11. HISTÓRIA IKTmsperka.sk/bvsp/inf/uvod_do_info_11.pdfchronometer - presné hodiny a sextant. Sextant umožňuje merať uhly polohy slnka a hviezd a tak spolu s chronometrom vypočítať

ÚVOD DO INFORMATIKY (c) 2008 Doc.Ing. Martin Šperka, PhD.

(Materiál neprešiel odbornou ani jazykovou korekciou a je určený pre študentov Fakulty informatiky Bratislavskej vysokej školy práva.)

11. HISTÓRIA IKT V tejto kapitole sa stručne zoznámime z prehistóriou vývoja zariadení pre mechanizovanie a automatizovanie výpočtov, médiami pre záznam a prenos informácie a s dejinami elektronických počítačov.

11.1 PREHISTÓRIA IKT

Vznik informatiky ako vedeckej disciplíny ale aj technológie pre spracovanie, záznam a prenos informácie bol podmienený mnohými objavmi, vynálezmi, technickými riešeniami a metódami. Medzi ne patria metódy reprezentácie informácie vo forme abstraktných symbolov, k čomu patrí vznik reči, jej záznamu, prenosu a archivácie a to vo forme textu alebo obrazu. Dôležitým aspektom je písmo, ktorým sa zaoberá kapitola 5. Ďalej to boli metódy a prostriedky pre výpočty - hlavne matematické metódy a algoritmy a ich mechanizácia a automatizácia. Iným aspektom je konštrukcia automatov pre napodobňovanie senzorických, motorických a kongnitívnych vlastností človeka.

VÝVOJ MECHANIZÁCIE A AUTOMATIZÁCIE VÝPOČTOV Už v starovekom Egypte, ale aj v Číne sa používali guličkové počítadlá, na ktorých sa vykonávali zložitejšie výpočty. V starom Ríme to bol známy abakus - doštička s okrúhlymi kamienkami. Počítadlá sa používali ešte pred dvadsiatimi rokmi v obchodoch napríklad v Rusku.

V roku 1901 objavili pod morskou hladinou v Grécku fragmenty mechanizmu z ostrova Antikythera, pochádzajúci z prvého storočia pred našim letopočtom. Až pred nedávnom, vďaka technike spracovania obrazu sa vedcom z firmy Hewlett Packard podarilo bližšie určiť jeho funkciu. Jedná sa o mechanickú astronomickú kalkulačku, zloženú z ozubených koliesok a ciferníka.

Dôležitým prínosom k automatizovaniu výpočtov je algoritmus - všeobecný predpis pre riešenie určitej triedy úloh. Slovo algoritmus je odvodený od mena Al Chorézmi. Bol to matematik žijúci v Chive - v súčasnosti Uzbekistan. Al Chorézmi objavil jednoduchý spôsob aritmetických výpočtov a nebol to prvý algoritmus v histórii ľudstva.

V súvislosti so zemepisnými objavmi v pätnástom až devätnástom storočí, ktoré boli motivované hľadaním morskej cesty do Indie Španielmi, Portugalcami a neskoršie Angličanmi a Holanďanmi, ale aj Číňanmi a Arabmi sa začali používať rôzne pomôcky pre lodnú navigáciu. Boli to hlavne kompas, ktorý sa do Európy dostal cez Arabov z Číny, chronometer - presné hodiny a sextant. Sextant umožňuje merať uhly polohy slnka a hviezd a tak spolu s chronometrom vypočítať zemepisné súradnice lode. Inou úlohou je navigácia to je zmena a udržovanie smeru plavby. Tieto zariadenia môžme považovať za jednoúčelové mechanické analógové počítače. Škótsky matematik John Napier, ktorý je známy ako vynálezca logaritmov zostrojil v 17. storočí pomôcku pre násobenie, založenú na poznatku, že násobenie je sčítanie logaritmov čísel. Podobné zariadenie zostrojil o pár rokov neskoršie aj anglický matematik William Oughtred. Boli to sústredené disky so značkami na okrajoch, pričom jeden bol statický a druhý sa mohol otáčať. Bolo to vlastne logaritmické pravítko, ale vo forme kruhu. Logaritmické pravítko sa používalo ešte v osemdesiatich rokoch minulého storočia, keď ho nahradila vedecká kalkulačka.

1



V tom období zostrojil Nemec Wilhem Schickard mechanický stroj pre násobenie a delenie pomocou algoritmov sčítania a odčítania.

Mechanickú kalkulačku pre sčítanie a odčítanie zhotovil známy francúzsky matematik a filozof Blaise Pascal v polovici 17. Storočia. Motiváciou bolo pomôcť jeho otcovi, ktorý bol daňový kontrolór. Mechanickú kalkulačku, ktorá vedela aj násobiť a deliť zhotovil Samuel Morland v druhej polovici 17. storočia. Operácie násobenia a delenia sa realizovali pomocou sčítaní a odčítaní.

Nemecký matematik Gottfried Wilhelm von Leibnitz zostrojil koncom 17. storočia počítací stroj s valcom na ktorom boli ozubené kolieska. Tento stroj dokázal pracovať s päť až dvánásťmiestnymi číslami.

V prvej polovici 18. storočia francúz B. Bouchon použil programové riadenie pomocou diernej pásky, používané dovtedy len v hracích strojčekoch pre riadenie tkáčskeho stavu. Tento princíp zdokonalil začiatkom devätnástho storočia Joseph Mária Jacquard, ktorý nahradil diernu pásku diernymi štítkami.

Nemec J.H. Mueller koncom 18. storočia načrtol koncept diferenciálneho stroja - kalkulačky pre výpočet polynómov, ale nerealizoval ho.

Konštrukcii dnešných počítačov sa asi najviac priblížil v roku 1833 profesor Cambridgeskej univerzity Charles Babbage. Ten zostrojil stroj - Analytical Engine, ktorý využíval spojenie technológie dierneho štítku a ozubených koliesok. Stroj mal obsahovať aritmeticko-logickú jednotku, pamäť, riadiacu jednotku a výstupné zariadenie. Mal byť poháňaný parným strojom. Vtedajšie možnosti mechaniky neumožňovali realizáciu tak zložitého mechanizmu. Babbage tiež vyslovil myšlienku o programovom riadení s použitím podmieného a nepodmieneného vetvenia - skokov v programe. Spolupracoval s dcérou lorda Byrona - Adou Augustou Lovelac. Týmto vlastne položili základ programovania. Na počesť A.A. Lovelac bol nazvaný programovací jazyk ADA, určený pre používanie v armáde USA.

Významné objavy pre rozvoj počítačov urobil iný Angličan - matematik George S. Boole, ktorý v polovici 19. storočia formuloval základy logiky, ktorá má názov Booleova algebra. Táto algebra umožňuje opis logických obvodov, základných stavebných prvkov digitálnych systémov a teda aj počítačov. Pomocou pravidiel, ktoré formuloval de Morgan možno s touto algebrou realizovať všetky logické funkcie len pomocou troch operátorov - logický súčet (OR), logický súčin (AND) a negácia (NOT).

Ďalší váznamný krok ku konštrukcii počítačov urobil H. Hollerith, ktorý navrhol stroj použitý pri sčítaní obyvateľstva v USA v roku 1890. Práca, ktorá sa predtým trvala niekoľko rokov, sa skrátila na jeden mesiac. Pre vstup a výstup dát sa používali dierne štítky. Diernoštítkové stroje sa rozšírili do bánk, poisťovní a v roku 1924 sa stali hlavnou výrobnou náplňou novovzniknutej firmy IBM (International Busines Machines).

Logické obvody, ktoré umožňujú tvorbu kombinačných logických obvodov nepostačujú pre tvorbu automatov, teda komplexnejších funkčných celkov počítačov, nazývaných sekvenčné logické obvody. Tieto potrebujú aj rýchle pamäťové prvky, ktoré sa dajú jednoducho kombinovať s logickými obvodmi. V roku 1919 Američania W.H. Ecles a F.W. Jordan vynašli preklápací obvod (flip-flop), schopný pamätať si jeden bit. Preklápací obvod obsahuje

2



dva obvody negácie logického súčinu zapojené tak, že výstup jedného ide na jeden zo vstupov druhého súčinu. Na druhý vstup prvého ide hodnota a na druhého negovaná hodnota, ktorú chceme zapamätať.

V roku 1937 Američan Claude Shannon napísal prácu, v ktorej položil základy návrhu logických obvodov s použitím Booleovej algebry. Dokazuje v nej, že pre ralizáciu všetkých kombinačných logických funkcií postačuje obvod NAND - negácia logického súčinu a NOR - negácia logického súčtu. C. Shannon sa zaslúžil aj o vznik teórie informácie, ktorá má dôležitý dopad na telekomunikácie, ako aj na kódovanie a kompresiu dát v informatike.

Všetky menované vynálezy a teórie ešte nepostačovali ku konštrukcii moderného počítača. Jeho teoretický model formuloval až v roku 1936 anglický matematik Alan Mathison Turing a je známy pod menom Turingov stroj. A. Turing vyslovil aj hypotézu, že počítače budú môcť robiť nielen numerické výpočty ale napríklad hrať aj šach. Preto sa považuje aj za predchodcu umelej inteligencie. Podľa neho sa nazýva aj hypotetický test - Turingov test, ktorý má odhaliť či anonymný subjekt, ktorý sa testuje na inteligenciu pomocou konečného počtu otázok je človek alebo stroj.

Technológia ako aj teórie k vzniku moderných počítačov dosiahli stupeň keď ich realizáciu podmieňovala už len spoločenská objednávka. Tá prišla, žiaľ ako aj pre iné vedecké a technologické objavy s vypuknutím Druhej svetovej vojny. Vtedy začale éra analógových a číslicových elektronických počítačov.

PREHISTÓRIA ARCHIVOVANIA A PRENOSU INFORMÁCIE

Statické médiáStatické médiá slúžia k zaznamenaniu textu a obrazu. Pre tieto účely sa používali rôzne materiály: kosti, pancier korytnačiek - nálezy v Číne, drevo, kameň – mnoho predhistorických nálezov, jaskynné maľby Španielsko, Francúzsko, Afrika, Ázia. Aj v súčasnosti – napríklad pamätné tabule, náhrobné kameňe. Ďalej keramika – Harappa v Pakistane alebo v Mezopotánii. V Starom Egypte sa písalo a kreslilo na papyrus už pred 5000 rokmi.V Číne sa písalo na hodváb. Rozšíreným materiálom bol pergamon, nazvaný podľa mesta Pergamon v starom Grécku - dnes Turecko. V roku 1904 objavili archeológovia v Turkménsku papier pochádzajúci z roku 150 p.n.l.

