Zde se dozvíte mnohé nejen z elektrotechniky, ale i z dějin a současnosti letecké techniky i dějin světa, též rady a triky, jak pořídit dobré fotografie.
Pozor, vyhledávač pracuje především na soubory uložené mezi lety 2008 a 2012, nové soubory nahrané od 1.1. do 1.7. 2013 z 99,5% nesnímá!!!, novější soubory nejsou problém.

Vývoj počítačů a historie ICT

Tereza Berková
Seminární práce z INP
2007/2008

Fourier

Fourier



Obsah

  1. Co je ICT?
  2. Úplné začátky výpočetní techniky (staré výpočetní pomůcky)
  3. Vývoj číslicových počítačů
    1. Nultá generace
    2. První generace
      1. Von Neumannova architektura
      2. Harvardská architektura
    3. Druhá generace
    4. Třetí generace
    5. Čtvrtá generace
      1. Mikropočítače
    6. Pátá generace
    7. Shrnutí
    8. Dělení počítačů podle velikosti
  4. Zdroje


Co je ICT?

ICT, česky informatika a výpočetní technika. Jinak řečeno informační a komunikační technika.

Informatika je vědní obor zabývající se informacemi jako takovými, jejich strukturou, získáváním, zpracováním, tříděním, uchováváním, uvolňováním a využitím. Studuje informační a výpočetní procesy, a to jak z hlediska softwaru, tak hardwaru.

Informace je údaj, zpráva nebo vědomost, která nám sděluje něco nového. Sdělení, které je určeno ke zpracování – text, hudba, obraz…

Výpočetní technika jsou metody a prostředky, jejichž účelem je zrychlení a zautomatizování zpracovávání informací.

Jednotky informace

  • 1 bit (1b )- základní jednotka informace, může nabývat pouze dvou hodnot 0 a 1
  • 1 Byte / Bajt (1B) -nejmenší adresovatelná jednotka informace, představuje jednu položku (např.znak) 1B = 8b


Tabulka

Zpět nahoru

Úplné začátky výpočetní techniky (staré výpočetní pomůcky)

Důvodem vývoje v této oblasti bylo časté využívání matematiky. Číselné výpočty znamenaly donedávna velkou duševní námahu. Proto existovala (a stále existuje) snaha, aby byla tato činnost zjednodušována, zrychlována a hlavně člověku usnadněna.

Zavedením vhodných a praktických znaků pro čísla došlo k nezanedbatelnému zjednodušení výpočtové techniky. Římské číslice se moc dobře nehodily pro složitější početní operace jako je násobení a dělení, kvůli absenci přijatelné metody, provádění těchto operací, psané v této číselné symbolice. Tyto matematické úkony se podstatně zjednodušily až zavedením číslic arabských (vymyšlených v Indii a k nám dovezených Araby).

Dalším velkým zjednodušením bylo užívání číselných soustav . Nejstarší a nejužívanější soustavou je desítková (dekadická) soustava užívající deset znaků. Další hojně užívaná je soustava šedesátinná, která se používá při měření úhlů a času. V Číně a Japonsku se doposud počítá v soustavě pětkové. Spolu s rozvojem výpočetní techniky nabyla na významu také soustava dvojková (binární).

Nejstarší pomůckou pro počítání jsou bezpochyby prsty . Tato skutečnost je také důvodem, proč právě desítková soustava je tou nejrozšířenější a pro člověka spolu se soustavou pětkovou nejpřirozenější.

Druhou nejstarší početní pomůckou je počitadlo Abakus . Jeho nejstarší podobou, užívanou již kolem 5.tisíciletí před Kristem, jsou čáry v písku a kamínky mezi nimi. Druhým vyvinutějším typem byla kamenná, hliněná či dřevěná destička s důlky, do kterých se vkládaly kuličky (calculli – odtud název kalkulačka). Tento typ byl hojně užíván ve starém Řecku a Římě. Nejmodernější podobou tohoto nástroje byly kuličky (kotoučky) navlečené na drátě. Kolem přelomu letopočtu se rozdělil na dva typy:

Abakus

Mezi další pomůcky patří tabulky a další grafické pomůcky . K jejich vynálezu došlo v 17.století v Anglii, kdy skotský fyzik John Napier vymyslel logaritmy, jako pomůcku při násobení a dělení (převedením na sčítání a násobení). K těmto výpočtům slouží Napierovy kosti/ky :


Napierovy kostky

Nebo logaritmické tabulky , které pracují na principu: log(a.b) = log a + log b, log(a/b) = log a - log b. Na stejném principu počítá i s logaritmickým pravítkem .Dalším ještě nemechanickým strojem na počítání je komputor. Ten se využívá v letectví a navigaci obecně. Jde o systém otočným kruhů a prstenců. Je to v podstatě logaritmické pravítko uspořádané do kruhu.

Komputor

Komputor

Dalším typem jsou analogové počítače , které se objevují nejdříve v podobě mechanické a doposud v podobě elektrické. Jsou to počítače, kde jsou čísla zobrazována spojitě s měnícími se fyzikálními veličinami (např. délka, napětí). Příkladem tohoto typu počítačů je např. planimetr a integraf. Správnost jejich výpočtu závisí na přesnosti, s kterou lze veličinu změřit.

V 17.století se také objevují i mechanické počítací stroje , které pracují na principu ozubených kol. V pozměněné podobě je známe jako mechanické kalkulačky a staré pokladny. První sestrojil Wilhelm Schickard (počítací hodiny), další např. Pascal, Leibniz . Všechny tyto stroje počítaly stále na základě desítkové soustavy (výrazně složitější než dvojková). Postupem času se prosadily jejich kombinace s psacím strojem. Používány do 70.let 20.století.

Shickardův kalkulátor

V roce 1801 J.M.Jacquard vynalezl tkalcovský stav, kde bylo možné změnit vzor látky pouze výměnou děrného štítku. Tato technologie děrných štítků umožnila vznik prvních programovatelných strojů.

