Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
A számítástechnika története
• Tárgya: a
matematikai és logikai
műveletek elvégzését
segítő eszközök
tervezésének,
gyártásának,
működésének és
célszerű
használatának
ismeretei.
Számolás, számolást segítő
eszközök
• Zsinórra kötött csomók.
Ősember Ujjak
digitus digit
Első számolóeszközei:
• Kavicsok
• Fadarabok
Az emberek kezdettől
fogva törekedtek
olyan eszközök
előállítására, amelyek
magát a számolást
teszik könnyebbé.
Abakusz
Vágatokba helyezett kövekből állt.
calculus kalkulátor
Hasonló eszközök
fejlődtek ki Európában
és a Távol-Keleten.
Kína → szuanpan
Japán → szoroban
John Napier (1550-1617)
• Tizedespont használat.
Csont illetve falécek használatával gépiesítette a számolást.
1617-ben készítette el a „Napiér-pálcák” elnevezésű számológépét, amellyel gyorsan lehetett nagy számokat is szorozni és osztani.
• Logaritmus elv
Wilhelm Schickard (1592-1635)
Az IBM által 1960-ban elkészített modell működött.
• 1623: mechanikus számológép
4 alapművelet
• A gép megsemmisült.
Blaise Pascal (1623-1662)
2 alapműveletet tudott (+, -)
1642-1644 között építi meg számológépét, hogy
megkönnyítse apja munkáját.
7 példányban készült el.
pascaline
Gottfried Wilhelm Leibniz
(1646-1716)
1672: mechanikus számológép.
Szorzás, osztás, gyökvonás.
A gép alapelve a változó foghosszúságú bordástengelyen alapult.
Gottfried Wilhelm Leibniz
(1646-1716)
1679: ismertette a kettes számrendszert.
Nevéhez még két felfedezés fűződik, melynek
nagy szerepe van a számítások
korszerűsítésében:
1666: bebizonyította, hogy egy számolási művelet egymás után elvégezhető, egyszerűbb lépések sorozatára bontható.
Joseph Marie Jacquard
(1752-1834)
1810: automatikus
szövőszék
Vezérlés: fából
készült, kilyuggatott
lapok („kártyák”)
Charles Babbage (1791-1871)
1820-as évek eleje: Difference Engine (differenciagép)
Logaritmus táblázatok
pontos és gyors
elkészítését teszi
lehetővé.
Differenciagép
1853: első működő
darab.
Pehrl Scheutz és
fia Edward Scheutz
készíti el.
1940-ig használják.
1833: Analitical Engine (analitikus gép)
Teljes differenciagép
Charles Babbage
Előre elkészített program által vezérelt
számológép.
Babbage-et a modern számítógépgyártás
megalapozójának tekintjük ennek
megalkotásáért.
Hermann Hollerith (1860-1929)
Először alkalmazta a
lyukkártyát információ-
tárolóként és ezzel a gépi
adatfeldolgozás
megalapítójának
tekinthető.
1896: Tabulating Machine Company
1924: International Business Machines Company (IBM)
Hollerith rendezőgépe
Eredmény két év alatt.
1880-as népszámlálás eredménye 7 év
elteltével születik meg.
1890-es népszámlálás adatainak feldolgozására rendezőgépet dolgozott ki.
Lee DeForest
A modern elektronika alapítója.
1906-ban feltalálta az elektroncsövet, majd a Palo Alto-i Stanford Egyetem 1909-ben megtette az első 500$-os kutatási beruházást az elektroncsőnek a hangtovábbításhoz történő felhasználására.
Az első generációs
számítógépekben az
elektronikus
áramköröket
elektroncsövek
alkották.
Elektroncső
Colossus
A II. világháborúban tudósok és
matematikusok egy csoportja Bletchley
Parkban (Londontól északra) létrehozta az
első teljesen elektronikus digitális
számítógépet. 1943 decemberére készült
el.
Összesen 10 darab készült belőle.
Colossus
1500 elektroncsövet tartalmazott.
5 kHz-es órajel.
25000 karakter/másodperc feldolgozás.
A németek Enigma nevű rejtjelét fejtették
meg vele.
Howard H. Aiken (1900-1973)
1939-1944: Mark I.
Cambridge-ben az IBM laboratóriumában
épült meg a Babbage elven működő gép,
az ASCC, más néven Mark I.
1948: Mark II.
Ezek még elektromechanikus (relés)
működésű, külső vezérlésű gépek voltak.
ASCC (Mark I)
• Logaritmus-, az exponenciális és a
szinusz/koszinusz-függvény értékeit is
lehetett vele számítani.