V Číne ho vynašiel vládny úradník Zai Lun za dynastie Chang v roku 105 n.l. Jeho technológia sa v 7. storočí dostala do Japonska. V polovici 8. storočia dobili Arabi Samarkand, zajali Číňanov, ktorí tam náhodou boli. V 8. storočí sa začal vyrábať papier v Bagdade, potom v Damašku a Káhire. Cez Tunis a Maroko sa technológia dostala do Španielska. Odtiaľ na Sicíliu. V 13. storočí bolo hlavné centrum v Európe Fabriano v Taliansku. V 14. storočí sa začala výroba papiera v Nemecku. O 100 rokov neskoršie tam bolo 60 papierní. V roku 1488 bolo najvýznamnejšie centrum výroby papiera v Anglicku Hertford. V 19 storočí vznikla fotografia ako dôležité médium záznamu obrazu.

3



Hlavné technológie záznamu na klasické médiá sú rytie, kreslenie, maľovanie na kameň, hlinu alebo papier. Knihy sa v minulosti prepisovali ručne v kláštoroch v Európe ale aj Ázii napríklad v Tibete. Tlač kníh spôsobil revolúciu v zaznamenávaní a šírení informácie. V Číne sa používali kamenné štočky už v 2. storočí n.l. Neskoršie sa používali drevené bloky.

Technológia tlače sa cez Arabov dostala do Európy. V 15. storočí Guttenberg ako prvý začal tlačiť knihy - bibliu v Európe. Za 50 rokov sa vytlačilo už 6 miliónov kníh. Postupne sa začali používať kovové štočky – princíp využívali aj písacie stroje. Neskoršie sa začali používať štočky z umelej hmoty. Ďalšiu revolúciu spôsobili počítačové tlačiarne - valcové, ihličkové, bublinkové, laserové alebo s termotransferom.

Fotografia a film K fotografii sú potrebné dva základné prepoklady - premietnutie obrazu na priemetňu a záznam premietnutého obrazu. Prvý princíp bol známy už v stredoveku. Premietanie cez najjednoduchší objektív - malú štrbinu v tmavej skrinke alebo miestnosti (Camera Obcura), používali stredovekí maliari a architekti a používala sa aj ako atrakcia vo forme skriniek alebo miestností. Objav záznamu obrazu pomocou chemických procesov v dôsledku osvetlenia svetlocitlivej vrstvy sa podaril v devätnástom storočí. Francúzi Joseph Nicéphore Niépce a Louis- Jacque Daguerre vynašli proces záznamu obrazu pomocou camery obscury a postriebrenej medenej dosky. Prvé fotografie zverejnil Daguerre v roku 1839. Potom sa fotografie zaznamenávali na sklenené dosky a neskôr na celuloidový pás. Proces záznamu sa zdokonaľoval a v prvej polovici dvadsiateho storočia bol možný aj farebne. Súčasne sa zdokonaľovali objektívy ak mechanická konštrukcia fotoaparátov. Do tejto histórie zasiahol aj Jozef Maximilián Petzval zo Spišskej Novej Vsi, ktorý pôsobil vo Viedni a v roku 1840 vypočítal a skonštruoval portrétový objektív.

Ľudia sa oddávna snažili zaznamenávať nielen statické obrazy ale aj dynamické deje. Mnohé prehistorické a staroveké obrazy sú vlastne záznamom jednotlivých fáz pohybu. Napríklad jaskynné maľby, vlysy na víťazných stĺpoch a oblúkoch zaznamenávajú históriu danej epochy vo forme statických obrazových sekvencií, podobne ako súčasné komiksy. V osemnástom storočí začali vznikať rôzne prístroje pre vyvolanie dojmu plynulého pohybu zo série obrázkov ako stroboskopy, kinesiskopy, praxinoskopy. Stroboskop má formu valca po ktorého obvode sú nakreslené fázy pohybu nejakého predmetu. Pozorovateľ, ktorý sa pozerá na točiaci sa valec cez štrbinu má dojem plynulého pohybu. Neskôr sa namiesto kresieb používali fotografie.

Angličan Edward Muybridge vynašiel časový záznam rýchlych dejov tak, že rozmiestnil 24 fotoaparátov po dráhe po ktorej bežal kôň a pretŕhaním nitiek, spojených s uzávierkami aparátov získal jednotlivé fázy pohybu. Neskoršie urobil mnoho podobných pokusov s pohybujúcimi sa zvieratmi a ľuďmi a tieto série fotografií sa dodnes používajú k štúdiu pohybu v animovanom filme.

Američan Thomas Alvy Edison, ktorý vynašiel aj telefón a iné technické prostriedky vynašiel perforovaný celuloidový pás, ktorý sa posúval v ručne poháňanej kamere aj premietačke. Spolu s Williamom K. Dicksonom zkonštruovali premietačku, kde pomocou okuláru mohol film sledovať jeden človek. Francúzi, bratia Lumiérovci skonštruovali kameru a premietačku takú, že predstavenie mohlo sledovať viac ľudí naraz. Prvé predstavenie bolo v roku 1895 v Paríži.

Zvuk

4



Prvé zariadenia pre zaznamenávanie a reprodukciu hudby boli hracie skrinky a naprogramované zvonkohry. Mali formu valčekov alebo diskov s výčnelkami. Tieto výčnelky boli umiesnené vedľa seba podľa výšky tónu struny, ktorá sa rozochvela pri prechode výčnelku a za sebou v takom poradí v akom mali zaznievať jednotlivé tóny. Boli poháňané strunovým mechanizmom. Neskôr sa používali dierne štítky alebo páska. Dierne štítky sa používali k pamätaniu vzorov pre tkacie stroje, flašinety alebo orchestrióny neskôr textu v elektronických počítačoch a tak ich môžme považovať za predchodcov pamätania multimédiálnych dát. V devätnástom storočí sa začali používať valčeky s vyrytým priebehom zvukového signálu, to je na rozdiel od valčekov s výčnelkami sa jednalo o analógový záznam zvuku. Valček sa rovnomerne otáčal pomocou natiahnutej pružiny. Vo vyrytej ryhe bola vložená ihla, ktorá pomocou mechanického prevodu spôsobovala mechanické chvenie, ktoré sa zosilnilo zahnutou trúbou. Bol to mechanický gramofón.

Elektronické médiáVývoj gramofónu pokračoval tým, že namiesto valčeka s ryhou sa používali platne a namiesto mechanického zosilňovania zvuku sa používala ihla prenáčajúca mechanické vibrácie na piezoelektrický kryštál v prenoske. Kryštál premieňal mechanické vibrácie na elektrický signál, ktorý sa potom zosilnil. Namiesto piezoelektrického kryštálu sa neskorčie používaly elektrostatické a elektrodynamické prenosky. Klasické ale už vylepšené gramofóny sa používajú dodnes.

Pokrokom v archivovaní zvuku bolo použitie oceľového drôtu, ktorý sa premagnetoval prechodom cez magnetickú hlavu spojenú s mikrofónom a zosilňovačom. Pri prehrávaní sa menil prúd v elektromagnetickej cievke snímacej hlavy podľa magnetickej indukcie v jednotlivých úsekoch pohybujúceho sa drôtu navinutého na cievku. Pokrokom v magnetickom zázname bolo použitie magnetickej pásky namiesto drôtu. Technológia magnetických pások a magnetofóny sa neustále zlepšovali a dodnes sa používajú na pamätanie zvuku, videa aj dát. Prvé osobné počítače používali pre archiváciu dát bežné audio kazetové prehrávače.

Magnetická páska sa používala a dodnes používa aj pre záznam obrazu vo videu - videorekordér a video prehrávač. Video vzniklo z potrieb archivovať televízne programy, ktoré v počiatkoch mohli byť len v priamom vysielaní. Ďalším predpokladom pre rozvoj televízie aj videa boli kamery a monitory. Veľkým prínosom k ýávoju kamier boli polovodičové prvky CCD, ktoré znamenali podstatné zmenšenie veľkosti kamery a zníženie ceny kamier, čo malo za následok rozvoj profesionálneho aj amatérskeho videa. Klasický prenos informácieDejiny ľudstva sú spojené s technikou komunikácie. Ľudoopi sa zrejme dorozumievali podobne ako ich predchodcovia (podľa evolučnej teórie) primáti - neartikulovanými zvukmi a gestami. Výskumy ukazujú, že zvuková komunikácia v zvieracej ríši môže byť aj veľmi komplikovaná. Z tejto komunikácie zvukovými signálmi a vizuálnymi gestami sa vyvinula ľudská reč.

Dosah zvukových signálov je maximálne niekoľko sto metrov - pri ideálnych podmienkach a preto sa v niektorých kultúrach vyvinul spôsob prenosu zvukových signálov na väčšie vzdialenosti pomocou kódov vysielaných bubnovaním. Prenos správ sa robil aj prostredníctvom ústneho podania poslami. Niekoľko tisíc rokov pred naším letopočtom došlo ku vzniku písma, ktoré umožnilo reprezentovať hláskovú reč vizuálne, archivovať ju a tiež

5



prenášať na diaľku pomocou poslov alebo pošty vo forme obrázkov a textu. Vynález kníhtlače a neskoršie novín umožnil masovú jednosmernú komunikáciu.

Elektronický prenos informáciePrudký vývoj nastal na konci devätnásteho a začiatku dvadsiateho storočia keď sa vynašiel drôtový telegraf. Telegrafia používa len dva stavy elektrického signálu - je alebo nie je prítomný. Pomocou nich je možné zakódovať akúkoľvek informáciu, ale v tej dobe sa o tom neuvažovalo. Preto sa okrem dvoch stavov pridal ďalší stav - dĺžka trvania signálu. Začala sa používať Morzeova abeceda, kde všetky abecedné a číselné znaky sú zakódované pomocou bodiek a čiarok. Podobný princíp sa používa aj v CD ROM. Pokračovaním telegrafie je telefónia - obojsmerný hlasový prenos informácie. Veľkým objavom bol bezdrôtový prenos elektromagnetického signálu. Na začiatku to bola bedrôtová telegrafia a neskôr a rozhlas umožňujúci prenos hlasu a hudby jednosmerne na veľké vzdialenosti. Telegraf sa zdokonalil a namiesto prenosu morzeovej abecedy sa používala kompletná abeceda ďalekopis (teletype). V tejto dobe sa vynašla aj fotografia a neskôr film. Fotografia a film umožnili šíriť záznam skutočných vecí a udalostí formou fyzického prenosu statického a dynamického obrazu. Neskoršie a to ešte pred Druhou svetovou vojnou bolo možné prenášať obraz aj pomocou drôtových a bezdôtových spojov faksimile a televízie.

Zdokonaľoval sa aj rozhlas. Používalo sa vysielanie v niekoľkých frekvenčných pásmach - dlhé vlny sa šíria na veľké vzdialenosti ohybom okolo zemského povrchu, stredné vlny sa používajú na stredné vzdialenosti a krátke vlny, ktoré sa odrážajú od stratosféry aj zemského povrchu sa dokážu podobne ako dlhé vlny šíriť na veľké vzdialenosti. Preto sa používajú v amatérskych staniciach, na lodiach ako aj pre medzinárodné vysielanie. Príjem nie je kvalitný ale v krajinách s nízkym pokrytím rádiového signálu v iných frevenčných pásmach sú dodnes - okrem satelitného príjmu jediným rýchlym spojením so svetom. Tieto vlnové pásma používajú amplitúdovú moduláciu (AM). V krajinách s vyššou hustotou obyvateľstva sa používajú veľmi krátke vlny ( VKV), ktoré používajú frekvenčnú moduláciu (FM), ale majú krátky dosah. No na druhej strane umožňujú kvalitné vysielanie v širokom pásme audio frekvencií, počuteľných človekom - HiFi (High Fidelity).