Za vynálezce počítače je považován Charles Babbage , který v 19.století vymyslel základní principy pro složité výpočty. Tento stroj obsahoval „sklad“ (paměť) a mlýnici (procesor), což mu umožňovalo provádět rozhodnutí a opakovat instrukce. Jeho počítač Analytical Engine pracoval s 50 místnými čísly a pevnou desetinnou čárkou. Navrhovaným pohonem byl parní stroj. Analytical Engine by ale pravděpodobně nevznikl bez přispění Babbageovi přítelkyně A.Ady Kingové, hraběnky z Lovelace . Ta Babbegeho stroj nejen detailně popsala, ale také navrhla jeho programování pomocí děrných štítků. Dá se také říci, že to byla první programátorka – jejím dílem jsou pojmy jako podmíněný a nepodmíněný přeskok, podprogram a cyklus. V její práci se již objevily základy algoritmizace. Což je doposud jeden z hlavních principů programování.

Analytical Engine

Analytical Engine

Zhruba do 50.let dvacátého století se děrný štítek stává hlavním vstupem pro počítače. Časem byl využit nejen pro program, ale také jako nosič dat (užitím kombinací dírek). V roce 1890 byl počítač pracující na systému děrných štítků využit na sčítání lidu Hermanem Hollerithem (který založil firmu, jež se stala základem IBM). Později se tyto počítače diferencovaly na děrovače, přezkoušeče, třídiče, tabelátory (sčítačka + tiskárna), násobičky aj. Hollerithovy stroje pracovaly na elektromagnetickém principu a požívaly 80 sloupcové štítky. Druhou větví byly stroje elektromechanické, které navrhl inženýr James Powers . Jeho stroje používaly nejprve 45 a 90 sloupcové štítky. Jemu se také podařilo propojit děrovač s účtovacím strojem a dálnopisem.

Děrný štítek

Děrný štítek

Zpět nahoru

Vývoj číslicových počítačů

Vývoj těchto počítačů probíhá od 30.let 20.století. Hlavním znakem je digitalizace dat, neboli jejich převod na jednotlivé elektrické impulsy. Mezi velké výhody těchto počítačů patří i vysoká rychlost přenosu dat a celkového zpracování informace. Tyto počítače se dělí na generace (toto dělení si uvedeme nejdříve) v závislosti na konfiguraci, rychlosti a základních stavebních prvcích. Další možností jejich dělení je podle konstrukce a adresovosti.


Nultá generace

Datuje se do 30. a 40.let 20.století (konkrétně 1938-44). Základní princip je elektromechanický . Tyto počítače používaly povětšinou elektromagnetický přepínač neboli relé . Pracovaly na kmitočtu okolo 100 Hz. Pokud jde o jejich konfiguraci, tak zaplňovaly mnoho skříní. Kromě elektromagnetického relé k nim patřily ještě děrné pásky a klávesnice. Ovládaly se strojovým kódem. Operační rychlost nebyla nijak závratná – do 10 operací za sekundu a vnitřní paměť měla asi 100B.

První fungující počítací stroj se podařilo vyrobit němci Konrádovi Zusemu . Podle něj se tento počítač nazývá Z1 . Byl to už stroj využívající dvojkovou soustavu s aritmetikou na plovoucí čárce a program byl uložen na děrné pásce (kinofilm). Ale stále šlo o elektromechanický stroj s kolíčkovou pamětí na 16 čísel. Také díky neznalosti práce Babbageho šlo o stroj velmi nespolehlivý a poruchový.

Po rozebrání sloužily jeho díly na vylepšený stroj Z2 . Na rozdíl od Z1 obsahoval více než 200 relé, ale paměť byla ještě mechanická (ze Z1).

Spolu se spolupracovníkem Helmutem Schreyerem Zuse sestrojil dokonalejší Z3 . Tento stroj už obsahoval 2600 relé a údaje se zadávaly ručně pomocí klávesnice. Výsledky se četly ze žárovkového zobrazovače. Používal dvojkovou soustavu s aritmetikou v pohyblivé čárce. Prováděl operace s rychlostí 50/min, ale celý součet trval asi minutu. Paměť byla velká – 64 čísel velkých 22 bitů. Program byl vyděrovaný na osmistopém kinofilmu. Ovládal základní matematické operace jako sčítání, odčítání, násobení, dělení, odmocniny atd. Existence tohoto počítače byla utajená, protože se využíval mimo jiné k výpočtu balistických drah raket. V roce 1944 byl zničen při leteckém náletu na Berlín, kdy dostal přímý zásah (tedy budova, ve které byl).

V roce 1943 v Americe ve státě Iowa John V. Atanasov a Clifford Berry zkonstruovali počítač ABC na výpočet lineárních rovnic. Dokázal pojmout 60 čísel o šířce 50 bitů. Tato paměť byla předchůdcem dnešních dynamických pamětí, založena na kondenzátorech uložených na obvodu dvou otáčejících se kol. Jeho frekvence byla 60Hz, součet jsme dostali asi za sekundu. Vnější paměť byla realizována vnějšími štítky, do kterých se dírky vypalovaly. Tyto štítky se do snímače vkládaly po jednom.

Dalším vysoce utajovaným počítačem byl britský Colossus , který v roce 1943 vyvinul matematik Alan Turing . Jeho hlavní určení bylo dešifrování německých kódů.

Colossus

Colossus

Dalším strojem byl americký Mark I neboli ASCC (automatic sequence controlled calculator) vyrobený na Harwardské univerzitě profesorem Howardem Hathawayem Aikenem. Celý tento projekt financovala firma IBM, vzniklá z Hollerithovy společnosti. Tento počítač byl považován za vrchol jejich technických možností. Celý počítač byl dlouhý 15 m a napájený elektromotorem o výkonu 3,7 kW. Obsahoval celkem 3500 elektromagnetických relé. Program nesla děrovací páska s 24 stopami rozdělená na 3 sloupce po 8 (2 adresy + kód operace). Zvláštností je, že stroj pracoval s desítkovou soustavou s pevnou čárkou. Do statické paměti se vešlo 60 čísel o 23 místech. Do dynamické paměti se vešlo dalších 72 čísel. Sčítání a odčítání probíhalo zároveň a to za 0,3 s. Násobení zabíralo 6 s a výpočet sinu daného úhlu minutu. Na tomto počítači byla mimo jiné vypočítána konfigurace uranové nálože do první atomové bomby. To značí také velkou utajenost tohoto počítače. (Viz obrázek níže.)

