Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. Historie výpočetní techniky OB21-OP-EL-KONP-JANC-M-3-005

3. První počítač • Charles Babbagenavrhl první dva typy mechanických počítačů: 1.) diferenciální stroj (1822) - výpočet hodnot polynomu (tvorba tabulek). Poháněný parou, velký jako lokomotiva. Dokončená část prvního "Diferenčního stroje" (sedmina plánovaného zařízení) - 1832

4. První počítač 2.) analytický stroj (1834) - mechanický počítač. • Měl již základní části moderních počítačů: aritmetickou jednotku ("mill"), paměť ("store") o kapacitě 1000 čtyřicetimístných čísel a řadič ("control barrel"). Program byl čten z děrných štítků (spojených do smyčky) a ihned prováděn; několik snímačů dovolovalo vytvářet programy s cykly a větvením. Výstup byl na číslicovou tiskárnu. • Z finančních důvodů nebyl ani jeden z těchto strojů dokončen. Na snímku je aritmetická jednotka s tiskárnou.

5. První počítač KonradZusevytvořil v letech 1934 až 1944 4 číslicové počítače: • Z1: Čistě mechanický. Vstup a výstup 4místná čísla, paměť 16 slov po 24 bitech (destička se zasouvanými tyčinkami). • Z2: Používal relé. Nedostatečná spolehlivost. • Z3: Relé (2400 ks). Paměť 64 slov po 22 bitech. Zničen při náletu. • Z4: Analogie Z3, ale mechanická paměť. Pracoval až do r. 1950.

6. První počítač • HowardAiken- Mark 1 (IBM 1943, předán do Harvardu). 72 registrů; každý fungoval jako paměť (23 dekadických číslic) a současně jako sčítačka-odečítačka. Mechanický, 750 tisíc součástek • Atanasoff a Berry- ABC. První elektronický počítač. Nedokončen.

7. První počítač • COLOSSUS– Roku 1943 byl Angličany sestaven prototyp počítače určeného k lámání německých šifer, vytvářených šifrovacím strojem Enigma, který se nazýval ColossusMark I. • Používal vakuové elektronky a v následujícím roce byl zprovozněn vylepšený ColossusMark 2. • Colossus byl prvním používaným plně elektronickým počítačem. • Jeho vstup tvořila papírová páska a bylo jej možné nakonfigurovat na řešení různých úloh Boolovy logiky. • Jeho existence a princip fungování byli přísně tajné až do 70-tých let minulého století. • Po válceWinstonChurchil osobne vydal rozkaz, aby bylColossuszničen.

8. První počítač • ENIAC(ElectronicNumericalIntegrator And Computer - Eckert a Mauchly). Elektronická varianta Harvard Mark 1. • Prvním univerzálním plně elektronickým počítačem byl stroj zvaný ENIAC, který vznikl v roce 1945 (konstrukce začala v roce 1943) ve Philadelphii v USA. • Skládal se přibližně z 19000 elektronek, chlazený byl dvěma leteckými motory a zabíral celou halu. • Byl to stroj využívaný pro vojenské účely, sloužil pro matematické výpočty, zejména k vývoji nových zbraní. • Později byl předělán na počítač řízený programem v paměti. Pracoval do roku 1955.

9. První počítač • EDVAC (ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer) - John von Neumann (1945): revoluční myšlenka uložit program do paměti. • Manchester Mark 1(od r. 1946). Elektronický; první počítač s programem uloženým v paměti. Paměť 32 slov po 32 bitech realizovaná jako obrazovková. • V dalších letech probíhal vývoj počítačů rychlým tempem, jak ukazuje tabulka 1.

10. Vývoj počítačů Tab. 1 Vývoj počítačů od jejich vzniku

11. Novodobá historie počítačů – počítače typu PC = PersonalComputer • IBM PC (Personal computer), nebo též IBM 5150, vyrazilo do světa roku 1981 s procesorem 8088 firmy Intel vnitřně šestnáctibitovým, ale s okolím komunikujícím po osmibitové sběrnici, schopným adresovat až 1MB paměti, taktovaným na 4,77 MHz • PC XT (eXtended technology) roku 1983 přidal do sestavy pevný disk s tehdy běžnou kapacitou 10 až 40 MB

12. Novodobá historie počítačů – počítače typu PC = PersonalComputer • V roce 1982 se objevil procesor 80286, jehož adresová sběrnice je 24bitová, což už umožňovalo adresovat celých 16 MB paměti. Během roku 1984 se stal srdcem PC AT (Advanced Technology) s 5¼“ disketami 1,2 MB a s podporou 46 pevných disků v BIOSu na základní desce. • 80386 - tento plně 32bitový procesor – 32bitová je jeho vnitřní i vnější datová i adresová sběrnice – měl možnost adresovat až 4 GB paměti.