Miniaturizáciou elektronických prvkov - tranzistorov namiesto elektróniek vznikali ľahké prenosné vysielačky (walkie - talkie), ktoré v minulosti používala len armáda, neskôr polícia ale v súčasnosti sú populárne občianske stanice.

PREDCHODCOVIA ROBOTIKY A MULTIMÉDIÍ

Mechanické zariadenia sa konštruovali nielen pre účely výpočtov. Snahy o vytvorenie mechanizmov, ktoré by nahradili človeka pri fyzickej alebo duševnej činnosti trvali od dávna. Jedným z prvých dokumentovaných snoch o vytvorenie robota - stroja, ktorý sa dokáže autonómne pohybovať a robiť činnosti naprogramované človekom je legenda o Golemovi, ktoráho zkonštruoval pražský rabín. V osemnástom storočí boli v móde rôzne pohybujúce sa hračky - automaty schopné napodobňovať šloveka. Johann Wolfgang Kempelen, ktorý žil dlho aj v Bratislave zkonštruoval šachový automat - antropomorfný stroj v podobe Turka, ktorý vyzeral ako skutočný človek. Aj keď to bol v pdstate podfuk, pretože v stole bol ukrytý človek, ktorý pohyboval rukami Turka, tak že tento presúval figúrky na šachovnici, Kemplena môžno považovať za priekopníka v oblasti telemechaniky a teleprezencie, ktorá v súčasnosti dosahuje vrchol v podobe Avatárov- zástupcov skutočných osôb v kybernetickom priestore. Na tú dobu to bolo zložité mechanické zariadenie. Stroj putoval po svete a zhorel v USA.

6



Kempelen sa stal svetoznámym aj tým, že navrhol a vyrobil syntetizér reči. Zvuk sa generoval rôznymi píšťalami, predchodca princípu elektronických zvukových syntetizátorov simulujúcich zvukový trakt človeka - hlasivky a rezonančný systém hrdla a úst, založený na princípe skladania frekvencií.

Mechanické hracie strojčeky – dierne štítky (flašinet), výstupky – princíp sa použil pri časovom riadení, elektrické časové spínače. Tkacie stroje riadená diernymi štítkami, dierny štítok sa tak stáva multimediálne médium – hudba (v hracích strojkoch) a obraz (tkaný obraz). Neskoršie aj text pri strojoch pre sčítanie ľudu v USA a diernych štítkoch pre počítače. Dierny štítok predstavuje médium, kde sa informácia kóduje v dvojkovom kóde – nula je dierka a jednička neprítomnosť dierky.

11. 2 VÝVOJ ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČOV

V tejto kapitole budeme sledovať vývoj elektronických počítačov. Tesne pred a počas Druhej svetovej vojny začal okrem číslicových aj vývoj analógových počítačov.

ANALÓGOVÉ A HYBRIDNÉ POČÍTAČEAnalógové počítače sú analógiou - modelom nejakého výpočtu. Napríklad hodiny sú modelom plynutia času. Orloj je modelom pohybu hviezd - v podstate pohybu Zeme v závislosti od času. Elektronické analógové počítače boli určené hlavne pre riešenie diferenciálnych rovníc. Tieto sa používali v protilietadlovom delostrelectve pre výpočty balistických kriviek pre zameranie ciaľa. Analógový počítač sa z funkčných modulov sčítačiek, odčítačiek, násobičiek a integrátorov. Integrátor počíta integrál funkcie na vstupe. Tieto počítače sa programovali tak, že jednotlivé operačné jednotky sa poprepájali vodičmi - výstup jednej funkcie sa zapojil na vstup ďalšej funkcie podľa postupu aplikovania operácií pri výpočte. Parametre, to je násobky vstupných hodnôt sa nastavili pomocou potenciometrov. Výsledok, to je časový priebeh výslednej funkcie sa zobrazoval na obrazovke osciloskopu alebo sa zaznamenal na analógovom zapisovači. Tento zapisovač funguje tak, že rolka papieru sa navíja na kotúč konštantnou rýchlosťou. To zodpovedá časovej osi. Veľkosť hodnoty výslednej funkcie sa kreslí tak, že pero, ktoré zaznamenáva priebeh sa pohybuje kolmo na pohyb papiera jedným alebo druhým smerom. Výsledok je krivka výsledného priebehu funkcie.

Analógové počítače mali obmedzené možnosti aplikácie a preto sa začali kombinovať s číslicovými počítačmi - hybridné počítače. V súčasnosti sa používajú analógové počítače len ako veľmi špecializované funkčné bloky, naprogramované na konkrétnu úlohu.

Veľký význam mal vznik zariadení pracujúcich na princípe nanalógie, analógových prístrojov a prístrojov (mechanických a elektromechanických), ktoré neoperujú s číslami, ale so spojite sa meniacimi fyzikálnymi veličinami. Z analógových prístrojov možno spomenúť Amslerov planiometer (1854), stroj na integrovanie Veglovových a Vetcerových diferenciálnych rovníc (1911-1912). Moderný diferenciálny analyzátor skonštruoval V.Bush.

Číslicové počítače na rozdiel od analógových, ktoré pracujú so spojitými hodnotami funkcií reprezentovanými veľkosťou elektrického napätia pracujú s binárnymi číslami, reprezentovaných dvomi hodnotami elektrického prúdu. Ak je hodnota pod určeným prahom - je to nula, ak nad je to jedna. Pomocou núl a jednotiek možno reprezentovať akúkoľvek číselnú hodnotu alebo akýkoľvek abecedný znak ako aj zapísať rôzne algoritmy zakódované do programu.

7



GENERÁCIE ČÍSLICOVÝCH POČÍTAČOVNultá generácia. Základný stavebný prvok počítačov je relé - elektromechanické počítače. Relé bolo v minulosti základným prvkom telefónnych ústrední. Je to elektromechanický spínací obvod. Ak na vstupe tečie prúd cez cievku s kovovým jadrom, vznikne alebo zanikne elektromagnetické pole - relé je zapnuté alebo vypnuté. Výstup predstavujú kovové kontakty, ktoré sa zapnú, prepnú alebo rozopnú v dôsledku ich pohybu spôsobeného silou magnetického poľa, ktoré je dôsledkom zapnutia alebo vypnutia prúdu na vstupe.Na výstupe môže byť aj viac kontaktov - niektoré sa zapnú, iné vypnú a tak možno realizovať rôzne logické funkcie. Prepojením viac relé sa tvoria zložité logické funkcie. Reprezentantom tejto generácie je počítač MARK I, ktorý vážil 5 ton. V Československu to bol počítač SAPO - vývoj ukončený v roku 1957pod vedením profesora Svobodu v Prahe.

Prvá generácia. Základným prvkom je vákuová elektrónka. Počítač potrebuje stovky až tisíce elektróniek, ktoré spolu s pasívnymi prvkami - kondenzátormi a odpormi boli upevnené na rámy a poprepájané tisíckami drôtových spojov. Prvým predstaviteľom prevažne elektrónkového počítača je ENIAC. V Československu bol prvým elektrónkovým počítačom EPOS 1 vyvinutý v roku 1962 v Prahe.

Druhá generácia. Základným prvkom bol tranzistor. Tranzistory a ostatné elektronické súčiastky sa pripevnili na plošné spoje. Plošný spoj (printed circuit) je doska z umelej hmoty, na ktorej je niekoľko vrstiev vodičov. Počítače druhej generácie používali operačné pamäti z magnetických jadierok a vonkajšie pamäti s magnetickými bubnami alebo páskami. V Československu bol prvým tranzistorovým počítačom EPOS 2.

Tretia generácia: Základným prvkom boli integrované obvody. Integrovaný obvod je kus kremíku - čip (chip) s plochou niekoľko milimetrov štvorcových, ktorý obsahuje viac tranzistorov - v súčasnosti až milióny, ktoré sú navzájom poprepájané a plnia funkciu logických obvodov - hradiel, registrov, pamätí. Elektronické prvky v rámci čipu sú poprepájané naparenými a vyleptanými kovovými vodičmi s šírkou niekoľko mikro metrov a v súčasnosti dokonca nano metrov. Spojenie s inými obvodmi sa zabezpečuje pomocou tenkých drôtikov, ktoré sú privarené na vnútorné kontakty čipu a privedené na nožičky, ktoré predstavujú kontakty pre pripojenie s inými obvodmi na plošnom spoji. Plošný spoj na ktorom je umiestnený procesor, pamäť a vstupnovýstupné obvody sa nazýva matičná doska (mother board).

Prvý integrovaný obvod vyvinuli súčasne firmy Texas Instruments a Fairchild Semiconductor v roku 1956. Boli to obvody SSI (Small Scale Integration) a MSI (Medium Scale Integration), ktoré obsahovali niekoľko desiatok až stovky tranzistorov hradiel napríklad dva dvojvstupové hradlá NAND na jednom čipe alebo registre, prípadne sčítačka s niekoľkými bitmi. Prvé integrované obvody používali technológiu bipolárnych TTL (Transistor transistor Logic) obvodov. Naproti tomu existujú aj unipolárne MOS (Metal Oxyd Semiconductor) obvody. Hlavný rozdiel spočíva v tom že bilpolárne obvody sú riadené elektrickým prúdom a MOS obvody napätím na riadiacej elektróde, ktorá sa u bipolárnych tranzistorov nazýva báza a u unipolárnych hradlo (gate). Obe zodpovedajú mriežke vo vákuovej elektrónke.