• 760ezer elemet;
• 800km-nél több vezetéket tartalmaz;
• 200 művelet/perc;
• 2 szám összeadása 1/3mp alatt;
• Szorzáshoz 6 mp;
• Osztáshoz 12 mp-re volt szüksége de a
számok akár 23 jegyűek is lehettek.
3. Milyen műveletet kell végezni.
A gépet egy papírszalag segítségével
lehetett vezérelni, amelyre sorosan vitték
fel a gépnek szóló utasításokat vagy
parancsokat.
Minden utasítás 3 részből állt:
1. Az első azt mutatta hol található az adat;
2. Hol kell tárolni a végeredményt;
M
a
r
k
II
Aiken 1950-ben elkészíti a Mark
III.-at és 1952-ben a Mark IV.-et,
amelyek már elektronikus
működésű gépek voltak.
M
a
r
k
I
I
I
A valódi áttörést az IBM azon
felismerése hozta meg, hogy a
tudományos társadalomnak nem
bonyolult számításokat gyorsan
végző gépek, hanem elektronikus
úton, digitális számjegyekkel dolgozó
valódi „gondolkodó” számítógépek
kellenek.
Alan Mathison Turing (1912-1954)
Az 1930-as években elsőként adta meg a
program és a programozható számítógép
modelljét /absztrakt számítógép/.
Ez a modell lett a róla elnevezett
Turing-gép melynek 3 fő része:
• Munkatárszalag;
• Író/olvasó fej;
• Vezérlőegység.
ENIAC
Ennek alapján dolgozta ki Neumann János
a tárolt program elvű digitális
számítógépek felépítésének elveit.
1946. Február 15-én jelentették be J.W.
Mauchly, H.G.Goldstine és J.P.Eckert
által készített első elektronikus
működésű számítógépet az ENIAC-ot.
ENIAC
• 5000 összeadást tudott
mp-enként.
• 30 m hosszú,
• 3 m magas,
• 1 m széles,
• Tömege: 30 t,
• Teljesítményfelvétel: 140 kW
• Építési költség: 10 M$
9 év után 1955-ben múzeumban állították ki.
• 18000 elektroncső,
• 6000 kapcsoló,
• 1500 relé,
• 70000 ellenállás
• 10000 kondenzátor volt a gépben.
• 333 szorzást,
Neumann János (1903-1957)
Úgyhogy befejezését tekintve ez volt az első tárolt programú számítógép.
Neumann, Goldstine és Burks 1946-ban publikálták a 2-es számrendszer használatának és a programok tárolásának elvét.
Elgondolásaik alapján a Pennsylvania Egyetemen építették meg az EDVAC-ot, a Neumann elven működő elektronikus számítógépet 1949-ben.
Az első tárolt programozású számítógép pedig az EDSAC volt, melyet M. V. Wilkes 1949-ben a cambridge-i egyetemen helyezett üzembe pár hónappal az EDVAC előtt.
Neumann-féle számítógép
struktúra
• Ki/bemeneti egységek.
• Vezérlő egység (Control Unit - CU);
• Aritmetikai és logikai egység (ALU);
• Tár (memória);
Neumann elvek
2. Soros működés: egymás után dolgozza
fel a program által meghatározott
utasításokat. (bináris számrendszert
használjon)
1. Elektronikus felépítés: a számítógép
teljesen elektronikus felépítésű és
működésű legyen.
Neumann elvek
3. Belső programvezérlés és tárolt
program: a vezérlő egység határozza
meg a működést a tárból kiolvasott
utasítások alapján, emberi beavatkozás
nélkül. A programok és az adatok
ugyanabban a belső tárban tárolódnak.
4. Többcélú felhasználás: legyen
univerzális Turing-elvű gép, tetszőleges
feladat elvégzésére alkalmas legyen.
I. Generációs IBM gépek
1953: IBM 701
1954: IBM 650
Az első generációs gépek közül az IBM 650
volt a legelterjedtebb.
IBM 650
Tranzisztor
A Bell Laboratóriumban 1947-ben
W.H. Bratain, J.Bardeen és W.
Schockley feltalálta a tranzisztort.
A korszak nagyjából 1959-1965-ig tehető.
Alkalmazásával fejlesztették ki az ún.
2. generációs számítógépeket.
2. Generációs számítógépek
• Méretük (1m3 alá) és hőhatásuk lényegesen
kisebb.
• Olcsóbbá, jobban elérhetővé váltak.
• Programozásuk Assembly nyelven történik.
• Megjelentek az első szoftvertermékek
• A gépek üzembiztonsága lényegesen javult.
