6. Historie výpočetní techniky

Tento dokument vznikl v rámci projektu „Využití e-learningu k rozvoji klíčových kompetencí“ reg. č.:
CZ.1.07/1.1.38/01.0021.
Využití e-learningu k rozvoji klíčových kompetencí
Název a číslo projektu
CZ.1.07/1.1.38/01.0021
Název školy
SOU Valašské Klobouky, Brumovská 456
Předmět
Informační a komunikační technologie
Název materiálu
Dějiny počítačů
Ročník
První ročník tříletého oboru
Autor
Mgr. Radomír Soural
Datum vytvoření
Červenec 2012
Anotace
Přehled dějin PC – výklad, doplněn odkaz na video, internetové muzeum PC,
Popis způsobu použití
výukového materiálu
Prezentace pomocí IT techniky (PC, dataprojektor, plátno, příp. zvuková
souprava, vizualizér), samostatné studium materiálu žáky - vlastní PC
Dějiny počítačů
1. Předchůdci počítačů
První zařízení, která se později vyvinula v dnešní počítače, byla velmi jednoduchá a byla
založena na mechanických principech.
a) Abakus - vznikl přibližně před 5000 lety. Objeven při vykopávkách v Mezopotámii
(dnešní Irák). Je prvním známým nástrojem, který usnadňoval počítání s čísly.
- existovaly různé verze
- později se rozšířil do Číny pod názvem „Soroban“ (13. stol.), Japonska (15. stol.), Od
16. – 17. stol. Rusko – užívá se mnohde dodnes pod názvem „sčot“)
Obr.1 : Čínský abakus
b) Napierovy kostky -vynalezl skotský vynálezce logaritmů John Napier (1550–1617)
c) Mechanické kalkulátory
- Mechanismus z Antikythéry je starověký technický artefakt – diferenciální ozubené
soukolí. Byl objeven ve vraku římské lodi, která se potopila roku 67 př. n. l. blízko řeckého
ostrova Antikythera. Bylo určeno k zaznamenávání pohybu Slunce a Měsíce, umělo
předpovídat zatmění těchto těles a dokonce napodobovat nepravidelnou oběžnou dráhu
Měsíce kolem Země.
Obr.: Mechanismus z Antikythéry
- První mechanický kalkulátor byl připraven Wilhelmem Schickardem (1592–1635).
V roce 1623 Schickard navrhnul a zkonstruoval mechanické zařízení, které sčítalo, odčítalo,
násobilo a dělilo.
- Známý francouzský matematik, fyzik a teolog Blaise Pascal vyrobil ve svých 19. letech v
roce 1642 počítací stroj, který uměl sčítat a odčítat (Pascaline)
obr.: Pascaline
- Gottfried Wilhelm Leibniz ho následoval v roce 1671
- kolem roku 1820 vytvořil Charles Xavier Thomas první úspěšný sériově vyráběný
kalkulátor – Thomasův Arithmometr, schopný sčítat, odčítat, násobit a dělit.
Obr.: Arithmometr
- V roce 1725 použil Basile Bouchon děrovaný papír pro řízení tkalcovského stavu.
- V roce 1801 použil francouzský vynálezce Joseph Marie Jacquard v tkalcovském stavu děrné
štítky
Děrný štítek je médium pro záznam dat pro pozdější zpracování automaty nebo počítači.
První hromadné nasazení: USA 1890 – sčítání lidu
Německo 1910 – sčítání lidu
Generace počítačů
a) Nultá generace – relé ( - do roku 1945)
Za počítače nulté generace jsou považovány elektromechanické počítače využívající
většinou relé. Pracovaly většinou na kmitočtu okolo 100 Hz. Hybnou silou vývoje nulté
generace se stala druhá světová válka, kdy došlo paralelně k velkému pokroku v různých
částech světa.
Německo
První, komu se podařilo sestrojit fungující počítací stroj, byl německý inženýr Konrad
Zuse.
ZUSE Z1 video (http://www.youtube.com/watch?v=RG2WLDxi6wg)
Z1 (1938, mechanický – na horním obrázku spolu se svým konstruktérem),
Z2 (1939, reléově-mechanický),
Z3 (1941, reléový – ) - prvním funkčním reléovým volně programovatelným počítačem
vůbec.
Z4 (1944, reléově-mechanický).
