POLITEHNIKI FAKULTET

SEMINARSKI RAD IZ PREDMETA

INFORMATIKA

TEMA

HISTORIJAT RAUNARA

Mentor : Student i br. indeksa :

Travnik, juni 2014.

SADRAJ

UVOD ........................................................................................................................3

HISTORIJAT RAUNARA.................... .................................................................4

PRAHISTORIJA RAUNARA....................................................... ........................4

PRVA GENERACIJA......................................................... .....................................6

GENERACIJA VAKUUMSKIH CIJEVI... .............................................................7

ENIAC...................... ................................................................................................8

DRUGA GENERACIJA.... ........................................... ...........................................9

TREA GENERACIJA..........................................................................................11

ETVRTA GENERACIJA.....................................................................................12

ZAKLJUAK...........................................................................................................15

LITERATURA.........................................................................................................16

Uvod

Vijekovima su ljudi pokuavali da olakaju i ubrzaju izraunavanje matematikih problema. U IX vijeku se pojavilo mnotvo novih teorija u oblasti matematike i fizike, koje nisu mogle biti provjerene zbog zamanosti matematikih prorauna.

Razvoj nauke i tehnike, u prvom redu elektronike odnosno elektronskih komponenti uslovio je razvoju raunara. Otkrivanje elemenata kao to su elektronske cijevi, tranzistori i sl. imao je za posljedicu proizvodnju novih vrsta ili generacija elektronskih raunara.

Pojavom kompjutera odnosno elektronskih ureaja za skladitenje i obradu podataka, ubrzan je tehnoloki i informativni razvoj civilizacije. Za razliku od pronalazak za koje se tano zna ko ih je i kada izumio, za kompjuter se teko moe imenovati samo jedna osoba kao pronalaza.

Kao zaetnik informatike smatra se Britanac arls Bebid (Charles Babbage). On je izmislio diferencijalnu i analitiku mainu za raunanje.

HISTORIJAT RAUNARA

Kao i svaka historija, i historija razvoja elektronskih digitalnih raunara ima i svoju prahistoriju, tj. pojavi savremenih raunara prethodili su mnogi pokuaji da se napravi nekakva maina sposobna da izvodi jednostavnije ili sloenije raunske operacije.

PRAHISTORIJA RAUNARA

Ako ne raunamo razliita runa raunska sredstva, poput razliitih raunaljki ili abakusa koji su se jo javili u starom vijeku, moemo rei da je prvu raunsku mainu napravio 1642. godine poznati francuski matematiar i fiziar Blejz Paskal (Blaise Pascal). Paskalova maina je bila u potpunosti mehanika i koristila je zupanike a pokretala se okretanjem ruice. Ta maina je mogla da izvodi jedino operacije sabiranja i oduzimanja, a napravio je da bi pomogao svom ocu koji je bio poreznik.

Meutim, trideset godina kasnije je slavni njemaki matematiar Lajbnic (Gottfried Wilhelm von Leibnitz) napravio raunarsku mainu koja je osim sabiranja i oduzimanja, mogla da izvrava i operacije mnoenja i dijeljenja. I ova maina je u potpunosti bila mehanika i nije donijela nikakvu novinu u tehnologiji, ali ipak predstavlja ekvivalent jednostavnog depnog kalkulatora 300 godina prije pojave depnih kalkulatora kakve danas koristimo.

Na ovom polju se nita nije deavalo narednih 150 godina, sve dok arls Bebid (Charles Babbage) profesor matematike na Univerzitetu Kembrid, nije izumio diferencijalnu mainu. Ova, takoer mehanika maina, je mogla samo da sabira i oduzima, a koristila se za izraunavanje tablica u pomorskoj navigaciji. Maina je projektovana da je uvijek izvravala isti algoritam, metod konanih razlika korienjem polinoma. Najinteresantnija karakteristika diferencijalne maine je njeno rjeenje izlaza. Rezultati su upisivani na bakrenu plou pomou elinih kalupa. Na izvjestan nain, upotrebljeni metod je nagovijestio kasniju primjenu write-once medijuma, kao to su buene kartice ili prvi optiki diskovi.

