostrojil počítače MARK II a MARK III.

14 MARK I Manchester Mark I Harvard Mark I Obsah

15 Prvá generácia počítačov 1944 - 1956
Vývoj prvého elektrónkového počítača si vynútila vojnová situácia, keď bolo potrebné urýchliť výpočty balistických dráh striel. V roku 1946 bol uvedený ENIAC, postavený z elektróniek, chladených 2 leteckými motormi. 30t monštrum spotrebovalo na žhavenie 140kW, robil za 1s 5000 sčítaní, 300 násobení, pracoval v 10. sústave (10 elektróniek - každá predstavovala jednu cifru), pamäť sa nastavovala (programovala) 130 prepínačmi. Jeho výkon dnes dokáže nahradiť integrovaný obvod (IO) na čípe veľkom ako necht malíčka.

16 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator).

17 ENIAC

18 ENIAC

19 Zásady tvorby počítačov
Slabiny naprogramovania ENIACu si uvedomoval "otec počítačov" John von Neumann ( ). Formuloval zásady tvorby počítačov: Počítač sa nemá prispôsobovať programu, musí byť univerzálny Program musí byť uložený v pamäti počítača. Program sa vykonáva sekvenčne. Neumann stál pri zrode myšlienky sériovej výroby počítačov, ktorú zahájil v roku 1951 UNIVAC, ktorý bol plne programovateľný, pracoval v binárnej sústave a programovalo sa v strojovom jazyku.

20 Prvý sériovo vyrábaný počítač UNIVAC

21 John von Neumann (1903 – 1957) Bol jedným z najväčších matematikov 20. storočia. Vypracovaním princípov fungovania počítačov mal rozhodujúci vplyv na vývoj sveta. Je považovaný za otca jednej z najdôležitejších oblastí dnešných ekonomických vied a matematiky, a tým je teória hier.

22 Súčasť elektronického počítača ABC s ôsmymi elektrónkami hore
Obsah ABC sa nikdy nepreslávil, ale ovlyvnil vývoj počítačov.

23 Druhá generácia počítačov 1956 -1964
V roku 1948 bol objavený tranzistor, ktorý nahradil veľkú elektrónku, pričom zmena stavu tranzitora sa udeje za 1 nanosekundu. Počítače tejto generácie pracovali s magnetickými pamäťami, vnútorná pamäť bola zložená z feritových jadier (1 jadro - 1 bit) a využívala tzv. deštruktívne čítanie. Programy sa písali v nižších programovacích jazykoch, počítače úlohy spracovávali dávkovo, slúžili hlavne na hromadné spracovanie dát, ako aj vedecko - technické výpočty.

24 Funkčný model tranzistoru zostavený 1947 v laboratóriách AT&T Bell Labs
porovnánie veľkosti elektrónky vysokej 5 cm a tranzistorov

25 EDVAC - prvý počítač obsahujúci tranzistory (1951)
Počítač EDVAC navrhol sám Von Neumann. Tento počítač už obsahoval niekoľko tranzistorov.

26 Prvý celotranzistorový počítač TRADIC (1955)
(TRAnsistorized DIgital Computer). tranzistory Obsah

27 Tretia generácia počítačov 1964 - 1980
V roku 1964 vznikol plát kremíka, na ktorom bolo prepojených rádovo 100 aktívnych prvkov, ktorý bol nazvaný ako integrovaný obvod.Podľa počtu prvkov na doštičke rozoznávame tzv. hustotu integrácie: SSI - single scale integration aktívnych prvkov MSI - midle scale integration aktívnych prvkov LSI - large scale integration aktívnych prvkov Za 1 s bol schopný počítač 3. generácie vykonať – inštrukcií. Počítač obsluhoval tím operátorov, bežný programátor sa k takému počítaču ani nedostal.

