A számítástechnika története

Az előadások a következő témára: "A számítástechnika története"— Előadás másolata:

1 A számítástechnika története

2 A számolás (dolgok megszámlálása), már a kőkorszaki ősember által ismert dolog volt.
Kezdetben csak az egy, a kettő és a sok között tettek különbséget. Később alakult ki a többi szám fogalma. A különböző népek különböző számolási módszereket, eszközöket használtak.

3 Babilon 60-as számrendszer Helyi érték bevezetése.
A babiloniak nádpálcával puha agyagtáblákba írtak, majd azt kiégették. Az első kilenc számjegyet megfelelő számú vonással jelölték. A 10-re külön jelük volt, annak ismétlésével írták le a 20-at, 30-at, 40-et és 50-et. A 60 jelö- lésére újból az 1-es jelét használták (helyiérték!). Csak a szövegkörnyezetből lehetett következtetni rá, hogy pontosan melyikről van szó. A hatvanas számrendszerben dolgoztak, de nem volt 60 különböző számjegyük. A babiloniak nem használták a nullát.

4

5 Egyiptom Az egyiptomiak tízes számrendszert használtak. Külön számjegyük volt tíz minden hatványának jelölésére, tehát 1-re, 10-re, 100-ra, stb. Milliós nagyságrendű számokkal is dolgoztak. A megfelelő jelek ismételt leírásával jelölték az egyéb számokat, tehát pl. a 7 leírásához az 1 jelét írták le hétszer, nem is rögzített elrendezésben. Az írás jobbról balra történt és először a nagy helyiértékeket írták le, tehát ezek a számok jobb végén találhatók

6

7 India A hindu matematika virágkorát 200 és 1200 között élte.
Legfontosabb érdeme a tízes számrendszer és a helyiérték együttes, letisztult használata és ennek során a nullának mint számjegynek a bevezetése. A hinduk ismerték a negatív szám fogalmát és a negatív számokra vonatkozó műveleti szabályokat is. Ők vezették be a műveleti jeleket és a zárójelet. A hindu matematika eredményei arab közvetítéssel kerültek Európába

8 Európa Mennyiségek rögzítésére sokáig használták Európa-szerte az úgynevezett rovásfákat. Ezeken már külön jele van az 5-nek, 10-nek, stb. Angliában egészen 1812-ig rováspálcán nyugtázták az adózók által befizetett összeget. A legeltető állattartásban a gazda és a pásztor elszámolása még a múlt század végén is rovásfával történt: tavasszal felvésték a fára a legeltetésre átadott állatok számát, majd a pálcát hosszában kettéhasították. Egyik fele az egyik, másik fele nyugtaként a másik félnél maradt, kizárva így a bármelyikük által elkövetendő hamisítást

9

10 Magyarok A nyelvészek szerint az ősmagyarok először hatos számrendszert használtak. A két, három, négy, öt, hat és száz tőszámneveknek a finnugor nyelvekben közös gyökere van, ekkor ezek a népek még együtt voltak. Későbbi a hét szó, ez már csak a szűkebb ugor nyelvcsaládra jellemző és a hetes számrendszer használatára mutat. A hetes számrendszerre utal a hétfejű sárkány, a heted- hét ország, a hétpecsétes titok, stb.

11 A történelmi időkben már tízes szám- rendszert használtak a magyarok.
A legrégibb, a XII. sz.-ból megmaradt ilyen emlék is helyi érték nélküli tízes számrendszer használatára utal. A számok rögzítésére valószínűleg rovásírást használtak. A rovásírás számjegyeinek többfajta változata van. Mivel a megmaradt emlékek több száz évvel a honfoglalás után keletkeztek, feltételezhető, hogy a római számokkal való hasonlóság nem pusztán a véletlen műve.

12 Számolást segítő eszközök
Segédeszközök Mechanikus eszközök Elektromechanikus eszközök 1. generáció 2. generáció 3. generáció 4. generáció Kilépés

13 Segédeszközök

14 Abakusz Az egyik legősibb számolást segítő eszköz
Ókori, valószínűleg mezopotámiai eredetű. Rudakon, drótokon vagy hornyokban ide-oda mozgatható golyókat tartalmaz. Az egy-egy rúdon lévő golyók helyzete egy-egy számjegyet, a rudak egy-egy helyi értéket jelentenek.

15 Az összeadás és a kivonás igen egyszerűen és gyorsan elvégezhető abakusszal, a szorzás és az osztás sokkal körülményesebb. A japán változata a soroban Az abakusz legegyszerűbb változatában mindegyik rúdon tíz golyó található, ér- telemszerűen minden golyó 1-et ér. Gyakorlatilag a mai napig használják, a világ egyes részein még az üzleti életben is.

16

17

18 A Püthagorasz-féle számolótábla
Az ókori Görögországban alakult ki. A gyakran szükséges számítások eredményét egy-egy táblázatba foglalta, az eredményt erről csak egyszerűen leolvasták. Ezek a számolótáblák a matematikai táblázatok ősének tekinthetők.

