A számítástechnika története

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

1 A számítástechnika története

2 A számolás kezdetei

3 Korai számolóeszközök
Az ősember az ujjait használta a számoláshoz. Az ujj latin neve digitus  digit (számjegy angolul). Később: kövek, csontok, csomók Számjegyek kialakulása az írás kialakulásával egyidőben Nagy folyó menti kultúrák kialakulása: i.e. 5. évezred Az ősember - kézenfekvő módon - az ujjait használta a számoláshoz. Az ujj latin neve digitus, innen származik a számjegy angol neve: digit. A nagyobb számok megjelenítéséhez már rovásokat készítettek kőbe vagy fadarabba, köveket rakosgattak edényekbe, vagy csomókat kötöttek bőrcsíkokra. A kapott eredményeket a barlang falába, falapokra vagy csontba faragva rögzítették. A túl sok kő és csomó kezelése persze nehézkes volt, ezért kitalálták az átváltásos számábrázolást.

4 Egyiptom Tízes számrendszer használata Írás jobbról balra
külön számjegyek a 10 hatványaira Írás jobbról balra jobb oldalon a nagy helyiértékek Közönséges törtek Szorzás és osztás Az egyiptomi matematikai ismeretekről szóló tudásunk egyik forrása a Rhind-papírusz. Feltehetőleg i.e körül keletkezett, de a benne szereplő ismeretek minden valószínűség szerint sokkal régebbiek. Az egyiptomiak tízes számrendszert használtak. Külön számjegyük volt tíz minden hatványának jelölésére, tehát 1-re, 10-re, 100-ra, stb. Az írás jobbról balra történt és először a nagy helyiértékeket írták le, tehát ezek a számok jobb végén találhatók.

5 Magyarok Babilon 60-as számrendszer használata Törtek alkalmazása
Ékírás 6-os számrendszer használata Rovásírás 1407-től arab számok használata

6 A hindu matematika hozzájárulása
Tízes számrendszer és a helyiérték Nulla mint számjegy Mai számírási módszerek innen származnak Negatív számok, műveleti jelek és a zárójel Eredményeik arab közvetítéssel kerültek Európába. 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. Mai számírási módszerünk egyértelműen innen származik, csak a számjegyek formája változott egy kicsit (lásd az ábrát). A hinduk a III. sz. táján kezdték az úgynevezett brahmi jelölést használni a számok írására. Itt már minden számjegynek 1-tõl 9-ig külön jele volt. Aztán 500 körül ezeket a jeleket használták különböző helyiértékkel, a kihagyandó helyekre pedig bekerült a nulla. A nullának ez a helykitöltő szerepe jól érzékelhető a jelenleg is használt arab számoknál, ahol csak egy kis ponttal jelölik. A hinduk azonban nemcsak ezt a szerepet adták neki, hanem számnak tekintették és a vele való számolás szabályait is megadták. 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. Brahmagupta (598-) megállapította, hogy a nullával való szorzás eredménye nulla; ha egy számhoz nullát adunk vagy nullát vonunk ki belőle, akkor az értéke nem változik; sõt a nullával való osztást is értelmezte oly módon, hogy az így kapott “szám” értéke nem változik, bármilyen számot is adunk hozzá vagy vonunk ki belőle.

7 Különbözõ arab és egyéb ázsiai számok

8 Számolást segítő eszközök

9 Abakusz Ókori (valószínűleg mezopotámiai) eredetű számolási segédeszköz Rudakon vagy drótokon ide-oda mozgatható golyókat tartalmaz. golyók: számjegyek rudak: helyiértékek Régebbi megoldás: földre húzott vonalakba kavicsok helyezése A kavics latin neve: calculus  kalkulátor szó Mai napig használják a világ egyes részein az üzleti életben. Az abakusz ókori (valószínűleg mezopotámiai) eredetű, egyszerű számolási segédeszköz. Rudakon, drótokon vagy hornyokban ide-oda mozgatható golyókat tartalmaz. Az egy-egy rúdon lévő golyók helyzete egy-egy számjegyet, a rudak egy-egy helyiértéket jelentenek. Így egy hatsoros (hat rudat tartalmazó) abakuszon a legnagyobb ábrázolható szám a 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. Ezt a fajta vonalas abakuszt használták szerte Európában a római számokkal való számolás idején (lásd a 11. ábrát is). Az eredményt igen könnyű volt leírni római számokkal. A későbbi időkben is előfordul, elsősorban a kevésbé képzett emberek körében A görögök, perzsák, rómaiak már állandó eszközt, bevésett vonalakat vagy csatornákat tartalmazó táblákat és ugyancsak állandó, a táblához illó méretű köveket használtak a számoláshoz. A kavics latin neve calculus. Nem szabad lebecsülni az abakusz hatékonyságát november 12-én mérte össze erejét a japán Matsuzaki, aki szorobánt használt, és az amerikai Wood, aki elektromechanikus számológéppel dolgozott. Azonos számolási feladatokat kellett megoldaniuk. Mindegyik feladatot Matsuzaki oldatta meg rövidebb idő alatt.

10 Mechanikus számolómasinák

11 Schickard számológépe
Wilhelm Schickard ( ) (thübingeni egyetem matematika- csillagászat és héber nyelvprofesszor) 1623-ban leírt egy olyan számológépet, amelyben egymáshoz illeszkedő tíz- és egyfogú fogaskerekek vannak Mind a négy alapműveletet elvégzi A gépezet magja: aritmetikai egység (6 pár kerék 6 helyiértéknek) Mechanikus számítások végzése rudak, fogaskerekek és 1 auto-matikus átvitelképző mechanizmus segítségével) Végeredmény: gép alján lévő kis nyílásokban jelent meg Az igazi áttörést a fémmegmunkálás finomodása hozta. Lehetővé vált a fogaskerekeket tartalmazó mechanikus zenélőszerkezetek és órák konstruálása. Ezek a számológépek előfutárai voltak. A németországi Herrenbergben született Wilhelm Schickard, thübingeni egyetem matematika- csillagászat és héber nyelvprofesszora, 1623-ban leírt egy olyan számológépet, amelyben egymáshoz illeszkedő tíz- és egyfogú fogaskerekek vannak. Ezen, a mai fordulatszámlálókhoz hasonló elvű gépen mind a négy alapműveletet el lehetett végezni, így a meglehetősen pontatlan hajózási táblázatokat gyorsabban át lehetett számolni, mint bármikor előtte. A gépezet magját az aritmetikai egység alkotta, amelynek az összeadás és a kivonás volt a feladata. Hat pár kerékből állt, amelyek hat decimális pozíciónak feleltek meg. A készülék mechanikus módon: rudak, fogaskerekek és egy automatikus átvitelképző mechanizmus kombinációjának a használatával végezte el a számításokat. A végeredmény a gép alján lévő kis nyílásokban jelent meg. Schikard külön számtárcsákat is felszerelt a gépre, amelyek megfelelő elforgatásával a legfeljebb hatjegyű részeredményeket lehetett tárolni, megkímélve ezáltal a felhasználót a leírástól. A gép jelezte a túlcsordulást is: ha a hetedik helyiértékre is szükség lett volna, megszólalt egy csengő. Schickard 1623-ban Keplernek írt levelében vázlatokat küldött és azt írta: az összeadás és a kivonás műveletét teljesen, a szorzást és az osztást részben automatizálta. Sajnálatos módon egy tűzvész megsemmisítette a készülő példányt, később pedig Schickard pestisben meghalt. 1957-ben a Kepler-hagyaték vizsgálatakor találták meg a levelet és benne a készülék rajzait. Az IBM által 1960-ban elkészített modell működőképesnek bizonyult.

