A számítástechnika története

Berzsenyi Dániel Gimnázium 9. osztály

Őskor: számolást segítő eszközök

• Az ősember első számolóeszközei: pálcikák, kövek, csontok, saját ujjai

• Ujj latinul: digitus – digit szó (számjegy)• Eredmény rögzítése:– Barlangok fala– Rovátkák fára, csontra stb.

Számrendszerek

• Sok rovátka nehézkes – csoportosítás helyiértékenként

• 60-as számrendszer (Mezopotámia)• 12-es számrendszer (angolszász népek)• 10-es számrendszer: rómaiak

Az abakusz

• Az első számolóeszköz• Ókori Kína, Japán területe• Még napjainkban is néhány helyen

(Oroszország, Kína…)• Kő: calculus - kalkulátor

A számjegyek kialakulása

• Római számok: nem helyiértékes• Arab számok: először Muhammad Ibn Musza

Al-Hvárizmi arab tudós írta le ezekkel a számolási módszereket

• Mai számalakok: Albrecht Dürer

Középkor, újkor: tényleges számológépek

• XVI-XVIII. Sz.: kereskedelem tengeren túlra is • hajózás fejlődése• Pontos számolótáblák (csillagászat,

térképészet) – ún. navigációs táblázatok• Számolószolgák – sok pontatlanság• Igény számolást segítő gépekre

Mechanikus számológépek• Wilhelm Schickard, 1623 +-*/

• Blaise Pascal 1642 +-

• Gottfried Wilhelm Leibniz 1671 +-

Lyukkártyavezérlés

• A fogaskerekes vezérlés sok gondot okozott

• Ipari gépeknél: lyukkártyavezérlés

• Lyukkártya először:Joseph-Maria Jackard szövőszéke

• Vezérlés, külső programozás lehetősége

Charles Babbage

• Cambridge-i egyetemi tanár, XIX. sz. • Több gépet is tervezett• Lyukkártyás vezérlés• Az 1820-as években két gépet

tervezett:– Differenciagép– Analitikai gép

Differenciagép

• mechanikus működésű, automatikus vezérlésű • Hatjegyű számokkal végzett volna műveleteket• Nem fejezte be az építését

Analitikai gép

• Külső vezérlés: lyukkártyával• A kor technikai színvonalán nem lehetett

megépíteni, egy évszázaddal megelőzte a korát

• A számításokat végző részt (malom) fia építette meg

Hermann Hollerith• USA, XIX. sz.: 10 évente népszámlálás, igen

lassú kiértékeléssel• Pályázat a gyorsításra: Hermann Hollerith gépe• Lyukkártyás adatkezelés• Lényegesen gyorsabb adatfeldolgozás: 7 évről

1-2-re, részeredmények néhány hónap alatt• Nagy anyagi siker:

saját cég: TMC (1924 IBM)

Elektromechanikus gépek

• XX. sz. eleje: elektromos vezérlés• Relés (jelfogós) gépek• háborús készülődés: új fegyverek kipróbálása• Ún. ballisztikus táblázatok: nagyon sok

számolás igénye• Anglia, Németország, Szovjetunió:

elektromechanikus gépek építése

Zuse gépe: Z1

• Konrad Zuse német mérnök, 1938: első igazai jelfogós gép

• Kettes számrendszer• Z1: még mechanikus, Z2: első jelfogós, Z3, Z4• +-*/ gyök• Összeadás: 0,07 s, gyökvonás: 3 s

MARK-I.• USA, 1944. Howard Aiken: MARK-I.• Felépítése Babbage analitikai gépével egyezett

meg (később: MARK-II, III, IV)• 16 m hosszú, 2,5 m magas, 35 tonna• Összeadás: 0,3 s, szorzás: 6s, osztás: 11s

Elektronikus számítógépek

• 40-es évek közepe: teljesen elektronikus számítógépek

• Elektroncsövek• Fejlesztés: hadiipar, röppálya-számítás• ENIAC, 1945: USA– 140 m2 alapterület, 30 tonna, 18 000 elektroncső– Gyakori meghibásodás– Összeadás: 0,0002 s, szorzás: 0,002 s

• Colossus: Anglia (Alan Turing)

ENIAC

Neumann János

• 1903-1957• Rendkívüli képességek• Fasori Gimnázium• Budapesti Egyetem (matematika), Zürichi

Egyetem (vegyészet)• Princetonban egyetemi tanár• Kvantumelmélet, halmazelmélet, matematikai

logika, játékelmélet

Neumann és a számítógépek

• Részt vesz a II. világháborús fejlesztésekben, így az ENIAC-éban is

• Az ENIAC hibáit látva megfogalmazza egy új számítógép működési elvét:

• „The EDVAC Report” 1945• Neumann-elvek• Az EDVAC 1949-ben készült el

Neumann-elvek

• Szekvenciális (soros) működés: Az utasításokat egymás után hajtja végre.

• Kettes számrendszer használata • Operatív tár (belső memória) használata, tárolt

program elve: A számítások részeredményeit és a végrehajtandó utasításokat is a memóriában tároljuk.

• Univerzális gép: Nemcsak egyetlen feladat megoldására alkalmas.

A Neumann-elvű számítógép részei

• Operatív tár (memória), amelyben az adatok és az utasítások egyszerre tárolódnak.

• Vezérlőegység, amely önállóan tudja értelmezni és végrehajtani az utasításokat.

• Aritmetikai-logikai (műveletvégrehajtó) egység, amely képes az alapvető matematikai és logikai műveletek elvégzésére.

• Bemeneti-kimeneti egység, amely a gép és kezelője közötti kapcsolatot biztosítja.

További fejlesztések• 50-es évek: sorozatgyártás (UNIVAC, BINAC)• Technikai újítások (dióda, tranzisztor): teljesítmény növelése,

méret csökkentése• 60-as évek: IBM 360, 370• integrált áramkör: teljesítmény tovább nő, méret tovább

csökken• Mágneses háttértárak megjelenése• Nagy számítástechnikai cégek kialakulása (INTEL, IBM, HP,

DEC…)• 1971: első mikroprocesszor• Személyi számítógép (PC): 1981

Számítógépes generációk• Nulladik generációs számítógépek (XX. sz. eleje):

Elektromechanikus számítógépek (reléket tartalmaznak)• Első generációs számítógépek (1946-1958):

Elektroncsöves gépek• Második generációs számítógépek (1958-1965):

Félvezetős gépek (diódák, tranzisztorok).• Harmadik generációs számítógépek (1965-1972):

Integrált áramköröket tartalmaznak• Negyedik generációs számítógépek (1973-tól):

Mikroprocesszorokkal végzik a műveleteket. • Ötödik generációs gépek: kutatási fázis