28 Integrovaný obvod Integrovaný obvod Jacka Kilbyho z roku 1958 (vľavo) a púzdra rôzných integrovaných obvodov z neskorších rokov v porovnaní s velikosťou vlastného čipu v popredí (vpravo)

29 Integrovaný obvod Integrovaný obvod (skratka IO, po anglicky Integrated Circuit - skratka IC) je zložitá elektronická súčiastka, ktorá v relatívne malom puzdre obsahuje viacero (pri mikroprocesoroch až niekoľko desiatok miliónov) prvkov (predovšetkým tranzistorov, diód, rezistorov a kondenzátorov Obsah

30 Štvrtá generácia počítačov 1980 - 1990
V roku 1980 vysoká hustota integrácie (VLSI - very large scale integration) natoľko zmenšila rozmery počítača, že mohol byť umiestnený na stôl, prvý počítač bol "ušitý" na jednoužívateľský jednoúlohový operačný systém DOS a mal označenie Na 1 cm2 bolo umiestnených až prvkov. Začala éra 8-bitových počítačov. Mikroprocesor s označením však pracoval už so 16-bitovým slovom, s 32-bitovým slovom.

31 12. augusta 1981 bol oficiálne predstavený prvý počítač IBM 5150.
25. Obsah

32 Piata generácia počítačov
Mikroprocesor s ultra vysokou hustotou integrácie (ULSI - ultra large scale integration - 5 miliónov akt. prvkov) napr. od firmy Intel je skôr známy pod názvom "pentium". Pracuje už s 64 - bitovým slovom, oproti zásadám von Neumanna vykonáva inštrukcie paralelne vďaka "pipeliningu" a je schopný vykonať za 1 sekundu v závislosti od taktovacej frekvencie až 10 miliónov inštrukcií.

33 Šiesta generácia počítačov
Napriek neustálemu zmenšovaniu rozmerov, zvyšovaniu počtu akt. prvkov a zvyšovaniu taktovacej frekvencie, existuje isté obmädzenie - rýchlosť svetla! (Svetlo prejde vo vákuu za sekundy len 3 cm.) Preto zvyšovať výkonnosť je možné len paralelnými systémami - viacerými mikroprocesormi, ktoré si vedia úlohy "podeliť medzi seba". Ale to už nie je história, ale súčasnosť!

34 Obsah

35 Členenie PC Historické členenie Superpočítače
Sálové počítače (mainframe) Minipočítače Mikropočítače Súčasné členenie Sálové počítače (datové skladiská) Servery (súborové, databázové, sieťové - FTP, WWW atď.) Pracovné stanice Osobné počítače (desktop, notebook) Vreckové počítače (palmtop)

36 Superpočítače Pohľad na farebne odlíšené skrine japonského superpočítača Earth-Simulator spoločnosti NEC, ktorý sa umiestnil v aktuálnom rebríčku top500 na 7. priečke, ako prvý neamerický zástupca Superpočítač Blue Gene/L, najvýkonnejší superpočítač sveta, postavila pre Lawrence Livermore National Laboratory spoločnosť IBM

37 Superpočítač NEC Earth-Simulator

38 Superpočítač NEC Earth-Simulator
niekoľko zo 640 výpočtových jednotiek superpočítača (vľavo) a časť superpočítača typu cluster (vpravo)

39 Sálové počítače Prvý 64-bitový počítač IBM 7030

40 Sálový počítač JSEP (EC 1033)

41 Sálový počítač IBM 360 Minipočítač PDP 8

42 Servery

43 Pracovné stanica

44 Stolový počítač EMG

45 Osobné počítače

46 Osobný počítač – základná zostava

47 Rôzne typy skriniek mini tower midi tower micro tower Server Rack

48 Notebook

49 Palmtop

50 Ukážka prepojenia PC do sietí LAN
1 x Server (výkonná pracovná stanica) 4 x Pracovná stanica 1 x Modem (pripojený k serveru) 1 x Tlačiareň (pripojená k serveru) 1 x HUB (sieťový komponent)     Všetky počítače prepojené v sieti LAN majú možnosť tlačiť na sieťovej tlačiarni, pristupovať na internet, odosielať faxové správy z každej lokálnej stanice, používať obsah disku pripojených počítačov v sieti s obmedzením podľa prístupových práv...

51 Ďakujem za pozornosť