Mada je diferencijalna maina radila prilino dobro, Bebid se nije zadovoljavao raunskim sredstvom koje je moglo da izvrava samo jedan algoritam. Ubrzo je poeo da troi, za ono vrijeme, sve vee i vee sume sopstvenog kao i veliku svotu vladinog novca, na projekat i konstrukciju nasljednika diferencijalne maine kojeg je nazvao analitika maina.

Analitika maina se moe smatrati prvim mehanikim programabilnim raunarom. Ona je imala etiri dijela: memoriju, jedinicu za izraunavanje, ulaznu i izlaznu jedinicu zasnovane na principu buenih kartica (sa odreenim itaem i buaem kartica). Memorija je bila kapaciteta 1000 rijei od po 50 decimalnih cifara i sluila je za smjetanje promjenjivih i rezultata. Kao i diferencijalna, tako je i analitika maina bila mehanika.

Veliki napredak u odnosu na diferencijalnu mainu sastojao se u tome to je analitika maina bila raunar opte namjene.

Kako je analitika maina bila programabilna, potreban je bio softver, a samim tim i programer. Bebid je za taj posao izabrao enu po imenu Ada Avgusta Lovelas, kerku lorda Bajrona. Gospoa Ada je tako prvi programer na svijetu i njoj u ast programski jezik Ada je dobio ime.

slika diferncijalne maine

PRVA GENERACIJA (1945-1955)

Motiv za ubrzani rad na elektronskim ureajima bio je II svijetski rat. Radio poruke su bile ifrovane pomou ureaja koji se zvao Enigma. Britanska obavijetajna sluba uspjela je da nabavi jedan primjerak Enigme, ali da bi se vrilo deifrovanje, potrebno je bilo vriti veliki broj izraunavanja. Sve je to moralo da bude brzo obavljeno poto se radio poruka uhvati.

Britanska vlada je oformila tajnu laboratoriju gdje je napravljen elektronski raunar nazvan Colossus. U projektovanju maine uestvovao je i uveni engleski matematiar Alen Tjuring (Alan Turnig). Colossus je proradio 1943. Godine, ali poto je britanska vlada drala u strogoj tajnosti ovaj projekat i na njega je, kao na vojnu tajnu, stavljen tridesetogodinji embargo, to znai da Colossus predstavlja slijepo crijevo i da nije uticao na razvoj drugih elektronskih raunara.

Ipak bio je to prvi elektronski raunar.

COLOSSUS

GENERACIJA VAKUUMSKIH CIJEVI

Prvi pravi programirani kompjuter bio je ENIAC (elektronski numeriki integrator i kompjuter), kojeg su napravili J.Presper Eckert i J.V.Mauchly na univerzittu u Pensilvaniji.

Radovi su poeli 1943. Godine, i bio je predvien za kompjutersku balistiku u II svijetskom ratu. Radovi su se tek zavrili 1945. Godine, pa je ENIAC bio koriten pri dizajniranju prve atomske bombe. Kasnije je koriten pri izradi generatora, vremenskim prognozama, itd.

Ova maina se sastojala od 18000 vakuumskih cijevi i 1500 releja. ENIAC je bio teak 30 tona i zauzimao je veliinu odbojkakog igralita. Snaga maine bila 140Kw. Kvario se u prosjeku svakih sedam minuta. to se arhitekture tie, ENIAC je imao dvadeset registara, a svaki je mogao sadrati desetocifreni decimalni broj, i to tako to je svaka cifra predstavljena sa po deset vakuumskih cijevi. Programirao se postavljanjem 6000 multipozicionih prekidaa, a veza izmeu komponenata su bile iane.

ENIAC

Prvi naredni raunar koji je proradio bio 1949. Godine bio je EDSAC, izgraen na Univerzitetu Kembrid u Velikoj Britaniji. Njegov autor bio je Moris Vilks (Maurice Wilkes), a ovaj raunar vrijedi pomenuti jer je bio prvi raunar sa zapamenim programom. Slijedili su JOHNIAC, napravljen u firmi Rand Corporation, ILLIAC napravljen na Univerzitetu u Ilinoisu, MANIAC iz Las Alamos Laboratory i WEIZAC sa Vajcmanovog instituta u Izraelu.

