História počítačov

História počítačov

Ľudia si svoju prácu chceli uľahčiť rôznymi pomôckami. Takto vnikali rôzne pomôcky pre sčítavanie a vytváranie počtových úkonov.

Kamienky

Začalo to vytvorením počítadla, kde sa počítalo pomocou kamienkov.

Abakus

Neskôr objavením pozičného zápisu bola vytvorená počítacia tabuľka Abakus. V niektorých krajinách sa používa dodnes . napr. Rusko, Čína...Podrobnejšie informácie na linke:  http://sk.wikipedia.org/wiki/Abakus_(po%C4%8D%C3%ADtacia_tabu%C4%BEka)

 

Logaritmické tabuľky a logaritmické pravítko

V 17. storočí v Anglicku vznikli logaritmické tabuľky a neskôr aj logaritmické pravítko. Podrobnejšie informácie na linke:  http://sk.wikipedia.org/wiki/Logaritmick%C3%A9_prav%C3%ADtko

Mechanický počítací stroj

Prvý mechanický počítací stroj zostrojil Wilhelm Schickard. Tento stroj používal ozubené hodinové kolieska, preto dostal názov počítacie hodiny. Stroj vedel spočítať a odčítať 6 ciferné čísla.

V tom istom roku Francúzsky matematik, fyzik a konštruktér Blaise PASCAL vytvoril prvý mechanický počítací stroj. Tento stroj vedel spočítať a odčítať 6 ciferné čísla. Nemecký filozof a matematik G. W. Leibniz vylepšil tento mechanický stroj tak, že dokázal nielen sčítať, odčítať ale aj násobiť a deliť.

 

Programovacie stroje

Francúzsky vynálezca Joseph Marie Jacquard zostrojil tkáčsky stroj. Tkaný vzor vytváral pomocou dierkovaných kartičiek. Neskôr z týchto dierkových kartičiek vznikli dierkované štítky, ktoré sa používali na programovanie počítačov.

Anglický matematik Charles BABBAGE) zostrojil ako prvý analytický stroj, v ktorom boli výpočtové operácie vykonávané podľa vopred vytvoreného programu. Postupnosť požadovaných matematických operácií sa dala riadiť programom uloženým na diernych štítkoch. Stroj obsahoval:

• centrálnu výpočtovú aritmeticko logickú jednotku
• centrálnu riadiacu jednotku
• jednotku pre vstup dát
• jednotku pre výstup dát

 Babbagov počítací stroj je známy pod názvom analytický stroj (Analytical Engine).Analytický stroj však nikdy nebol dokončený, pretože mechanické časti požadovali presnosť.  V  19. storočí neboli dostupné technológie, ktoré by zabezpečili ich výrobu.

 Prvý elektromechanický sčítací stroj, ktorý používal pre vstup dierne štítky zostrojil Herman Hollerit. Tento stroj sa použil v spojení s triediacou skrinkou pri spracúvaní výsledkov sčítania ľudu v USA. Ručne dierované štítky sa vkladali do matrice a ich dierky určovali prechod elektrického prúdu. Neskôr založil spoločnosť Tabulating Machine Company. V r.1924 bola premenovaná na International Bussines Machine ( IBM ) a zaoberala strojovým spracovaním dát.

Počítače 0.generácie

Za počítače nultej generácie sa považujú elektromechanické počítače. Základom je súčiastka nazývaná elektromagnetické relé. Tieto počítače pracovali väčšinou s taktovacou frekvenciou ani nie 1 Hz (50 operácií za minútu).

Prvý  programovateľný počítač skonštruoval Konrad Zuse s názvom V1. Neskôr bol premenova-ný na Z1. Počítač pracoval v dvojkovej sústave a dokázal pracovať s číslami s pohyblivou rádovou čiarkou. Program sa do počítača zavádzal pomocou diernej pásky, ktorou bol kinofilm alebo numerickou klávesnicou.

Konrad Zuse v roku 1941 prepojil mechanickú pamäť s novou aritmetickou jednotkou na báze elektromagnetického relé. Tento počítač bol pomenovaný názvom Z2.

V tom istom roku Konrad Zuse  zostrojil ďalší model  Z3, ktorý bol prvým digitálnym počítačom. Skladal sa z 2 600 elektromagnetických relé, pričom jedna polovica týchto relé tvorila výpočtovú jednotku a druhá polovica slúžila ako pamäť. Počítač  vykonával 50 aritmetických operácii za minútu.

Konrad Zuse v roku 1942 zostrojil posledný model svojho počítača Z4, ktorý slúžil na výpočet aerodynamických charakteristík smerového krídla lietadiel.