Zuseho společnost (okolo Z1, Z2 a Z3) byla zničena spojeneckými nálety v roce 1945
Anglie -1943
Colossus
Roku 1943 zkonstruoval v Bletchley Park anglický inženýr Tomáš H. Flowers (1905–1998)
prototyp počítače určeného k lámání německých šifer, vytvářených šifrovacími stroji Enigma
a armádními dálnopisy (Schlüsselzusatz 40; SZ 40, pak T52; ve spojeneckém kódu FISH
Sturgeon a Tunny), který se nazýval Colossus Mark I. (Používal vakuové elektronky a v
následujícím roce byl zprovozněn vylepšený Colossus Mark 2)
Obr.: Počítač Colossus Mark II
USA
Mark I
V letech 1939–1944 pracoval ve Spojených státech na podobném projektu Howard Hathaway
Aiken. Celý projekt financovala firma IBM (International Business Machines
Počítač byl dodán v roce 1944 Harvardské Univerzitě v Cambridge.
Rozměry: Patnáct metrů dlouhé monstrum bylo poháněno elektromotorem o výkonu 3,7 kW,
který byl napojen na dlouhou hřídel zprostředkovávající pohon jednotlivých částí počítače,
který obsahoval 765 000 elektromechanických prvků. Program nesla děrná páska,
Počítač pracoval v desítkové soustavě s pevnou čárkou.
b) První generace – elektronky (1945 až 1951)
USA –
První generace je charakteristická použitím elektronek. Počítače byly poměrně
neefektivní, velmi drahé, měly vysoký příkon, velkou poruchovost a velmi nízkou
výpočetní rychlost. Zpočátku byl program vytvářen na propojovacích deskách, později
byly využity děrné štítky a děrné pásky, které též sloužily spolu s řádkovými
tiskárnami k uchování výsledků. V té době neexistovaly ani operační systémy ani
programovací jazyky ani assemblery. Počítač se ovládal ze systémové konzole. Jeden
tým lidí pracoval jako konstruktéři, operátoři i technici, jejichž úspěchem bylo ukončit
výpočet bez poruchy počítače.
ENIAC a MANIAC
V roce 1944 byl na univerzitě v Pensylvánii uveden do provozu elektronkový počítač
ENIAC, který byl prvním počítačem, který pracoval podobně jako dnešní počítače.
Byl energeticky velmi náročný, poruchový a jeho provoz byl drahý. Jeho provoz byl
ukončen v roce 1955.
ENIAC byl přímou inspirací pro počítač MANIAC (Mathematical Analyser
Numerical Integrator And Computer), který byl sestaven roku 1945 a uveden do
provozu John von Neumannem. V laboratořích Los Alamos National Laboratory byl
použit k matematickým výpočtům popisujícím fyzikální děje a byl využit i k vývoji
jaderné bomby.
c) druhá generace PC – tranzistory (1951 -1965)
Počítače druhé generace charakterizuje použití tranzistorů (tzv. polovodičová
elektronika), které dovolily zlepšit všechny parametry počítačů (zmenšení rozměrů,
zvýšení rychlosti a spolehlivosti, snížení energetických nároků).
První tranzistor světa předvedli pracovníci Bellových laboratoří v USA John Bardeen,
Walter H. Brattain a William Shockley, kteří za to získali Nobelovu cenu na konci
roku 1947. Koncerny vyrábějící elektronky v milionových množstvích se snažily co
nejvíce oddálit nástup "konkurenta", takže první tranzistorové počítače se začaly
vyrábět až ve druhé polovině padesátých let.
V různých zemích světa v době vynálezu tranzistoru bylo v provozu kolem tří set
velkých počítačů. Každý z nich zaměstnával tým programátorů a desítky
specializovaných pracovníků, protože poruchovost počítačů i s výběrovými
elektronkami byla vysoká.
d) třetí generace PC – integrované obvody (1965 až 1980)
-
použití integrovaných obvodů. S postupem času roste počet tranzistorů v
integrovaném obvodu (zvyšuje se integrace).
-
Objevuje se první podpora multitaskingu, kdy se programy vykonávané procesorem
střídají, takže jsou zdánlivě zpracovávány najednou. Tento pokrok umožňuje zavedení
interaktivních systémů (počítač v reálném čase reaguje na požadavky uživatele).
Kromě velkých střediskových počítačů (mainframe, tzv. sálový počítač) se objevují i
první minipočítače a mikropočítače.