U meuvremenu jedan od uesnika ENIAC projekta, Don fon Nojman (John von Neumann) je otiao na Prinstonov Institut za napredne studije da bi radio na projektu IAS maina. On je zakljuio da je programiranje raunara pomou velikog broja kablova i prekidaa sporo i teko, i da je bolje program predstaviti u digitalnom obliku u memoriji raunara.

Fon Nojmanov arhitekturni princip, poznat kao Nojmanova maina, primjenjen je kod prvog raunara sa zapamenim programom EDSAC, i jo uvijek je osnova za gotovo sve raunare i do dananjih dana. Ova arhitektura, kao i IAS maina koju je fon Nojman izradio u saradnji sa Hermanom Goldtajnom (Herman Goldstine), imala je ogroman uticaj na dalji razvoj raunara.

skica fon Nojmanove arhitekture

Fon Nojmanova maina je imala pet osnovnih dijelova: memoriju, aritmetiko-logiku jedinicu, jedinicu za upravljanje programom i ulaznu i izlaznu opremu. Memorija se sastojala od 4096 rijei od kojih je svaka imala 40 bitova. Svaka rije je sadrala ili dvije 20-bitne instrukcije ili 39-bitna oznaena cijela broja. Osam bitova instrukcije je definisalo operaciju, a preostalih 12 je specificiralo rije u memoriji. Unutar aritmetiko-logike jedinice je bio specijalni interni 40-bitni registar nazvan akumulator.

DRUGA GENERACIJA (1955-1965)

Godina 1948. donosi revolucionarni napredak. Te godine su trojica strunjaka koji su radili za Bell Laboratories, Bardin (John Bardeen), Bretejn (Walter Brattain), i okli (William Shockley), izumili tranzistor, za ta su 1956. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziku.

izgled tranzistora

Za samo desetak godina tranzistori su napravili revoluciju u raunarskoj industriji, tako da su vakuumske cijevi potpuno izbaene iz upotrebe. Znaajno su smanjene dimenzije raunara kao i potronja, dok su brzina i pouzdanost rada znatno poveane.

Prvi tranzistovan raunar napravljen je u Linkolnovoj laboratoriji. To je bila 16-bitna maina, nazvana TX-0, i bio je namjenjen samo kao ureaj za testiranje jae maine TX-2. TX-2 nije bio nita posebno. etiri godine kasnije pojavio se PDP-1 raunar. PDP-1 se pojavio 1961. godine. Imao je upola slabije performanse od IBM 7090, tranzistorizovanog nasljednika maine IBM 709 i najbreg raunara svijeta tog doba.

Meutim PDP-1 je kotao 120 000$, dok je IBM 7090 kotao milione dolara. Nekoliko godina kasnije napravljen je PDP-8 koji je bio 12-bitna maina i kotao je svegao 16 000$. Glavna novina kod ovog raunara bila je jedinstvena magistrala nazvana omnibus.

princip povezivanja dijelova raunara na omnibus

1964. godine proizveden je model 6600 od strane novoosnovane kompanije CDC. Ova maina je skora za red veliine bila bra od tada monog IBM 7094. Tajna njegove brzine leala je u tome da je njegov CPU bio visoko paralizovan, a unutar raunara se nalazilo i nekoliko malih raunara koji su upravljali poslovima i ulazno izlaznim podacima.

Vrijedi pomenut jos jedan raunar ove generacije, a to je Burroughs B5000. On je bio izraen da olaka posao za prevodioca za jezik ALGOL 60.