• Sebességük és tárolókapacitásuk nagyobb
volt elődeiknél (1millió művelet/mp)
Gyors fejlődés, új korszak!
Az UNIVAC az első sorozatban gyártott számítógép.
Szaporodtak a számítógépgyártással foglalkozó cégek is.
1950: BINAC
1951: UNIVAC → már mágnesszalagos háttértárral is rendelkezett.
5600 elektroncső;
18000 dióda;
19 t súly;
1 M $-ba került.
Dióda
II. Generációs IBM gépek
IBM 1620
IBM 1401
IBM 7090-7094
Az 1400-as sorozatból
17000 db.-ot
helyeztek üzembe!
IBM 1620 képek
IBM 1401 Képek
IBM 7090 Képek
IBM 7094 Képek
Integrált Áramkörök (IC)
Számítógépek mérete csökkent
Új korszak nyílt meg, a mikroelektronika
korszaka, amikor 1958-ban J. Kilby és R.
Noyce feltalálta az Integrált Áramkört
(IC). (3. Generáció (1965-1971))
Az IC szilíciumlapra helyezett apró
áramköri elemeket tartalmaz.
Integrált Áramkörök (IC)
A gépek gyorsabbak (10-15M művelet/mp),
Több adatot tárolhatnak
Megjelennek az első valódi operációs
rendszerek.
Többféle periféria csatlakoztatható
(megjelenik a monitor és a billentyűzet)
III. Generációs IBM gép
1964-ben készítették el az első integrált
áramkört tartalmazó számítógépet, az IBM
360-at.
A mágnesdob helyére a mágneslemez
került.
IBM 360 öröksége
• Több szempontból is a korszak legnagyobb hatású számítógépe volt az IBM 360-as, sok jellegzetessége gyakorlatilag szabvánnyá vált a számítógépiparban.
• 1969-ben ennél a gépcsaládnál választották szét először a hardvert és a szoftvert.
Az 1960-as évek végén, a 70-es évek
elején megszülettek azok a
nagymértékében integrált (LSI)
áramkörök, amelyek felhasználásával
sikerült előállítani zsebszámológépeket,
digitális órát, videojátékokat. Emellett
megjelentek a dinamikus RAM-tárak.
1980-ra megépült az IBM 3081 számítógép.
Megszülettek a mini- és mikroszámítógépek.
IBM 3081
4. generáció
A mikroprocesszor megjelenéstől számítjuk.
Az operatív tár mérete jelentősen nő: egy közepes 2. generációs gép (IBM 1401) memóriájának mérete 4 és 16kbájt között volt, a 4. generációs IBM 4341-nek már ezerszer akkora, 4-16Mbájt volt.
Méretcsökkenés, nagy megbízhatóság jellemzi ezeket a gépeket.
A számítógép alapelemeit (processzor, memória)
néhány integrált áramkör tartalmazza.
4. generáció
A gépek mérete, energiafogyasztása és ára jelentősen csökken,
Elterjednek az adatbázis- és táblázatkezelők, szövegszerkesztők.
Az operációs rendszerek ennek a felhasználási módnak megfelelően fejlődnek tovább.
Általánossá váltak a közvetlen géphozzáférést lehetővé tevő perifériák: billentyűzetek, képernyők, fényceruzák, egerek, vonalkód-olvasók.
Teljesítményük nő: több millió utasítás/mp
5. generáció
Átmeneti korszak:
Fő irányzat: A mesterséges intelligencia
létrehozása.
Öntanuló, önfejlesztő-karbantartó programok.
Internet, multimédia és telekommunikáció dinamikus fejlődése, térhódítása.
Többprocesszoros gépek
Teljesítmény, tárolókapacitás növekedés
Miniatürizálás
Magyar tudósok a
számítástechnikában
Neumann János (1903-1957)
1903. december 28-án
született Budapesten
Nagy nyelvtehetség
volt.
Budapesti
Evangélikus
Gimnázium
5. osztály legjobb matematikusa címet elnyerte.
1920-ban az ország legjobb matematikus-diákja
kitüntetést is kiérdemelte.
Budapesti Tudományegyetem bölcsész karán
tanult tovább, matematika szakon.
Itt is doktorált.
1933-ig Németországban dolgozott, majd az
USA-ba költözött.
A II. világháború elejére a lökés- és robbanási
hullámok vezető szakértője lett.
1943 végén csatlakozott az atombomba
előállításán dolgozó csoport munkájához.
1945-től a princetoni Elektronikus Számítógép
projekt igazgatója lett.
1945-ben megjelent írásában foglalta össze a
Neumann-elveket.
1955-ben rákot diagnosztizáltak nála, és rá két
évre elhunyt.
