A számítástechnika története

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

1 A számítástechnika története

2 Schickard ( ) 1592-ben született a németországi Herrenbergben. Tehetségét korán felismerték. 18 évesen felvették a tübingeni kolostorba, hogy württembergi lelkészként folytassa életútját 1614-től 1619-ig. 1617-ben felkeresi Kepler. 1619-ben a Tübingeni Egyetem héber tanszék kiválasztottjai közé kerül. 1623-ban jelenteti meg, a mechanikus számológépet. Wilhelm Schickard 1635 októberében halt meg, két nappal fia előtt.

3 Blaise Pascal ( ) Blaise Pascal 1623-ban született Clermont-Ferrand-ban, édesanyját hároméves korában elveszítette. Apja adófelügyelő volt, de komoly érdeklődést tanúsított a tudományok iránt is. Pascal fontos alkotásokat hagyott hátra a fizika, a matematika, a teológia, a filozófia és az irodalom témakörében is. Hozzájárult a természettudományok fejlődéséhez többek között a mechanikus számológép szerkezetének kidolgozásával, a valószínűség matematikai elméletének kidolgozásával (másokkal közösen), tanulmányozta a folyadékokat és tisztázta a vákuum és a nyomás fogalmait.

4 Leibnitz 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 elsõ olyan számológép, amellyel mind a négy alapmûveletet el lehetett végezni 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 elsõ olyan számológép, amellyel mind a négy alapmûveletet el lehetett végezni

5 HOLLERITH 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.

6 1. Generáció Az ágyúlövedékek mozgásának leírása (lőelemképzés) a XX. század elejétől a számítógépek fejlődésének mozgatórugójává vált. A kilövéshez szükséges adatokat táblázatokban adták meg. Ezeknek a táblázatoknak az elkészítése sok időt vett igénybe (emberi erőforrással kb. 30 napot), ráadásul nagyon monoton, mechanikus – és emiatt sok hibalehetőséget kínáló – tevékenység volt. Az elektroncső feltalálása lehetőséget adott a mechanikus alkatrészek elektronikus helyettesítésére, miáltal nagyságrendekkel növekedett meg a műveleti sebesség. Egy ballisztikai táblázat elkészítése legfeljebb 9 órába telt.

7 1. Generáció Az ágyúlövedékek mozgásának leírása (lőelemképzés) a XX. század elejétől a számítógépek fejlődésének mozgatórugójává vált. A kilövéshez szükséges adatokat táblázatokban adták meg. Ezeknek a táblázatoknak az elkészítése sok időt vett igénybe (emberi erőforrással kb. 30 napot), ráadásul nagyon monoton, mechanikus – és emiatt sok hibalehetőséget kínáló – tevékenység volt. Az elektroncső feltalálása lehetőséget adott a mechanikus alkatrészek elektronikus helyettesítésére, miáltal nagyságrendekkel növekedett meg a műveleti sebesség. Egy ballisztikai táblázat elkészítése legfeljebb 9 órába telt. Neumann János (1903–1957), magyar származású matematikus, részt vett az ENIAC fejlesztésében. A megszerzett tapasztalatok alapján fogalmazta meg az elektronikus digitális számítógépekkel szembeni követelményeket, ami a számítógépek fejlesztési irányát hosszú időre meghatározta (lásd még a Neumann-elv című fejezetet). Neumann 1946-ban látott hozzá az újabb elektronikus számítógép, az EDVAC (Electronic Discrate Variable Computer) megvalósításához, ami 1951-re készült el. Az EDVAC volt az első belső tárolású (program és adat egy helyen) számítógép. 1951-ben jelent meg az első sorozatban gyártott számítógép, a UNIVAC. Minden egység működését, beleértve a perifériákat is, közvetlenül a központi vezérlőegység kezelte. Az első generációs gépeket a processzorok nyelvén, gépi kódban programozták. Ebben az időben jelent meg az első assembly nyelv, ami a későbbi, magasszintű programnyelvek alapjául szolgált (a fogalmak magyarázatát lásd később, a Programfejlesztő eszközök, programnyelvek című fejezetetben). A Neumann-elvek: - Teljesen elektronikus számítógép - Kettes számrendszer alkalmazása - Aritmetikai egység alkalmazása (univerzális Turing-gép) - Központi vezérlőegység alkalmazása - Belső program- és adattárolás

8 2. Generáció A tranzisztor feltalálása (1947) lehetővé tette a kisebb hely- és energiaigényű, hosszabb élettartamú, megbízhatóbb és gyorsabb számítógépek megjelenését.