12 Pascal aritmométere 1642-ben készült Blaise Pascal ( ) számológépe, az aritmométer Tízfogú fogaskerekeket tartalmaz, a fogak a számjegyeknek felelnek meg Csak összeadni és kivonni tudott Újdonsága az alapötlete volt: Az automatikus átvitelképzés megoldása Első sorozatban gyártott számológép (7 készült belőle) Az első, egységes egészként működő összeadógépet Blaise Pascal francia fizikus és filozófus tervezte 1642-ben. A munkát Schikardtól függetlenül végezte és gépe nem is volt olyan fejlett, mint Schikardé. A gépet Rouenben adóbeszedőként dolgozó apja számára készítette az akkor 19 éves Pascal, hogy megkönnyítse annak munkáját. A számológép megmaradt az utókornak. A számokat a gép elején lévő kerekeken kell beállítani, az eredmény pedig a gép tetején lévő kis ablakokban látszik. Ez az eszköz tízfogú fogaskerekeket tartalmaz. A fogaskerekek minden foga egy-egy számjegynek felel meg 0-tól 9-ig. Minden helyiértéknek megfelel egy ilyen fogaskerék (hatjegyű számokat lehet a géppel összeadni). A kerekek úgy kapcsolódnak össze, hogy számokat lehet összeadni vagy kivonni a fogaskerekek megfelelő számú foggal történő elforgatásával: ha a legkisebb helyiérték fogaskerekét egy foggal (36o-kal) elfordítjuk, az a mozgásiránytól függően 1 hozzáadását vagy levonását jelenti a gépben éppen látható számból. Ebben a gépben is működik a tízesátvitel: ha az egyik helyiérték kereke a 9-es állásból a 0-ba fordul, akkor a következő nagyobb helyiérték kerekét egy foggal elfordítja. Diderot részletesen le is írja a híres Enciklopédiájában. A többségében egy szétszedett falióra alkatrészeiből álló készülékek ma is fellelhető példányai még mindig működnek! Egy 1652-ben készült példány Párizsban látható, a Conservatoire des Arts et Métiers -ben. Egy másik példány Londonban, a Science Museum-ban tekinthető meg

13 Gottfried Wilhelm Leibniz
Pascal gépét fejlesztette tovább 1672-ben Mind a 4 alapműveletet elvégezte A gép két részből áll: Összeadómű (megegyezett Pascaléval) Szorzómű (bordás henger) Elméleti művei: bebizonyította, hogy egy számolási művelet egymás után elvégezhető egyszerűbb lépések sorozatára bontható felvetette a kettes számrendszer használatát A gép 8 jegyű számokkal dolgozott volna, de a tizesátvitel nem működött rendesen Az 1670-es években Gottfried Wilhelm Leibniz ( ) német filozófus és matematikus Pascal gépét továbbfejlesztette ben (más forrás szerint 1671-ben, illetve 1673-ban) készítette el gépét, amivel már szorozni, osztani és gyököt vonni is lehetett. Ez volt az első olyan számológép, amellyel mind a négy alapműveletet el lehetett végezni. Tulajdonképpen két külön részből állt: az összeadómű Leibniz szerint is megegyezett Pascal megoldásával, a szorzómű tartalmazott új megoldást. A gép nyolcjegyű számokkal való számoláshoz készült, de a tizesátvitel során felmerülő mechanikus problémák miatt sosem működött kielégítően. A tökéletesítést Pascal gépéhez képest a bordás henger (vagy bordás tengely) alkalmazása jelentette. Az alapelv az hogy egy henger felületén 9 db, eltérő hosszúságú borda van, ezek széles fogaskerék-fogként működnek. A hengerhez illeszkedő fogaskerék saját tengelye mentén elmozdítható, és megfelelő beállításával elérhető, hogy a bordás henger egy teljes körülfordulása során fogaiba pontosan 1, 2, számú borda akadjon be és így ennyi foggal forduljon el a fogaskerék. Leibniz nevéhez még két olyan elméleti felfedezés is fűződik, aminek szerepe van az informatika fejlődésében ban bebizonyította, hogy egy számolási művelet egymás után elvégezhető egyszerűbb lépések sorozatára bontható, 1679-ben pedig ismertette a számítástechnikában alapvető fontosságú kettes számrendszert (bár ennek semmi köze sem volt Leibniz számológépéhez).

14 Charles Babbage (1792-1871) Brit matematikus, mérnök és feltaláló
Kidolgozta a modern digitális számítógép alapjait Sokféle egyéb találmánya is volt 1792. december 26.—1871. október 18. A modern intellektuális történelem egyik legkülönösebb alakja. Vele kapcsolatban szinte minden vitatott, még a születésének időpontja is. Egyes adatok szerint december 26-án született Devonshire-ban, Babbage szerint viszont 1792-ben Londonban. Életrajz írója a Lobbanékony Géniusz (Irascible Genius) című művében az elsőt nevezi meg születési dátumként. Felső-középosztálybeli angol családban született, így a taníttatásához az intellektuális háttér és a társadalmi előny adott volt. Egyetemi évei alatt főleg a csillagászat érdekli, George Peacockkal, de Morgannal, az Uranust felfedező Herschellel és Boole-lal együtt a modern algebra megalapozói lesznek. Babbage kezdettől fogva az angliai szellemi élet központjában van. Egyike a Royal Astronomical Society (Királyi Csillagászati Társaság) megalapítójának 1820 január 12-én. Később ő lesz a társaság első aranyérmese is a Observations on the Application of Machinery to the Computation of Mathematical Tables (Gépek matematikai táblázatok kiszámításánál való alkalmazásának tapasztalatai) című munkájáért. Babbage elmesélése szerint 1812 körül az aritmetikai táblázatok géppel történő készítésére ötlet akkor jutott eszébe, amikor egy este a Cambrige-i Analitical Society-ben üldögélt egy logaritmustáblázat felett mélázva. Amint a társaság egy másik tagja bejött és látta, hogy félig alszik, odaszólt: „nocsak, Babbage, miről álmodik?” Amire azt válaszolta: „azon gondolkodom, hogy ezeket a táblázatokat géppel is ki lehetne számítani”. Egy másik történet a valószínűbb, amely szerint 1822-ben Herschel és Babbage csillagászati számításokat ellenőriztek, amikor Babbage a mérgében a reménytelennek tűnő munka alatt így szólt: „adná Isten, hogy ezeket a számításokat gőzgéppel lehessen elvégezni!” Neki jutott először eszébe, hogy a Jacquard (1752—1834) által feltalált lyukkártyák nemcsak a szövőgépek, hanem a mechanikus számológépek vezérlésére is alkalmasak lehetnek ben építette meg a csillagászati és hajózási táblázatok számítására szolgáló lyukkártyavezérlésű mechanikus számológépét (Difference Engine=differenciagép). Következő, műveletsorok kiszámítására is alkalmas programozható gépe (Analitical Engine=analizálógép) a mai modern elektronikus számítógépek elődjének tekinthető. Charles Babbage és Nagy Károly kapcsolata: a logaritmustábla Nagy Károly gondozásában a Magyar Tudományos Akadémia 1834-ben logaritmustáblát jelentetett meg - Babbage táblázatát. A Nagy Károly a táblázat kiadása ügyében járt Londonban az 1830-as évek elején, ezért találkozott Babbage-dzsel.