Mark I

Mark I

Hned v příštím roce (1945) sestrojil Aiken další počítač. Byl to Mark II - již čistě reléový stroj (měl jich 13 000). Pracoval s desítkovou soustavou, kterou okamžitě převáděl do dvojkové soustavy pomocí čtyř relé. Do operační paměti se vešlo 100 čísel s 10 platnými číslicemi. Sčítání trvalo 0,125 s a násobení 0,25 s.

Paměť počítače byla magnetická bubnová o kapacitě 1024 třicetidvoubitových čísel, později se kapacita zvýšila na dvojnásobek (2048 slov). Počítal v soustavě dvojkové s pohyblivou čárkou. Procesor byl instruován dvěma operačními kódy (jedním vnitřním a druhým řídícím výstupy). Rychlost byla asi 5 operací za sekundu. V roce 1960 počítač shořel, poté co se vznítila loužička oleje od jiskřícího relé. (Viz obrázek níže.)Důležité je zmínit také situaci v Československu. Poválečný vývoj počítačů v ČSSR se ubíral vlastní cestou (ve vyspělých zemích se tou dobou již užívaly elektronkové počítače). Na výzkumu se výrazně podílel Ústřední matematický ústav (konkrétně laboratoř matematických strojů – prof.Svoboda). V roce 1950 se začalo pracovat na vývoji vlastního reléového počítače. Ten byl dokončen až v roce 1958 kvůli nedostatku kvalifikovaných pracovníků a pomalosti dodávek stavebních dílů a také vysokou poruchovostí počítače. SAPO (SAmočinný POčítač) obsahoval 7000 relé a 400 elektronek. Vyznačoval se vyspělou logikou – totiž paralelním spojením tří procesorů, které byly na sobě nezávislé. Způsob rozhodování o výsledku, pokud se u jednotlivých počítačů lišil, byl proveden hlasováním (při shodě na dvou počítačích byl výsledek považován za správný, pokud se u všech lišil, byl celý proces proveden znovu). Další zvláštností byla pětiadresovost počítače – tři místa na uložení operand a dvě další pro výsledek (jedna pro kladný, druhá pro záporný). Paměť počítače byla magnetická bubnová o kapacitě 1024 třicetidvoubitových čísel, později se kapacita zvýšila na dvojnásobek (2048 slov). Počítal v soustavě dvojkové s pohyblivou čárkou. Procesor byl instruován dvěma operačními kódy (jedním vnitřním a druhým řídícím výstupy). Rychlost byla asi 5 operací za sekundu. V roce 1960 počítač shořel, poté co se vznítila loužička oleje od jiskřícího relé. (Viz obrázek níže.)

SAPO

SAPO

Závěrem je nutno shrnout, že počítače nulté generace měli strojový kód uložený buď na děrné pásce nebo na otočném magnetickém bubnu. Programování trvalo mnohdy i týdny. Ovládat je mohl pouze jeden člověk. Dalším znakem byla vysoká poruchovost. Kvůli velkému rozměru a příkonu mohly být uchovávány jen ve velkých klimatizovaných sálech – odtud také název sálové počítače.

Zpět nahoru

První generace

Jiným názvem také elektronkové počítače. Počítače první generace se datují do 40.-50.let 20.století (konkrétně 1945-56). Tyto počítače zabíraly už jen deset (a méně) skříní. Mezi základní součástky se počítají elektronky, magnetické bubny, děrné štítky a pásky a nakonec i feritové paměti. Program je zadáván jednak strojovým kódem, jednak autokódem a assemblerem (jazyk symbolických adres). Tyto počítače byly schopné zvládnout 103 -104 operací za sekundu. Do vnitřní paměti se vešlo 1-2KiB informací.

Nejstarším zástupcem této generace je počítač s názvem ENIAC , vyrobený roku 1944 v Pensylvánii pro laboratoř balistických výzkumů. Tento obrovský kolos obsahoval 17 648 elektronek, 10 000 kondenzátorů, 7 000 rezistorů a 1 300 relé. Všechny tyto součástky byly uloženy ve 40 skříních. Chlazení bylo zabezpečeno pomocí dvou leteckých motorů. Celý počítač se rozkládal na rozměrech 150 m2 a vážil 30-40 tun. Jeho elektrická spotřeba byla tak veliká, že hned ve vedlejší budově musela být elektrárna určená pouze pro něj. V provozu vydržel kolem 80 minut, pak byla nutnost opravy. Později bylo napětí elektronek sníženo o 25% (aby déle vydržel v provozu). Programování probíhalo sepnutím spínačů a propojením kabelů na samostatné desce, která se posléze připojila k počítači. Současně nemohlo být zpracováváno více programů. Taktovací frekvence se pohybovala okolo 100 Hz. Počty se prováděly v dekadické soustavě. Průměrná rychlost byla 5 000 součtů za minutu, složitější operace jako násobení a dělení trvaly pochopitelně déle. Vstupní data nesly děrné štítky nebo mohla být zadána pomocí 300 spínačů. Používán byl hlavně v americké armádě.

Ke konci vývoje EINACu se k týmu odborníků připojil i John von Neumann (maďar), jehož názory vrhly nové světlo na počítačovou logiku. V roce 1946 von Neumann vyvinul univerzální počítač MANIAC využívaný k armádním účelům. Později třeba k vývoji vodíkové bomby.