           Howard Aiken navrhol elektromechanické zariadenie nazvané automaticko-sekvenčná kalkulačka (ang. Automatic Sequence Controlled Calculator). Jeho návrhom bolo presúvať informácie elektrickou cestou namiesto mechanickej. Touto cestou podstatne skrátil čas a zvýšil presnosť výpočtu. Svoj návrh neskôr predložil predsedovi firmy IBM, ktorá financovala zostrojenie počítača s názvom MARK 1.

Howard Aiken a Grace Hopper v roku 1943 dokončili počítač MARK 1. Počítač mal dĺžku 10,6 m a výšku 2,6 m, vážil 5 ton, obsahoval 800 000 kusov súčiastok. Počítač pracoval v desiatkovej sústave s pevnou rádovou čiarkou. Mark 1 dokázal sčítať dve čísla za 0,3 s, vynásobiť ich za 6 s. Stroj pracoval 15 rokov na Harvardskej univerzite. Bol prvým operačným počítačom.

Howard Aiken v roku 1947 zostrojil ďalší počítač Mark 2, ktorý bol už len reléový. Tvorilo ho    13 000 kusov relé. Počítač pracoval v dvojkovej sústave s číslami s pohyblivou desatinnou čiarkou. Mal operačnú pamäť na 100 čísel s desiatimi platnými číslicami. Sčítanie trvalo už iba 0,125 s a násobenie priemerne 0,25 s.

Nevýhodou reléových počítačov boli veľké rozmery, veľká hlučnosť a tiež to, že sa mechanické časti elektromagnetického relé opotrebovávali trením. Na chladenie bolo potrebných niekoľko ton ľadu denne.

Prvý reléový počítač bol vyrobený profesorom Svobodom z Výskumného ústavu matematických strojov v Česko - Slovensku nazývaný SAPO. Samočinný počítač bol uvedený do prevádzky v roku 1957. Tento počítač 3 roky po jeho zhotovení, v roku 1960 zhorel kvôli iskre z reléového kontaktu, ktorá zapálila kaluž mazacieho oleja, s ktorým sa relé mastilo.

Počítače 1. generácie 

Kvôli vyššie spomínaným nevýhodám sa začali konštruovať počítače na báze vákuových elektroniek. Tieto počítače sa označujú za počítače prvej generácie.

Prvý plne elektronický počítač zostrojili John V Atanasoff a Clifford Berry v roku 1939. Počítač pomenovali Atanasoff-Berry Computer skrátene ABC. Počítač bol 16 bitovou plne elektronickou sčítačkou, ktorá bola realizovaná pomocou 300 elektroniek. Počítač sa nikdy nevyužil, ale jeho architektúra bola použitá v ďalších počítačoch.

Inžinier Tommy H. Flowersovi získal objednávku na počítač od Britskej tajnej služby. Počítač mal rozlúštiť nemeckú šifru Enigma.  Na konci roka  1943 zhotovil počítač COLOSSUS Mark 1 a v roku 1944 angličania už úspešne dokázali rozlúštiť nemeckú šifru pomocou ďalšieho modelu počítača COLOSSUS Mark 2.Bol to prvý využívaný plne elektronický počítač.

           V roku 1945 John Presper Eckert, John William Mauchly, Herman Goldstine a Alan M. Turing skonštruovali prvý univerzálny plne elektronický počítač s názvom ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Tento počítač mal rozlohu 140 metrov štvorcových, vážil takmer 40 ton, obsahoval 18 000 elektróniek, 1 500 relé, 10 000 kondenzátorov, 7 000 odporov. Mal spotrebu energie ako jedna menšia dedina a musel byť chladený dvoma leteckými motormi. Počítač sa programoval nastavovaním prepínačov a prepájaním drôtov, čo trvalo pol hodiny až  jeden deň. Mohol byť zapnutý iba jednu hodinu, počas ktorej vypálil celý prádelný kôš elektróniek. Počas tejto hodiny vykonal toľko operácií, koľko by Aikenov mechanický počítač Mark 1 vykonával celý týždeň. Počítač bol 2 000-krát rýchlejší. Dáta boli do počítača vkladané pomocou diernych štítkov. Nevýhodou tohto počítača bolo to že pracoval v desiatkovej sústave a nemal dostatok pamäte pre uchovanie univerzálnych výpočtových programov. Počítač bol využívaný najmä armádou pre výpočet balistických dráh striel.

John Von Neumann navrhol schému počítača, ktorá je používaná dodnes. Navrhol aby sa program i dáta ukladali do rovnakej pamäte. Návrhom jeho počítača EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) bolo, že príkazy sa už nemuseli nastavovať pomocou prepínačov, ale mohli byť pomocou diernych štítkov uložené do pamäte.