8



Štvrtá generácia: Základným prvkom sú integrované obvody LSI (Large Scale Integration) a VLSI (Very Large Scale Integration) obsahujúce tisícky až desaťtisícky tranzistorov na jednom čipe. Príkladom VLSI sú mikroprocesory - kompletný procesor na jednom čipe.Počítače štvrtej generácie používajú už výhradne polovodičové pamäti. Prvé polovodičové pamäti mali kapacitu 64,128, 1024 bitov v jednom čipe. Neskoršie to boli už desaťtisícky až milióny tranzistorov. Priekopníkom v tejto oblasti bola firma Intel. V Československu sa vyrábala polovodičová pamäť s kapacitou 1024 bitov do roku 1989 v Tesle Piešťany.Miniaturizácia integrovaných obvodov je charakteristická pre švtrtú generáciu. (od 1970 podnes). Mikročíp alebo mikroprocesor vykonáva milióny operácii za sekundu. Firma Ingel Corporation vyvinula prvý mikroprocesor, ktorý nazvala 4004, neskôr to bol o rok neskôr 8008 Éru mikropočítačov zahájil mikroprocesor Intel 8080. Vážil iba niekoľko gramov a zaberal niekoľko štvorcových centimetrov. V porovnaní so skoršími počítačmi to bol obrovský prevrat. Elektronický číp je v dnešnej dobe výkonnejší, ekonomicky dostupnejší a je menší ako minca.Ďalšia dôležitá vlastnosť štvrtej generácie počítačov je ich neobyčajne rozsiahle využitie. Počítače môžeme nájsť skutočne v každej malej firme, v každej škole a v miliónoch domácnostiach, pretože sú pomerne lacné. Štvrtá generácia počítačov dáva na výber aplikácie podľa účelov, nie len obmedzené aplikácie (ponúka napr. počítanie potravinárskych účtov, automobilovým firmám pomáha starať sa o design nových modelov, atď.). Mikropočítače sa používajú na úradoch, vo veľkoobchodoch, v rôznych servisoch a vo všetkých druhoch podnikania.Rozvoj mikroprocesorov bol sprevádzaný rozvojom ďalšieho hardvéru. Čo sa týka podstaty pamäte, moderné mikropočítače používajú pre vnútornú pamäť polovodiče (metal-oxide semiconductor MOS). Je to špeciálny číp, ktorý zásobuje veľké množstvo informácií na veľmi malé miesto. Obvody polovodičovej pamäte sú veľmi podobné mikroprocesoru pripojenému k silikónovým čípom. Polovodiče sú veľmi rýchle, avšak sú nestále, teda, pokiaľ je polovodič vypnutý, stráca všetko, čo je v ňom uskladnené. Všetky rozvojové stupne technológií sprevádza pokrok v používaní externej pamäte a uskladnenie dát na disk. Mikropočítače používajú okrem disku malý "floppy disk" ako formu prídavnej pamäť pre uskladnenie dát. S mikropočítačmi, počítačovými programami muselo existovať aj pravidelné ukladanie do pamäte (v určitých intervaloch), pretože pamäť môže dosiaľ neuložené dáta stratiť a to vtedy, ak sa predčasne sám vypne. Dáta teda môžu byť uskladnené na disku pre neskoršie použitie.

Piata generácia: V roku 1981 sa konala v Japonsku konferencia venovaná piatej generácii počítačov. Podľa predstavy usporiadateľov konferencie, hlavným atribútom týchto počítačov mala byť umelá inteligencia. Samozrejme súčiastková základňa založená na obvodoch VLSI s multiprocesorovou architektúrou. Táto predstava nebola všeobecne akceptovaná a tak definícia piatej generácie nie je jednotná a preto ju ani neuvádzame. V súčasnosti je možné integrovať milióny tranzistorov na čipe ULSI (Ultra Large Scale Integration). Na jednom konci spektra sú mobilné a iné jednoduché počítače a na druhej sú to superpočítače realizované prepojením stovák procesorov s ULSI obvodmi dosahujúce rýchlosti desiatky tisíc Giga operácií za sekundu s pamäťami tisícky Tera bajtov.

DEJINY ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČOVV roku 1904 vynašiel Angličan J.A. Flaming elektrónku - vákuovú diódu. Cieľom bola aplikácia v rádiovom vysielaní. Dióda je schopná usmerňovať striedavý elektrický prúd. Za ňou nasledovalo vynájdenie zosilňovacieho prvku triódy - elektrónky s tromi elektródami Američanom Lee de Forestom. V trióde sa napätím na vstupe riadiacej elektródy nazývanej mriežka ovláda prúd vo výstupnom obvode medzi katódou a anódou. V počítačoch sa

9



elektrónka nepoužíva ako zosiľňovać ale ako spínací prvok, dôležité nie je aký prúd tečie na výstupe ale či tečie alebo netečie - podobne ako v relé.

V roku 1919 Američania W.H. Ecles a F.W. Jordan vynašli preklápací obvod (flip-flop), to je obvod schopný pamätať si jeden bit a realizovali ho pomocou dvoch triód.

V roku 1937 začal Howard H. Aiken a jeho kolegovia z Harvardskej univerzity v Cambridge, USA vývoj počítača ASCC (Automatic Sequence - Controlled Calculator) Mark I s elektromechanickými súčiastkami.

V roku 1938 dokončil Nemec Konrad Zuse vývoj mechanického počítača Z1, ktorý zkončtruoval doma - prakticky na kolene z rôznych vyradených súčiastok. Pre pamätanie dát používal elektromechanické posuvné prvky s kapacitou 1000 bitov. V roku 1940 dokončil vývoj nového modelu Z2, ktorý používal rovnakú pamäť ale pre výpočty sa používali logické obvody s relé. Ďaľší model Z3 určený pre riadenie striel V1 a V2 vznikol v roku 1942. Používal sčítanie, odčítanie, delenie, násobenie a druhú odmocninu, no nedokázal robiť vetvenie programu pomocou podmieneného skoku. Slovo programu malo 22 bitov. Mal 2600 relé a doba násobenia dvoch čísel bola tri až päť sekúnd.

V roku 1939 profesor John V. Atanassoff, ktorý pochádzal z Bulharska a jeho doktorand Clifford Berry zostrojili v Iowa State College devätnásť bitovú elektrónkovú násobičku a v roku 1943 počítač ABC s pamäťou 60 päťdesiat bitových slov. Obsahoval 300 elektróniek. Počítač bol určený pre výpočet sústav lineárnych rovníc a bol to prvý počítač na svete, ktorého podstatná časť bola elektronická. Považuje sa za prvý plne eletronický počítač.

V 1943 A. Turing s kolegami dokončili v Bletchey Park neďaleko anglického Cambridge prototyp prísne utajovaného počítača Colossus určeného pre dekódovanie nemeckých šifier v bitke o Angliu. V roku 1944 vznikla jeho zdokonalená verzia. Informácie o nich sa odtajnili až 25 rokov po skončení vojny.

V roku 1944 ukončený vývoj počítača Mark I v spolupráci s IBM. Aiken a Hopper zrealizovali svoj plán v roku 1944, ktorý predstavili ako počítač Mark 1. Aiken sa zoznámil s Tomom Watsonom, prezidentom IBM, ktorého presvedčil o geniálnosti svojho nápadu a tak firma IBM poskytla financie potrebné k projektu. Pre realizáciu bolo potrebné skoro 800 km vodičov, 78 stolových kalkulátorov, obsahoval 72 registrov pre čísla a 60 prepínačov pre vkladanie čísel – vstup dát. Okrem toho sa dáta načítavali pomocou diernych štítkov. Výpočty riadil kotúč papiera pomocou elektromechanických spínačov. Robil 3 sčítania za sekundu. Výstup riadiacich oznamov a dát bol cez ďalekopis a dierne štítky. Počítač pracoval 15 rokov.

Ďalším významným krokom vo vývoji počítačov bol ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator). Jeho vývoj, ktorý bol utajovaný dokončili v roku 1946 pár mesiacov po ukončení vojny J. Presper Eckert a John W. Mauchly z Moorovej elektrotechnickej školy na Pensylvánskej univerzite. Projekt bol zakázkou Laboratória balistického výskumu. Používal operačnú pamäť s kapacitou 20 slov, každé z 10 dekadických číslic. Obsahoval skoro 18 000 elektróniek a 1500 relé. Chladič bol poháňaný dvomi leteckými motormi, vážil 30 ton, mal spotrebu 170 kW a taktovacia frekvencia bola 100kH. Doba sčítania dvoch čísel bola 0,2 ms (5000 sčítaní za sekundu - 5 kFlops), násobenia 28 ms a delenia 400 ms. Pre porovnanie súčasné superpočítače, ktoré majú menší príkon energie dokážu počítať rádove miliardu krát rýchlejšie (PetaFlops). Stredná doba medzi poruchami

10



bola jedna hodina. Počítač sa naprogramoval nastavením prepínačov na prídavnej doske, ktorá sa po naprogramovaní propojila k nemu. Pre programovanie navrhol Mauchly programovací jazyk nazvaný Short Code. Dáta boli na diernych štítkoch. Architektúru tohto počítača významne ovplyvnil matematik židovského pôvodu, ktorý sa narodil v Budapešti John von Neumann - podľa neoverených faktov strávil počas stredoškolských štúdií nejaký čas aj na Nemeckom lýceu v Kežmarku a ktorý sa pridal k riešiteľskému kolektívu v roku 1944.

Ešte počas prác na počítači ENIAC J. von Neumann začal pracovať na myšlienke vnútorného riadenia, to znamená že program aj dáta sú v spoločnej pamäti. Dovtedy sa používali zvláštne pamäti pre dáta a pre program - architektúra Harvard, reprezentovaná počítačom MARK I. Výsledkom bol počítač EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), ktorého návrh vznikol v roku 1946 na univerzite Princeton. Preto sa novej koncepcii počítačov hovorí počítače s architektúrou Princeton. Viac sa ale používa názov Von Neumannova architektúra. Vývoj počítača EDVAC sa ukončil až v roku 1952.

V roku 1949 skonštruovali v anglickom Cambridge pod vedenám Maurice V. Wilkesa počítač von Neumannovej koncepcie EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer). Obsahoval 16 blokov pamäti pre 256 35-bitových alebo 512 17-bitových slov. M. Wilkes sa preslávil aj tým, že vynašiel mikroprogramové riadenie. To znamená, že podobný koncept ako pri vykonávaní inštrukcií programu sa používa aj pre vykonávanie inštrukce pomocou mikroinštrukcií. V tom istom roku sa vyrobil aj prvý počítač s úplne programovým riadením v USA - BINAC (Binary Automatic Computer).

V roku 1951 vyvinuli Eckert a Mauchly prvý počítač určený pre spracovanie dát na zakázku Amerického úradu pre sčítanie ľudu - UNIVAC I.

Týmito projektami sa začala éra počítačov prvej generácie počítačov. Elektrónkové počítače však mali veľkú, spotrebu energie ale hlavne veľkú poruchovosť - stredná doba medzi dvomi poruchami bola maximálne 20 hodín. Počítače prvej generácie sa vyrábali aj v Československu, Skupina inžinierov pod vedením profesora Svobodu sa vyvinul počítač EPOS 1. Nekoršie vznikol počítač MSP, ktorý sa používal ešte v koncom šesťdesiatich rokov.

V roku 1947 v Bellových laboratóriach začal pod vedením Jacka Mortona vývoj tranzistoru, polovodičového zosilňovacieho elektronického prvku, za ktorého objav dostal William Shockley v roku 1956 Nobelovu cenu. Prvý funkčný tranzistor s hrotovými elektródami a germániovým kryštálom zkonštruovali John Bardeen a Walter Brattain. Z dôvodu nespoľahlivosti a veľkého šumu prvých prototypov výroba začala až v roku 1950 vo firme Western Electric. Tranzistor je obdobou elektrónky, ale je omnoho menší, rýchlejší a spoľahlivejší. Katóde a anóde zodpovedá v tranzistore emitor a kolektor a mriežke zodpovedá báza. Objav tranzistoru možno považovať za možno najväčší prínos k rozvoju počítačov - dodnes je základným prvkom digitálnej elektroniky. Jeho prvá aplikácia v počítači bola v roku 1954 tiež v Bellových laboratóriách ale hlavne v elektronických telefónnych ústredniach.

