A számítástechnika kialakulása, fejlődése

Számolás, számírás A számolást segítő eszközök története gyakorlatilag egyidős az emberiség történetével. Az ősember az ujjait használta számoláshoz, aminek a latin neve digitus. Kezdetben csak az egy, a kettõ és a sok között tettek különbséget. Késõbb alakult ki a többi szám fogalma. Meg lehet találni a nyomait az ötös (Dél-Amerika), hatos (Északnyugat-Afrika, finnugor népek), hetes (héberek, ugorok), tizenkettes (germán nyelvek), húszas (maják, kelták), hatvanas (Babilon) számrendszernek, illetve ezek keverékeinek is.

A számok tárolására használtak még: csomóba rakott köveket, A számok rögzítésének õsi módja a megfelelõ számú rovás készítése fadarabba, csontba. Már a kõkorszakból fennmaradtak ilyen rovásos csontok. A számok tárolására használtak még: csomóba rakott köveket, fadarabokat, zsinegre kötött csomókat is. A nagy folyómenti kultúrák (Egyiptom, Mezopotámia, az Indus és a Sárga folyó völgye) kialakulása az időszámításunk előtti ötödik évezredben kezdődött. Itt rabszolgatartó államok jöttek létre, fejlett városi élettel, közigazgatással, társadalmi rétegződéssel. Volt kincstár és adó.  Számolni kellett, mégpedig elég nagy mennyiségeket is kellett használni és rögzíteni kellett azokat. Az írás már a III. évezred elején ismert volt. A számok leírása, illetve az erre szolgáló külön jelek, a számjegyek kialakulása az írással egy idõben történt.

Az abakusz (3000 éves) Az abakusz ókori (valószínűleg mezopotámiai) eredetű egyszerű számolási segédeszköz. Rudakon, drótokon vagy hornyokban ide-oda mozgatható golyókat tartalmaz. Működése: Az egy-egy rúdon lévő golyók helyzete egy-egy számjegyet, a rudak egy-egy helyértéket jelentenek. Így egy hatsoros (hat rudat tartalmazó) abakuszon a legnagyobb ábrázolható szám a 999 999. Az összeadás és a kivonás igen egyszerűen és gyorsan elvégezhető abakusszal, a szorzás és az osztás sokkal körülményesebb. Az abakusznak igen nagy előnye, hogy az analfabéták is tudtak vele számolni.

XVII. század Simon Stevin: a logaritmus feltalálója, amit Jost Bürgi (svájci órásmester)fejlesztett tovább és készítette el az első logaritmustáblázatot. (A b pozitív számnak az 1-től különböző pozitív a alapú logaritmusának nevezzük azt a hatványkitevőt, amelyre a-t emelve b-t kapunk.) Jost Bürgi

Mechanikus eszközök Wilhelm Schikard (17. század eleje) 1623-ban leírt egy olyan számológépet, amelyben egymáshoz illeszkedő tíz- és egy fogú fogaskerekek vannak. A számításokat mechanikus módon, rudak, fogaskerekek és automatikus átképző mechanizmus kombinációjának használatával végezte.

Blaise Pascal (17.század közepe) Az első szériában gyártott számológép az ő nevéhez fűződik, összesen hét példányban készült el. A gép csak az összeadást és a kivonást tudta elvégezni, a szorzást, osztást nem. Ezt arithnométernek hívták.

Gottfried Leibniz (17. század vége és 18. század eleje) Pascal gépét fejlesztette tovább. Ez volt az első olyan számológép ami közvetlenül végezte a szorzást és az összeadást. A szorzást visszavezette összeadásra. Leibniz javasolta először a 2-es számrendszer alkalmazását a készülékekben. Felülnézeti kép Alulnézeti kép

Matthiu Hahn (18.század vége) Ő készítette el az első igazán jól működő számológépet. Leibnizhez hasonlóan ő is fogazott dobokat tartalmazott, de körkörös elrendezésben. Charles Babbage (19. század eleje) Angol matematikus volt. Az adatokat lyukkártyán vitte be a számítógépbe. Az első gépe a Difference-Engine volt.