Frederic C. Williams a Tom Kilburn v roku 1947, zostrojili prvú pamäťovú trubicu „Williams Tube“, ktorá umožňovala náhodný zápis a čítanie. Táto trubica bola prvou pamäťou typu RAM.

Maurice Wilkes a Frederic C. Williams na základe Von Neumanovej schémy navrhli počítač EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator).

Frederic C. Williams a Tom Kilburn, zostrojili na základe Von Neumanovej schémy prvý počítač Small-Scale Experimental Machine, ktorý tiež volali Baby. Bol to prvý počítač, ktorý umožňoval uložiť program do pamäte. Počítač obsahoval  2 500 elektróniek a operačnú pamäť typu RAM (Wiliamsove trubice).

Pčítač Baby bol vylepšený magnetickou bubnovou pamäťou, ktorá umožňovala trvalý zápis. Takto upravený počítač dostal názov Manchester Mark 1.

John Presper Eckert, John William Mauchly zostrojili počítač BINAC (Binary Automatic Computer). Počítač pozostával z dvoch rovnakých počítačov, ktorých výsledky sa porovnávali. Bol to tiež prvý počítač schopný pracovať v reálnom čase a jeden z prvých, ktoré začali používať pre vstup a výstup dát magnetické pásky. Pre tento počítač bol prvýkrát použitý vyšší symbolický jazyk s názvom Short Order Code.

Maurice Wilkes a Renwick zostrojili počítač EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), ktorý bol prvým počítačom navrhnutým podľa shémy Von Neumana a bol  využívaný na praktické účely. Na tomto počítači bol prvýkrát použitý vyšší symbolický jazyk s názvom Assembler ((symbolic assembly language)), ktorý vyvinul David Wheeler. Tento jazyk sa používa dodnes.

Trevor Pearcey a Maston Beard zostrojili prvý australský počítač CSIRAC (Council for Scientific and Industrial Research Automatic Computer). Bol to prvý počítač vybavený reproduktorom, ktorý dokázal hrať hudbu.

V roku 1950 bol zostrojený v Nemecku počítač MARK 3, ktorý bol rozmermi podobný počítaču ENIAC.

Moe Abramson a Stanislaus F. Danko vynašli plošný spoj, ktorý pozostával z laminatovej dosky s dvoma medenými fóliami, do ktorých sa leptal vzor na ktorý sa osadili a priletovali súčiastky. Tento objav bol ocenený v roku 1956 americkým patentovým úradom.

V roku 1951bol zostrojený plne elektrónkový Manchester Mark 4.

John Presper Eckert, John William Mauchly dokončili prvý počítač určený na komerčné účely s názvom UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer). Počítač obsahoval 5 600 elektróniek, 18 000 kryštálových diód a 300 relé. Mal taktovaciu frekvenciu 2,25 MHz a vnútornú pamäť na 12 000 znakov. Bol vybavený sekvenčnou pamäťou na báze piezo elektrických kryštálov (Mercury delay line), magnetickou páskou, a tlačiarňou. Tento počítač bol prvým počítačom, ktorý obsahoval vyrovnávaciu pamäť typu buffer.

 Počítač EDVAC, ktorý skonštruoval a navrhol sám Von Neuman obsahoval niekoľko tranzistorov.

Vo Wangových laboratoriách bola zostrojená feritová pamäť. Feritová pamäť pozostávala zo systému medených drôtov, ktoré tvorili mriežku a boli uzavrené v ráme. V miestach, kde sa drôty krížili sa pomocou elektrického prúdu indukovalo magnetické pole, ktoré magnetizovalo feritové jadro.

V roku 1952 firma IBM zostrojila svoj prvý elektronický digitálny počítač – IBM 701. Bol to prvý počítač v ktorom bolo miesto diernych štítkov použitá magnetická páska. Jedna takáto páska mala rovnakú kapacitu ako 12 000 diernych štítkov. Počítač obsahoval pamäť z Wiliamsových vákuových trubíc s kapacitou 9 kB (2048 36 bitových slov) a dokázal násobiť rýchlosťou 0,00045 s. Ako pevný disk používal magnetickú bubnovú pamäť s kapacitou 9Kb. Neskorší model IBM 704 bol vylepšený feritovou pamäťou.

Počítače 2. generácie – Skriňové počítače

William Shockley v roku 1951 patentoval polovodičový tranzistor, ktorý sa stal základom pre 2. generáciu počítačov.

Prvým Počítačom obsahujúcim tranzistory bol počítač EDVAC. Počítač obsahoval 5 937 vákuových trubíc, 12 000 diód a 328 traznzisorov. Počítač dokázal násobiť a deliť približne za 0,003 sekundy s číslami s pohyblivou rádovou čiarkou. Obsahoval 5,5 kB pamäte (1000 44 bitových slov). Pre vstup používal čítačku dierných štítkov (IBM) a fotoelektrickú čítačku pások. Neskôr bol počítač doplnený feritovou pamäťou, magnetickou bubnovou pamäťou a zariadením na čítanie a zápis magnetických pások. Počítač sa využíval samozrejme prevažne na vojenské účely.

