Študijné materiály‎ > ‎Hardware‎ > ‎

História počítačov

Ľudia si odjakživa uľahčujú prácu technickými pomôckami. Pri počítaní si okrem prstov pomáhali abakusom - predchodcom počítadla, ktorý vznikol asi pred 5000 rokmi. Bola to drevená alebo hlinená doštička, v ktorej boli vyryté jarčeky a v nich sa posúvali kamienky. Tie sa po latinsky volajú calculus (kalkulus) - odtiaľ meno pre kalkulačku. Abakus sa dodnes používa v Japonsku (Soroban) a v Číne (Suan Pan).(viac info na ee.ryerson.ca)
Začiatkom 17. storočia boli v Anglicku zostavené prvé logaritmické tabuľky a krátko potom vzniklo i logaritmické pravítko (r.1626 John Wingate). Fungovalo na základe mechanického sčítavania vzdialeností (logaritmicky odstupňovaných dielikov) s presnosťou na dva rády. (do 70-tych rokov 20.stor.).
Pozri tiež www.historiepocitacu.cz, www.pcmuzeum.cz

Prvý počítací stroj navrhol Wilhelm Schickard (1623) a nezávisle od neho  v roku 1642 francúzsky matematik a filozof Blaise PASCAL (1623-1662). Pascalina bol mechanický počítací stroj, ktorý vedel sčítať a odčítať šesťciferné čísla. Pascalove zásluhy o rozvoj výpočtovej techniky boli ocenené pomenovaním jedného programovacieho jazyka jeho menom. V r. 1671 matematik G.W.Leibniz vylepšil túto mechanickú kalkulačku tak, že dokázala nielen sčítať, odčítať a násobiť, ale aj deliť.

V roku 1834 vytvoril anglický matematik Charles BABBAGE (1792-1871) ako prvý stroj , v ktorom mali byť výpočtové operácie vykonávané podľa vopred vytvoreného programu. Postupnosť požadovaných matematických operácií sa dala riadiť programom uloženým na diernych štítkoch. Inšpiroval ho tkací automat Josepha Jacquarta, ktorý používal štítky s drážkami určujúcimi výber nite včlenenej do vzoru. Babbagov počítací stroj je známy pod názvom analytický stroj (Analytical Engine). Nepodarilo sa ho však dokončiť, pretože stav jemnej mechaniky nebol v tej dobe na dostatočnej úrovni. Preto Babbageho stroj predbehol svoju dobu a upadol do zabudnutia.
Augusta ADA, dcéra lorda Byrona, v r.1842 preložila z francúžštiny do angličtiny popis Analytical Engine, opravila niektoré chyby, ktorých sa autor návrhu tohto stroja dopustil a pridala vlastné myšlienky (cyklenie programu).

Podľa návrhu Dr. Herman Holleritha, ktorý bol zamestnancom amerického úradu pre ščítanie ľudu Census Office, bol zostrojený v r.1884 elektromechanický diernoštítkový sčítací stroj, za pomoci ktorého prebehlo sčítanie ľudu v Amerike za tri roky (1890-1893). Neskôr založil spoločnosť Tabulating Machine Company, ktorá bola v r.1924 premenovaná na International Bussines Machine ( IBM ) a zaoberala strojovým spracovaním dát.

Medzi výrazné postavy histórie výpočtovej techniky patrí Američan maďarského pôvodu John von NEUMANN. Vypracoval novú koncepciu, podľa ktorej by bola zložitá sústava mechanických ozubených koliesok odpočítavajúcich jednotky, desiatky, stovky ... nahradená logickými obvodmi, ktoré ľahko simulujú výpočty v dvojkovej číselnej sústave (využíva analógiu medzi bitovými operáciami a logickými funkciami, v tejto čís.sústave je zjednodušený algoritmus násobenia a delenia a dvojková sústava je odolná voči poruchám : logická nula sa realizuje pri napätí 0 V - 0,4 V, logická jednotka 2,8 V - 5 V). počítač skladá z niekoľkých základných funkčných častí. Podľa tejto koncepcie sa program ukladá spolu s datami do pamäte a vykonáva sa postupne tak, ako je v pamäti uložený. Podľa neho sa dnes konštruuje väčšina počítačov, o čom budeme hovoriť neskôr.

