Dějiny výpočetní techniky

Michal Musílek, 2009
[email protected]
http://www.musilek.eu/michal/
• Charles Babbage, tvůrce prvních počítačů
• Ada Lovelace, první programátor v dějinách
• Jacquardovy štítky jako záznam programu
• Hollerithovy štítky jako databázové záznamy
 1791 – 1871
 anglický matematik,
filozof a vynálezce
 tvůrce prvních počítačů,
vzhledem k době vzniku
sestavených výhradně
z mechanických součástí
 1822 … začátek vývoje Difference engine
 1833 … začátek vývoje Analytical engine
 Analytical engine … 1. Turing-kompletní počítač
 Stroj pro výpočet hodnot polynomických funkcí.
 Sloužil k výpočtům potřebným k sestavení velmi
přesných tabulek logaritmů a goniometrických
funkcí.
 V roce 1991 sestavili v londýnském muzeu vědy
funkční repliku Difference engine, která pracuje
naprosto bezchybně.
 Na serveru YouTube najdete videa s ukázkami
činnosti uvedené repliky.
 Vysvětlení principu výpočtů pro změnu hledejte
na anglické Wikipedii.
 Ch. Babbage se snažil svůj DE dál zdokonalovat.
Roku 1833 se však vrhl do nového náročnějšího
projektu Analytical engine. Tak se asi stalo, že
stavbu difference engine zcela nedokončil.
 K myšlence diferenčního stroje se vrací v letech
1847 – 1849 … Diferencial engine No 2
 Inspirován Babbagem staví švédský konstruktér
Per Georg Scheutz v letech 1837 – 1843 svůj
diferenční stroj. Prodává jej britské vládě (1859)
a USA (1860). Stroje jsou prakticky využívány při
sestavování logaritmických tabulek.
 Do třetice inspirován Babbagem i Scheutzem
sestrojí švédský vynálezce Martin Wiberg
v roce 1875 malý a dokonalý diferenční stroj.
 Zajímavé je, že i ve vývoji diferenčních strojů se
projevila „miniaturizace“. Zatímco Babbageův
stroj byl mohutný, Scheutzův už měl jen velikost
pianina a Wibergův velikost šicího stroje.
 Všechny stroje byly poháněny lidskou silou,
otáčením kliky na konci hřídele.
 Všechny diferenční stroje byly sestrojeny pouze
v několika exemplářích.
 Projekt AE zahájil Babbage roku 1933, ale nikdy





jej nedokončil a zdá se, že ani nemohl dokončit.
Předběhl o 100 let dobu, jeho myšlenky mohly
být použity při konstrukci počítačů ve 40. letech
20. století, ale bohužel mezitím zapadly a často
musely být znovu objevovány.
AE měl být poháněn parním strojem.
AE měl být univerzální, tj. programovatelný.
Program se zaznamenával na děrné štítky.
Vstup a výstup byl propojen s tiskárnou.
 Mlýnek = procesor (řídící a aritmeticko-logická
jednotka) umožňoval větvení programu, skoky,
cykly i jednoduchou práci s podprogramy.
 Sklad
= paměť:
 Vnitřní … mechanické paměťové registry
s kapacitou až 1000 padesáticiferných čísel;
 Vnější … děrované karty (děrné štítky), se
zápisem programu a konstantních dat.
 Vstupní a výstupní jednotka s tiskárnou; složité
bylo přepínání tisku mezi vstupem a výstupem.
 Programátorkou Analytical engine, tedy i prvním
programátorem počítačů v historii byla Augusta
Ada King, hraběnka z Lovelace, velmi nadaná
matematička.
 Po seznámení s Ch. Babbagem se začala zajímat
o mechanické počítače. Detailně popsala funkci
Analytical Engine a dále se podílela na jeho
vývoji.
 Navrhla způsob, jak počítač Analytical engine
naprogramovat pomocí děrných štítků.
 Zavedla pojmy podmíněný a nepodmíněný skok,
cyklus a podprogram.
 1815 – 1852
 Zmiňuje se také
o algoritmizaci
jakožto základu
programování.
 Lze říci, že Ada
položila základy
programování
tak, jak je i my
dnes chápeme.
 Nebyl nikdy zcela dokončen. Některé jednotlivé