15 Differential Engine (Differencia gép)
1823-ban kezdte építeni Csillagászati és hajózási táblázatok számolására 32 jegyű számokkal számolhatott volna Nem készült el technikai és egészségügyi okokból 1853-ban George Scheutz készítette el A pénzügyminiszter 1823-ban jóvá is hagyta a támogatást, mivel az új szerkezet segítségével főleg a hajózási táblázatokat lehetne pontosítani. Mostanában az ilyesfajta "szponzorálás" megszokott, de akkoriban ez rendkívüli esemény volt. Sajnos Babbage nem mérte fel a vállalt feladat nagyságát és 1827-ben egészségügyileg összeroppant. Külföldre utazott, ami alatt Cambridge-be kinevezték matematika-professzornak, Sir Isaac Newton egykori tanszékére. Jellemző rá, hogy professzorsága 12 éve alatt egyszer sem tartott előadást... Érdekes, hogy Babbage analitikus gépe hatodfokú polinomok kezelésére készült. Babbage gépe olyan számításokat tudott végezni, melyben N-t 1-től növelve egyesével egy ilyen polinomnak az eredményét adta meg. 32 jegyű számokkal számolva percenként 33 számot tudott megadni, ami éppen csak gyorsabb volt, mint az akkori legjobb számolók. Ezért nem aratott igazi sikert Az elsõ működő differenciagépet Babbage készülékének egyszerűsítésével 1853-ban készítette el Georg Scheutz stockholmi ügyvéd és lapkiadó nyomdász és fia, Edvard Scheutz. Ez a gép harmadrendű differenciákat és 15 jegyű számokat kezelt csak. Christel Hamann tovább tökéletesítette a berendezést, és segítségével 1910-ben tízjegyű logaritmustáblázatot jelentetett meg. Differenciagépeket egészen az 1940-es évekig használtak matematikai táblázatok készítésére A londoni Science Museumban 1991-ben Babbage részletes rajzai alapján megépítették az eredeti differenciagép egyszerűsített változatát korszerű anyagokból. A gép négyezer alkatrészből áll, méretei is tekintélyesek: 3,4 m × 0,5 m × 2,1 m. A berendezés tökéletesen működött: hibátlanul kiszámította a 7. hatványok táblázatának első száz értékét.

16 Analytical Engine (Analitikus Gép)
1833-ban a differencia-gép elveinek továbbfejlesztésével tervezte univerzális gép, általános célokra Alapötlet: Jacquart szövőgépe, ami lyukkártya segítségével tárolta a mintákat Két fő részből állt: Tároló: változók és végeredmények tárolására Malom: azok a mennyiségek, amelyekkel épp műveletet végzünk lyukkártyákról olvasta volna be az információkat és ezek vezérelték volna a számítási folyamatokat A tárolómű 1000 db, egyenként 50 fogaskereket tartalmazó oszloppal rendelkezett volna 1833-ban a differenciagép elveinek továbbfejlesztésével tervezte meg Babbage az Analytical Engine-t (analitikus gépet). Ez a gép teljes egészében sohasem épült meg, pedig a modern számítógépek sok sajátságával rendelkezett. Babbage univerzális gépet tervezett, amely adatbeviteli és eredmény-kiviteli egységből, számolóműbõl és részeredmény-tárolóból állt volna. A gép lyukkártyákról olvasta volna be az információkat, tudott volna utasításokat és adatokat tárolni, matematikai műveleteket végrehajtani és adatokat kinyomtatni. Lyukkártyák vezérelték volna a tulajdonképpeni számítási folyamatokat is. Megjelent a feltételes vezérlésátadás ötlete: egy szám előjelének függvényében a gép kétféleképpen folytatta volna működését. A tárolómű 200 részeredmény tárolására lett volna alkalmas. Erre a célra 1000 db, egyenként 50 fogaskereket tartalmazó oszlopot tervezett Babbage. Haláláig ezen a gépen dolgozott, bár az építése már kezdetben megakadt: a kor finommechanikai lehetőségeivel ezt a gépet nem lehetett elkészíteni. Ha megépült volna, egy futballpálya területét foglalta volna el és öt gőzgép energiája kellett volna a működtetéséhez. A gép működési elvei miatt a sok történész Babbege-et és a munkatársát, Augusta Ada Byron (Augusta Ada Lovelace) matematikust (Lord Byron angol költõ lányát) tartja a modern digitális számítógép igazi feltalálójának.

17 Analytical Engine

18 Analytical Engine Nem készülthetett el abban a korban és Babbage meg is halt a befejezése előtt Ada Byron javított ki néhány tervezési hibát és segített a fejlesztésben Programokat is készített hozzá Őt tartjuk az első programozónak Róla nevezték el az Ada programnyelvet Egy olasz mérnök írt francia nyelvű beszámolót Babbage differenciagépéről. Ezt olvasta az akkor 27 éves Augusta Ada Lovelace. Fantáziát látott a számológépben, lefordította a beszámolót angolra és saját neve alatt publikálta a Scientific Memoirsban. A fordítást Babbage-nek is megmutatta, aki megkérdezte, hogy miért nem írt inkább egy eredeti cikket. Lady Lovelace erre elkészítette a cikk bővített, az eredetinél háromszor hosszabb változatát. Ebben kijavított néhány komoly hibát is, amit Babbage elkövetett. Írásában összehasonlítja a számológépet Jacquard 1801-es szövőszékével: “Ez algebrai mintákat sző, ugyanúgy, ahogy Jacquard szövőszéke virágokat és leveleket”. Ebből az ismeretségből aztán munkatársi viszony lett. Ada Lovelace javasolta Babbage-nak, hogy ne decimális, hanem bináris formában tárolja a számokat. Ugyancsak õ találta ki, hogy hogyan lehetne a géppel egy utasítás-sorozatot többször végrehajtatni. Ada Lovelace-ről nevezték el később az Ada programnyelvet.