John George Kemény (1926-
1992)
1926. május 31.-én
született
Magyarországon,
ám gyermekévei
után a szüleivel
együtt 1940-ben az
USA-ba emigrált.
Középiskola: New York-ban végezte
Egyetem: Princeton
’45-46 között Los Alamosban dolgozott
az atombomba tervén Neumann
Jánossal és Szilárd Leóval együtt.
1948-49-ben Albert Einstein kutató asszisztense
volt.
Ragyogó feladatmegoldó volt
Munkatársaival együtt megalkotta a BASIC
programozási nyelvet.
Az első BASIC nyelvű program 1964. május 4.-
én hajnali 2 órakor futott le Dartmouth-ban.
Számítástechnikusok gépkezelés-oktatására
szánták és alkalmazták.
1992. december 26.-án halt meg az amerikai
Hannoverben.
Kozma László (1902-1983)
1902. november 28.-án
született Miskolcon.
1921-ben az Egyesült
Izzóban, mint
villanyszerelő helyezkedett
el.
1925-től a század első felének egyik legjobb
műegyetemének, a brünni német műszaki
egyetemnek a hallgatója lett.
Szenvedélyesen érdeklődött minden telefonos
áramköri rajz iránt.
1930: az antwerpeni Bell Telphone cég mérnöke
1942 visszajött Magyarországra
1945 és 1949 között a budapesti Standard
Villamossági RT. Műszaki igazgatója.
1949-től a budapesti Műszaki Egyetem
tanára, a villamosmérnöki kar egyik alapítója.
1957: MESZ-1: ország első programvezérelt
jelfogós számítógépe
1959: M-3: első magyar elektronikus számítógép
1960 és 1963: BME villamosmérnöki kar dékánja.
1976: MTA tagja.
1983. november 9.-én halt meg Budapesten
MESZ-1
Kalmár László (1905-1976)
1905. március 27.-én
született a Somogy
megyei Edde-ben.
5 éves kora előtt iskolás
lett.
Középiskola: I. kerületi
Magyar Királyi Állami
Főgimnázium
Egyetem: Budapesti Királyi Magyar Pázmány
Péter Tudományegyetem Bölcsészettudományi
Kar - matematika-fizika szak.
Matematikai és Fizikai Társulat által rendezett
matematikai tanulóverseny első díját elnyerte.
1927: ledoktorált.
A szegedi egyetemre került, ahol intézeti tanár
(1946), majd egyetemi tanár (1947) lett. 1961-ben
az MTA tagjává választották.
1956-ban a számítástudomány felé fordult,
szervezett egy kis csoportot melynek a kutatási
tárgya a matematikai logika és alkalmazásai.
modell
machina docilis (tanulékony gép)
Szegedi katicabogár
József Attila Tudományegyetemen megkezdődött
a programozó matematikus képzés (1957)
1976. augusztus 2-án halt meg.
A számológépek elméletében Kalmár érte el az
első hazai eredeti tudományos eredményeket.
Nemes Tihamér (1895-1960)
1895-ben született Budapesten.
A harmincas években a Posta Kutató Intézetében
dolgozott.
Olyan berendezéseket tervezett, amelyek az
emberi tevékenységet modellezték.
Érdekelte, ami elektrotechnikai, logikai, szimuláció,
modellezés, de legjobban a logikai gép.
Egyike volt azoknak, akik a magyar televíziózást
megteremtették.
1953-ban készítette az első magyar kísérleti tv-adó
berendezést.
A nevéhez fűződő alkotások joggal teszik őt
nemcsak a kibernetika, hanem a magyar
számítástechnika egyik jeles úttörőjévé is.
1962-ben megjelenik „Kibernetikai gépek” c.
könyve, két évvel halála után.
Processzorok fejlődése (INTEL)
Az Intel (INTegrated ELectronics) 1981-ben az
első IBM PC megjelenésekor az egyike volt a
világ 5-6 vezető mikroprocesszor-gyártó cégnek.
Noyce kifejlesztett egy olyan eljárást, amivel
számtalan tranzisztort lehetett egyetlen chipre
építeni.
A céget 1968. augusztusában alapította meg Andrew Grove, Gordon Moore és Robert Noyce.
Ma már a világ legnagyobb gyártója.
Az IBM 1981. júliusában jelentette be az
első IBM PC-t, amibe az Intel 8088-as
processzora került.
Az új gép neve az IBM PC/XT (eXtended
Technology)
Az IBM hamarosan kiküszöbölte a PC
hibáit, pl. a szalagos lemezegységet
lecserélte floppyra. Az MDA típusú
monitorokat pedig CGA v. Hercules
monitorokra.