9 2. Generáció Az 1948-ban feltalált tranzisztort csak 1958-ban építették be kapcsolóelemként a rövid élettartamú elektroncső helyett és ekkor alkalmazták a ferritgyűrűs tárat memóriaként. lényegesen csökkent az energia fogyasztás és persze a gép mérete. Ezek a gépek az művelet/másodperc sebességet értek el, térfogatuk 1 köbméter alá csökkent. Az egyre gyorsabb működésű félvezető elemekkel rohamosan nőtt a gépek számítási teljesítménye is, a 60-as években ez már elérte az 1 millió művelet/másodpercet. A háttértár szerepét a mágnesszalag, majd a merev hordozójú mágneslemez veszi át. Megjelentek a magasabb szintű programozási nyelvek alapjai, elsőként a FORTRAN.

10 3. generáció A harmadik generációs gépek fõ korszaka a 60-as évek közepén kezdõdött, és a 70-es évek végéig tartott. Ezek a gépek már integrált áramkör felhasználásával készültek, ezért jelentõsen sikerült a gépek méreteit csökkenteni, amivel arányosan nõtt a mûködési sebességük, és négyzetesen csökkent az energiafogyasztásuk. A gépek tárolási kapacitása és sebessége megsokszorozódott. Egyre inkább elterjedt a modulrendszerû felépítés. A gépek kihasználtságát azzal fokoz-ták, hogy egyidõben a gépen többen osztozkodtak, azaz a gép erõforrásait (processzor, memória, nyomtató, háttértárak stb.) az egymástól független programok vagy felváltva, vagy egyszerre használhatták (multiprogramozás). A közös, bonyolultabb használathoz szükséges adminisztrációt, és a programok futásának ütemezését egy speciális szoftverre bízták. Ezt a szoftvert operációs rendszernek nevezték. Ekkor alakult ki az Unix operációs rendszer is. A 3. generációs gépek közül megemlítjük az IBM 360-as sorozatot, és a CDC 6000-t.

11 3. generáció INTEGRÁLT ÁRAMKÖRÖK
Félvezető-, általában szilíciumlapka, amely nagyszámú (néha milliónyi) különálló elektronikus alkatrészt sűrít magába. Az integrált áramkörök kisebbek, könnyebbek és gyorsabbak a korábban alkalmazott "hagyományos" áramköröknél, kevesebb energiát használnak fel, olcsóbbak és tartósabbak. Az áramkört rendszerint szennyezőkkel adalékolt szilíciumból készítik; a szennyezés milyensége dönti el, hogy mire lesz alkalmas a lapka egy-egy része: tranzisztornak, diódának, ellenállásnak. Az integrált áramkörökre alapuló mikroelektronika tette lehetővé a bonyolult elektronikus órák, zsebszámológépek, számítógépek, mobiltelefonok, stb. kifejlesztését. Léteznek analóg integrált áramkörök és digitális integrált áramkörök.

12 Számítógépek nagy tömegben (a negyedik generáció)
A számítógépek negyedik generációját az 1970-es évektől napjainkig számíthatjuk. A gépek igen nagy integráltságú áramkörökből épülnek fel. Nincsenek alapvető változások a számítógépek szervezésében. A korábban bevett megoldásokat tökéletesítik. A negyedik generáció jellemzője, hogy a szoftvergyártás óriási méretűvé válik. A szoftverek árai elérik, egyes esetekben meg is haladhatják a hardverét. A korszak fontosabb eseményei 1994-ig.

13 5. generáció Ötödik generáció 1991-től napjainkig
Egyik jellemzőjük, hogy párhuzamos és asszociatív működésű mikroprocesszorokat alkalmaznak. A problémaorientált nyelveket próbálják tökéletesíteni, erre egy kezdeti kísérlet a PROLOG programozási nyelv. A számítógépeket úgy tervezik, hogy minél több áramköri elemet szűkítsenek bele egyre kisebb méretű mikrochipekbe, azonban ennek hamarosan elérjük a fizikai határait, ezért új gyártási módszerekre és működési elvekre van szükség. Napjaikban már fejlesztik az optikai számítógépet, aminek lényege az, hogy nem elektromos, hanem sokkal gyorsabb fényimpulzusok hordozzák az információt.

14 5. GENERÁCIÓ Az 5. generációs gépek fejlesztésének végső célja a mesterséges intelligencia létrehozása. Az egyik aktívan kutatott terület a párhuzamos feldolgozás, azaz amikor sok áramkör egyidejűleg különböző feladatokat old meg. Folynak kutatások az optikai számítógépek kifejlesztésére is. Ezekben nem eletromos, hanem sokkal gyorsabb fényimpulzusok hordanák az információt.