19 George Boole George Boole ( ) és Augustus de Morgan 1847-től kezdve kidolgozta a formális logikát (a Boole-algebrát) a Boole-algebra a mai számítógépekkel végzett műveletek alapja George Boole ( ) és Augustus de Morgan 1847-tõl kezdve kidolgozta a formális logikát (a Boole-algebrát). Ekkor már régóta használták a bináris kapcsolásokat órák, automaták vezérlésére. A logikai kijelentések ábrázolásához és kiszámításához használható mechanikai kapcsolásokat először William Jevons ( ) alkalmazta. Mint ismeretes, a Boole-algebra a mai számítógépekkel végzett műveletek alapja. Egyébként De Morgan volt Ada Byron gyermekkori matematikatanára is.

20 Herman Hollerith ( )

21 Herman Hollerith ( ) Az USA-ban az 1880-as népszámláláson 55 millió ember adatait gyűjtötték össze. Az adatokat 500 ember összesítette 36 szempont szerint 7 éven keresztül. 1884-től népességi statisztikák feldolgozásával foglalkozó gépet kezdett építeni 1889-ben kapta meg a szabadalmat legnagyobb újítása a lyukkártya szabványosítása, ezért őt hívják a lyukkártya „atyjának” Az Egyesült Államok 1880-as népszámlálásán 55 millió ember adatait gyűjtötték össze. Az adatokat 500 ember összesítette 36 szempont szerint 7 éven keresztül. Herman Hollerith ( ) német származású amerikai statisztikus ennek láttán találta ki, hogy a Jacquard deszkalapjaihoz hasonló perforált kártyákat adatfeldolgozásra is lehet használni. Egy kártyára egy ember adatait lyukasztotta. Maga a lyukasztás kézi munkával történt. Az adatok feldolgozására olyan rendszert használt, ahol a lyukkártyák elektromos érintkezők között mentek át. Ahol a kártyán lyuk volt, az áramkör bezárult. Így a lyukakat meg lehetett számolni. Miután készülékére 1889-ben szabadalmat kapott, ezzel dolgozta fel az USA 1890-es népszámlálási adatait — mindössze négy hét alatt! Ennek sikere láttán alapította 1896-ban a Tabulating Machine Company nevű céget, amelyből aztán 1924-ben megalakult az IBM. Egy kis előzmény: Hollerith 1879 októbertől 1883 augusztusig tartozott a Népszámlálási Hivatal állományába, majd egy évre rá állást kapott a Szabadalmi Hivatalban. Ezt követően a népességi statisztikák feldolgozásával foglalkozó gépet kezdett építeni, melyre 1889-ben kapta meg a szabadalmat. Ezt a rendszert használták már 1890-ben is Az 1890-es népszámlálás adatainak Hollerith rendszerével való rendszerével feldolgozása olyan sikeres volt, hogy már egy hónappal azután, hogy a népszámlálás adatai Washingtonba beérkeztek Robert P. Porter, a népszámlálás főfelügyelője bejelenthette az eredményt E munkája mellett kiépített egy kereskedelmi szervezetet is, a Tabulating Machine Company-t ben ez a társaság átalakult Computer-Tabulating-Recording Company-vé, amelyhez 1914-ben lépett be Thomas J. Watson. Eme picike kis társaságból lett 1924-től kezdve az International Business Machine Company, azaz az IBM

22 Herman Hollerith ( ) Ezt a rendszert használták már 1890-es népszámláláson is Egy hónappal a népszámlálás elvégzése után már bejelenthették az eredményt. 1896-ban a Tabulating Machine Company nevű céget alapította meg 1924-től kezdve ebből lett az International Business Machines Company, azaz az IBM

23 Alan Mathison Turing (1912-1954)
1936-ban programozható automatát tervezett Ez egy univerzális számítógép, amellyel bármilyen véges matematikai és logikai problémát meg lehet oldani. Ezt nevezzük: „Turing-gép”-nek Bebizonyította, hogy van olyan programozási feladat, ami nem oldható meg. Alan Turing ( ) 1936-ban az On Computable Numbers című művében leírta egy olyan számítógép matematikai modelljét, amely mint a lehető legegyszerűbb univerzális számítógép bármilyen véges matematikai és logikai problémát meg tud oldani. Ez a ma Turing-gép néven ismert eszköz fontos volt a digitális számítógépek kifejlődésében. A Turing-gép három részből áll: egy mindkét irányban végtelen tárolószalagból, egy vezérlőegységből és egy író-olvasó fejből. A szalag mezőkre oszlik, mindegyik mező egy adatot vagy utasítást tud tárolni. Csak a fej alatt elhelyezkedő egyetlen mező olvasható, illetve írható. A gép a következőképpen működik: Kezdetben a gép meghatározott állapotban van. Beolvassa a szalagról az éppen a fej alatt lévő jelet, ettől függűen végrehajt valamilyen tevékenységet, és így új állapotba jut. Közben a szalagot is új mezőre pozícionálja. A fej beolvassa a szalagról a következő jelet, és így tovább. A folyamat akkor ér véget, amikor az olvasófej a STOP utasítást olvassa be. Gyakorlatilag ugyanezen kívánalmakat fogalmazta meg Kalmár László és Alan Mathison Turing is. 1937-ben bebizonyította, hogy létezik olyan programozási feladat, amely nem oldható meg: megmutatta, hogy kizárólag a rekurzív függvények programozhatók, de azok mindig

24 Elektromechanikus (relés) számítógépek

25 Konrad Zuse (1910-1995) Konrad Zuse berlini mérnök
1936 és 1938 között otthon, szülei lakásának nappalijában építette a Z1-et kettes számrendszerben működött lebegőpontos számokkal dolgozott mechanikus gép volt Z2 - az első elektromechanikus számítógép A már említett Konrad Zuse 1936 és 1938 között otthon, szülei lakásának nappalijában épített Z1 néven az első olyan szabadon programozható számítógépet, amely kettes számrendszerben működött és lebegőpontos számokkal dolgozott. Az adatbevitelre billentyűzet szolgált, az adatkivitel pedig kettes számrendszerben egy világító tábla (fénymátrix) segítségével történt. A számolómű és a tároló telefonrelékből készült. A gép 24 bites szavakkal dolgozott, a memóriája 16 adat tárolását tette lehetővé. A gép tartalmazott decimális-bináris és bináris-decimális átalakítót is. Ilyen eszközt Zuse készített először. A következő modell, a Z2 már lyukfilmes adatbeviteli egységet tartalmazott. Ez a gép 16 bites fixpontos adatokkal dolgozott és 16 szavas tárolója volt.

