5. Historie výpočetní techniky

DějinyDějiny počítačů zahrnují vývoj jak "samotného" hardware, tak jeho architektury a mají přímý vliv na vývoj softwaruPrvní číslicové počítače byly vyrobeny ve 30. letech 20. století

Předchůdciprvní zařízení, která se později vyvinula v dnešní počítače, byla velmi jednoduchá a byla založena na mechanických principechVývoj probíhal až do poloviny 20.stol. ve dvou větvíchAnalogové – modelovaly problém převedením do jeho

mechanické nebo elektrické analogieČíslicové – převedením na číselné hodnoty a numerické

zpracováníS vývojem číslicové techniky analogové počítače prakticky zanikly

AbakusVznikl asi před 5000 letyPrvní známý nástroj, který usnadňoval počítání s číslyPůvodně šlo jen o zaprášený kámen (hebrejsky abaq = prach)Používal se v BabyloniiNejstarší dochovaný exemplář je salamiská tabulka, která pochazí z roku 300př.n.l.Ve starověkém Řecku a Římě se používala dřevěná hliněná destička, do které se vkládaly kamínky (calculli) – odtud název kalkulačka

Mechanický kalkulátorZa myšlenkového zakladatele považován všestranný umělec Leonardo da VinciPrvní kalkulačku však sestrojil roku 1623 Wilhelm Schickard – zůstala zachována jen dokumentace a náčrtky

1623 první mechanický počítací stroj, tzv. počítací hodinyZákladem bylo desetizubé kolečkoNeuvedl stroj do praxe, protože umřel během třicetileté války

Roku 1642 Blaise Pascal vyrobil ve svých 19 letech první dochovaný kalkulátor – stroj zvaný Pascaline; uměl sčítat a odčítatOtec byl výběrčí daní, syn mu chtěl pomoci, tak vyrobil sčítací strojNa slavnou éru Pascala navázal r.1694 německý matematik Gottfried Wilhelm von Leibniz, který stroj Pascaline zdokonalil a stroj uměl navíc násobit, dělit a počítat druhou odmocninu – docílil toho výměnou ozubeného kola za ozubený válec1820 vyrobil Charles Xavier Thomas Aritmometr – byl to první hromadně vyráběný kalkulátor

Logaritmické tabulkyObjevitel John Napier roku 1614Násobení a dělení pomocí sčítání a odčítání s využitím logaritmůNásledně byly v Anglii sestaveny logaritmické tabulkyPozději logaritmické pravítko, kde byla reálná čísla reprezentována vzdálenostmi na ose; to bylo používáno prakticky beze změn dalších 200letDokonce ho používali k provádění výpočtů v rámci programu Apollo

Děrnoštítková zařízeníElektromagnetický řídící a počítací strojVyvinut roku 1889 Hermannem Hollerithem a použil ho k vyhodnocení sčítání lidu v USAJoseph-Marie Jacquard použil děrné štítky na začátku 19.stol. k řízení tkalcovského stavu při vytváření složitých vzorůŠtítky se daly použít vícekrát, uchovávaly a zpracovávaly data

Babbageův analytický strojPokus o první počítačV 19. století se o něj pokusil Charles BabbageVšeobecně použitelný počítač pracující na mechanické báziMěl aritmetickou jednotku, paměť, vstupní jednotku a tiskárnuProgram nebyl v paměti, ale byl čten zvláštním snímačemSeznam instrukcí podáván pomocí děrných štítkůNebyl nikdy realizován, ale je považován za první univerzální počítačAda, Lady Lovelace byla spolupracovnice a přítelkyně Charlese Babbage a byla první „programátorka“ pc na světěVytvořila první jazyk pro Analytical Engine; po ní nazván programovací jazyk ADA

Přehled vývojových typů počítačů

Generace nultá 1930Využívající reléRychlost – pár operací za sekunduVelký počet skříní

Konrád Zuse 1938První elektromechanický počtač Z1 (Německo)Ten byl nefunkční, proto vymyslel relé a sestrojil několik typů Z (funkční až Z3)Měl 2600 reléDvojkovou soustavu1 operaci za sekunduKlávesnicePaměť na 64 číselByl zničen při náletu

Howard Aiken 1938Mark 1, prototypVe stejné době jako ZuseByl ale méně dokonalýPoužit při výpočtu první atomové bomby

1.Generace (1945-1951)Založena na elektronkáchRychlost – stovky operací za sekunduVelký počet skříníPočítače jsou pouze prototypy s malou kapacitou operační pamětiVstup hlavně pomocí děrných štítkůNízká spolehlivostVelká spotřeba energieJeště neexistuje programovací jazykTypický představitel je první skutečný počítač ENIAC – monstrum s 18 tisíci elektronkami, zabírající plochu basketbalového hřiště, napájen menší elektrárnou a chlazené dvěma leteckými motory (provoz ukončen 1955)