IBM System 360
e) čtvrtá generace PC (od roku 1981 po současnost)
je charakteristická mikroprocesory a osobními počítači. Mikroprocesory v jednom
pouzdře obsahují celý procesor (dřívější procesory se skládaly z více obvodů) a jsou to
integrované obvody s vysokou integrací, které umožnily snížit počet obvodů na
základní desce počítače, zvýšila se spolehlivost, zmenšily rozměry, zvýšila rychlost a
kapacita pamětí.
1981 - osobního počítače IBM PC. Počítač shodné konstrukce vyrábějí i jiní výrobci
jako tzv. IBM PC kompatibilní počítače. Přichází éra systémů DOS a vznikají grafická
uživatelská rozhraní. Poměr cena/výkon je nejlepší u nejvíce prodávaných počítačů,
vyšší výkon je vykoupen exponenciálním růstem ceny, proto se již nevyplatí koupit
nejvýkonnější počítač na trhu a z mnoha běžných a laciných počítačů vznikají
clustery. S rozvojem počítačových sítí vzniká Internet, distribuované systémy. Výkon
počítačů se zvyšuje použitím několika procesorů (multiprocesory)
Odkaz na muzeum http://www.pcmuzeum.cz/index.php?page=data
Použité zdroje a literatura
Použité zdroje:
Dějiny počítačů – Mgr. Radomír Soural - SOUz V. Klobouky
AUTOR NEUVEDEN. Dějiny počítačů [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný
http://cs.wikipedia.org/wiki/D%C4%9Bjiny_po%C4%8D%C3%ADta%C4%8D%C5%AF
na
WWW:
DAVIDOVÁ, Andrea. Někdejší výpočetní pomůcky [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/xdavidov.html
ZUSE Z1 http://www.youtube.com/watch?v=RG2WLDxi6wg
AUTOR NEUVEDEN. Konrad Zuse [online]. [cit. 10.7.2012].
http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/vystavka/xnezerka_zguse.html
Dostupný
na
WWW:
AUTOR NEUVEDEN. POČÍTAČE DRUHÉ GENERACE - tranzistorové [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný
na WWW: http://sen.felk.cvut.cz/sen/index_cz.html?historie/gen2.html
AUTOR NEUVEDEN. 1. české virtuální muzeum [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://www.pcmuzeum.cz/index.php?page=data
Zdroje obrázků:
AUTOR NEUVEDEN. Chinesischer Abakus [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://www.gschwaninger.de/hobbies/hp/adamriese/abakus.html
AUTOR NEUVEDEN. Bones of Napier (board and rods).png [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na
WWW:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Bones_of_Napier_%28board_and_rods%29.
png
AUTOR NEUVEDEN. NAMA Machine d'Anticythère 1.jpg [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NAMA_Machine_d%27Anticyth%C3%A8re_1.jpg
AUTOR NEUVEDEN. Antikythera mechanism.svg [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Antikythera_mechanism.svg
AUTOR NEUVEDEN. Wilhelm Schickard [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://encit.wz.cz/lidi/web/shickard_vedec.htm
AUTOR NEUVEDEN. Arts et Metiers Pascaline dsc03869.jpg [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na
WWW:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/80/Arts_et_Metiers_Pascaline_dsc0386
9.jpg/800px-Arts_et_Metiers_Pascaline_dsc03869.jpg
AUTOR NEUVEDEN. Discovering and Arithmometer [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://www.cis.cornell.edu/boom/2005/ProjectArchive/arithometer/background.html
AUTOR NEUVEDEN. Colossus.jpg [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Colossus.jpg
AUTOR NEUVEDEN. MARK 1 [online]. [cit. 10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://img.hrej.cz/76/a07fdcb3.jpg
AUTOR NEUVEDEN. https://www.facebook.com/Stitky [online]. [cit10.7.2012]. Dostupný na WWW:
http://sphotos-a.xx.fbcdn.net/hphotos-ash4/267486_444759415574943_423287498_n.jpg
AUTOR NEUVEDEN. Dobové fotografie z historie počítačů v Československul [online]. [cit. 10.7.2012].
Dostupný na WWW: http://www.historiepocitacu.cz/fotogalerie-historie-pocitacu.html
AUTOR NEUVEDEN. System/360 Model 40 [online]. [cit10.7.2012]. Dostupný na WWW: http://www03.ibm.com/ibm/history/exhibits/mainframe/mainframe_2423PH2040.html