26 Konrad Zuse ( ) Z első teljesen működőképes, programvezérlésű, kettes számrendszert használó elektromechanikus számítógépet Lebegőpontos számokkal dolgozott A tárolóegység és a számolómű relékből állt Műveletek jellemző végrehajtási ideje: 3 sec Programozási nyelvet használt Az első teljesen működőképes, szabadon programozható, programvezérlésű számítógépet, a Z3-at Zuse 1941-ben fejezte be. Ez a gép 22 bites szavakat használt és lebegőpontos számokkal dolgozott. A tárolóegység 1600 mechanikus reléből állt, 64 szám tárolására volt képes. A számolómű 400 relé felhasználásával készült. A műveletek jellemző végrehajtási ideje 3 sec. Zuse felajánlotta Hitlernek, hogy két év alatt elkészíti a hadsereg számára a gép javított változatát elektroncsövek felhasználásával. Hitler az ajánlatot azzal utasította vissza, hogy még a gép elkészülte előtt meg fogják nyerni a háborút.

27 Konrad Zuse ( ) Zuse 1945 elején mutatta be Z4 nevű számítógépét. A gép 5500 relét tartalmazott, 32 bites szavakkal dolgozott és 64 fixpontos szám tárolására volt képes. Ezt az eszközt először kísérletképpen a repülőgép-tervezésben használták fel, majd 1950-től a zürichi Műszaki Főiskolán működött, mint Európa egyetlen számítógépe től 1960-ig egy aerodinamikai intézet használta, majd a müncheni Deutshes Museumba került. Zuse cége 1967-ig gyártott számítógépeket. Az 1956-ban bevezetett (még mindig relés) Z11-ből kb. 50 db készült. Az 1957-től gyártott, már elektroncsöves Z22-nek ALGOL 60 (illetve ALCOR) fordítóprogramja is volt. A Zuse KG-t 1967-ben vette át a Siemens. Volt még egy, a korát megelőző konstrukciója Konrad Zuse-nek: a világ első digitális rajzgépe, a Graphomat, vagy más néven a Z64. A gép első konstrukciója főleg azért volt nagyon különleges, mert az még akkor készült el, amikor még nem volt olyan léptetőmotor, amit a toll mozgatásához alkalmazni lehetett volna. Konrad Zuse a léptetőmotorok helyettesítésére egy hallatlanul precíz fogaskerék-áttételt tervezett a géphez, amivel igen pontos rajzokat lehetett készíteni. A ZUSE KG-t – főleg anyagi problémák miatt – Konrad Zusenak el kellett adnia, az õ részét először a társa, a Brown, Boveri and Company (BBC) vásárolta meg, majd a BBC az egész gyárat eladta a Siemensnek. Sajnos a Siemens Zuse fejlesztéseit, így a Graphomatot sem folytatta, hiszen akkor már megvoltak a saját fejlesztésű illetve licenc formájában vett számítógépei, például a 2002-es majd később a 4004-es, ezeket gyártotta. A Siemens Konrad Zuset még egy darabig, mint tanácsadót foglalkozatta, de ez a kapcsolata is hamarosan megszűnt a német számítógépeket gyártó óriással. Zuse élete utolsó éveiben a számítástechnika elméleti kérdéseivel foglalkozott, a számítástechnika és az automatika kapcsolatával, az önreprodukáló automatákkal.

28 Howard H. Aiken és a MARK I.
Cél: tudományos számológép kifejlesztése Tudjon negatív és pozitív számokkal is dolgozni Teljesen automatikus működés Bonyolult matematikai függvényeket is számoljon Műveleti sorrendre ügyeljen Harward egyetemen fejlesztették ki Howard H. Aiken vezetésével 1944-ben elkészült a MARK I. 1946-ban elkészült a MARK II, 1948-ban a MARK III és 1950-ben a MARK IV Az első teljesen automatikusan működő általános célú digitális számítógépet az Egyesült Államokban, a Harvard egyetemen fejlesztették ki Howard Aiken vezetésével. A tervezéshez az IBM 5 millió dollárral járult hozzá és a gép megépítését is az IBM végezte. Ez volt a Mark I., vagy más néven Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC). A gépen erősen érződött az IBM 1930-as években kidolgozott lyukkártyás kalkulátorának hatása. Thomas J. Watson a következő szavakkal adta át a gépet az egyetemnek: "Ez a gép Babbage elméletének megvalósítása, bár fizikai formáját a XX. század mérnöki és tömegtermelési módszereinek köszönhetően nyerte el." Ez a gép fixpontos számokkal dolgozott (10 számjegy a tizedesvessző előtt, 13 számjegy pedig utána). Relékből épült fel, 3304 db kétállású kapcsolót tartalmazott, összesen kb 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 számrendszerben tárolta az adatokat, 72 db 23 jegyű számnak volt benne hely. Az adatbevitel lyukkártyákkal történt. A programot lyukszalag tartalmazta, ez vezérelte a gép működését. A szalag végtelenítve volt (hurkot alkotott), így a gép folyamatosan tudta olvasni és emiatt egymásután akárhányszor végrehajthatta a szalagon lévő utasítás-sorozatot. A gépnek egy összeadáshoz 0,33, egy szorzáshoz 4, egy osztáshoz 11 másodpercre volt szüksége és gyakran meghibásodott (más források szerint a szorzás ideje 6 s és a gép megbízhatóan működött). A munkát 1939-ben kezdték és 1944-ben készültek el. A tengeri tüzérség részére készítettek vele lőtáblázatokat. Ezt a számítógépet 1959-ig használták. Hamarosan megépült a MARK II, III., és IV., amik a sorozat első tagjának fejlesztései voltak. De mégsem ez vezetett a sikeres megvalósuláshoz! A valódi sikert az IBM azon felismerése hozta meg, hogy a tudományos társadalomnak nem bonyolult számításokat gyorsan végző gépek, hanem elektronikus úton, digitális számjegyekkel dolgozó valódi "gondolkodó" számítógépek kellenek. Az elektromechanikus gépek zsákutcáját mi sem jellemzi jobban, mint az, hogy az ENIAC néven megépült első valódi gép ugyanabban az évben készült el, mint a MARK II. (1946) és az ENIAC működési sebessége 500-szorosa volt a vetélytársának.

29 The First „Computer bug”
1945-ben Grace a Harvard Egyetemen a Mark II Aiken Relay Calculator-on dolgozott csapatával. Szeptember 9-én a gép nem működött rendesen, és a hiba keresésekor kiderült, hogy az egyik relé és a panel közé egy molylepke szorult. A technikusok kivették, és beragasztották a munkanaplóba, a következő aláírással: "Az első eset, hogy tényleg megtaláltuk a bogarat."

30 Első generációs gépek ~

31 Az elektroncső Az elektroncsövet 1904-ben találták fel
Eleinte a csövek drágák, megbízhatatlanok és rövid életűek voltak Csak 1940-es évektől használták őket számítógépek készítésére Az elektroncsövek sokkal gyorsabb gépek építését tették lehetővé, mint a relék Az elektroncsövet 1904-ben találták fel. Felfedezték azt is, hogy nemcsak erősítőként, hanem kapcsolóként is alkalmazható. Az elején azonban a csövek drágák, megbízhatatlanok és rövid életűek voltak, csak az 1940-es évektől használták őket számítógépek készítésére. Az elektroncsövek sokkal gyorsabb gépek építését tették lehetővé, mint a relék. Ennek az eszköznek a felhasználásával készült az első számítógép-generáció. Az első számítógép-generáció ideje nagyjából az közötti évekre tehető.