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

2.Generace (1951-1965)Využívají tranzistoryRychlost – tisíce operací za sekunduVelikost do 10 skříníPrvní programovací jazykyvznikají dávkové systémy – zaváděné děrné pásky, štítky nebo magnetické páskyPočítače se začínají vyrábět v malých sériích a používají se ve firmáchUNIVAC –r.1951 první sériově vyráběný počítačEPOS – r.1960 vyroben pod vedením prof. A.Svobody (EPOS1, později EPOS 2)operační systémAssemlber – programovací jazyk starších počítačů, překladače

3.Generace (1965-1980)Založena na integrovaných obvodechRychlost – desetiticíce operací za sekunduVelkost do 5ti skříníRoste výkon a to umožňuje práci více uživatelů najednou a mohou souběžně pracovat na více úloháchZavádí se pojem proces – označuje prováděný program a zahrnuje i dynamicky měnící se dataCray – r.1976 nejvýkonější počítače na světě (Cray-1)Úspěšný1995 firma zkrachovalaNejznámější počítač 3. generace

4.Generace (od roku 1981)Využívají se integrované obvody vysoké hustoty – VLSIRychlost – miliony operací za sekunduVelikost – 1 skříňRoste výkon, zvyšuje se kapacita paměti, počítače se zmenšují a zlevňujíPřichází éra systémů DOSVznikají grafická uživatelská rozhraníS rozvojem počítačových sítí vzniká internetHlavním představitelem je IBM PC (1981) založená na základě procesorů firmy Intel

5.Generace Pravděpodobně se bude vyznačovat snahou o zvládnutí umělé inteligencePro počítače této generace se vžilo označení "non von", aby se zdůraznilo, že budou mít něco společného s von Neumannovou koncepcíJedná se o tzv. paralelní počítačeOsazeny dvěma i více procesory (mezi ně se dělí procesy)

Vývoj základních osobních počítačů

APPLEZaložen r.1976 v Kalifornii – Steve Jobs, Steve Wozniak a R.g. WayneFirma pracuje na HW i SWV poslední době vyvíjí produkty i v jiných oblastech (iPod, iPohone, iPad)Počítač Apple II byl r.1977 představen na veletrhu West Coast Computer FaireTechnologický i komerční průlom v oboru osobních počítačů představoval Macintosh (rodina osobních pc)

IBM PC12.srpna 1981 vydává počítač pod modelovým č.5150Vývoj operačního systému měla na starosti společnost, kterou vlastil Bill Gates – DOS, Windows

Druhy počítačůSuperpočítačeVelmi výkonné počítače nebo počítačové systémyMezi superpočítače můžeme taky spojení velkého množství počítačů spojených internetemPoužívají se pro složité výpočetní úlohy, fyzikální modelování nebo pro potřebu vesmírného výzkumu (NASA)

Mainframepoužíván pro kritické aplikace, často zahrnují zpracovávání velkých objemů datTypické úlohy – sčítání lidu, rozsáhlé statistické úlohy, finanční transakce Později byl výraz Mainframe používán jako komerční označení s méně výkonnými jednotkami, které se skládaly z menších částíDnes tyto počítače patří mezi nejvýkonnější dostupnou univerzální výpočetní techniku

ServerPočítač, který poskytuje nějaké služby nebo počítačový program, který tyto služby realizujeV unixových systémech démon, v Microsoft Windows – službaVětšinou umístěny ve speciální místnosti (serverovna), která je klimatizovaná a má zabezpečovací zařízeníPro úsporu se skládají do skříní – rackSlužby poskytuje buď lokálně (v rámci jednoho počítače) nebo síťové služby (počítačová síť)Lokální – obsluha připojené tiskárny, správa automatických aktualizacíDruhy serverů – webový, soborový, proxy, aplikační

Osobní počítačUrčený pro použití jednotlivcemSoučástí je hardware a software

SmartphoneNazýván jako chytrý telefonPoskytuje pokročilé funkcePokročilý operační systém (Symbian OS, Windows Mobile, Android)Nevýhody – výdrž baterie, rozměry, cena (dnes už ani ne)

PDA (Personal Digital Assistant)Malý kapesní počítač obvykle s dotykovou obrazovkouOvládán perem (stylus)Původně měly pomoci s organizováním času a kontakty, dnes jsou velmi výkonné a zvládají mnoho dalších aplikacíNejčastější OS – WM, PalmOS, Symbian OS, Linux

Grafické uživatelské rozhraní (GUI)

Uživatelské rozhraní, které umožňuje ovládat počítač pomocí interaktivních grafických ovládacích prvků.Na monitoru počítače jsou zobrazena okna, ve kterých programy zobrazují svůj výstup.Uživatel používá klávesnici, myš a grafické vstupní prvky jako jsou menu, ikony, tlačítka, posuvníky, formuláře a podobně.První grafické uživatelské rozhraní (WIMP) bylo vyvinuto v roce 1973 ve vývojových laboratořích společnosti Xerox.