funkční části však byly zkompletovány a použity.
Zachované části jsou dnes uloženy v londýnském
Science museum:
http://www.sciencemuseum.org.uk/
Byl společným dílem Ch. Babbage a A. Lovelace.
Zajímavá je odlišnost názorů na „umělou intel.“.
Na památku Ady Lovelace byl pojmenován
programovací jazyk Ada, jehož hlavními rysy
jsou bezpečnost a spolehlivost.
 Ani první elektronické počítače nebyly všechny
Turing-kompletní. Např. počítač ABC spuštěný
1942, tj. Atanasoff–Berry Computer, sloužil
pouze k řešení soustav lineárních rovnic.
 Významnou programátorkou prvních
elektronických počítačů byla také žena.
Jmenovala se Grace Hopper a mimo jiné vyvinula
první kompilátor, realizující překlad z vyššího
programovacího jazyka do strojového kódu.
 Charles Babbage napsal mimo jiné článek Ninth
Bridgewater Treatise, ve kterém vysvětluje svou
teorii, podle níž Bůh stvořil zákony (v podstatě
programy) řídící postupný vznik živočišných
druhů, místo aby každý druh stvořil speciálním
zázrakem.
 Zatímco Charles Babbage věřil v rozvoj „umělé
inteligence“, Ada Lovelace tvrdila, že sebelepší
počítací stroj nevymyslí nic nového, tvůrčího,
dokáže jen to, co ho lidé naučili, i když předčí
své tvůrce přesností a rychlostí.
 A)
http://www.youtube.com/watch?v=0anIyVGeWOI&feature=fv
sr
(4 min)
 B) http://www.youtube.com/watch?v=KBuJqUfO4-w (6 min)
 C) http://www.youtube.com/watch?v=GJiyGvoYd5E (2 min)
Videa s anglickým komentářem, na kterých
uvidíme mimo jiné difference engine
v činnosti.
 Podobný princip použil při konstrukci svého
stavu Basile Bouchon, který roku 1725 použil
děrovaný pás papíru k urychlení tvorby vzorů
při tkaní. Nešlo ale o automatický proces, jen
o urychlení práce tkalců. Proto ještě nemůžeme
mluvit o programu v pravém smyslu slova.
 Děrnou „maxipásku“ nahradil roku 1728 Jean
Fouchon děrnými „maxištítky“ (kartami) a tím
umožnil ovládat větší počet nití v osnově. Ještě
stále však nešlo o automatický stav.
 Roku 1745 vytvořil Jacques de Vaucanson první
automatický stav, opakování vzorů na látkách
při jejich výrobě se programovalo pomocí
papírových děrovaných karet.
 Jacques de Vaucanson (1709 – 1782 )proslul
jako světoznámý konstruktér mechanických
automatů s lidskou nebo zvířecí podobou,
známý byl např. jeho hráč na příčnou flétnu
nebo mechanická kachna z měděného plechu.
 Jeho úžasné automaty byly zničeny za revoluce,
ale jeho nápad neupadl v zapomění.
 1752 – 1834
 Francouzský vynálezce
1804
 Zdokonalil tkalcovský stav pro
tkaní dvoubarevných vzorů.
 Pro řízení práce stavu
(program) použil děrné štítky.
 1860 – 1929
 Americký statistik,
vynálezce a podnikatel.
 Pro sčítání lidu v USA 1890
zavedl použití děrných
štítků jako média (nosiče)
pro záznam dat.
 Současně zkonstruoval
stroje sloužící jejich
hromadnému zpracování.
 Jeden ze „zakladatelů“ IBM.
 Nápad snad dostal
při cestě vlakem,
když mu průvodčí
označoval jízdenku.
 První štítky byly
velmi jednoduché
a měly kruhové
otvory.
 Později se stal
standardem 80 sl.
štítek s „obdélníky“.
 Nejprve ruční (viz
obrázek), později
na automatických
strojích, kde se
text, čísla či kód
zobrazily a potom
se štítek současně
vyděroval a opatřil
popisem.
 Nejprve na tabulačních strojích, které uměly
štítky číst, třídit, údaje na nich zapsané počítat,
sumarizovat a výsledky tisknout.
 Štítky představovaly vlastně „papírovou“ databázi. Co štítek, to databázový záznam (record).
 Později byla osvědčená technologie převedena
na první elektronické počítače. Štítky začaly
sloužit, kromě záznamu dat, také pro záznam
programu počítačů.
 Tak se spojila Jacquardova a Hollerithova idea
využití papírových děrných štítků.
 Slouží jako jednoduchá databáze, se kterou lze
pracovat (vyhledávat, třídit) bez děrnoštítkových
tabelačních strojů.
 Základní informace jsou zakódovány na okrajích
karty. Kruhový otvor je buď izolován od okraje,
nebo propojen s okrajem karty.
 Karty budeme vyrábět na příštím cvičení. Pokyny
na http://www.musilek.eu/michal/odk.html vás
povedou.
 Vyberte si jednu osobnost dějin (i nedávných)
výpočetní techniky a pro ni zpracujte okrajově
děrovanou kartu.
 Další jednu, či dvě karty můžete (ale nemusíte)
zpracovat pro současníky této osobnosti, kteří
se proslavili v jiném oboru (umělci, cestovatelé,
politici, …)
 O vybrané osobnosti dějin výpočetní techniky
zpracujte také stručný referát. Stručný referát
se vejde na 1 až 2 listy papíru formátu A4
(minimum 1½ strany, maximum 4 strany A4).
 Stránka A4 na výšku, všechny okraje 2,5 cm
 Text odstavců … Times New Roman 12 pt obyč.
 Nadpis = jméno osobnosti (Times N. R. 20 pt)
 Části:
 základní údaje (narozena kdy, kde; zemřela kdy,
kde; národnost a povolání, kterým se věnovala),
 život (stručný životopis, dětství, vzdělání, rodina,
kontakty s kolegy, obrázek či foto osobnosti),
 dílo (co vykonala pro rozvoj VT, obrázek, schéma)
 literatura (z jakých knih, časopisů a on-line zdrojů
autor referátu čerpal)