32 Az első generációs gépek általános jellemzői
Elektroncsövek használata Ferritgyűrűs memória Lyukszalag, lyukkártya használata Gépi kódú programozás

33 Anglia: A Colossus első teljesen elektronikus, digitális számítógép, a Colossus volt 1943 decemberére készült Londonban 1500 elektroncső tíz darab ilyen gép készült 1975-ben jutott a világ tudomására létezésük - A II. világháború alatt tudósok és matematikusok egy csoportja Bletchley Parkban (Londontól északra) létrehozta az első teljesen elektronikus digitális számítógépet, a Colossust. A gép 1943 decemberére készült el és 1500 elektroncsövet tartalmazott. A Colossus kvarcvezérlésű volt, 5 kHz-s órajellel dolgozott, másodpercenként karaktert tudott feldolgozni. Összesen tíz darab ilyen gép készült. Rejtjelezett német rádióüzenetek megfejtésére használta sikeresen egy Alan Turing által vezetett csoport (ő ugyanaz a Turing, aki a korábban említett Turing-gépet kitalálta). A németek ENIGMA nevű rejtjelét is ezzel fejtették meg. The Colossus its purpose and operation by Tony Sale A szobányi gépek közül nyolcat helyben szétszereltek a háború után, kettőt pedig Londonba, majd Cheltenhamba vittek ban azonban ezeket a gépeket, és tervrajzaikat is megsemmisítették. Akkoriban még létezésük ténye is titoknak számított. A Colossus működő rekonstrukcióját néhány éve saját pénzéből építette meg Tony Sales, akinek nem volt könnyű dolga, a gép tervrajza ugyanis akkoriban még a titkosított akták között volt. Az angol kormány csak 2000 szeptemberében oldotta fel a titkosítást, a Colossusra vonatkozó 500 oldalnyi tervrajzot és leírást.

34 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)
az első általános célú, elektronikus, digitális számítógép Az USA hadügyminisztériuma tervezte 1946-ban kezdte meg működését és 1956-ig működött (lebontották és múzeumba került) - Már az első világháborúban fontos volt a tüzérség ellátása egészen pontos lőelem-számítási táblázatokkal, hiszen az ellenséget minél hatékonyabban kellett zárótűz alá, de minél pontosabban. Nem volt elegendő a lövés szögét és sebességét kiszámítani, de bele kellett kalkulálni a lövedék anyagát, légellenállását, a levegő sűrűségét, hõmérsékletét, ... Ezen igény kielégítésére alapították meg a Ballisztikai Kutató Laboratóriumot. (Ballistic Research Laboratory) 1944-ben a Laboratóriumban volt néhány a szabványos IBM lyukkártyás gépekből és az IBM készített egy speciális szorzógépet is külön a Laboratóriumnak. (Az üzembe helyezés olyan sikeres volt, hogy utána tucatnyi kormányszerv és vállalat is felszerelt hasonló gépeket, közöttük a Los Alamos-i Tudományos Laboratórium, ahol az atombombán dolgoztak.) A Ballisztikai Laboratórium teljes állománya 200 fő körül mozgott, melynek jelentős része az analitikai gépbe táplálta be az adatokat, illetve az abból kijövő lyukkártyákat dolgozta fel. Sajnos Európában az 1930-as évek puskaporos levegőjének hatása oly' annyira fokozódott, hogy eleve inkább női kiszolgáló személyzetet képeztek ki. A háború kitörésekor pedig egyértelmű lett a cél: ballisztikai lőelemszámításokból minél többet és minél pontosabbat kell produkálni a lehető legrövidebb idő alatt. Nyilvánvalóvá lett, hogy a mechanikus, illetve az elektromechanikus gépek nem tudják produkálni a kívánt sebességet. Érdekes adat, hogy egy tipikus röppálya kiszámításához körülbelül 750 szorzásra van szükség, valamennyit 4-6 tizedes jegy pontossággal (legalább). A gépet a Pennsylvania egyetemen építették, a munkát 1946-ban fejezték be. Ezt a számítógépet már szabadalmaztatták. A kormány a munkát dollárral támogatta.

35 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)
Néhány főbb jellemzője: Egy-egy összeadás és kivonás 1/5000 másodperc Néhány érdekes adat az ENIAC méreteit illetően: Mintegy elektroncsövet és 1500 jelfogót tartalmazott 2,5 méter magas és 40 méter összes hosszúságú 30 tonnát nyomott 10 millió dollárba került Átlag 2-3 órát működött, majd 2-3 napig szerelték Főbb megalkotói (balról jobbra): J. Presper Eckert, Jr.; John Grist Brainerd; Sam Feltman; Herman H. Goldstine; John W. Mauchly; Harold Pender; G. L. Barnes vezérõrnagy; Paul N. Gillon ezredes. A gépben 16 fajta, darab elektroncső, 70 ezer ellenállás, 7200 kristálydióda, 10 ezer kondenzátor, 4100 relé helyezkedett el egy körülbelül 2,5 méter magas és 40 méter összes hosszúságú szerelvényfalon. A gép teljesítményfelvétele 174 kW volt! Elhelyezéséhez egy 30 méternél hosszabb terem kellett és az ENIAC 30 tonnát nyomott. A gép aritmetikai része 20 akkumlátort tartalmazott (az összeadáshoz és a kivonáshoz), továbbá egy szorzó- és egy kombinált osztó- és négyzetgyökvonó egységet. A számokat az ENIAC-ba egy konstans beviteli egységgel lehetett bejuttatni, amely egy szabvány IBM kártyaolvasóval működött. Az olvasó szabvány lyukkártyákat tapogat le, amelyek 80x16 jelet tartalmaznak. Az eredményeket ugyanilyen lyukkártyára nyomtatta ki az ENIAC. Ezekről egy szabványos IBM tabulátor (nyomtató) segítségével lehetett táblázatokat készíteni. Három függvénytábla-egység tárolja a táblázatok adatait. Mindegyik egy-egy hordozható kapcsolókkal ellátott függvénymátrixszal van kapcsolatban, ezeken egy független változó 104 értékének mindegyikét 12 számjeggyel és 2 előjellel lehet beállítani. A számolás közbe kapott számokat akkumlátorokban lehet tárolni, illetve ki is lehet nyomtatni. Az akkumlátorok egyszerű gyűrűsszámlálókból voltak felépítve, amik 10-féle eredményt tudtak tárolni. A kapott impulzus egy állapottal tovább billentette őket, ha pedig a 10. állapotból is tovább kellett billenniük, akkor egy jelet adtak le, majd az első állapotba mentek vissza. A gyűrűs számlálók egy számjegyet tudtak tárolni. Minden egyes akkumlátor ilyen és ehhez hasonló számlálókból állt össze. Egy-egy összeadás és kivonás 1/5000 másodpercet vett igénybe. A szorzóegység egy szorzást 14 összeadásnyi idő alatt, azaz kb. 3 millimásodperc alatt végzett el. Az osztás a 10-es rendszerben némiképp bonyolultabb, így kb. 143 összeadásnyi idő kellett hozzá, azaz kb. 30 millimásodperc. A négyzetgyökvonáshoz kb. ugyanennyi. Az iszonyú mennyiségű és akkoriban még igen megbízhatatlan elektroncsövek állandóan elromlottak. Viszont ebben a kuszaságban lehetetlen volt az egy-két hibás elektroncsövet megtalálni. Így az üzemeltetők azt az első látásra furcsa eljárást alkalmazták, hogy egyszerre cserélték ki az összes elektroncsövek, amikor azok várható élettartamuk felénél jártak. Az ENIAC átlagosan 2-5 órát működött, majd jött 1-2 napos hibakeresés és programozás. A gép maga 1955-ig működött, majd múzeumba került. Az ENIAC nagy tragédiája volt, hogy már elkészülésekor is elavult. Jelenleg egy olcsó zsebszámológép is nagyobb teljesítményű, de az ENIAC technikatörténeti érdemei vitathatatlanok.