V rokoch 1937-1943 sa v USA v laboratóriách firmy IBM (International Business Machines Corporation) pod vedením američana Howarda AIKENA konštruoval elektromechanický počítač
Mark I. Základným stavebným prvkom počítača boli reléové obvody. Na zhotovenie Mark I. sa spotrebovalo 497 míľ drôtu, 78 sčítacích strojov a stolných kalkulátorov. Kotúč papiera kontroloval toto elektromechanické zariadenie prostredníctvom série spínačov. Mark 1 bol 8 stôp vysoký 51 stôp dlhý a 2 stopy hlboký. Vážil 5 ton a obsahoval viac ako 750.000 súčiastok. Mark 1 vykonával tri sčítania za sekundu. Stroj pracoval plných 15 rokov a mal mnohostranný význam. Princíp tohto počítača bol zhodný s Analytical Engine. Bol to prvý fungujúci počítač.

Atanasoff-Berry Computer (ABC) (1939) bol prvý plne eletronický počítač. Použili 300 elektróniek, ktoré nahrádzali mechanické časti. Počítač ABC bol veľký ako úradnícky stôl. Bohužial ABC bol zostrojený iba pre určité druhy úloh, ktoré dokázal riešiť, nebol to univerzálny počítač.

V roku 1946 bol skonštruovaný a uvedený do činnosti prvý samočinný počítač ENIAC (Elektronic Numeral Integrator And Computer), ktorý bol vyvinutý na pensylvánskej univerzite v USA. Bolo to mamutie zariadenie, ktoré potrebovalo priestranné haly s účinným chladením. Medzi jeho charakteristiky patria:
    vážil viac ako 30 ton
    obsahoval 18 000 elektróniek
    bol 30 m dlhý a 3 m vysoký
    zaberal 150 m2 zastavanej plochy
    umiestnený v leteckom hangáre
    chladený vzduchom z dvoch vyradených leteckých motorov  

Objavením tranzistora v roku 1948 boli postupne elektrónkové počítače nahradené novou generáciou počítačov. Tranzistory sa stali základným konštrukčným prvkom počítačov druhej generácie počítačov (1959). Programy boli písané v rôznych symbolických jazykoch. Tieto počítače sa využívali hlavne na spracovananie úloh v dávkach a to najmä pri spracovaní vedecko-technických výpočtov a hromadných údajov.

Ďalším vývojom techniky boli postupne počítače predchádzajúcich generácií nahradené výkonnejšími počítačmi tretej generácie, ktoré ako základný stavebný prvok používali integrované obvody - čipy (1965). Jeden integrovaný obvod nahradil viac ako 10 000 tranzistorov, a preto sa výrazne zmenšili rozmery počítačov. Tento proces označujeme ako miniaturizácia počítačov. Počítač obsahujúci integrované obvody bol napríklad v americkom module, ktorý prvýkrát v roku l962 pristál s ľudmi na Mesiaci.

Dosiaľ posledným významným prvkom, ktorý určuje kvalitu počítača, je mikroprocesor. Je to typ integrovaného obvodu, ktorý je naviac programovateľný. Firma INTEL položila v roku 1979 základy počítačov štvrtej generácie. Mikroprocesor tejto firmy označený ako INTEL 8088 obsahoval 29 000 tranzistorov. Obdobie od začiatku 90. rokov využíva u počítačov obvody s vysokým stupňom integrácie a viac procesorov na 1 čipe .Najčerstvejšou novinkou je mikroprocesor i7, ktorý obsahuje viac ako 731 miliónov tranzistorov s hustotou integrácie:45 nm.
Klasická von Neumannova štruktúra počítača sa priblížila hraniciam svojich možností a dnes nastupuje jej protiklad - paralelný počítač. Paralelný počítač je ešte stále veľmi drahá záležitosť. Je vhodný najmä vtedy, keď je rozhodujúcim faktorom rýchlosť (napr. v kozmonautike, vojenstve a v riadicich aplikáciách). Paralelné počítače majú rôzne koncepcie.
Comments