V roce 1948 byl vytvořen počítač SSEC , který firma IBM považuje za svůj první počítač. Program byl z části v paměti a z druhé části se ovládal přímo z ovládací desky. Celkem obsahoval 155 registrů (5 elektronkových a zbylých 150 reléových). Skládal se z 12 000 elektronek a 21 000 relé.

MANCHESTER MARK 1 byl první počítač realizovaný podle von Neumannovy koncepce (1948). Poprvé byly použité tzv. paměťové obrazovky (F.C.Williams), tj. na stínítku obrazovky po osvícení bodu zůstane zbytkový náboj. Jeho přečtení je provedeno skrze elektronový paprsek vyhodnocený elektrodou za stínítkem. Tento počítač jich měl šest. Program byl ukládán přímo z klávesnice do paměti v binárním kódu. A výstupy byly následn/ě odečítány zase v binárním kódu z některé z obrazovek. Alan Turing vymyslel jednoduchý jazyk adres (Assambler). Ale prvním počítačem vytvořeným přímo von Neumannem byl EDVAC vytvořený až v roce 1952 (viz níže).

V roce 1949 byl Mauricem V.Wilkesem sestrojen počítač EDSAC , vycházející také z principů von Neumanna. Vstupní data byla uložena na děrných štítcích a poprvé byla použito čtení počátečních systémových programů z paměti read-only. V operační paměti byla také poprvé využita zpožďovací linka – cyklické převádění elektrických impulsů na ultrazvukové, prohnané skrz rtutí naplněné trubky a přeměněné zpět na elektrické. Měl dva procesory, aby se zvýšila spolehlivost. Je také považován za předchůdce palubních počítačů letadel – už kvůli rozměrům (jen 700 elektronek, paměť byla na 512 jedenatřicetibitových slov).

První sériově vyráběný počítač byl UNIVAC (statistické účely).

Univac

Von Neumannův počítač EDVAC se skládal z 4 000 elektronek, 10 000 krystalových diod a paměti na 1024 slov o šířce 44 bitů provedené pomocí zpožďovacích linek. Frekvence taktů byla 1 MHz. Program byl uložen ve vnitřní paměti a už byl schopen různých matematických operací, kterým se sám přizpůsoboval. Hlavní koncepce tohoto počítače je základem všech soudobých počítačů.

Shrnutí počítačů první generace : programování pomocí spínačů, kabelů a nakonec i uložením programu do paměti. Každý strojový kód byl jiný, programování celkově byla dosti zdlouhavá a náročná činnost. Počátky symbolického kódu. Rychlost až 50 000 operací za minutu. Stále velké rozměry a nutnost dokonalého chlazení.

Zpět nahoru

VON NEUMANNOVO SCHEMA (ARCHITEKTURA)

Von Neumannovo schema

Hlavní jednotky číslicového počítače:

  1. ALU (aritmeticko-logická jednotka, výkonná jednotka)
  2. operační paměť
  3. řídící jednotka (řadič)
  4. vstupní a výstupní zařízení

Počítač obsahuje společnou paměť pro instrukce i pro data. Příklad sekvenčního zpracování (Harvardská architektura – paralelní zpracování). Řídící jednotka zpracovává instrukce uložené v paměti, jejich provedení zajišťuje ALU. Pro vstup a výstup dat jsou tu speciální jednotky. Nejpomalejším článkem je komunikace s pamětí. Tento problém je vyřešen mezipamětmi (cache).

Činnost počítače

  1. Zadání úlohy (data a program činnosti) do výstupní jednotky.
  2. Iniciace vstupní jednotky řadičem, aby přijala úlohu.
  3. Převedení dat a instrukcí do dvojkové soustavy a jejich převedení do operační paměti (do adresovaných buněk).
    • Program = řada instrukcí, jak řešit úlohu.
  4. Zahájení provádění řešení – řadič obdrží první instrukci a pokyn, který má splnit.
  5. Vydání příkazu řadičem operační paměti, která data z adresovaných buněk má předat ALU.
  6. Předání určených dat z operační paměti do registru ALU.
  7. Řadič vydá ALU příkazy (plnící instrukci č.1 – př.součet, porovnání), aby provedla operaci s daty v registru.
  8. Uložení výsledku do operační paměti.
  9. Informování řadiče o uložení výsledku – podmínka pro začátek další operace. Následně řadič požádá o další
    • instrukce (cyklus kroků 4-8), dokud nevyřeší celou úlohu.
  10. Zapojení výstupní jednotky pomocí řadiče. Ta pak předá výsledek úlohy. Adresa uložení výsledku v paměti
    • byla přikázána krokem 5.
Zpět nahoru

HARVARDSKÁ ARCHITEKTURA

Harvard

Paměť programu, včetně jejích obvodů, je fyzicky oddělena od paměti dat. První počítač postavený na tomto principu byl Harvard Mark 1 . Program byl na 24 bitové děrované pásce a data na elektro-mechanických deskách (23 číselné). Paměť pro program nemusí mít stejné parametry jako paměť pro data. V některých systémech se pro program používá paměť ROM (read only memory) a pro data paměť RAM (random access memory). Je rychlejší než von Neumannova architektura, protože současně může probíhat čtení (zpracování) dat i instrukcí. Pro velkou rychlost se čím dál častěji používají počítače s paralelním (tímto) zpracováním. Protože se stále zrychluje procesor, tak jsou tendence redukovat přístupy do hlavní paměti (je to pomalé). Řešením jsou mezipaměti (cache).

V současné době je také populární spojení obou architektur - uvnitř Harvard (v procesoru) a zvenku von Neumann. Existují dvě paralelně spojené cache – jedna pro data a druhá pro instrukce. Další odlišností od „čistého“ Von Neumanna je, že počítač paralelně zpracovává i více programů (multitasking), případně obsahuje více procesorů. Vstupní a výstupní zařízení už nejsou oddělená a program se do paměti nemusí zavádět celý (ostatní části programu se načítají až v případě potřeby).