Planárna technológia tranzistoru umožnila integrovať viac tranzistorov na jednej podložke - čipe (chip). Tak vznikli integrované obvody, základné prvky počítačov tretej generácie. Najbližšie k vynálezu boli Bellove laboratóriá ale predbehli ich firmy Texas Instruments a Fairchild Semiconductor v roku 1956. Fairchild začal výrobu komerčných integrovaných obvodov v roku 1961. V Bellových laboratóriách, ktoré zohrali dôležitú úlohu v rozvoji informatiky - napríklad aj operačný systém UNIX a jazyk C sa pod vedením J. Mortona, vyvinuly aj unipolárne tranzistory MOS (Metal Oxyd Semiconductor) - roku 1950, ktoré sa

11



dnes používajú v pamätiach RAM a ROM a v mikroprocesoroch. Ďalej to boli CCD prvky, používané v kamerách a fotoaparátoch ako pamäti fleš (flash), používaných v pamäťových klúčoch, fotoaparátoch, mobiloch alebo prehráčoch MP3.

V roku 1953 použila firma UNIVAC prvú počítačovú tlačiareň.

V roku 1958 vyrobila firma IBM prvý počítač s použitím tranzistorov, za ktorým nasledovalo množstvo modelov počítačov druhej generácie v rôznych krajinách. V Československu to bol Epos 2 ale najviac rozšírené boli sovietske počítače Minsk 22 a Minsk 32.

V roku 1960 vyvinula firma DEC prvý minipočítač PDP 1. O rok neskôr DEC vyvinul prvú grafickú kartu pre počítač PDP 1. 1962 projekt siete ARPAnet prispieva k vývoju internetu. 1963 – vzniká kód ASCII II – sedembitový kód pre znaky.

V roku 1964 DEC uvádza úspešný minipočítač PDP8. Firma IBM predstavila systém IBM 360, prvý počítač s integrovanými obvodmi, ktoré prestavovali súčiastky tretej generácie počítačov. Tieto obvody boli de fakto hybridné integrované obvody, pretože aktívne prvky - planárne tranzistory a pasívne prvky - odpory a kondenzátory boli na keramickom podklade pospájané naparenými vodičmi - Solid Logic Technology. Až neskoršie modely systému 360 využívali viac technológiu monolitických integrovaných obvodov - to je na jednom kremíkovom čipe. Systém IBM 360 slúžil ako vzor pre napodobňovanie počítačov Jednotného systému elektronických počítačov - JSEP, krajín RVHP (Rada vzájomnej hospodárskej pomoci). Aj v ČSSR sa vyrábal počítač, ktorý bol vzorom počítača Siemens, ktorý bol zlučiteľný s najnižším modelom systému 360. Bol to počítač EC 1020 vyvinutý vo Výskumnom ústave matematických strojov - VÚMS Praha. Systém 360 sa neskôr transformoval na 370. Výrobu počítačov JSEP ale aj iných zabezpećovali Závody výpočtovej techniky a Aritma v Prahe. Aj veľmi výkonné počítače Amdahl 470, ktoré skonštruoval jeden z autorov 360 a ktorý založil firmu s jeho menom boli programove kompatibliné so systémom 360.

V roku 1969 vyvinuli laboratória Xerox PARC prvú laserovú tlačiareň, ktorá zohrala významnú úlohu v mechanizácii kancelárskych prác hlavne v spojení s osobnými počítačmi. Xerox PARC zohrali významnú úlohu pri vývoji osobných počítačov a oknových operačných systémov.

SÁLOVÉ POČÍTAČE, MINI A SUPERPOČÍTAČEPrvé počítače boli veľké - rozmery a váha. Potrebovali byť umiestnené v klimatizovaných miestnostiach. Po vzniku minipočítačov a riadiacich počítačov, ktoré sa umiestňovali do výrobných procesov alebo laboratórií sa veľké počítače začali nazývať sálové. Boli to obyčajne počítače vo výpočtových strediskách používané pre výpočty miezd, štatistické výpočty alebo rôzne databázy. Tieto aplikácie robia v súčasnosti osobné počítače a podmienky sálových počítačov sa preniesli na výkonné servery a superpočítače nakoľko aj výkonné pracovné stanice a viacprocesorové počítače je možno umiestniť na stôl kdekoľvek bez potreby klimatizovaných priestorov.

Minipočítače Minipočítače sa objavili koncom šesťdesiatich rokov minulého storočia v súvislosti s používaním integrovaných obvodov. Obyčajne používali 16 bitové slovo, operačnú pamäť s feritových jadierok, ďalekopis alebo neskoršie abecedne- číslicový monitor s katódovou trubicou, čítač a dierovač diernej pásky, magnetický bubon a neskoršie výmenné disky.

12



Minipočítače používali aj grafické vstupno- výstupné zariadenia. Používali sa aj ako riadiace počítače v technologických procesoch. Pomocou rôznych senzorov snímali fyzikálne veličiny napríklad teplotu, tlak alebo frekvenciu a pomocou akčných členov dokázali meniť parametre riadených procesov napriklad pomocou ventilov prietok tekutiny, pomocou relé zapínanie a vypínanie ohrevu alebo pomocou elektromotorov polohu predmetov. Pre prevod spojitých elektrických veličín na čísla a naopak používali analógovo - číslicové alebo číslicovo - analógové prevodníky.

Hlavnými výrobcami minipočítačov boli americké firmy Digital Equipment Corporation (DEC) - modely PDP 8, PDP 11 a Vax 11a Hewlett Packard (HP), Data General a Varian. V sedemdesiatich rokoch sa z cieľom znížiť zaostávanie v technológii a aplikácií minipočítačov dohodli krajiny RVHP na spoločnom postupe v tejto oblasti. Vznikol projekt SMEP (Systém malých elektronických počítačov). Podobne ako v prípade počítačov JSEP začala medzinárodná deľba práce. Prvým problémom bolo, ktorý americký vzor sa bude podporovať - DEC alebo HP. Napokon oficiálne zvíťazila koncepcia DEC no v ZSSR aj ČSSR sa vyrábali aj počítače kompatibilné s HP. Nejednalo sa o priame kopírovanie, nakoľko v počiatkoch neexistovala rovnaká súčiastková základňa, ale programove boli kompatibilné čím sa umožnilo preberanie existujúceho ale aj vývoj vlastného aplikačného softvéru. Ale vyvíjali sa aj nové modely a špecializované počítače, napríklad pre spracovanie obrazu, ktorých koncepcia aj konštrukcia bola vlastná a neboli napodobeninou existujúcich vzorov.

V oblasti minipočítačov zohral v Československu významnú úlohu ÚTK (Ústav technickej kybernetiky) SAV v Bratislave, kde sa vyvinul prvý analógový počítač na Slovensku, prvý riadiaci počítač a de fakto minipočítač tretej generácie RPP16 ako aj niekoľko modelov počítačov SMEP. Vývoj a konštrukciu zabezpečoval Výskumný ústav výpočtovej techniky v Žiline a výrobu ZVT Námestovo a ZVT Banská Bystrica. V týchto inštitúciách vyrástli mnohí odborníci, ktorí sa neskoršie presadili na domácej ale aj zahraničnej scéne. Vývoj pred novembrom 1989 v oblasti vedy, výskumu, vývoja a výroby počítačov sa podpísal aj pod fakt, že počítačová gramotnosť je na Slovesnku pomerne vysoká a v súčasnosti pôsobí úspešne na slovenskom trhu mnoho špičkových počítačových firiem.

V súčasnosti úlohu minipočítačov prebrali osobné počítače a špecializované mikropočítače.

SuperpočítačeVon Neumannov počítač vykonáva jednu inštrukciu s jedným údajom po sebe – SISD (Single Instruction Single Data). Aby sa výpočet zrýchlil, je možné použiť rýchlejšie elektronické obvody alebo širší tok dát (registre, zbernice, multiplexory s viac bitmi). Iným riešením je použiť viac procesorov alebo počítačov na riešenie tej istej úlohy. Superpočítače už od začiatku používali viacprocesorovú alebo počítačovú architektúru kde sa jedna inštrukcia vykonávala s viac dátami SIMD (Single Instruction Multiple Data), viac inštrukcií s viac dátami MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) alebo zreťazené procesory pre prúdové spravovanie dát (pipeline), ktoré funguje podobne ako montážny pás napríklad pri skladaní automobilu. Každý robotník alebo robot robí len jednu operáciu a výrobok posunie ďalej.

Prvé superpočítače mali výkon niekoľko miliónov operácií s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu – FLOPS ( Floating point operations per second). Prvým známym superpočítačom s architektúrou SIMD bol počítač Illiac, určený hlavne pre úlohy lineárneho programovania kde sa riešia sústavy rovníc s mnohými neznámymi.

13



V roku 1965 firma Control Data Corporation vyvinula výkonný počítač CDC 6600. Menší model bol nainštalovaný v roku 1968 vo Výpočtovom stredisku OSN v Bratislave – v tej dobe najvýkonnejší počítač na Slovensku. Hlavný konštruktér tohto počítača Seymour Cray navrhol aj super počítače Cray- 1, 2 a 3.

Významnou firmou v oblasti super počítačov je firma Silicon Graphics, ktorá sa preslávila výkonnými grafickými stanicami, ktoré ale nahradili lacné a výkonné grafické karty. Súčasné superpočítače dosahujú výkonnosť rádove Peta FLOPS. Sú zložené z desiatok až tisícov mikroprocesorov. Významnou vetvou tejto kategórie je gridové počítanie, kde sa na výpočte podieľajú stovky počítačov spojených pomocou internetu. V superpočítaní sa využívajú aj herné konzoly, pretože tieto používajú vysoko výkonné grafické procesory, ktoré sa ale môžu aplikovať aj na numerické výpočty.

VÝVOJ MIKROPROCESOROV A OSOBNÝCH POČÍTAČOV Keď v roku 1975 jeden zahraničný odborník na konferencii o mikroelektronike v Bratislave povedal, že príde doba, keď budeme mať v domácnosti viac mikroprocesorov ako žiaroviek tak sa ľudia smiali, že je to vedecká fantastika. Dnes sa k tejto vízii približujeme. Mikroprocesor sa používa v počítačoch, kalkulačkách, telefónnych prístrojoch a ústredniach, regulačných a riadicich systémoch v priemysle, elektrárňach, pri prenose nafty a plynu, riadení križovatiek, inteligetných budovách, robotoch, CD a DVD prehrávačoch, televízoroch, MP3 prehrávačoch, fotoaparátoch, video kamerách, hodinkách, hračkách, mikrovlnkách a pračkách, ba dokonca experimentálne v športových topánkach alebo lyžiarskom viazaní.