19

20 Mechanikus eszközök

21 Wilhelm Schickard (1592 - 1635) Csillagász professzor
1623-ban egy olyan számológépet tervezett, amelyben egymáshoz illeszkedő tíz- és egyfogú fogaskerekek vannak elvégezhető volt mind a négy alapművelet A számításokat mechanikus módon, rudak, fogaskerekek és egy automatikus átvitelképző mechanizmus kombinációjának használatával végezte el

22 A készülékből Kepler számára is el akart egyet készíttetni, de egy tűzvész a készülő példányt megsemmisítette Saját korában készült példány nem ismert, aminek valószínűleg az is oka, hogy a feltaláló pestis áldozata lett műve közkinccsé tétele előtt Az IBM 1960 körül elkészítette a gép modelljét.

23

24 Pascal számológépe Az első, egységes egészként működő összeadó gépet Blaise Pascal francia filozófus tervezte 1642-ben. A gépet Rouenben adóbeszedőként dolgozó apja számára készítette az akkor 19 éves Pascal, hogy megkönnyítse annak munkáját. A számokat a gép elején lévő kerekeken kell beállítani, az eredmény pedig a gép tetején lévő kis ablakokban látszik. tízfogú fogaskerekeket tartalmaz. A fogaskerekek minden foga egy-egy számjegynek felel meg 0-tól 9-ig.

25 Minden helyi értéknek megfelel egy ilyen fogaskerék (hatjegyű számokat lehet a géppel összeadni).
Ebben a gépben is működik a tízes átvitel: ha az egyik helyi érték kereke a 9-es állásból a 0-ba fordul, akkor a következő nagyobb helyi érték kerekét egy foggal elfordítja.

26

27

28 Liebniz számológépe Gottfried Wilhelm Leibniz német filozófus és matematikus Az 1670-es években Pascal gépét továbbfejlesztve készítette el gépét A géppel már szorozni, osztani és gyököt vonni is lehetett. Ez volt az első olyan számológép, amellyel mind a négy alapműveletet el lehetett végezni.

29 Két külön részből állt:
az összeadómű megegyezett Pascal megoldásával a szorzómű tartalmazta az új megoldást A tökéletesítést a bordás henger alkalmazása jelentette.

30 A henger felületén 9 db, eltérő hosszúságú borda van
A bordás henger alkalmazása a szorzás gépesítésére még a 20. században is alkotórésze maradt az összes mechanikus számológépnek. Leibniz nevéhez még két olyan elméleti felfedezés is fűződik, aminek szerepe van az informatika fejlődésében: 1666-ban bebizonyította, hogy egy számolási művelet egymás után elvégezhető egyszerűbb lépések sorozatára bontható 1679-ben pedig ismertette a számítástechnikában alapvető fontosságú kettes számrendszert

31

32 Odhner számológépe Odhner szabadalmára megszületett Brunsviga készülékek az 1970-es évek végéig szinte kizárólagos irodai alkalmazásúak voltak. A készülék alapötlete az állítható fogazású kerékben rejlik. Az óramutató szerint körbefordítás az összeadást, az ellentétes a kivonást eredményezi az alsó számtárcsákon álló számból. A készülék fémmegmunkálási igénye igen magas, emiatt sem lehetett korábban elkészíteni.

33

34

35 Joseph Marie Jaquard 1805 lyukkártya vezérelte szövőgép megvalósítása
a szövőszéken készülő szövet mintázatát a lyukkártya sorozat rögzítette ez a program határozta meg a szálak mozgatását horgok segítségével, amiket egy alkalmas kártyaolvasó tűsor vezérelt a programot tartalmazó kártyasorozat cserélhető is volt, amely a gyors átállást is lehetõvé tette.

36 Charles Babbage ( ) Az általános célú számítógép feltalálója Lobbanékony Géniusz (Irascible Genius) Differencia mozdony Analitikus mozdony Kortársai igen eltérõen ítélték meg, többen szellemileg zavarodottnak tartották, néhányan elmeháborodott zseninek. gondolatai messze megelőzték tetteit Az adott kor gyártástechnológiai fejlettségi szintjén nem lehetett megépíteni egyik gépet sem

37 A differencia mozdony 1823-ban kapta meg a támogatást differenciagép megépítéséhez, főleg a tengerészet alkalmazhat a vele elkészíthető hajózási táblázatok révén a géphez szükséges tárcsák és fogaskerekek elkészítése meghaladta kor technikai színvonalát Bemutatták az 1862-es Világkiállításon is, és még ma is mûködőképes.

38

39 Az analitikus mozdony Az alapötletet valószínűleg Joseph Marie Jaquard lyukkártya vezérelte adhatta A gép két fő részből áll: 1. A tárolóból, ahol azok a változók helyezkednek el, amelyekkel műveleteket kell végezni, valamint a más műveletek eredményeként keletkező mennyiségek. 2. A malomból, amelybe mindig azokat a mennyiségeket visszük be, amelyeken éppen valamilyen műveletet kell végezni.