TREA GENERACIJA (1965-1980)

Pronalazak integrisanih elektronskih kola 1964. godine donio je novi revolucionarni pomak u raunarskoj industriji. U poetku to su bila kola malog stepena integrisanosti (SSI- Small Scale of Integration), koja su dozvoljavala da nekoliko tranzistora bude na jednom ipu. 1968. godine su se pojavila MSI kola (Medium Scale of Integration), kod kojih je na jednom ipu smjeteno nekoliko desetina tranzistora. Godine 1971. dolazi do proizvodnje integrisanih kola velikog stepena integrisanosti (LSI- Large Scale of Integration), sa vie stotina tranzistora na jednom ipu.

Zahvaljujui ovim pronalscima raunari su postali bri, manji, pouzdaniji i jeftiniji. Do 1964. godine IBM je bio vodea kompanija za proizvodnju raunara. U to vrijeme pojavio im se veliki problem, jer su dvije uspjene maine, 7094 i 1401, nisu bile kompatibilne. Prvi raunar je bila veoma brza maina za numerika izraunavanja koja je koristila paralelnu binarnu aritmetiku sa 36-bitnim registrima, dok je drugi bio ulazni/izlazni procesor. Kada je dolo vrijeme da se ova dva raunara zamjene novim raunarom, IBM je preduzeo radikalan korak. Uveo je jedan tip raunara IBM System/360, zasnovan na integrisanim kolima, koji je bio projektovan i za naunu i za poslovnu primjenu.

Jo jedna novina bio je koncept multiprogramiranja, gdje je istovremeno vie programa u memoriji, i dok jedan obavlja ulazno/izlazne aktivnosti, drugi koristi CPU. Maina je imala 16 32-bitnih registara za binarnu aritmetiku, a memorija je bila bajtovski orijentisana, kao kod 1401.

Sljedea bitna karakteristika ovog raunara, u to vrijeme, ogroman adresni prostor od 224 bajtova, odnosno 16MB. Obzirom na cijenu memorijskih ipova tog vremena, ovaj kapacitet praktino je znaio beskonanu veliinu. Na alost, seriju 360 slijedile su serije 370, serija 4300, serija 3080 i serija 3090, sve sa istom arhitekturom. Sredinom osamdesetih godina, ogranienje od 16MB je postalo problem, pa je IBM morao djelimino odustati od kompatibilnosti da bi uveo 32-bitno adresiranje, tj. adresni prostor od 232 bajtova.

Takoer je veliki napredak napravljen i u proizvodnji miniraunara kada je DEC proizveo PDP-11, 16-bitnog nasljednika PDP-8. PDP-11 je bio bajtovski orijentisana maina sa registrima duine rijei, a zbog izuzetno povoljnog odnosa cijena/performanse doivio je veliki uspjeh na tritu, a posebno su ga kupovali univerziteti.

Osim ve pomenuti raunara, ovu generaciju karakterie i pojava koncepta ke memorije i virtualne memorije, kao koncepta dijeljenja procesorskog vremena (time sharing). Pored toga u ovom razdoblju se pojavio i prvi mikroprocesor 1971. godine, to e imati velikog znaaja za kasniji razvoj raunarske tehnike. Takoer se javljaju i prvi vektorski i protoni raunari, kao i prvi superraunar Cray-1 iz 1974. godine.

ETVRTA GENERACIJA (1980 DO DANAS)

Do osamdesetih godina napredak u tehnologiji integrisanih kola doveo je do stvaranja VLSI ipova (Very Large Scale of Integration), koji su mogli da sadre nekoliko desetina hiljada, a zatim i nekoliko stotina hiljada, pa ak i nekoliko miliona tranzistora na jednom ipu.

Naravno da je to vodilo ka manjim i brim raunarima. Cijena raunara je pala do te mjere da svaki pojedinac moe imati sopstveni raunar. Tada je i zapoela era personalnih raunara.