Zpět nahoru

Druhá generace

Jde o počítače vyrobené v letech 1957-63. Celý stroj se už vešel maximálně do 10 skříní. Mezi základní součástky patřily polovodičové tranzistory, feritové paměti, magnetické pásky a disky. Pokud jde o programové vybavení, pak se používal univerzální jazyk, FORTRAN, COBOL a ALGOL. Operační rychlost už dosahovala 104 až 2,5x105 operací za sekundu. Do vnitřní paměti se vešlo mezi 16 a 32 KiB informací. Tranzistory nahradily příliš velké elektronky nejen kvůli menším rozměrům, ale i díky menší spotřebě (snížení až na 1/20), pořizovací ceně, vyšší rychlosti, spolehlivosti a menšímu teplu, které vytvářely. Za objev tranzistoru byla dokonce i udělena Nobelova cena za fyziku (pánům Brattainovi, Shockleymu a Bardeenovi).

Nový programovací jazyk FORTRAN byl poprvé použit u počítače IBM 704 . Nezbytnou součástí počítačů s tímto jazykem je překladač, který kromě překládání musel zvládnout i simulovat a analyzovat průběh programu. Výsledkem je velká potřeba místa v operační paměti. A právě to bylo impulsem k vývoji vnitřních pamětí s vyšší kapacitou a k vývoji rychlejších procesorů. FORTRAN (FOrmula TRANslator) je imperativní programovací jazyk vhodný zejména pro vědecké a početní účely (stejně tak ALGOL). Jako většina věcí se i tento jazyk vyvíjel, takže existuje v mnoha verzích (Fortran66, Fortran2003).

V USA byl vyroben první minipočítač POP-5 . Tamtéž se poprvé objevily kalkulátory . V roce 1963 Douglas Engelbart vytvořil první počítačovou myš .

Dalšími počítači této generace byl IBM 1401, National ELLIOTT 803 (obsahující až 10 000 tranzistorů) a IBM 701 a mnoho dalších.

Dalším programovacím jazykem byl COBOL, cílem tvůrců bylo vytvořit programovací jazyk pomocí něhož, by bylo možné programovat v minimálním čase a s co nejmenším úsilím. Dalším bodem byly příkazy, které by se vyznačovaly co největší podobností s angličtinou, aby byl celý jazyk co nejsnáze převeditelný na nové typy počítačů a aby byla k dispozici úplná dokumentace programu. Nejvýhodnější byl zejména na zpracování hromadných dat. Pro jednoduché matematické výpočty byl vyvinut jazyk BASIC.

Nyní je třeba zmínit vývoj počítačů v tomto období v ČSSR. Prvním malým počítačem vyrobeným u nás, který měl nějaký úspěch byl DP 100 , vyrobený ve Výzkumném ústavu matematických strojů s pomocí firmy Aritma. Byl to spíše řídicí prvek děrnoštítkových soustav a jeho hlavní funkcí bylo zpracovávání hromadných dat. Vstupní data se do počítače dostávala pomocí magnetického snímače děrných štítků. Mezivýsledky byly děrovány na štítek a následně použity coby vstupní data. Závěrečný výsledek byl vytištěn na tiskárně. Zajímavostí bezpochyby je, že po napsání nešikovného (příliš komplikovaného) programu se obsluha topila v moři děrných štítků s mezivýsledky. Jeho hlavními klady byla ale jednoduchost a spolehlivost. Tyto dvě vlastnosti se ukázaly jako klíčové, a právě proto se tento typ dostal do sériové výroby a prodalo se ho až 200 kusů.

Obrázek

S programováním velkých počítačů se u nás ale nepřestalo. Nejdůležitějším byl EPOS 2 , který navázal na svého staršího kolegu (EPOS 1) a plně využil jeho logiku. Na rozdíl od něho však už obsahoval polovodičové tranzistory a diody. Jeho vývoj byl poznamenám emigrací českých vývojářských špiček (např. Ing.A.Svoboda) do USA. Počítač celý obsahoval mnoho neobvyklých operací, za zmínku stojí maskování – pomocí něho šlo pouze jednou instrukcí naprogramovat i složitější operace. Rychlost operací byla 40 000 op./s. Tento počítač našel využití i v armádě a do sériové výroby se dostal v roce 1969. EPOS2 pracoval na základě dekadické soustavy, a to bez následného převádění do soustavy dvojkové. Počítal jak s pohyblivou, tak s pevnou desetinnou čárkou. Paměť byla realizována jako feritová (později jako disková) a vešlo se do ní 40 000 slov o šířce 12 desetinných čísel. Adres bylo několik, ale pouze jedna úplná, ostatních 5 bylo „polovičních“. Bylo možné provádět až 5 programů současně. Výstup byl v kompletním českém nebo slovenském jazyce. Programování mohlo být v Assembleru, Fortranu, Cobolu, RPG a autokódy, které si vyrobili uživatelé sami. Tento počítač byl posledním ryze českým výrobkem, potom se ve výrobě spolupracovalo v celém sovětském bloku. Hlavními cíli byla absolutní kompatibilita mezi jednotlivými stroji a jednotnost 18řešení. To sice urychlilo vývoj počítačů, ale za své vzalo mnoho unikátních českých řešení.

Zpět nahoru

Třetí generace

Počítače třetí generace se vyráběly v letech 1964-81. Už se vešly do 5 skříní. Tyto a počítače vyšších generací stojí na integrovaných obvodech. V roce 1958 je vymyslel Jack Kilby, který sdružil v jednom čipu více tranzistorů. Pro integrované obvody se vžila zkratka IO a české slangové vyjádření šváb.