40 Bármilyen formula értékét akarjuk kiszámíttatni, e számítás szabályait két kártyacsomag útján kell közölnünk vele. Babbage elképzeléseit csak a huszadik század tudta teljes mértékben valóra váltani. Processzor, memória, program kezdeti megjelenése a tervben

41

42 Augusta Ada Byron (1815-1852) A költő Lord Byron lánya
Az Olaszországi beszámoló olaszról angolra fordítása A fordítás külön érdekessége, hogy tartalmaz magyarázatként számos programot is, amelyeket később átvizsgálva tökéletesen működőnek találtak az analitikus gépen. A gép ugyan nem készült el, de a világ első programozójának Ada Byron tekinthető Programozási nyelvet is neveznek el róla: ADA

43 Herrman Hollerith német származású amerikai statisztikus
Jacquard deszkalapjaihoz hasonló perforált kártyák Egyesült Államok 1880-as népszámlálásán 55 millió ember adatait gyűjtötték össze. Az adatokat 500 ember összesítette 36 szempont szerint 7 éven keresztül 1890-es népszámlálási adatok feldolgozása mindössze négy hét alatt 1896 Tabulating Machine Company , amelyből aztán 1924-ben megalakult az IBM

44

45

46

47 Elektromechanikus gépek
Mark I ( ) Relék- ből épült fel (3304 db kétállású kapcsolót tartalmazott, összesen kb. 760 000 alkatrészből állt és 500 mérföld (800 km) huzalt használtak fel hozzá). A gép kb. 15 m hosszú és 2,4 m magas volt. A memóriája a mechanikus számológépekhez hasonlóan fogaskerekekkel, tízes szám- rendszerben tárolta az adatokat ( 72 db 23 jegyű számnak volt benne hely. ) Az adatbevitel lyukkártyákkal történt. A programot lyukszalag tartalmazta

48

49 Konrad Zuse, Z2 relés elektromechanikus áramkörök Z3 volt az első programvezérlésű, kettes számrendszerben dolgozó, elektromechanikus számítógép 1941. Zuse a náci Németország idején készítette el gépeit, és ebben az időben a munkásságának nem tulajdonítottak nagy jelentőséget.

50 A számítógép-generációk

51 Első generáció (1951-1959) (1946-1954) Aktív áramkör: elektroncsövek
Sebesség: 300 szorzás / s Operatív tár: akusztikus, CRT, mágnesdob Háttértár: mágnesszalag, mágnesdob Adatbevitel: lyukszalag, lyukkártya Adatkivitel: lyukkártya, nyomtatott lista Hardver: fixpontos aritmetika Méret: szoba Szoftver: gépi kód és assembly, a felhasználó által írt programok Egyéb: az operátor kapcsolók beállításával vezérli a gépet, kötegelt feldolgozás

52 Második generáció (1959-1965) (1955-1964)
Aktív áramkör: tranzisztorok Sebesség: szorzás / s Operatív tár: ferritgyűrű Háttértár: mágnesszalag az általános, megjelenik a mágneslemez Adatbevitel: lyukkártya, mágnesszalag Adatkivitel: lyukkártya, nyomtatott lista Hardver: lebegőpontos aritmetika, indexregiszter, IO processzor Méret: WC Szoftver: assembly nyelv és magasszintű nyelvek, kész programkönyvtárak, batch monitor Egyéb: az operátor alapvetően a lyukkártyákat adagolja, a valós idejű feldolgozás és a távadatátvitel megjelenése

53 Harmadik generáció (1965-1971) (1965-1974)
Aktív áramkör: integrált áramkörök (SSI, MSI) IC Integrated Circuit Sebesség: 2 millió szorzás / s Operatív tár: ferritgyűrű Háttértár: mágneslemez, mágnesszalag Adatbevitel: billentyűzetről mágneslemezre, mágnesszalagra Adatkivitel: nyomtatott lista, képernyő Hardver: pipeline, cache memória Méret: asztal (minigép) Szoftver: operációs rendszer, újabb magasszintű nyelvek, kész alkalmazások Egyéb: időosztás, multiprogramozás, virtuális memória, miniszámítógép, számítógép-család, általánossá válik a távadatátvitel

54 A negyedik generáció (1971-) (1974-)
Aktív áramkör: LSI és VLSI integrált áramkörök Sebesség: 20 millió szorzás / s Operatív tár: félvezető Háttértár: mágneslemez, floppy Adatbevitel: billentyűzetről a memóriába, egér, szkenner, optikai karakterfelismerés Adatkivitel: képernyő, hangszóró, nyomtatott lista Méret: chip-irógép (mikroszámítógép) Szoftver: adatbáziskezelők, negyedik generációs nyelvek, PC-s programcsomagok Egyéb: virtuális memória, osztott feldolgozás, szövegszerkesztés, személyi számítógép, mikroszámítógépes forradalom

55 Ötödik generáció Az igazi mesterséges intelligencia megjelenése