TIP

TIPIAN MIPS

TIPIAN KAPACITET MEMORIJE

PRIMJER MAINE

PRIMJER KORIENJA

Personalni raunari

1

1

IBM PS/2

Obrada teksta

Miniraunari

2

4

PDP-11/84

Upravljanje u realnom vremenu

Supermini raunari

10

32

SUN-4

Mreni fajl server

Veliki (mainframe) raunari

30

128

IBM 3090/300

Bankarstvo

Superraunari

125

1024

Cray-2

Vremenska prognoza

pet uobiajnih vrsta raunara

Personalni raunari se, za razliku od velikih raunara, mogu koristiti na razliite naine: obradu teksta, unakrsne tabele i visoko interaktivne aplikacije koje nisu povoljne za primjenu kod velikih raunara. Dananji raunari se mogu grubo podijeliti u pet kategorija koje se donekle preklapaju. Ova podjela se zasniva na fizikoj veliini, performansama, oblasti primjene, kao to je prikazano u tabeli. Najniu klasu ine personalni raunari. To su stone maine zasnovane na mikroprocesorima, tj. procesorima izvedenim na jednom ipu, a obino su namjenjene samo jednoj osobi za koritenje u kancelariji, u edukaciji ili za kunu upotrebu.

personalni raunar

Miniraunari se naveliko koriste u aplikacijama u realnom vremenu, npr. za kontrolu vazdunog saobraaja ili automatizaciju fabrika. Teko je rei ta ini jedan miniraunar, jer mnoge kompanije proizvode ove raunare sa 16-bitnim ili 32-bitnim mikroprocesorima uz izvjesnu koliinu memorije i ulazno/izlaznih ipova, gdje je sve to smjeteno na jednoj tampanoj ploi.

Supermini raunar je u sutini veliki raunar, gotovo uvijek zasnovan na 32-bitnom procesoru sa nekoliko megabajtova memorije. Takve maine se koriste kao time sharing maine na itavim odjeljenjem razliitih institucija, kao mreni serveri i na mnoge druge naine.

Tradicionalno veliki raunari su nasljednici maina kao to su IBM 360 i CDC 6600. Stvarna razlika izmedju supermini raunara i velikog raunara je u ulazno/izlaznim mogunostima i aplikacijama za koje se koriste. Veliki raunari se koriste za velike pakete poslova ili obradu transakcija kao to su one u bankarstvu ili za rezervaciju avionskih karata, gdje su potrebne ogromne baze podataka.

tradicionalno veliki raunari

Superraunari su maine koje su specijalno projektovane tako da se maksimizira broj FLOPS-ova (Floating point Operations Per Second). Sve to je ispod 1gigaflops ne moe se smatrati superraunarom. Superraunari imaju jedinstvenu, visoko paralelnu arhitekturu radi postizanja tih brzina, a efikasni su samo kada se primjenjuju na mali opseg poslova.

Za ovu generaciju raunara karakteristian je i intenzivni razvoj raunarskih mrea razliitog obima (LAN, WAN, i dr.). Naroitu ekspanziju doivjela je globalna mrea Internet.

ZAKLJUAK

Jo od najranijih vremena ljudi su se trudili da osmisle sprave koje bi im pomagale pri izvoenju razliitih raunskih operacija. Jedna od najrairenijih takvih sprava kroz historiju bio je abakus, konstruisan prije 5 000 godina.Vjeti trgovci se i dan danas irom svijete s njim snalaze bolje nego sa digitronom. Razvojem novih tehnologija usavravale su se i raunarske sprave.

Revoluciju u razvoju elektronike, pa samim time i raunarstva donosi pronalazak tranzistora, koji je omoguio da se relativno velike i nepouzdane elektronske cijevi zamjene u kolima daleko manjim i pouzdanim ekvivalentima.

Novu revoluciju u oblasti raunarstva predstavljala je pojava tehnologije integrisanih kola, koja je omoguila da se na jednu silikonsku ploicu manjih dimenzija i potronje smjeste, hailjda pa i milioni manjih tranzistora.

Zahvaljujui tome, raunari su vremenom postajali sve manji i manji, a istovremeno i sve moniji. Danas su raunari dostupni skoro svima i primjenjuju se u svim oblastima ljudskog djelovanja.

LITERATURA

http://www.scribd.com

http://sr.wikipedia.org

Dejan Simi i Pavle Batavelji, Organizacija raunara i operativi sistemi,Fakultet organizacionih nauka, Beograd, 2004

2