36 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)
Vita folyt arról, hogy melyik az első általános célú elektronikus digitális számítógép október 19-én úgy döntött a bíróság, hogy az Atanasoff-Berry Computert illeti meg ez a cím ENIAC ENIAC hátulról

37 EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Calculator)
Neumann János elvei alapján készült 1949-ben készült el A programot és az adatokat memóriában tárolta Ez volt az első tárolt programú számítógép Az ENIAC utóda, az EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Calculator) ugyancsak Mauchly és Eckert vezetésével épült 1944-tõl 1948-ig (véglegesen csak 1951-ben helyezték üzembe). Ez a gép már Neumann János ( ) magyar matematikus elvei alapján úgy készült, hogy a programot és az adatokat a memóriában tárolta. Az EDVAC sok fontos vonásban különbözött elődeitől. Sokkal nagyobb memóriája volt: egy elsődleges 1024 szavas higany-késleltetővonalas operatív tár és egy másodlagos, lassabb, mintegy 20 kilószó kapacitású mágnesdrótos tár. Mivel a késleltetővonalas tár soros (bitenkénti) elérésű volt, ezért az aritmetikai-logikai egység is soros volt, bitenként dolgozta fel az adatokat. A gép négycímes utasításokat használt: aritmetikai utasításoknál ebből kettő volt a két operandusz címe, egy az eredmény címe és egy a következőként végrehajtandó utasítás címe. Egy program végrehajtásához előbb az egész programot és az adatokat be kellett táplálni a memóriába. Adatbevitelre egy irógépszerű eszközt használtak, ami közvetlenül a mágnesdrótra írta az információt. Adatkivitelre egy nyomtatót alkalmaztak. Ez volt az első tárolt programú számítógép. Ettől kezdve már a papírból készült lyukszalag olvasási sebessége nem korlátozta a számítógép sebességét és egy új probléma megoldásához nem kellett a gépet áthuzalozni.

38 További első generációs gépek
UNIVAC IBM 701 URAL1 ABC Manchester Mark I. Elsõ generációs számítógép. Építése: Lépésideje: 1.8 millimásodperc. I/O: papír, nyomtató, kapcsolók. Memória mérete: jegyû szám. Memória típusa: katódsugárcsõ és mágnesdob. Technológia: 1300 vákuumcsõ. Mérete: közepes szoba. Project-vezetõk: Frederick Williams and Tom Kilburn. SEAC Elsõ generációs számítógép. A Nemzeti Szabványügyi Hivatal (The National Bureau of Standards) építette a SEAC-ot (Standards Eastern Automatic Computer) Washingtonban, hogy a számítógépek alkatrészeit tesztelhesse. Elkészülte: A SEAC volt az elsõ számítógép, amely teljesen bináris áramköri láncra épült, mely technológia sokkal megbízhatóbb volt a vákuumcsöveknél. Ráadásul ez volt az elsõ tárolt-programú gép az USÁ-ban. A mágnesszalagos külsõ tároló egységekben (lásd a képet!) tárolták a programinformációkat, a kódolt eljárásokat, az adatokat és a kivitelt. SWAC Elsõ generációs számítógép. A Nemzeti Szabványügyi Hivatal (The National Bureau of Standards) építette a SWAC-ot (Standards Western Automatic Computer) Los Angelesben a Numerikus Analízis Intézete számára. Elkészülte: Társával, a SEAC-cal nagyjából azonos technológiával készült. Pilot ACE Elsõ generációs számítógép. Alan Turing elveit követve tervezték és építették ezt a gépet 1948 és 1950 között a Nemzeti Fizikai Laboratóriumban. (National Physical Laboratory) "Megpróbálunk olyan gépet építeni, amely minden különbözõ mûveletet egyszerûen végrehajt az összeadásnál nem bonyolultabb mûveletekkel." - Alan Turing, 1947, Cambridge, Massachusets, USA. Mûveleti idõ: 1,8 millimásodperc. I/O: kártyák. Memória mérete: 352 darab 32-jegyû szám. Memória típusa: késleltetett vonalas. Technológia: 800 darab vákuumcsõ. Helyigény: 12 négyzetláb. Project vezetõje: J. H. Wilkinson Lyons Electronic Office Elsõ generációs számítógép. Anglia elsõ üzleti számítógépe, a Lyons Electronic Office (=LEO), elsõsorban szállítási problémákat oldott meg. Elkészülte: A Lyons Tea Co. elnöke modellül az EDSAC-ot vette, hogy a Lyons teaboltok napi tea- és aprósütemény-forgalma alapján elõállítsa az ideális kiszállítási útvonalat. Az elsõ LEO sikere után a Lyons belefogott nagy számítási igényû üzleti számítógépek fejlesztésbe