Firma IBM začala úspešne predávať prvý masovo vyrábaný počítač IBM 650, ktorý obsahoval vstupno - výstubné zariadenie na dierne štítky a jednotku na magnetické pásky. Samotný počítač vážil 900 kg a v základnej výbave pozostával z troch samostatných jednotiek – konzolová jednotka typ 650, napájacia jednotka typ 650 a čítačka/razička diernych štítkov 533 + 537. Počítač mohol byť doplnený diskovou jednotkou 355, čítačkou diernych štítkou 543, razičkou diernych štítkov 544, ovládacou jednotkou 652, pomocnou jednotkou 653, pomocnou alfabetickou jednotkou654 , jednotkou na čítanie a zápis magnetických pások 727 a dotazovacou jednotkou (838).

V roku 1954 Gordon Teal z firmy Texas Instruments vymyslel spôsob ako monokryštalické tranzistory nahradiť oxidom kremíka. Týmto krokom sa tranzistory stali lacnejšie a nadobudli menšie rozmery od pár centimetrov až po niekoľko milimetrov. Firma Texas Instruments sa stala prvou fimou, ktorá začala vyrábať kremíkové tranzistory.

Firma IBM zostrojila prvý komerčný čisto tranzistorový počítač IBM 702.

Firma IBM uviedla magnetickú diskovú pamäť RAMAC350 (Random Access Method of Accounting and Control). Toto zariadenie obsahovalo 50 oceľových platní s magnetickým povrchom, ktoré boli upevnené vo zvislej šachte, v ktorej sa pohybovali. Čítacie a zapisovacie hlavy stáli na mieste. disk mal kapacitu 5 000 000 bajtov.

Jack St. Clair Kilby vo firme Texas Instruments navrhol prvý integrovaný obvod.

Firma Siemens postavila prvý plne tranzistorový počítač v Európe.

Jean Hoerni predstavil prvý plochý polovodičový tranzistor, vyrobený z tenkých polovodičových vrstiev.

Vznikli prvé programovacie jazyky ALGOL, FORTRAN 2 a LISP a neskôr bolo vytvorených vyše 200 programovacích jazykov.

Začali sa vyrábať tranzistory pomocou výrobných liniek.

Firma IBM predstavila dva veľmi úspešné typy počítačov. IBM 1401 pre obchodné využitie a IBM 1620 pre vedecké účely. Oba počítače boli už vybavené feritovou pamäťou. Model 1401 umožňoval pripojiť pamäť s maximálnou veľkosťou 14 000 znakov (každý znak mal 6 bitov) a model 1620 až 60 000 znakov.

V roku 1960 Spoločnosť DEC predstavila prvý minipočítač PDP-1 (Programmed Data Processor-1). Bol to prvý počítač štandardne vybavený grafickým displejom, na ktorom vznikla i prvá počítačová hra s názvom SpaceWar.

Bol vytvorený programovací jazyk COBOL.

Mark Rosenblatt publikoval prácu o perceptróne, ktorá sa stala základom umelej inteligencie.

Bol skonštruovaný prvý počítač určený výhradne pre výuku s názvom PLATO. Pripájal sa k televíznej obrazovke a bol vybavený špeciálnou klávesnicou.

Počítače 3. generácie

Počítače tretej a vyšších generácií sú vybudované na integrovaných obvodoch, ktoré na svojich čipoch integrujú veľké množstvo tranzistorov.

S postupným vývojom integrovaných obvodov sa neustále zvyšuje stupeň integrácie (počet integrovaných členov na čipe integrovaného obvodu). Podľa počtu takto integrovaných súčiastok je možné rozlíšiť nasledovné stupne integrácie:

SSI    – Small Scale Integration

MSI   – Middle Scale Integration

LSI    – Large Scale Integration

VLSI  – Very Large Scale Integration (niekedy aj XLSI – Xtra Large Scale Integration)

Počítače 4. generácie – Osobné počítače – desktopy a towery]

Charakteristika počítačov štvrtej generácie:

miniaturizácia integrovaných obvodov

mikroprocesor

MOS pamäť

dátové komunikácie

modemy

floppy disky

hard disky

mikropočítače

rozličné programové aplikácie

rozšírenie operačných systémov

Počítače 5. generácie

Počítače piatej generácie sú zatiaľ hudbou budúcnosti. Niekedy sú opisované ako stroje s umelou inteligenciou.