1 Úvod

Úvod
1 Historie výpočetní techniky
Základem výpočetní techniky jsou operace s čísly, chcete-li záznam čísel. V minulosti se
k záznamu čísel používaly různé předměty, jako například kameny, kosti, dřevěné hůlky.
Pro vlastní počítání se běžné vruby moc nehodí, proto lidé
pro první výpočty začali používat své prsty. Později začali
používat různé předměty (např. korále). Po navlečení těchto
předmětů na tyčku nebo drát vzniklo počítadlo. V některých
zemích se tato počítadla používají dodnes.
Nejznámější
počítadla
jsou asi z východní Asie,
kde se nazývají Abakus.
Abakus vznikl přibližně před 5000 lety. Byla to dřevěná
destička, do které se vkládaly kamínky.
Na konci 15. století sestrojil skotský matematik John Naper tzv.
Napierovy kostky. Jsou to pohyblivé dřevěné násobící tabulky,
pomocí nichž je možné násobit a dělit.
První mechanický počítací stroj
sestrojil v roce 1623 Wilhelm
Schickard.
Stroj
vznikl
z ozubených koleček určených
původně pro hodiny a sloužil ke sčítání a odečítání šesticiferných
čísel s možností převodu do vyššího řádu. Další mechanický počítací
stroj (kalkulátor) sestrojil v roce
1642 Blais Pascal. Tento
kalkulátor, nazývaný též Pascalina, byl schopen sčítat
a odečítat. Těchto strojů se vyrobilo více než 50 kusů.
Kalkulátor pracoval až s osmicifernými čísly před desetinnou
tečkou a dvěma čísly desetinnými. V roce 1673 německý filozof
a matematik Gottfried Wilhelm Leibniz Pascalův vynález
s pomocí jeho poznámek a náčrtků zdokonalil. Jeho kalkulátor
umožňoval sčítat, odečítat, násobit, dělit a vypočítat druhou odmocninu.
Za tvůrce prvního programovatelného kalkulátoru je považován
anglický matematik Charles Babbage. V roce 1834 navrhl programově
řízený mechanický číslicový počítač, který měl používat jako vstupní
médium děrné štítky. Tento počítač měl být poháněn parním strojem.
Koncepce tohoto počítače v podstatě odpovídala dnešním počítačům.
Měl mít aritmetickou jednotku, paměť, vstupní jednotku a tiskárnu.
Projekt nebyl nikdy realizován.
1
Technické vybavení osobních počítačů
Nástupem elektromechanických počítačů se spustila éra počítačů, které jsou označovány jako
generační.
Počítače nulté generace jsou elektromechanické, využívající většinou relé. Pracovali na kmitočtu
okolo 100 Hz. V roce 1938 sestrojil němec Konrád Zuse elektromechanický počítač pracující ve
dvojkové soustavě s aritmetickou plovoucí čárkou – Z1. Program byl uložen na děrné pásce
v podobě kinofilmu. Počítač byl velmi poruchový a pro praktické použití nevhodný.
Následovala stavba výkonnějších počítačů Z2 a Z3. Počítač Z3
obsahoval 2 600 elektro-magnetických relé a prováděl
50 aritmetických operací za minutu.
V roce 1943 byl na
Harvardské univerzitě
dokončen
počítač
z názvem Mark I.
Počítač měl obdobnou
funkční
konstrukci
jako počítač Z3, avšak mnohem větší výpočetní výkon.
Sečtení dvou čísel trvalo 0,3 s a vynásobení dvou čísel
6 s.
Následoval počítač Mark II, který byl již čistě reléový.
Obsahoval 13 000 relé. Sečtení dvou čísel trvalo 0,125 s a
vynásobení dvou čísel 0,25 s.
První počítač vyrobený v Československu byl počítač s označením SAPO
(SAmočinný POčítač). Byl uveden do provozu v roce 1957. Obsahoval 7 000 relé a
400 elektronek. Počítač obsahoval magnetickou bubnovou paměť.
Počítače první generace jsou elektronkové, využívající
ke své činnosti zejména elektronky. Prvním
elektronkovým počítačem byl ENIAC (Electronic
Numerical Integrator And Computer), uveden do provozu
v roce 1944 na univerzitě v Pensylvánii. Obsahoval
18 000 elektronek, 10 000 kondensátorů 7 000 rezistorů a
1 300 relé. Celý počítač byl chlazen dvěma leteckými
motory, zabíral plochu 150 m2 a vážil 40 tun.
Jeho nástupce byl počítač
MANIAC (Mathematical
Analyser Numerical Integrator And Computer) sestrojen Johnem von
Neumannem. Byl uveden do provozu roku 1945 a byl použit, mimo
jiné, k vývoji vodíkové bomby. U tohoto počítače již byla použita
koncepce podle von Neumanna – program byl uložen do paměti
počítače spolu se zpracovávanými daty.
2
Technické vybavení osobních počítačů
Von Neumannova koncepce počítače
Je koncepce digitálního počítače, která vznikla okolo roku 1945. Tato základní architektura je
tvořena procesorem (aritmeticko-logickou jednotkou), řadičem, operační pamětí a vstupním
a výstupním zařízením. Tato koncepce tvoří základ i dnešních počítačů.
Počítače druhé generace jsou tranzistorové. Vynález tranzistoru umožnil zmenšení rozměrů
celého počítače, zvýšení výpočetní rychlosti a hlavně spolehlivosti.
Došlo také k výraznému snížení spotřeby elektrické energie. První
počítač druhé generace se jmenoval UNIVAC (UNIVersal Automatic
Computer) a byl uveden do provozu v roce 1951. V této době vznikly
první programovací jazyky (COBOL, FORTRAN).
Počítače třetí generace jsou tvořeny integrovaným obvodem. První integrovaný obvod sdružil
v jednom čipu 4 tranzistory. U těchto počítačů byla použita
virtuální paměť, pružný disk a jehličková tiskárna. Začalo se
experimentovat s propojením vzdálených počítačů. Příkladem
počítače třetí generace může být například počítač PDP-1 od
společnosti DEC, který byl uveden do provozu v roce 1960.
Vyrobeno bylo 50 ks. Počítač používal displej a klávesnici,
skříň zabírala plochu 1,5 m2 a cena byla kolem 100 000 $.
S postupným vývojem integrovaných obvodů se neustále
zvyšuje stupeň integrace. Proto se třetí generace počítačů dále
dělí na:
SSI - Small Scale Integration
MSI - Middle Scale Integration
LSI - Large Scale Integration
VLSI - Very Large Scale Integration
3
Technické vybavení osobních počítačů
Počítače čtvrté generace začínají vznikem osobních počítačů (PC – Personál Computer). Tato
generace trvá dodnes. Počítače obsahují integrované obvody střední a velké integrace, mají velkou
kapacitu paměti a velkou rychlost. Integrované obvody s velkou integrací se nazývají
mikroprocesory.
1974 - ALTAIR 8800 – stavebnice prodávaná časopisem za cca 500 $
1976 - APPLE I
1977 - APPLE II – počítače dosáhly velkého obchodního úspěchu
1977 - ATARI 2600 – počítačový herní systém
1980 - ZX 80 – vyvinutý ve V.Británii
1981- IBM PC a kompatibilní
4
Technické vybavení osobních počítačů
1983 – PMD 85, IQ 151 – Československá výroba
Počítače páté generace budou počítače s umělou inteligencí.
5