IO

Gordon Moore v roce 1965 vyjádřil domněnku, že počet tranzistorů, které se podaří vměstnat do procesoru, se bude každým rokem zdvojnásobovat. Jejich výhodou je miniaturizace rozměrů, stále se zvyšující rychlost, spolehlivost, nižší spotřeba a v neposlední řadě i snižování ceny v důsledku velkovýroby. Podle počtu tranzistorů integrovaných v obvodu se rozdělují na SSI (small scale integration, do 100 tranzistorů), MSI (medium, do 500 tranzistorů), LSI (large, do 100 000 tranzistorů), VLSI (very large, nad 100 000). Dalšími charakteristickými součástkami jsou výměnné disky, vnitřní paměti a ke konci i mikroprocesory (1970, E.Hoff (firma Intel) vynalezl první). V roce 1971 Intel uvedl do výroby čtyřbitový mikroprocesor Intel 4004 a ještě tentýž rok osmibitový Intel 8008. V roce 1967 vynalezl Alan Shugart první disketovou jednotku (první diskety byly veliké 8 palců a zmenšovaly se až na 3,5 palce o kapacitě 1,44 MiB (což je 4x více než na začátku)). Nejčastějšími programovacími jazyky byly tzv.vyšší jazyk, PASCAL, LISP, FORTRAN, COBOL a PI/1. Počítače zvládaly operovat už v rychlosti od 105 do 5x106 za sekundu. Kapacita vnitřní paměti se pohybovala od počátečního 0,5 MiB do na tu dobu závratných 16 MiB.

Prvními počítači třetí generace byla řada počítačů firmy IBM s názvem SYSTEM 360 a evropský SIEMENS 4004 . Řady těchto počítačů byly navzájem technicky i programově kompatibilní. Multiprogramování a sdílení vnitřního 19a vnějšího času bylo již samozřejmostí. Další výhodou bylo bezpochyby to, že počítač mohlo naráz používat více lidí (více terminálů). Terminály, vstupní a výstupní zařízení se s počítačem propojovala pomocí kanálů dvou typů. Multiplexní , schopné přenášet data rychlostí 1KiB/s, ty se používaly pro pomalu pracující jednotky a kanály sektorové pro rychle pracující jednotky (mag.disky a magnetopáskové paměti).

V roce 1968 byla založena firma Intel . Na americkém trhu se prvně objevily kapesní kalkulátory. V USA také vznikají první statické paměti RAM . V roce 1967 Americké ministerstvo obrany zřídilo ARPAnet , armádního předchůdce internetu. A v roce 1972 byl poslán první e-mail (Ray Tomlinson).

V zemích RVHP se v rámci programu JSEP po sérii problémů zapříčiněných až „násilným“ sjednocením cílů a postupů všech výzkumných středisek, sériově vyrábělo 5 počítačů, každý pro různé využití. Dalším projektem byl SMEP , pro výrobu malých počítačů. V této době začala počítače vyrábět i firma Tesla .

Tesla

Novinkou v oblasti součástek byla dialogová barevná obrazovka, snímače písma a již dokonale vyřešený grafický vstup i výstup. Úpravy se také dostalo komunikačním modulům, které byly schopné propojit počítače do vzdálenosti až 1000 m (bezmodemový styk v synchronním režimu). Užívány byly dva typy pamětí – zápisníková a diagnostická. Periferní jednotky byly řízeny mikroprogramově. A začal se používat operační systém DOS-3.

V roce 1975 firma Fairchild představila čip s celým CPU (20 000 tranzistorů). Bill Gates a Paul Allen zakládají firmu Microsoft . Stephen Wozniak a Steve Jobs vyrobili počítač Apple 1 a založili společnost Apple Computers . Byl sestaven první osobní počítač (Altair od Mits). Na trh uveden počítač Atlair 8800 . V roce 1979 firma Atari uvádí na trh historicky první počítač pro děti na hry. Textový editor Wordstar spatřil světlo světa.

Zpět nahoru

Čtvrtá generace

Datace této generace se pohybuje mezi lety 1982-89. Ovšem v některých zdrojích se uvádí, že stále ještě trvá. Díky masivnímu využívání IO se zásadně zmenšily rozměry počítačů – 1 skříň. Hlavními znaky jsou integrované obvody VLSI, bublinové paměti, mikroprocesory, optické disky a cache paměti. Dalšími novými programovacími jazyky jsou ADA, MODULA-2 a SMALL-TALK. Operační rychlost se pohybovala mezi 106 až 5x107 operací za sekundu. Vnitřní paměť dosahovala ze začátku maximální velikosti 18MiB. Elektronová litografie má velký podíl na stále větší integraci na křemíkové destičce. Tím se i zkracují dráhy, které musí data překonat, čímž se stále zvyšuje rychlost. To vše bylo ještě umocněno přítomností mikroprocesoru (= procesor umístěný na čipu obsahující operační jednotku a řadič stejně jako základní jednotka počítače). Operační procesor vykonává pouze výpočetní a logické operace. Pro styk s vnějším prostředí, vnější pamětí, komunikaci (dálkový přenos dat), speciální jazykové požadavky jsou tu další (jiné) procesory s vlastní řídící jednotkou. Všechny procesory jsou řízeny sadou mikroprogramů ( firmware ), které se nacházejí v řídící paměti. Tyto sady je možné kdykoli změnit (je-li to nutné). Již jsou plně využívány virtuální polovodičové paměti a vyrovnávací paměti cache. Optické disky jsou novým typem pamětí. Je pro ně charakteristická kapacita (v řádech GiB) a rychlé vyhledávání. Nositeli informací v nich nejsou elektrony ale fotony.

Ze začátku celému trhu dominují stroje společnosti IBM. Příkladem mohou být počítače SIERA (IBM 3090) , které obsahovaly dva až čtyři procesory, rychlé integrované VLSI. V Evropě jim konkurují univerzální víceprocesorové počítače firem SIEMENS, BASF, BULL, CDC a další. Ovšem jen typy, které jsou kompatibilní s počítači IBM. Rychlost operací se leckdy udává v nový jednotkách – flopsech (počet operací vykonaných v pohyblivé čárce za sekundu). Své slovo mají i minipočítače, které obsahují 32 bitové mikroprocesory a superminipočítače (např.Cray X-MP) s 64 bitovými procesory.