Az újabb számítógépe, az Analytical-Engine. 1847-ben megjelent George Boole „A logika matematikai analízise” című munkája, amely a számítógép logikai tervezéséhez és a programozáshoz nyújtott elméleti alapot.

Elektromechanikus eszközök: Herman Holerith (19. század vége) Gépe 63 millió személyről tárolt adatokat. Ö volt a lyukkártya alkalmazásának másik úttörője. Minden adathoz egy-egy lyukkombinációt rendelt. A 20. században az elektromosság elterjedésével motorok kerültek a számoló- Gépekbe. Kozma László (20. század közepe) Foglalkozása villamos mérnök. 1939-ben Antwerpenben megépített egy jelfogós gépet, ami a 4 alapművelet elvégzésére volt alkalmas.

Konrad Zuse (20. század közepe) Ő egy berlini mérnök volt, aki megalkotta az első nagy sikerű számítógépet. Z1 :mechanikus számítógép Z2 :jelfogós számítógép Z3 (1941): elektromechanikus, kettes számrendszert használó, programvezérlésű számológép Z1 Howard Hathaway Aiken (20. század közepe) MARK-II: központi vezérlésű, elektromechanikus gép. Ősszeadás: 0,5 másodperc Szorzás: 6 másodperc Osztás: 15 másodperc

Alan Mathinson Turing (20. század közepe) Kalmár László (1905-1976) A korszerű számítógép kívánalmai: A számítógép aritmetikai egysége numerikus legyen. A mechanikus kapcsolókat fel kell váltani elektroncsövekkel. Az összeadás és a szorzás elvégzésére kettes számrendszert kell használni. A műveletsort a gép emberi beavatkozás nélkül, automatikusan hajtsa végre, a közbenső logikai döntéseket is önállóan hozva. Legyen lehetőség az adatok tárolására, könnyű előhívására és törlésére. Norbert Weiner amerikai matematikus is hasonló elveket dolgozott ki. Alan Mathinson Turing (20. század közepe) Ő volt az első aki megadta a programozható számítógép modelljét, az úgynevezett Turing-gépet . (Kalmár László megalkotta a Kalmár gépet, ami később kiderült, hogy azonos Volt a Turing-géppel.)

Elektronikus eszközök: SZÁMÍTÓGÉP GENERÁCIÓK: - Első generáció: ENIAC számítógép (1943-46) – Pennsylvaniai Egyetem Lövedékek röppályaszámítására építették. Kb. 17000 elektroncső, 10000 kondenzátor, 70000 ellenállás és 41000 relét tartalmazott. 30 tonnát nyomott és az elhelyezéséhez 30m-nél hosszabb terem kellett.

EDVAC: az első programvezérlésű, elektronikus, digitális számítógép. Colossus (20. század közepe): Angliában megépített titkos katonai kódfejtőgép. EDVAC: az első programvezérlésű, elektronikus, digitális számítógép. Ennek a gépnek az alapjait Neumann János dolgozta ki. Elvei: A számítógép legyen teljesen elektronikus, külön vezérlő és végrehajtó egységgel rendelkezzen. 2. Kettes számrendszert használjon. 3. Az adatok és a programok ugyanabban a belső tárban, a memóriában legyenek. 4. A számítógép legyen univerzális Turing-gép.

A Neumann-elvű gép elvi vázlata: Kimeneti perifériák Bemeneti perifériák CU ALU Regiszterek Cache Memória

Harmadik generáció: (integrált áramkörök - 1965) Második generáció: (diódák, tranzisztorok - 1948) 50-100 ezer művelet / másodperc FORTRAN programozási nyelv Harmadik generáció: (integrált áramkörök - 1965) ALGOL és a Basic programozási nyelv kialakulása. Ilyen gépek voltak az IBM360 majd az IBM370. Negyedik generáció: (mikroprocesszorok - 1971) Több millió művelet / másodperc. Pascal és a Logo programozási nyelv elterjedése.