MDA monitor
8088-as Alaplap
8088-as Processzor
Ehhez persze kellett Douglas Englelbart
által 1980 körül feltalált egér.
Nagy siker lett, de előbújtak a hátrányai:
Egy ember csak egyetlen programmal
tudott foglalkozni egyszerre.
Az USA-ban 1983-ban megjelent az
Apple Lisa nevű gépe, amelyik az első
grafikus felhasználói felülettel
rendelkezett.
Apple Lisa
Egér
PC/AT – Minden mai számítógép atyja:
Az Intelnek 1982-ben jelent meg a 80286-
os CPU-ja.
Az IBM 1984 augusztusában kihozta a 80286-ra épülő gépét, az IBM PC/AT-t. (Advanced Technology)
Lehetővé vált egyszerre több program
egymás melletti működése.
1982.-ben szövetséget kötött az AMD-vel
(Advanced Micro Devices)
286-os Alaplap
286-os Processzor
EGA monitor bevezetése.
Szükség volt Operációs Rendszerre.
Megszületett pár a Xerox cég rendszeréről
koppintva.
84 gombos billentyűzet helyett a mai 101-
102 gombos.
1985 októberére készült el az Intelnél a
80386-os, amelynek tervezésénél már
figyelembe vették a menet közben
software-nagyhatalommá növekedett
Microsoft tanácsait.
1988: 386-SX
386 → 386-DX
Ekkoriban jelentek meg a komolyabb
nyomtatók (tintasugaras és pár színes),
valamint a VGA képernyők első típusai.
386-os Alaplap
386-os Processzor
A hordozható gépek megjelenése és
rohamos elterjedése megszülte az igényt
az alacsony fogyasztású processzorok
iránt.
Energiafogyasztása az alkalmazott
technológia miatt drasztikusan csökkent,
viszont az órajele eredeti maradt.
Ezt az igényt 1990-ben fedte le az Intel 386SL processzorral.
Felmerült az igény gyorsabb processzor
iránt.
1991: 486-SX
486 → 486-DX
Az Intel 80486-os megjelenése 1989.
áprilisában azonban óriási csalódást
okozott. Gyakorlatilag nem változtattak a
386-os modellen.
486-os Alaplap
486-os Processzor
Órajel
• 8088: 5MHz;
• 1993: 486-DX-4 → órajel triplázás
• 1992 : 486-DX-2 → órajel duplázás→ már hűtés kellett rá
Gyors sebességnövekedés → nagy hőterhelés → órajel duplázás.
• 486: 50MHz.
• 386: 40 MHz;
• 286: 16-20MHz;
• Az egyre újabb és újabb processzorok
megjelenése elbizonytalanította a
felhasználókat.
1995: Intel-AMD per vége.
OverDrive (speciális processzor)
• Mindig ki kellett szedni az előző
processzort és helyére egy újat rakni. (ez
nem mindig volt elegendő.)
Overdrive Processzor
Hőterhelés és órajelnövelés
Intel Pentium 1993: az Intel bejelenti sorozata következő
darabját, az Intel Pentium-ot.
• Sokáig fejlesztgették egyre gyorsabb és
gyorsabb teljesítményre sarkallva a
CPU-t.
• Kisebb tápfeszültséget, jobb hűtés
alkalmaztak.
• Az első verziók melegedtek, és egy hibát
is felfedeztek → ingyen csere.
Pentium I Alaplap
Pentium I Processzor
A klón-gyártók számára fejtörést jelentett, hogy ezt a minőséget lemásolják. Ráadásul az áraikat szerették volna az Intel processzorok árainak 20-70%-ában maximálni. Első klónok:
Ezek a klón-cpu-k lényegében
Pentiumok, de jogi védelem miatt nem
szabad őket így nevezni.
1996. március: AMD K5
1995. október: Cyrix: 6x86
A felhasználók igénye a
multimédiás felhasználások
irányába tolódik el.
• 1997. január: Intel Pentium MMX (Multi
Média eXtension: multimédiára
kihegyezett processzor)
1997. nyara: Pentium II → egyesíti a
Pentium Pro erejét az MMX multimédiás
képességeivel.
• A klón-gyártók gyors kapcsolása miatt:
A nagy kereslet és az árak letörése miatt
az Intel kettéosztotta a Pentium II-es
sorozatát.
A „lebutított” Pentium II-es lett a Pentium
Celeron, míg a kihegyezett, profi Pentium
II-es neve ezentúl: Pentium Xeon.
Pentium MMX Pentium II Pentium III
Kétprocesszoros P4-es Alaplap