Zpět nahoru

MIKROPOČÍTAČE

Důležitou kapitolou 4.generace jsou mikropočítače. Nejprve se budeme věnovat součástkám, ze kterých se skládá. Základní jednotkou mikropočítače je mikroprocesor. Jako každý procesor má řadič a ALU s registry určenými buď pro operandy aritmetických operací nebo logických porovnávání. Z počátku byla většina mikroprocesorů osmibitových, méně jich už bylo šestnáctibitových a jen ty pro vědecké účely měly mikroprocesory 32 bitové (překládání, inženýrské práce). Jedním z měřítek výkonnosti mikroprocesorů je délka slov, která lze přenášet.

Mikroprocesor

Pro zrychlení slouží koprocesory – pro matematické operace, řízení paměti atd. Mikroprocesor je v podstatě dynamický obvod neschopný pracovat bez hodinových impulsů (je to časová základna počítače). Dalšími důležitými komponenty jsou paměti RAM a ROM se zaváděcím programem. Vnitřní paměti jsou realizovány polovodičem a dosahují kapacity 4 MiB. Pro zvýšení kapacity se využívají vnější paměti – a to ze začátku jen magnetofonové kazety, pak diskety a disky typu Winchester. Napětí potřebné k chodu mikropočítače je už jen 12 nebo 5 V. Od Neumannovy architektury se liší pouze tím, že propojení jednotlivých částí je provedeno pomocí sběrnic, kterých existují různé typy podle jejich určení. Počítače určené pro jednu osobu se nazývají osobní (personální, zkatka PC).

Sériovou výrobu mikropočítačů započala firma Commodore (Kalifornie) ve spolupráci s japonskou Casio , po zavedení obvodů s velkou integrací. Jméno tohoto počítače bylo PET . Další možností byl v roce 1975 vyrobený Altair 8 800 od firmy MITS (jako programovací jazyk byl použit Basic). Další byly britské počítače ZX a ZX 80 . Počítač byl tehdy už menší než kufříkový počítač a pohodlně se vešel na psací stůl. Tento počítač ale bohužel pracoval jen s celými čísly. Další inovací byl ZX Spectrum , který měl oproti svému předchůdci větší paměť, barevnou grafiku a spoustu přídavných zařízení jako dokonce syntetizátory zvuku. Kromě toho obsahoval více než 500 programů. Pro své vynikající vlastnosti byl v zahraničí hojně kopírován.

Za první PC je ale považován stroj od firmy IBM, i když společnost Apple vyráběla počítače na vyšší úrovni. V roce 1983 se objevil první pevný disk o kapacitě 10 MiB. A v roce 1986 první modely s procesorem 80286 (sběrnice 16 b a adresovatelná RAM až 16 MiB). Procesor 80386 byl na trh uveden v roce 1989. V této době také došlo ke změnšení disket na 3,5 palcové s kapacitou 1,44 MiB. Pokud jde o operační systémy, tak pro počítače IBM PC a k němu kompatibilních počítačů se používal téměř jen MS-DOS a jeho klony, které fungovaly v textovém režimu. Brzy se ale začalo prosazovat grafické rozhraní. To bylo poprvé použito na Apple MacIntosh a následně i ve Windows 3.0 a novějších. V 90.letech 20.století došlo k velkému vývoji hardwaru i softwaru. Procesory byly nahrazeny modernějším 80486 , s integrovaným matematickým koprocesorem. Nová architektura Intel Pentium přinesla ještě větší zrychlení. Třeba taktovací frekvence běžná v roce 1990 (10-20 MHz) se zvýšila na 100-200 MHz (rok 2000). Monochromatické monitory byly nahrazeny barevnými a později LCD panely. Jejich rozlišení stouplo až na 1024x768 pixelů. Disketová mechanika byla postupně nahrazena CD a následně i DVD mechanikou. Zapojení počítačů do lokálních a dalších sítí je už samozřejmostí, stejně jako zvuková karta a připojení k internetu. Inkoustové a jehličkové tiskárny byly nahrazeny laserovými a bublinovými.

Notebook

V současné době jsou nejpoužívanějšími operačními systémy Windows XP, Windows Vista (mají převahu) nebo konkurenční GNU/Linux. V oblasti vývoje procesorů se vedle Intelu prosadila ještě jiná firma – a to AMD. Počítače už nejsou využívány jen ke kancelářské nebo průmyslové práci. Docela dobře také plní funkci zábavní – kvalitní přehrávání hudby, videa a digitálních fotografií. Připojení k internetu již není realizováno pouze přes telefon (max. Rychlost 50 Kib/s), ale existují jiné levnější a rychlejší způsoby. Běžným počítačům konkurují počítače přenosné – laptopy (notebooky). Všechny jednotky jsou až 1000x větší než u prvních zástupců PC. Frekvence procesorů se pohybuje od 2 do 3 GHz, pevný disk s kapacitou 100 GiB již není nic mimořádného a výjimkou nejsou asi disky 500 GiB. Operační paměť s kapacitou 512 MiB je už skoro nutností. Diskety se už téměř nepoužívají a na cdéčka se vejde 800 MiB, i když to stále není nic v porovnání s DVD (kde se začíná prosazovat i dvouvrstvé uchovávání informací, což má za následek další znásobení kapacity).

Stále však ještě platí Mooreovo pravidlo (viz výše) vývoje, které říká, že každých 18 měsíců se počet integrovaných součástek dvojnásobí, a to za stále stejnou cenu. Ovšem i v této oblasti začínáme narážet na hranici – kvůli bariérovému napětí (0,7 V) PN přechodu v křemíkových polovodičích. Rychlost procesorů se zvyšuje se snižujícím se napětím (to se teď pohybuje okolo 1,2 V). Ale jeho hodnota se nesmí dostat pod již řečené bariérové napětí.