Vzniku mikroprocesora na jednom čipe predchádzal vývoj poznačený cieľom maximalizovať počet tranzistorov na čipe, hlavne v oblasti pamätí a kalkulačiek. V roku 1966 vyvinula firma texas Instruments prvú elektronickú kalkulačku a cieľom dostať ju do čo najmenšieho objemu. Vývoj hustoty tranzistorov na čipe sa zdvojnásoboval raz za dva roky. Tento jav si všimol Gordom Moore, ktorý spolupracoval v Bellových laboratóriách s vynálezcom tranzistoru W. Shockleyom a založil neskoršie firmu Fairchald, ktorá má prvenstvo spolu s firmou Texas Instruments vo vývoji integrovaných obvodov. Tento jav je známy ako Moorov zákon. Prvý mikroprocesor mal 2300 tranzistorov, súčasné modely stovky miliónov.

V roku 1968 založili G. Moore, Robert Noyce a Andrew Grove firmu Intel (Integrated Electronics), ktorá zohrala dôležitú rolu vo vývoji informatiky. Prvými výrobkami boli pamäti na čipe, dynamická s tromi tranzistormi na bit a s kapacitou 1024 bitov - 1103 a statická s šesť tranzistormi na bit a kapacitou 64 bitov - 3101.

V roku 1971 Intel uviedol na trh prvý mikroprocesor 4004, ktorý mal 4 bitovú zbernicu, registre a aritmetickú jednotku. Bol učený pre kalkulačky japonskej firmy Busicom. Vzorom pre architektúru, ktorej autorom bol Ted Hoff bola architektúra minipočítača PDP 8.

V roku 1974 nasledoval prvý osembitový mikroprocesor Intel 8008, ktorý používal tranzistory typu p-kanál MOS. Tento mikroprocesor použilo niekoľko firiem k výrobe mikropočítača. Tento procesor sa analyzoval aj v ÚTK SAV v Bratislave a spolu s Teslou Piešťany sa zvažovala možnosť jeho vývoja. Prototyp klonu bol skoro hotový, keď sa práce ukončili nakoľko v krátkom odstupe sa na trhu objavil dokonalejší model 8080.

Intel 8080 používal technológiu n - kanálových MOS tranzistorov. Ekvivalent - klon tohto mikroprocesora sa o pár rokov produkoval aj v Československu - vyvoj VÚST Praha a výroba

14



Tesla Piešťany. Bol základom prvých československých mikropočítačov. Vývoj v Československu bol päť až osem rokov za USA. Tento časový odstup sa koncom osemdesiatich rokov zvyšoval. Prečo sa ale v tej dobe nekupovali počítače zo Západu, ale robil sa vlastný vývoj ? Na špičkové technológie existovalo embargo a aj menej dokonalé počítače, ktoré boli uvolnené pre export na Východ boli veľmi drahé vzhľadom na problémy s nákupom valút pre zahraničný obschod. Preto sa verilo, že vlastným vývojom sa tento problém vyrieši.

V roku 1975 vznikol prvý, oficiálne uznávaný mikropočítač na svete Altair 8800 s procesorom 8080. Osem bitové mikropočítače boli umiesnené v zvláštnej krabici alebo integrované s monitorom. Ako monitor sa používal bežný alebo upravený televízny prijímač, mali integrovanú alebo oddeliteľnú klávesnicu. Ako externá pamäť sa používal obyčajný kazetový audio prehrávač a nahrávanie programov alebo dát trvalo dlho. Programové vybavenie v pamätiach ROM tvorill jednoduchý operačný systém a interpretátor jazyka BASIC. Ich úspech na trhu zabezpečili počítačové hry ale používali sa aj pre iné aplikácie, napríklad vedeckotechnické výpočty a vzdelávanie. Známymi výrobcami tejto triedy boli firmy Commodore, Atari, Sinclair.

V roku 1976 začala "garážová" firma Apple, ktorú založili Steven Jobs a Stephen Wozniak vyrábať osobný počítač Apple I a neskoršie Apple II. Apple používal mikroprocesory Motorola 6800.

Skupina odborníkov sa odtrhla od firmy Intel a založila novú firmu Zilog, ktorý vyrábal úspešné 8 bitové mikroprocesory Z80 a neskor 16 bitové Z8000. Z80 používal aj na Slovensku pravdepodobne najpopulárnejší mikropočítač Sinclair ZX Spectrum. Na trhu existovalo množstvo hier pre tento počítač ale aj kompilátory a interpretátory jazykov BASIC, C, Pascal, Lisp a Forth.

Prvým 16 bitovým mikroprocesorom bol Intel 8086 uvedeným v roku 1978. Tento podmienil veľký prelom vo vývoji počítačov. Jeho verzia 8088 umožňovala jednoduchý prechod z 8080 na 16 bitovú architektúru mikropočítačov - 16 bitové dáta sa prenáčali na dvakrát, čím sa nemuseli meniť vonkajšie zbernice. V roku 1981 uviedla firma IBM 16-bitový osobný počítač pod označením IBM PC s operačným systémom MS-DOS s procesorom 8088. Pre tieto osobné počítače začala nová firma Microsoft Corporation - zakladatelia Bill Gates a Paul Allen dodávať programovacie jazyky, operačné systémy a ďalšie programy a postupne sa stala svetovým gigantom v oblasti softvéru. Fakt, že IBM PC bol založený na dostupných prvkoch, hlavne mikroprocesoroch Intel, počítače s podobnou architektrúrou a konštrukciou - klony začalo vyvíjať a vyrábať niekoľko ďalších firiem. Počítače začali prenikať nielen do rôznych inštitúcií ale aj do domácností.

V roku 1979 firma Motorola uviedla 16 bitový model M68000, ktorý sa používal aj v počítačoch Apple, populárnom Commodore Amiga a v pracovných staniciach Sun a NeXT.

V roku 1983 - IBM uviedla počítač PC XT (eXtend Technology) s procesorom Intel 8086. O rok nato nasledoval PC AT (Advanced Technology) s procesorom 80186 a 80286. Až neskôr sa aritmetika s pohyblivou rádovou čiarkou integrovala spolu s procesorom. Za ním nasledovali počítače s procesormi 80386 SX - vnútornou a DX s vonkajšou 32 bitovou zbernicou. Firma Intel vyvinula aj aritmetický procesor - koprocesor 8087, ktorý robil výpočty v pohyblivej rádovej čiarke. Funkcia oddeleného procesora a koprocesora sa

15



opakovalo aj s 80A86, 80286 a 80396. Až model i80486 uvedený v roku 1987 bsahuje oba v jednom čipe. Tom istom roku začala firma IBM vyrábať osobné počítače PS/2.

Prelomom vo vývoji procesorov bol následník 80486 nazvaný Pentium so 64-bitovým mikroprocesorom - údajová zbernica uvedeným v roku 1992. Vývoj procesora Pentium je poznamenaný pridávaním funkcií napríklad funkcie pre multimédiá a zvyšovaním rýchlosti. Prvý Pentium mal taktovaciu frekvenciu 60 MHz. Súčasné modely niekoľko MHz. Multimediálne verzie s príponou MMX (Multimedia Extension) obsahujú inštrukcie podporujúce transformácie používané v počítačovej grafike a kompresii obrazu. Sú to celočíselné inštrukcie. V roku 1999 uvádza Intel Pentium III s inštrukciami SSE podporujúce výpočty pre multimediálne aplikácie s reálnymi číslami. Pentium II pracuje so 128 bitovou dátovou zbernicou. O rok neskoršie nasledovalo Pentium 4. V roku 2001 firma Sony uviedla hraciu konzolu PlayStation 2. Klony procesorov Intel začali vyrábať aj firmy AMD a Cyrix - vznikla v roku 1988. Intel a tieto procesory používajú architektúru CISC (Complex Instruction Set), to znamená že obsahujú veľké množstvo rôznych inštrukcií. Iným prístupom je architektúra RISC (Reduced Instruction Set), ktorej základom je procesor s menším množstvom inštrukcií, ktoré sa ale rýchlo vykonávajú. Takéto mikroprocesory vyrábala napríklad anglická firma Acorn alebo INMOS. Ktorá vyvinula počítač na čipe - Transputer, pomocou ktorého sa dali skladať mnohopočítačové systémy. RISC Acorn s 45000 tranzistormi a Transputer sa pokúšal klonovať kolektív pracovníkov v ÚTK SAV, ale práce sa po novembri 1989 zastavili. Inými firmami boli MIPS. Tento mikroprocesor sa používal napríklad v najrýchlejších grafických pracovných staniciach Silicon Graphics, ktoré boli v osemdesiatich a deväťdesiatich rokoch minulého storočia najrýchlejšími na svete. Firma DEC vyvinula v tom čase - 1992 najzložitejší mikroprocesor Alpha, ktorý ako prvý na svete obsahoval viac ako dva milióny tranzistorov na čipe. Alpha s frkvenciou 300MHz bol tiež prvý mikroprocesor, ktorý prekročil rýchlosť výpočtov 1000 MIPS (Milion Instructions Per Second). Aj firma IBM spolu s Motorolou vyvinuli mikroprocesor RISC - PowerPC, ktorý sa okrem pracovných staníc IBM používal aj v počítačoch Apple. Ale aj Intel vyrábal procesor RISC a to 80860 určený pre urýchľovanie geometrických operácií v počítačovej grafike. Použil sa napríklad v grafickej stanici firmy IBM. Výrobcom mikroprocesorov ke aj firma Sun spolu s firmou Fujitsu. Sú to modely UltraSparc používané vo výkonných serveroch tejto firmy.

Špeciálnu triedu procesorov tvoria grafické akcelerátory pre osobné počítače - GPU (Graphical Processing Unit). Sú to vysokovákonné, mnohoprocesorové jednotky na jednom čipe podporujúce geometrické a grafické výpočty. GPU sa používajú aj v herných konzolách.

V súčasnosti sa vývoj sústreďuje na ďalšie zvýšenie rýchlosti vnútorným paralelizmom a znížením príkonu energie. Procesor s dvomi jadrami (dual core) a štyrmi jadrami (quad core) obsahuje dva alebo štyri identické procesory a umožňuje paralelné výpočty. Jednou z ciest znižovania príkonu je vypnutie tých častí procesora, ktoré sa nepodieľajú na výpočte alebo použitie nesymetrických viacjadrových procesorov, keď pri menej náročných výpočtoch sa používa menej výkonné jadro.Procesory s malou spotrebou sú potrebné pre mobilné aplikácie - prenosné počítače, PDA a mobilné telefóny. Veľkým segmentom trhu sú aj hracie konzoly osadené výkonnými procesormi.