39 Második generációs gépek
~

40 A tranzisztor 1947-ben fedezte fel a Bell Laboratóriumban William Shockley A tranzisztor tömeges alkalmazása a számítógépekben először az 1950-es évek végén történt meg A tranzisztorokkal kisebb, gyorsabb, és megbízhatóbb logikai áramköröket lehetett készíteni, mint az elektroncsövekkel Kevesebb energiát fogyasztanak, hosszabb életűek és kisebb méretűek Olcsóbbá váltak a számítógépek, emiatt nőtt az eladások száma A tranzisztort 1947-ben fedezte fel a Bell Laboratóriumban William Shockley, aki ezért aztán 1956-ban Nobel-díjat is kapott. A találmányt 1948-ban hozták nyilvánosságra. A tranzisztor tömeges alkalmazása a számítógépekben először az 1950-es évek végén történt meg. A tranzisztorokból épített számítógépek jelentették a második számítógép-generációt. Az első generációs számítógépeket az 1950-es évek végén – a 60-as évek elején váltották fel a második generációs számítógépek. A tranzisztorokkal ugyanis kisebb, gyorsabb és megbízhatóbb logikai áramköröket lehetett készíteni, mint az elektroncsövekkel. A második generációs számítógépek már másodpercenként egymillió műveletet is el tudtak végezni. A tranzisztorok sokkal kevesebb energiát fogyasztanak és sokkal hosszabb életűek. A gépek megbízhatósága kb. az ezerszeresére nőtt az első generációhoz képest. Kisebbek lettek az alkatrészek és kisebbek lettek az alkatrészek közötti hézagok is. Egyúttal sokkal olcsóbbá is váltak a számítógépek, emiatt nőtt az eladások száma: csak az IBM 1400-as sorozatból több mint darabot helyeztek üzembe. Szaporodtak a számítógépgyártással foglalkozó cégek is.

41 A második generációs gépek általános jellemzői
Tranzisztor használata Ferritgyűrűs memória Mágnesszalag, mágneslemez megjelenése adattárolóként Megjelentek az első operációs rendszerek Magas szintű programnyelvek megjelenése (pl.: ALGOL, FORTRAN, COBOL) A gépek sebessége elérte a összeadás/másodpercet.

42 Harmadik generációs gépek
~

43 Integrált áramkörök 1958-ban fedezték fel
A tömegtermelés 1962-ben indult meg Az első integrált áramköröket tartalmazó számítógépek 1964-ben kerültek kereskedelmi forgalomba Tovább csökkennek a számítógépek árai, mérete és meghibásodási gyakorisága az 1970-es évek elejére több mint nagyszámítógépet és ugyancsak több mint miniszámítógépet helyeztek üzembe Az integrált áramkört (IC-t) 1958-ban fedezte fel Jack S. Kilby a Texas Instrumentsnél és Robert Noyce a Fairchild Semiconductornál. Ez az eszköz a harmadik generációs számítógépek jellegzetes építőeleme. A tömegtermelés 1962-ben indult meg, az első integrált áramköröket tartalmazó számítógépek pedig 1964-ben kerültek kereskedelmi forgalomba. Megjelenik a bájt-szervezés és az input-output processzor is. A számítógépek több tevékenységet tudnak párhuzamosan végezni. Előrelépések történnek a távadatátvitelben. Az integrált áramkörök tovább csökkentették a számítógépek árát, méretét és meghibásodási gyakoriságát. Ez tovább növelte a számítógépek iránti keresletet: az 1970-es évek elejére több mint nagyszámítógépet és ugyancsak több mint miniszámítógépet helyeztek üzembe. A harmadik generáció korszakát kb. az es évekre lehet tenni.

44 A harmadik generációs gépek általános jellemzői
Integrált áramkörök használata Újabb magas szintű programnyelvek (pl.: PASCAL, BASIC) Az első valódi operációs rendszerek megjelenése Billentyűzet, monitor megjelenése Lyukkártya visszaszorulása

45 Negyedik generációs gépek
~1975 -

46 Mikroprocesszorok Magas integráltságú félvezető eszköz
Az elsőt 1971 decemberében készítette az Intel (INTegrated ELectronics) Intel 4004 (4 bites) Az első 8 bites processzor 1974-ben készült, amit már IBM gépekbe be is építettek 1976-ban elkészült az első home computer, az Apple cégnél Az első IBM PC 1981-ben került kiadásra Eme gépeket már a magas fokú integráltság mellett az egy szilárd testben megvalósult teljes működési egység jellemezte. Az Intel (INTegrated ELectronics) által 1971 decemberre kifejlesztett első, Intel 4004 jelzésű mikroprocesszor ugyan egy nagyobb tárolókapacitású memóriát célzó fejlesztés melléktermékeként jött létre, mégis ez a négybites áramkör indította el a mai, tömegméretekben gyártott számítógépek fejlesztését. Később a nyolcbites Intel 8008, majd az Intel 8080 jelzésű processzorok tömeggyártása tette lehetővé a számítógépek elterjedését az otthonokban is. Ez a chip a maga 2300 tranzisztorával egyedül kb. akkora teljesítményű számolást tett lehetővé, mint a maga korában az egész ENIAC óriásgép júniusában jelent meg a piacon az első 8 bites processzor, az Intel 8080-as, aminek fejlesztését, 8088-as néven építik majd be az első IBM PC-be.

47 A negyedik generációs gépek általános jellemzői
Mikroprocesszort tartalmaznak Nagy integráltságú áramkörökből épülnek fel A számítógépeket szinte kizárólag magas szintű nyelven programozzák Megjelenik, majd elterjed a grafikus felhasználói felület, ami magával hozza az egér megjelenését Számítógépek összekapcsolása (hálózat kialakulása) Általánossá válik a számítógép az „otthoni használatban” is

48 Személyi számítógépek ma
Processzorok tranzisztorai 9-13µm nagyságúak, sebessége 3000 MHZ felett Többmagos processzorok (2, 4) LCD és TFT monitorok (CRT kezd eltűnni) 2GB feletti memória 200GB feletti mágneses háttértár (megjelent a terrabyte méretű is) 2,5 Mbps hálózati átviteli sebesség

49 Ötödik generációs gépek
~1990 -

50 Az ötödik generáció kezdetei
Japánban 1981-ben új állami kutatási tervet jelentettek be, főként számítástechnikai kutatások végzésére 1982-ben elindították a Fifth Generation Computer Systems projektet. Céljuk: intelligens számítógép létrehozása (lát, hall, beszél, gondolkodik) Alkotórészei: mesterséges intelligencia, szakértői rendszerek, műveletvégzés szimbólumokkal

51 A projekt tervei 10 évre tervezték a munkát
Első 3 év: olyan számítógép kidolgozása, ami több ezer objektumot és szabályt tud kezelni és másodpercenként mintegy egymillió logikai következtetést tud levonni Következő 4 év: a párhuzamos feldolgozás fő problémáinak megoldása Utolsó 3 év: prototípus megalkotása

52 A projekt eredménye 1993-ban lezárták ezt a fejlesztést és eredményesnek értékelték Létrehozták: Az ötödik generációs számítógép prototípusát A gyártáshoz szükséges technológiát A prototípus a világ olyan leggyorsabb és legnagyobb számítógéprendszere, amely tudásalapú információfeldolgozásra képes

53 A fejlődés üteme Moore-törvény: 18 havonta megkétszereződik a mikroprocesszorok teljesítménye változatlan ár mellet Fontos szerepet kap a fejlődésben: A párhuzamos adatfeldolgozás A többmagos processzorok A hálózatba kötött gépek Szoftvereknél: internetről elérhető alkalmazások fejlesztése (pl: GoogleDocs)