Zpět nahoru

Pátá generace

Už samotná existence této generace je sporná. V některých pramenech se uvádí, že ještě nenastala a že jejím znakem budou prvky umělé inteligence a robotiky. V jiných pramenech je ale takto označována doba po roce 1990. A jako příklady jsou zde uvedeny současné počítače, které jsou v mé práci uvedeny už v generaci čtvrté.


Shrnutí

Vývoj počítačů a ICT celé, je záležitostí již velmi starou a táhne se od počátků lidské civilizace. Největší rozvoj ale probíhá hlavně ve 20. a 21. století, kde je rychlý vývoj opravdovou doménou techniky. Zlomem ve vývoji počítačů je sériová výroba těchto strojů a vynález PC. V dnešní době je život bez počítačů, kalkulátorů a internetu téměř nepředstavitelný. Pro lepší orientaci v jednotlivých generacích je na další straně tabulka jejich zástupců, základních součástek, datace, kapacity atd.

PC
tabulka2

Dělení počítačů podle velikosti

Této problematice se budeme věnovat jen okrajově, spíše pro přehled. Existují dva typy tohoto členění – historické (vlevo) a současné (vpravo)

Tabulky
Zpět nahoru

Zdroje

1. NYMŠ, J.: Vývoj informatiky. [online]. Nové Město nad Metují, Střední průmyslová škola 2007. Dostupné na Internetu: http://info.spsnome.cz/pmwiki.php/Info/Vyvoj [cit 19.11.2007]

2. KUČERA, J.: Úvod do historie VT (1) – motivace, prehistorie. [online]. Brno, Fakulta informatiky Masarykovy univerzity 2007. Dostupné na internetu: http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/sl1.htm [cit 19.11.2007]

3. KUČERA, J.: Úvod do historie VT (2). [online]. Brno, Fakulta informatiky Masarykovy univerzity 2007. Dostupné na internetu: http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/sl2.htm [cit 19.11.2007]

4. KUČERA, J.: Někdejší komponenty a přídavná zařízení počítače. [online]. Brno, Fakulta informatiky Masarykovy univerzity 2007. Dostupné na internetu: http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/sl3.htm [cit 19.11.2007]

5. KOLEKTIV AUTORŮ: Wikipedie, internetová encyklopedie. St.Petersburg (USA), Wikimedia Foundation 2007. Dostupné na internetu: http://www.wikipedia.cz [cit 19.11.2007] Vyhledaná hesla: Historie počítačů, Von Neumannova architektura, Osobní počítač, Harvardská architektura, Cobol, Fortran, A.Ada King.

6. KOLEKTIV AUTORŮ: Historie výpočetní techniky (a všechna podtémata). [online]. Praha, Univerzita 3.věku, katedra počítačů, FEL ČVUT 2007. Dostupné na internetu: http://sen.felk.cvut.cz/sen/index_cz.html?historie/index_cz.html [cit19.11.2007]

7. KOLEKTIV AUTORŮ: Přehled vývoje počítačů od roku 1938 (a všechna podtémata). [online]. Praha, Univerzita 3.věku, katedra počítačů, FEL ČVUT 2007. Dostupné na internetu: http://sen.felk.cvut.cz/sen/index_cz.html?historie/index_cz.html [cit 19.11.2007]

8. ŠINDELKA, P.:Von Neumannova a Harvardská architektura počítače. [online]. Panská. Dostupné na internetu: http://sindelka.jinak.cz/panska/materialy/teorie/t2.html [cit 29.12.2007]

Zpět nahoru
17.07.2008 11:33:26
jan.kostra
Adobe reader 9.4 porteble.jpg
Převod skenů do editovatelného textu.pdf  208.3kB
Sken, tištěnou předlohu či vyfotografovaný text převedu do formátů doc, docx, rtf, html, či txt. Text dokážu převést i ze zabezpečených souborů pdf. bližší info na kontaktech v inzerátu.

Líbí se vám tyto stránky?

Ano (3592 | 24%)
Ne (3837 | 26%)
líbí se mi obsah (1927 | 13%)
líbí se mi grafika (1967 | 13%)

Našli jste zde co jste hledali??

Ano, vše (1679 | 20%)
Ano, z větší části (1691 | 20%)
Ano, z měnší části (1706 | 20%)
Ne, to co jsem hledal(a) (1693 | 20%)

Která rubrika se Vám líbila nejvíce?

Dějepis (2910 | 6%)
Letecká technika (2862 | 6%)
logitronik (2835 | 6%)
Ledkovky (2866 | 6%)
Anna Franková (2808 | 5%)
schematické značky (2865 | 6%)
číselné systémy (2817 | 5%)
jednotky soustavy SI (2898 | 6%)
vývoj počítačů (2746 | 5%)
integrované obvody (2832 | 5%)
schemata (2914 | 6%)
Psychologie (1614 | 3%)
Pedagogika ( | 0%)
Knihovnička ( | 0%)
PC Software ( | 0%)

Jaký typ fotoaparátu preferujety

Digitální zrcadlovku (1695 | 20%)
Digitální Ultrazoom (1663 | 20%)
Digitální kompakt (1676 | 20%)

Jaký webový prohlížeč užíváte??

Internet Explorer 9 (1708 | 13%)
Internet Explorer 8 (1723 | 13%)
Internet Explorer 7 (1679 | 12%)
Google Chrom (1720 | 13%)
Mozila Firefox (1710 | 13%)
Opera (1698 | 12%)
Jiný (1701 | 12%)
Internet Expolrer 10 (1592 | 12%)

Jaký je Váš oblíbený Cad sofrware??

Eagle (1704 | 10%)
MultiSIM (1684 | 10%)
Google skatch (1709 | 10%)
jiný (1693 | 10%)
Děkuji za návštěvu a doufám, že nalezené informace byli dostatečné Váší potřebě.
V případě potíží mě kontaktujte na e-mail: petrasek.jan@windowslive.com .
administrátor Petrásek Jan
přístup: http://www.webgarden.cz/index.php?action=logoutuser
Name
Email
Comment
Or visit this link or this one