13. Novodobá historie počítačů – počítače typu PC = PersonalComputer • Během roku 1990 přišel Intel s procesorem 80486, který byl vlastně spojením procesoru 80386, koprocesoru 80387 a 8 KB vyrovnávací paměti. Procesor 80486 se dočkal vylepšení DX2 a DX4 a také levnejší varianty SX. • V roce 1993 přišel na svět první procesor bez čísla, ale s vlastním jménem - Pentium. Pyšnil se šedesátičtyřbitovou datovou sběrnicí, rozdělením vyrovnávacích pamětí cache na část instrukční a datovou, obě po 8 KB, a schopností zpracovávat instrukce po dvojicích. Začínal na frekvencích 60 Mhz a 66 MHz, k nám se však dostal až v provedeních pro frekvence 75 a 90 MHz.

14. Generace počítačů • Generace: • Zpočátku dělení podle součástkové základny: • 1. generace: elektronky • 2. generace: (samostatné) tranzistory • 3. generace: integrované obvody • Někdy též nultá generace: elektromechanické prvky, zejména relé. • Mezistupně - IBM 360: "2,5 až 2,7 -má" generace, • počítače s VLSI obvody: 3,5-tá generace.

15. Generace počítačů Později se generace dělily spíše podle převládajícího softwaru: • 1. generace: programování ve strojovém kódu nebo v jednoduchých strojově závislých jazycích • 2. generace: vyšší programovací jazyky (Algol 60, Fortran, Cobol) • 3. generace: operační systémy a modernější programovací jazyky • 4. generace: OS a jazyky přizpůsobené uživatelům • 5. generace (plánovaná): ne výpočty, ale prvky umělé inteligence (i rychlost se měla měřit ne v operacích za sekundu, ale v logických úsudcích za sekundu); ovládání v přirozeném jazyce

16. Rodiny počítačů 3 historické etapy: • Každý exemplářpočítače je unikát • Každý typ počítače je unikát • Rodiny počítačů s (aspoň zdola nahoru) kompatibilním strojovým kódem a softwarem

17. Kompatibilta a portabilita • kompatibilita: zaměnitelnost (počítače, komponenty) nebo schopnost spolupráce • portabilita: schopnost programu pracovat ve více prostředích nebo být snadno přenesen do jiného prostředí

18. Základy výpočetní techniky • Teoretické základy konstrukce počítačů položil americký matematik John von Neumann. Navrhl a ověřil obecnou strukturu počítače – platí dodnes

19. Základy výpočetní techniky Model počítače sestává ze tří základních bloků 1. Procesoru, který provádí výpočetní operace podle instrukcí programu 2. Operační (hlavní) paměti, v níž se uchovávají data a instrukce programu a do které se v průběhu výpočtů ukládají mezivýsledky a výsledky zpracování dat 3. Vstupních a výstupních (V/V) jednotek, které umožňují počítači komunikovat s okolím

20. Základy výpočetní techniky • Hlavní paměť, aritmeticko-logická jednotka a řadič tvoří tzv. základní jednotku a aritmeticko-logická jednotka (ALU) a řadič tvoří procesor. • Počítač vykonává svou činnost podle programu uloženého v operační paměti. • Program je tvořen sledem instrukcí a slouží k řešení určité úlohy.

21. Základy výpočetní techniky • Při sestavování programu postupujeme následovně: 1. Algoritmizujeme řešenou úlohu. 2. Algoritmus je převeden do posloupnosti na sebe navazujících instrukcí, které tvoří program řešené úlohy. V instrukci je obsažena informace, jaká operace se má provádět a s jakými daty. 3. Číselná data a instrukce se uchovávají v operační paměti počítače na paměťových místech označených adresami. Instrukce se provádějí v pořadí, v jakém jsou uloženy v paměti, nebo se větví podle jistých podmínek.

22. Základy výpočetní techniky • Technické prostředky jsou nezávislé na řešené úloze. • Počítač má univerzální strukturu a řeší úlohy podle různých algoritmů reprezentovaných programy.

23. Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

24. Literatura • M. Antošová, V. Davídek: Číslicová technika, KOPP České Budějovice 2008 • http://www.svethardware.cz