11.3 VÝVOJ POČÍTAČOVÝCH PAMATÍPamäti sú neoddeliteľnou časťou počítačov. V registroch sa používajú preklápacie obvody s elektrónkami, neskôr tranzistormi a v súčasnosti sú integrované v procesore na jenom kuse

16



kremíku. V pamätiach pre mikroprogramové riadenie sa používali magnetické pamäti napríklad s tenkými vrstvami. V operačných pamätiach sa začali v päťdesiatich rokoch minulého storočia začali používať magnetické jadierkové - feritové pamäti. Tieto fungujú tak, že jedna bunka - jadierko si pamätá jeden bit. Jadierko je valček z feritu s otvorom, cez ktorý sú prevlečené tri vodiče.

Dva z nich slúžia pre adresáciu - výber riadku a stĺpca a tretí je údajový vodič. Ak sú vybrané adresné vodiče - a ak je treba zapísať jednotku, potom sa sčítajú elektromagnetické polia v mieste križovania vodičov v strede jadra a jadro sa premagnetuje. Ak zapisujeme nulu, premagnetovanie nenastane. Keď informáciu čítame, tak sa výberom adresy indukuje do údajového vodiča prúd v jednom alebo druhom smere, podľa toho aké bolo magnetické pole jadierka. Výroba feritových pamätí sa nedala automatizovať a boli veľmi drahé. V sedemdesiatich rokoch sa začali vyrábať polovodičové pamäti, kde je možná technológia hromadnej výroby. Na jednom čipe sa umiestnilo 64,128 alebo 256 pamäťových buniek. V roku 1972 vyrobil Intel legendrny model 1103 s kapacitou 1024 bitov na čipe. Potom sa kapacity zvyšovali až na niekoľko miliónov bitov na čipe. Polovodičové pamäti sú oproti feritovým nielen lacnejšie ale aj rýchlejšie a spoľahlivejšie a maju podstatne nižšiu spotrebu energie. Polovodičové pamäti umožnili v sedemdesiatich rokoch aj rozvoj počítačovej grafiky tým, že sa mohli používať rovnaké obrazovky ako v televíznych prijímačoch. Predtým sa používali zobrazovače s vektorovou grafikou, kde nebolo možno zobraziť tieňované a farebné obrázky. Rastrová grafika si vyžaduje rýchlu pamäť obrazu a tak dovtedy nebolo možné pamätať si obraz s veľkým počtom obrazových bodov.

Oproti feritovým pamätiam majú polovodičové jednu nevýhodu. Pri vypnutí napájania informácia zmizne, feritové pamäti si ju ale pamätali aj bez napájania.Pre archivovanie programov a dát sa používali v začiatkoch dierne štítky a dierne pásky, z ktorých sa program načítal do operačnej pamäti. Neskôr sa začali používať magnetické páskové pamäti s veľkými kapacitami dát, predstavujú sekvenčné médiá, kde prístup k dátam je zdĺhavý. Aj zmena dát je obtiažna. Treba najkôr nájsť, kde sú dáta uložené, prečítať ich a zapísať od zvoleného miesta. Magnetické pásky sa používali a dodnes používajú aj pre pamätanie zvuku a videa. Pri strihu zvuku alebo videa ako aj pri počítačovom spracovaní dát, to znamená neustále prevíjanie pásky.

Veľkým pokrokom bolo použitie magnetických bubnových pamätí, kde bol možný priamy – prístup k sekvencii dát. Tento princíp sa používa aj v diskoch. V roku 1956 sa použil prvý krát pevný disk s počítačom IBM 305 RAMAC. Bol nepredajný a cena prototypu bola jeden milión dolárov. V roku 1961 v počítači IBM 1311 sa použil prvý výmenný disk. V osemdesiatich rokoch minulého storočia sa veľa výskumu venovalo magnetickým bublinkovým pamätiam, ktoré umožňovali sekvenčné pamätanie na veľmi malej ploche. No s vývojom polovodičových pamätí sa vývoj v tejto oblasti prerušil. Vývoj polovodičových pamätí začal začiatkom sedemdesiatich rokov a viedol k súčasnému stavu, keď v operačných pamätiach sa používajú výlučne polovodiče a začínajú prevládať aj v oblasti veľkokapacitných prenosných pamätiach – fleš typu SD, CF, memory Stick alebo „pamäťových kľúčov“, ktoré nahradily flexibilné disky (floppy disc). Vývoj archovačných médií ovplyvnili laserové analógové disky s veĺkosťou dlhohrajúcej gramofónovje platni, kde bolo možné zaznamenať video a audio sekvencie, obrázky a text. Tie boli prechodovým štádiom k vývoju digitálnych laseových diskov - CD, ktoré v roku 1982 uviedli na trh Sony a Philips. Vývoj pokračoval cez DVD s šervenou diódou po modrú laserovú diódu. Tieto disky predstavujú v súčasnosti trend v počítačových a domácich audiovizuálnych aplikáciách.

17



11.4 VÝVOJ SOFTVÉRU POČÍTAČOV

Softvér je nedeliteľnou časťou počítača a aj napriek tomu, že je nehmotný jeho cena prevyšuje cenu "železa" ako sa nazývajú technické prostriedky. Prvé pokusy o programovanie boli už v čase pred vznikom elektronických počítačov.

Analógové počítače sa programovali prepojením funkčných častí pomocou káblov. Boli to desiatky spojov. V rokoch 1936-45 vypracoval K. Zuse jazyk Plankalkül, ktorý používal pre programovanie počítačov Z1 až Z3. Tento jazyk nebol nikdy implementovaný. Počítač ENIAC, ktorý mal malú operačnú pamäť sa programoval prepínačmi. Neskoršie sa program vkladal do operačnej pamäti načítaním podobne ako dáta z diernych štítkov alebo diernej pásky. Ale zavádzací program (bootstrap), ktorý dokázal načítavať a ukladať dáta zo štítkov sa musel do pamäti "nahrať" ručne. Napríklad tak, že sa pomocou prepínačov nastavila adresa v pamäti a potom jej obsah. Ak bolo slovo dlhé 16 bitov, bolo treba prepnúť 16 prepínačov. Po zapamätaní obsahu na adrese sa táto zvýšila o jednu a proces sa opakoval dovtedy, pokiaľ sa celý program zaviedol do pamäti. Potom sa program spustil pre vykonávanie. Napríklad začal načítavať štítky a obsah ukladal do pamäti na určené adresy.

Prvé programy sa tvorili a kódovali manuálne v binárnom strojovom kóde. Zvýšenie produktivity programátorov ale aj zníženie nárokov na kapacitu pamäti znamenajú podprogramy, nazývané aj funkcie alebo "rutiny" od anglického subroutine. Podprogram je kód, ktorý možno štartovať z ľubovoľného miesta programu. Ďaľším zlepšením bolo použitie asembleru - jazyka symbolických adries (assembler). Namiesto čiselnej reprezentácií operačného kódu sa používa ich mnemonická abecedná skratka. Namiesto adries vyjadrených číselne sa používajú symbolické adresy - abecedné skratky. Prekladač - asembler potom priradí symbolom konkrétne binárne kódy. Týmto sa program stáva prehľadnejší a zrozumiteľnejší a zvýši sa výkonnsť programátora. Inou métódou sú makrá. Makro je skupina inštrukcií - definícia makra označená identifikátorom - menom makra, ktorá sa vloží na miesto volania makra. Asembler s makrami sa nazýva makroasembler.

Ďalším pokrokom v programovaní sú programovacie jazyky, ktorých cieľom je opísať algoritmus a priebeh výpočtu jazykom, blížiacim sa k prirozdeneému jazyku. Zatiaľ čo pri programovaní v strojovom kóde, programátor musí poznať časti architektúry - registre a strojový kód, pri programovacom jazyku nepracuje s adresami v pamäti ani registrami. Programy vo vyšších jazykoch sú prenositeľné (portabilné) medzi rôznymi počítačmi - ak existujú pre ne prekladače daného jazyka. Prvým krokom po napísaní programu je preklad. Existujú dve základné stratégie. Prvá je kompilácia (compilation) a zostavenie úlohy (task building) viazaním (linking) rôznych kompilovaných modulov s objektovými knižnicami. Druhá je preklad a následné vykonanie preloženej čast programu - interpretácia (interpretation). Existujú aj ďalšie spôsoby napríklad preklad z jazyka do asembleru a preklad. Iný spôsob je kompilovanie programu do nejakého medzikódu a potom vykonanie medzikódu intepretáciou. Medzikód môže byť rozhraním pre portabilitu programov. Táto stratégia sa používa v jazyku Java.

Dôležitou časťou softvéru je operačný systém. Prvé počítače dokázali vykonávať len jeden program - úlohu (job, task) v čase (single job processing). Tento program potreboval častokrát k svojej funkcii rôzne dáta z rôznych zdrojov, napríklad diernej pásky alebo knonzoly operátora. Ak dáta neboli k dispozícii program čakal. Týmto sa drahé tecnhické

18



prostriedky nevyužívali efektívne a vznikalo mnoho prestojov. Jedno z riešení je použitie prekrývaného (overlaping)spracovania, kde počítač riadi výpočet tak, že ak jedna úloha čaká, môže sa spustiť ďalšia. Iným spôsobom je zdieľanie času (time sharing), kde sa prideľuje každej úlohe určitý časový segmet, teda ak je úloha pripravená a má všetky potrebné vonkajšie zdroje k dispozícii, program sa spustí ale len na určitú dobu. Počítače uršené pre riadenie procesov musia dovoľovať reagovať na zmeny v procese, ktorý riadia a to čo najskôr - v reálnom čase (real time).

Riadenie výpočtu zabezpečuje operačný systém. No okrem úloh spúšťania a prerušovania a ukončovania úloh (task management) musia zabezpečiť aj zavedenie - nahranie (load) programu, prenos, rušenie, premenovanie súborov (file management), riadenie vstupno - výstupných zariadení (I/O control), spracovať požiadavky na prerušenia od rôznych vonkajších a vnútorných objektov (interrupt management).

V roku 1957 sa dokončil vývoj prvého programovacieho jazyka FORTRAN (Formula Translator). Autorom bol John Backus z IBM. Tento jazyk prešiel vývojom a používa sa ešte aj v súčasnosti, hlavne z toho dôvodu, že v ňom bolo vyvinuté množstvo softvéru.

V roku 1958 dánsky matematik Peter Naur dokončil návrh a implemetáciu prekladača jazyka Algol (Algorihmic Language), ktorý bol určený hlavne pre numerické a vedecké výpočty.

V tomto období pošítače umožňovali zdieľanie času (time sharing) - viac úloh mohlo bežať tak, že sa každej pridelil určitý časový úsek a používatelia mali dojem že programy pracujú súbežne. Vznikla prvé interaktívne aplikácie, to je aplikácie, kde bol dialóg medzi počítačom a používateľom. Na rozdiel od dávkového spracovania, keď úloha bežala autonómne a používateľ nemal možnosť zasahovať do výpočtu.

V rokoch 1959 až 1960 vznikol jazyk COBOL (Common Business Oriented Language) určený pre ekonomické výpočty. Používal hierarchické dátové štruktúry a zložené mená premenných. Cieľom bolo navrhnúť jazyk čitateľný pre manažerov s prvkami prirodzeného jazyka.

V roku 1961 John McCarthy navrhol jazyk umelej inteligencie LISP (LISt Processing). Tento jazyk pracuje so zreťazenými zoznamami a podporuje funkcionálne programovanie.

Algol 60 - dokonalejšia verzia jazyka Algol. V tomto jazyku sa použili nové koncepty ako bloková štruktúra, volanie parametrov funkcií hodnotou alebo menom, rekurzia, dynamické polia v zásobníku, formálne opísaná syntax jazyka, identifikátory premenných s ľubovoľnou dĺžkou, zahniezdené programové slučky. Bol to prvý štruktúrovaný jazyk a ovplyvnil ďalší vývoj programovania.

V roku 1960 vznikol BASIC (Beginners All-Purpose Instruction Code). Autori boli John G. Kemeny a Thomas E. Kurz z Darthmouth College. Tento jednoduchý jazyk vychádzajúci z jazyka FORTRAN je interpretovaný a motiváciu bolo byť nástrojom pre interaktívne a distribuované programovanie v akademickej sfére a patril k základnému programovému vybaveniu mikropočítačov.

1962 Space War - prvá video hra vyvinutá v MIT

19



V roku 1964 uviedla firma IBM jazyk PL/1 - vylepšený Fortran s blokovou štruktúrou, rekurziou, dátovými štruktúrami, oddelenou kompiláciou jednotlivých programových modulov. Novými konceptami boli smerníky (pointer), možnosť programovania súbežných procesov, ošetrenie výnimočných situácií (exceptions). Jeho nevýhodou bola zložitosť, bol určený pre vedecké a ekonomicko manažérske aplikácie.

V roku 1967 navrhli pracovníci MIT Wallace Feurzeig a Seymour Papert jazyk LOGO. Je to jednoduchý jazyk pre deti s cieľom naučiť sa princípom algoritmického myslenia formou interpretovania príkazov pohybu "korytnačky", ktorá zanecháva stopu v podobe vodorovných alebo zvislých čiar.

1967 - skupina nórskych vedcov navrhla jazyk Simula 67. Jazyk určený pre simuláciu systémov. V podstate je to rozšírenie jazyka Algol 60 o koncept abstraktných dátových štruktúr - tried (class). Je to prvým jazykom s princípom objektového programovania.

1968 - Algol 68. Jazyk mal podporiť štruktúrované programovanie, ale neujal sa. Zavedenie konceptov ako sú používateľom definované typy dát, dynamické premenné, programové balíky.

1968- 1970 - Švajčiar Niklaus Wirth navrhol jazyk Pascal. Je to príklad jazyka podporujúceho štruktúrované programovanie. Jedným cieľom návrhu bolo vytvoriť jazyk pre vyučovanie programovania. Dodnes sa k tomu účelu používa v niektorých univerzitách. Program v Pascale je čitateľný, prehľadný a syntax núti používanie korektných konštrukcií. Veľkému rozšíreniu prispela implementácia kompilátora ako aj celého vývojového prostredia firmou Borland (Turbo Pascal).

1972 - vznik jazyka Prolog (Programming in Logic). Je to jazyk podporujúci deklaratívne programovanie. Deklaratívny program na rozdiel od procedurálneho nešpecifikuje ako sa úloha rieši ale uvedú sa fakty z istej oblasti ako aj dotazy, ktoré sa dajú z týchto faktov odvodiť. Jazyk mal slúžiťaj ako základ počítačov piatej generácie.

1973 - vznik jazyka C. Autorom je Dennis Ritchie z Bellových laboratórií. Jeho predchodcom bol jazyk B z roku 1970, ktorý nemal dátové typy. Cieľom bolo vytvoriť jazyk pre písanie operačných systémov a mal umožňovať programovanie aj na úrovni blízkej strojovému kódu napríklad pracovať s jednotlivými bitmi slov. Pomocou neho je napísaný operačný systém UNIX. Program v C je menej čitateľný ako v Pascale a je možné ľahko naprogramovať konštrukcie, vedúce k zrúteniu počítača, napríklad adresovaním nesprávnych oblastí pamäti.

1979 - ADA jazyk navrhnutý podľa požiadaviek Ministerstva obrany USA.Hlavnými požiadavkami boli aby funkcia programu bola formálne dokázateľná a aby umožnil paralelné programovanie. Kompilátor bol príliš komplikovaný a jazyk sa nerozšíril.

1980 - uvedenie systému - prekladač a vývojové prostredie Smalltalk-80, následníka Smalltalk - 72. Vyvinul Alan Kay a kolektívom vo firme Xerox PARC. Podporuje prísne objektové programovanie, pomocou neho sa realizovala koncepcia okien, smerníkov a kurzorov ovládaných myšou - základ oknových operačných systémov. Firma XEROX sa zameriavala na autoamtizovanie kancelárskych prác a tam vznikol prvý oknový systém, ktorý bol metaforou pracovného stola (desk top metaphore).

20



1981 IBM PC používa operačný systém DOS. Vzniká Modula 2 - modifikovaný Pascal, podporujúci modulárne programovanie. Autorom bol N. Wirt. Umožnil nezávisle kompilovať programové jednotky - moduly.

1985 Bjarne Stroustrup z Bellových laboratórií vyvinul jazyk C++. Objektovo orientovaný jazyk C. V tom istom roku Microsoft uvádza oknový operačný systém Windows 1.0. Je to prvým predstaviteľom platformy Wintel - MS Windows a procesor Intel. Procesor 80386 umožňuje stránkovanie pamäti, dovtedy realizované len v sálových počítačoch ako IBM 360 čo umožnilo vytvoriť viacúlohové operačné systémy UNIX/386 a IBM OS/2.

V roku 1987 uvádza Microsoft program Excel pre Windows. V roku 1992 - Microsoft uvádza operačný systém Windows 3.1.1994 firma NSCA uviedla internetový prhliadač Mosaic.1991- 1994 Firma Sun vyvinula jazyk Java. Jazyk navrhnutý pre rôzne platformy a inernetové aplikácie. Jazyk vychádza z C ale nepoužíva niektoré vlastnosti, najmä tie ktoré spôsobujú problémy, napríklad smerníky. Naproti tomu uvádza nové koncepty. Portabilita pre rôzne platformy je založená na preklade do bajtového kódu. Java používa automatické uvoľňovanie operačnej pamäti (garbage collection).V roku 1995 uvádza Microsoft operačný systém Windows 95. O rok neskôr je to Windows NT ako aj internetový prehliadač Explorer. Systém NT pôvodne vyvinula firma DEC pre počítače Vax. V tom istom roku Sun oficiálne uvádza nový programovací jazyk Java. Firma Pixar uvádza film Toy Story, ktorý je celý animovaný počítačom.

V roku 1998 Microsoft uvádza operačný systém Windows 98. V roku 1999 uvádza firma Apple nový operačný systém Mac OS 9. Vzniká norma MPEG 4 pre kompresiu videa a vírus Mellissa spôsobil škody v hodnote 80 miliónov dolárov. V roku 2000 uvádza firma Microsoft jazyk C# - čo je upravenou vrziou jazyka Java, operačné systémy Windows ME (Millenium Edition) a operačný systém Windows 2000. Vznikajú nové jazyky Java, JavaScript, ASP a PHP skriptovacie jazyky, Pyton, Aspect Java…..

21



11.5 VÝVOJ DIGITÁLNEHO PRENOSU DÁT

Prvým digitálnym prenosom dát bola drôtová telegrafia – Morzeova abeceda. Neskôr vznikol ďalekopis. Ten umožnil rýchly prenos dát tak, že na jednej strane bola čítačka diernej pásky a na druhej ďalekopis, ktorý písal text alebo dieroval diernu pásku, ktorá slúžila ako vstupné médium pre vzdialený počítač. V roku 1958 sa vyvinul modem – dôležité zariadenie pre prenos dát po telefónnej sieti. Modem umožnil rozvoj počítačových sietí.

Fax – aj keď prenos statického obrazu a textu sa používal pred érou mikroprocesorov a polovodičových pamätí, práve tieto elekronické prvky umožnili masové rozšírenie faxu, kde sa používa snímanie obrazu pomocou prvkou CCD, prevod na digitálnu formu - kódovanie a kompresia, pamätanie, vysielania a príjem v digitálnej forme.

Mobilný telefón používa digitálny prenos zvuku aj obrazu. Mobilný telefón je v súčasnosti zložité zariadenie, kde mikroprocesor zabezpečuje .... Drahý mobilný telefón je okrem telefónu aj počítač, fotografický prístroj, video kamera, televízny prijímač

Digitálna televízia a rozhlas (DVB (digital video broadcasting) – T (terrestial), S (satelite), C (cable), H (pre mobilné telefóny))

Infra, bluetooth, RFID, GSM, :::::WiFi, DSL, MSDN------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ZDROJE INFORMÁCIÍ (kap 11)

Adams, D., R., Wagner, G., E.: Computer information systems: An introduction. South- Western publishing Co., 1986 Cincinnati, Ohio.

Dujnič, J., Frištacký, N., Molnár, Ľ., Plander, I., Rovan, B.: On the History of computer Science, Computer Engineering, and Computer Technology Development in Slovakia. IEEE Anals of History of Computing, Vol. 21, No 3., 1999, pp.38 - 48.

Franek, J.: Judaizmus: kniha o židovskej kultúre, histórii a náboženstve. Archa 1993, Bratislava.

Riordan, M.: How Bell Labs Missed the Microchip. IEEE Spectrum, December 2006.

Šperka, M.: Vývoj počítačovej grafiky: Od osciloskopu po systémy virtuálnej reality. Habilitačná práca. Fakulta elektrotechniky a informatiky STU, Bratislava 1995.

Trajteľ, Ľ., Horváthová, D., Gašperanová, A., Siládi, V., Huraj, L.: Základy informatiky. STU Bratislava, 2000.

Veselík, P.: Mikroprocesory srdce počítačú. Katalóg k výstave pri príležitosti 40. výročia formulovania Moorovho zákona. Národné múzeum v Prahe a firma Intel. 2005.

http://www.glstn.sk/studenti/historia/http://www.glstn.sk/studenti/historia/generacie.htmlhttp://www.glstn.sk/studenti/historia/najstarsi.html

22

http://www.glstn.sk/studenti/historia/najstarsi.html

http://www.glstn.sk/studenti/historia/generacie.html

http://www.glstn.sk/studenti/historia/



ÚLOHY A MINIMÁLNE POŽIADAVKY (kap. 11)

ÚLOHY

MINIMÁLNE POŽIADAVKY NA VEDOMOSTI

MINIMÁLNE POŽIADAVKY NA ZRUČNOSTI

23

Documents

11. HISTÓRIA IKTmsperka.sk/bvsp/inf/uvod_do_info_11.pdfchronometer - presné hodiny a sextant. Sextant umožňuje merať uhly polohy slnka a hviezd a tak spolu s chronometrom vypočítať